基板支撑装置及基板处理装置
技术领域
本发明作为涉及基板支撑装置及基板处理装置,更详细的说为了在基板边缘位置领域均匀的供给净化气体的基板支撑装置及基板处理装置。
背景技术
制造了层叠多种薄膜的半导体存储器等各种电子元件。即,在基板上形成各种薄膜,并且使用照片蚀刻工序图形化如同其形成的薄膜,形成元件构造。
薄膜根据材料具有导电膜、电介质膜、绝缘膜等,制造薄膜的方法也是多种多样,制造薄膜的方法大致有物理性方法及化学性方法等。最近为了制造半导体元件,主要使用的是根据气体的化学反应在基板上形成金属、电介质、或绝缘体薄膜的化学气相沉积(CVD:Chemical vapor deposition)。
以CVD方法在基板制造薄膜的情况,使基板配置在CVD装置的腔室内部的基板支撑台上,向腔室内部供给工序气体,以其气体反应制造薄膜。这种CVD方式为,在基板上的薄膜以所有方向形成的等向性沉积,在供给工序气体的所有领域制造薄膜。若基板加载在CVD腔室内,基板的后面被支撑在基板支撑台,则基板的前面及侧面露出,因此在基板的前面及侧面形成薄膜。另外,就算基板的后面接触基板支撑台,由于向基板的后面与基板支撑台之间的缝隙渗透工序气体,可在基板后面形成薄膜。
另一方面,半导体元件在基板前面的有效领域制造,在这种有效领域形成高品质的均匀的薄膜为最佳。另外,在基板的边缘位置及后面形成的薄膜不仅不能运用为元件,附着在基板引起使基板整体或一部分不可用的污染物质,在基板的边缘位置及在后面沉积的材料被剥离,引起粒子(particle)污染。即,剥离的材料发生为不希望的粒子,不当的附着在基板或使污染在腔室内部的多个位置引起。
就此,在基板支撑台安装基板,设置具有基板边缘位置领域且屏蔽的遮蔽环,或在基板的下面侧或边缘位置供给净化气体,抑制或防止在这部分的薄膜沉积。
但是,就算设置遮蔽环,向基板与遮蔽环缝隙之间渗透工序气体,存在不能有效抑制在基板的边缘位置或后面形成薄膜的问题。另外,就算供给净化气体,基板的下面或边缘位置净化气体不能均匀的供给,仍然存在在一部分领域形成薄膜的问题。
(先行技术文献)
(专利文献)
(专利文献1)KR852098B
发明内容
(要解决的课题)
本发明提供的基板支撑装置及基板处理装置为,可使净化气体在基板的边缘位置领域均匀的供给。
本发明提供的基板支撑装置及基板处理装置为,可防止在基板的边缘位置及后面沉积薄膜。
(课题的解决方法)
根据本发明实施形态的基板支撑装置,包括:基板支撑体,安装基板;及保护环,设置在所述基板支撑体上,形成在高于所述基板支撑体的上面的位置,使气体向所述基板喷射的流通渠道。
所述保护环,也可包括:环形态的第1机体;第2机体,从所述第1机体向内侧方向延长形成;第1流通渠道,一端与所述第2机体的下面连接,由此向上部方向延长形成;及第2流通渠道,与所述第1流通渠道的其他端连接,向内侧方向延长形成。
另外,所述保护环的特征在于,包括:下部环,具有环形态的机体且与所述机体的下面连接,由此向上部方向延长形成的第1流通渠道,及与所述第1流通渠道的其他端连接,向内侧方向延长形成的第2流通渠道;及上部环,设置在所述下部环上,在与所述下部环的内侧面之间,形成与所述第2流通渠道连接的第3流通渠道,所述流通渠道,包括所述第1流通渠道、所述第2流通渠道、所述第3流通渠道。
所述第1及第2流通渠道,根据所述下部环的圆周方向也可形成多个。
所述第1流通渠道,垂直贯通所述下部环的机体形成,所述第2流通渠道,也可在所述机体的上面形成为凹陷的槽。
所述第2机体,在内侧面的至少一部分形成,也可具有向下倾斜的倾斜面。
所述倾斜面,也可具有45°至80°的倾斜。
所述第1机体,也可具有在其上面凹陷形成的至少一个以上的结合槽。
所述保护环与所述基板支撑体之间,形成通过气体的主渠道,并且所述主渠道也可与所述流通渠道连接。
所述主渠道,也可与在所述第1流通渠道及所述保护环的下面边缘位置领域,与所述基板支撑体的侧面之间形成的第4流通渠道连接。
所述基板支撑体,具有在内部通过气体的气体通道,所述气体通道也可与所述主渠道连接。
