(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気された環境の中で円板状の基板（１０）の脱ガスをする装置であって、長さ方向の大きさ（ｌ）よりも短い間隔（ｄ）を有する実質的に平坦で平行な２つの本体（１１，１２）が中間スペース（２８）を形成しており、前記基板（１０）は前記本体（１１，１２）の間に配置されるとともに縁部領域で該本体から少なくとも突出している、そのような装置において、前記本体（１１，１２）のうち少なくとも一方に、前記中間スペース（２８）で前記本体（１１，１２）および前記基板（１０）に沿って半径方向に前記本体（１１，１２）の周辺部に向かう層状のガス流を生成するためのガス供給部（１３）が配置されており、該周辺部には前記ガス流を排気するための排気開口部（１４）が設けられており、
少なくとも前記本体（１１，１２）のうちの一方にある前記ガス供給部（１３）は、ガスシャワーを形成するために複数の開口部（１８）を備えるように構成され、
前記開口部（１８）は、前記中間スペース（２８）側において、前記開口部（１８）の入口側よりも大きな開口直径を有し、
前記装置は、前記中間スペース（２８）に供給される作業圧力が１０から５０ｍｂａｒの範囲内となるように構成され、
前記ガス供給部（１３）は、トータルのガス流が３００ｓｃｃｍから１０００ｓｃｃｍの範囲内となるように構成され、
前記複数の開口部（１８）は、前記中間スペース（２８）のほうを向いている側で互いに異なる開口直径を有していることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記基板（１０）を加熱するために加熱部（２３）が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記加熱部（２３）は電気式の発熱体として構成されており、好ましくは抵抗発熱体として構成されており、好ましくは前記本体（１１，１２）のいずれか一方もしくは両方の前記本体（１１，１２）に組み込まれていることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記加熱部（２３）は摂氏１００°から摂氏４００°の温度を前記基板（１０）に生成
することを特徴とする、請求項２または３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記本体間隔（ｄ）は５ｍｍから３０ｍｍの範囲内にあり、好ましくは８ｍｍから１５ｍｍの範囲内にあることを特徴とする、請求項１から請求項４のうちいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
基板直径は１５０ｍｍよりも大きく、好ましくは１５０ｍｍから３００ｍｍであることを特徴とする、請求項１から請求項５のうちいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記基板（１０）は円板状であり、好ましくはメモリディスクであり、特に半導体ウェーハであることを特徴とする、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
平坦な前記本体（１１，１２）は実質的に水平方向に配置されており、前記基板（１０）は好ましくは下側に位置するプレート状の前記本体（１１）の上に載っていることを特徴とする、請求項１から請求項７のうちいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
平坦な前記本体（１１，１２）は実質的に水平方向に配置されており、前記基板（１０）は、下側に位置するプレート状の前記本体（１１）に取り付けられていて間隙状の間隔を規定する好ましくは少なくとも３つのピン（２８）の上に載っていることを特徴とする、請求項１から請求項８のうちいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
前記基板（１０）の両側に層状の半径方向のガス流を有する前記ガス供給部（１３）が設けられていることを特徴とする、請求項１から請求項９のうちいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
前記ガス供給部（１３）は前記本体（１１，１２）のうち少なくとも一方に対して実質的に中心で前記中間スペース（２８）へ通じるように配置されていることを特徴とする、請求項１から請求項１０のうちいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
