CN105990197A - 基板处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基板处理装置。基板处理装置包括：基板保持器具，呈搁板状保持多个基板；处理容器，具有用于收容多个基板以及基板保持器具的内筒、和配置于内筒的外侧的外筒；气体供给部件，与收容于处理容器内的多个基板的被处理面平行地向该被处理面供给处理气体；排气部件，经由气体出口对处理容器内的处理气体进行排气；排气口，设置于内筒的隔着基板保持器具与气体供给部件相对的那一侧的侧壁；整流板，设置于内筒的外周壁或外筒的内周壁的在处理容器的周向上位于排气口和气体出口之间的部分，整流板以从比与基板保持器具的下端相对应的位置靠下方的位置至少朝向上方延伸到与排气口的下端相对应的位置的方式沿着处理容器的铅垂方向设置。

Description

基板处理装置
技术领域
本发明涉及基板处理装置。
背景技术
以往以来，公知有立式热处理装置作为对多张晶圆一并(以批量)进行热处理的基板处理装置。在立式热处理装置中，将晶圆收容于处理容器，从气体供给部件向晶圆供给处理气体来进行热处理。
作为立式热处理装置，公知有如下结构：在处理容器的侧壁设置有沿着晶圆的排列方向分成多个区域进行排气的排气口，在隔着晶圆与排气口相对的位置设置有供给处理气体的气体导入管。
发明内容
发明要解决的问题
然而，在上述技术中，排气口设置于处理容器的下方，因此，导入到处理容器的处理气体容易朝向下方流动。因此，有时处理容器内的气体的流动产生不平衡。其结果，在对收容到处理容器的多张晶圆进行了热处理时的面间的均匀性降低。
因此，本发明的目的在于提供一种抑制处理容器内的气体的流动的不平衡的基板处理装置。
用于解决问题的方案
本发明的一技术方案的基板处理装置包括：基板保持器具，其呈搁板状保持多个基板；处理容器，其具有用于收容所述多个基板以及所述基板保持器具的内筒、和配置于所述内筒的外侧的外筒；气体供给部件，其与收容于所述处理容器内的所述多个基板的被处理面平行地向所述多个基板的被处理面供给处理气体；排气部件，其经由气体出口对所述处理容器内的所述处理气体进行排气；排气口，其设置于所述内筒的隔着所述基板保持器具与所述气体供给部件相对的那一侧的侧壁；整流板，其设置于所述内筒的外周壁或所述外筒的内周壁的在所述处理容器的周向上位于所述排气口和所述气体出口之间的部分，所述整流板以从比与所述基板保持器具的下端相对应的位置靠下方的位置朝向上方至少延伸到与所述排气口的下端相对应的位置的方式沿着所述处理容器的铅垂方向设置。
本发明的另一技术的基板处理装置包括：基板保持器具，其呈搁板状保持多个基板；处理容器，其具有用于收容所述多个基板以及所述基板保持器具的内筒、和配置于所述内筒的外侧的外筒；气体供给部件，其与收容于所述处理容器内的所述多个基板的被处理面平行地向所述多个基板的被处理面供给处理气体；排气部件，其经由气体出口对所述处理容器内的所述处理气体进行排气；排气口，其设置于所述内筒的隔着所述基板保持器具与所述气体供给部件相对的那一侧的侧壁，所述基板保持器具具有：顶板；底板，其与所述顶板相对地设置；支柱，其将所述顶板和所述底板连结起来；爪部，其设置于所述支柱，用于保持所述多个基板；圆板状构件，其设置于所述顶板和所述多个基板之间以及所述底板和所述多个基板之间，具有比所述多个基板的外径大的外径。
附图说明
附图作为本说明书的一部分而被编入来表示本发明的实施方式，因此，与上述的一般的说明以及后述的实施方式的详细内容一起说明本发明的概念。
图1是本发明的一实施方式的基板处理装置的概略纵剖视图。
图2是例示晶圆舟皿的概略立体图。
图3是例示圆板状构件的概略俯视图。
图4是本发明的一实施方式的基板处理装置的概略横剖视图。
图5是沿着图4的辅助线AL的概略局部展开图。
图6是在实施例1的模拟中使用的基板处理装置的概略结构图。
图7是表示实施例1中的气流模拟的结果的特性图。
图8是在实施例2的模拟中使用的基板处理装置的概略结构图。
图9是表示实施例2中的气流模拟的结果的特性图。
图10是在实施例3的模拟中使用的基板处理装置的概略结构图。
图11是表示实施例3中的气流模拟的结果的特性图。
