JP2879833B2 - 処理システム - Google Patents

処理システム

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JP2879833B2
JP2879833B2 JP5507566A JP50756693A JP2879833B2 JP 2879833 B2 JP2879833 B2 JP 2879833B2 JP 5507566 A JP5507566 A JP 5507566A JP 50756693 A JP50756693 A JP 50756693A JP 2879833 B2 JP2879833 B2 JP 2879833B2
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pressure
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actuator
processing
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アイザック ジェフェリーズ，アンドリュー
ロバート グリーン，ゴードン
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TORIKON TEKUNOROJIIZU Ltd
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/677—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations
    • H01L21/67739—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations into and out of processing chamber
    • H01L21/67751—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations into and out of processing chamber vertical transfer of a single workpiece

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、ワークピースを処理するための処理システ
ムに関するものである。特に、排他的ではないが、半導
体ウェハのワークピースを処理する処理システムに関す
るものである。
〔従来技術〕
半導体ウェハ及び他の同様のワークピースの処理にお
いては、しばしば、ウェハ上の下方の層の小さな穴（バ
イアホール）を埋める層を形成する必要がある。理解さ
れるべきは、これらの穴を埋めることは、高圧力及びこ
とによると高い温度にウェハをさらすことによって達成
され、上方層を変形させて穴を埋めるようにする。
〔本発明の要旨〕
我々の英国特許第9111440.5号において、我々は高圧
力及び温度を使用するこの方法によって穴を埋める方法
を開示している。本発明は、特に英国特許第9111440.5
号で開示される穴を埋めるための構成で適用できるが他
の構成でも適用される。
従って、本発明は、半導体ウェハのようなワークピー
スが制御された状態で高圧力にさらされるような設備を
提供しようとする。
概して、本発明は、一対の外被部分が一緒に押しつけ
られることができ、その対向する面は、２つの外被部分
が一緒に押しつけられる時に、封入空間を形成するよう
な形状をしている。それから、この封入空間は処理され
るべきワークピースを収容する。
従って、外被部分の少なくとも１つに、１つ以上のダ
クトを備えることが普通必要であり、そのダクトは、内
部空間の壁を形成する対応した外被部分の面に延び、圧
力ガスを内部空間に供給して、圧力を上昇させる。その
内部空間の内部分は高圧力にさらされるので、外被部分
を一緒に保持する力がその圧力に十分に抵抗するように
することが必要となる。
好ましくは、内部空間が、２つの外被部分が、油圧、
空気圧又は同様の手段によって一緒に押しつけられ、２
つの外被部分の境界で内部空間が形成されるようにす
る。しかしながら、もっと多くの外被部分を使用するも
っと複雑な構成もまた可能である。
留意すべきは、キャスティングを高圧力にさらして処
理するため及び粉末を凝縮（焼結）するために、高圧室
を設けることが知られている。しかしながら、下方層の
穴を埋めるために層の変形を起こすために、半導体ウェ
ハを高圧力にさらすことは（我々の英国特許代9111440.
