JP6507421B2 - 半導体ウエハ用のアニールモジュール - Google Patents

半導体ウエハ用のアニールモジュール Download PDF

Info

Publication number
JP6507421B2
JP6507421B2 JP2014185914A JP2014185914A JP6507421B2 JP 6507421 B2 JP6507421 B2 JP 6507421B2 JP 2014185914 A JP2014185914 A JP 2014185914A JP 2014185914 A JP2014185914 A JP 2014185914A JP 6507421 B2 JP6507421 B2 JP 6507421B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heating plate
plate
hoop
metal body
transfer mechanism
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2014185914A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2015056669A (ja
Inventor
ステファン フランシスケッティ ヴィンセント
ステファン フランシスケッティ ヴィンセント
ジェイ ウィルソン グレゴリー
ジェイ ウィルソン グレゴリー
エム ハンソン カイル
エム ハンソン カイル
ワース ポール
ワース ポール
ビー ムーア ロバート
ビー ムーア ロバート
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Applied Materials Inc
Original Assignee
Applied Materials Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Applied Materials Inc filed Critical Applied Materials Inc
Publication of JP2015056669A publication Critical patent/JP2015056669A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6507421B2 publication Critical patent/JP6507421B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/324Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus 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
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67109Apparatus for thermal treatment mainly by convection
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus 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
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67103Apparatus for thermal treatment mainly by conduction
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus 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
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67248Temperature monitoring
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus 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
    • H01L21/677Apparatus 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
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus 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
    • H01L21/677Apparatus 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
    • H01L21/67739Apparatus 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
    • H01L21/67748Apparatus 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 horizontal transfer of a single workpiece

