NL1013989C2 - Werkwijze en inrichting voor het behandelen van een wafer. - Google Patents

Description

Werkwijze en inrichting voor het behandelen van een wafer.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een inrichting ten behoeve van het aan een behandeling onderwerpen van een wafer vervaardigd uit halfgeleidermateriaal, 5 waarbij de inrichting is voorzien van een eerste en een tweede huisdeel, die van elkaar af en naar elkaar toe beweegbaar zijn opgesteld, waarbij beide huisdelen in een gesloten, naar elkaar toe bewogen stand een behandelingsruimte begrenzen, waarbij in een naar elkaar toe bewogen stand de behandelingsruimte zodanig is uitgevoerd dat, wanneer daarin een wafer aanwezig is, de wafer zich op een zeer geringe afstand van 10 de naar de wafer toegekeerde oppervlakken van de huisdelen bevindt, waarbij ten minste een van die huisdelen van gastoevoermiddelen voorzien is.

Het behandelen van halfgeleiderwafers vindt doorgaans plaats op verhoogde temperatuur. Voor verschillende behandelingsstappen kan deze temperatuur een verschillende waarde hebben. Er zijn behandelingsstappen die op een temperatuur worden 15 uitgevoerd die niet aanzienlijk van de omgevingstemperatuur verschilt en er zijn ook behandelingsstappen die op een temperatuur van een paar honderd graden Celsius tot 1200 graden Celsius worden uitgevoerd. In de betreffende behandelingskamer wordt de wafer op de voor die processtap benodigde temperatuur gebracht. Na beëindiging van de behandelingsstap dient de wafer weer te worden afgekoeld alvorens de wafer binnen 20 de behandelingsinrichting getransporteerd kan worden naar een volgend station voor het ondergaan van de volgende behandelingsstap. Het plaatsen van een hete wafer in bepaalde atmosferen kan ongewenste en onbedoelde effecten teweegbrengen, die de wafer onbruikbaar maken. Om deze effecten te vermijden dient na een behandelingsstap op hoge temperatuur de wafer te worden afgekoeld alvorens de wafer 25 naar een volgend behandelingsstation wordt getransporteerd. Bovendien, na de laatste behandelingsstap in het behandelingssysteem, dient de wafer te worden afgekoeld voordat deze in de kunststof transportcassette kan worden geplaatst.

Dit afkoelen kan in het behandelingsstation zelf plaatsvinden door het uitschakelen van de verwarmingsmiddelen. Het kan echter nadelig zijn om het behandelingssta-30 tion steeds bij het behandelen van een wafer een groot temperatuurtraject te laten doorlopen in verband met het loslaten van gedeponeerde lagen vanaf de wanden van het behandelingsstation en dergelijke. Daarnaast kan het, afhankelijk van het ontwerp van het afkoelstation, veel energie kosten om het gehele behandelingsstation steeds een 1013989 2 temperatuurtraject te laten doorlopen. Bovendien zijn veel behandelingsstations beter ingericht op het snel verwarmen van de wafer dan op het snel afkoelen van de wafer. Hoe lager de temperatuur wordt, hoe geringer het warmtetransport door straling en geleiding. Het snel afkoelen vraagt om speciale maatregelen die zich niet altijd even ge-5 makkelijk laten integreren in de behandelingsstations zelf. Daarom worden in der stand der techniek wel aparte afkoelstations toegepast.

In EP 827.187A wordt een afkoelstation beschreven in werkzaam verband met een meerkamerbehandelingssysteem waarbij de behandelingskamers en de wafertransportkamers onder vacuümcondities worden gehouden. Onder 10 vacuümcondities is warmtetransport door geleiding via het aanwezige gas vrijwel afwezig. Het warmtecontact tussen de wafer en het gekoelde plateau waarop de wafer is geplaatst, is zonder verdere maatregelen dan ook slecht. In genoemde Europese octrooiaanvrage wordt voorgesteld de wafer op elektrostatische wijze op het gekoelde plateau vast te klemmen hetgeen de mogelijkheid geeft aan de achterzijde van de wafer 15 gas in te brengen waardoor de warmteoverdracht tussen wafer en plateau sterk verbetert zonder dat de wafer weggeblazen wordt en zonder dat het vacuüm in het afkoelstation sterk wordt verstoord. Nadeel van deze methode is dat warmteafvoer hoofdzakelijk naar de zijde van het plateau plaatsvindt terwijl de tegenoverliggende zijde niet wordt benut. Bovendien leidt deze eenzijdige afkoeling tot aanzienlijke thermische 20 spanningen met mogelijke schadelijke gevolgen voor de wafer. Daarnaast bevat het plateau met elektrostatische klemvoorziening diverse kunststof delen die niet bestand zijn tegen temperaturen hoger dan een paar honderd graden Celsius.