所述下部环,具有在上面凹陷形成的结合槽。所述上部环,也可具有在下面对应所述结合槽的结合凸起。
所述结合槽具有多个,并且其中一部分结合所述结合凸起时,使其具有与所述结合凸起隔离的间隔,所述结合槽的直径形成为也可大于所述结合凸起的直径。
所述结合槽,也可形成所述第1机体向所述第1机体的外侧方向垂直贯通的贯通孔。
在所述上部环的内侧端部具有向下方弯曲的弯曲部。在所述下部环的内侧面至少一部分,具有向下倾斜的倾斜面,并且在所述弯曲部与所述倾斜面之间也可形成所述第3流通渠道。
所述下部环,在上面具有阶梯部,所述上部环也可在下面具有对应所述阶梯部的凸出部。
根据本发明实施形态的基板处理装置的特征在于,包括:腔室,形成处理空间;气体喷射器,在所述腔室的内部供给处理气体;及基板支撑台,配置在所述腔室的内部且支撑基板。所述基板支撑台,具有通过分别的流通渠道,向所述基板的上部边缘及下部边缘供给净化气体的流通渠道。
所述基板支撑台,包括:基板支撑体,安装基板;及保护环,设置在所述基板支撑体上。所述流通渠道,也可包括:上部流通渠道,通过所述保护环;与下部流通渠道,在所述基板支撑体与所述保护环之间形成。
所述保护环,也可包括:环形态的第1机体;第2机体,从所述第1机体向内侧方向延长形成;第1流通渠道,一端与所述第2机体的下面连接,从其向上部方向延长形;第2流通渠道,与所述第1流通渠道的其他端连接,向内侧方向延长形成。
所述保护环,包括下部环及上部环。在所述下部环,具有:第1流通渠道,一端与所述下部环的下面连接,向上部方向延长形成;及第2流通渠道,与所述第1流通渠道的其他端连接,向内侧方向延长形成,所述下部环的内侧面与所述上部环之间,形成与所述第2流通渠道连接的第3流通渠道。所述上部流通渠道,也可包括所述第1流通渠道、所述第2流通渠道及所述第3流通渠道。
(发明的效果)
根据本发明实施形态,可在基板的边缘位置领域均匀的供给净化气体,可有效抑制或防止在基板的边缘位置及后面沉积薄膜。
由此,抑制在基板的边缘位置及后面沉积,可提高在基板形成的薄膜的品质,使粒子污染显著降低。
使粒子污染降低,根据使薄膜的品质提高,使制造的半导体元件的特性及可靠性提高。
另外,由于保护环具有倾斜面,因此在基板支撑台安装基板时,使基板移动至基板支撑体上的定位位置进行引导,可稳定执行基板加载过程。
附图说明
图1是根据本发明实施例,概略性显示基板处理装置构成的断面图。
图2是根据本发明实施例,概略性显示基板支撑装置构成的断面图。
图3是扩大图2一部分的断面图。
图4是根据本发明的实施例,显示保护环构成的断面图。
图5是根据本发明的实施例,显示保护环构成的立体图及扩大图。
图6是根据本发明的变形示例,显示保护环构成的断面图。
(附图标记说明)
10:腔室 20:气体喷射器
30:基板支撑台 31:基板支撑体
32:下部环 33:上部环
具体实施例方式
以下,参照附图详细说明本发明实施例。但是,本发明并非限定在以下公开的实施例,可以相互不同的多样的形态实现,并且本实施例只是使本发明完整的公开,是为了完整的告知具有通常知识的技术人员所提供。
图1是根据本发明实施例,概略性显示基板处理装置构成的断面图。图2是根据本发明实施例,概略性显示基板支撑装置构成的断面图。图3是扩大图2一部分的断面图。图4是根据本发明的实施例,显示保护环构成的断面图。图5是根据本发明的实施例,显示保护环构成的立体图及扩大图。
参照图1,基板处理装置包括腔室10、基板支撑台30及气体喷射器20。另外,基板处理装置,包括:旋转轴40,支撑基板支撑台30使其移动;及真空形成部50,形成腔室10内的真空环境。
这种,基板处理装置作为使基板S安装在腔室10内后,在基板S上进行各种处理的装置,例如为了在腔室内制造半导体元件,安装晶片,用气体喷射器供给工序气体,可在晶片上制造薄膜。