前記本体（１１，１２）のうち上側に位置する前記本体（１２）にある前記ガス供給部は、ガスシャワーを形成するために複数の開口部（１８）を備えるように構成されていることを特徴とする、請求項１から請求項１１のうちいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
前記開口部（１８）は前記本体（１１，１２）の表面全体にわたって分散して配置されていることを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記構造はガス供給および前記中間スペース（２８）の寸法形成との関連で排気開口部（１４）とともに前記中間スペース（２８）で層状のガス流を生成し、好ましくは３０ｓのプロセス時間内に５から１５回のガス交換が守られることを特徴とする、請求項１から請求項１３のうちいずれか１項に記載の装置。
【請求項１５】
排気された環境の中で円板状の基板（１０）の脱ガスをする方法であって、長さ方向の大きさ（ｌ）よりも短い間隔（ｄ）を有する実質的に平坦で平行な２つの本体（１１，１２）が中間スペース（２８）を形成しており、前記本体（１１，１２）の間に平坦な基板（１０）が配置される、そのような方法において、前記本体（１１，１２）のうち少なくとも一方に、前記中間スペース（２８）で前記本体（１１，１２）および前記基板（１０）に沿って半径方向に前記本体（１１，１２）の周辺部に向かう層状のガス流を生成するためのガス供給部（１３）が配置されており、該周辺部で排気開口部（１４）を介して前記ガス流が排気され、
少なくとも前記本体（１１，１２）のうちの一方にある前記ガス供給部（１３）は、ガ
スシャワーを形成するために複数の開口部（１８）を備えるように構成され、
前記開口部（１８）は、前記中間スペース（２８）側において、前記開口部（１８）の入口側よりも大きな開口直径を有し、
前記中間スペース（２８）に供給される作業圧力が１０から５０ｍｂａｒの範囲内であり、
トータルのガス流が３００ｓｃｃｍから１０００ｓｃｃｍの範囲内であり、
前記複数の開口部（１８）は、前記中間スペース（２８）のほうを向いている側で互いに異なる開口直径を有していることを特徴とする方法。
【請求項１６】
前記基板（１０）は加熱部（２３）によって加熱されることを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記加熱部（２３）は電気式の発熱体として作動し、好ましくは抵抗発熱体として作動し、好ましくは前記本体（１１，１２）のいずれか一方もしくは両方の前記本体（１１，１２）に組み込まれていることを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記基板（１０）は摂氏１００°から摂氏４００°まで加熱されることを特徴とする、請求項１５または１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
５ｍｍから３０ｍｍの範囲内、好ましくは８ｍｍから１５ｍｍの範囲内の本体間隔（ｄ）が守られることを特徴とする、請求項１５から１８までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
直径が１５０ｍｍよりも大きく、好ましくは１５０ｍｍから３００ｍｍの範囲内にある前記基板（１０）が脱ガスされることを特徴とする、請求項１５から１９までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
平坦な前記本体（１１，１２）は実質的に水平方向に配置され、前記基板（１０）は、好ましくは、下側に位置するプレート状の前記本体（１１）に取り付けられていて間隙状の間隔を規定する少なくとも３つのピン（２８）の上に載せられることを特徴とする、請求項１５から２０までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