Bij het thermisch behandelen van wafers op hoge temperatuur treedt behalve de bedoelde behandeling op de gewenste temperatuur ook nog een onbedoelde behande-25 ling op tijdens het opwarmen van de wafer naar de behandeltemperatuur en het afkoelen van de wafer van de behandelingstemperatuur naar de omgevingstemperatuur. Hoewel bij het ontwerpen van een geïntegreerde schakeling wel rekening wordt gehouden met deze onbedoelde thermische behandelingen, zijn er toch omstandigheden waarbij het effect van deze behandelingen nadelig is. Een voorbeeld is het activeren 30 van doteringsatomen na implantatie in de wafer: een hoge temperatuurstap is noodzakelijk om te bewerkstelligen dat de geïmplanteerde atomen elektrisch actief worden. Echter, deze hoge temperatuurstap heeft ook tot gevolg dat door diffusie een uitsmering plaatsvindt van het diepte-concentratieprofïel van de geïmplanteerde atomen. Het blijkt 1013989 3 dat de meest effectieve activering in combinatie met de geringste uitsmering van het concentratieprofiel plaatsvindt door een zo kort mogelijke warmtebehandelingstijd bij hoge temperatuur. Een behandeling van 1 seconde op 1050°C geeft een zelfde mate van activering maar minder uitsmering dan een behandeling van 10 seconden op 1000°C, 5 zie M.A. Foad, G. de Cock, DJennings, T-S Wang and T. Cullis, Uniform Spike Anneals of Ultra Energy Boron Implants Using xR LEAP and RTP Xepius Centura: Ramp Rate Effects Up to 150 °C/sec. (Xllth Ion Implantation Technology Conference, Kyoto 1998). Het realiseren van hoge opwarm- en afkoelsnelheden is daarbij van eminent belang. Hiervoor wordt in de stand der techniek een Rapid Thermal Processing 10 reactor toegepast. Dit is een reactor waar in een overigens koude omgeving de wafer met lampen wordt verhit. Door het instellen van een groot lampvermogen is een hoge opwarmsnelheid mogelijk, tot ongeveer 150°C/s. Afkoelen geschiedt door de lampen uit te schakelen en de wafer verliest hoofdzakelijk door straling naar de omgeving weer zijn warmte. Uit fig. 1 van bovengenoemde publicatie blijkt dat de afkoelsnelheid van 15 ongeveer 50°C/s beduidend geringer is dan de opwarmsnelheid. Dit wordt deels veroorzaakt door het feit dat, voor een uniforme opwarming, zich om de reactorkamer spiegels bevinden die een deel van de door de wafer afgegeven stralingsenergie weer terugreflecteren. Bij vrije straling in de ruimte, zonder dat spiegels aanwezig zijn, wordt een hogere afkoelsnelheid bereikt maar ook dan blijft de afkoelsnelheid beperkt 20 tot circa 100°C/s bij een temperatuur van 1000°C terwijl bij lager wordende temperaturen de warmteoverdracht door straling evenredig met de temperatuur tot de vierde macht afneemt.

In W098/01890 wordt een reactor beschreven voor het behandelen van wafers bij verhoogde temperatuur. Daartoe wordt de wafer opgenomen in een ruimte begrensd 25 tussen twee huisdelen waarbij uit elk van de huisdelen een gasstroom aan de wafer toegevoerd wordt. Daarbij hebben zowel de huisdelen als het gas een verhoogde temperatuur en kan op bijzonder snelle wijze verhitting van de wafer plaats vinden.

Het is het doel van de onderhavige uitvinding te voorzien in een afkoelstation waarbij de wafer aan beide zijden in ongeveer gelijke mate en over het gehele 30 oppervlak gelijkmatig en snel wordt afgekoeld.

