NL1027903C2

NL1027903C2 - Vertical oven for high temperature machining of semiconductor materials.

Info

Publication number: NL1027903C2
Application number: NL1027903A
Authority: NL
Inventors: Barteld Kolk; Fokko Pentinga
Original assignee: Tempress Systems
Priority date: 2004-12-28
Filing date: 2004-12-28
Publication date: 2006-06-29
Also published as: WO2006071114A1

Description

Verticale oven voor het bewerken onder hoge temperatuur van uit halfgeleider bestaande materialen.Vertical oven for high temperature machining of semiconductor materials.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting, die dient voor het onder een bepaalde gasatmosfeer, zoals stikstof, behandelen van producten of materialen, zoals uit halfgeleidermateriaal bestaande wafers, welke inrichting bestaat uit een door wanden begrensde, gasdichte ruimte, welke gasdichte ruimte is opgedeeld in meerdere delen, te 5 weten een behandelingskamer voorzien van een verticaal geplaatste oven, voor het behandelen van een of meer wafers en aangrenzend onder de behandelingskamer een beladingskamer, waarin een beladingsorgaan (boat), in welk beladingsorgaan een of meerdere producten kunnen worden geplaatst en welk beladingsorgaan met de erin geplaatste producten in en uit de behandelingskamer kan worden verplaatst en aangrenzend 10 aan de beladingskamer een transportkamer, welke transportkamer in de buitenwand is voorzien van een sluis, en in de transportkamer een verplaatsingsorgaan voor het kunnen verplaatsen van producten vanuit de sluis naar het beladingsorgaan, waarbij de sluis dient voor het kunnen doorvoeren van materialen van buiten de gasdichte ruimte naar binnen de gasdichte ruimte en andersom, welke sluis bestaat uit een door wanden omsloten ruimte 15 waarvan de gasatmosfeer kan worden gewijzigd, en die is voorzien van een afsluitbare opening waardoor producten of een cassette met producten in en uit de sluis kan worden geplaatst.The invention relates to a device which serves for treating products or materials, such as wafers consisting of semiconductor material, under a certain gas atmosphere, such as nitrogen, which device consists of a wall-tight, gas-tight space, which gas-tight space is divided into a plurality of parts, viz. a treatment chamber provided with a vertically placed oven, for treating one or more wafers and adjacent to the treatment chamber a loading chamber in which a loading member (boat), in which loading member one or more products can be placed and which loading member with the products placed therein in and out of the treatment chamber can be moved and adjacent to the loading chamber a transport chamber, which transport chamber is provided with a lock in the outer wall, and a moving means in the transport chamber for being able to move products from the lock to the loading member, b The lock serves to be able to feed materials from outside the gas-tight space to inside the gas-tight space and vice versa, which lock consists of a wall-enclosed space whose gas atmosphere can be changed, and which is provided with a closable opening through which products whether a cassette with products can be placed in and out of the lock.

Een inrichting, die omvat een oven waarin uit halfgeleider materiaal bestaande wafers gedurende een bepaalde tijd onder een bepaalde constante temperatuur en een 20 atmosfeer waarin geen of een zeer kleine concentratie zuurstof aanwezig is, zoals een stikstofatmosfeer, kunnen worden bewerkt is algemeen bekend. De bestaande ovens zijn in te delen in vertikaal geplaatste en horizontaal geplaatste ovens. De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een inrichting met een verticale oven.A device comprising an oven in which wafers consisting of semiconductor material can be processed for a certain time under a certain constant temperature and an atmosphere in which no or a very small concentration of oxygen is present, such as a nitrogen atmosphere, is generally known. The existing ovens can be divided into vertically placed and horizontally placed ovens. The present invention relates to a device with a vertical oven.

