JPS6041214A - 半導体ウエハの蒸気被覆式ベ−キング装置 - 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】 本発明は半導体ウェハのベーキングに関し、特に、ウェ
ハを処理しかつ周囲から熱を取去る蒸気被覆部内でのベ
ーキングを行うための装置に係わる。

はとんどの半導体ウェハベーキング処理は、バッチ大使
、またはベルトに載せてウェハを搬送通過させる大型オ
ーブンの中で行われ、そして半導体ウェハは小型の局部
ヒータによってベーキングされる。このヒータは連続的
な半導体製造ラインに直列に組込み可能である。例えば
、異なる目的のための異なる形式の２つのホットプレー
ト構造体が同一出願人の特開昭５８−２１３３２号と同
５９−２３４２号に開示されている。この各構造体にお
いては、プロセスが周囲すなわち環境に或３− る程度さらされているので、熱損失を回避することが不
可能である。当業者にとって判るように、半導体製造は
本質的に精密なプロセスであり、かついろいろなプロセ
スステップの各々に影響を及ぼすすべてのパラメータを
注意深く制御することが望まれる。従って、プロセス領
域内に置かれた破裂性熱源を備えることはきわめて不所
望である。

更に、ベーキングと同時にウェハの成る反応処理を行う
と好都合であることが判った。従来のインラインシステ
ムではこのような処理を行うことは容易でない。

本発明の目的は、半導体ウェハのインラインベーキング
を行うための装置を提供すること、容認できない程の熱
量を周囲に放出しないこの種装置を提供すること、制御
された蒸気流れの中でベーキング半導体ウェハを被覆す
るこの種装置を提供すること、ウェハ表面に供給された
蒸気によってベーキングするときにウェハの反応処理を
行うこの種装置を提供すること、周囲への反応性蒸気の
放出を回避するこの種装置を提供すること、正確４− に制御可能でかつ再現可能な状態でウェハを処理するこ
の種装置を提供すること、反応性成分を浪費しないこの
種装置を提供すること、信頼性が高く、構造が比較的に
簡単で安価なこの種装置を提供することである。他の目
的および特徴は以下において部分的に明らかにされ、か
つ部分的に指摘される。

手短に言って、本発明の装置は半導体ウェハの蒸気被覆
式ベーキングを行うものである。ウェハは、伝導性材料
からなる円形のホットプレートの上でパーキングされ、
このホットプレートの温度はその直径にわたってほぼ一
定である。このプレートの周りおよび下方には排気チャ
ンバが設けられ、ホットプレートの外周と、この排気チ
ャンバの対応するエツジまたはリムの間には一様な環状
隙間が形成されている。ホットプレートの上方にはキャ
ップが設けられ、このキャップはホットプレートを被覆
し、かつホットプレートへのウェハの搬送とホットプレ
ートからのウェハの取出しを許容する。このキャップは
、ホットプレート上に載っているウェハの表面上に半径
方向外向きの蒸気流れを供給するための手段を含む。こ
の蒸気流れはそれから環状隙間を通って排気チャンバ内
に引き入れられる。

キャップは、好ましくはホッ］〜プレー１〜の一方の側
に位置するヒンジ構造体によって取付けられ、このヒン
ジが反応性流体を不活性気体流れに気化させるための手
段を含んでいる。

以下、図を参照して本発明の好ましい実施例を説明する
。なお、企図にわたって、対応する参照符号は対応する
部分を示す。

第１図を参照すると、ここには、半導体ウェハをワーク
ステーションからワークステーションへエアベアリング
式に搬送するタイプの連続半導体製造ラインの一部が丞
されている。このようなインライン製造システムは例え
ば、Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｌ；ｕｓ州、Ｂｅｄｆｏｒｄ
在のＧＣＡ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎにより、ｌ１ｌａ
ｆｅｒ１；ｒａｃｋの商標で販売されている。あいつぐ
、ワークステーションは例えば参照符号１１．１３によ
って示され、ウェハを成るワークステーションから次の
ワークステーションへ搬送するために設けられたエアベ
アリングトラック１５〜１７の長さを有する。