Het is het doel van de onderhavige uitvinding te voorzien in een werkwijze voor een thermische behandeling waarbij na de behandeling op hoge temperatuur de wafer in een afkoelstation wordt geplaatst en aan beide zijden gelijkmatig wordt afgekoeld en 1013989 4 het optreden van thermische spanningen wordt vermeden. Tevens is het doel van de uitvinding te voorzien in een methode voor thermische behandeling waarbij terstond na het beëindigen van de hoge temperatuurstap de wafer zo snel mogelijk wordt overgebracht naar een afkoelstation. Tevens is het doel van de onderhavige uitvinding te 5 voorzien in een werkwijze voor een thermische behandeling waarbij na de behandeling op hoge temperatuur de wafer in een afkoelstation wordt geplaatst dat bestand is tegen het daarop plaatsen van een wafer met een hele hoge temperatuur (120(TC). Een verder doel van de uitvinding is te voorzien in een werkwijze voor een thermische behandeling waarbij na de behandeling op hoge temperatuur de wafer in een afkoelstation wordt 10 geplaatst en waarbij de wafer zo snel mogelijk wordt afgekoeld. Een verder doel van de uitvinding is te voorzien in een werkwijze voor het thermisch behandelen van wafers waarbij de behandelingstijd op hoge temperatuur kort is en de productiecapaciteit van de thermische behandelingskamer zo goed mogelijk wordt benut.

Deze doeleinden worden verwezenlijkt doordat de huisdelen van koelmiddelen 15 zijn voorzien.

Volgens de onderhavige uitvinding worden een inrichting en werkwijze voor het thermische behandeling van wafers voorgesteld waarbij de wafer na de thermische behandeling contactloos wordt opgenomen in een afkoelstation direct grenzend aan de thermische behandelingskamer. Met behulp van een waferhanteerrobot wordt de wafer 20 geplaatst tussen twee de wafer geheel omvattende, in hoofdzaak vlakke en aan de zij oppervlakken van de wafer evenwijdige afkoellichamen die na plaatsing van de wafer naar elkaar toe worden bewogen totdat het oppervlak van de afkoellichamen zich op zeer geringe afstand bevindt van een oppervlak van de wafer. De wafer kan mechanisch worden ondersteund, bijvoorbeeld door tenminste drie pennen waarop de 25 wafer rust. Ook is het mogelijk dat de wafer tijdens het afkoelen mechanisch ondersteund blijft door de transportmiddelen. Bij relatief lage temperaturen is het eveneens denkbaar dat de wafer rust op het onderste afkoellichaam.

Deze zeer geringe afstand wordt enige tijd gehandhaafd waarna de afkoellichamen weer uit elkaar worden bewogen en de wafer met de waferhanteerrobot tussen de 30 afkoellichamen vandaan kan worden uitgenomen.

In een voorkeursuitvoering van de uitvinding wordt de wafer in de naar elkaar toe bewogen stand van de huisdelen contactloos, door tegengesteld gerichte gasstromen uit deze afkoellichamen, op zijn plaats gehouden. Deze variant is in het bijzonder van TD13989 5 voordeel wanneer de behandelingstemperatuur in de thermische behandelingskamer hoog is, bijvoorbeeld hoger dan 500 C.

Doordat de wafer contactloos wordt opgenomen en aan beide zijden in hoofdzaak in gelijke mate wordt afgekoeld hoeven er geen beperkingen te worden gesteld aan de 5 maximum temperatuur van de wafer die in het afkoelstation wordt geplaatst. Omdat geen mechanisch contact met de wafer optreedt en bovendien geen elektrostatische inklemming wordt toegepast is er een grote mate van vrijheid in de materiaalkeuze van de afkoellichamen en kunnen materialen worden gekozen die een voldoende hoge temperatuur kunnen doorstaan. Bovendien zal door een geschikte keuze van de soortelijke 10 warmtecapaciteit en de warmtegeleidingscoëfficiënt van het materiaal van de afkoellichamen en een geschikte dimensionering van de afkoellichamen en door de contactloze opname van de wafer de oppervlaktetemperatuur van de afkoellichamen toch binnen zekere grenzen blijven. Een verder voordeel van de uitvinding is dat, doordat de wafer aan beide zijden en over het gehele oppervlak in hoofdzaak in gelijke mate wordt afge-15 koeld, tijdens het afkoelen geen vervorming of spanningen optreden waardoor de wafer zou kunnen beschadigen. Een verder voordeel is dat door de zeer geringe afstand tussen wafer en afkoellichamen, 1 mm of minder, bij voorkeur ongeveer 0.1 mm, het warmtetransport door geleiding door de nauwe met gas gevulde spleet tussen wafer en afkoellichaam zeer sterk toeneemt. Warmtetransport door geleiding is immers 20 evenredig met het temperatuurverschil en omgekeerd evenredig met de af te leggen afstand. Hierdoor wordt over een groot temperatuurgebied een zeer hoge afkoelsnelheid verkregen. Wanneer de wafertemperatuur nadert tot de temperatuur van het afkoellichaam zal het warmtetransport afnemen aangezien het warmtetransport door geleiding evenredig is met het temperatuurverschil. Echter, in het geval van 25 warmtetransport door straling is het warmtetransport evenredig met de temperatuur tot de vierde macht en neemt met afnemende temperatuur het warmtetransport vele malen sneller af dan in het geval van warmtetransport door geleiding.