图12是在比较例的模拟中使用的基板处理装置的概略结构图。
图13是表示比较例中的气流模拟的结果的特性图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。此外，在本说明书以及附图中，通过对实质上具有相同的功能构成的构成要素标注相同的附图标记，省略重复的说明。在下述的详细说明中，提供了很多具体的详细内容，以能够充分地理解本发明。然而，没有这样的详细说明本领域技术人员可完成本发明是不言而喻的。在其他例子中，为了避免各种实施方式难以被理解，没有详细地示出公知的方法、顺序、系统、构成要素。
(基板处理装置的整体结构)
对本发明的一实施方式的基板处理装置进行说明。图1是本发明的一实施方式的基板处理装置1的概略纵剖视图。
如图1所示，基板处理装置1具有长度方向是铅垂方向的大致圆筒形的处理容器4。处理容器4具有双重管构造，该双重管构造包括：外筒6，其具有顶部；内筒8，其同心地配置于外筒6的内侧，具有顶部。内筒8的下端部具有向外突出的凸缘，通过焊接等固定于外筒6的内壁。外筒6的下端部具有向外突出的凸缘，外筒6的凸缘下表面被由不锈钢等形成的圆环状的底部凸缘10支承。底部凸缘10被螺栓等固定部件固定于底板。此外，处理容器4的详细结构随后论述。
在底部凸缘10的下端部的开口部，经由O形密封环等密封构件16气密密封地安装有例如由不锈钢等构成的圆盘状的盖部14。另外，在盖部14的大致中心部贯穿有利用例如磁性流体密封18形成气密状态且能够旋转的旋转轴20。该旋转轴20的下端与旋转机构22连接，在旋转轴20的上端固定有由例如不锈钢构成的台24。
在台24上设置有例如石英制的保温筒26。另外，在保温筒26上载置有例如石英制的晶圆舟皿28作为基板保持器具。晶圆舟皿28是用于呈搁板状将多个晶圆W保持于处理容器4内的基板保持器具。在晶圆舟皿28上以预定的间隔、例如10mm左右的间距收容例如50张～150张的半导体晶圆W等基板。
图2是例示晶圆舟皿28的概略立体图。图3是例示圆板状构件29的概略俯视图。
例如，如图2所示，晶圆舟皿28在顶板28a和底板28b之间夹设有多根例如3根支柱28c。在支柱28c上设置有用于保持晶圆W的爪部28d。另外，也可以与支柱28c一起适当地设置有辅助支柱28e。
在晶圆舟皿28的顶板28a和用于保持多个晶圆W的区域之间、晶圆舟皿28的底板28b和用于保持多个晶圆W的区域之间以及晶圆舟皿28的铅垂方向上的中央部分分别设置有1个或多个圆板状构件29。在图2中，各设置有1个圆板状构件29。
例如，如图3所示，圆板状构件29具有比晶圆W的外径大的外径，另外，圆板状构件29在与晶圆舟皿28的支柱28c以及辅助支柱28e相对应的位置具有缺口部29a。在图3中，形成有5个缺口部29a。圆板状构件29由石英等耐热性材料形成。
此外，圆板状构件29既可以是通过焊接等固定于晶圆舟皿28的结构，也可以是可拆卸地载置于晶圆舟皿28的结构。
晶圆舟皿28、保温筒26、台24以及盖部14成为一体，利用例如舟皿升降机即升降机构30装载于处理容器4内、从处理容器4内卸载。
在底部凸缘10的侧面设置有用于向处理容器4内导入处理气体的气体导入管82。气体导入管82利用接头83等固定部件与气体导入端口75连接。在外筒6的凸缘的与气体导入端口75相对应的位置形成有贯通孔。喷射器60的水平部分从处理容器4内插入贯通孔，并且气体导入管82和喷射器60利用接头83连接固定。
喷射器60是将经由气体导入管82供给到气体导入端口75的处理气体向晶圆W供给的气体供给部件。喷射器60既可以例如由石英构成，也可以由SiC等陶瓷构成。另外，除了石英、陶瓷之外，喷射器60能够使用难以污染处理容器4的内部的各种材料而构成。
喷射器60的上方的顶端部被密封，在喷射器60的侧面设置有多个气体供给孔61，该气体供给孔61与收容于处理容器4内的多个晶圆W的被处理面平行地向多个晶圆W的被处理面供给处理气体。也就是说，沿着铅垂方向具有预定间隔地设置气体供给孔61，一边从气体供给孔61供给处理气体一边对晶圆W进行热处理，对晶圆W进行成膜。因而，气体供给孔61设置于接近晶圆W的那一侧。