腔室10,具有:本体11,开放其上部;与顶盖12,可开关的设置在本体11的上部。若顶盖12结合在本体11的上部封闭本体11内部,在腔室10的内部形成例如沉积工序等对基板S进行处理的空间。空间一般形成为真空环境,因此在腔室10的特定位置,例如腔室10的底面或侧面,连接为了排出存在于空间的气体的排气管51,排气管51连接在真空泵52。另外,在本体11的底面,形成插入待后述的基板支撑台30的旋转轴40的贯通孔。在本体11的侧壁,形成为了向腔室10内部搬入或向外部搬出基板S的阀门(未图示)。
基板支撑台30,作为为了支撑基板S的构成,包括设置在腔室10内部的下侧,设置在基板支撑体31与基板支撑体31上的保护环32、33。在这里,基板支撑台30,具有通过分别的流通渠道,向基板S的上部边缘及下部边缘供给净化气体的流通渠道。流通渠道,包括:上部流通渠道,通过保护环32;下部流通渠道,与在基板支撑体31与保护环32之间形成。对这种流通渠道进行后述。
另外,基板支撑台30,正确的说基板支撑体31设置在旋转轴40上。基板支撑体31为具有一定厚度的板形,具有与基板S的形态类似的形态,例如可以圆盘形态制作。当然,不被限定于此可变更为多样的形态。基板支撑体31在腔室10内部以水平方向具备,旋转轴40垂直连接在基板支撑体31的底面。旋转轴40,通过贯通孔连接外部发动机等的驱动手段(未图示),使基板支撑体31上升、下降及旋转。这时,利用风箱(未图示)使旋转轴40与贯通孔之间封闭,进而在处理基板的过程中,防止解除腔室10内部的真空。另外,基板支撑体31的上部,具有保护基板S,且防止在基板S边缘位置及后面形成薄膜的保护环32、33。关于其将进行后述。
气体喷射器20为,在基板支撑台30上部隔离具备,并且向基板支撑台30侧喷射各种处理气体,例如为了沉积薄膜的工序气体。气体喷射器20,可设置在形成腔室10的顶盖12,可与供给相互不同种类的气体的多个气体供给源连接。气体喷射器20,以与基板支撑台30相对且具有与其类似的一定面积,可制作为具有多个喷射孔的喷头类型,也可制作为插入腔室10内的喷嘴或注射器类型。喷嘴或注射器类型的情况,喷嘴或注射器贯通腔室侧壁进行设置。
在以下,参照图面详细说明基板支撑装置及保护环。
基板支撑装置,包括设置在基板支撑体31与基板支撑体31上,在高于支撑体31上面的位置,形成使其向基板S喷射气体的流通渠道的保护环32、33。
基板支撑体31,根据边缘位置形成阶梯部310,并且在阶梯部310设置保护环32、33。即,在阶梯部310包括:侧壁,以阶梯形态上下方向延长,及水平面,与侧壁连接且高度高于所述侧壁低,且在水平面上设置保护环32、33。这时,阶梯部310的侧壁也可以是与所述水平面直交的垂直侧壁,至少也可在一部分具有倾斜面。倾斜面设置为使待后述的净化气体的流动更加圆滑。
基板支撑体31的内部,形成供给净化气体的气体通道311,并且这种气体通道311,与根据旋转轴40延长的气体线41连接,并且在基板支撑体31内包括以多个通道支路的通道。例如,支路的通道可在基板支撑体31内以放射状形成。这种气体通道311为,端部露出在阶梯部310附近,贯通基板支撑体31可向腔室10内部,正确的说是向基板S及保护环32、33附近,供给在腔室10外部供给的净化气体。
保护环32、33,包括设置在具有与环形态的机体321;与机体321的下面连接,向上部延长形成的第1流通渠道322;及与第1流通渠道322的其他端连接,向内侧方向延长形成的第2流通渠道323的下部环32;及下部环32上,包括在与下部环32的内侧面之间,与第2流通渠道323连接形成的第3流通渠道327的上部环33。保护环32、33,以氧化铝(Al2O3)等陶瓷材质制造为最佳。
下部环32,作为设置在基板S外侧的保护环,在基板支撑体31安装基板S之前,提前安装在基板支撑体31。下部环32,包括:环形态的第1机体321a;第2机体321b,从第1机体321a向内侧方向延长形成;第1流通渠道322,一端与第2机体321b的下面连接,且向上部方向延长形成;第2流通渠道323,与所述第1流通渠道322的其他端连接,向内侧方向延长形成(参照图4、5)。即,下部环32为对应基板支撑体31形态的环形态,例如基板支撑体31为圆盘型的情况,下部环32可以为圆形的环形态。当然也可以变更为除此之外的多样的形态形成。下部环32的机体321,包括:环形态的第1机体321a,以上下方向形成一定厚度,向与其交叉的方向形成一定幅度,具有上面、下面及侧面;第2机体321b,在第1机体321a的内侧面,向内侧方向(即,内径方向)延长形成,并且具有上面、下面及侧面。就此,机体321断面为""形态,并且是以上下方向形成的垂直部为第1机体321a,在垂直部的内侧以水平方向延长形成的水平部为第2机体321b,第1机体321a位于基板支撑体31上。