De afkoellichamen zijn voorzien van koelmiddelen om de door de wafers aan de afkoellichamen afgegeven warmte af te voeren. Deze middelen kunnen bestaan uit 30 kanalen, een koelmedium zoals koelwater dat door deze kanalen stroomt en een aanvoer en een afvoer van dit koelsysteem. Tevens kunnen de afkoellichamen voorzien zijn van temperatuursensoren en een sturing om de temperatuur van de afkoellichamen nauwkeurig te kunnen regelen.

1013989 6

De temperatuur van het koude reactordeel kan 20° C zijn maar kan ook een enigszins lagere of hogere waarde hebben, tot maximaal 100° C. In een alternatieve uitvoering kan het koude reactordeel ook voorzien zijn van peltier koelelementen die de temperatuur van het koude reactor deel belangrijk onder kamertemperatuur brengen, 5 bijvoorbeeld - 20° C.

Om in staat te zijn de wafer op hoge temperatuur uit de thermische behande-lingsinrichting te kunnen uitnemen en te transporteren naar het afkoelstation zonder dat beschadiging van de wafer optreedt door grote thermische spanningen vanwege extra warmteverlies aan de rand van de wafer, wordt voorgesteld gebruik te maken van een 10 de wafer omgevende ring waarbij men de wafer steunend op de oplegpunten van die ring in en uit de thermische behandelingsinrichting brengt, zoals beschreven in de Nederlandse octrooiaanvrage 1.012.004 van aanvrager. Verschillende uitvoeringen van deze ring zijn mogelijk. In een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding is ook tijdens de thermische behandeling de wafer omgeven door een ring. De wafer kan 15 tijdens de behandeling steunen op de oplegpunten van de ring maar bij voorkeur steunt door een kleine verticale verplaatsing van de wafer of van de ring, de wafer tijdens de thermische behandeling niet meer op de oplegpunten van de ring. Doordat de wafer tijdens de behandeling omgeven blijft door de ring gaat na het inbrengen van de wafer geen tijd verloren met het uitnemen van de ring voordat de behandeling een aanvang 20 neemt en gaat na beëindiging van de behandeling geen tijd verloren met het inbrengen van de ring voordat de wafer uitgenomen wordt.

De thermische behandelingskamer kan iedere in de stand der techniek bekende thermische behandelingskamer omvatten. Bijvoorbeeld een thermische behandelingskamer waarin de wafer contactloos tussen twee zijdelen wordt opgenomen en de wafer 25 door tegengesteld gerichte gasstromen uit deze zijdelen op zijn plaats wordt gehouden zoals beschreven in WO 98/01890 van aanvrager. Ook kan de thermische behandelingskamer een Rapid Thermal Processing kamer zijn waarin de wafer met lampen tot de gewenste temperatuur wordt verhit.

