(57)【要約】【課題】プリベークを行う装置及び方法を提供する。【解決手段】処理ツールの上流の基板を加熱するプリベーク装置は、ＥＦＥＭ（ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ  ｆｒｏｎｔ  ｅｎｄ  ｍｏｄｕｌｅ）に結合されるように構成され、プリベーク装置は、高さ方向に配置される複数のスロットを含む前面を有し、スロットは、複数の区画に分割され、複数の区画は、複数のスロットのそれぞれからチャンバの後部に向かって延びており、チャンバは、基板を搬入する又は基板を搬出する、チャンバと、チャンバを処理ツールへ結合する結合フレームと、を含む。複数の区画は、分割プレートにより互いに隔てられ、複数の区画を加熱するヒータを備え、各区画は、スロットに向かって、区画に配置される基板に、熱した不活性ガスを吹き付けるガス噴射ポートを有する。【選択図】図１
2016018994.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理ツールの上流の基板を加熱するプリベーク装置であって、
高さ方向に配置される複数のスロットを含む前面を有するチャンバであって、各スロットは、左右に延びており、かつ複数の区画に分割され、前記複数の区画は、前記複数のスロットのそれぞれから前記チャンバの後部に向かって延びており、前記チャンバは、前記複数のスロットを通じて前記複数の区画へ前記基板を搬入する又は前記複数の区画から前記基板を搬出し、前記複数の区画は、分割プレートによって互いに隔てられ、かつ前記複数の区画を加熱するヒータを備え、各区画は、前記スロットに向かって、前記区画に配置される前記基板へ熱した不活性ガスを吹き付けるガス噴射ポートを有する、チャンバと、
前記チャンバを前記処理ツールへ結合する結合フレームと、
を備えるプリベーク装置。
【請求項２】
前記結合フレームは、前記処理ツールに結合されるＥＦＥＭ（ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ  ｆｒｏｎｔ  ｅｎｄ  ｍｏｄｕｌｅ）に前記チャンバを結合するように構成される請求項１に記載のプリベーク装置。
【請求項３】
前記プリベーク装置は、モジュール化され、前記ＥＦＥＭとは独立して動作可能である請求項２に記載のプリベーク装置。
【請求項４】
前記結合フレームは、ロードポートを前記ＥＦＥＭに機械的に取り付けるインターフェースへ取り付けられる構造を有する請求項２に記載のプリベーク装置。
【請求項５】
各区画には、前記熱した不活性ガスが前記基板の上面及び裏面の両方に流れることが可能なように前記基板が配置される基板支持体が設けられる請求項１に記載のプリベーク装置。
【請求項６】
各区画は、隣接する上部及び下部分割プレート、側壁及び前記スロットに対向する後壁によって規定され、前記ガス噴射ポートは、前記後壁の中央に配置される請求項１に記載のプリベーク装置。
【請求項７】
前記複数の区画は、前記側壁及び前記後壁を通じて前記高さ方向に形成される複数の穴を有し、各穴には、カートリッジヒータが挿入される請求項６に記載のプリベーク装置。
【請求項８】
前記側壁を通じて形成される前記穴は、前記側壁の前面の近傍にのみ配置される請求項７に記載のプリベーク装置。
【請求項９】
前記区画は、前面区画の内側に前記基板全体を配置するために十分な深さを有する請求項１に記載のプリベーク装置。
【請求項１０】
前記チャンバは、前記ヒータ及び前記熱した不活性ガスによるプリベーク以外の前記基板の処理を行うことができない請求項１に記載のプリベーク装置。
【請求項１１】
前記チャンバの底部に配置される排気ダクトを更に備え、前記排気ダクトは、前記複数のスロットから流出する前記熱した不活性ガスを前記排気ダクトを通じて放出するように、前記前面に垂直な方向に突出する請求項１に記載のプリベーク装置。
【請求項１２】
前記チャンバの前記高さ方向に延びるガスマニホールドを更に備え、前記ガスマニホールドからの前記熱した不活性ガスは、各ガス噴射ポートを通じて各区画に供給される請求項１に記載のプリベーク装置。
【請求項１３】
前記ガス噴射ポートの上流の不活性ガスを加熱し、加熱された前記不活性ガスを前記熱した不活性ガスとして前記ガス噴射ポートへ供給するガス供給システムを含むコントロールユニットを更に備える請求項１に記載のプリベーク装置。
【請求項１４】
前記コントロールユニットは、前記チャンバの下に配置され、前記コントロールユニットの底部にキャスタを有する請求項１３に記載のプリベーク装置。
【請求項１５】
基板を処理する処理ツールのためのＥＦＥＭ（ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ  ｆｒｏｎｔ  ｅｎｄ  ｍｏｄｕｌｅ）領域であって、
クリーンルームよりも清浄度が高い区域であり、前記処理ツールに結合されるように構成され、処理前及び処理後の基板を格納するＦＯＵＰ（ｆｒｏｎｔ  ｏｐｅｎｉｎｇ  ｕｎｉｆｉｅｄ  ｐｏｄ）を有する少なくとも１つのロードポートを機械的に取り付けるためのインターフェースと、前記ＦＯＵＰに処理後の基板を格納する前に基板を冷却する冷却ステーションと、を有するミニエンバイロメントと、
前記インターフェースの１つに機械的に取り付けられるＦＯＵＰを有するロードポートと、
前記インターフェースの別のものに機械的に取り付けられる請求項１に記載の少なくとも１つのプリベーク装置と、
を備えるＥＦＥＭ領域。
【請求項１６】