另外，在图1中，示出了设置有1个气体导入管82的结构，但本发明并不限定于该结构。也可以是依赖于所使用的气体种类的数量等而具有多个气体导入管82的基板处理装置1。另外，从气体导入端口75向处理容器4导入的气体从气体供给源80供给，由流量控制阀81进行流量控制。
另外，也可以在基板处理装置1设置有活化部件，该活化部件利用通过高频电力产生的等离子体使从气体供给孔61供给的处理气体活化。
在外筒6的下部设置有气体出口36，气体出口36与作为排气部件的一个例子的排气系统38连结。排气系统38包括与气体出口36连接的排气通路40和在排气通路40的途中依次连接的压力调整阀42以及真空泵44。能够利用排气系统38一边对处理容器4内的压力进行调整一边对气体进行排气。
在处理容器4的外周侧以包围处理容器4的方式设置有对晶圆W等被处理体进行加热的加热器装置48。
另外，在内筒8的隔着晶圆舟皿28与喷射器60相对的那一侧的侧壁沿着铅垂方向形成有作为排气口的一个例子的狭缝101，能够对内筒8内的气体进行排气。即、从喷射器60的气体供给孔61朝向晶圆W供给的处理气体通过狭缝101从内筒8向内筒8和外筒6之间的空间流动，从气体出口36向处理容器4外排出。
狭缝101以上端的位置比被保持于晶圆舟皿28的晶圆W中的被保持于最上层的晶圆W的位置靠上方的方式形成。另外，狭缝101以下端的位置比被保持于晶圆舟皿28的晶圆W中的被保持于最下层的晶圆W的位置靠下方的方式形成。
此外，在图1中，作为排气口，图示了狭缝101，但本发明并不限定于此。作为排气口，也可以是沿着处理容器4的铅垂方向形成的多个开口部。
图4是本发明的一实施方式的基板处理装置1的概略横剖视图。图5是沿着图4的辅助线AL的概略局部展开图。此外，图4中的箭头表示设置有排气系统38的方向。另外，图5中的箭头表示处理气体的流动。
如图4所示，在外筒6的内周壁，在周向上的狭缝101和排气系统38(气体出口36)之间分别设置有例如通过焊接朝向内筒8的外周壁的方向突出设置的板状的整流板102。如图5所示，整流板102的长度方向是铅垂方向，从比与晶圆舟皿28的下端相对应的位置靠下方的位置至少朝向上方延伸到与狭缝101的下端相对应的位置。
作为整流板102的俯视时的长度L1，如图4所示，若将外筒6的内周壁和内筒8的外周壁之间的长度设为L2，优选L1是L2的0.67倍以上(L1≥0.67×L2)。优选整流板102的铅垂方向上的高度是从内筒8的下端延伸到晶圆舟皿28的高度方向上的大致中央部分的高度。
此外，在图4中，对整流板102设置于外筒6的内周壁的结构进行了说明，但本发明并不限定于此，整流板102也可以以朝向外筒6的内周壁的方向突出设置的方式设置于内筒8的外周壁。
另外，如图1所示，在基板处理装置1中设置有对基板处理装置1的各部分的动作进行控制的、例如由计算机构成的控制部1A。控制部1A具有由程序、存储器、CPU构成的数据处理部等，在程序中编入有命令(各步骤)，以便从控制部1A向基板处理装置1的各部分输送控制信号，执行各种的处理。该程序储存于计算机存储介质、例如软盘、光盘、硬盘、MO(光磁盘)以及存储卡等存储介质并安装于控制部1A。
(作用·效果)
对本发明的一实施方式的基板处理装置1的作用·效果进行说明。
本发明的一实施方式的基板处理装置1包括：狭缝101，其设置于内筒8的隔着晶圆舟皿28与喷射器60相对的那一侧的侧壁；整流板102，其设置于内筒8的外周壁或外筒6的内周壁的在处理容器4的周向上位于狭缝101和气体出口36之间的部分。另外，整流板102以从比与晶圆舟皿28的下端相对应的位置靠下方的位置至少朝向上方延伸到与狭缝101的下端相对应的位置的方式沿着处理容器4的铅垂方向设置。
因此，经由狭缝101从内筒8流出到内筒8和外筒6之间的空间的处理气体的一部分不是呈直线状到达气体出口36而是被整流板102变更流向之后从气体出口36排出。
具体而言，如图5所示，从狭缝101的上方部分流出到内筒8和外筒6之间的空间的处理气体几乎不受到整流板102的影响就从气体出口36排出。相对于此，从狭缝101的下方部分流出到内筒8和外筒6之间的空间的处理气体以避开整流板102的方式朝向上方流动，若通过设置有整流板102的位置，则朝向气体出口36向下方流动，从气体出口36排出。