層状の半径方向のガス流を生成するために前記基板（１０）の両側にガス供給部（１３）が設けられることを特徴とする、請求項１５から２１までのいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１に記載されている円板状の基板の脱ガスをする装置に関するものであり、ならびに、請求項１３に記載されている円板状の基板の脱ガスをする方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現代の真空プロセス設備では、ウェーハとも呼ばれる円形をした平坦な基板ないし工作物が、このような完全自動式の真空プロセスシステムで表面処理され、たとえばコーティングされ、エッチングされ、洗浄され、熱処理される。このような種類のプロセスを自動化するために、および多段階のプロセスをさまざまな設備領域で実施できるようにするために、一種のハンドリングロボットが利用される。特に半導体ウェーハの取扱いは、このような種類のプロセスの場合、取扱いの非常に高い品質を必要とし、特に高い清浄度、高い精度、および基板の慎重な取扱いを必要とする。前述したような高い要求があるため、この種の設備はエアロック室を有しているのが好ましく、そこでウェーハは大気の環境から真空室へと移され、次いで１つのプロセスステーションまたは通常は相前後して複数のプロセスステーションへと移され、それによって要求される表面処理を行えるようにする。このときウェーハは搬送装置により、好ましくは水平方向の搬送平面でエアロック室からプロセス室へと移され、ウェーハがプロセス室に置かれた後、プロセス室は閉鎖されるのが通常であり、それにより、そこで要求される真空プロセス条件のもとでプロセスを実施することができる。複数のプロセスステップが必要とされる場合にも、これと同じやり方でウェーハが清浄なプロセス室から再び運び出され、次のプロセスステップのために別のプロセス室へと搬送される。このとき格別に好ましい設備型式は、いわゆるクラスタシステムである。このような種類のシステムでは、エアロック室とプロセス室ないし複数の室が、実質的に中央の搬送室を囲むように周辺に配置されている。１つを超えるエアロック室がある場合、および特に複数のプロセス室がある場合、これらの室は一種の星形の配置で、中央に位置する搬送室の周りに配置される。そして搬送装置は、中心に位置するこの搬送室のなかにあり、一方では少なくとも１つのエアロック室へ、また他方ではプロセス室へアクセスすることができる。搬送室とその他の室との間には、エアロック工程ないしプロセスステップのときにこれらの室を相互に仕切ることができるようにするために、いわゆるエアロックバルブが配置されているのが普通であり、好ましい。そしてウェーハの搬送工程では、搬送装置が相応に開いているエアロックゲートを通り抜け、それによってウェーハを所望の場所に置く。エアロック室およびこれから隔絶可能なプロセス室は、一方では異なる雰囲気を相互に分断する役目を果たし、また特に、加工プロセスの汚染につながることになる望ましくない汚染物の伝搬を防ぐ役目を果たす。
【０００３】
特に薄い層を析出するためのようなこの種の真空プロセスでは、清浄性と基板表面の品質が重要な役割を演じ、たとえば析出される層の品質にきわめて重大な影響を及ぼす。真空間環境の中には基板上で見出すことができる重要な物質があり、水ないし水蒸気、有機材料などがある。このような種類の汚染性の物質が基板の表面で吸収され、通常、そのような汚染物質の蒸気圧を高めることによって、たとえば温度を上げることによって除去される。このような種類の温度上昇は、たとえば赤外放射によって生成され、または伝導すなわち熱伝導を通じての基板の加熱によって生成される。基板で高い温度に達すると、基板表面から放出される気体の形態で存在している汚染物を排気できるようにするために、追加の効果的な排気機構が必要となる。通常、これは低い真空圧力になるまで排気をすることによって実現される。
【０００４】
水蒸気で飽和した金属表面のガス排出挙動の一例が図１に示されている。曲線１は、基
板の表面温度ＴＷに依存する、金属表面での水蒸気の滞留時間ｔ０の挙動を示している。表面にある吸着質の基板温度ＴＷの関数としての滞留時間ｔ０は、次式
【０００５】
【数１】
0005448456.tif 000002
【０００６】