前記インターフェースは、ＦＯＵＰを有する１つのロードポートを前記ミニエンバイロメントに機械的に取り付ける２以上のインターフェースと、冷却ステーションを前記ミニエンバイロメントに機械的に取り付ける１つのインターフェースと、を含み、前記ロードポートは、前記２以上のインターフェースの一方に取り付けられ、前記プリベーク装置は、前記２以上のインターフェースの他方に取り付けられ、前記ＥＦＥＭ領域は、冷却ステーション用の前記インターフェースに取り付けられる冷却ステーションを更に備える請求項１５に記載のＥＦＥＭ領域。
【請求項１７】
請求項１３に記載のＥＦＥＭ領域を有する処理ツールを用いて基板を処理する方法であって、
前記ＦＯＵＰからミニエンバイロメントへ基板を取り出すステップと、
前記基板をプリベークするために前記基板を前記プリベーク装置へ挿入するステップであって、前記プリベーク装置の前記区画は、加熱され、熱した不活性ガスは、前記区画を通じて前記ミニエンバイロメントに向かって吹き付ける、ステップと、
プリベーク後の前記基板を前記ミニエンバイロメントを通じて前記処理ツールへ挿入するステップと、
前記処理ツールにおいて、プリベーク後の前記基板を処理するステップと、
前記ミニエンバイロメントを通じて前記ＦＯＵＰ又は別のＦＯＵＰに処理後の前記基板を配置するステップと、
を備える方法。
【請求項１８】
前記ＥＦＥＭ領域に冷却ステーションが取り付けられ、前記方法は、前記ＦＯＵＰ又は別のＦＯＵＰに処理後の前記基板を配置する前に、処理後の前記基板を前記冷却ステーションに挿入するステップを更に備える請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記プリベーク装置を通じて吹き付ける前記熱した不活性ガスは、約１０ｓｌｍから約４０ｓｌｍ（ｓｔａｎｄａｒｄ  ｌｉｔｅｒ／ｍｉｎｕｔｅ）の流速で流れるＮ２ガスであり、約５０℃から約１５０℃に加熱される請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記プリベーク装置の前記区画は、約５０℃から約１５０℃に加熱される請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、処理チャンバの上流の半導体ウェーハのような基板をプリベークする装置及び方法に関するものであり、ここで、プリベークは、レジスト等の膜を処理する前に、当該膜から水分を除去するために行われる。
【背景技術】
【０００２】
（レジスト膜を含む膜のような）膜からの水分等をベークするために、処理チャンバへウェーハを搬送した後に、膜は、処理チャンバ内でウェーハを処理する前に、プリベーク及び脱泡される。処理チャンバがプリベーク及び脱泡に用いられるため、処理チャンバの種類（枚葉式チャンバ又はバッチ式チャンバ）にかかわらず、ウェーハ  ランレート（ｒｕｎ  ｒａｔｅ）又はスループットは、処理チャンバ内のプリベーク及び脱泡に使用される時間によって低下する。更に、処理チャンバが低圧力で制御され、熱伝導率及び熱転写が減圧下で低いため、減圧下での加熱は、大気圧での加熱のように十分ではなく、温度の上昇及び制御のために長い時間が必要となる。これは、ウェーハ  ランレート又はスループットの低下ももたらす。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、スループットを低下させずに、プリベークを行うことを目的とする。
【０００４】
関連分野に関係する問題及び解決策の上記のいずれかの説明は、本発明についての関連性を提供する目的のためだけに本開示に含まれ、それらの説明のいずれか又は全ては本発明がなされた時点で知られていたことを認めるものと解釈されるべきではない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
半導体オートメーションの中心は、ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ  ｆｒｏｎｔ  ｅｎｄ  ｍｏｄｕｌｅ（ＥＦＥＭ）を介して、製品（例えば、シリコンウェーハ又はクォーツフォトマスク）を、超高清浄度の収納キャリアと各種の処理ツール（例えば、処理、測定又は試験チャンバ）との間で往復輸送することである。上述された課題の少なくとも１つを解決するために、一部の実施形態では、プリベークは、処理チャンバ内ではなく、ＥＦＥＭ領域内においてほぼ大気圧で行われる。一部の実施形態では、プリベークステーションは、ＥＦＥＭ領域におけるミニエンバイロメントに設けられる。一部の実施形態では、プリベークステーションは、ウェーハ冷却ステージの位置ではない位置に、ＢＯＬＴＳインターフェース（Ｂｏｘ  Ｏｐｅｎｅｒ／Ｌｏａｄｅｒ−ｔｏ−Ｔｏｏｌ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ；  ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を有し、プリベークステーションは、全てのツールに例外なく搭載されることができる。それに代えて、プリベークステーションは、システムが冷却ステージを有する必要がない場合には、冷却ステーションをプリベークステーションで置き換えることによりウェーハ冷却ステージ位置に搭載されることができる。一部の実施形態では、ウェーハ  ランレートを増大させるために、プリベークステーションにマルチステージ加熱スロットを設けることにより、加熱時間を短縮し、ここで、各スロットに格納される複数のウェーハは、同時に加熱される。一部の実施形態では、ウェーハを加熱し、かつ脱泡を加速させるための時間を短縮するようにウェーハを効率良く加熱するために、熱した窒素噴射ポートは、プリベークステーションに収納されるウェーハに沿って熱した窒素ガスを吹き付けるためにプリベークステーションに設けられる。一部の実施形態では、ウェーハは、ウェーハが上部及び下部の両方から加熱されるように、加熱媒体（例えば、加熱されたアルミニウムプレート）間に挟まれる又は挿入され、これにより、一般的なマルチスロット型のオーブンの加熱装置に比べて加熱時間を短縮する。