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Description

マイクロ電子回路および他のマイクロスケールのデバイスは、一般に基板またはウエハ、例えばシリコンまたは他の半導体材料のウエハなどから製造される。複数の金属層が基板の上に施され、マイクロ電子もしくは他のマイクロスケールの構成部品を形成し、または電気的な相互接続部を実現する。これらの金属層、典型的には銅が基板上にめっきされ、構成部品および相互接続部を一連のフォトリソグラフィ、めっき、エッチング、研磨、または他のステップにおいて形成する。
所望の材料特性を実現するため、基板は、典型的にはアニーリング処理にかけられ、基板は、通常、約200〜500°Cに、より典型的には約300〜400°Cに急速加熱される。基板は、比較的短時間、例えば60〜300秒、これらの温度に保持されることがある。次いで、基板は、急速冷却され、全体の処理は、通常わずか数分かかるだけである。基板上の層の材料特性を変更するため、アニーリングが使用されることがある。また、アニーリングは、ドーパントを活性化する、基板上の膜間でドーパントを動かす、膜と膜もしくは膜と基板との界面を変更する、堆積膜を高密度化する、またはイオン注入によるダメージを修復するために使用されることがある。
マイクロ電子デバイスおよび相互接続部に対する特徴サイズ(feature size)がより小さくなるとともに、許容できる欠陥の割合は、実質的に減少する。欠陥は、汚染物質粒子に起因し、そのため、アニールチャンバ内の粒子生成要素の低減が欠陥を低減することになる。ウエハの温度均一性は、ウエハ上の銅または他の材料の結晶構造に影響を与えるため、もうひとつの重要な設計要因である。もうひとつの考慮すべき点は、利用しやすさである。チャンバをできるだけ速やかに効率的に復旧または稼働できることが重要である。
従来、様々なアニールチャンバが使用されてきた。枚葉式ウエハ処理装置において、これらのアニールチャンバは、典型的には、加熱素子と冷却素子との間に、またはそれら上に基板を位置付け、基板の温度プロフィルを制御する。しかし、精密で再現性のある温度プロフィルを実現することは、エンジニアリング上の課題を呈する場合がある。
加えて、銅などのある材料は、約70°Cを超える温度で酸素にさらされると、急速に酸化する。銅または他の材料が酸化する場合、基板は、もはや使用不可能となる場合があり、または酸化物層を、その後の処理をする前にまず除去しなければならない。これらは、両方とも効率的な製造において受け入れがたい選択肢である。したがって、もうひとつの設計要因は、基板温度が約70°Cを超える場合に、基板を酸素から隔離することである。もちろん、酸素は、周囲空気中に存在するので、アニール中に銅の酸化を回避することも、エンジニアリング上の課題を呈する場合がある。改善されたアニール方法および装置が必要である。
アニールモジュールの斜視図である。 図1に示すアニールモジュールの平面図である。 図2Aの線2B−2Bに沿ってとられた断面図である。 図2Bに示す熱チョークの拡大詳細図である。 図1および2に示すアニールモジュールの分解図である。 図3に示す移送機構の分解上面斜視図である。 図3および4に示す移送機構の分解底部斜視図である。 図3〜5に示す移送機構の断面図である。 移送機構の代替断面図である。 移送機構の代替断面図である。 複数のアニールモジュールを保持するアニールスタック組立体の正面および上面斜視図である。 図9に示すアニールスタック組立体の平面図である。 図9〜10に示すアニールスタック組立体の側面図である。 さらなる特徴を示すアニールスタック組立体の拡大正面斜視図である。 図9および12に示すデータプレートの斜視図である。 図1に示すモジュールの正面図である。 図13に示すデータプレートの正面図である。 図15の線16−16に沿ってとられた図である。 図16に示すスロットの1つの拡大図である。 図17の線18−18に沿ってとられた図である。
図1〜3に示すように、アニールモジュール30は、ウエハまたは基板チャンバ34を形成する本体32および蓋40を有する。本体は、熱伝導率を改善するため、単一の鋳造物またはその他の方法で作製された金属片として設けられてもよい。加熱プレート36および冷却プレート38は、本体32のフロア42上に取り付けられる。図1の点線で示すように、本体32は、冷却液入口60および冷却液出口62に接続された冷却管90を含むことができる。冷却管90は、本体32内部の適所に鋳造された管であってもよい。あるいは、本体32は、冷却管90が区画と区画との間に位置付けられている2つ以上の取り付けられた区画から形成されてもよい。図1に示すように、冷却液入口60および出口62は、本体32の後端の嵌合凹部64に位置してもよい。使用中、冷却管を通って送り込まれた冷却液は、モジュール30の表面温度を周囲温度近くに維持する。冷却管は、腐食に対しより良好な耐性を示すステンレス鋼であってもよい。
加熱プレート36の上面は、冷却プレート38の上面と同一平面上にあってもよい。図2Bおよび3に示すように、ウエハの均一な支持をより良好に行い、それによって、より均一でむらのないウエハの温度制御を行うために、バンプまたはライザー76のパターンがプレートのそれぞれの上面に設けられてもよい。ライザー76は、ウエハをプレートから0.2〜1mm離して持ち上げるための、プレートの上面に取り付けられた球体であってもよい。冷却プレート38は、フロア42に熱的に結合されてもよい。電気抵抗ヒータ58が、加熱プレート36の底部側に、または加熱プレート36内部に設けられる。
