DE19952604B4

DE19952604B4 - Vorrichtung zum Ausbilden eines Beschichtungsfilms

Info

Publication number: DE19952604B4
Application number: DE19952604A
Authority: DE
Inventors: Shinichi Hayashi; Shinji Nagashima
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1998-11-04
Filing date: 1999-11-02
Publication date: 2006-07-06
Anticipated expiration: 2019-11-03
Also published as: KR20000035194A; DE19952604A1; US6350316B1; KR100586117B1; TW436925B

Abstract

Vorrichtung zum Ausbilden eines Beschichtungsfilms, insbesondere eines dielektrischen Zwischenfilms, auf einem Substrat mit:
– einem Bearbeitungsabschnitt (1) zum Anwenden einer Reihe von Bearbeitungsschritten zum Ausbilden des Beschichtungsfilms auf einem Substrat,
– einem gemeinsamen Transportmechanismus (18) zum Transportieren eines Substrates in den Bearbeitungsabschnitt (1), und
– einer Seitenkammer (2), die neben dem Bearbeitungsabschnitt (1) angeordnet ist,
wobei der Bearbeitungsabschnitt (1) aufweist:
– eine Kühleinheit (24, 26) zum Kühlen eines Substrates;
– eine Beschichtungseinheit (12, 13) zum Auftragen einer ein erstes Lösungsmittel enthaltenden Beschichtungslösung auf ein Substrat zum Ausbilden eines Beschichtungsfilmes;
– eine neben der Beschichtungseinheit (12, 13) angeordnete Behandlungseinheit (21) zum Umwandeln des in der Beschichtungseinheit gebildeten Beschichtungsfilmes in einen gelartigen Film, wenn der Beschichtungsfilm in einem festen Zustand ausgebildet ist;
– eine Lösungsmittelaustauscheinheit (11) zum In-Kontakt-Bringen eines zweiten Lösungsmittels, das sich von dem ersten Lösungsmittel in seiner Zusammensetzung unterscheidet, mit dem Beschichtungsfilm,...

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Ausbilden eines Beschichtungsfilmes durch Auftragen einer Beschichtungslösung auf ein Substrat, zum Ausbilden eines isolierenden Filmes wie z. B. eines dielektrischen Zwischenfilmes in einem Herstellungsschritt für eine Halbleitereinrichtung.
Ein Herstellungsverfahren für eine Halbleitereinrichtung beinhaltet einen Schritt des Ausbildens eines dielektrischen Zwischenfilms auf eine metallische Verdrahtungsschicht aus Aluminium oder Kupfer, oder zwischen metallischen Verdrahtungsschichten. Der dielektrische Zwischenfilm wird in bekannter Weise durch verschiedene Verfahren einschließlich eines Sol-Gel Verfahrens, eines SiLK Verfahrens, eines SPEED FILM Verfahrens, und eines FOx Verfahrens gebildet.
Bei dem Sol-Gel Verfahren, wird ein Sol (kolloidale Lösung), das TEOS (Tetraethoxysiliziumwasserstoff) Si (OC₂H₅)₄) feinstverteilt in einem organischen Lösungsmittel aufweist, auf eine Fläche eines Halbleiterwafers mittels Zentrifugierens verteilt. Anschließend wird das aufgetragene Sol in ein Gel umgewandelt (Gel-Verarbeitung). Weiterhin wird das Lösungsmittel in dem Beschichtungsfilm durch ein anderes Lösungsmittel ersetzt (Lösungsmittelaustauschverfahren), getrocknet und ausgeheizt bzw. ausgehärtet.
Durch diese Schritte wird ein vorgegebener dielektrischer Zwischenfilm erhalten. In dem Gelierschritt wird z. B. Ammoniak als chemische Lösung verwendet. In dem Lösungsmittelaustausch-verfahren werden als chemische Lösung Ammoniak oder Hexamethyldisilan (HMDS) verwendet.
Eine Versorgungquelle für chemische Lösungsmittel einer konventionell verwendeten Vorrichtung ist von einem Bearbeitungsabschnitt derartig entfernt angeordnet, daß dies keine ungünstige Wirkung auf das Verfahren hat. Aus diesem Grund ist ein langes Rohr für das Zuführen einer chemischen Lösung von jeder Versorgungsquelle zu dem Bearbeitungsabschnitt erforderlich. Bei einem langen Rohr wird jedoch die chemische Lösung, die sich in einer gas- oder dampfartigen Form darstellt, leicht kondensiert. Daraus kann resultieren, daß das Verfahren beeinträchtigt wird.
Da die Leitung für Abfallflüssigkeit bzw. Abgas unterhalb des Bearbeitungsabschnittes in einer konventionellen Vorrichtung verläuft, können die Abfalllösung oder chemischen Komponenten, die in einem Abgas enthalten sind, eine ungünstige Wirkung auf das Verfahren in dem Bearbeitungsabschnitt haben. Weiterhin ist es – mit Blick auf die Sicherheit und Gesundheit – nicht günstig, daß die Auslassflüssigkeit/Abgasleitung unterhalb des Bearbeitungsabschnittes angeordnet ist.
Bei dem SiLK Verfahren, dem SPEED-FILM-Verfahren, und FOx-Verfahren, wird eine Beschichtungslösung auf einen Wafer aufgetragen, der in einer Umgebung mit niedriger Sauerstoffkonzentration gekühlt, erhitzt, gekühlt, und nochmals erhitzt und gekühlt worden ist. Durch diese Schritte wird der Beschichtungsfilm ausgehärtet, um einen dielektrischen Zwischenfilm zu erhalten.
Manchmal werden verschiedene Arten von dielektrischen Zwischenfilmen benötigt, die auf demselben Wafer ausgebildet werden sollen. Genauer ausgedrückt – ein dielektrischer Zwischenfilm mit einer hohen relativen Dielektrizitätskonstanten (hohes K) und ein dielektrischer Zwischenfilm mit einer niedrigen relativen Dielektrizitätskonstanten (niedriges K) sind in einigen Fällen für eine Ausbildung auf dem gleichen Wafer erforderlich. In solchen Fällen wird ein geeignetes Verfahren für einen dielektrischen Zwischenfilmtyp aus den Verfahren Sol-Gel, SiLK, SPEED FILM und FOx ausgewählt. Basierend auf diesem technischen Hintergrund besteht dringender Bedarf an einer Einzelvorrichtung, die in der Lage ist, verschiedene Arten von dielektrischen Zwischenfilmen zu bilden. Weiterhin wird eine Vorrichtung benötigt, die einen dielektrischen Zwischenfilm mit einer hohen Durchlaufrate entsprechend bei jedem Verfahren ausbildet.

In der EP 0 928 638 A2 und dem US-Patent 5,470,802 sind Vorrichtungen und Verfahren zur Substratbeschichtung beschrieben, bei der ein Substrat mit einem gemeinsamen Transportmechanismus in verschiedene Bearbeitungsabschnitte überführt wird. Dabei ist eine Beschichtungseinheit, eine Nachbehandlungseinheit und eine Lösungsmittelentfernungseinheit auf einer Seite und weitere Behandlungseinheiten auf der anderen Seite nebeneinander angeordnet.

In dem US-Patent 5,670,210 ist die Beschichtung eines Substrats mit einer Polymerlösung beschrieben, die mit einem Gasstrom auf die Oberfläche des Substrats geleitet wird.

Das US-Patent 5,038,707 offenbart eine Vorrichtung zur Verarbeitung zylindrischer und gurtartiger Substrate, wobei konditioniertes Gas in eine Beschichtungskammer eingeleitet wird.

Aus der EP 0 841 688 A2 ist eine Substratbearbeitungsvorrichtung bekannt, bei der Verarbeitungseinrichtungen übereinander angeordnet sind. Mittels Haupttransportmechanismen werden Substrate von einer Verarbeitungseinheit in die andere befördert. Es sind Bearbeitungsabschnitte zum Anwenden einer Reihe von Bearbeitungsschritten zum Ausbilden eines Beschichtungsfilms auf einem Substrat und ein gemeinsamer Transportmechanismus zum Transportieren eines Substrats in dem Bearbeitungsabschnitt vorgesehen. Der Bearbeitungsabschnitt umfasst Kühleinheiten, Heizeinheiten, Beschichtungseinheiten und Entwicklungseinheiten.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Ausbilden eines Beschichtungsfilmes vorzusehen, die in der Lage ist, verschiedene Arten von Beschichtungsfilmen mit einer hohen Durchlaufrate in einer einzigen Vorrichtung zu bilden.

Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Ausbilden eines Beschichtungsfilmes vorzusehen, die keine nachteilhafte Wirkung auf ein Verfahren bzw. eine Bearbeitung hat, wenn eine chemische Lösung dem Bearbeitungsabschnitt zugeführt wird und ein Abgas und eine Abfallflüssigkeit aus dem Bearbeitungsabschnitt ausgegeben werden.

Die Ziele werden durch die Vorrichtung mit den Merkmalen der Ansprüche 1, 11 oder 12 erreicht. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum Ausbilden eines Beschichtungsfilmes vorgesehen, mit einem Bearbeitungsabschnitt für den Einsatz einer Reihe von Bearbeitungsschritten zum Ausbilden eines Beschichtungsfilmes auf einem Sub strat; und einem gemeinsamen Überführungsmechanismus zum Überführen eines Substrates in den Bearbeitungsabschnitt.

Der Bearbeitungsabschnitt weist auf eine Kühleinheit zum Kühlen eines Substrates; eine Beschichtungseinheit zum Auftragen einer ein erstes Lösungsmittel enthaltenen Beschichtungslösung auf das Substrat zum Ausbilden eines Beschichtungsfilmes; eine Behandlungseinheit für das Umwandeln des in der Beschichtungseinheit gebildeten Beschichtungsfilms in einen gel-artigen Film, wenn der Beschichtungsfilm in einem sol-Zustand ausgebildet ist; eine Lösungsmittelaustauscheinheit, um ein zweites Lösungsmittels, welches sich in seiner Zusammensetzung von dem ersten Lösungsmittel unterscheidet, in Kontakt mit dem Beschichtungsfilm zu bringen, um das erste in dem Beschichtungsfilm enthaltene Lösungsmittel durch das zweite Lösungsmittel zu ersetzen; eine Nachbehandlungseinheit zum Erhitzen und Kühlen des Substrates in einer Atmosphäre mit niedriger Sauerstoffkonzentration, wobei der Beschichtungsfilm bearbeitet, insbesondere ausgehärtet wird; und eine Heizeinheit zum Erhitzen des Beschichtungsfilmes, der auf dem Substrat ausgebildet ist.

Weiterhin weist die Vorrichtung eine Transportstation neben dem Bearbeitungsabschnitt zum Laden/Entnehmen eines unbehandelten Substrates und eines behandelten Substrates in/aus dem Bearbeitungsabschnitt, und eine Überführungsabschnitt zum Befördern des Substrates zwischen der Transportstation und dem Bearbeitungsabschnitt auf.

Der Bearbeitungsabschnitt kann wenigstens zwei Beschichtungseinheiten aufweisen.