【０００６】
本発明の態様及び関連分野に対して達成された利点を要約する目的のために、本発明の特定の目的及び利点が本開示に記載されている。もちろん、全てのこのような目的又は利点は本発明の任意の特定の実施形態に従って達成され得ることを必ずしも必要としないことは理解される。したがって、例えば、当業者は、本明細書に教示又は示唆され得るような他の目的又は利点を必ずしも達成しなくても、本明細書に教示されている１つの利点又は１群の利点を達成又は最適化するように本発明が具現化され得るか又は実施され得ることを認識するであろう。
【０００７】
本発明のさらなる態様、特徴及び利点は以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本発明のこれら及び他の特徴を好ましい実施形態の図面を参照して記載するが、それらは本発明を例示するためであり、本発明を限定するものではない。図面は、説明の都合上、非常に簡略化されており、必ずしも縮尺通りではない。
【０００９】
【図１】図１は、処理ツールのためのＥＦＥＭ（ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ  ｆｒｏｎｔ  ｅｎｄ  ｍｏｄｕｌｅ）の概略図である。
【図２】図２Ａは、本発明の一実施形態に係るプリベーク装置を斜め後ろ側から視たときの写真である。図２Ｂは、図２Ａのプリベーク装置を斜め前側から視たときの写真である。図２Ｃは、図２Ｂに示されるプリベーク装置のチャンバを前面から視たときの写真である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に係るＥＦＥＭ領域の一部の概略斜視図であり、ここで、プリベーク装置は、カバーが透明であり、プリベーク装置に設けられる全ての制御装置が省略された場合として示される。
【図４】図４は、本発明の一実施形態に係る、（ａ）プリベーク装置のチャンバの模式図及び（ｂ）プリベーク装置のチャンバを構成する区画の模式図からなる。
【図５】図５は、本発明の一実施形態に係る、（ａ）プリベーク装置のチャンバの概略断面図及び（ｂ）（ａ）に示された四角形によって囲まれた領域の概略的な拡大断面図からなる。
【図６】図６は、本発明の一実施形態に係る、ＦＯＵＰ（ｆｒｏｎｔ  ｏｐｅｎｉｎｇ  ｕｎｉｆｉｅｄ  ｐｏｄ）から始まり、ＦＯＵＰで終了する基板を処理する工程を示すフローチャートである。
【図７】図７は、本発明の一実施形態に係る基板上の温度の測定位置を示す区画の概略平面図である。
【図８】図８は、本発明の一実施形態に係る異なる区画の測定位置での温度を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本開示において、「ガス」は、蒸発した固体及び／又は液体を含んでもよく、単一のガス又はガスの混合物により構成されてもよい。同様に、「一つ」の物品は、一つの種類又は複数の種類を含む属性を指す。更に、本開示において、任意の２つの数の変数は、その変数の実行可能な範囲を構成でき、実行可能な範囲は通常作業に基づいて決定でき、示された任意の範囲はエンドポイントを含んでいてもよく、又は除外していてもよい。更に、示された変数の任意の値（それらが「約」と共に示されているか否かに関わらず）は、正確な値又はおおよその値を指し、同値を含んでもよく、一部の実施形態において、平均値、中央値、代表値、多数値などを指してもよい。「構成される」は、一部の実施形態において、「備える」、「実質的に〜からなる」又は「からなる」を指す。「接続される」は、任意の介在部材のない直接的な接続又は介在部材による間接的な接続を指し、一部の実施形態において、物理的、電気的及び機能的な接続を含む。本開示において、任意の定義された意味は、一部の実施形態において、通常及び慣例の意味を必ずしも除外しているわけではない。
【００１１】
条件及び／又は構造が特定されていない本開示において、当業者は、通常の実験として、本開示を考慮してそのような条件及び／又は構造を容易に得ることができる。
【００１２】
開示された実施形態の全てにおいて、一実施形態において使用されている任意の要素は、意図される目的のために本明細書に明確、必然的又は本質的に開示されている要素を含む、要素と等価の任意の要素と置き換えられてもよい。更に、本発明は装置及び方法に同様に適用されてもよい。
【００１３】
本開示において、「プリベーク」は、基板の対象処理の前のステップとして、基板上に形成された膜から水分を除去し、基板上の形成された膜を脱泡する（不要な又は余剰なガスを除去する）等のために、処理ツールの上流で行われ、かつ処理チャンバ内の基板の後続の対象処理の前に行われる処理を指す。典型的には、「プリベーク」は、「硬化」とは異なり、（例えば、重合又は架橋のような）化学反応を実質的に含んでおらず、また、「プリベーク」は、「アニール」とは異なり、（例えば、アルコール基及びヒドロキシル基をＳｉ−Ｍｅ基と置換する又はＳｉ−Ｏ結合を形成する等のような）末端基を置換又は形成することを実質的に含んでいない。