図2Bおよび2Cに示すように、加熱プレート36は、加熱プレート36と冷媒で冷却された本体32との間の接触を単に薄い(例えば、1〜2mm幅の)環状リングで行う熱チョーク68を介して、フロア42に取り付けられたペデスタル66上に支持されてもよい。本設計において、図2Bに示すように、加熱プレート36は、空気またはガス間隙88によってフロアから離隔され、チョーク68を介してのみ本体32と接触する。これによって、加熱プレート36が、モジュール30の残りの部分を過度に加熱せずに、500°Cのウエハ処理温度に対する十分な熱を提供することができる。シールなどの、比較的熱の影響を受けやすいモジュールの構成部品が高熱にさらされない。図3に示すように、本体32は、加熱プレートおよび冷却プレートを収容するための円形凹部78を有することができ、円形凹部78は、互いに隣接もしくは接触し、または部分的に重なりもしくは交差する。
図2に示すように、電子サーボ制御ユニット44および加熱制御ユニット46は、両方ともアニールモジュール30内部に含まれ、本体32に取り付けられてもよい。図3に示すように、アニールモジュール30は、電子ユニット44および46を覆う別個のカバー50、ならびに以下で説明するようなより高レベルの組立体においてモジュール30を適所に固定するための取り付け金具48および52を有することができる。本体32上に電子ユニット44および46を設けることによって、モジュール30のモジュール式構築およびテストが可能となる。加えて、本体は、電子部品の伝導性冷却を行うことができ、そのためファンまたは対流性ヒートシンクが不要となる。
また、図3に示すように、アニールモジュール30の前端72に装荷/除荷スロット74が設けられる。また、位置合わせブッシング54およびガス入口/出口ポート56がアニールモジュール30の前端に位置してもよい。図3に示すように、蓋40は、パージガスを加熱プレート36上方に分配するためのシャワーヘッド80を含む。窒素またはフォーミングガスなどの不活性ガスであってもよいパージガスは、ガス供給源に接続された蓋ガスポート82を通ってシャワーヘッドに供給される。
ここで、図3〜5に目を向けると、ウエハまたは基板を、装荷/除荷スロット74に隣接する冷却プレート38から加熱プレート36に移動させ、次いで冷却プレート38に戻すために、移送機構70がアニールモジュール30内に設けられている。移送機構70は、持ち上げ、回転(例えば、約1/8回転)、および降下移動を行い、ウエハを冷却プレート38から加熱プレート36へ移送し、およびその逆を行う。また、移送機構70は、ウエハを搬送ロボットへ引き渡すことができるようにウエハを持ち上げる。様々な設計が、このために使用されてもよい。図示する例では、移送機構は、基部100上の結合器フレーム104内に結合器106を含んでもよい。親ねじ108は、回転モータ114によって、例えば、親ねじ108の下端上のスプロケット132を回すベルト130を介して駆動される。
フープ142のアーム150は、親ねじ108に取り付けられ、それにより、回転モータ114の作動によってフープ142が回転し、フープ142が冷却プレート38または加熱プレート36上方に位置付けられる。図5〜8に示すように、ボールスプライン110は、第2のベルト134、ならびにスプロケット138および140を介してリフトモータ120に連結される。リフトモータ120の作動によって、ボールスプライン110を回転させ、このボールスプライン110がスプラインナット116を持ち上げ、または下げ、次いでフープ142を持ち上げ、または下げる。シュラウド112は、結合器106に取り付けられ、容積交換チャネル158を含むことができる。ベルトおよびプーリの使用によって、移送機構70の高さを最小限にする180°ギアボックスが提供される。モータ114および120は、両方とも基部100に取り付けられてもよく、それによって移送機構70をモジュール30に据え付ける前に組み立て、予備テストを行うことができる。
一時的に戻って図4を参照すると、フープ142は、3つ以上の内側に突出するフィンガ144を有し、各フィンガ144が平坦面148を備えたレッジ146を有する。使用中、ウエハを加熱プレート36または冷却プレート38から持ち上げるためフープ142が引き上げられると、平坦面148は、ウエハの下向きの側と接触する。フープのフィンガ144が、プレート36もしくは38の上面と垂直位置が合うように、またはプレート36もしくは38の上面より下方に移動することができるように、隙間切り欠き部84が加熱プレートおよび冷却プレート内に設けられてもよい。
移送機構70は、モジュール30内の移動構成部品または潤滑される構成部品の数を最小限にする。これらの構成部品は、外側ハウジング160によってプロセスチャンバ34から隔離される。ハウジング160内部の有効な排気系統が、プロセスガスを移送機構70内に引き込む。このことは、粒子が、欠陥を引き起こす可能性のあるプロセスチャンバ34に入るのを防ぐのに役立つ。図6および7に示すように、このことは、基部100の排気トレンチ156を介して、および外側ハウジング160と基部100との間に位置する容積交換チャネル158を介して実現される。上部チャンバ162が上方シールド172と外側ハウジング160の上部との間に形成される。上部間隙164によって、上部チャンバ162と底部間隙168との間の流動が可能となる。底部チャンバ166が基部100と下方シールド174との間に形成される。図6に示すように、底部間隙168は、底部チャンバ166につながる。また、図6に示すように、基部100内の排気口170は、底部チャンバ166につながる。
容積交換チャネル158によって、ハウジング内の構成部品の移動によって引き起こされる、移送機構ハウジング160内のガスのいかなる圧縮も最小限に抑えられる。これによって、ハウジング160内部のガス圧力がプロセスチャンバ34内のガス圧力を超えて上昇し、それによって、粒子が移送機構70からプロセスチャンバ34内へと流れて、ウエハを汚染することができないようにする。