5号を除いて）前には提案されていなかった。
ワークピースの加熱を生じさせるために、適切な加熱
手段が封入空間内に、又は隣接して設けられる。例え
ば、半導体ウェハを処理するならば、400℃以上のオー
ダーの温度及び3000psi以上の圧力が適切であると分か
っている。
本発明を利用した半導体ウェハの処理においては、ア
ルミニウム及びその合金が、恐らく１つ以上の層を形成
する。この場合、このような１つの層、又は複数の層
は、普通スパッタリング又はエバポレーションによって
形成される。それらの層が空気に触れないようにしてあ
れば、その後で、穴を埋めるために高圧をかけることが
最も有効である。層が空気に触れていると、層の表面を
酸化し、穴が埋められる前に穴にゆっくりと浸透する。
従って、酸化は、高圧が供給される時、材料が穴に変形
するのを困難にする。これは酸化表面は延性が少ないか
らである。
従って、ダクト（又は恐らく幾つかのダクト）が封入
空間に対して延びるように設けられ、そのダクトは、封
入空間内の適切な低圧（以下では真空）を達成するため
に、適切なガスの排出手段と接続される又は接続可能で
あるのが好ましい。それに代わって、又は更に付加的
に、封入空間に供給されたガスは、酸化の問題が避けら
れるように、不活性ガスである。
穴を埋めるために変形する層の形成においては、層は
普通、高圧にさらされる前に、穴を全体的に覆わなけれ
ばならない。これは、低圧又は好ましくは真空のガスが
（シールされた）穴内に捕らえられ、圧力が及んだ時、
覆っている層の変形が比較的容易になるからである。も
う１つの理由は、真空が、大気圧におけるガスより小さ
い対加圧抵抗を提供するので、真空が封入空間内に形成
されることを許容する構成が好ましいからである。
上記したように、外被部分を一緒に押しつけるための
手段が、封入空間内に生じた高圧に十分に対抗する力を
及ぼすことが重要である。
安全性の理由で、弁の付いた出口が内部空間から設け
られ、その弁は、封入空間の圧力と、外被部分を一緒に
保持する力との間の差によって制御される。例えば、少
なくとも１つの外被部分が空気圧によって動かされるな
らば、空気圧にさらされる室と封入空間との間の１つの
ワンウェイスプリングリターン弁は、封入空間内の圧力
がそのワンウェイスプリングリターン弁のスプリングの
力より大きいところまでで、空気圧によって及ぼされた
圧力を確実に越えないようにする。
本発明は、本発明の方法と装置の特徴に関するもので
ある。
本発明に従った装置の好ましい形態においては、ヨー
ク構造内に支持された２つの外被部分が存在する。手段
が、封入空間を真空にするために設けられる。
ワークピースが真空下で装置に移送される時、装置の
２つの外被部分は、ワークピースの周りの圧力抑制容器
を形成するように一緒に動かされる。この容器は、略円
筒形形状の室（封入空間）に薄い平坦なワークピースを
含むような形状をしており、そして、シリンダの高さは
その直径よりかなり小さい。不活性ガス、典型的にはア
ルゴンは、油圧ポンプによって高圧（典型的には200か
ら2000バールの範囲）で室へ送り込まれる。高圧ガスは
室の外被部分を一緒に押しつけるのに使用され、互いに
シールされた状態にする。室は１つ以上の加熱要素と温
度測定手段を含み、ワークピースを取り囲むガスの温度
が制御される。
要求される正確な温度及び圧力は層材料しだいであ
り、材料を穴に押し込めるのに必要、且つ穴を完全に埋
めるために材料にとって必要な時間を維持するレベルに
制御される。
高圧で十分な時間がたった後、ガスは圧力室から解放
され、大気圧に近い値に戻る。それはそれから真空ポン
プを使用して真空にされ、圧力室の２つの外被部分は離
され、ワークピースが取り出される。一方、室部分は大
気圧で離され、ワークピースが取り出される。ワークピ
ースは、取り出し又は更なる処理のための装置が取り付
けられた処理装置によって移送される。他の層が置かれ
るべきところでは、真空移送が、層表面の汚染を避ける
ので好ましい。
装置は、発生した非常に高い初期圧力による力を含む
ことができなければならない。本発明は好ましくは、薄
い平坦なワークピースを処理するために設計され、装置
は好ましくは、初期圧力によって生じた力の殆どがワー
クピースの平面に垂直であるようになっている。
本発明の封入空間の容積は好ましくは、室を真空と高
圧の間でサイクルするのにかかる時間が最小限になるよ