【００１４】
本発明の実施形態は、処理ツールの上流の基板を加熱するプリベーク装置であって、（ｉ）高さ方向に配置される複数のスロットを含む前面を有するチャンバであって、各スロットは、左右に延びており、かつ複数の区画に分割され、前記複数の区画は、前記複数のスロットのそれぞれから前記チャンバの後部に向かって延びており、前記チャンバは、前記複数のスロットを通じて前記複数の区画へ前記基板を搬入する又は前記複数の区画から前記基板を搬出し、前記複数の区画は、分割プレートによって互いに隔てられ、かつ前記複数の区画を加熱するヒータを備え、各区画は、前記スロットに向かって、前記区画に配置される前記基板へ熱した不活性ガスを吹き付けるガス噴射ポートを有する、チャンバと、（ｉｉ）前記チャンバを前記処理ツールへ結合する結合フレームと、を備えるプリベーク装置を提供する。上記の構成によれば、効果的なプリベークを行うことができる。
【００１５】
一部の実施形態では、前記結合フレームは、前記処理ツールに結合されるＥＦＥＭ（ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ  ｆｒｏｎｔ  ｅｎｄ  ｍｏｄｕｌｅ）に前記チャンバを結合するように構成される。ＥＦＥＭにプリベーク装置を搭載することにより、プリベーク装置の特定の構成のため、及びプリベークは、メインプロセスシーケンス（プリベーク処理は、カスケード搬送パターン、すなわち、各種チャンバへのウェーハの同時搬送に適用されることができる）と並行して行われることができ、また、プリベークは、標準大気圧で行われることができるため、ウェーハ  ランレート（時間当たりに処理されるウェーハの数）又はスループットを大きく改善することができる。一部の実施形態では、前記結合フレームは、ロードポートを前記ＥＦＥＭに機械的に取り付けるインターフェースへ取り付けられる構造を有する。一部の実施形態では、前記プリベーク装置は、モジュール化され、前記ＥＦＥＭとは独立して動作可能である。一部の実施形態では、前記プリベーク装置は、前記ガス噴射ポートの上流の不活性ガスを加熱し、加熱された前記不活性ガスを前記熱した不活性ガスとして前記ガス噴射ポートへ供給するガス供給システムを含むコントロールユニットを更に備える。一部の実施形態では、前記コントロールユニットは、前記チャンバの下に配置され、前記コントロールユニットの底部にキャスタを有する。一部の実施形態では、前記チャンバは、前記ヒータ及び前記熱した不活性ガスによるプリベーク以外の前記基板の処理を行うことができない。したがって、プリベーク装置は、ＥＦＥＭに明示的に追加導入することができ、ＥＦＥＭとの結合を容易にする。
【００１６】
本開示では、「ＥＦＥＭ」は、超高清浄度の収納キャリアと、例えば、各種の処理、測定及び試験システムとの間で製品（例えば、シリコンウェーハ又はクォーツフォトマスク）を往復輸送する半導体オートメーションで使用されるモジュール又はセクションであり、製品を搬出するために必要なコンポーネントを含み、製品を処理用のペアレントツールへ届け、処理が完了すると製品をそのキャリアへ戻す。処理は、プラズマアシスト、熱又はラジカル処理等による（例えば、プラズマエンハンストＣＶＤ、熱ＣＶＤ、サイクリックＣＶＤ、プラズマエンハンストＡＬＤ、熱ＡＬＤ、ラジカルエンハンストＡＬＤ又は任意の他の薄膜堆積方法）による膜の堆積、エッチング、アッシング、硬化等を含むが、これらに限定されない。一部の実施形態では、ＥＦＥＭは、クリーンルームの他の部分よりも清浄度のレベルが高いクリーンルーム内の区域であるミニエンバイロメントを有する。これは、通常、物理障壁によって隔てられ、クリーンルームに不可欠であり、固い又は柔らかい壁で隔てられる、又は既存の大きなクリーンルーム内のモジュール式クリーンルームであることができる。
【００１７】
一部の実施形態では、各区画には、前記熱した不活性ガスが前記基板の上面及び裏面の両方に流れることが可能なように前記基板が配置される基板支持体が設けられる。基板の両側が加熱されるため、基板を効果的に加熱することができる。一部の実施形態では、プリベークの時間は、従来のオーブンの３６０秒と比較すると、約２４０秒から約３００秒であってもよい（一般的に、上部スロットは、必要な時間が短い）。
【００１８】
一部の実施形態では、各区画は、隣接する上部及び下部分割プレート、側壁及び前記スロットに対向する後壁によって規定され、前記ガス噴射ポートは、前記後壁の中央に配置される。分割プレートは、熱を放射する熱媒体として機能することができ、熱効率を向上させる。一部の実施形態では、前記複数の区画は、前記側壁及び前記後壁を通じて前記高さ方向に形成される複数の穴を有し、各穴には、カートリッジヒータが挿入される。一部の実施形態では、側壁を通じて形成された穴は、側壁の前面近傍にのみ配置される。一部の実施形態では、前記プリベーク装置は、前記チャンバの前記高さ方向に延びるガスマニホールドを更に備え、前記ガスマニホールドからの前記熱した不活性ガスは、各ガス噴射ポートを通じて各区画に供給される。一部の実施形態では、前記不活性ガスは、前記ガスマニホールドに供給される前に、熱交換器を通過することにより加熱される。熱交換器は、プリベーク装置のコントロールユニットに搭載されてもよい。
【００１９】
一部の実施形態では、前記区画は、前面区画の内側に前記基板全体を配置するために十分な深さを有する。
【００２０】