Ovens voor het thermisch behandelen van materialen, die bijvoorbeeld dienen om 25 halfgeleider materialen, zoals “wafers” een of meerdere behandelingen te laten ondergaan, zoals: - uitgloeien of ontharden, ook bekend onder de naam “annealing”, dat is een hitte behandeling voor het van spanningen ontdoen van materialen, - diffusie, dat is het onder bepaalde temperatuur laten diffunderen van een stof in het 30 materiaal, - het op- of aanbrengen van een oxidelaag, 1027903 2 - het opdampen van een dunne laag van een bepaalde stof. zijn altijd geplaatst in een door wanden begrensde, gasdichte ruimte, aangrenzend aan een eveneens door wanden begrensde, stofarme ruimte algemeen bekend onder de benaming “cleanroom”. Daar de kosten van een cleanroom erg hoog liggen, dient een cleanroom 5 altijd een zo klein mogelijk oppervlak in te nemen, dus zo efficiënt mogelijk te worden gebruikt. Indien meerdere ovens grenzend aan een cleanroom zijn geplaatst, dan dienen deze zo geplaatst te zijn, dat de cleanroom zo economisch mogelijk wordt gebruikt.Ovens for the thermal treatment of materials, which serve, for example, to have semiconductor materials, such as "wafers", undergo one or more treatments, such as: annealing or softening, also known as "annealing", which is a heat treatment for de-stressing materials, - diffusion, that is, allowing a substance to diffuse into the material under a certain temperature, - applying or applying an oxide layer, - depositing a thin layer of a specific substance. are always placed in a wall-bound, gas-tight room, adjacent to a room-dust-free room, generally known under the name "clean room". Since the costs of a cleanroom are very high, a cleanroom 5 must always occupy the smallest possible area, so it must be used as efficiently as possible. If several ovens are placed adjacent to a cleanroom, they must be positioned in such a way that the cleanroom is used as economically as possible.

Bekende inrichtingen voor het onder geconditioneerde omstandigheden kunnen behandelen van wafers bestaan altijd uit een behandelingskamer met direct aansluitend een 10 beladingskamer met daaraan grenzend een ruimte voor het verplaatsen van de wafers van een toegangspoort zoals een sluis naar de beladingskamer. Omdat een dergelijke inrichting regelmatig dient te worden geïnspecteerd om bijvoorbeeld onderdelen schoon te maken of reparaties uit te voeren, dienen alle delen van de inrichting van buitenaf toegankelijk te zijn, meestal vanaf de andere kant dan de cleanroom. Hiertoe dient aan de andere zijde dan 15 de cleanroom rondom de inrichting voldoende vrije ruimte beschikbaar te zijn, opdat een persoon de benodigde handelingen in de inrichting kan uitvoeren. Daar ook altijd voldoende ruimte beschikbaar dient te zijn aan de zijkant van deze bekende inrichtingen, omdat anders niet alle onderdelen van buitenaf kunnen worden bereikt, moet echter ook deze ruimte beschikbaar zijn in de cleanroom, met andere woorden indien meerdere ovens 20 aan dezelfde cleanroom zijn geplaatst, kunnen deze ovens nooit vlak tegen elkaar geplaatst worden, maar dient er altijd een redelijke ruimte tussen de ovens beschikbaar te blijven.Known devices for being able to treat wafers under conditioned conditions always consist of a treatment chamber with immediately a loading chamber followed by a space for moving the wafers from an access gate such as a lock to the loading chamber. Because such a device must be regularly inspected to, for example, clean parts or carry out repairs, all parts of the device must be accessible from the outside, usually from the other side than the cleanroom. For this purpose, on the other side than the cleanroom around the device, sufficient free space must be available, so that a person can perform the required operations in the device. Since sufficient space must also always be available on the side of these known devices, because otherwise not all parts can be reached from the outside, this space must also be available in the cleanroom, in other words if several ovens are connected to the same cleanroom. placed, these ovens can never be placed flat against each other, but there should always be a reasonable space between the ovens.

