NL1009171C2 - Waferrek voorzien van een gasverdeelinrichting. - Google Patents

Description

Waferrek voorzien van een gasverdeelinrichting.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een waferrek te plaatsen in een reactor, omvattende een draagframe voorzien van ten minste twee opnames voor ten 5 minste twee wafers. Een dergelijk waferrek is in de stand der techniek algemeen bekend en wordt gebruikt voor het ladingsgewijs behandelen van twee of meer wafers. Het aantal wafers dat gelijktijdig behandeld wordt kan tot ver boven de 100 oplopen.

Wafers worden aan verschillende behandelingen onderworpen waaronder chemische behandelingen in allerlei soorten reactoren. Een behandeling omvat het met 10 HF-damp etsen van wafers. Door allerlei omstandigheden kan het wenselijk zijn wafers tussen verschillende neerslagbehandelingen te etsen. Daarbij ontstaat het probleem dat een dergelijke etsstof ook in verhoudingsgewijs diepe putten aanwezig in de wafer moet binnendringen om native siliciumoxide te kunnen etsen. In het bijzonder zijn problemen waargenomen indien een laag gedoteerde oxiden afgezet met CVD, zoals 15 borofosfosilicaatglas (BPSG), geëtst moet worden. De in de stand der techniek bekende werkwijzen voor het etsen van ladingen wafers geven geen uniform resultaat.

Dit probleem neemt toe bij het vergroten van de diameter van de wafers. Recentelijk is een ontwikkeling van 200 naar 300 mm in de markt zichtbaar. Indien met gebruikelijke technieken dergelijke wafers geëtst worden, ontstaat een verschil tussen 20 minimum en maximum etsdiepte liggend in een bereik tussen van bijvoorbeeld 50 A en 5000 A. Bovendien zullen de native oxiden in het middendeel van dergelijke wafers nauwelijks verwijderd kunnen worden.

In het Amerikaanse octrooischrift 4.798.165, dat gesteld is op naam van ASM International N.V. in Bilthoven, wordt voor een reactor waarin een enkele wafer 25 behandeld wordt voorgesteld het gas via een verdeelplaat aangebracht boven de wafer toe te voeren zodat een uniforme verdeling van gas over de wafer bestaat. Een dergelijk proces is bevredigend.

Het is het doel van de onderhavige uitvinding de gelijkmatige verdeling die verkregen wordt met de inrichting volgens het bovengenoemde Amerikaanse 30 octrooischrift 4.798.165 eveneens te verwezenlijken voor het ladingsgewijs behandelen van verscheidene wafers.

Dit doel wordt bij een hierboven beschreven waferrek verwezenlijkt doordat op het draagframe een voor elke opname werkzame gasverdeelinrichting is aangebracht, 1009171 2 omvattende een van tenminste een opening voorziene verdeelplaat voor elke opname alsmede gastoevoermiddelen.

Volgens de uitvinding is ten minste boven elke wafer een gasverdeelplaat aangebracht voorzien van een groot aantal openingen waardoor het gas aan de wafer 5 toegevoerd wordt. Dat wil zeggen, niet langer vindt toevoer van het gas vanaf een zijde van de reactor op ongestuurde wijze naar de tegenoverliggende zijde plaats waarbij een niet-gelijkvormige verdeling van gas ontstaat, maar thans wordt over elke wafer een radiale gasstroming aangebracht. In het bovenstaande is de uitvinding beschreven aan de hand van een reactor waarin de wafers boven elkaar geplaatst worden in een zich in 10 verticale richting uitstrekkend waferrek. Begrepen moet worden dat met de nodige aanpassingen de constructie volgens de uitvinding eveneens toepasbaar is bij het ladingsgewijs behandelen van verticaal geplaatste wafers in een in hoofdzaak in horizontale richting georiënteerd waferrek.

De gastoevoer aan de gasverdeelinrichting kan afhankelijk van de uitvoering van 15 de constructie gekozen worden. Indien uitgegaan wordt van nog te produceren reactoren is volgens een eenvoudige uitvoering het waferrek voorzien van doorvoerleidingen voor het gas dat voor het behandelen of spoelen dient waarbij de inlaat daarvan via een koppeling met een overeenkomstige koppeling in de reactor in aangrijping kan komen. Bij voorkeur wordt door het inbrengen van het waferrek 20 automatisch koppeling verwezenlijkt. Indien in bestaande reactoren waarbij de gasstroming van een zijde naar de tegenoverliggende zijde plaatsvindt, een waferrekconstructie volgens de onderhavige uitvinding aangebracht moet worden, heeft het de voorkeur door het aanbrengen van gasverdeelplaten de gasstroming zodanig te sturen dat optimale dosering aan de verdeelplaat plaatsvindt terwijl in gerichte afvoer ! | j | 25 van het gas voorzien moet zijn.