図2Aを参照すると、プレート36もしくは38いずれかの半径、または凹部78の半径が寸法RRとして示されている。BBとして示すフープのピボット軸は、プレートまたは凹部の中心線CCからRRより小さな寸法だけ離隔する。これによって、プロセスチャンバ34の容積の低減がはかられ、それによってガス供給の要求が低減され、またフープの進む距離を低減し、それによってウエハをより高速に移動させ、粒子生成の可能性を低減することができる。
ここで、図9〜12に目を向けると、コンパクトな空間内で、複数のウエハを同時にアニールすることができるように、複数のアニールモジュール30がスタック組立体200内に配置されてもよい。図9および11に示すように、スタック組立体200は、垂直に積み重ねられた別々のモジュールスロットまたは空間216に分割されたラック202を含むことができる。ラック202の前端204に、装荷/除荷ロボット206が設けられてもよい。図示する例では、ロボット206は、ラック202に取り付けられたトラックまたはレール208を含む。エンドエフェクタ212を有するロボットハウジング210は、レール208に沿って垂直に移動可能であり、そのため、エンドエフェクタがモジュールスロット216のそれぞれにおいてチャンバのドア214と垂直位置合わせするように移動することができる。
図9および12に示すように、アニールモジュール30は、各モジュールスロット216内へと配置されてもよく、図示する例では、8つのアニールモジュール30がスタック組立体200内に垂直に積み重ねられている。各アニールモジュール30の本体32は、データプレート222上にボルト留めされてもよい。ガス入口管路218およびガス出口または排気管路220は、データプレート222上の取り付け具に接続されてもよい。データプレート222を通って供給されるガスを使用して、プロセスチャンバ34をその環境から隔離し、よりよく汚染を回避することができる。データプレート222とチャンバ本体32との間のインターフェースが密閉されていることによって、プロセスチャンバ34を通るガス流が維持される。
図12〜16に示すように、モジュール30は、データプレートの取り付け穴225を貫通するボルトによってデータプレート222に取り付けられてもよく、データプレートの裏側のピンがモジュール30をデータプレート上により精密に位置付けるために使用されてもよい。モジュール30の正面のガスポート56をガス密閉することによって、データプレートの裏面に対する密閉が行われる。データプレートは、モジュールを確実に支持し、位置付けるのに十分に剛性(例えば、3〜12または4〜10mm厚の金属板)である。アニールモジュール30とスタック組立体200との間の接続部の数を低減して、アニールモジュール30のスタック組立体200からの速やかな取り外しおよび稼働を行うことができる。稼働中にアニールモジュール30を保持するため、稼働ラック250がラック202の後端上に取り付けられてもよい。
図13〜16に示すように、各モジュールスロットまたは位置216、データプレート222のプレートスロット240は、モジュール30の前端の装荷スロット74と位置合わせする。各モジュール位置216においてデータプレート222内に排気プレナム224が設けられてもよい。排気プレナム224は、プレートの一方の側からデータプレート222内へと穴開けされてもよく、排気プレナムは、各プレートスロット240の上部または下部エッジに隣接し、かつ平行である。排気プレナムは、プレートスロット240と位置合わせされ、排気管路220を介してガスをプロセスチャンバ34から排気する。
図15〜18に示すように、このことは、各モジュール位置216において、排気プレナム224からプレートスロット240に延在する排気スロットセグメント242を介して実現されてもよい。排気スロットセグメントは、例えば、図15のスロット高さHHよりも名目上小さな直径を有する円形ブレード切断工具またはミルを位置決めし、次いで、切削工具を上に移動させることによって、各プレートスロット240の下向きの面244を貫通して切断され、図17および18に示すように、排気プレナムへ通じるアーチ形の開口を作成することができる。
使用中、排気スロットセグメント242は、真空源に接続されうる排気プレナム224へ通じる。処理中にモジュールのドア214が閉じられているとき、間隙がドア214のまわりに存在し、そのため、モジュール30が密閉されないことがある。各プレートスロット240における排気スロットセグメント242を通って引かれる真空は、周囲の空気がモジュール30内へ入るのを大きく防ぐ。装荷および除荷中に、ドアが開いているとき、モジュールの内部が周囲よりも高いガス圧力に維持されている場合は、ガスは、モジュールスロット74およびプレートスロット240を通ってモジュール30から流れ出す。プレートスロット240の長さの端から端にわたって実質的に均一な引き抜きまたガス取り入れを行うため、排気スロットセグメント242のサイズは、プレートスロット240の長さに沿って変わってもよく、真空源からより遠い上流のスロットセグメント242が真空源により近いスロットセグメント242よりも大きくてもよい。例えば、真空源により近い、すなわち、図15の上部により近いスロットセグメントは、幅1mmおよび長さ20〜40mmであってもよく、図15の底部により近いスロットセグメントはより広くまたはより長く作られてもよい。
図14に示すように、設けられるガスポート56の数は、モジュール30によって行われる具体的なアニール処理に応じて変わってもよい。例えば、加熱プレート36および冷却プレート38に別々にヘリウムを供給することができるように、2つのヘリウムガスポート56が使用されてもよい。モジュールに窒素を供給することができるように、1つまたは複数の他の不活性ガスポート56が使用されてもよい。追加のガスポート56によって水素を供給することができ、それによりフォーミングガスをモジュール内部で使用することができる。また、汚染の可能性をよりよく低減するように、別々のガス供給および排気口が直接移送機構に導かれてもよい。