Der Bearbeitungsabschnitt weist erste erste Beschichtungseinheit zum Auftragen einer adhäsionsfördernden Lösung von niedriger Viskosität auf ein Substrat und eine zweite Beschichtungseinheit zum Auftragen einer einen dielektrischen Zwischenfilm bildenden Lösung von hoher Viskosität auf ein Substrat auf.

Der Bearbeitungsabschnitt hat wenigstens zwei Behandlungseinheiten und wenigstens zwei Nachbehandlungseinheiten.

Die Lösungsmittelsaustauscheinheit, die Beschichtungseinheit, die Behandlungseinheit sind nebeneinander angeordnet.

Weiterhin kann die Vorrichtung eine Seitenkammer neben dem Bearbeitungsabschnitt aufweisen.

Die Seitenkammer weist auf eine Blasen bildende Vorrichtung zum Erzeugen eines Dampfes einer chemischen Flüssigkeit und zum Zuführen des aus einer chemischen Flüssigkeit erzeugten Dampfes zur Behandlungseinheit; einen Abscheideabschnitt zum Abscheiden von Abfall und zum Ablassen von Abgas, welche aus der Lösungsmittelaustauscheinheit, der Behandlungseinheit und der Beschichtungseinheit stammen; und einen Ablaufabschnitt zum Ablassen einer flüssigen Komponente, die aus einem gasförmigen Komponent in dem Abscheideabschnitt abgetrennt bzw. abgeschieden wird. In diesem Fall ist die Blasen bildende Vorrichtung neben der Heizeinheit angeordnet.

Vorzugsweise hat der Bearbeitungsabschnitt eine erste Beschichtungseinheit zum Auftragen einer adhäsionsfördernden Lösung von niedriger Viskosität auf ein Substrat und eine zweite Beschichtungseinheit zum Auftragen einer einen dielektrischen Zwischenfilm bildenden Lösung von hoher Viskosität auf das Substrat; und die erste Beschichtungseinheit und die Lösungsmittelaustauscheinheit sind neben der Seitenkammer angeordnet.

Die Seitenkammer ist vorzugsweise von der Transportstation durch den Bearbeitungsabschnitt getrennt.

Die zweite Beschichtungseinheit weist vorzugsweise Temperatursteuerungsmittel zum Steuern bzw. Regeln der Temperatur der den dielektrischen Zwischenfilm bildenden Lösung auf.

Die Lösungsmittelaustauscheinheit weist Temperatursteuerungs mittel zum Steuern des zweiten Lösungsmittels auf.

Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung zum Ausbilden eines Beschichtungsfilmes vorgesehen, die einen Bearbeitungsabschnitt zum Anwenden einer Reihe von Bearbeitungsschritten zum Ausbilden eines Beschichtungsfilms auf einem Substrat und einen gemeinsamen Überführungsmechanismus zum Überführen des Substrates in den Bearbeitungsabschnitt aufweist.

Der Bearbeitungsabschnitt weist auf eine erste Gruppe von Bearbeitungseinheiten bzw. Bearbeitungseinheitengruppe, die aufweist eine Beschichtungseinheit zum Auftragen einer ein erstes Lösungsmittel enthaltenen Beschichtungslösung auf das Substrat; und eine Lösungsmittelaustauscheinheit, um ein zweites sich von dem ersten Lösungsmittel hinsichtlich Zusammensetzung unterscheidendes Lösungsmittel in Kontakt mit dem Beschichtungsfilm zu bringen, um das erste Lösungsmittel in dem Beschichtungsfilm durch das zweite Lösungsmittel zu ersetzen, und eine zweite Gruppe von Bearbeitungseinheiten, die aufweist eine Kühleinheit zum Kühlen des Substrates; eine Heizeinheit zum Erhitzen des Substrates bzw. Zuführen von Wärme zu dem Substrat; eine Behandlungseinheit zum Umwandeln des Beschichtungsfilmes in einen gel-artigen Zustand, wenn der Beschichtungsfilm in einem sol-Zustand in der Beschichtungsvorrichtung ausgebildet ist; und eine Nachbehandlungseinheit insbesondere Aushärtungseinheit zum Erhitzen und Kühlen des Substrates in einer Atmosphäre mit niedriger Sauerstoffkonzentration zum Nachbehandeln, z. B. Aushärten des Beschichtungsfilmes.

Der gemeinsame Überführungsmechanismus ist neben der ersten und zweiten Bearbeitungseinheitengruppe vorgesehen, um ein Substrat zu wenigstens einer Beschichtungseinheit, Kühleinheit, Heizeinheit, Behandlungseinheit, und Nachbehandlungseinheit zu überführen.

Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung zum Ausbilden eines Beschichtungsfilmes vorgesehen, die aufweist einen Bearbeitungs abschnitt zum Anwenden einer Reihe von Bearbeitungsschritten zum Ausbilden eines Beschichtungsfilmes auf einem Substrat; einen gemeinsamen Überführungsmechanismus zum Überführen des Substrates in den Bearbeitungsabschnitt; und einen Abschnitt für eine chemische Flüssigkeit bzw. Flüssigchemikalienabschnitt neben dem Bearbeitungsabschnitt, wobei er neben diesem und von diesem getrennt ist.

Der Bearbeitungsabschnitt weist auf eine Beschichtungseinheit zum Auftragen einer Beschichtungslösung in einem Sol-Zustand, die in einer Lösung verteilte Teilchen oder Kolloid aufweist, auf das Substrat; eine Behandlungseinheit zum Umwandeln der Teilchen oder Kolloid in dem Beschichtungsfilm in ein Gel; und eine Lösungsmittelaustauscheinheit zum Austauschen des Lösungsmittels in dem Beschichtungsfilm durch ein anderes Lösungsmittel.

Der Flüssigchemikalienabschnitt hat ein Zuführungssystem zum Zuführen zum Zuführen einer chemischen Flüssigkeit zu der Behandlungseinheit und der Lösungsmittelaustauscheinheit; und ein Abfallflüssigkeits-/Gasbearbeitungssystem zum Ausgeben der Abfallflüssigkeit und des Abgases, die aus der Behandlungseinheit und der Lösungsmittelaustauscheinheit stammen.

Die Lösungsmittelaustauscheinheit, die Beschichtungseinheit und die Behandlungseinheit sind nebeneinander angeordnet.

Der Flüssigchemikalienabschnitt erzeugt einen Dampf aus der chemischen Flüssigkeit und weist eine Blasen bildende Vorrichtung zum Zuführen des Dampfes aus der chemischen Flüssigkeit in die Behandlungseinheit auf.

Der Flüssigchemikalienabschnitt weist einen Tank zum Speichern der zur Lösungsmittelaustauscheinheit zuzuführenden chemischen Flüssigkeit auf.

Der Flüssigchemikalienabschnitt hat einen Ablaufbehälter Zum Auffangen des Abfalls, der aus der Behandlungseinheit ausgegeben wird; und einen Abscheideabschnitt, der mit dem Ablaufbehälter und der Lösungsmittelaustauscheinheit verbunden ist, um den aus der Lösungsmittelaustauscheinheit stammenden Abfall in eine gasförmige Komponente und in eine flüssige Komponente zu trennen, und die abgeschiedene flüssige Komponente zu dem Ablaufbehälter weiterzuleiten.

Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung zum Ausbilden eines Beschichtungsfilmes vorgesehen, die einen Bearbeitungsabschnitt mit wenigstens einer Beschichtungseinheit zum Auftragen einer Beschichtungslösung auf ein Substrat, und eine Bearbeitungseinheit für eine chemische Lösung zum Behandeln des in der Beschichtungseinheit ausgebildeten Beschichtungsfilmes mit einer chemischen Lösung; und einen Flüssigchemikalienabschnitt, der neben dem Bearbeitungsabschnitt angeordnet ist und von diesem isoliert ist, aufweist.

Der Flüssigchemikalienabschnitt hat ein Flüssigchemikalienzuführungssystem zum Zuführen einer chemischen Flüssigkeit zu der Bearbeitungseinheit für eine chemische Flüssigkeit; und ein Abgas/Abfallbearbeitungssystem zum Behandeln einer Abfallflüssigkeit und eines Abgases, die aus der Flüssigchemikalienbearbeitungseinheit stammen.

Wenn ein dielektrischer Zwischenfilm mittels Sol-Gel-Verfahren ausgebildet wird, wird ein Substrat in nachstehender Reihenfolge zur Kühleinheit, Beschichtungseinheit, Behandlungseinheit, Lösungsmittelaustauscheinheit, und Heizeinheit transportiert.

Wenn ein Zwischenfilm mittels SiLK-Verfahren und SPEED FILM-Verfahren ausgebildet wird, wird ein Substrat zu der Kühleinheit, Beschichtungseinheit (adhäsionsfördernde Beschichtung), Kühleinheit, Beschichtungseinheit (Hauptbeschichtung mit chemischer Flüssigkeit), Heizeinheit, Kühleinheit und Nachbehandlungseinheit weitergeleitet.

Wenn ein Zwischenfilm mittels des FOx-Verfahrens ausgebildet wird, wird ein Substrat in nachstehender Reihenfolge zu der Kühleinheit, Beschichtungseinheit, Heizeinheit, Kühleinheit, und einer Nachbehandlungseinheit weitergeleitet.

Zusätzliche Ziele und Vorteile der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung weiter aufgeführt und sind teilweise aus der Beschreibung ersichtlich oder können durch praktische Anwendung der Erfindung in Erfahrung gebracht werden. Die Ziele und Vorteile der Erfindung können durch die Mittel und Kombinationen, die im nachhinein beschrieben werden, realisiert und erzielt werden.

Kurze Beschreibung der unterschiedlichen Zeichnungen:

Die anliegenden Zeichnungen, die Bestandteil der Beschreibung sind, geben die gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung wieder und dienen zusammen mit der vorliegenden allgemeinen Beschreibung und der nachstehend detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen als Erklärung der Wirkungsweise der Erfindung.