Volgens een van voordeel zijnde uitvoering van de uitvinding wordt in een verticale reactor het gas aan de bovenzijde van de wafers toegevoerd. Het is echter ook mogelijk het gas aan de onderzijde toe te voeren al dan niet in combinatie met de gastoevoer aan de bovenzijde.

30 De onderhavige uitvinding heeft eveneens betrekking op een reactor voor het opnemen van een waferrek en voorzien van koppelingsmiddelen om verbinding te maken met een toevoerleiding van gas aangebracht op het waferrek zoals hierboven beschreven.

1009171' 3

Tevens heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze voor het gelijktijdig met een gas behandelen van ten minste twee wafers in een procesinrichting, omvattende het in een waferrek plaatsen van die wafers en het in die procesinrichting inbrengen van dat gevulde waferrek, waarbij het gas via een centrale toevoer van de 5 reactor afzonderlijk aan steeds een ruimte boven/oder het oppervlak van elke wafer wordt toegevoerd en langs ten minste dat oppervlak van die wafer gelijkmatig verdeeld over die wafer verplaatst wordt..

De uitvinding zal hieronder nader aan de hand van in de tekeningen afgebeelde uitvoeringsvoorbeelden verduidelijkt worden. Daarbij tonen: 10 Fig. 1 zeer schematisch een waferrek volgens de uitvinding aangebracht in een reactor waarvan slechts een deel getoond is;

Fig. 2 in perspectivisch aanzicht gedeeltelijk opengewerkt een deel van het waferrek volgens fig. 1; en

Fig. 3 een verdere uitvoering van het waferrek aangebracht in een reactor 15 volgens de uitvinding.

In fig. 1 is het waferrek volgens de uitvinding in het geheel met 1 aangegeven. Daarin is een groot aantal wafers 2 opgenomen. Het waferrek 1 bestaat uit twee tegenover elkaar liggende staanders 3 die het draagframe vormen. Elk van de staanders 3 is voorzien van draagnokken 4 voor het daartussen opnemen van de wafers 2. Tussen 20 twee wafers is steeds een gasverdeelkast 5 aangebracht die aan tegenoverliggende zijden verbonden is met steeds een kanaal 6 aangebracht in elk van de staanders 3. Elke gasverdeelkast bestaat uit een bovenplaat 7 en een onderplaat 8 waarbij de onderplaat 8 voorzien is van een groot aantal openingen. Als niet beperkend voorbeeld wordt hier een waarde van meer dan 1000 openingen en meer in het bijzonder ongeveer 1500 25 openingen genoemd met een diameter van ongeveer 0,3 mm. De kanalen 6 zijn met elkaar verbonden en komen uit op een verbindingsleiding 10 aan het uiteinde voorzien van een koppeling 11 ingericht om samen te werken met een koppeling 12 die aangebracht is in het bovendeel 13 van een reactor waarvan verder slechts de wanden 14 getoond zijn. Een dergelijke reactor is bijvoorbeeld uitgevoerd voor het met HF en 30 waterdamp etsen van oxiden op wafers. Daartoe wordt in een dergelijke reactor een onderdruk van bijvoorbeeld 16 tot 30 torr gehandhaafd waarbij met stikstof gespoeld wordt. Dit is een dynamisch proces met continue flow. Afhankelijk van het proces wordt het materiaal van het waferrek gekozen. Bij het hier beschreven etsproces 1009171' 4 voldoet 'Monel' uitstekend. In fig. 2 is de in fig. 1 getoonde constructie voor een enkele wafer in detail en gedeeltelijk opengewerkt weergegeven.

Met de in fig. 1 en 2 getoonde inrichting wordt gas afkomstig uit koppeling 11, 12 via een verbindingsleiding 11 toegevoerd aan de verschillende bovenplaten en treedt 5 door de daarin aangebrachte openingen gelijkmatig verdeeld over het oppervlak van de wafers naar buiten. Vervolgens kan het gas op gebruikelijke wijze uit de reactor uitgevoerd worden, bijvoorbeeld door over de gehele hoogte van de reactor langs de omtrek daarvan aangebrachte niet afgebeelde afVoeropeningen.