アニールモジュール30はスタック組立体200とともに、またはスタック組立体200なしに使用されてもよい。スタック組立体200において使用される場合、ロボット206が作動し、エンドエフェクタ212上のウエハ300を搬送してスタック組立体200内のアニールモジュール30の1つと位置合わせさせる。チャンバのドア214が開かれる。ロボット206は、エンドエフェクタ212およびウエハ300をプロセスチャンバ34内へと送り込み、ウエハを移送機構70のフープ142上に降ろす。典型的には、このステップにおいて、フープ142は、冷却プレート38上方に引き上げられており、そのため、エンドエフェクタ212は、下に移動し、ウエハ300をフープ142のレッジ146上にセットする。あるいは、フープが下がった位置にある場合は、ウエハ300は、冷却プレート38上に直接降ろされてもよい。
次に、ウエハ300をフープ142によって保持した状態で、移送機構が作動して、フープを約1/8回転だけ回転させ、ウエハ300を加熱プレート36上方に移動させる。一部の方法では、ヒータ58は、連続的に動作することができ、加熱プレート36がそれに応じて所望の定常状態の温度に維持される。他の方法では、ヒータ58は、一旦切られて入れなおされてもよく、またはウエハのデリバリが差し迫った場合のみ電源が入れられてもよい。ウエハの底面が加熱プレート36の上面のライザー76上に載るように、移送機構70は、フープ142を下げる。ガスがチャンバ34内を循環し、チャンバ内のガス圧力が周囲に比べて正の状態を維持する。このことは、チャンバ34から酸素および汚染物質粒子を排除するのに役立つ。
ウエハ300は、特定の滞留時間、加熱プレート36上に留まってもよい。次いで、移送機構70が再び作動し、ウエハ300を加熱プレートから持ち上げ、フープ142を回転させ、冷却プレート38上の最初の位置へ戻す。次いで、移送機構70は、ウエハを冷却プレート38上に降ろし、ウエハが冷却プレート38の上面のライザー76に支持される。冷却液が、冷却管90を通って送り込まれ、冷却プレートおよび基部32を冷却する。ウエハが十分に冷却された後、ロボット206に引き渡すため、ウエハをフープ142によって冷却プレートから持ち上げることができる。チャンバのドア214が開き、エンドエフェクタ212がチャンバ34内へと、フープ142の下方に延出する。次いで、エンドエフェクタ212が持ち上げられ、またはフープ142が下げられ、引き渡しを完了することができる。次いで、ロボット206は、アニール済みウエハ300を後続のステーションに移動させ、引き続き別のウエハを処理のためにアニールチャンバ30に供給することができる。
モジュール30は、ドア214が処理中に閉じられているときに、100ppm未満の酸素レベルを提供するように設計されてもよい。チャンバ34内のガス流は、全チャンバの端から端まで行き渡るように最適化されてもよい。シャワーヘッド80は、ウエハ温度の均一性を向上させるために、間隔およびオリフィスサイズが最適化されたガスポートを有することができる。排気プレナム224は、ドア214のすぐ後ろの加熱プレート36から最も遠い点に位置してもよく、ガスは、チャンバ入口を横切る一連のスロットを通って排気される。スロットサイズは、チャンバを横切るガス流が確実に一様となるように最適化されてもよい。この流動および内部チャンバの形状寸法は、始動時または搬送ロボットへの引き渡し後に、チャンバ内のすべての酸素を排気するのに必要な時間を最小限に抑えるように設計されうる。例えば、チャンバの容積は、最小限に抑えられ、パージするのにより時間がかかる可能性のある奥深いコーナまたはポケットをなくす。流動出口経路が限定され、チャンバが大気圧を上回ってわずかに加圧され、ドアが開かれていようが閉じられていようが、チャンバ内への酸素の浸入を回避する。
30 アニールモジュール
32 本体
34 プロセスチャンバ
36 加熱プレート
38 冷却プレート
40 蓋
42 フロア
44 電子ユニット
46 電子ユニット
48 取り付け金具
50 カバー
52 取り付け金具
54 位置合わせブッシング
56 ガスポート
58 ヒータ
60 冷却液入口
62 冷却液出口
64 嵌合凹部
66 ペデスタル
68 チョーク
70 移送機構
72 前端
74 モジュールスロット
76 ライザー
78 円形凹部
80 シャワーヘッド
82 ガスポート
84 切り欠き部
88 間隙
90 冷却管
100 基部
104 結合器フレーム
106 結合器
108 親ねじ
110 ボールスプライン
112 シュラウド
114 回転モータ
116 スプラインナット
120 リフトモータ
130 ベルト
132 スプロケット
134 ベルト
138 スプロケット
140 スプロケット
142 フープ
144 フィンガ
146 レッジ
148 平坦面
150 アーム
156 排気トレンチ
158 容積交換チャネル
160 ハウジング
162 上部チャンバ
164 上部間隙
166 底部チャンバ
168 底部間隙
170 排気口
172 上方シールド
174 下方シールド
200 スタック組立体
202 ラック
204 前端
206 ロボット
208 レール
210 ロボットハウジング
212 エンドエフェクタ
214 ドア
216 モジュールスロット
218 入口管路
220 排気管路
222 データプレート
224 排気プレナム
225 取り付け穴
240 プレートスロット
242 排気スロットセグメント
244 下向きの面
250 稼働ラック
300 ウエハ