一部の実施形態では、前記プリベーク装置は、前記チャンバの底部に配置される排気ダクトを更に備え、前記排気ダクトは、前記複数のスロットから流出する前記熱した不活性ガスを前記排気ダクトを通じて放出するように、前記前面に垂直な方向に突出する。
【００２１】
本発明の別の実施形態は、基板を処理する処理ツールのためのＥＦＥＭ（ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ  ｆｒｏｎｔ  ｅｎｄ  ｍｏｄｕｌｅ）領域であって、（ａ）クリーンルームよりも清浄度が高い区域であり、前記処理ツールに結合されるように構成され、処理前及び処理後の基板を格納するＦＯＵＰ（ｆｒｏｎｔ  ｏｐｅｎｉｎｇ  ｕｎｉｆｉｅｄ  ｐｏｄ）を有する少なくとも１つのロードポートをミニエンバイロメントに機械的に取り付けるためのインターフェースと、前記ＦＯＵＰに処理後の基板を格納する前に基板を冷却する冷却ステーションと、を有するミニエンバイロメントと、（ｂ）前記インターフェースの１つに機械的に取り付けられるＦＯＵＰを有するロードポートと、（ｃ）前記インターフェースの別のものに機械的に取り付けられる前述のいずれかの少なくとも１つのプリベーク装置と、を備えるＥＦＥＭ領域を提供する。
【００２２】
一部の実施形態では、前記インターフェースは、ＦＯＵＰを有する１つのロードポートを前記ミニエンバイロメントに機械的に取り付ける２以上のインターフェースと、冷却ステーションを前記ミニエンバイロメントに機械的に取り付ける１つのインターフェースと、を含み、前記ロードポートは、前記２以上のインターフェースの一方に取り付けられ、前記プリベーク装置は、前記２以上のインターフェースの他方に取り付けられ、前記ＥＦＥＭ領域は、冷却ステーション用の前記インターフェースに取り付けられる冷却ステーションを更に備える。
【００２３】
本発明の更に別の実施形態は、前述のＥＦＥＭのいずれか１つを有する処理ツールを用いて基板を処理する方法を提供し、前記方法は、（Ｉ）前記ＦＯＵＰから前記ミニエンバイロメントへ基板を取り出すステップと、（ＩＩ）前記基板をプリベークするために前記基板を前記プリベーク装置へ挿入するステップであって、前記プリベーク装置の前記区画は、加熱され、熱した不活性ガスは、前記区画を通じて前記ミニエンバイロメントに向かって吹き付ける、ステップと、（ＩＩＩ）プリベーク後の前記基板を前記ミニエンバイロメントを通じて前記処理ツールへ挿入するステップと、（ＩＶ）前記処理ツールにおいて、プリベーク後の前記基板を処理するステップと、（Ｖ）前記ミニエンバイロメントを通じて前記ＦＯＵＰ又は別のＦＯＵＰに処理後の前記基板を配置するステップと、を備える。
【００２４】
一部の実施形態では、前記ＥＦＥＭ領域に冷却ステーションが取り付けられ、前記方法は、前記ＦＯＵＰ又は別のＦＯＵＰに処理後の前記基板を配置する前に、処理後の前記基板を前記冷却ステーションに挿入するステップを更に備える。
【００２５】
一部の実施形態では、プリベーク装置を通じて吹き付ける熱した不活性ガスは、約１０ｓｌｍから約４０ｓｌｍ（ｓｔａｎｄａｒｄ  ｌｉｔｅｒ／ｍｉｎｕｔｅ）の流速で流れるＮ２ガスであり、約５０℃から約１５０℃に加熱される。一部の実施形態では、プリベーク装置の区画は、約５０℃から約１５０℃に加熱される。
【００２６】
一部の実施形態では、プリベークは、以下の表１に示される条件で行われてもよい。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
実施形態は、好ましい実施形態に対して説明される。しかし、本発明は、好ましい実施形態に限定されない。
【００２９】
図１は、処理ツールのためのＥＦＥＭ（ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ  ｆｒｏｎｔ  ｅｎｄ  ｍｏｄｕｌｅ）の概略図である。処理ツール（図示せず）は、図１の２点鎖線によって表されるＥＦＥＭの背後に設けられる。ＥＦＥＭには、クリーンルームよりも清浄度が高い区域であり、処理ツールと結合されるように構成されるミニエンバイロメント３が設けられる。ミニエンバイロメントは、処理前及び処理後の基板を格納するＦＯＵＰｓ（ｆｒｏｎｔ  ｏｐｅｎｉｎｇ  ｕｎｉｆｉｅｄ  ｐｏｄｓ）（図示せず）を有するロードポート６をミニエンバイロメントに機械的に取り付けるＢＯＴＬＳインターフェース（Ｂｏｘ  Ｏｐｅｎｅｒ／Ｌｏａｄｅｒ−ｔｏ−Ｔｏｏｌ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ）と、処理後の基板をＦＯＵＰに格納する前に基板を冷却する冷却ステーション２と、を有する。各ＦＯＵＰは、コントロールユニット４の上部に設けられたテーブル上に搭載され、開口部１に面している。ミニエンバイロメント３は、その内部にアクセスするためのドア５を有する。本発明は、任意の他の適切な型のＥＦＥＭに適用可能である。この実施形態では、ＥＦＥＭに設けられた４つのＢＯＬＴＳインターフェースが存在しているが、ＢＯＬＴＳインターフェースの数はこれに限定されず、ＥＦＥＭのサイズ等に応じて選択されることができる。一部の実施形態では、ロードポート６の１つは、ＢＯＬＴＳインターフェースに機械的に取り付けられるプリベークステーションと置き換えられる。プリベークステーションがＥＦＥＭのＢＯＬＴＳインターフェースに結合されるように構成されるため、ロードポートを置き換えるだけで各種の型のＥＦＥＭに取り付けられることができる。
【００３０】