1A und 1B sind schematische Draufsichten und zeigen jeweils eine obere und untere Ebene einer einen Beschichtungfilm ausbildenden Vorrichtung (SOD System) entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt eine schematische Draufsicht auf verschiedene Einheiten, die an einer vorderen Fläche der einen Beschichtungsfilm ausbildenden Vorrichtung (SOD System) angeordnet sind;
3 zeigt eine Draufsicht auf verschiedene Einheiten, die an einer hinteren Fläche der einen Beschichtungsfilm ausbildenden Vorrichtung (SOD System) angeordnet sind;
4 ist ein perspektivischer Schnitt, der schematisch eine Beschichtungseinheit (SCT) für eine Lösung von niedriger Visko sität zeigt;
5 ist ein perspektivischer Schnitt, der eine Behandlungseinheit (DAC) zeigt;
6 ist ein perspektivischer Schnitt, der schematisch eine Lösungsmittelaustauscheinheit (DSE) zeigt;
7 ist eine schematischer Schnitt von einer Blasen bildenden Vorrichtung (Bub) mit einem Blockdiagramm der periphären Elemente;
8A ist ein schematischer Schnitt, der einen Beschichtungsfilm in sol-Zustand bei einem Sol-Gel-Verfahren zeigt;
8B ist ein schematischer Schnitt, der einen Beschichtungsfilm in einem gel-artigen Zustand zeigt;
8C ist ein schematischer Schnitt eines Beschichtungsfilmes, in dem ein ursprüngliches/erstes Lösungsmittel durch ein anderes Lösungsmittel ersetzt ist;
9 ist ein Flußdiagramm, das als Beispiel ein Sol-Gel Verfahren zeigt;
10 ist ein perspektivischer Schnitt, der eine Nachbehandlungseinheit (DCC) von oben zeigt;
11 ist ein Schnitt der Nachbehandlungseinheit (DCC) in Seitenansicht mit einem Blockdiagramm der periphären Elemente;
12 ist eine perspektivische Ansicht, die eine ringförmige Berieselungsdüse der Nachbehandlungseinheit (DCC) zeigt; und
13 ist ein Blockdiagramm, das einen Steuerkreis einer Nachbehandlungseinheit (DCC) zeigt.
Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Hinweisen auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Das SOD-System (Spin on Dielectric) hat einen Bearbeitungsabschnitt 1, eine Seitenkammer 2, und eine Transportstation (CSB) 3. Der Bearbeitungsabschnitt 1 ist zwischen der Seitenkammer 2 und der Transportstation (CSB) 3 vorgesehen.
Wie in 1A und 2 gezeigt, sind eine Lösungsmittel-austauscheinheit (DSE) 11 und eine Beschichtungseinheit (SCT) 12 an der Vorderseite auf einer oberen Ebene bzw. Stufe der Bearbeitungseinheit 1 angeordnet. Wie in 1B und 2 gezeigt, sind eine Bearbeitungseinheit (SCT) 13 und eine Chemikalienkammer 14 an der Vorderseite auf einer niedrigeren Ebene bzw. Stufe des Bearbeitungsabschnittes 1 angeordnet. Die Beschichtungseinheit (SCT) 12 hat eine Beschichtungslösungszu-führungsquelle (nicht dargestellt), die eine Beschichtungslösung mit hoher Viskosität speichert. Die Beschichtungseinheit (SCT) 13 hat eine Beschichtungslösungszuführungsquelle 47 (siehe 4), die eine Beschichtungslösung mit niedriger Viskosität speichert. Die Chemikalienkammer 14 speichert verschiedene chemische Lösungen.
In einem mittleren Teil des Bearbeitungsabschnittes 1 sind die Bearbeitungsgruppen 16, 17 und ein Überführungsmechanismus (PRA) 18, wie in 1A und B dargestellt, vorgesehen. Die Bearbeitungseinheitengruppen 16, 17 bestehen aus einer Vielzahl von Bearbeitungseinheiten 19 bis 26, die vertikal über mehrere Ebenen bzw. Stufen, wie in 3 gezeigt, angeordnet sind. Der Überführungsmechanismus 18 ist anhebbar zwischen der Bearbeitungseinheitengruppe 16 und der Bearbeitungseinheiten-gruppe 17 vorgesehen und ist für die Zuführung des Wafer W zu jeder Bearbeitungseinheit 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 verantwortlich.
In der Bearbeitungseinheitengruppe 16 sind eine Heizplatteneinheit (LHP) 19 zum Erhitzen bei einer niedrigen Temperatur, zwei DCC Bearbeitungseinheiten (Dielectric Oxygen Density Controlled Cure and Cooling off/dielektrische sauerstoffkonzentriertgesteuertes Aushärten und Abkühlen) 20, die als eine Nachbehandlungseinheit dienen, und zwei Behandlungseinheiten (DAC) 21 in dieser Reihenfolge von oben angeordnet. In der Bearbeitungseinheitengruppe 17 sind zwei Heizplatteneinheiten (OHP) 22 zum Erhitzen auf eine hohe Temperatur, Heizplatteneinheit (LHP) 23 zum Erhitzen auf eine niedrige Temperatur, zwei Kühlplatteneinheiten (CPL) 24, eine Überführungseinheit (TRS) 25, und eine Kühlplatteneinheit (CPL) 26 in der vorstehend genannten Reihenfolge angeordnet. Es ist anzumerken, daß die Überführungseinheit (TRS) eine Kühlfunktion haben kann.
Wie in 1A gezeigt, sind vier Blasen bildende Vorrichtungen 27 an der Rückseite auf einer oberen Ebene der Seitenkammer 2 angeordnet. Wie in 1B und 3 gezeigt, sind eine Stromversorgungsquelle 29 und eine Kammer 30 für eine chemische Lösung an der Rückseite auf der niedrigeren Ebene vorgesehen. Die Kammer 30 für eine chemische Lösung hat eine HMDS Versorgungsquelle 30a und eine Ammoniak-Gas-Versorgungsquelle 30b. Ein Abscheidevorrichtung 28 ist an der Vorderseite auf der oberen Ebene der Seitenkammer 2 vorgesehen. Ein Abgas aus der DSE Einheit 11 wird in der Abscheidevorrichtung 28 gesäubert. Ein Ablauf 31 ist an der Vorderseite auf der unteren Ebene bzw. Stufe der Seitenkammer 2 vorgesehen. Eine Abfalllösung wird aus der Abscheidevorrichtung 28 in den Ablauf 31 geleitet.
Wie in 7 dargestellt hat die Blasen bildende Vorrichtung 27 einen Kessel 27a zum Speichern von Ammoniak-Wasser 27h, einen porösen Verschluß 27b, der an dem Boden des Kessels 27a ausgebildet ist, einen Bereich 27d für thermischen Austausch, und eine Abdeckung 27f. Der poröse Verschluß 27b besteht aus poröser Keramik und ist mit einer Ammoniak-Gas-Versorgungsquelle 30b der Kammer 30 für eine chemische Lösung über eine Rohrleitung 27c verbunden. Das Teil für thermischen Austausch ist in Ammoniak-Wasser 27h, das der Kessel 27a enthält, eingetaucht und wird mit einer Temperatursteuerungseinheit 27e kontrolliert. Ein Dampf erzeugender Abschnitt (oberer Raum) des Kessels 27a ist mit der Behandlungseinheit (DAC) 21 über eine Rohrleitung 54 verbunden.
Ammoniak-Gas wird von der Gasversorgungsquelle 30b zu einem porösen Verschluß 27b geleitet. Wenn das Ammoniak-Gas in Ammoniak-Wasser 27h geblasen wird, bilden sich Blasen mit dem Gas mit dem Ergebnis, daß Wasserdampf (H₂O), das eine Hydroxid-Gruppe (OH^–) enthält, erzeugt wird. Der Wasserdampf (H₂O), der eine Hydroxid-Gruppe (OH^–) enthält, wird der Behandlungseinheit (DAC) 21 über die Rohrleitung 54 zugeführt.
Die Blasen bildende Vorrichtung 27 ist wie vorgegeben neben der Bearbeitungseinheitengruppe 16 einschließlich der Heizeinheit angeordnet, um die Kondensation von dem erzeugten Wasserdampf zu verhindern. Weiterhin ist die Seitenkammer 2 vorzugsweise in einem längstmöglichen Abstand von der Transportstation (CSB) 3 angeordnet, so daß das Ammoniak oder HMDS keine Auswirkungen auf die Seitenkammer 2 hat.
Die Transportstation (CSB) 3 hat einen Kassettenaufnahmetisch (nicht gezeigt) und einen Sub-Überführungsmechanismus (nicht gezeigt). Eine Vielzahl von Waferkassetten wird auf dem Kassettenaufnahmetisch angebracht. Eine Kassette wird geladen und auf den Kassettenaufnahmetisch durch einen Überführungsroboter (nicht gezeigt) ausgegeben. Die Kassette speichert unbearbeitete Halbleiterwafer W oder bearbeitete Halbleiterwafer W. Der Sub-Überführungsmechanismus entnimmt einen unbearbeiteten Wafer W und überführt ihn in eine Einheit (TRS) 25 des Bearbeitungsabschnittes 1, und nimmt dann einen bearbeiteten Wafer W aus der Einheit (TRS) 25 entgegen und lädt ihn in die Kassette.
Anschließend wird erklärt, wie ein dielektrischer Zwischenfilm mittels des SOD-Systems gemäß dem Sol-Gel-Verfahren ausgebildet wird.
Bei dem Sol-Gel-Verfahren wird ein Wafer W in den Kühlplatten (CPL) 24, 26, der zweiten Beschichtungseinheit (SCT) 13, Behand lungseinheit (DAC) 21, Lösungsmittelaustauscheinheit (DSE) 11, Heizplatten (LHP) 19, 23 und Heizplatten (OHP) 22 in vorstehender Reihenfolge bearbeitet. Wenn der dielektrische Zwischenfilm mittels Sol-Gel-Verfahren ausgebildet wird, werden im wesentlichen die zweite Beschichtungseinheit (SCT) 13, die Behandlungseinheit (DAC) 21, und die Lösungsmittelaustauschein-heit (DSE) 11 eingesetzt.
Anschließend wird die Beschichtungseinheit (SCT) 13 für eine Beschichtungslösung von niedriger Viskosität mit Bezug auf 4 erklärt.
Die Beschichtungseinheit (SCT) 13 weist eine Düse 46 auf, die mit einer eine Beschichtungslösung von niedriger Viskosität speichernden Versorgungsquelle 47 verbunden ist. Die Beschichtungslösung von niedriger Viskosität ist eine sol-Lösung bestehend aus in einem organischen Lösungsmittel dispergierten TEOS Kolloid oder Teilchen, zu der Wasser und ein kleiner Anteil an Salzsäure hinzugefügt wird. Der Bearbeitungsraum 13a der Beschichtungseinheit (SCT) 13 ist von einer Abdeckung 41 und eines Bechers 42 umgeben. Eine Unterdruckspannvorrichtung 45 ist in dem Raum 13a vorgesehen. Die Abdeckung 41, die bewegbar und schwenkbar von einem Bewegungsmechanismus (nicht gezeigt) gehalten wird, verschließt eine obere Öffnung des Bechers 42. Wenn die Abdeckung 41 geöffnet wird, wird der Wafer W auf dem Überführungsmechanismus 18 auf einer Unterdruckspannvorrichtung 45 angebracht.