Claims (14)

  1. 金属製本体と、
    前記金属製本体上の蓋であって、プロセスチャンバが前記金属製本体と前記蓋との間に形成される、蓋と、
    前記金属製本体内または前記金属製本体上の1つまたは複数の冷却管路と、
    前記本体上の熱チョーク上に支持されたペデスタルを有する加熱プレートと、
    前記加熱プレートを覆う前記蓋内のガス分配器と、
    前記金属製本体上の冷却プレートと、
    前記冷却プレートに隣接する前記金属製本体内の装荷スロットと、
    前記冷却プレート上方の第1の位置および前記加熱プレート上方の第2の位置へ移動可能なフープを有する移送機構であって、前記フープを持ち上げ、および下げるためのリフターも有する移送機構と、
    前記金属製本体に取り付けられた少なくとも1つの電子組立体と
    を備え
    前記加熱プレートが前記本体内の第1の円形凹部内にあり、前記冷却プレートが前記本体内の第2の円形凹部内にあり、前記第1の円形凹部が前記第2の円形凹部と交差する、
    アニール装置。
  2. 前記熱チョークが、2mm未満の幅を有する突起したリングを備える、請求項1に記載の装置。
  3. 前記加熱プレートの上部表面および前記冷却プレートの上部表面が同一平面上にある、
    請求項1に記載の装置。
  4. 前記本体上に第1および第2の電子組立体を備え、前記第1の電子組立体が前記移送機構を制御し、前記第2の電子組立体が前記加熱プレート内のヒータを制御する、請求項1に記載の装置。
  5. 前記移送機構が、前記フープに取り付けられたボールスプラインおよびスプラインナットを囲むハウジングを有し、容積交換チャネルが、前記ハウジング内の上部および下部チャンバを接続する、請求項1に記載の装置。
  6. 前記移送機構が、前記加熱プレートおよび前記冷却プレート上方で嵌合するようになされた前記フープに連結されたリフトモータおよび回転モータを有する、請求項に記載の装置。
  7. 前記移送機構が、前記リフトモータを前記フープに連結するリフトベルトと、前記回転モータを前記フープに連結する回転ベルトとをさらに含む、請求項に記載の装置。
  8. 前記ハウジング内に、前記回転モータに連結された親ねじをさらに含む、請求項7に記載の装置。
  9. 前記電子組立体が前記加熱プレートの第1の側にあり、前記冷却プレートが前記第1の側と反対の前記加熱プレートの第2の側にある、請求項に記載の装置。
  10. 前記ハウジングが基部に取り付けられ、前記下部チャンバへつながる前記基部内の排気口をさらに含む、請求項に記載の装置。
  11. 前記フープが、前記加熱プレート及び前記冷却プレートの中心線から、いずれかのプレートの半径よりも小さな寸法だけ離隔する回転軸を有する、請求項1に記載の装置。
  12. 金属製本体と、
    前記金属製本体内の、または前記金属製本体上の1つまたは複数の冷却管路と、
    前記金属製本体内の第1および第2の円形凹部と、
    前記本体内の前記第1の円形凹部内の加熱プレートおよび前記第2の円形凹部内の冷却プレートであって、前記第1の円形凹部が前記第2の円形凹部と交差前記加熱プレートは、前記本体上の熱チョーク上に支持されたペデスタルを有する、加熱プレートおよび冷却プレートと、
    移送機構および前記加熱プレート内のヒータに電気的に接続された前記本体上の1つまたは複数の電子組立体と、
    前記金属製本体上の蓋であって、プロセスチャンバが前記金属製本体と前記蓋との間に形成される、蓋と、
    前記加熱プレートを覆う前記蓋内のガス分配器と、
    前記冷却プレートに隣接する前記金属製本体内の装荷スロットと、
    前記冷却プレート上方の第1の位置および前記加熱プレート上方の第2の位置へ移動可能なフープを有する移送機構であって、前記フープを持ち上げ、および下げるためのリフターも有する移送機構と
    を備えるアニール装置。
  13. 前記移送機構が、前記フープに取り付けられたボールスプラインおよびスプラインナットを囲むハウジングと、前記フープに連結されたリフトモータおよび回転モータとを有する、請求項12に記載の装置。
  14. 前記電子組立体が前記加熱プレートの第1の側にあり、前記冷却プレートが前記第1の側と反対の前記加熱プレートの第2の側にある、請求項12に記載の装置。
JP2014185914A 2013-09-12 2014-09-12 半導体ウエハ用のアニールモジュール Active JP6507421B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/025,678 US9245767B2 (en) 2013-09-12 2013-09-12 Anneal module for semiconductor wafers
US14/025,678 2013-09-12

