JPH07502376A - 処理システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 処理システム 〔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、半導体ウニ／１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ｗ ｉ（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（我々の英国特許式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°Ｃ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か少ないからである 。

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、大気圧におりるガ スより小さい対加圧抵抗を提供するので、真空か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ノＪとの間の差によっＣ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つのワンウニイヌブリングリターン弁は、封入 空間内の圧力がそのワンウニイスブリー７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し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 かかる時間が最少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（５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か取り除かれる。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 であることか望ましい。

〔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ｇ己述される。

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・−クピースを処理する装置を示している 。

Ｊ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ｌに取り付けられている。その真空室ｌは、圧力容 器を形成する下方外被部分６及び下方外被部分７のそれぞれを取り囲み、且つＦ 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１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 部分か動く軸線に対して線１５が傾いている。後で記述するように、線１５は動 きの軸線に対して略垂直である。

それからガスか、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 （、二固定されｚｏ　■一方アクチュｊ゛−夕の水平頌域は、封入空間１６０水 平領１Ｊよりも広いので５２つの外被部分の間の表面１５におけるン・・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Ｆ万端部部材１９Ｔ支持され、下方アンプ・ユエータ １３はＦ右端部部材２０　’ｔ’支持される。この端部部材は、′３．−り２１ にねじ込まわる。Ｔクチュエータ１２及びｊ３の高圧４こよる力は殆どｇ！、ａ 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。シス升ムが１ ０００バールまで加圧されると、ヨ・−りによ−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５０ ＭＮ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 が突然間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・− タエ２との間の圧力差が、ｄｌがアクチュエー・夕１２の直径、ｄ２が封入空間 １６の直径、モしてＰが封入空間Ｊ６の圧ｄ、２ より小さい値に制■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から圧油漏れか生じたとしても、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Ｉｌｔ侍される。

ヒータ、上方熱ｉｉ対及び下方勢電対（略図的に参照番号４１．．４２′？′− 示ず）が、圧ノＪ容器１の上方及び下方外被部分７．６に適合され　封入７間１ （′ｉの加ｇガスの制御され１．：、加ωへを提供し、従っ−？−１５封入ＺＺ 間１Ｇのガスの同流ｔ−，４＊ヱワーク［−−スの温度を副書する穴に押１１． 込まυ７九睦月料のな（わにｆ分机自是頃支びＪ（：力でワークピースが十分な 時間維持された（′４′！、、ｔす大空間１６及びアクチュエータ１２の圧力ガ スは、パ・ｔグ１８及び１７を通り解放される。封入（−間１Ｇは、バイブ２Ｇ を通り略鷹空にされる。このバ・イブは自動遮断弁（図示ぜ、（＝　）を経由し 、°ζ真空ポンプシス１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ｉ３の油圧圧油が出で、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１．なから圧力容器の下 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、真空室工に対して開かれ、更に１、真空ポンプシステム３によ って翼背にされる。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１７記述する。図２から男かるように、下方外被部分６の２つの部分６ａ、 ６ｂは、隣接面３１．３２が一緒に傾くような形状をしている。図２におけるこ の傾きは理解しやフくするために大げさに示さ４１．２つの面３１．，３２が線 ３３において適合しごいる。封入空間１６が高圧にさらされると、上方外被部分 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５、従ってこの線３３は視点と（、て働く。

従って、部分６ａのに方部分は、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−１外側に動かし 、従って、ノー・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の両方まりも薄なっ ているので、圧力ｆ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、バ イブ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（７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か、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りを有する。更に、装置全体の大きさは大きい。

」ニ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か可能である。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ノールは提供しないか、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（ブれどら、その油圧圧力ノスｙ−ムは、内部空間１６ｉ こ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、ガスを員失を最小源にするために、真空システム３によっでバイブ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にねし込まれるこ とか注目される。一方で、突起のある適合部材が使用される。

Ｃ′−＋Ｊ Ｉ４０ 補正書の翻訳文提出書 （特許法第１１３４条の８） 平成６年４月２２日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．複数の外被部分（６．７）と、 該外被部分（６．７）を押圧して当接させるための第１手段（１２．１３）と、 該外被部分（６．７）は該外被部分（６．７）が前記第１手段（１２．１３）に よって押圧して当接される時にワークピースのための封入空間（１６）を形成す るような形状をしており前記ワークピースを高圧力にさらすことによって前記ワ ークピースを処理するために前記内部空間（１６）に加圧ガスを供給する第２手 段（１８．４０）とを有するワークピース用処理システム。 ２．複数の前記外被部分（６．７）によって部分的に形成された圧力容器（４． ５．６．７）と、該圧力容器（６．７）の排気を行う手段（３）とを有する請求 項１に記載の処理システム。 ３．前記内部空間（１６）を加熱する手段（４１．４２）を有し、それによって 前記ワークピースを加熱する請求項１に記載の処理システム。 ４．共通の軸線に沿って反対方向に動くことができる２つの外被部分（６．７） を有する請求項１に記載の処理システム。 ５．前記外被部分の各々が前記軸腺に対して傾いたシール面を有し、該シール面 は前記外被部分（６．７）が押圧して当接する時にシール状態で抑圧して当接す る請求項４に記載の処理システム。 ６．前記外被部分の１つが、変形して、それによって前記取付け面をシール状態 で押圧して当接させるような形状（３１．３２．３３）になっている請求項５に 記載の処理システム。 ７．前記内部空間の高圧力を制御するために、前記内部空間から、弁を付けられ た出口（２２）を有する請求項１に記載の処理システム。 ８．第１外被部分に前記ワークピースを取付け、前記第１外被部分及び第２外被 部分を押圧して当接させ、該外被部分（６．７）は該外被部分（６．７）が押圧 して当接される時に前記ワークピースのための封入空間（１６）を形成するよう な形状をしており、 前記ワークピースを高圧力にさらすことによって前記ワークピースを処理するた めに加圧ガスを前記内部空間（１６）に供給するワークピース処理方法。