うに最小限にされる。真空から高圧、そして真空に戻る
典型的なサイクル時間の範囲は、数分から一分より短
い。
ワークピースが半導体ウェハであるところでは、ワー
クピースに在る粒子又は他の汚染物が殆どないことが重
要である。本発明の装置は、好ましくは、粒子を発生し
うるウェハの近く又は上方に最小動作部分のある清潔な
初期表面を有するように設計されるべきである。装置を
加圧するのに使用されるガスは濾過され、できるだけ多
くの粒子が取り除かれる。ガスは、ウェハの汚染を引き
起こすことなく又はウェハに付着した層と反応すること
のないような、高純度の不活性ガスであることが望まし
い。
〔図面の簡単な説明〕
本発明の実施例は、添付の図面を参照して、例を用い
て、詳細に記述される。
図１は、本発明の第１実施例に従ったワークピースを
処理する装置を示している。
図２は図１の装置の詳細を示している。
図３は本発明の第２実施例に従ったワークピースを処
理する装置を示している。
〔実施例の説明〕
図１を参照してみると、略環状の真空室１は、真空で
薄い平坦なワークピースを通路２を通って移送するため
のシステムを含み且つワークピースに層を付着するため
の手段を含む装置（図示せず）に取り付けられている。
真空ポンプシステム３（略図的に示す）は真空室１に取
り付けられている。その真空室１は、圧力容器を形成す
る下方外被部分６及び上方外被部分７のそれぞれを取り
囲み、且つ下方ベローズ４及び上方ベローズ５を介して
下方外被部分６及び上方外被部分７のそれぞれに連結さ
れる。
下方外被部分自体は、後でより詳細に記述されるよう
に、２つの部分6a、6bに分割されている。
ベローズ４、５は、圧力容器の２つの外被部分６、７
が真空室１に関して垂直に動けるようにする。圧力容器
の下方外被部分６は、接続チューブ８を介して空気圧で
作動するシリンダ９に取り付けられており、そのシリン
ダは、下方外被部分６を下降させて、ワークピース（図
２の参照番号10）を容器の下方外被部分６に配置するた
めに使用される。ワークピースは下方外被部分６に取り
付けられた支持部（図２の参照番号11）に配置される。
圧力容器の上方及び下方外被部分７、６は、それぞれ
頂部及び底部において、上方シリンダアクチュエータ12
及び下方シリンダアクチュエータ13が適合するような形
状をしている。ワークピースが配置された後、圧油は、
装置に取り付けられた油圧システムからパイプ14を通り
下方シリンダアクチュエータ13へ供給される。その圧力
は、上方及び下方外被部分７、６が一緒に押しつけら
れ、略円筒形の封入空間16の周りの線15に沿ってシール
が形成されるのに十分な圧力になっている。留意すべき
は、線15で適合する上方及び下方外被部分６、７の表面
は適合する円錐台の形状をしている、つまり本実施例に
おいて、上方及び下方外被部分が動く軸線に対して線15
が傾いている。後で後述するように、線15は動きの軸線
に対して略垂直である。
それからガスが、更なる圧力源40（略図的に示されて
いる）からパイプ17を通って上方アクチュエータ12に、
そして他のパイプ18を通って封入空間16へ供給される。
ガス圧は、下方アクチュエータ13へ供給する圧油パイプ
14の遮断弁28を作動する。従ってこの下方アクチュエー
タ13は、圧油が殆ど圧縮されないので、所定位置に固定
される。上方アクチュエータの水平領域は、封入空間16
の水平領域よりも広いので、２つの外被部分の間の表面
15におけるシールを維持する正味の閉鎖力が生じる。
上方アクチュエータ12は上方端部部材19で支持され、
下方アクチュエータ13は下方端部部材20で支持される。
この端部部材はヨーク21にねじ込まれる。アクチュエー
タ12及び13の高圧による力は殆ど垂直であり、端部部材
19及び20を介してヨーク21で支持される。システムが10
00バールまで加圧されると、ヨークによって支持される
力は、封入空間が直径200mmのワークピースを十分に収
容する大きさである時、おおよそ50MNである。
安全バルブ22は、アクチュエータ13の圧油漏れが生じ
ても表面15のシールが突然開いてしまわないように、封
入空間16から上方への力がアクチュエータ12の下方への
力を越えないように適合される。
何故ならば、安全バルブ22のスプリング力は、封入空
間16とアクチュエータ12との間の圧力差が、d1がアクチ
ュエータ12の直径、d2が封入空間16の直径、そしてＰが