冷却ステーションは、ＦＯＵＰを構成する素材の耐熱温度に応じて、処理後の基板をＦＯＵＰに搬送する前に、処理後の基板を冷却するために搭載される。ＦＯＵＰの耐熱温度が十分である場合には、プリベーク装置は、ＥＦＥＭのインターフェースに取り付けられる冷却ステーション２を置き換えることができる。
【００３１】
図２Ａは、本発明の一実施形態に係るプリベークステーションを斜め後ろ側（クリーンルーム側、“Ｃ／Ｒ側”）から視たときの写真である。図２Ｂは、図２Ａのプリベークステーションを斜め前側（“ＥＦＥＭ側”）から視たときの写真である。図２Ｃは、図２Ｂに示されるプリベークステーションのチャンバを前面から視たときの写真である。プリベークステーションは、チャンバ２７をＥＦＥＭへ結合する結合フレーム２４を有し、結合フレーム２４は、ＥＦＥＭのＢＯＬＴＳインターフェースに適合される。チャンバ２７は、ハウジング２１の内部に搭載される。プリベークステーションには、プリベークステーションがＥＦＥＭに容易にドッキングできるようにコントロールユニット２２の底部にキャスタ２９が設けられる。プリベークステーションは、プリベークステーションの動作を制御するコントロールユニット２２を含み、コントロールユニット２２は、チャンバ２７の下に配置され、例えば、温度コントローラ、マスフローコントローラ等を含む。コントロールユニット２２は、ＥＦＥＭから独立できるようにモジュール化される（よって、ロードポートを有するとき、プリベークステーションは、ＥＦＥＭの制御変更を必要としない）。しかし、コントロールユニットは、チャンバ２７と隔てて設けられる又はＥＦＥＭに組み込まれることができる。チャンバ２７は、チャンバの高さ方向に配置される複数のスロット２８を有する前面２３を備えており、各スロットは、左右に延びている。プリベークステーションは、チャンバ２７の底部に配置される排気ダクト２６を更に備え、排気ダクト２６は、複数のスロット２８から流出する熱した不活性ガスを排気ダクト２６を通じて放出するように、前面２３に垂直な方向に突出する。排気ダクト２６は、スリット板２５を有する。ミニエンバイロメントでは、不活性ガスは、約０．８ｍ／ｓの流速で下向きに一定に流れ、ガス流により、熱した不活性ガスは、下向きに方向付けられ、排気ダクト２６へ明らかに侵入し、ＥＦＥＭから放出される。
【００３２】
図３は、本発明の一実施形態に係るＥＦＥＭ領域の一部の概略斜視図であり、ここで、プリベークステーションは、ハウジングが透明であり、プリベーク装置に設けられる全ての制御装置が省略された場合として示される。この実施形態では、ミニエンバイロメント３４には、処理ツールとＦＯＵＰとの間に基板を搬送するロボットアーム３５が設けられる。ミニエンバイロメント３４の処理ツール側（後部側）は、ロードロックチャンバ３１が結合されるインターフェースを有する。ミニエンバイロメント３４には、処理ツール側に直交する側に冷却ステーション３８も設けられる。ロードポート４０は、処理ツール側と対向するミニエンバイロメント３４の前側にミニエンバイロメント３４のＢＯＬＴＳインターフェース４１に適合される。ロードポート４０は、ミニエンバイロメント３４とテーブル３７上に搭載されるＦＯＵＰ（図示せず）との間で基板を搬送する開口部３６を有する。この実施形態では、冷却ステーション３８の隣に配置される最も右側のロードポートは、プリベークステーション３２に置き換えられている。プリベークステーションは、テーブル３９に配置されるチャンバ３３を備え、下部フレーム３０の下にキャスタ（図示せず）が設けられる。プリベークステーションは、チャンバ３３をミニエンバイロメント３４に結合する結合フレーム４２を有する。結合フレーム４２は、ＢＯＬＴＳインターフェース４１に適合され、シールされることができる。基板は、ロボットアーム３５を用いてミニエンバイロメント３４とＦＯＵＰとの間で基板を搬送するのと同様に、開口部３６を通じてミニエンバイロメント３４とチャンバ３３との間で搬送されることができる。当業者は、プリベーク装置が、本明細書の他の箇所で説明された基板の搬送を行わせるようにプログラムされる又は構成される１以上のコントローラ（図示せず）を含むことを理解するであろう。コントローラは、当業者によって理解されるように、各種の加熱システム、ポンプ、ロボット及びガスフローコントローラ又はバルブ又はゲートと通信される。
【００３３】
一部の実施形態では、プリベークステーションがモジュールであるため、明らかにＥＦＥＭに追加導入することができ、ＥＦＥＭとの結合を容易にすることができる。付随的に、一部の実施形態では、ＦＯＵＰは、ロードポートに搬送及びセットされる又はオーバーヘッドビークル（ｏｖｅｒｈｅａｄ  ｖｅｈｉｃｌｅ（ＯＨＶ））を用いてロードポートから取り除かれ、プリベークステーションは、ロードポートの隣に搭載されたとき、ＦＯＵＰからロードポートへの搬入及びロードポートからＦＯＵＰへの搬出の動作に干渉しないべきであり、よって、プリベークステーションは、ＦＯＵＰとプリベークステーションとの間のクリアランスが、ＯＨＶを用いたＦＯＵＰからロードポートへの搬入及びロードポートからＦＯＵＰへの搬出に十分な大きさを有する。
【００３４】
別の実施形態では、プリベークステーションは、ロードポートとは独立して配置されうる、及び／又はミニエンバイロメント３４の構造が許容する程度離れた任意の位置に配置されうる。
【００３５】