Die Unterdruckspannvorrichtung 45 hat ein Absorptionsloch, wobei sie mit einer Vakuumevakuierungseinheit (nicht gezeigt) in Verbindung steht, und wird durch eine Antriebswelle 44, die am Boden des Bechers 42 mittels einer Lagerung 44a angebracht ist, gestützt. Die Antriebswelle 44 ist drehbar und anhebbar über ein Antriebsteilstück 43 verbunden. Eine Düse 46 ist an einem mittleren Teilstück der Abdeckung 41 angebracht und wird zusammen mit der Abdeckung 41 bewegt.
Eine Vielzahl von Rohrleitungen 48, die mit einer Lösungsmitteldampfversorgungsquelle 49 verbunden sind, verläuft durch ein seitliches periphäres Teilstück des Bechers 42, um dem Bearbeitungsraum 13a Ethylenglycoldampf zuzuführen. Ethylenglycol ist ein Lösungsmittel, das in einer Beschichtungs-lösung verwendet wird. Öffnungen für eine Ablaufrohrleitung 49 und eine Abgasrohrleitung 50 sind am Boden des Bechers 42 ausgebildet. Es ist anzumerken, daß die Beschichtungslösung und das Lösungsmittel, die in der Einheit 13 verwendet werden, von der Chemikalienkammer 14 aus zugeführt werden. Die Chemikalienkammer 14 speichert eine chemische Lösung wie z. B. Ammoniak und HMDS. Da die Versorgungsquellen für z. B. Ammoniak und HMDS eine ungünstige Auswirkung auf die Einheit 13 haben, ist diese von anderen Teilstücken in der Chemikalienkammer 14 isoliert. Es ist anzumerken, daß eine Beschichtungseinheit (SCT) 12 für eine Lösung mit hoher Viskosität und eine Beschichtungseinheit (SCT) 13 für eine Lösung mit niedriger Viskosität von gleicher Struktur sind.
Wie in 5 dargestellt, ist ein Bearbeitungsraum 21a der Behandlungseinheit (DAC) 21 durch eine Behandlungsplatte 51 und eine Abdeckung 53 umgeben. Ein ringförmiges Dichtungsglied 52 ist in ein Kontaktteilstück zwischen der Heizplatte 51 und der Abdeckung 53 eingesetzt. Die Heizplatte 51 besteht aus Keramik, in der ein Erhitzer 51a, die an eine Stromversorgungsquelle (nicht gezeigt) angeschlossen ist, vorzugsweise verdeckt installiert ist. Die Abdeckung 53 wird anhebbar durch einen Hebemechanismus (nicht gezeigt) gelagert. Wenn die Abdeckung 53 durch den Hebemechanismus geöffnet wird, wird der Wafer W auf die Heizplatte 51 durch den Überführungsmechanismus 18 gebracht. Drei Hebestifte 56 werden hebbar von einem Zylindermechanismus 57 gestützt, so daß diese aus einer oberen Fläche der Heizplatte 51 herausragen können.
Eine Öffnung eines ringförmigen Gasdurchlasses 58 ist an der oberen Fläche der Heizplatte 51 zum Zuführen von Gas auf den Wafer W, der auf der Platte 51 angebracht ist, ausgebildet. Der ringförmige Gasdurchlass 58 ist mit der Blasen bildenden Vor richtung 27 durch die Rohrleitung 54 verbunden. Eine Einlaßschnittstelle, die mit einer. Ablass/Abgasrohrleitung 55 verbunden ist, ist mittig in der Abdeckung 53 zum Entleeren des Bearbeitungsraumes 21a ausgebildet. Es ist anzumerken, daß die Ablassrohrleitung 55 mit dem Ablaufbehälter 31 in der Seitenkammer 2 verbunden ist.
Wie in 6 dargestellt, weist die Lösungsmittelaustauscheinheit (DSE) 11 eine Unterdruckspannvorrichtung 61, einen Rotationsbecher 62, einen fest installierten Becher 64 und ein Düsenteilstück 67 auf. Ein Absorptionsloch (nicht gezeigt), verbunden mit einer Vakuumevakuierungseinheit (nicht gezeigt) ist an einer oberen Fläche der Unterdruckspannvorrichtung 61 ausgebildet. Ein niedrigeres Teilstück der Unterdruckspannvorrichtung 61 ist an eine Antriebswelle 61a eines Motors 68 angeschlossen. Eine Stromversorgungsquelle des Motors 68 (nicht gezeigt) ist an eine Steurung 100 zum Steuern bzw. Regeln der Rotationsgeschwindigkeit der Unterdruckspannvorrichtung angeschlossen.
Ein unteres Teilstück 62a des Rotationsbechers ist ein hohles Rohr. Ein Gurt 69b des Rotationsantriebsmechanismus 69 erstreckt sich zwischen dem unteren Teilstück 62a und des Rotationsbechers und einer Riemenscheibe 69c zum Übertragen einer Rotationsantriebskraft von einem Motor 69a zu dem Rotationsbecher 62. Es ist anzumerken, daß eine Antriebswelle 61a mit der Unterdruckspannvorrichtung 61 durch einen hohles Teilstück des unteren Rotationsbecherteilstückes 62a verbunden ist. Weiterhin ist eine Ablauföffnung 63 am Boden des Bechers 62 ausgebildet, so daß es den Wafer W auf der Spannvorrichtung (61) umgibt.
Der befestige Becher 64 ist vorgesehen, um den Rotationsbecher 62 zu umfassen. Ein Ablassdurchgang 65 und ein Abgasdurchgang 66 sind diskret am Boden des befestigten Bechers 64 ausgebildet. Abscheidungstropfen und Feuchtigkeit/Nebel werden aus der Bodenöffnung 63 des Rotationsbechers in den befestigten Becher 64 abgelassen.
Das Düsenteilstück 67 hat drei austauschbare Düsen 67a, 67b, 67c. Die erste Düse 67a ist mit einer Ethanolversorgungsquelle (nicht gezeigt) verbunden. Die zweite Düse 67b ist mit einer HMDS-Versorgungsquelle verbunden. Die dritte Düse 67c ist mit einer Heptan-Versorgungsquelle (nicht gezeigt) verbunden. Diese austauschbaren Düsen 67a, 67b, 67c können sich im stand-by-Modus mit entsprechenden Düsenaufnahmeteilstücken 71a, 71b, 71c befinden, die in Ruhestellung vorgesehen sind. Die Düsen 67a, 67b, 67c werden wahlweise den entsprechenden Düsenaufnahmeteilstücken 71a, 71b, 71c durch einen Düsenspannfuttermechanismus (nicht gezeigt) entnommen und oberhalb eines Rotationszentrums des Wafer W befördert. Solch ein Düsenspannfuttermechanismus ist z. B. in der USP Veröffentlichung Nr. 5,089,305 enthalten.
Wenn HMDS der zweiten Düse 67b zugeführt wird, erfolgt die Zuführung von HMDS direkt von dem HMDS-Behälter 30a der Seitenkammer 2 aus. Eine Gasflüssigkeitsmischung wird aus dem Becher 64 zu einer Feuchtigkeitsabscheidevorrichtung 28 durch einen Abgasdurchgang 28 abgeführt, um das Gas von der Flüssigkeit zu trennen. Weiterhin wird das Abwasser aus dem Becher 64 durch einen Ablaßdurchgang 65 zu einem Ablaufbehälter abgeführt.
Die Seitenkammer 2 ist neben dem Bearbeitungsabschnitt 1 isoliert von diesem vorgesehen. Eine Blasen bildende Vorrichtung 27 zum Zuführen einer chemischen Lösung und eine Feuchtigkeitsabscheidevorrichtung (TRAP) 28 zum Ablassen des Abgases, indem das Abgas von der Gasflüssigkeitsmischung abgeschieden wird, sind in der oberen Ebene der Seitenkammer 2 vorgesehen. Die Stromversorgungsquelle 29, Chemikalienlösungskammern 30 zum Speichern von chemischen Lösungen wie HMDS und Ammoniak, und der Ablauf 31 sind in einer niedrigeren Ebene der Seitenkammer 2 angeordnet.
Wenn alkalischer Dampf der Behandlungseinheit (DAC) 21 zugeführt wird, wird Ammoniakgas aus dem Behälter 30b in die Blasen bildende Vorrichtung 27 geblasen, um das Ammoniakwasser in der Blasen bildenden Vorrichtung 27 zum Brodeln zu bringen. Wenn HMDS der Lösungsmittelaustauscheinheit (DSE) 11 zugeführt wird, wird HMDS direkt aus dem Behälter 30a der Einheit 11 zugeführt.
Das Abgas aus der Behandlungseinheit (DAC) 21 wird durch einen Ablaufbehälter 31 in der Seitenkammer 2 abgefangen. Weiterhin wird das mit Flüssigkeit vermischte und aus der Lösungsmittelaustauscheinheit (DSE) 11 stammende Abgas in eine gasförmiges Komponente und eine flüssige Komponente durch die Feuchtigkeitsabscheidevorrichtung 28 in der Kammer 2 aufgespalten und die flüssige Komponente wird in den Ablaufbehälter 31 abgelassen.
Da die Behandlungseinheit (DAC) 21 und die Lösungsmittelaus-tauscheinheit (DSE) 11 neben der Seitenkammer 2 vorgesehen sind, kann eine Rohrleitung für das Zuführen von chemischer Lösung verkürzt werden.
Unmittelbar (d. h. innerhalb von 10 Sekunden) nach dem Auftragen einer sol-Lösung auf den Wafer W, wird vorzugshalber eine Gelierungsbehandlung angewandt, um einen sol-Zustand in einen gelartigen Zustand umzuwandeln. Daher liegen die Beschichtungs-einheit (SCT) 13 für eine Beschichtungslösung mit niedriger Viskosität und die Behandlungseinheit (DAC) 21, wie in 1 – 3 dargestellt, nebeneinander. Da es vorteilhaft ist, ein Lösungsmittel unmittelbar nach der Gelierungsbehandlung auszutauschen, liegen die Behandlungseinheit (DAC) 21 und die Lösungsmittelaustauscheinheit (DSE) 11 nebeneinander.
Es ist anzumerken, daß die DCC Bearbeitungseinheit 20 zum Nachbehandeln, insbesondere Aushärten eines Beschichtungsfilmes bei dem SiLK-Verfahren, dem SPEED FILM-Verfahren oder dem FOx-Verfahren verwendet wird, jedoch nicht in dem Sol-Gel-Verfahren erforderlich ist. Die Beschichtungseinheit (SCT) 12 wird zum Auftragen einer Beschichtungslösung mit hoher Viskosität verwendet, sie wird jedoch normalerweise nicht für das Sol-Gel-Verfahren eingesetzt.
Nachfolgend wird mit Bezug auf die 8A bis 8C und 9 beschrieben, wie ein dielektrischer Zwischenfilm durch das Sol- Gel-Verfahren ausgebildet wird.
Zuerst wird ein aus Partikeln bestehendes Material aus Tetraethoxysilan (TEOS) als Alkoxid (Schritt S1) vorbereitet. Das TEOS Partikelmaterial wird gewogen (Schritt S2). Dann wird das TEOS-Partikelmaterial einem Lösungsmittel zum Präparieren eines Sol unter Zugrundelegung einer vordefinierten Zusammensetzung hinzugefügt (Schritt S3). Als Lösungsmittel wird jegliches Lösungsmittel mit Wasser wie 4-Methyl-2-Pentanon, Ethylalkohol, Cyclohexanon und 1-Methoxy-2-Propanol, die Wasser enthält, verwendet. Weiterhin werden Wasser und ein kleiner Anteil von Salzsäure der Sol hinzugefügt, um die Sol-Konzentration an die vorbestimmte endgültige Konzentration anzugleichen (Schritt S4).