に従い、このときＮＡはアボガドロ定数、ｋｂはボルツマン定数、τ０は固体材料の特徴的な振動周期（およそ１０−１３ｓｅｃ）、Ｅａｄｓは金属における水の吸収エネルギー（およそ１０５ｊ）である。真空システムにおける基板の挙動についても、これに類似する曲線が成り立つ。図２には、平行な２つのプレートを備えており、一方のプレートが基板２であり、他方のプレートは環境３である構造が示されている。基板へと向かう気体流４と、基板から離れていく気体流５を想定することができる。ある程度の滞留時間後にこのシステムが平衡に達したとき、基板２と環境３の間の温度差に基づいて、最大の気体除去効率を実現することができる。このとき、プロセスがどれだけ長く継続されるかに関わりなく、気体除去にもはや変化が起こることはない。基板上のもっとも低い吸収質濃度へ向かうように平衡を移行させるためには、前述したように、周知のとおり、ここでは図３の排気開口部６で模式的に示すような排気構造を通じて排気が行われる。このようなケースでは、吸収質濃度は温度平衡と、実際にシステムから除去される吸収質とに比例する。このことは、最終的には排気能力、排気開口部６、および時間に依存して決まる。したがって排気能力が高ければ、あるいは排気時間が長ければ、より良い結果につながる。しかしすでに述べたとおり、このことは大型のポンプ、長い排気時間、または高い温度の必要性につながる。十分に短い、たとえば３０ｓ続くプロセス時間を脱ガスサイクルのために実現するためには、このようなシステムで採用する場合、超高真空ポンプと摂氏４００°前後の温度が決して珍しくない。
【０００７】
放射加熱に基づくシステムでは、このようなシステムの低い熱効率を補うために、高いエネルギー値をシステムに印加しなくてはならない。このようなシステムは、単一の脱ガスユニットとしては、ある程度まで機能することができる。大型のシステムに組み込まれる脱ガスコンポーネントもしくは脱ガスモジュールとしては、このようなシステムのための冷却の必要性が非常に高価で複雑な構造につながる。しかも基板は多くのケースにおいて、その環境の中でもっとも温度の低い要素であり、その帰結として、良好な脱ガス挙動を示すことはない。
【０００８】
伝導性の加熱構造ないし熱伝導性のある加熱構造は、それ自体としてはより良い取組みである。このとき基板は加熱される物体に固定されるのが普通であり、この物体と基板の間でガスが導入され、それによって物体から基板への熱伝導が生成される。接触ガスに曝露されないほうの側に由来する汚染を取り除く排気システムが利用される。
【０００９】
これら両方の技術は高真空法である。システムの効率性は、主として排気システムの効率によって規定される。周囲の真空が優れていればいるほど、システムの脱ガス効率はいっそう良好になる。しかしこのことは、非常に大型で非常に高価な排気システムにつながる。しかも、吸収質を取り除くためにいっそう長い処理時間が必要となる。このことはひいては望ましくない非常に長いプロセス時間につながり、生産システムの経済性を低下させる。高い温度を適用すればプロセス時間を短縮することができるが、このことは多くのケースでは望ましくなく、もしくは、このような種類の基板の繊細さを考えればまったく不可能である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の課題は、上述した従来技術の欠点を取り除くことにある。特に課題は、基板を保全的に扱いながら高い効率性を有していて処理時間を短縮することができ、それによって生産プロセスの高い経済性を得ることができる、特に半導体ディスクである円板状の基板の脱ガスをする装置および方法を具体化するという点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この課題は本発明によると、請求項１に記載されている円板状の基板の脱ガスをする装置によって解決され、および請求項１３に記載されている方法によって解決される。従属請求項はその他の好ましい実施形態を定義している。
【００１２】
上述した課題の解決法は、本発明によれば、特に半導体ウェーハのような円板状の基板の脱ガスをする装置が、排気された環境の中で間隔をおいて配置された実質的に平坦で平行な２つの本体を含んでおり、この間隔は本体の長さ方向の大きさないし直径よりも短く、それによって中間スペースが形成され、基板はこの中間スペースで各本体の間に配置されるとともに縁部領域で該本体から少なくとも突出しており、本体のうち少なくとも一方には、中間スペースで本体に沿って、および基板に沿って半径方向に本体の周辺部に向かう層状のガス流を生成するためのガス供給部が配置されており、該周辺部にはガス流を排気するための排気開口部が設けられていることにある。
【００１３】