封入空間16の圧力とすると、 より小さい値に制限されるように選ばれるからである。
従って、仮にアクチュエータ13から圧油漏れが生じた
としても、外被部分６及び７はアクチュエータ12のもっ
と大きい力で一緒に下降し、表面15におけるシールは維
持される。
ヒータ、上方熱電対及び下方熱電対（略図的に参照番
号41、42で示す）が、圧力容器１の上方及び下方外被部
分７、６に適合され、封入空間16の加圧ガスの制御され
た加熱を提供し、従って、封入空間16のガスの対流によ
ってワークピースの温度を制御する。
穴に押し込まれた層材料のために十分な温度及び圧力
でワークピースが十分な時間維持された後、封入空間16
及びアクチュエータ12の圧力ガスは、パイプ18及び17を
通り解放される。封入空間16は、パイプ26を通り略真空
にされる。このパイプは自動遮断弁（図示せず）を経由
して真空ポンプシステム３に連結され、圧力のある時に
ガスが逃げるのを防ぐ。それから遮断弁28が開いてアク
チュエータ13の油圧圧油が出て、そして空気圧アクチュ
エータ９は、線15におけるシールを解放しながら圧力容
器の下方外被部分６を下降するために使用される。
封入空間16は、真空室１に対して開かれ、更に、真空
ポンプシステム３によって真空にされる。真空室１の圧
力は、真空圧力センサ27で監視される。真空圧力が十分
に低くなると、ワークピース10は、装置２から移送機構
によって取り出される。
封入空間16の周りの表面15におけるシールは、図２を
参照してここでより詳細に記述する。図２から分かるよ
うに、上方外被部分６の２つの部分6a、6bは、隣接面3
1、32が一緒に傾くような形状をしている。図２におけ
るこの傾きは理解しやすくするために大げさに示され、
２つの面31、32が線33において適合している。封入空間
16が高圧にさらされると、下方外被部分６の部分6aは僅
かに矢印34の方に変形し、部分6bに関しては、面31が線
33の周りで枢動し、従ってこの線33は視点として働く。
従って、部分6aの上方部分は、面31が線33の周りで枢動
するので、僅かに外側下方に動く。
この変形は、部分6aの上方面のリップ35を矢印36の方
向へ外側に動かし、従ってシール面15において上方外被
部分７にしっかりと押しつける。従って、シールの強さ
は、封入空間16の上昇した圧力に比例して高くなる。正
確な変形を起こすために、部分6aは部分6b及び外被部分
７の両方よりも薄なっているので、圧力下でより変形す
る。
従って、装置のこの構造は封入空間16の良好なシール
を確実なものとする。
図３は、本発明の第２実施例を示している。この実施
例と図１及び図２の実施例との違いは、ヨークの構造に
関してのみであり、この装置の他の部分は、第１実施例
のものと実質的に同一である。一致する部分は同一の参
照番号で示され、パイプのような幾つかの構造的特徴
は、説明を理解しやすいように省略されている。
図３の実施例においては、ヨーク40は、装置の残りの
部分を囲むリングの形状をしており、従って側部部材及
び端部部材に分離していない。このタイプのヨークは、
作成が容易であり、第１実施例のヨークより軽いが、ア
クセス及びメンテナンスのためには、装置の残りの部分
からヨーク40を横へ摺動させなければならないという不
利な点を有する。更に、装置全体の大きさは大きい。
上記の実施例に対する多くの変更例が本発明の範囲内
で可能である。例えば、上方及び下方外被部分が、円錐
台によって形成された傾いた面よりむしろ、移動方向に
対して垂直な面で適合するようなものが可能である。こ
のような垂直面は、円錐台を使用するのと同様な良好な
シールは提供しないが、このようなシールでも多くの目
的にとって十分であり、円錐台を避けることによって、
不整列及び高さの不整合をより許容し、従って、実用的
な利点を提供する。
前述したように、油圧圧油は、例えば、油圧圧力シス
テムから下方アクチュエータ13に供給される。本発明の
発展において、更にガス圧を上昇して望まれる高圧を達
成するためには例えば別の面積のピストンのある更なる
油圧システムを使用する必要が普通あるけれども、その
油圧圧力システムは、内部空間16に供給されるべきガス
の初期圧縮を提供するために使用される。
更に、ガス損失を最小源にするために、真空システム
３によってパイプ26を通って内部空間から抜かれたガス
は、更なる圧力源にリサイクルされる。
図１において、上方及び下方端部部材19、20はヨーク