Das so vorbereitete Sol wird in der Beschichtungslösung-zuführungsquelle 47 der Beschichtungseinheit 13 gespeichert. Der Wafer W wird von der Unterdruckspannvorrichtung 45 gehalten. Während die Abdeckung 41 geschlossen ist und ein Lösungsdampf von der Dampfzuführungsquelle 49 in den Becher 42 geleitet wird, wird der Becher 42 entleert. Der Wafer W wird gedreht, ein Sol wird dem Wafer W über die Düse 46 zugeführt und mittels Zentrifugierens auf den Wafer W aufgetragen (Schritt S5). Auf diese Art wird ein Beschichtungsfilm, der in einem Lösungsmittel 202 aufgelöste TEOS-Teilchen oder Kolloid 201 enthält, wie in 8A dargestellt, ausgebildet. Wenn eine zuzuführende Sol-Menge, eine Drehgeschwindigkeit des Wafers, die Temperatur des Wafers, eine Temperatur des Sols, ein Anteil an zuzuführendem Lösungsdampf individuell gesteuert werden, kann der Beschichtungsfilm in der gewünschten Dicke ausgebildet werden. Vorzugsweise weist der Lösungsmitteldampf, der von der Lösungsmitteldampfzuführungsquelle 49 zugeführt wird, die gleiche Zusammensetzung wie die des Lösungsmittels aufweist.
Anschließend wird der Wafer W zu der Behandlungseinheit (DAC) 21 weitergeleitet, in welchem der Beschichtungsfilm 203 einem Alkalindampf ausgesetzt wird. Dieses bewirkt, daß die in dem Beschichtungsfilm 203 befindlichen TEOS kondensieren und gleich zeitig hydrolisiert werden. Daraus resultiert die Ausformung einer retikulierten Struktur 201, wie in 8B gezeigt. Auf diese Weise wechselt der Beschichtungsfilm 203 von einem Sol-Zustand in einen gel-artigen Zustand (Schritt S6) über.
Anschließend wird der Wafer W der Lösungsmittelaustauscheinheit (DSE) 11 zugeführt und ein anderes Lösungsmittel 204 wird in den Beschichtungsfilm 203 eingebracht. Das in dem Beschichtungsfilm 203 enthaltene Lösungsmittel 202 wird durch ein anderes Lösungsmittel 204 (Schritt S7) ersetzt. Durch diesen Schritt wird eine in einem Beschichtungsfilm 203 enthaltene Feuchtigkeit wesentlich/größtenteils entfernt. Als das für das Ersatzlösungsmittel verwendete Lösungsmittel 204 wird 3-Pentanon eingesetzt.
Anschließend wird der Wafer W mittels der Heizplatte (LHP) 23 auf eine niedrige Temperatur erhitzt, um den Beschichtungsfilm (Schritt S8) zu trocknen. Anschließend wird der Wafer W mittels der Heizplatte (OHP) 22 bei einer hohen Temperatur erhitzt, um den Beschichtungsfilm auszuhärten (Schritt S9). Der so ausgehärtete Beschichtungsfilm dient als dielektrischer Zwischenfilm, wie in 8c gezeigt.
Nachfolgend wird das SOD-System, bei dem der dielektrische Zwischenfilm mittels Sol-Gel-Verfahren ausgebildet wird, erklärt.
Ein Wafer W, der von der Transportstation (CSB) 3 dem Überführungsabschnitt (TRS) 25 zugeführt wird, wird durch den Überführungsmechanismus 18 zu den Kühlplatten (CRL) 24, 26 weitergeleitet und dort gekühlt. Auf diese Weise können Temperaturunterschiede der Wafer-Oberfläche vor dem Beschichten reduziert werden. Es ist daher möglich, den sich ergebenden Film in Dicke und Qualität einheitlich auszubilden.
Anschließend wird der Wafer W der Beschichtungseinheit (SCT) 13 zugführt und dann an die Spannvorrichtung 45, wie in 4 dargestellt, weitergeleitet. Danach wird der Rotationsbecher 42 luftdicht durch die Abdeckung 41 verschlossen. Die in der Be schichtungseinheit 13 verwendete Beschichtungslösung ist ein Lösungsmittel von niedriger Viskosität, die aus in einem organischen Lösungsmittel, zu dem Wasser und eine kleine Menge Salzsäure hinzugefügt wird, dispergierten TEOS Kolloid oder TEOS-Teilchen besteht. Während der Rotationsbecher 4 durch die Abgas/Ablassrohrleitung 50 abgesaugt/entleert wird, wird der Dampf des organischen Lösungsmittels von der Lösungsmitteldampfzuführungsrohrleitung 48 des Rotationsbechers 42 zugeführt, um den Rotationsbecher 42 mit dem organischen Lösungsmitteldampf zu füllen. Danach ist das Evakuieren beendet und die Beschichtungslösung wird tropfenweise mittels der Düse 46 dem mittleren bzw. zentralen Teil des Wafers W zugeführt. Bei gleichzeitigem Drehen des Wafers W durch das Spannfutter 45 wird die Beschichtungslösung auf die gesamte Oberfläche des Wafers W gesprüht. Daraus resultiert die Ausbildung eines Beschichtungsfilmes. Wie beschrieben, liegt der Grund, warum der Beschichtungsprozeß ausgeführt wird, während der Rotationsbecher 42 mit dem organischen Lösungsmitteldampf gefüllt wird, darin, die Verdampfung des Lösungsmittels aus der Beschichtungslösung zu unterdrücken.
Der mit dem ausgebildeten Beschichtungsfilm versehene Wafer W wird zur Behandlungseinheit (DAC) 21 weitergeleitet. Da es vorteilhaft ist, eine Gelierungsbehandlung zum Ändern des Sol-Zustandes in einen gel-artigen Zustand unmittelbar nach dem Auftragen der Beschichtungslösung auf den Wafer W durchzuführen, ist die Behandlungseinheit (DAC) 21 vorteilhafterweise neben der Beschichtungseinheit (SCT) 13 für ein Lösungsmittel mit niedriger Viskosität angeordnet.
In der Behandlungseinheit (DAC) 21, wird die Abdeckung 53 nach oben bewegt, um den Wafer W zu einem anhebbaren Stift 56, wie in 5 gezeigt, weiterzuleiten. Daraus resultiert, daß der Wafer W neben der Heizplatte 51 angeordnet wird. Nachdem die Abdeckung 53 geschlossen wurde, wird Ammoniak von der Blasen bildenden Vorrichtung 27 in der Kammer 2 einer Bearbeitungskammer S durch den Gaszuführungsdurchgang 54 zugeführt, während die Behandlungseinheit durch den Evakuierungsdurchlaß 55 entleert wird. Zu diesem Zeitpunkt wird der Wafer W auf z. B. 100°C erhitzt. Durch dieses Aufheizen geliert das in dem Beschichtungsfilm des Wafers W enthaltene Kolloid und wird kontinuierlich in eine retikuläre Form gebunden.
Anschließend wird der Wafer W der Lösungsmittelaustauscheinheit (DSE) 11 zugeführt. Da es in diesem Fall vorteilhaft ist, ein Lösungsmittel unmittelbar nach der Gelierungsbehandlung zu ersetzen, sind die Behandlungseinheit (DAC) 21 und die Lösungsmittelaustauscheinheit (DSE) 11 nebeneinander angeordnet.
In der Lösungsmittelaustauscheinheit (DSE) 11 wird der Wafer W der Unterdruckspannvorrichtung 61, wie in 6 dargestellt, zugeführt. Anschließend wird ein wasserlöslicher chemischer Wirkstoff, z.B. Ethanol, tropfenweise einer Mitte bzw. einem Zentrum des Wafers W mittels Austauschdüse 67a der Düse 67 zugeführt. Während der Wafer W und der Rotationsbecher 62 rotieren, wird Ethanol auf die gesamte Oberfläche des Wafers W gesprüht. Ethanol wird in dem Feuchtigkeitsgehalt des Beschichtungsfilms feinstverteilt, so daß der Feuchtigkeitsgehalt durch das Ethanol ersetzt wird.
Anschließend wird eine Abdeckung 70 geöffnet und HMDS wird dem mittleren Teil des Wafers W in gleicher Art und Weise zugeführt. Dadurch wird ein in dem Beschichtungsfilm enthaltenes Hydroxid-Salz entfernt. Weiterhin wird Heptan tropfenweise dem Wafer W zugeführt, um das in dem Beschichtungsfilm enthaltene Lösungsmittel durch Heptan zu ersetzen. Heptan wird verwendet, um die auf eine poröse Konstruktion, z.B. die TEOS netzartige Struktur 201, angewandte Kraft durch den Einsatz eines Lösungsmittels mit einer geringen Oberflächenspannung zu reduzieren, wodurch einer Zerstörung vorgebeugt wird.
Anschließend wird der Wafer W durch die Heizplatten (LHP) 19, 23 auf einen niedrigen Temperaturbereich erhitzt und dann durch die Heizplatten (OHP) 22 auf einen hohen Temperaturbereich erhitzt. Mit dieser Aushärtung in zwei Schritten wird ein vollständiger dielektrischer Zwischenfilm hergestellt. Der Wafer W wird abschließend zur Transportstation (CSB) 3 über den Überführungsabschnitt (TCP) 25 zurückgeführt.
Da bei dieser Vorrichtung in der vorerwähnten Ausführung die Seitenkammer 2, die den HMDS-Behälter 30a, den Ammoniak-Behälter 30b, und die Blasen bildende Vorrichtung 29 aufweist, neben dem Bearbeitungsabschnitt 1 angeordnet ist, der die Behandlungseinheit (DAC) 21 und die Lösungsmittelaustauscheinheit (DSE) 11 aufweist, welche diese chemischen Lösungen benötigen, wird eine Verkürzung der Zuführungsrohrleitung 54 für die chemische Lösung ermöglicht. Dadurch wiederum kann einer Dampfkondensation auf der Zuführungsrohrleitung 54 für die chemische Lösung vorgebeugt werden. Gleichzeitig ist es möglich, den Verlust von Ammoniak und HMDS durch Abgabe nach Außen größtenteils zu reduzieren. Zusätzlich wird dieses Zuführungssystem (29, 30a, 30b) für die chemische Lösung von der Seitenkammer 2 umgeben und dadurch von dem Bearbeitungsabschnitt 1 isoliert. Aus diesem Grund hat das Zuführungssystem (29, 30a, 30b) für die chemische Lösung auch wenn es direkt neben dem Bearbeitungsabschnitt 1 angeordnet ist, keine negativen Auswirkungen auf den Bearbeitungsabschnitt 1.
Desweiteren sind die Feuchtigkeitsabscheidevorrichtung (TRAP) 28 und der Ablauf 31 nicht in dem Bearbeitungsabschnitt 1, sondern in der Seitenkammer 2 angeordnet, wodurch ein Abgas und eine Abfalllösung kaum eine Auswirkung auf den Bearbeitungsabschnitt 1 haben.
Durch die Anordnung der Seitenkammer 2, die das Zuführungssystem (29, 30a, 30b) für die chemische Lösung aufweist, das negative Auswirkungen auf die Bearbeitung haben kann, und das Abfallflüssigkeits-/Abgasbearbeitungssystem (28, 31) neben dem Bearbeitungsabschnitt 1 kann fehlerfrei verhindert werden, daß die chemische Lösung eine negative Auswirkung auf die Bearbeitung hat.