このとき機構の幾何学的構成とガス流状況の調整は、プレート状のそれぞれの本体の間で基板表面の上方に、層状領域にあるガス流が実現されるように、かつ、ガス容積が各本体の間でプロセス時間全体にわたって何度も交換されるように行われるのがよい。層状のガス流が作成されるのは、ガスの運動が基板表面と平行にガス流駆動されており、あらゆる質量輸送が基板に対して垂直方向に拡散駆動されているときである。このような状況は、基板の所定の寸法で、およびこれに伴う各本体の所定の寸法で、各本体の間隔ないし形成される中間スペースの間隙幅が、ガス案内部の相応の構成で、およびガス量が排気出力とともに規定する圧力状況の相応の構成で、所望の層流が生じるように選択されることによって生成することができる。脱ガス工程のために、追加的に、たとえば一方または両方のプレートの内部に配置される加熱部によって基板が加熱され、それによって脱ガス工程を追加的に加速させる。このような種類の脱ガス装置により、脱ガスの度合いを大幅に改善することができ、および／または脱ガス時間を大幅に短縮することができ、たとえば係数２以上改善することができる。半導体ウェーハの典型的な処理設備では、個々の処理ステップに要するプロセス時間が主として設備の処理能力を規定し、すなわちその経済性を規定する。このとき特に、もっとも長い時間かかるプロセスステップがこれを決定づける。従来、これは基板の脱ガスのために必要なプロセスステップである場合が多い。脱ガスが原理的にそうであるような単純なプロセスがこれを決定づけ、設備の処理能力を制限するのは望ましくない。このような種類の半導体プロセスシステムの実際の実施形態では、この種の脱ガスステップはたとえば約３０ｓ以内で完了するのが望ましく、それにより、残っている他のプロセスステップについて、ないしはプロセスサイクルについて約５０ｓが可能となる。２０ｓの時間差は、基板の排気工程および搬送ないしハンドリングのために必要とされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明について一例として模式的な図面を用いて詳しく説明する。
本発明に基づき、吸収質を効率的に運び出すことができるこの改良された方法では、図２に示すような基板２のほうへと向かう吸収質流４ができるだけ除去ないし回避され、それによって前述した平衡がずらされるように、吸収質濃度が基板表面の領域で影響を受け
る。
【００１５】
基板２の基板表面の領域で、吸収性ではないガス７のガス流が層状または乱流状のガス流形態で生成されると、上に説明した平衡観察を含むモデルが有意に変化する。このような種類の構造が、模式的に断面図として図４に示されている。２つのプレートの間のガス流が層状または乱流状であれば、ガス中のガス粒子の自由行程はシステムの特徴的な寸法よりも短く、すなわち、基板２とこれに向かい合うように配置されたプレート３との間の間隔８よりも短い。このことは、基板の表面から蒸発する吸収質の短い自由行程についても当てはまり、したがって基板２から蒸発する材料９はすべて、それが基板の表面から離れるとただちにガス流７の一部となる。そして基板の温度が、典型的なプロセス時間に比べて吸収質の滞留時間が非常に短くなる値まで達すると、吸収質は基板の表面とともに弾性腐食を形成し、それによって、基板を取り囲む不活性ガス流の一体的な構成要素を形成すると考えることができる。このことは、たとえば３０ｓのプロセスステップについて、滞留時間がｓの１００分の１に達したような場合に当てはまる。このような滞留時間に達することができるのは、たとえば図１の曲線１に示すような温度値に達したときであり、すなわち４３０から４８０°ケルビンの温度に達したときであり、これは摂氏約１６０から２００°に相当している。このような温度に達して、脱着した粒子がガス流７の一体的な一部になると、この粒子の搬送距離はもはやガス流量にのみ依存して決まる。この理由により、選択されたプロセス時間の範囲内で、基板の領域で容積に関して完全なガス交換を生起するガス流が生成されなくてはならない。吸着質が完全に取り除かれることを保証するために、ガス交換が複数回行われ、特に５回以上行われるのが好ましい。ガス流を生成するために不活性ガスが使用されるのが好ましく、アルゴンが格別に好都合である。
【００１６】
本発明の１つの好ましい実施形態の要諦は、脱ガスされるべき基板を、間隔ｄだけ間隔をおいていてそこに中間スペース２８を形成する、長さｌの２つの本体１１，１２の間に配置することにあり、その様子は図５に断面図として示されている。このとき基板１０は、加熱装置によってたとえば摂氏２００°の高い温度にされるのがよい。少なくとも１つの本体１１，１２と基板１０の間で、基板１０の表面全体にわたって層状のガス流を形成するガス流１３が生成されるのがよい。基板１０ないし少なくとも１つの本体１１，１２の縁部領域には、基板１０を取り囲んでいるのが好ましい排気開口部１４が配置されており、この排気開口部を通ってガスが汚染ガスとともに排気され、それによってシステムから取り除かれる。