Voor het bereiken van een hoge productiecapaciteit van de thermische behande-30 lingskamer worden verschillende systeemconfiguraties voorgesteld. Vanwege de bijzondere eisen die aan het transport van de wafer worden gesteld en het daarmee samenhangend gebruik van de genoemde ring wordt voorgesteld om naast de thermische behandelingskamer en het afkoelstation tevens gebruik te maken van een apart in- 1013989 7 voer/uitvoer-station. Door een in de industrie gebruikelijke waferhanteerrobot kan een wafer vanuit een standaard wafercassette ingebracht worden in het invoer/uitvoer-sta-ton of uit het invoer/uitvoer-station uitgenomen worden en geplaatst in de wafercassette. In het invoer/uitvoer-station wordt de wafer aangebracht in de ring en, in de ring 5 geplaatst zijnde, getransporteerd naar en geplaatst in de thermische behandelingskamer. Na verblijf in de thermische behandelingskamer wordt de wafer getransporteerd naar het afkoelstation waar de wafer tot een zodanig lage temperatuur wordt afgekoeld dat deze vervolgens zonder problemen weer in de wafercassette geplaatst kan worden. Na verblijf in het afkoelstation wordt de wafer tenslotte weer getransporteerd naar het in-10 voer/uitvoerstation waar de wafer uit de ring wordt uitgenomen en de wafer hantee-rrobot de wafer weer overbrengt naar de wafercassette.

In een van voordeel zijnde uitvoering zijn de verschillende stations geplaatst in een van de omgeving afsluitbare drukkamer waarin een gecontroleerde gasatmosfeer kan worden aangebracht zoals stikstof gas om ongewenste effecten tijdens het transport 15 te voorkomen, met name tijdens transport van de thermische behandelingskamer naar het afkoelstation, wanneer de wafer nog heet is. De gasdruk in deze kamer kan afwijken van de atmosferische druk en kan hoger of lager zijn. In een verdere van voordeel zijnde uitvoering zijn drie stations geplaatst op de hoekpunten van een gelijkzijdige driehoek en wordt de wafer van het ene naar het andere station 20 getransporteerd met behulp van een spaakwiel met tenminste drie stijf met elkaar verbonden spaken waarbij de onderlinge hoek tussen de spaken bijvoorbeeld 120 graden bedraagt. Aan het uiteinde van iedere spaak bevindt zich een ring zoals eerder genoemd waarin de wafer is aangebracht. Bij het in vol bedrijf zijn van het systeem kunnen op alle drie de stations tegelijkertijd acties plaatsvinden. Terwijl in de 25 thermische behandelingskamer een wafer aan de thermische stap wordt onderworpen, wordt in het afkoelstation een wafer afgekoeld en wordt in het invoer/uitvoerstation een behandelde en afgekoelde wafer uitgenomen en een nieuwe te behandelen wafer ingebracht. Wanneer de acties op alle stations voltooid zijn, worden door middel van een rotatie van het spaakwiel over 120 graden drie wafers tegelijkertijd naar het 30 naastliggende station getransporteerd. Het zal duidelijk zijn dat dit een uitermate efficiënte manier van wafertransport is; tegelijk met het uitnemen van een wafer uit een station wordt de volgende wafer ingebracht. Bij een in de techniek gebruikelijke manier van wafertransport zullen een aantal handelingen serieel plaatsvinden: a) de wafer 1013989 8 wordt door de waferhanteerrobot uitgenomen uit station Y, b) de wafer wordt door de waferhanteerrobot ingebracht in het volgende station Z, c) de waferhanteerrobot is nu beschikbaar om een nieuwe wafer uit te nemen uit voorliggend station X, d) tenslotte wordt de nieuwe wafer ingebracht in station Y. Al deze vier acties worden door het 5 spaakwiel in een actie tegelijkertijd uitgevoerd. Dergelijke spaakwielen of draaitafels zijn in de stand der techniek als zodanig bekend (US 4987856, US 4990047, US 5863170, US 5855465). Afhankelijk van de diameter van de wafer en de lengte van de zijde van de gelijkzijdige driehoek is het mogelijk dat de wafer nog niet geheel uit een station is uitgenomen terwijl het inbrengen in het volgende station al een aanvang heeft 10 genomen. De combinatie van spaakwiel met genoemde ring die tijdens de behandeling aanwezig blijft levert een uitermate korte overzettijd op van thermische behandelingskamer naar afkoelstation. Hierdoor wordt het ontstaan van temperatuurgradiënten over de wafer gedurende het transport van de wafer tot een minimum beperkt.