Da bei dieser Vorrichtung in der vorerwähnten Ausführung die Behandlungseinheit (DAC) 21, die Ammoniak und HMDS verwendet, und die Lösungsmittelaustauschheit (DSE) 11 so nah wie möglich an dem Abfallflüssigkeits/Abgasbearbeitungssystem (28, 31) angeordnet sind, sind die Zuführungs- und Ausgaberohrleitung in der Länge reduziert.
In der vorgenannten Behandlungseinheit (DAC) 21 wird Ammoniak verwendet. In der Lösungsmittelaustauscheinheit (DSE) 11 werden HMDS und Heptan verwendet. Jedoch ist die Austauschlösung nicht auf diese beschränkt.
Nachfolgend wird erklärt, wie ein dielektrischer Zwischenfilm auf dem Wafer W durch Einsatz des SOD-Systems in Übereinstimmung mit dem SiLK-Verfahren und SPEED-FILM-Verfahren ausgebildet wird.
Bei dem SiLK-Verfahren und dem SPEED-FILM-Verfahren wird ein Beschichtungsfilm dadurch ausgebildet, daß ein Wafer in nachstehender Reihenfolge mittels Kühlplatten (CPL) 24, 26, der ersten Beschichtungseinheit (SCT) 13 (zum Auftragen einer adhäsionsfördernden Lösung), den Heizplatten (LHP) 19, 23 für ein Erhitzen bei niedriger Temperatur, den Kühlplatten (CPL) 24, 26 der zweiten Bearbeitungseinheit (SCT) 12 (zum Auftragen einer chemischen Hauptlösung), den Heizplatten (LHP) für ein Bearbeiten bei niedriger Temperatur 19, 23, den Heizplatten für hohe Temperatur (OHP) 22, und der Bearbeitungseinheit (DCC) 20, bearbeitet wird.
Von diesen Bearbeitungseinheiten wird die DCC Bearbeitungseinheit 20 nicht für das Sol-Gel-Verfahren, sondern für des SiLK-Verfahren und das SPEED FILM-Verfahren benötigt.
Nachstehend mit Bezug auf die 10 bis 13, wird die DCC Bearbeitungseinheit 20, die als Aushärtevorrichtung dient, erklärt.
Wie in 10 und 11 gezeigt, weist die DCC Bearbeitungseinheit 20 eine Heizkammer 81 und einer Kühlkammer 82 auf. Die Heizkammer 81 weist eine Heizplatte 83 auf, die auf eine Temperatur zwischen 200–470°C eingestellt werden kann. In die Heizplatte 83 ist der erste Temperaturfühler 102 und der zweite Temperaturfühler 104 eingebettet, um die Temperatur der Heizplatte 83 festzustellen. Der erste Temperaturfühler 102 ist an einen Temperatursteuerkreis 106 angeschlossen. Der zweite Temperaturfühler ist an einen Stromkreis zum Aufspüren von Temperaturüberschreitung 105 angeschlossen. Bei dieser Ausführung wird ein Platin-Widerstands-Temperaturfühler als erster Temperaturfühler 102 und ein Platin-Platin Rhodium-Reihen-Thermoelement als zweiter Temperaturfühler 104 verwendet. Es ist anzumerken, daß beide, der erste und zweite Temperaturfühler 102, 104 als der Widerstandstemperaturfühler oder Thermoelement verwendet werden können.
Die Heizkammer 81 und die Kühlkammer 82 sind nebeneinander angeordnet und stehen miteinander über eine Ladeöffnung 92 zum Laden/Entnehmen des Wafers W in Verbindung stehen.
Die DCC Bearbeitungseinheit 20 hat erste und zweite Durchlaßblenden bzw. Durchlaßverschluß 84, 85 und einen Ringverschluß 86. Die erste Durchlaßblende 84 ist an einer Lade/Entnahmeöffnung 84a der Heizkammer 81 angebracht. Wenn die erste Durchlaßblende 84 geöffnet ist, wird die Lade/Entnahmeöffnung 84a geöffnet, um den Wafer W in eine Heizkammer 81 durch den Hauptüberführungsmechanismus 18 zu laden/entnehmen. Die zweite Durchlaßblende 85 ist an der Lade/Entladeöffnung 92 zwischen der Heizkammer 81 und der Kühlkammer 82 vorgesehen und wird anhebbar durch einen Zylindermechanismus 89 gehalten. Wenn die Blende 85 abwärts bewegt wird, öffnet sich die Lade/Entnahmeöffnung 92 und wenn die Blende 85 aufwärts bewegt wird, schließt sich die Lade/Entnahmeöffnung 92.
Wie in 11 gezeigt, ist der Ringverschluß 86 vorgesehen, um die äußere Periphärie der Heizplatte 83 zu umgeben. Der Ringverschluß 86 und die Heizplatte 83 sind im wesentlichen konzentrisch angeordnet. Der Ringverschluß 86 und die Heizplatte 83 sind in verhältnismäßig gleicher Entfernung voneinander entfernt angeordnet. Die Stange des Ringverschlusses 86 ist mit der zweiten Durchlaßblende 85 über das Glied 85a verbunden. Beide Verschlüsse 85, 86 werden zusammen durch den Zylinder 89 bewegt.
Wie in 12 dargestellt, sind zahlreiche Löcher bzw. Bohrungen 86b in der inneren periphären Fläche des Ringverschlusses 86 ausgebildet. Diese Bohrung 86b steht mit einem Gasreservoir in dem Ringverschluß 86 (nicht gezeigt) in Verbindung, der wiederum mit einer N₂-Gaszuführungsquelle 111 (11) durch eine Vielzahl von Gasversorgungsrohrleitungen 86a verbunden ist. Wenn N₂ Gas von der N₂-Gaszuführungsquelle 111 der Gasversorgungsrohrleitung 86a zugeführt wird, wird das N₂ aus den einzelnen Bohrungen 86b gleichmäßig herausgeblasen. Die Bohrungen 86b zum Herausblasen des Gases sind praktisch horizontal zur Ringfläche angeordnet.
Die drei Hebestifte 87 sind an einer oberen Fläche (Wafermontagefläche) der Heizplatte 83 derartig ausgebildet, daß sie unbehindert ausstreck- oder zurückziehbar sind. Die Hebestifte 87 sind verbunden und abgestützt durch eine Stange eines Zylinders 88 über ein Glied. Es ist anzumerken, daß ein Abschirmschutzblech zwischen der Heizplatte 83 und dem Ringverschluß 86 vorgesehen.
Drei Zylindermechanismen 88, 89, 90 sind unterhalb der Heizkammer 81 angeordnet. Der Zylindermechanismus 88 bewegt die Hebestifte 87 aufwärts und abwärts. Der Zylindermechanismus 89 bewegt den Ringverschluß 86 und die zweite Durchlaßblende 85 auf- und abwärts. Der Zylindermechanismus 90 bewegt die erste Durchlaßblende 84 auf- und abwärts.
Wie in 11 dargestellt, wird bei gleichzeitiger N₂-Gaszuführung von der N₂-Gaszuführungsquelle 111 aus zu der Heizkammer 81 über den Ringverschluß 86 das N Gas durch eine obere Abgasrohrleitung 91 abgeleitet. Die N2-Gaszuführungsquelle 111 und die Evakuierungseinheit 113 werden durch die in 13 dargestellte Steuereinrichtung 100 gesteuert. Die Steuereinrichtung 100 steu ert die N₂-Gaszuführungsquelle 111 und die Evakuierungseinheit 113 synchron, um einen Innendruck in der Heizkammer 81 auf z.B. 50 ppm. oder niedriger einzustellen. Da der Innendruck in der Heizkammer 81 reduziert wird, wird die sauerstoffarme Atmosphäre in der Heizkammer 81 aufrechterhalten.
Die Heizkammer 81 und die Kühlkammer 82 sind miteinander durch die Lade/Entnahmeöffnung 92 verbunden. Eine Kühlplatte 93 wird bewegbar entlang des Führungsbleches 94 durch einen horizontalen Zylindermechanismus 95 gestützt. Der horizontale Zylindermechanismus 95 ist mit einer unter inneren Überdruck gesetzten Gaszuführungsquelle 116, die als eine Treibquelle dient, verbunden. Die Kühlplatte 93 kann in die Heizkammer 81 durch die Lade-/Entnahmeöffnung 92 mittels des Zylindermechanismus 95 eingeführt werden, nimmt den Wafer W, der durch die Heizplatte 83 in der Heizkammer 81 erhitzt wurde, von den Hebestiften 87 in Empfang, und überführt den Wafer W in die Kühlkammer 82. Nach dem Kühlen des Wafers W, wird dieser den Hebestiften 87 wieder zugeführt.
Die Kühlplatte 93 wird auf eine Temperatur von 15 bis 25°C gebracht. Das Kühlen des Wafers W beginnt, wenn die Temperatur des Wafers W in einem Temperaturbereich von 200–470°C liegt.
Während N2 Gas in die Kühlkammer 82 von einer N2-Gaszuführungsquelle 112 durch eine obere Versorgungsrohrleitung 96 in die Kühlkammer 82 geleitet wird, wird das Gas von einer Evakuierungseinheit 114 über eine untere Abgasrohrleitung 97 abgeleitet. Die N2-Gaszuführungsquelle 112 und die Evakuierungseinheit 114 werden von der in 13 gezeigten Steuereinrichtung 100, gesteuert. Der Steuereinheit 100 steuert die N₂-Gaszuführungsquelle 112 und die Evakuierungseinheit 114 synchron, um einen Innendruck in der Kühlkammer 82 auf z.B. 50 ppm. oder niedriger einzustellen. Da der Innendruck in der Kühlkammer 82 reduziert wird, kann die sauerstoffarme Atmosphäre in der Kühlkammer 82 aufrechterhalten werden.
Ein Enzymsensor 115a ist an jedem der Abgasdurchlässe 91, 97 angebracht, um eine Sauerstoffkonzentration in jeder Kammer 81, 82 durch einen Sauerstoffkonzentrationsdetektor 115 aufzuspüren. Der Sauerstoffkonzentrationsdetektor 115 sendet ein Sauerstoffkonzentrationsdetektionssignal an die Steuereinheit 100.
Nachfolgend wird beschrieben, wie ein dielektrischer Zwischenfilm mittels Verwendung des SOD-Systems gemäß SiLK-Verfahren und SPEED-FILM-Verfahren ausgebildet wird.
Der Wafer W wird aus der Transportstation (CSB) 3 zu den Kühlplatten (CPL) 24, 26 durch einen Überführungsabschnitt (TRS) 25 überführt und dort gekühlt. Anschließend wird der Wafer W zur Beschichtungseinheit (SCT) 13 weitergeleitet und mit einer ersten Beschichtungslösung (adhäsionsfördernde Lösung mit niedrigr Viskosität, die im wesentlichen 1-Methoxy-Propanol enthält) mittels Zentrifugierens beschichtet. Die Fläche des Wafers W wird mit der adhäsionsfördernden Lösung behandelt, um so das Verfestigen und das Haften des dielektrischen Zwischenfilmes auf den Wafer W (Beschichten in einem nächsten Schritt) zu erleichtern. Danach wird die Temperatur des Wafers W durch Kühlplatten (CPL) 24, 26 gesteuert bzw. geregelt.
Anschließend wird der Wafer W der Beschichtungseinheit (SCT) 12 zugeführt und dort mittels Zentrifugierens mit einer zweiten Beschichtungslösung (Lösung für den dielektrischen Zwischenfilm von hoher Viskosität) beschichtet. Danach wird der Wafer W mittels Heizplatten (LHP) 19, 23 auf eine niedrige Temperatur erhitzt und durch die Kühlplatten (CPL) 24, 26 gekühlt.