図示の如く、ワークステーション１１には本発明による
加熱装置、特にウェハ処理用ホットプレートが組込まれ
ている。このウェハ処理用ホットプレートは参照数字２
１によって概略的に示したピボッテッドキャップによっ
て被覆されている。

ベーキングステーションはエアトラック２２の区域に組
込まれている。このエアトラックの区域はその他の点で
は区域１５〜１７と類似している。

当業者にとって判るように、このようなエアトラック区
域は個別的に制御可能であるのが一般的であり、それに
よって半導体ウェハは、実施される特有の製造プロセス
の所望のパラメータに従って、時間制御シーケンスで各
々のワークステーションへ搬送および各々のワークステ
ーションから取出し可能である。

第２図を参照すると、ホットプレート自体は耐食性が良
好な金属で出来たディスク２５からなつ７− ている。判るように、腐食抵抗は、半導体ウェハを汚染
する酸化生成物の形成を回避するためにきわめて重要で
ある。好ましい材料は、Ｉｎｄｉａｎａ州、Ｋｏｋｏｍ
ｏ在のＣａｂｏｔ　Ｃｏｍｐａｎｙによって製造された
ｈａｓｔｅｌｌｏｙ　−Ｘである。ヒータブロック２７
はディスク２５の下側にボンディングされている。ヒー
タブロック２７は好ましくは温度センサと抵抗式ヒータ
要素を含むので、ディスク２５の加熱を制御してどんな
選択温度にも保つことができる。

判るように、ディスク２５はその表面がトラックとほぼ
平らになるようエアトラック区域２２の対応する円形開
口内に配置されている。従って。

ウェハはエアベアリングの適当な操作によって熱処理ス
テーションの中へ容易に搬送可能である。

後で詳細に述べる目的を達成するために、ホットプレー
トの周りには環状隙間２９が設けられている。ホットプ
レートの周りおよび下方には排気チャンバ３３があり、
この排気チャンバはボート３５を介して適当な排気ブロ
ワに接続している。この排気ブロワは参照符号３７によ
って示されてい８− る。

キャップ２１はホットプレート２５を被うように、参照
符号４１によって全体を示したヒンジ構造体に回転可能
に取付けられている。第２図から判るように、キャップ
２１は２枚の円形ガラス板４３．４４を保持する環状金
属リム４２を含む。

この両ガラス板はスペーサ４７によって保持されて、そ
の間に空間を形成している。この層状構造体はリング５
１によって一緒にリムの中に保持されている。キャップ
２１はホットプレートと重なるようにホットプレート上
に位置し、キャップの下面はホットプレートおよびエア
トラック２２０レベルから上方へ少しだけ隔置されてい
る。従って、ウェハはエアトラックシステムによってワ
ークステーションへ導入およびワークステーションから
取出し可能である。もし望むなら、ウェハの搬送を容易
にするために、従来の装置の如く、適当なエアベアリン
グボートをホットプレートディスク２５に設けてもよい
。

後で詳細に説明する如く、蒸気流れはヒンジ構遺体４１
からキャップの中に４人される。この流れは板４３と４
４の間の空間に開口しているボート５５を通ってキャッ
プに入る。第３図に示すバッフル４５は板の間の空間に
おける蒸気の環状流れを生じる。板４４は第２．３図に
示す如く穿孔され、１／４インチの中央穴５７と複数の
小さな（１／８インチ）穴５９を備えている。この小さ
な穴５９は、中央穴５７とリムの間の約半分の距離のと
ころで中央穴の周りに配置されている。判るように、こ
れらの穴またはボートにより、蒸気流れはホットプレー
ト２５に載っている半導体ウェハの表面の上を通過する
。従って、ウェハの表面にわたって蒸気の均一な分布お
よび流れが得られる。

蒸気流れはウェハの表面上を通過した後で、ホットプレ
ートを取囲む環状隙間２９にそして排気チャンバ３３に
引き入れられる。このようにして、ウェハとホットプレ
ートがそのヒータと共に、ヒータによって発生した熱を
運び去る蒸気流れの中で完全に被覆されるので、ホット
プレートからワークステーション１１周りの環境への熱
の逃げが非常に制限される。