15 Problemen met dit systeem doen zich voor wanneer de tijd gedefinieerd voor de thermische behandeling zodanig kort is dat er tijdens de thermische behandeling niet voldoende tijd is om in het invoer/uitvoerstation een wafer uit te nemen en een nieuwe wafer te plaatsen. De behandeltijd is een belangrijke grootheid die niet naar believen aan de omstandigheden van het ogenblik kan worden aangepast. Terstond na het aflo-20 pen van de behandeltijd moet het spaakwiel beschikbaar zijn om de verplaatsing van de wafer naar het volgende station uit te kunnen voeren. Dit betekent dat in deze omstandigheden de overige twee spaken niet benut kunnen worden en er zich maar een wafer tegelijkertijd in het systeem kan bevinden. Dit beïnvloedt de productiviteit van het systeem nadelig. Daarom wordt voor dusdanig korte behandeltijden volgens de uitvinding 25 een systeem voorgesteld waarbij in plaats van een spaakwiel met tenminste drie stijf met elkaar verbonden spaken er twee onafhankelijk van elkaar beweegbare spaken aanwezig zijn. Wanneer de thermische behandeling is voltooid kan de ene spaak de wafer naar het afkoelstation brengen terwijl in het invoer/uitvoer-station het uitnemen van de behandelde wafer en inbrengen van een nieuwe wafer wordt voltooid. 30 Vervolgens wordt deze nieuwe wafer met behulp van de tweede spaak naar de thermische behandelkamer gebracht.

Ander configuraties zijn mogelijk. Zo is het mogelijk om de functies van afkoelen en invoer/uitvoer in een station te combineren. Dan zou bij korte behandeltijden een V0139 8 9 9 configuratie gebruikt kunnen worden waarbij twee van dergelijke gecombineerde stations in combinatie met een thermische behandelingskamer en twee onafhankelijk van elkaar beweegbare spaken worden gebruikt. Ook kan een invoer/uitvoer-station met twee boven elkaar gelegen waferposities worden toegepast of kunnen meer dan drie 5 stations worden toegepast. Ook is het natuurlijk mogelijk om in plaats van een spaakwiel een waferhantteerrobot toe te passen met r en theta bewegingsmogelijkheid.

De uitvinding heeft eveneens betrekking op een stelsel met de hierboven beschreven eigenschappen.

De uitvinding zal hieronder nader aan de hand van uitvoeringsvoorbeelden ver-10 duidelijkt worden. Daarbij toont:

Fig. 1 schematisch de verschillende stappen van de werkwijze volgens de uitvinding; Fig. 2 schematisch in bovenaanzicht een opstelling van de verschillende in fig. 1 getoonde behandelingsinrichtingen en

Fig. 3a-c verschillende werkwijzen waarop een dergelijk systeem bedreven kan 15 worden.

In fig. 1 is met 1 een verwarmingsinrichting weergegeven voor het individueel verwarmen van wafers. Deze bestaat uit twee na elkaar toe beweegbare plaat delen 2 en 3. In de naar elkaar toe bewogen positie zoals schematisch getoond in fig. 1 wordt tussen de twee plaatdelen een behandelingskamer 4 begrensd. In beide platen zijn schematisch 20 met 5 aangegeven gasuitlaatopeningen aanwezig waaruit tijdens bedrijf gas stroomt waardoor de met 6 aangegeven wafer in zwevende positie tussen de beide zijdelen 2 en 3 gehandhaafd wordt. Zowel de plaatdelen 2 en 3 als het uit de openingen 5 tredende gas bevinden zich bij hoge temperatuur waardoor de wafer op gelijkmatige wijze verhit wordt tot de gewenste temperatuur waarbij de behandeling plaatsvindt.

25 Bij het uit elkaar bewegen van de delen 2 en 3 wordt toegang tot de wafer mogelijk met behulp van met 10 aangegeven wafertransportmiddelen. Deze bestaan uit een ring 11 voorzien van draaglippen 12. Deze ring is op niet nader afgebeelde wijze verbonden met een bediening (of arm voorzien van een aandrijving/ of waferhanteerrobot) om de ring samen met de wafer te verplaatsen tussen 30 verwarmingsinrichting 1 en de hierna te beschrijven afkoelinrichting 20. De ring 11 heeft een zodanige warmtecapaciteit dat de extra afkoeling die bij de randen van de wafer op zou treden in hoofdzaak ongedaan gemaakt wordt waardoor de temperatuurverdeling van de wafer tijdens het transport in hoofdzaak gelijkmatig blijft 10139 8 9 10 waardoor kromtrekken en andere beschadigingen aan de wafer vermeden wordt.