21にねじ込まれることが注目される。一方で、突起のあ
る適合部材が使用される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−213471（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−305964（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−138417（ＪＰ，Ｕ) 特表 平３−504522（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C23C 14/00 14/58 C23C 26/00

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ワークピースを処理するための処理方法で
    あって、前記ワークピースを第一外被部分上に配置する
    工程と、該第一外被部分と第二外被部分とを互いに当接
    させる工程であって、これら外被部分が当接せしめられ
    たときにこれら外被部分が前記ワークピース用の密閉さ
    れた封入空間を形成するような形状をしている工程と、
    前記封入空間に大気圧以上の加圧ガスを供給する工程と
    を具備し、これにより前記ワークピースを高い圧力に晒
    し、前記封入空間の断面より大きな断面を有するアクチ
    ュエータにも前記加圧ガスを供給し、前記アクチュエー
    タにより前記第一外被部分および第二外被部分の少なく
    とも一つを動かし、これにより処理全般にわたり密閉状
    態を維持するように前記第一外被部分と第二外被部分と
    を合わせることにより前記ワークピースを処理する処理
    方法。
  2. 【請求項２】ワークピースを処理する処理システムであ
    って、複数の外被部分と、これら外被部分を当接させる
    ための当接手段とを具備し、これら外被部分が前記当接
    手段と、前記複数の外被部分の少なくとも一方を他方に
    向けて進めるような方向に作用するように前記封入空間
    の断面より大きな断面を有するアクチュエータとにより
    当接せしめられたときにこれら外被部分が前記ワークピ
    ース用の密閉された封入空間を形成するような形状をし
    ており、前記封入空間に大気圧以上の加圧ガスを供給す
    るための加圧ガス供給手段を具備し、これにより前記ワ
    ークピースを大気圧以上の高い圧力に晒すことにより前
    記ワークピースを処理し、該加圧ガス供給手段が処理全
    般にわたり密閉状態を維持するように前記アクチュエー
    タを作動するために前記アクチュエータに前記加圧ガス
    を供給するように配設される処理システム。
  3. 【請求項３】前記アクチュエータが前記当接手段の一部
    を形成する請求項２に記載の処理システム。
  4. 【請求項４】前記アクチュエータが前記当接手段を構成
    する請求項２に記載の処理システム。
  5. 【請求項５】前記複数の外被部分により部分的に形成さ
    れた圧力容器と、該圧力容器内の圧力を下げるために該
    圧力容器を排気するための手段とをさらに具備する請求
    項２に記載の処理システム。
  6. 【請求項６】前記封入空間を加熱し、これにより前記ワ
    ークピースを加熱するための手段をさらに具備する請求
    項２に記載の処理システム。
  7. 【請求項７】前記外被部分は共通の軸線に沿って反対方
    向へ移動可能な二つの外被部分を具備する請求項２に記
    載の処理システム。
  8. 【請求項８】前記外被部分の各々が前記共通軸線に対し
    て傾いたシール面を有し、これらシール面は前記外被部
    分が当接したときに密封されるように当接する請求項２
    に記載の処理システム。
  9. 【請求項９】前記外被部分の一つが変形するような形状
    をしており、これにより前記シール面が密封されるよう
    に当接せしめられる請求項８に記載の処理システム。
  10. 【請求項１０】前記封入空間内の増大された圧力を制御
    するために前記封入空間からの弁付き出口をさらに具備
    する請求項２に記載の処理システム。
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