Het oogmerk van de uitvinding is een inrichting met een verticale oven, waarmee het mogelijk is om een opstelling met meerdere inrichtingen met verticale ovens volgens de uitvinding te maken, waarbij elke inrichting op zeer korte afstand of tegen elkaar aan 25 kunnen worden geplaatst, waardoor het mogelijk is om grenzend aan een cleanroom meer ovens te kunnen plaatsen over een bepaalde lengte van een wand van een cleanroom, dan tot nu toe mogelijk was met een opstelling van tot nu toe algemeen bekende inrichtingen met een verticale oven, waardoor het met inrichtingen volgens de uitvinding mogelijk is een cleanroom economischer te benutten.The object of the invention is a device with a vertical oven, with which it is possible to make an arrangement with several devices with vertical ovens according to the invention, wherein each device can be placed at a very short distance or against each other, whereby the adjacent to a cleanroom it is possible to be able to place more ovens over a certain length of a wall of a cleanroom, than was previously possible with an arrangement of hitherto generally known devices with a vertical oven, so that with devices according to the invention is possible to use a cleanroom more economically.

30 Dit wordt met de inrichting volgens de uitvinding bereikt, doordat de afgesloten ruimte verder is opgedeeld in nog een behandelingskamer of tweede behandelingskamers met een verticale oven, en aangrenzend onder de tweede behandelingskamer een bijbehorende beladingskamer of tweede beladingskamer, eveneens voorzien van een beladingsorgaan voor het beladen van de bijbehorende tweede behandelingskamer, waarbij 1027903 3 de eerste behandelingskamer met bijbehorende eerste beladingskamer tegenover de tweede behandelingskamer met bijbehorende tweede beladingskamer aan weerszijden van en aangrenzend aan de transportkamer zijn geplaatst, zodat het transportorgaan ook dienst kan doen voor het transporteren van materialen van de sluis naar het beladingsorgaan in de 5 tweede beladingskamer.This is achieved with the device according to the invention in that the closed space is further divided into another treatment chamber or second treatment chambers with a vertical oven, and adjacent an associated loading chamber or second loading chamber, also provided with a loading member for the second loading chamber. loading the associated second treatment chamber, wherein the first treatment chamber with associated first loading chamber are disposed opposite the second treatment chamber with associated second loading chamber on either side of and adjacent to the transport chamber, so that the transport member can also serve to transport materials from the lock to the loading member in the second loading chamber.

Door deze maatregelen wordt bereikt, dat van de inrichting volgens de uitvinding meerdere inrichtingen met de zijkant kort tegen elkaar kunnen worden geplaatst, waarbij de voorzijde waar de sluis van elke inrichting zich bevindt in de wand van de cleanroom is aangebracht en daardoor iedere oven via de sluis kan worden beladen, terwijl de 10 achterzijde van elke inrichting grenst aan een kamer waar vanuit reparaties kunnen worden uitgevoerd. Door het ontwerp van de inrichting kan elke inrichting van achteren geopend worden en is er voldoende ruimte om in de inrichting reparaties uit te oefenen wanneer twee inrichtingen met de zijkant tegen elkaar zijn geplaatst, of op zeer korte afstand naast elkaar zijn geplaatst. Bovendien wordt doordat slechts een enkel transportorgaan benodigd 15 is voor het transporteren van materialen naar twee ovens kosten bespaard ten opzichte van inrichtingen daar in de meeste tot nu toe algemeen bekende opstellingen voor elke oven een transportorgaan benodigd is.By these measures it is achieved that several devices of the device according to the invention can be placed with their sides against each other for a short time, the front where the lock of each device is located being arranged in the wall of the cleanroom and therefore each oven via the lock can be loaded, while the rear of each device is adjacent to a room from which repairs can be carried out. Due to the design of the device, each device can be opened from the rear and there is sufficient room to perform repairs in the device when two devices are placed side by side, or are placed next to each other at a very short distance. Moreover, in that only a single conveying device is required for transporting materials to two furnaces, costs are saved compared to devices, since in most hitherto known arrangements a conveying device is required for each furnace.