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015056669A JP2015056669A (ja) 2015-03-23
JP6507421B2 true JP6507421B2 (ja) 2019-05-08

Family

ID=51518581

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014185914A Active JP6507421B2 (ja) 2013-09-12 2014-09-12 半導体ウエハ用のアニールモジュール

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9245767B2 (ja)
EP (1) EP2849217A1 (ja)
JP (1) JP6507421B2 (ja)
KR (1) KR102200292B1 (ja)
CN (1) CN104451888B (ja)
SG (1) SG10201404664QA (ja)
TW (1) TWI538054B (ja)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102137512B1 (ko) 2014-12-11 2020-07-27 에바텍 아크티엔게젤샤프트 기판 탈가스용 챔버
TWI703637B (zh) * 2016-03-08 2020-09-01 瑞士商艾維太克股份有限公司 熱處理腔室、包括該腔室之設備、工件處理系統及製造熱處理工件的方法
US11776825B2 (en) 2016-03-08 2023-10-03 Evatec Ag Chamber for degassing substrates
CN108346605B (zh) * 2017-01-23 2019-08-06 孙建忠 基板贮送系统
KR102362032B1 (ko) 2017-03-16 2022-02-14 삼성전자주식회사 기판 처리 장치
CN107799395A (zh) * 2017-09-26 2018-03-13 武汉华星光电技术有限公司 退火装置及退火方法
CN109560030B (zh) * 2017-09-26 2024-02-09 Tcl环鑫半导体(天津)有限公司 一种自动圆形硅片倒片机
CN107974714A (zh) * 2018-01-03 2018-05-01 苏州赛森电子科技有限公司 一种半导体金属dep的异常处理装置
US10903096B2 (en) * 2018-04-06 2021-01-26 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. System and apparatus for process chamber window cooling
KR20210014128A (ko) * 2018-05-29 2021-02-08 팹웍스 솔루션스 인코포레이티드 디가스 챔버 리프트후프
TWI738002B (zh) * 2018-12-05 2021-09-01 洪義明 高溫烘箱的溫度調整設備

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5252807A (en) 1990-07-02 1993-10-12 George Chizinsky Heated plate rapid thermal processor
US5431700A (en) 1994-03-30 1995-07-11 Fsi International, Inc. Vertical multi-process bake/chill apparatus
US5854468A (en) * 1996-01-25 1998-12-29 Brooks Automation, Inc. Substrate heating apparatus with cantilevered lifting arm
KR19980071011A (ko) * 1997-01-24 1998-10-26 조셉 제이. 스위니 고온 및 고 흐름 속도의 화학적 기상 증착 장치 및 관련증착 방법
US6276072B1 (en) 1997-07-10 2001-08-21 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for heating and cooling substrates
EP1019954B1 (en) 1998-02-04 2013-05-15 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for low-temperature annealing of electroplated copper micro-structures in the production of a microelectronic device
US6072163A (en) 1998-03-05 2000-06-06 Fsi International Inc. Combination bake/chill apparatus incorporating low thermal mass, thermally conductive bakeplate
US6994776B2 (en) 1998-06-01 2006-02-07 Semitool Inc. Method and apparatus for low temperature annealing of metallization micro-structure in the production of a microelectronic device
US6037235A (en) 1998-09-14 2000-03-14 Applied Materials, Inc. Hydrogen anneal for curing defects of silicon/nitride interfaces of semiconductor devices
US6136163A (en) 1999-03-05 2000-10-24 Applied Materials, Inc. Apparatus for electro-chemical deposition with thermal anneal chamber
US6307184B1 (en) 1999-07-12 2001-10-23 Fsi International, Inc. Thermal processing chamber for heating and cooling wafer-like objects
US6296906B1 (en) 1999-09-30 2001-10-02 Novellus Systems, Inc. Annealing process for low-k dielectric film
JP4053728B2 (ja) 1999-12-09 2008-02-27 東京エレクトロン株式会社 加熱・冷却処理装置及び基板処理装置
US6544338B1 (en) 2000-02-10 2003-04-08 Novellus Systems, Inc. Inverted hot plate cure module
US6529686B2 (en) 2001-06-06 2003-03-04 Fsi International, Inc. Heating member for combination heating and chilling apparatus, and methods
US7704327B2 (en) 2002-09-30 2010-04-27 Applied Materials, Inc. High temperature anneal with improved substrate support
US6951821B2 (en) * 2003-03-17 2005-10-04 Tokyo Electron Limited Processing system and method for chemically treating a substrate
US20040182315A1 (en) * 2003-03-17 2004-09-23 Tokyo Electron Limited Reduced maintenance chemical oxide removal (COR) processing system
US7311810B2 (en) * 2003-04-18 2007-12-25 Applied Materials, Inc. Two position anneal chamber
WO2004094702A2 (en) * 2003-04-18 2004-11-04 Applied Materials, Inc. Multi-chemistry plating system
JP4270457B2 (ja) * 2004-03-10 2009-06-03 大日本スクリーン製造株式会社 有機物除去装置および膜厚測定装置
US7642171B2 (en) 2004-08-04 2010-01-05 Applied Materials, Inc. Multi-step anneal of thin films for film densification and improved gap-fill
US7396412B2 (en) * 2004-12-22 2008-07-08 Sokudo Co., Ltd. Coat/develop module with shared dispense
JP4410147B2 (ja) * 2005-05-09 2010-02-03 東京エレクトロン株式会社 加熱装置、塗布、現像装置及び加熱方法
US7194199B2 (en) * 2005-06-03 2007-03-20 Wafermasters, Inc. Stacked annealing system
JP4527670B2 (ja) 2006-01-25 2010-08-18 東京エレクトロン株式会社 加熱処理装置、加熱処理方法、制御プログラムおよびコンピュータ読取可能な記憶媒体
US7425689B2 (en) * 2006-09-27 2008-09-16 Tokyo Electron Limited Inline physical shape profiling for predictive temperature correction during baking of wafers in a semiconductor photolithography process
US20080203083A1 (en) 2007-02-28 2008-08-28 Wirth Paul Z Single wafer anneal processor
US7575986B2 (en) 2007-08-08 2009-08-18 Applied Materials, Inc. Gate interface relaxation anneal method for wafer processing with post-implant dynamic surface annealing
JP2011530833A (ja) * 2008-08-12 2011-12-22 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 静電チャックアセンブリ
JP5343728B2 (ja) * 2009-06-19 2013-11-13 株式会社島津製作所 2軸ステージ装置
US8420981B2 (en) 2009-11-13 2013-04-16 Tel Nexx, Inc. Apparatus for thermal processing with micro-environment