Insbesondere bei dem SiLK-Verfahren erfolgt das Bearbeiten mit einer integralen Steuerung der Temperatur/Feuchtigkeit in dem Rotationsbecher 42, einer Temperatur eines Motorflansches, und einer Kühltemperatur vor dem Beschichten. Aus diesem Grund ist es möglich, daß keine ungleichmäßige Beschichtung erfolgt und die Gleichmäßigkeit der Filmdicke und Filmqualität verbessert wird. Wenn ein Wafer W gemäß SiLK-Verfahren mit einer integralen Steuerung der Temperatur/Feuchtigkeit, wie erwähnt, behandelt wird, kann die Gleichmäßigkeit hinsichtlich Filmdicke und Filmqualität wesentlich verbessert werden.
Unmittelbar vor dem Auftragen der den dielektrische Zwischenfilm bildenden Lösung mit hoher Viskosität (zweite Beschichtungs-lösung) wird die adhäsionsfördernde Lösung (erste Beschichtungslösung) auf den Wafer W aufgetragen, die Hafteigenschaften können weiterhin verbessert werden und so der erste Beschichtungsschritt weggelassen werden. Dies ermöglicht eine erhöhte Durchsatzrate und eine reduzierte Anzahl von Einheiten.
Anschließend wird der Wafer W in der DCC Nachbehandlungseinheit 20 erhitzt und gekühlt, um den Beschichtungsfilm 203 auszuhärten. Genauer ausgedrückt – zuerst wird die erste Durchlaßblende 84 geöffnet. Der Wafer W wird dann in die Heizkammer 81 durch den Überführungsmechanismus 18 geladen und weiter auf die Hebestifte 87 befördert. Die erste Durchlaßblende 84 wird geschlossen. Danach werden der Ringverschluß 86 und die zweite Durchlaßblende 85 aufwärts bewegt, um den Wafer W mit dem Ringverschluß 86 zu umfassen. N2-Gas wird aus dem Ringverschluß 86 zu der Heizkammer 81 geleitet, um die innere Atmosphäre auf eine niedrige Sauerstoffkonzentration, z.B. 50 ppm oder geringer, einzustellen/zu bringen.
Der Wafer W wird näher an die Heizplatten 83 mittels Abwärtsbewegung der Hebestifte gebracht und dann in einer Atmosphäre/Umgebung mit niedriger Sauerstoffkonzentration erhitzt. Die Heiztemperatur liegt innerhalb eines vorbestimmten Bereiches, z.B. zwischen 200–470°C. Da der Wafer W nicht in einem Heizofen, sondern durch die Heizplatte 83 erhitzt wird, ist die Temperatur oberhalb der Fläche des Wafers W gut.
Nach dem Erhitzen werden der Ringverschluß 86 und die zweite Durchlaßblende 85 in Abwärtsrichtung bewegt und die Hebestifte 87 in Aufwärtsrichtung bewegt. Zu diesem Zeitpunkt ist die N2-Gaszufuhr in die Heizkammer 81 beendet und gleichzeitig beginnt die N2-Gaszufuhr in die Kühlkammer 82. Durch diesen Betrieb wird in der Kühlkammer 82 eine niedrige Sauerstoffkonzentration z. B. 50 ppm oder geringer, aufrechterhalten. Danach ist es möglich, die Kühlplatte 93 in die Heizkammer 81 einzuführen. Die Kühlplatte 93 nimmt den Wafer W von den Hebestiften 87 in Empfang und danach bewegen sich die Hebestifte 87 in Abwärtsrichtung.
Die Kühlplatte 93 wird in die Kühlkammer 82 zurückgeführt und die zweite Durchlaßblende 85 bewegt sich abwärts, um den Wafer W in einer Atmosphäre mit niedriger Sauerstoffkonzentration zu kühlen. Zu diesem Zeitpunkt liegt die Kühltemperatur z. B. zwischen 200 und 400°C. Da der Wafer in einer Atmosphäre mit niedrigem Sauerstoffgehalt gekühlt wird, wird der Film wirksam gegen Oxidieren geschützt. Nach dem Kühlen wird das Zuführen von N2-Gas in die Kühlkammer 82 beendet.
Die zweite Durchlaßblende 85 wird abwärts bewegt, damit die Kühlplatte 93 in die Heizkammer 81 eintreten kann. Anschließend bewegen sich die Hebestifte nach oben, um den Wafer W von der Kühlplatte 93 an die Hebestifte abzugeben. In Anschluß daran kehrt die Kühlplatte 93 in die Kühlkammer 82 zurück und danach wird die erste Durchlaßblende 84 geöffnet, um den Wafer W aus der Heizkammer 81 mittels Überführungsmechanismus 18 zu entnehmen.
Mit den vorher genannten Schritten werden die Heiz- und Kühlverfahren zum Aushärten des Beschichtungsfilms 203 durchgeführt/-abgeschlossen. Nachdem der dielektrische Zwischenfilm fertiggestellt ist, kehrt der Wafer W zur Transportstation (CSB) 3 mittels Überführungsmechanismus 18 über den Überführungsabschnitt (TRS) 25 zurück.
Nachstehend wird erklärt, wie der dielektrische Zwischenfilm durch das FOx-Verfahren im SOD-System ausgebildet wird.
Bei dem FOx-Verfahren wird ein dielektrischer Zwischenfilm auf einen Wafer W durch das Bearbeiten des Wafers W mittels Kühlplatten (CPL) 24, 26, Beschichtungseinheit (SCT) 12, Heizplatten mit niedriger Temperatur (LHP) 19, 23, Heizplatten mit hoher Temperatur (OHP) 22, und DCC-Bearbeitungseinheit insbesondere Nachbehandlungseinheit (DCC) 20, in der genannten Reihenfolge ausgebildet.
Der Wafer W wird aus der Transportstation (CSB) 3 den Kühlplatten (CPL) 24, 26 über den Überführungsabschnitt (TRS) 25 zugeführt und dort gekühlt.
Anschließend wird der Wafer der Beschichtungseinheit (SCT) 12 oder 13 zum Auftragen einer Beschichtungslösung auf den Wafer W zugeführt. Der Wafer W wird bei niedriger Temperatur durch die Heizplatten (LHP) 19 und 23 erhitzt und dann den Kühlplatten (CPL) 24, 26 zugeführt und dort gekühlt.
Nachfolgend wird der Beschichtungsfilm 203 in der Bearbeitungseinheit (DCC) 20 ausgehärtet. Genauer ausgedrückt – der Wafer W wird bei einer Temperatur zwischen 200 und 470°C in einer Atmosphäre mit niedrigem Sauerstoffgehalt, z.B. 50 ppm oder niedriger, erhitzt. Dann wird der Wafer W in einer Atmosphäre von niedrigem Sauerstoffgehalt, z. B. 50 ppm oder niedriger, gekühlt. Auf diese Weise wird der Beschichtungsfilm 203 ausgehärtet. Nach dem Kühlen kehrt der Wafer W zum Überführungsmechanismus 18 über die Heizkammer 41 zurück. Danach wird der Wafer mit aufgetragenem und fertiggestelltem dielektrischen Zwischenfilm in die Transportstation (CSB) 3 durch den Überführungsmechanismus 18 über den Überführungsabschnitt (TRS) 25 zurückgeführt.
Wir vorher erwähnt, entsprechen bei dem SOD-System die Bearbeitungseinheiten den unterschiedlichen Verfahren wie Sol-Gel-Verfahren, SiLK-Verfahren, SPEED-FILM-Verfahren und das FOx-Verfahren. Daher ist das Ausbilden von Beschichtungsfilmen in Übereinstimmung mit den verschiedenen Verfahren in einem Einzel-System möglich.
Da die Bearbeitungseinheiten bei dem SOD-System intensiv bzw. dicht bzw. verstärkt angeordnet sind, ist der Durchsatz von Be schichtungsfilmen hoch. Insbesondere ist die Einheitengruppe bestehend aus den Beschichtungseinheiten (SCT) 12, 13 und den Flüssig-Bearbeitungssystemeinheiten wie die Lösungsmittelaustauscheinheit (DSF) 11, die in mehreren Ebenen (multiple states) vertikal angeordnet sind, und den Bearbeitungsgruppen 16, 17 mit den Heizsystemen, die auf mehreren Ebenen vertikal angeordnet sind, rund um die Überführungseinheit 18 vorgesehen. Aus diesem Grund ist das eigentliche System kompakt und der Wafer wird zwischen den Einheiten in kurzer Zeit transportiert. Daraus resultiert, daß der Durchsatz bezüglich Ausbildungsdauer des Beschichtungsfilmes bedeutend erhöht werden kann.
Weiterhin wird der Wafer zu bzw. von der Transportstation 3 über den Überführungsabschnitt 25, der in der Bearbeitungseinheitengruppe 17 vorgesehen ist, weitergeleitet und der Wafer W kann reibungslos geladen und entnommen werden.
Außerdem ist es effektiv, den Durchsatz zu erhöhen, wenn zwei
SPEED-Verfahren, durchgeführt werden, da zwei Beschichtungs-einheiten (SCT) 12, 13 in dem Bearbeitungsabschnitt 1 angeordnet sind.
Weiterhin sind zwei Behandlungseinheiten (DAC) 21 und zwei DCC Bearbeitungs-, insbesondere Nachbehandlungseinheiten 20 angeordnet. Aus diesem Grund kann verhindert werden, daß die Durchsatzrate bei diesem Verfahren abnimmt.
Objekte, die in der erfindungsgemäßen Vorrichtung bearbeitet werden sollen, schließen LCD Substrate, bei denen es sich nicht um Halbleiterscheiben handelt, ein.
Die Beschichtungsfilme, die durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgebildet werden, schließen außer dem dielektrischen Zwischenfilm einen Passivierungsfilm und einen Seitenwand- Abstandsfilm, der sich von dem dielektrischen Film unterscheidet, ein.
Da die erfindungsgemäße Vorrichtung die Bearbeitungsabschnitte aufweist, die jedem Verfahren einschließlich Sol-Gel-Verfahren, SiLK-Verfahren, SPEED-FILM-Verfahren und FOx-Verfahren entsprechen, können unterschiedliche Filmtypen gemäß diesen verschiedenen Verfahren durch den alleinigen Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgebildet werden.
Weiterhin sind eine Vielzahl von Flüssig-Bearbeitungssystem-einheiten vertikal in multiplen Ebenen angeordnet und als eine Vielzahl von Bearbeitungsgruppen integriert, so daß die Überführungszeit für das Substrat reduziert und der Durchsatz der Ausbildung bei dem Beschichtungsfilmverfahren erhöht werden.
Da in der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Heizabschnitt neben dem Abschnitt für die Dampferzeugung von chemischen Lösungen angeordnet ist, kondensiert der Dampf einer chemischen Lösung nicht innerhalb der Versorgungsrohrleitung.
Weiterhin sind bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Abschnitt für die Dampferzeugung aus chemischen Lösungen und der Abschnitt für die Abfallflüssigkeit/Abgas entfernt von der Transportstation angeordnet. Aus diesem Grund können bearbeitete und unbearbeitete Substrate nicht mit der chemischen Lösung und dergleichen verunreinigt werden.