第４．５図から判るように、ヒンジ構造体４１は一対の
定置ブロックまたは脚６３．６５と共に中央部分６１を
含んでいる。この中央部分はキャップ２１と共に運動、
すなわち旋回を行う。ベーキング時にウェハの反応処理
を容易にするために、反応性液体成分を不活性キャリア
ガスの中に噴霧するサイクロン構造体がヒンジ装置４１
に組込まれている。

好ましい反応性物質はＨＭＤＳ　（ヘキサメチルジシラ
ン）である。このＨＭＤＳは揮発性で、そして可燃性で
あるので、一般的にはフレオンのような消炎物質と５０
対５０の比で混合される。このような適切な混合物はＣ
ａ１ｉｆｏｒｎｉａ州、Ｈａｙｗａｒｄ在のＢａｋｅｒ
　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能であ
る。

ＨＭＤＳは以前シリコンウェハの処理に用いられたが、
このような処理は一般的にはバッチプロセスに導かれた
。このバッチプロセスでは、少量のＨＭＤＳが、多数の
ウェハを含んでいるときには″爆弾″と呼ばれる容器の
中に供給される。

１１− 気化可能な液体を気体と混合するために、いくつかの実
例ではバブリングが使用可能であるが、トＩＭＤＳとフ
レオンの混合物の場合は、このバブリングでは不十分で
ある。というのは、これらの成分の違いが分留を発生し
、それによって蒸気流れの中のＨＭ　Ｄ　Ｓの濃度が変
化することになるからである。ＨＭ　Ｄ　Ｓとフレオン
の混合物を不活性ガスの中で噴霧すると非常に好ましい
ことが判明した。というのは、計量した量のＨＭＤＳを
ガス流に加えることができ、その結果一定の割合、しか
も一定の濃度の反応性物質が得られるからである。

第４図に示す如く、各々の混合物成分はそれぞれ１つの
定置ブロック６３．６５を経てヒンジ装置の中へ導入可
能である。ヒンジ装置の中央部分６１はサイクロンチャ
ンバ６６を備え、このチャンバ６６の各側にはそれぞれ
中空の旋回部分６７．６９が設けられている。この旋回
部分はそれぞれ定置ブロック６３．６５の中へ延びてい
る。回転シールを提供するためにローリングが使用され
て１２− いる。液体成分（ＨＭＤＳとフレオン）はブロック６３
から導入される。参照符号７１によって示したピボッ１
−６７のボートが穿孔されているので。

この液体成分は第５図に示すように軸線に沿ってチャン
バ６６に流入する。不活性パージガス、代表的なものは
窒素はブロック６５から導入される。

対応するピボット部分６９を通るボートが７３で示す如
く穿孔されているので、このパージガスは接線方向から
チャンバ６６に流入する。パージガスの使用容積が反応
性液体成分よりも多いのが一般的であるので、濁または
サイクロンがチャンバ６６の中で発生し、このサイクロ
ンの作用により、ボート７１から導入される液体が噴霧
化および気化し易い。蒸気混合物はサイクロンチャンバ
６６の中央部分からノズル構造体７５を経て抽出される
。サイクロン噴霧の遠心力の作用により、気化していな
い小滴がチャンバ６６の外周に保持され、そして流出蒸
気によって洗い流されない。このようにしてウェハには
ねかかる飛散小滴の量が減小すると、ウェハの表面処理
の質が低下する。

要約すると１本発明の装置は蒸気被覆部内での半導体ウ
ェハのベーキングを容易にする。蒸気被覆部はウェハと
ヒータ装置から熱を運び去り、それによって本装置を組
込んだ半導体製造ラインの熱汚染を最小限度に少なくす
る。蒸気被覆部に不活性パージガス中の反応性液体の制
御混合物を含有することができるので、ベーキングのと
きにウェハ表面の反応処理を行うことができる。