第1机体321a的上面,形成凹陷形成的结合槽324,并且在结合槽324插入设置待后述的上部环33的结合凸起332。所述结合槽324具有多个,其中一部分大小大于除其以外的结合槽形成。即,结合槽324以插入结合凸起332的形态及大小制作。例如,结合凸起332具有圆形断面的情况,结合槽324a断面为圆形,大小与结合凸起332的断面直径类似,或大小稍微大的槽形成。这时,一部分结合槽324b的大小为,结合凸起332结合时,具有与结合凸起332隔离的间隔D的大小,例如可以断面大于圆形的椭圆形形成。就算保护环32、33由于在高温使用导致热膨胀,确保膨胀余量防止环变形,可在高温稳定使用。另外,在一部分结合槽324a可连接贯通第1机体321a的贯通孔。贯通孔可作用为通过气体的排气孔,另外在第1机体321a的下面可形成结合槽325,下面结合槽325与在基板支撑体31水平面形成的凸起(未图示)对应形成,下部环32安装在基板支撑体31上时,下面结合槽325可设置在所述凸起。就此,可使下部环32易于安装在基板支撑体31的定位位置。
第2机体321b,形成通过净化气体的第1流通渠道322及第2流通渠道323。一端与第2机体321b的下面连接,向上部方向延长形成,即,以第2机体321b的垂直方向形成,一端部与向下面露出的第1流通渠道322,及第1流通渠道322的其他端连接,形成向内侧方向,即环的内径方向延长形成的第2流通渠道323。这时,第1流通渠道322上下贯通第2机体321b形成,第2流通渠道在第2机体的上面可形成凹陷的槽。另外,第1及第2流通渠道322、323根据下部环32的圆周方向,正确的说根据第2机体321b圆周方向形成多个为最佳。(参照图5)多个第1及第2流通渠道322、323的方向可多样的调节,例如可使基板S中心提高进行设置。若第1及第2流通渠道322、323,根据下部保护环32的圆周方向,以均匀的间隔形成多个,在基板边缘领域可均匀的供给净化气体。另外,控制第1及第2流通渠道322、323的方向,分别按基板S的位置可精密的控制供给净化气体的量。
另外,下部环32的内侧面,正确的说在第2机体321b的内侧面,至少在一部分可形成倾斜面326,使倾斜面326向基板支撑体31向下倾斜形成,并且倾斜面326的倾斜角为45°至80°程度为最佳,像这种若在下部环32的内侧面形成倾斜面326,在基板支撑体31上加载基板S时,可使基板S在倾斜面326滑动,因此可使基板易于安装在基板支撑体31的定位位置。若倾斜角小于45°,会很难滑动。若倾斜角大于80°,在安装基板S时的安装余量变少,会在加载上发生困难。
上部环33设置在下部环32上,并且在基板支撑体31上安装基板S后进行设置。上部环33以对应下部环32的形态制造。例如,下部环32为圆形的情况,上部环33也以圆形环制作,当然也可变更为除此以外的多样形态。另外,上部环33形成为的环的内径小于下部环32的内径,并且上部33的内侧端部具有向下方弯曲的弯曲部333,弯曲部333的内侧与下部环32的内侧面之间形成第3流通渠道327。就此,上部环33覆盖基板S的边缘领域。即,使上部环33的弯曲部333在基板S的上部边缘领域上侧,留有稍微的间隔重叠的进行配置。另外,上部环33的下面可插入上述的下部环32的结合槽324的结合凸起332向下凸出形成。根据这种结合凸起332,可使上部环33易于结合在下部环32的定位位置。
以下,参照图面说明供给净化气体的渠道。