Met behulp van de transportmiddelen 10 wordt de wafer naar afkoelinrichting 20 verplaatst. Deze bestaat evenals de verwarmingsinrichting 1 uit tegenover elkaar liggende plaatdelen 22 en 23. Na het plaatsen van de wafer 6, 5 kunnen de plaatdelen 22 en 23 naar elkaar toe bewogen worden om daartussen een behandelingskamer 24 te begrenzen. Aan beide zijden van de wafer wordt door middel van openingen 25 gas met een verhoudingsgewijs lage temperatuur toegevoerd. De temperatuur van het gas is ongeveer gelijk aan de temperatuur van de plaatdelen 22 en 23 en daardoor kan wafer 6 op snelle wijze afkoelen. Met behulp van de uitvinding 10 wordt op snelle en gestuurde wijze na behandeling in kamer 4 afkoeling van de wafer 6 verkregen.

In fïg. 2 is in bovenaanzicht de opstelling van de verwarmingsinrichting 1, de afkoelinrichting 20 en een inlaat/uitlaatstation 30 getoond. De transportmiddelen zijn met 10 aangegeven en thans is arm 13 waaraan ring 11 bevestigd is getoond. Deze stations 15 zijn binnen een afgesloten ruimte opgenomen welke schematisch met 31 aangegeven is.

Na het inbrengen van de wafer in station 30 wordt met behulp van de transportmiddelen 10 de wafer in verwarmingsinrichting 1 gebracht die zich in de geopende toestand bevindt. Na het sluiten daarvan en de daarop volgende behandeling bij verhoogde temperatuur van de wafer wordt deze weer geopend en met behulp van de 20 transportmiddelen 10 wordt de wafer in het afkoelstation 20 gebracht. Ook daar vindt na het sluiten een behandeling plaats en met behulp van een dergelijke reactor, waarbij de wafer zwevend gehouden wordt, kan een bijzonder snelle maar toch gelijkmatige afkoeling verwezenlijkt worden. Daarna wordt de wafer getransporteerd naar station 30 om afgevoerd te worden voor verdere behandeling.

25 Voor het verder benutten van de capaciteit zijn in fig. 3 schematisch een aantal mogelijkheden van de transportmiddelen 10 weergegeven. De stations zijn van dezelfde verwijzingscijfers voorzien.

In fig. 3 a bestaan de transportmiddelen 10 uit drie armen 13 die vast met elkaar gekoppeld zijn en om een gemeenschappelijk punt 14 roteren. Deze koppeling is star. 30 Dat wil zeggen gelijktijdig kunnen twee wafers behandeld worden in de reactor en het afkoelstation waarbij de verblijftijd in inrichtingen 1 en 20 per definitie gelijk is.

In fig. 3b is een variant afgebeeld waarbij de daar met 15 aangegeven armen nog steeds draaien om een gemeenschappelijke hartlijn 14 maar onafhankelijk van elkaar 1W3989 11 beweegbaar zijn. Hierdoor kan rekening gehouden worden met de individuele behan-delingstijd in de verschillende stations. Daarbij is steeds een van de posities onbezet.

In fig.3c is het afkoelstation gecombineerd met een inlaat/uitlaat-positie en zijn twee van dergelijke combinatie stations, aangegeven met 40, aanwezig. Omdat het 5 koelstation een zeer klein volume heeft, is de spoeltijd om na het beladen van een wafer een inerte gasatmosfeer van voldoende zuiverheid tot stand te brengen bijzonder kort in een dergelijk combinatiestation. De armen 13 zijn bij deze variant onafhankelijk van elkaar beweegbaar. Begrepen zal worden dat bovenstaande opstelling ten zeerste afhankelijk is van de gewenste doorgangssnelheid d.w.z. de capaciteit van de opstelling 10 alsmede de verschillen in verblijftijd tussen de verschillende stations. Voor degene bekwaam in de stand der techniek is het eenvoudig verdere varianten te ontwerpen na het lezen van het bovenstaande, welke varianten liggen binnen het bereik van de onderhavige conclusies.

tOI 3989

Claims (17)