好ましい半導体ウェーハやメモリディスクのような円形の基板１０については、ガス供給１３のために開口部１８を備える本体１５を通じてガスを導入することができ、これらの開口部は、中心部から周辺部に向かう半径方向流１６が生成されるように配置されている。このような配置は、周辺部に環状に配置された排気開口部１７と組み合わせることができ、または、環状に配置された複数の開口部と組み合わせることができる。このような環状に配置された排気開口部１７によって排気構造の排気速度が規定ないし限定され、ガス流形成が実質的にガス流によって規定され、排気部の寸法によって規定されるのではないようになっており、その様子はたとえば図６の三次元の図面に示されている。
【００１７】
基板１０と本体１１，１２の間のガス流は、基板１０へと戻る汚染ガス流を最低限に抑えるために、できるだけ支障なく層状になるのがよい。そのため、基板１０の上方の領域における１つまたは複数のガス注入点の構成に関しては特別な要求事項が生じる。ガス供給点を備える１つの好ましい吸気構造の例が、図７に断面図として示されている。このような種類のガス注入点は、事前設定されて定義されたガス流を生成するためのものであり、したがって、こうした定義されたガス流が、注入点ごとにその構成によって自己決定されるように構成されるのがよい。このような要請を満たせるようにするために、ガス注入点について非常に小さい開口部１８が設けられており、それにより、この領域で高いガス速度を実現することができる。それによって逆にこの領域では、層状のガス流形成ないし
ガス流分布１９が有意に妨げられる。前述したようにこれは回避されるべきであり、非常に小さい直径をもつ開口部１８が１つの領域で、層状のガス流１６の領域へと開口するノズルの出口を形成する、はるかに拡張された直径部２０と連通することによって、開口部１８を通ってノズル注入されるガスの速度を低くすることが必要である。このような方策により、ガス流の層流を基板１０の領域でさほど妨げない速度レベルにまで、ノズル注入されるガスを引き下げることができる。
【００１８】
本発明の別の構成では、基板１０を取り囲む両方の本体１１，１２は、本体１１，１２を加熱し、それによって基板１０を加熱するために加熱部材２３を備えており、その様子は図８に断面図として模式的に示されている。図９に示すさらに別の態様では、基板１０が上に載っている、すなわち基板が当該本体と接触している一方の本体１２だけが加熱される。図１０の図面に相当するさらに別の好ましい態様では、基板と向かい合うほうの本体１１，１２が加熱され、基板１０そのものは、下側に位置する本体１１の上で熱的に浮遊するように、すなわち実質的に絶縁された状態で配置されている。このような構成により、脱ガスステーションの格別に簡素な実施形態を具体化することができる。
【００１９】
本方法の好ましい成果の１つの特徴が図１１に示されている。残留ガスとも呼ばれる基板１０に残っている残留水ＲＷが脱ガス後に基板温度Ｔ（単位は摂氏°）の関数として表されており、このとき残留水ＲＷは正規化されて表示されている（任意単位Ｕ．Ａ．）。曲線２６は、従来技術に基づくガスなしでの効果を示しており、曲線２７は、層状のガス流１６を備える構造を採用した本発明に基づく効果を示している。層状のガス流のための担体ガスとしてはアルゴンを使用した。摂氏１５０°以降の温度では、本発明の構造によって残留ガスが基板からはるかに効果的に運び出されており、それによって基板１０には、同じ構造と同じ時間ではるかに少ない残留ガスしか残らない様子を明らかに見ることができる。
【００２０】
脱ガス装置ないし基板１０の動作温度は、ウェーハ表面での水の滞留時間と、実現されるべき所望のプロセス時間とによって決めることができる。摂氏１００°以降で好都合な脱ガス値が達成され、そこでは基板に吸収された物質を層状のガス流へ十分に迅速に放出することができ、このガス流によって取り除くことができる。上側の動作温度は、一方では、実際の施工形態の可能性によって規定され、また他方では、繊細な基板の許容性によって、さらにはそれによって得られる有用性によって規定される。このとき、１つの好適な上側の温度限度は摂氏４００°であることが見出されている。この温度を超えると、脱ガス装置によって作用の有意な改善を実現することができない。すでに述べたとおり、ガス流の作業範囲の設定については、加熱器の平行なプレート構造が基板１０とともに層状のガス流を可能にすることが重要である。