Gebleken is dat het oppervlak van de cleanroom, dat benodigd is per oven, bij toepassing van meerdere ovens, veel kleiner is dan tot nu toe gebruikelijk, doordat 20 meerdere inrichtingen met de zijkanten vlak tegen elkaar kunnen worden geplaatst.It has been found that the surface of the cleanroom, which is required per oven, when several ovens are used, is much smaller than usual up to now, because a plurality of devices can be placed flat against each other with their sides.

Een inrichting volgens de uitvinding wordt met behulp van sluizen beladen aan de voorkant, de zijde grenzend aan de cleanroom, terwijl voor het uitvoeren van reparaties via de achterkant, dat is de zijde die ligt tegenover de zijde die naar de cleanroom is gericht, elk onderdeel van de inrichting kan worden bereikt, welke achterzijde dan kan grenzen aan 25 een ruimte die niet zo schoon en stofvrij behoeft te zijn als de cleanroom. Omdat de zijkant niet behoeft te worden geopend, kunnen de inrichtingen tegen elkaar aan of met een zeer kleine ruimte er tussen geplaatst worden.A device according to the invention is loaded with the aid of locks at the front, the side adjacent to the cleanroom, while for performing repairs via the rear, that is the side opposite the side facing the cleanroom, each component of the device can be achieved, which rear side can then be adjacent to a space that does not have to be as clean and dust-free as the cleanroom. Because the side does not have to be opened, the devices can be placed against each other or with a very small space between them.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de tekening. In de tekening toont: 30 Figuur 1 een aanzicht van een inrichting volgens de uitvinding;The invention will be further elucidated with reference to the drawing. In the drawing: Figure 1 shows a view of a device according to the invention;

Figuur 2 een dwarsdoorsnede door de inrichting volgens de uitvinding, zoals weergegeven in figuur 1, volgens de lijn II - II uit figuur 3;Figure 2 shows a cross-section through the device according to the invention, as shown in Figure 1, on the line II - II of Figure 3;

Figuur 3 een dwarsdoorsnede door de inrichting volgens de uitvinding volgens de lijn III - III uit figuur 2; 1027905 • t,·Figure 3 shows a cross-section through the device according to the invention along the line III - III of Figure 2; 1027905 • t, ·

Claims

Device for serving products or materials, such as wafers consisting of semiconductor material, under a certain gas atmosphere, such as nitrogen, which device (1) consists of a gas-tight space (2) bounded by walls, which gas-tight space (2) is divided into several parts, namely a treatment chamber (9) provided with a vertically placed oven (12), in which oven (12) one or more wafers can be treated under a certain desired temperature and adjacent under the treatment chamber ( 9) a loading chamber (10), in which a loading member (boat 14), 10 in which loading member (14) one or more products can be placed and which loading member (14) with the products placed therein can enter and leave the treatment chamber (9) are moved and adjacent to the loading chamber (10) a transport chamber (7), which transport chamber (7) is provided in the outer wall with a lock (5, 6), and in the transport chamber (7) a transport organ and (17) for being able to move products 15 from the lock (5, 6) to the loading member (14), the lock being used for being able to feed materials from outside the gas-tight space (16) to the gas-tight space ( 2) and vice versa, which lock (5, 6) consists of a space enclosed by walls, the gas atmosphere of which can be changed, and which is provided with a closable opening through which products or a cassette with products can be placed in and out of the lock , characterized in that the enclosed space (2) is further divided, namely into a second treatment chambers (11) with an oven (13), and adjacent to the second treatment chamber (11) a second loading chamber (10), also provided of a loading member (15) for loading the associated second treatment chamber (11), each of the loading chambers (8, 10) being positioned adjacent to and on either side of the transport chamber (7) and the transport member (17) producing n whether materials can transport both to the first and second loading means (14, 15).

Device according to claim 1, characterized in that the opening between the transport chamber (7) and the first loading chamber (8) and the opening (22) between the transport chamber (7) and the second loading chamber (10) can be closed

Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the transport chamber (7) is provided with a storage location (25) for being able to store temporarily 1027903