如图3所示,基板支撑台30具有通过分别的流通渠道,向基板S的上部边缘、下部边缘及侧面供给净化气体的流通渠道,并且流通渠道包括上部流通渠道及下部流通渠道。上部流通渠道,通过保护环在高于基板支撑体31上面的位置,使气体从上至下向基板S喷射的渠道,并且下部流通渠道在基板支撑体31与保护环之间形成,从下至上向基板喷射气体的渠道。
上部流通渠道,包括:第1流通渠道322,与下部环32的下面连接,向上部方向延长形成;第2流通渠道323,与第1流通渠道322的其他端连接,向内侧方向延长形成;第3流通渠道,与第2流通渠道连接,并且在下部环32的内侧面与上部环33之间形成。下部流通渠道,包括下部环32的下面边缘位置领域与在基板支撑体31的侧面之间形成的第4流通渠道328。这时,第1流通渠道322及第2流通渠道323,根据下部环的圆周方向,以一定间隔形成多个。
另外,在下部环32与基板支撑体31之间,形成通过气体的主渠道312。即,下部环32的第1机体321a的内侧面,及第2机体321b的下面一部分与基板支撑体31的侧壁之间,形成通过净化气体的主渠道312,并且这与上述说明的流通渠道连接。详细的说,主渠道312,与在下部环32形成的第1流通渠道322,及在下部环32的下面边缘位置与基板支撑体31的侧面之间形成的第4流通渠道328连接。基板支撑体31的内部,形成通过气体的气体通道311,并且气体通道311与主渠道312连接。
通过上述渠道,说明供给净化气体供给的过程。
首先,若在基板支撑体31的气体通道311供给净化气体,净化气体会通过与气体通道311连接的主渠道312,接着通过与主渠道312连接的流通渠道,在基板边缘位置领域(包括上面边缘、下面边缘及侧面的领域)及下部面供给。流通渠道分为,包括第1至第3流通渠道322、323、327的上部流通渠道,与包括第4流通渠道328的下部流通渠道。因此净化气体也分支为上部流通渠道及下部流通渠道向基板S喷射。即,通过下部流通渠道,在基板S整体的下面边缘及侧面供给净化气体。另外,通过上部流通渠道,尤其是通过多个第1及第2流通渠道322、323形成的多个渠道,在基板S的上面边缘及侧面使净化气体均匀的供给。即,通过在保护环32、33形成的多个流通渠道,在基板边缘位置的多个位置,从上方至下方使净化气体均匀的喷射。通过下部及上部的流通渠道供给的净化气体,通过上部环33与基板S之间的缝隙,向基板S上侧移动。
根据这种净化气体的移动,为了在基板S沉积薄膜,就算供给工序气体,在基板S的边缘位置领域(上面边缘、侧面、下面边缘)及下面没有供给工序气体,因此可有效抑制或防止在基板S边缘位置领域沉积薄膜。尤其是,在基板S在边缘位置的多个位置,从上方至下方使净化气体均匀的喷射,因此可抑制或防止在基板S上面边缘的一部分形成薄膜。
在以下,示例性的说明本发明保护环多样的变形。图6是根据本发明的变形示例,显示保护环构成的断面图。
参照图6(a),下部环32在上面具有阶梯部329,上部环33在下面具有对应所述阶梯部329的凸出部。即,在下部环32的上面形成阶梯形态的阶梯部329,可以对应阶梯部的高度左右的厚度,形成上部环33的凸出部。从此,可使上部环33厚度增加,可使上部环33被稳定的控制,可使下部环32与上部环33的结合更加易于执行。
另外,在上述示例了第1流通渠道贯通下部环32,并且第2流通渠道在下部环32的上部表面形成,但是第1及第2流通渠道可由多样的位置及构造形成。例如,第1流通渠道322及第2流通渠道323,可在下部环32的第2机体321b的内部形成(图6(b))。即,第1流通渠道322为以上下方向横跨第2机体321b形成的空间,并且一端向第2机体321b的下面露出,且不露出其他端。第2流通渠道323为以水平方向横跨第2机体321b形成的空间,一端与第1流通渠道322的其他端连接,并且其他端向第2机体321b的侧面露出。
与此相同,在本发明的详细说明中,说明了关于具体实施例,当然在不超过本发明范畴的限度内,可进行多种多样的变形。因此,本发明的范围不得限制在说明的实施例,并且不仅是后述的权利要求范围,应根据与其权利要求均等范围被定义。