Also Published As

Publication number Publication date
TW201515111A (zh) 2015-04-16
KR20150030623A (ko) 2015-03-20
US9245767B2 (en) 2016-01-26
US20150069043A1 (en) 2015-03-12
TWI538054B (zh) 2016-06-11
CN104451888B (zh) 2018-07-24
KR102200292B1 (ko) 2021-01-07
JP2015056669A (ja) 2015-03-23
SG10201404664QA (en) 2015-04-29
EP2849217A1 (en) 2015-03-18
CN104451888A (zh) 2015-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6507421B2 (ja) 半導体ウエハ用のアニールモジュール
US7287920B2 (en) Semiconductor manufacturing apparatus and method
KR100768598B1 (ko) 기판을 가열 및 냉각하는 방법 및 장치
US20080006617A1 (en) Thermal wafer processor
TWI623055B (zh) 適用於電子元件製造中處理基材的處理系統、設備及方法
TWI517252B (zh) 使用微環境之熱處理加工裝置
US20160035601A1 (en) Bake unit, substrate treating apparatus including the unit, and substrate treating method
KR20060110213A (ko) 가열 장치, 도포, 현상 장치 및 가열 방법
TW201349377A (zh) 獨立晶圓處理的方法及設備
TW201319294A (zh) 適合處理在多層中之基板的機器人系統、設備及方法
US6544338B1 (en) Inverted hot plate cure module
JP3585215B2 (ja) 基板処理装置
TWI667688B (zh) 用於半導體晶圓的獨立退火系統
JP2001068425A (ja) 半導体熱処理装置及び方法
WO2011142193A1 (ja) 金属膜形成システム、金属膜形成方法及びコンピュータ記憶媒体
KR101768518B1 (ko) 반송 챔버, 기판 처리 설비, 그리고 기판 반송 방법
JP2002093715A (ja) 半導体製造装置
JP2002173775A (ja) 半導体製造装置および半導体装置の製造方法
JP4051358B2 (ja) 基板処理装置
JP2018117103A (ja) 基板処理装置及び基板の冷却方法
JP4203252B2 (ja) 半導体製造装置
WO2011142194A1 (ja) 金属膜形成システム
KR20230099544A (ko) 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치
JP2001044183A (ja) 基板処理装置
JP2004281881A (ja) 基板処理装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170911

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180419

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180509

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20180808

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20181009

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190306

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190313

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6507421

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250