」二記を鑑みて、本発明の幾つかの目的が達成されかつ
他の有利な効果が得られることが判る。

」二記構造において本発明の範囲から逸脱することなく
各種変形が可能であり、上述の説明に含まれ、かつ図面
に示された総ての事項は例示的なものとして解釈される
べきであり、限定的なものではないことが理解される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ウェハをエアトラック式に搬送し、本発明に
よるインライン熱処理装置を含む半導体製造ラインの斜
現図、第２図は熱処理装置の横断面図、第３図は熱処理
装置に使用されるキャップ構造体の蒸気ボート配置構造
を示す平面図、第４図は、第２図の熱処理装置に使用さ
れかつサイクロンを組込んだヒンジブロックを示す、第
２図のほぼ３−３線に沿って見た図、第５図はヒンジブ
ロック／サイクロン構造体の一部省略平面図である。 ２１　・・・・・・・・キャップ構造体２５　・・・・
・・・・ホットプレート２７　・・・・・・・・加熱手
段 ２９・・・・・・・・環状隙間 ３３　・・・・・・・・排気チャンバ 代理人　弁理士　守　谷　−雄 第１頁の続き ０発　明　者　ジョン・ニー・ピアノ　アメ１、ト　ニ
タ噛 １カ合衆国、カリフォルニア州すニーバーレ、マンザ・
アベニュー６９９

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、温度が直径にわたってほぼ一定である伝導性材料か
   らなる円形のホットプレートと、このホットプレートを
   予備選択可能な制御温度まで加熱するための加熱手紐と
   、前記ホットプレートの外周との間に均一な環状隙間を
   形成する前記ホットプレートと、加熱手段の周りおよび
   下方に設けられた排気チャンバと、前記ホットプレート
   の上方に設けられたキャップ構造体とを含み、このキャ
   ップ構造体が前記ホットプレートを実質的に被覆し、か
   つ前記ホラ１−プレートへのウェハの搬送とホットプレ
   ートからのウェハの取出しを許容し、キャップ構造体が
   、前記ホラｌ−プレー１〜上に載っているウェハの表面
   上に外向き蒸気流れを供給するための手段を含み、この
   蒸気流れがそれから前記環状隙間を通って前記排気チャ
   ンバ内に引き入れられることを特徴とする半導体ウェハ
   の蒸気被覆式ベーキングを行うための熱処理装置。 ２、キャップ構造体がホットプレートを被うようにして
   ヒンジにより前記ホットプレートの一方の側に回転可能
   に取付けられ、蒸気流れがヒンジピボットを通って軸方
   向から前記キャップ構造体の中に導入されることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の装置。 ３、ヒンジがキャップ構造体と共に移動可能な中央部分
   を含み、かつこの中央部分の各々の側に定置ブロックを
   含み、この各々のブロックが前記ヒンジの前記中央部分
   の中に流体流れを接続するための手段と流体入口を備え
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の装
   置。 ４４　ヒンジの中央部分が各々の入口から導入された流
   体を混合するための手段を含むことを特徴とする特許請
   求の範囲第３項記載の装置。 ５、流体の一方が液体で、他方が気体であり、混合手段
   がキャップ構造体内に導入された流体流れに小滴を含ま
   せずに前記液体を前記気体に混合させるサイクロンから
   なっていることを特徴とする特許請求の範囲第４項記載
   の装置。 ６．気体が窒素であり、液体がヘキサメチルジシランを
   含むことを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の装置
   。 ７、温度が直径にわたってほぼ一定である伝導性材料か
   らなる円形のホットプレートと、このホットプレートを
   加熱するための加熱手段と、前記ホラ１−プレー１〜の
   外周との間に均一な環状隙間を形成する、前記ホットプ
   レートと加熱手段の周りおよび下方に設けられた排気チ
   ャンバと、ヘキサメチルジシランを含む液体をキャリア
   ガスの中に気化させるためのサイクロン手段と、前記ホ
   ットプレートの」三方に設けられたキャップ構造体を含
   み、このキャップ構造体が前記ホットプレートを実質的
   に被覆し、かつ前記ホットプレートへのウェハの搬送と
   ホットプレートからのウェハの取出しを許容し、キャッ
   プ構造体が前記ホットプレート」二に載っているウェハ
   の表面上に半径方向外向きの蒸気流れを供給するための
   手段を含み、この蒸気流れがそれから前記環状隙間を通
   って前記排気チャンバ内に引き入れられることを特徴と
   する半導体ウェハの蒸気被覆式ベーキングを行うための
   熱処理装置。 ８、気体が窒素であることを特徴とする特許請求の範囲
   第７項記載の装置。