図４は、本発明の一実施形態に係る、（ａ）プリベークステーションのチャンバの模式図及び（ｂ）プリベークチャンバを構成する区画の模式図からなる。チャンバは、チャンバの高さ方向に配置される複数のスロット５５を有する前面５６を有し、各スロットは、左右に延びており、かつ複数の区画５７に分割され、複数の区画５７は、複数のスロット５５のそれぞれからチャンバの後部に向かって延びており、チャンバは、複数のスロット５５を通じて複数の区画５７へ基板４９を搬入する又は複数の区画５７から基板４９を搬出し、複数の区画は、分割プレート４５によって互いに隔てられ、かつ複数の区画５７を加熱するヒータ４８を備える（側壁５３及び後壁５２は、高さ方向に形成される複数の穴５０を有し、各穴にはカートリッジヒータ４８が挿入される）。一部の実施形態では、ヒータを挿入するために側壁に形成される穴５０は、側壁の前面近傍にのみ配置される。
【００３６】
各区画５７は、スロット５５に向かって、区画に配置される基板へ熱した不活性ガスを吹き付けるガス噴射ポート５１を有する。各区画５７は、隣接する上部及び下部分割プレート４５、側壁５３及びスロット５５に対向する後壁５２によって規定され、ガス噴射ポート５１は、後壁５２の中央に配置される。この図では、図４の（ｂ）に示される分割プレート４５は、分割プレート４５の上に形成される側壁５３及び後壁５２を有する一方で、図４の（ａ）に示される分割プレート４５は、分割プレート４５の下に形成される側壁５３及び後壁５２を有しており、いずれかのタイプを用いることができる。しかし、基板４９を支持する基板支持体５４は、分割プレート４５の上面の側壁５３の内面に設けられることができるため、（ｂ）の構成が好ましい。各区画５７には、ガス噴射ポート５１から噴射された熱した不活性ガスが基板の上面及び裏面の両方に流れることが可能なように基板４９が配置される基板支持体５４が設けられる。分割プレート４５は、側壁５３及び後壁５２を用いて互いの上に容易に搭載されることができる。分割プレートは、メタライズされた材料（アルミニウム、ステンレススチール等）、クォーツ、セラミックス等のような任意の適切な材料から製造されうる。
【００３７】
この実施形態では、プリベークステーションは、チャンバの高さ方向に延びるガスマニホールド４７を更に備え、ガスマニホールドからの熱した不活性ガスは、ガスライン４６を介して各ガス噴射ポート５１を通じて各区画５７へ供給される。
【００３８】
この実施形態では、区画５７は、区画５７の内側に基板４９全体を配置するために十分な深さを有する。一部の実施形態では、区画の深さは、基板の直径よりも約０％から約２０％長くてもよく、区画の幅は、基板の直径よりも約１０％から約３０％長くてもよく、区画の高さは、約８ｍｍから約１５ｍｍであってもよい。区画の数は、制限されないが、生産性又はスループットを向上させるために、８から１９（典型的には１２から１６）の範囲であってもよい。区画の数が増加した場合、ロボットＺ軸スパン（垂直方向のＦＥ  ＲＢ（ｆｒｏｎｔ  ｅｎｄ  ｒｏｂｏｔ）のストローク）及びＦＥ  ＲＢをハンドリングする時間は、増加する必要がなく、ＲＲ（ｒｕｎ  ｒａｔｅ）に影響を与える。さらに、区画の数は、ＢＯＬＴＳインターフェースの大きさを越えて増加することはできない。一部の実施形態では、１以上のプリベークステーションがＥＦＥＭに搭載される。
【００３９】
一部の実施形態では、チャンバは、ヒータ及び熱した不活性ガスによるプリベーク以外の基板の処理を行うことができない又はプリベークだけを行うように構成される。
【００４０】
図５は、本発明の一実施形態に係る、（ａ）プリベークステーションのチャンバの概略断面図及び（ｂ）（ａ）に示された四角形によって囲まれた領域の概略的な拡大断面図からなる。各区画６２は、後壁の中央にガス噴射ポートとして矩形穴６４を有する。矩形穴６４は、ノズル穴６５を通じてガスマニホールドとしてのバッファ管６１に結合される。この実施形態では、１つの矩形穴が存在しているが、１以上の矩形穴を後壁及び／又は側壁の両方の第１の矩形穴近傍に設けることができる。この実施形態では、矩形穴の大きさは、各側で約３ｍｍであるが、例えば、約１ｍｍから約５ｍｍの範囲内で選択されることができる。また、この実施形態では、ノズル穴の直径は、約０．５ｍｍであるが、例えば、約０．２ｍｍから１．０ｍｍの範囲内で選択されることができ、ここで、ノズル穴の直径は、矩形穴の各側よりも小さい。バッファ管は、カートリッジヒータ６３間に垂直に配置される（（ｂ）は、１つのカートリッジヒータ６３のみを示す）。
【００４１】
図６は、本発明の一実施形態に係る、ＦＯＵＰ（ｆｒｏｎｔ  ｏｐｅｎｉｎｇ  ｕｎｉｆｉｅｄ  ｐｏｄ）から始まり、ＦＯＵＰで終了する基板を処理する工程を示すフローチャートである。工程は、ＦＯＵＰからミニエンバイロメントへ基板を取り出すステップ（Ｓ１）と、基板をプリベークするために基板をプリベークステーション（「プリベークユニット」ともいう）へ挿入するステップであって、プリベークステーションの区画は、加熱され、熱した不活性ガスは、区画を通じてミニエンバイロメントに向かって吹き付ける、ステップ（Ｓ２）と、プリベークされた基板を前記ミニエンバイロメントに取り付けられたロードロックチャンバへ搬送するステップ（Ｓ３）と、プリベークされた基板を、ロードロックチャンバから、ロードロックチャンバに取り付けられたウェーハハンドリングチャンバ（ＷＨＣ）へ搬送するステップ（Ｓ４）と、プリベークされた基板を反応チャンバで処理するために、プリベークされた基板をＷＨＣから反応チャンバへ搬送するステップ（Ｓ５）と、処理後のウェーハを反応チャンバからＷＨＣへ搬送するステップ（Ｓ６）と、処理後の基板をＷＨＣからロードロックチャンバへ搬送するステップ（Ｓ７）と、ミニエンバイロメントを通じて処理後の基板を冷却ステーション（「冷却ステージ」ともいう）へ挿入するステップであって、冷却ステーションは、ミニエンバイロメントに取り付けられる、ステップ（Ｓ８）と、ミニエンバイロメントを通じて、冷却処理された基板をＦＯＵＰ又は別のＦＯＵＰに配置するステップ（Ｓ９）と、を備える。