Claims

Vorrichtung zum Ausbilden eines Beschichtungsfilms, insbesondere eines dielektrischen Zwischenfilms, auf einem Substrat mit: – einem Bearbeitungsabschnitt (1) zum Anwenden einer Reihe von Bearbeitungsschritten zum Ausbilden des Beschichtungsfilms auf einem Substrat, – einem gemeinsamen Transportmechanismus (18) zum Transportieren eines Substrates in den Bearbeitungsabschnitt (1), und – einer Seitenkammer (2), die neben dem Bearbeitungsabschnitt (1) angeordnet ist, wobei der Bearbeitungsabschnitt (1) aufweist: – eine Kühleinheit (24, 26) zum Kühlen eines Substrates; – eine Beschichtungseinheit (12, 13) zum Auftragen einer ein erstes Lösungsmittel enthaltenden Beschichtungslösung auf ein Substrat zum Ausbilden eines Beschichtungsfilmes; – eine neben der Beschichtungseinheit (12, 13) angeordnete Behandlungseinheit (21) zum Umwandeln des in der Beschichtungseinheit gebildeten Beschichtungsfilmes in einen gelartigen Film, wenn der Beschichtungsfilm in einem festen Zustand ausgebildet ist; – eine Lösungsmittelaustauscheinheit (11) zum In-Kontakt-Bringen eines zweiten Lösungsmittels, das sich von dem ersten Lösungsmittel in seiner Zusammensetzung unterscheidet, mit dem Beschichtungsfilm, um das in dem Beschichtungsfilm enthaltene erste Lösungsmittel durch das zweite Lösungsmittel zu ersetzen; – eine Nachbehandlungseinheit (20) zum Erhitzen und Kühlen des Substrates in einer Atmosphäre mit niedriger Sauerstoffkonzentration, wodurch der Beschichtungsfilm nachbehandelt wird; und – eine Heizeinheit (19, 22) zum Erhitzen des Beschichtungsfilms, der auf dem Substrat ausgebildet ist, wobei die Seitenkammer (2) aufweist: – eine Blasen bildende Vorrichtung (27) zum Erzeugen eines Dampfes aus einer chemischen Flüssigkeit und Zuführen des aus einer chemischen Flüssigkeit erzeugten Dampfes zu der Behandlungseinheit (21); – einen Abscheideabschnitt (28) zum Abscheiden von Abwasser und Abgas, die aus der Lösungsmittelaustauscheinheit (11), der Behandlungseineheit (21) und der Beschichtungseinheit (12, 13) stammen; und – einen Ablaufabschnitt (31) zum Ausgeben einer flüssigen Komponente, die von einer gasförmigen Komponente in dem Abscheideabschnitt (28) getrennt worden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch – eine Transportstation (3) neben dem Bearbeitungsabschnitt (1) zum Zuführen/Entnehmen eines unbearbeiteten Substrates und eines bearbeiteten Substrates in/aus dem Bearbeitungsabschnitt (1); und – einen Transportabschnitt (25) zum Transportieren eines Substrates zwischen der Transportstation (3) und dem Bearbeitungsabschnitt (1).
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bearbeitungsabschnitt (1) wenigstens zwei Beschichtungseinheiten (12, 13) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bearbeitungsabschnitt (1) eine erste Beschichtungseinheit (13) zum Auftragen einer adhäsionsfördernden Lösung mit niedriger Viskosität auf das Substrat, und eine zweite Beschichtungseinheit (12) zum Auftragen einer einen dielektrischen Zwischenfilm bildenden Schicht mit hoher Viskosität auf das Substrat aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bearbeitungsabschnitt (1) wenigstens zwei Behandlungseinheiten (21) und wenigstens zwei Nachbehandlungseinheiten (20) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Blasen bildende Vorrichtung (27) neben der Heizeinheit (19, 22) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bearbeitungsabschnitt (1) eine erste Beschichtungseinheit (13) zum Auftragen einer adhäsionfördernden Lösung von niedriger Viskosität auf das Substrat, und eine zweite Beschichtungseinheit (12) zum Auftragen einer einen dielektrischen Zwischenfilm bildenden Lösung von hoher Viskosität auf das Substrat aufweist; und sowohl die erste Beschichtungseinheit (13) also auch die Lösungsmittelaustauscheinheit (11) neben der Seitenkammer (2) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenkammer (2) durch den Bearbeitungsabschnitt (1) von der Transportstation (3) getrennt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Beschichtungseinheit (12) Temperatursteuerungsmittel zum Regeln einer Temperatur der den dielektrischen Zwischenfilm bildenden Lösung aufweist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösungsmittelaustauscheinheit (11) Temperatursteuerungsmittel zum Regeln des zweiten Lösungsmittels aufweist.
Vorrichtung zum Ausbilden eines Beschichtungsfilms, insbesondere eines dielektrischen Zwischenfilms, auf einem Substrat mit: – einem Bearbeitungsabschnitt (1) zum Anwenden einer Reihe von Bearbeitungsabschnitten zum Ausbilden des Beschichtungsfilms auf einem Substrat; – einem gemeinsamen Transportmechanismus (18) zum Transportieren des Substrates in den Bearbeitungsabschnitt (1), und – einer Seitenkammer (2), die neben dem Bearbeitungsabschnitt (1) angeordnet ist, wobei der Bearbeitungsabschnitt (1) aufweist: – eine erste Bearbeitungseinheitengruppe, die aufweist: eine Beschichtungseinheit (12, 13) zum Auftragen einer ein erstes Lösungsmittel enthaltenen Beschichtungslösung; und eine neben der Beschichtungseinheit (12, 13) angeordnete Lösungsmittelaustauscheinheit (11) zum In-Kontakt-Bringen eines zweiten Lösungsmittels, das sich von dem ersten Lösungsmittel in seiner Zusammensetzung unterscheidet, mit dem Beschichtungsfilm, zum Ersetzen des ersten Lösungsmittels in dem Beschichtungsfilm durch das zweite Lösungsmittel, und – eine zweite Bearbeitungseinheitsgruppe, die aufweist: eine Kühleinheit (24, 26) zum Kühlen des Substrates; eine Heizeinheit (19, 22) zum Erhitzen des Substrates; eine neben der Beschichtungseinheit (12, 13) und der Lösungsmittelaustauscheinheit (11) angeordnete Behandlungseinheit (21) zum Umwandeln des Beschichtungsfilms in einen gelartigen Film, wenn der Beschichtungsfilm in einem festen Zustand ausgebildet ist; und eine Nachbehandlungseinheit (20) für das Erhitzen und Kühlen des Substrates in einer Atmosphäre mit niedriger Sauerstoffkonzentration, zum Nachbehandeln oder Aushärten des Beschichtungsfilms; wobei der gemeinsame Transportmechanismus (18) neben der ersten und der zweiten Bearbeitungsgruppe zum Überführen eines Substrats zu wenigstens einer Beschichtungseinheit (12, 13), Lösungsmittelaustauscheinheit (11), Kühleinheit (24, 26), Heizeinheit (19, 22), Behandlungseinheit (21), und Nachbehandlungseinheit (20) vorgesehen ist.
Vorrichtung zum Ausbilden eines Beschichtungsfilms, insbesondere eines dielektrischen Zwischenfilms, auf einem Substrat mit: – einem Bearbeitungsabschnitt (1) zum Anwenden einer Reihe von Bearbeitungsabschnitten zum Ausbilden des Beschichtungsfilmes auf einem Substrat; – einem gemeinsamen Transportmechanismus (18) zum Überführen des Substrates in den Bearbeitungsabschnitt; – einem Flüssigchemikalienabschnitt (30), der neben dem Bearbeitungsabschnitt (1) und von diesem isoliert vorgesehen ist, – einer Seitenkammer (2), die neben dem Bearbeitungsabschnitt (1) angeordnet ist, wobei – der Flüssigchemikalienabschnitt (30) in der Seitenkammer (2) und getrennt von dem Bearbeitungsabschnitt (1) angeordnet ist, wobei der Bearbeitungsabschnitt (1) aufweist: eine Beschichtungseinheit (12, 13) zum Auftragen einer Beschichtungslösung in einem Sol-Zustand, die in einem Lösungsmittel verteilte Teilchen oder Kolloid aufweist, auf das Substrat; eine neben der Beschichtungseinheit (12, 13) angeordnete Behandlungseinheit (21) zum Umwandeln der Teilchen oder Kolloid in dem Beschichtungsfilm in ein Gel; und eine neben der Beschichtungseinheit (12, 13) und der Behandlungseinheit (21) angeordnete Lösungsmittelaustauscheinheit (11) zum Ersetzen eines Lösungsmittels in dem Beschichtungsfilm durch ein anderes Lösungsmittel, wobei der Flüssigchemikalienabschnitt (27, 30) aufweist: eine Blasen bildende Vorrichtung (27) zum Erzeugen von Dampf und Zuführen des Dampfes der chemischen Flüssigkeit zu der Bearbeitungseinheit (21); ein Zuführsystem (30a, 30b) für eine chemische Flüssigkeit zum Zuführen einer chemischen Flüssigkeit zu der Lösungsmittelaustauscheinheit (11); einen Ablaufbehälter (31) zum Auffangen des aus der Behandlungseinheit (21) stammenden Abwassers; und einen Abscheideabschnitt (28), der mit dem Ablaufbehälter (31) und der Lösungsmittelsaustauscheinheit (11) verbunden ist, zum Trennen des von der Lösungsmittelaustauscheinheit (11) stammenden Abwasser in eine gasförmige Komponente und in eine flüssige Komponente und Weiterleiten der flüssigen Komponente zu dem Ablaufbehälter (31).