In fig. 3 is een variant van de uitvinding getoond die in het bijzonder toepasbaar 10 is voor het later aanpassen van bestaande reactoren. Het waferrek volgens de uitvinding is in het geheel met 21 aangegeven en dient voor het opnemen van een aantal wafers 22. Het waferrek bestaat ook hier weer uit twee tegenover elkaar liggende staanders 23 die het draagframe vormen, voorzien van draagnokken 24 voor het dragen van wafers 22 (slechts één is afgebeeld). Een gasverdeelkast 25 is aanwezig, bestaande uit een 15 bovenplaat 27 en een onderplaat 28. In de onderplaat 28 zijn openingen 29 aangebracht. De verticale ovenwanden zijn met 30 aangegeven en oorspronkelijk voorzien van inlaatopeningen 31 voor gas en afVoeropeningen 33 voor gas. Een aantal van deze bestaande openingen wordt bij de uitvoering volgens fig. 3 afgesloten met stoppen 36. Bij de hier getoonde uitvoering moeten maatregelen genomen worden om het gas op te 20 vangen in de gasverdeelkast 25 en te voorkomen dat dit op ongecontroleerde wijze in fig. 3 van links naar rechts van openingen 31 naar 33 stroomt. Immers, in dat geval zal een niet-gelijkmatige etsing van wafer 22 plaatsvinden. Om een en ander te vermijden zijn eindwanden 34 en 35 aanwezig. Deze vormen samen met eindplaat 32 een afgesloten ruimte zodat het door openingen 31 binnentredende gas gedwongen wordt 25 door openingen 29 gelijkmatig verdeeld over wafer 22 te bewegen. Door eindplaat 32 en bovenplaat 27 wordt het gas bovendien gedwongen via openingen 33 weer uit te treden. Op deze wijze ontstaat een afzonderlijke behandelingskamer voor elke wafer. Een aantal van dergelijke behandelingskamers wordt door samenwerking van de hierboven beschreven wanden in samenwerking met de reactorwanden 30 gevormd 30 nadat het waferrek 21 volgens de uitvinding in de reactor ingebracht is.

Bij vergelijking van de uitvoering volgens fig. 1 en 2 en die volgens fig. 3 zal het de vakman dadelijk duidelijk zijn dat vele varianten mogelijk zijn binnen het bereik ; van de onderhavige aanvrage, welke varianten voor de hand liggend zijn en binnen het 1009171 5 bereik van de bijgaande conclusies liggen.

Zo is het in het bijzonder mogelijk verdere hulpmiddelen aan te brengen om het gas gelijkmatig te verdelen. Dit betekent dat in de gasverdeelkasten blokkeer- en geleidingsplaten aangebracht kunnen worden.

1009171

Claims (8)

1. Waferrek (1, 21) te plaatsen in een reactor, omvattende een draagframe voorzien van ten minste twee opnames voor ten minste twee wafers, met het kenmerk, dat op het draagframe een voor elke opname werkzame gasverdeelinrichting (5, 25) is 5 aangebracht, omvattende een van tenminste een opening (9, 29) voorziene verdeelplaat (8,28) voor elke opname alsmede gastoevoermiddelen.

2. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij die gastoevoermiddelen omvatten middelen voor het richten van de uit de reactor afkomstige gasstroom.

3. Waferrek volgens conclusie 2, waarbij die richtmiddelen een met de reactor 10 loskoppelbare verbindingsleiding (11) omvatten.

4. Waferrek volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de wafers (2, 22) horizontaal in de reactor geplaatst worden, het draagframe zich in hoofdzaak verticaal rondom die wafers uitstrekt en die verdeelplaat (8) binnen de omtreksuitbreiding van dat draagframe is aangebracht.

5. Waferrek volgens conclusie 4, waarbij die gasverdeelplaat steeds boven die waferopnames is aangebracht en onder die opnames een afvoerplaat (7) is aangebracht.

6. Waferrek volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij die gasverdeelplaat van ten minste duizend openingen (9) is voorzien.

7. Reactor voorzien van een toevoer voor koel/behandelingsgas, met het 20 kenmerk, dat die toevoer voorzien is van koppelmiddelen (12) voor verbinding met een waferrek volgens een van de voorgaande conclusies.

8. Werkwijze voor het gelijktijdig met een gas behandelen van ten minste twee wafers in een procesinrichting, omvattende het in een waferrek plaatsen van die wafers en het in die procesinrichting inbrengen van dat gevulde waferrek, met het kenmerk, 25 dat het gas via een centrale toevoer van de reactor afzonderlijk aan steeds een ruimte boven /onder het oppervlak van elke wafer wordt toegevoerd en langs ten minste dat oppervlak van die wafer gelijkmatig verdeeld over die wafer verplaatst wordt. 1009171