1. Inrichting ten behoeve van het aan een behandeling onderwerpen van een wafer vervaardigd uit halfgeleidermateriaal, waarbij de inrichting is voorzien van een eerste 5 en een tweede huisdeel, die van elkaar af en naar elkaar toe beweegbaar zijn opgesteld, waarbij beide huisdelen in een gesloten, naar elkaar toe bewogen stand een behandelingsruimte begrenzen, waarbij in een naar elkaar toe bewogen stand de behandelingsruimte zodanig is uitgevoerd dat, wanneer daarin een wafer aanwezig is, de wafer zich op een zeer geringe afstand van de naar de wafer toegekeerde 10 oppervlakken van de huisdelen bevindt, waarbij ten minste een van die huisdelen van gastoevoermiddelen voorzien is, met het kenmerk, dat de huisdelen van koelmiddelen zijn voorzien.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de beide huisdelen elk zijn 15 voorzien van middelen voor het op een in hoofdzaak constante temperatuur houden van het desbetreffende huisdeel, waarbij de constante temperatuur lager is dan circa 100 ° Celsius.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat in de huisdelen 20 gastoevoerkanalen zijn aangebracht die uitmonden in de ruimte tussen de beide huisdelen, waarbij in gebruik, het uit de gastoevoerkanalen stromende gas een gaslager vormt dat de wafer ondersteunt, zodat de wafer contactloos tussen beide huisdelen zweeft.

4. Werkwijze voor het behandelen van een wafer omvattende het tot een verhoogde temperatuur verwarmen van die wafer bij het uitvoeren van een behandeling in een eerste station, het transporteren van die wafer naar een tweede station en het daar afkoelen van die wafer, met het kenmerk, dat het afkoelen van die wafer in dat tweede station omvat het aanbrengen van die wafer tussen twee op een eerste grote afstand 30 geplaatste koelblokken, het vervolgens naar elkaar toe bewegen van die koelblokken tot een tweede kleinere afstand voor het daartussen begrenzen van een koelruimte waarin die wafer op afstand va n beide koelblokken opgenomen wordt, het doorleiden van een koelgas langs tenminste een zijde van de wafer, gevolgd door het uit elkaar bewegen T0139 8 9 van de koelblokken en het verwijderen van de wafer voor die verdere behandeling.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat transport omvat het mechanisch aangrijpen van de wafer met transportmiddelen en dat de wafer met die 5 transportmiddelen tussen die op een eerste grote afstand geplaatste koelbokken gebracht wordt.

6. Werkwijze volgens conclusie 4 of 5, met het kenmerk, dat transport een in hoofdzaak cirkelvormig beweging in een in hoofdzaak horizontaal vlak omvat. 10

7. Werkwijze volgens een van de conclusies 4-6, met het kenmerk, dat verscheidene wafers achtereenvolgens in het eerste en tweede station behandeld worden.

8. Werkwijze volgens een van de volgende conclusies 6 of 7, met het kenmerk, dat 15 de transportmiddelen voor die verscheidene wafers een gemeenschappelijke roterende beweging uitvoeren.

9. Werkwijze volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat die transportmiddelen met ten opzichte van elkaar wisselende omtreksnelheid bewegen. 20

10. Stelsel voor het behandelen van een wafer omvattende een eerste station uitgevoerd als verwarmingsinrichting, transportmiddelen en een tweede station uitgevoerd als afkoelinrichting, met het kenmerk, dat dat tweede station omvat een inrichting volgens een van de conclusies 1-3. 25

11. Stelsel volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat die transportmiddelen mechanische waferaangrijpmiddelen omvatten.

12. Stelsel volgens conclusie 10 of 11, met het kenmerk, dat die transportmiddelen 30 een om de wafer aan te brengen ring omvatten, met zodanige warmtecapaciteit, dat de wafer in radiale richting in hoofdzaak een gelijkmatige temperatuur heeft.

13. Stelsel volgens conclusie 11 of 12, met het kenmerk, dat die transportmiddelen 1013989. een roterend orgaan omvatten, voorzien van zich daarvan tenminste radiaal uitstrekkende draagarmen aan de uiteinden voorzien van aangrijpmiddelen voor die wafer.

14. Stelsel volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat het stelsel verscheidene armen voor verscheidene wafers omvat.

15. Stelsel volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat die armen onderling beweegbaar zijn. 10

16. Stelsel volgens een van de conclusies 10-15, met het kenmerk, dat die verwarmingsinrichting een floating waferreactor omvat.

17. Stelsel volgens een van de conclusies 10-16, met het kenmerk, dat stelsel in een 15 ten opzichte van de omgeving afgesloten ruimte opgenomen is. 1013989