これに加えて、プロセス時間全体を通じて、プレート状の本体１１，１２の中間スペース２８で一定のガス交換率が実現されるように留意すべきである。このときガス交換率とは、中間スペース２８の容積の内容物が完全に置き換わるガス交換の回数である。それにより最適化されたガス流範囲は、構造の設計的構成によって大半が決まる。トータルのガス流が３００ｓｃｃｍから１０００ｓｃｃｍの範囲内にあり、プロセス時間が最大３０ｓのときに、ガス交換率が５回から１５回の範囲内であるときに好都合な構造を具体化することができる。層状のガス流の区域を維持するためには、当該領域において１０から５０ｍｂａｒの作業圧力が必要である。このとき下側の限界はクヌーセン／分子流区域によって規定される。上側の限度は、構造の当該ジオメトリーにおけるレイノルズ数によって定義される。圧力がさらに高まると乱流の領域が現れる。すでに述べたとおり、最善の効果にとっては層流の領域がきわめて好ましい。この構造は、直径が１５０ｍｍよりも大きい半導体ウェーハあるいはメモリディスクの脱ガスに格別に良く適しており、このような基板は円板状であり、１０分の１ｍｍから１ｍｍの厚みを有している。この構造は、１５０から３００ｍｍの範囲内の円板直径について格別に好適である。３００ｍｍよりも大きい円板を処理することもできるが、このようなケー
スではコストが劇的に上昇し、成果もさほど経済的ではない。プレート状の本体１１，１２の間の本体間隔ｄは５から３０ｍｍの範囲内であるが、適切な層流を生成するためには８から１５ｍｍの範囲を選択するのが好ましい。構造が水平方向に構成されており、基板１０が下側のプレート１１の上に載せられ、上側のプレート１２が、最大で約１２００ワットの熱出力をもつ加熱構造を備えたガスシャワーを含んでいると、ハンドリングにとって好都合である。
【００２１】
ウェーハの両側で脱ガスを行うことができると、格別に優れた脱ガスの作用が可能となる。そのためにウェーハ１０を、小さな先端部を備えるピンである少なくとも３つのピン２８の上に位置決めして載せ、ウェーハ１０がその下に位置するプレート状の本体１１から、ウェーハの上面について上に説明したのと同じように間隔をおくようにし、その様子は図１１と図１２に示されている。それによりウェーハ１０が、脱着されたガスから、上側の面でも下側の面でも効率的に清浄化ないし脱ガスされる。したがって、このような種類の装置は特別に好ましい。さらなる改良の要諦は、先ほど上面の脱ガスについて説明したのと類似する、層状の下側のガス流２９を、ウェーハ１０と下側の本体１１との間の間隙に生成することにあり、その様子は図１３に示されている。このときガス供給は、先ほど上面処理について説明したのと同じく、下側の本体１１にある分散された小さな開口部１８を介して行われる。このような組み合わされた構造は、ウェーハ１０全体の効率的で完全な脱ガスを可能にする。
【００２２】
本発明の構造により、定評のある搬送ロボットシステムを適用しながら、相応に経済的な処理量を実現したうえで、個々のプロセスステップの間で効果的な脱ガスを可能にする完全自動式の半導体処理プロセス設備を具体化することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】水蒸気で飽和した金属表面のガス排出挙動の一例を示す図である。
【図２】平行な２つのプレートを備え、一方のプレートが基板であり、他方のプレートが環境である構造を示す図である。
【図３】排気開口部を模式的に示す図である。
【図４】本発明により平行に配置された平坦な基板と、間隔をおいて配置された平坦な本体と、その間に位置する層状のガス流とを示す部分断面図である。
【図５】本発明の構造を模式的に示す断面図である。
【図６】ガス供給部の一例を示す図である。
【図７】図６のガス供給部に準ずるガス供給開口部の詳細を示す断面図である。
【図８】両方の本体に配置された加熱部材を備える脱ガス構造を模式的に示す断面図である。
【図９】基板が載っているほうの本体に配置された加熱部材を備える脱ガス構造を模式的に示す断面図である。
【図１０】基板表面と向かい合うほうの本体に配置された加熱部材を備える脱ガス構造を模式的に示す断面図である。
【図１１】本発明に基づいて層状のガス流構造がある場合と、従来技術に基づいてガス流がない場合との基板の残留水含有量を温度に依存して示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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