【００４２】
一部の実施形態では、ステップＳ２において、プリベーク装置を通じて吹き付ける熱した不活性ガスは、約１０ｓｌｍから約４０ｓｌｍ（ｓｔａｎｄａｒｄ  ｌｉｔｅｒ／ｍｉｎｕｔｅ）の流速で流れるＮ２ガスであり、約５０℃から約１５０℃に加熱される。一部の実施形態では、プリベーク装置の区画は、約５０℃から約１５０℃に加熱される。
【００４３】
（実施例１）
図３に示されたミニエンバイロメントに取り付けられ、図２Ａから２Ｃ、４及び５に示されたプリベークステーションの内部の温度分布が評価された。図７は、基板（３００ｍｍウェーハ）上の温度の測定位置を示す区画の概略平面図である。第１のカートリッジヒータ７７ａは、スリット７６近傍の各側壁に搭載され、（第１のカートリッジヒータよりも高い熱容量を有する）第２のカートリッジヒータ７７ｂは、第１のカートリッジヒータ７７ａの後ろの各側壁に搭載され、（第１のカートリッジヒータと同一の熱容量を有する）第３のカートリッジヒータ７７ｃは、両側のＮ２ガスバッファ管７５に隣接する後壁に搭載された。カートリッジヒータの設定温度は１００℃であった。（温度がＮ２熱交換器で１００℃に設定された）加熱された窒素ガスを、３０ＳＬＭで矩形ノズルを通じて後壁の中央から区画に導入した。熱電対（ＴＣ）７４は、温度を制御するために後壁に搭載された。また、チャンバには、過熱が検出されたときにシステムがシャットダウンできるように、後壁に温度過上昇ＴＣが設けられうる。区画の圧力は、大気圧であった。ウェーハは、ウェーハ支持体の区画の内側に配置され、区画の大きさは、高さ１１．５ｍｍ、幅３２０ｍｍ、及び深さ３３９ｍｍであった。図７に示されたウェーハ上の位置１から９での温度は、ウェーハが搬入された後、２４０から３００秒で測定された（上部スロットは、下部スロットよりも設定温度に到達するために必要な時間が短い）。上記の温度測定は、スロットナンバー１，５、９、１３、１８及び１９の区画で行われた。
【００４４】
図８は、異なる区画の測定位置での温度を示すグラフである。図８から分かるように、測定された全ての温度は、９０．０℃から９８．０℃の間であった、つまり、面内温度変動及びスロット間温度変動は、非常に小さく、均一な加熱が実現された。
【００４５】
（実施例２）
ｒｕｎ  ｒａｔｅ（スループット：時間当たりに処理されたウェーハの数）ＲＲは、シミュレーションにより実施例１で使用されたものとほぼ同様のシステムを用いて推定された。シミュレーションのための条件は、以下のようなものである。
【００４６】
搬送パターン：カスケード（あるＦＯＵＰから、ウェーハをフロントエンドロボット（ＦＥ  ＲＢ；大気ロボット）へ搬送し、ウェーハをロードロックチャンバへ搬送し、ウェーハをバックエンドロボット（ＢＥ  ＲＢ；真空ロボット）へ搬送し、ウェーハを複数の反応チャンバのそれぞれへ搬送することが、処理のために同時に行われる）；
プリベークステーションのスロットの数：１２；
プリベークステーションにおけるプリベークの時間：２００秒；
プラットフォーム：２つのリアクタ（枚葉バッチ処理）及び２つのロードロックチャンバをそれぞれ有する４つの処理モジュールを有する五角形ＷＨＣ；
プリベーク処理：３条件（プリベークしない；反応チャンバ内でプリベーク；ＥＦＥＭ内でプリベーク）；
堆積された膜の厚さ：２条件（１００Å；３２０Å）。
【００４７】
得られたランレート（ＲＲ）は、以下の表２に示される。
【００４８】
【表２】
2016018994.tif 000004
【００４９】
表２に示されるように、ＲＲは、ＥＦＥＭでプリベークを行うことにより非常に向上したが、ＲＣではそうではなかった。ＲＲの向上は、厚い層の堆積でより大きくなり、プリベークは、ＲＲを全く低下させなかった。しかし、薄い層の堆積については、ＲＲが向上したが、プリベークは、ＲＲが低下した、すなわち、薄い層の堆積については、１２スロットが十分ではなかった。
【００５０】
プリベークステーションに設けられるスロットの数が増加すること、又はＥＦＥＭにおいて別のプリベークステーションを用いることにより、プリベークステーションは、以下の表３に示されるように、薄い層の堆積についても、ＲＲを阻害する要因がない。
【００５１】
【表３】
2016018994.tif 000005
【００５２】
表３に示されるように、スロットの数を増加させることにより、ＲＲは、薄い層の堆積についても増加した。しかし、スロットの数が増加した場合、ロボットＺ軸スパン（垂直方向のＦＥ  ＲＢのストローク）及びＦＥ  ＲＢをハンドリングする時間を増加する必要があり、ＲＲに影響を与える。
【００５３】
多数かつ様々な変更が本発明の趣旨から逸脱しない範囲でなされることが当業者によって理解されるであろう。よって、本発明の形態は、例示的なものであり、本発明の範囲を制限することを意図するものではないことが明確に理解されるべきである。
【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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