作为结果，在气体出口36设置于处理容器4的下方的基板处理装置1中，能够抑制被导入到处理容器4的处理气体在内筒8内朝向下方流动。即、能够抑制处理容器4内的气体的流动产生不平衡。其结果，能够谋求提高对收容于处理容器4的多张晶圆W进行了热处理时的面间的均匀性。
另外，在基板处理装置1中，在晶圆舟皿28的顶板28a和用于保持多个晶圆W的区域之间、以及晶圆舟皿28的底板28b和用于保持多个晶圆W的区域之间分别设置有1个或多个圆板状构件29。因此，在晶圆舟皿28的铅垂方向上的上端的位置附近处理气体被引向铅垂方向上方的倾向变弱，在下端的位置附近气体被引向铅垂方向下方的倾向变弱。另外，也在晶圆舟皿28的铅垂方向上的中央部分设置有1个或多个圆板状构件29，因此，在晶圆舟皿28的铅垂方向上的中央的位置附近处理气体被引向铅垂方向下方的倾向变弱。因此，从气体供给孔61供给的处理气体的流动与晶圆舟皿28的水平方向大致平行。即、能够抑制处理容器4内的气体的流动产生不平衡。其结果，能够谋求提高在对收容于处理容器4的多张晶圆W进行了热处理时的面间的均匀性。此外，在本发明的一实施方式中，使用了3个圆板状构件29，但也可以增加圆板状构件29的张数而将用于保持晶圆W分隔成多个区域，在该情况下也可获得相同的作用效果。
【实施例】
使用在处理容器4内设置有晶圆舟皿28、喷射器60和气体出口36的模型，进行了从喷射器60朝向晶圆舟皿28供给气体时的气体的流动(以下也称为“气流”。)的模拟。此外，作为晶圆舟皿28，可载置直径300mm的晶圆W。
(实施例1)
图6是在实施例1的模拟中使用的基板处理装置的概略结构图。具体而言，图6的(a)以及(b)分别是在实施例1的模拟中使用的基板处理装置的概略俯视图以及概略纵剖视图。
在实施例1中，如图6所示，与喷射器60相对而在内筒8的相反侧的侧壁沿着铅垂方向设置有狭缝101(宽度是50mm)。另外，在外筒6的内周壁的在处理容器4的周向上位于狭缝101和气体出口36之间的部分设置有长度方向是铅垂方向的板状的整流板102，该整流板102朝向内筒8的外周壁的方向突出设置。作为整流板102的铅垂方向上的长度，设为从保温筒26的下表面延伸到与晶圆舟皿28的铅垂方向上的中央部分相对应的位置的长度(在图6中用“H”表示。)。
图7是表示实施例1中的气流模拟的结果的特性图。在图7中，用实线表示处理容器4内的气体的流动。
如图7所示，在实施例1中，能够确认到如下内容：在狭缝101附近气体被引向铅垂方向下方的倾向变弱，从喷射器60供给的气体的流动与晶圆舟皿28的水平方向大致平行。即、认为在实施例1中可抑制处理容器4内的气体的流动产生不平衡。
(实施例2)
图8是在实施例2的模拟中使用的基板处理装置的概略结构图。具体而言，图8的(a)和(b)分别是在实施例2的模拟中使用的基板处理装置的概略俯视图和概略纵剖视图。
在实施例2中，如图8所示，与喷射器60相对而在内筒8的相反侧的侧壁沿着铅垂方向设置有狭缝101(宽度是50mm)。另外，在晶圆舟皿28的铅垂方向上的上端的位置、中央部分的位置以及下端的位置这3处各设置有两个圆板状构件29。作为圆板状构件29的大小，设为具有比晶圆W的外径大且与内筒8不干涉的外径的大小。
图9是表示实施例2中的气流模拟的结果的特性图。在图9中，用实线表示处理容器4内的气体的流动。
如图9所示，在实施例2中，能够确认到如下内容：在晶圆舟皿28的铅垂方向上的上端的位置附近气体被引向铅垂方向上方的倾向变弱，在下端的位置附近气体被引向铅垂方向下方的倾向变弱。并且，能够确认到如下内容：从喷射器60供给的气体的流动与晶圆舟皿28的水平方向大致平行。即、认为在实施例2中可抑制处理容器4内的气体的流动产生不平衡。
(实施例3)
图10是在实施例3的模拟中使用的基板处理装置的概略结构图。具体而言，图10的(a)和(b)分别是在实施例3的模拟中使用的基板处理装置的概略俯视图和概略纵剖视图。
在实施例3中，如图10所示，与喷射器60相对而在内筒8的相反侧的侧壁沿着铅垂方向设置有狭缝101(宽度是50mm)。另外，在外筒6的内周壁的在处理容器4的周向上位于狭缝101和气体出口36之间的部分分别设置有长度方向是铅垂方向的板状的整流板102，该整流板102朝向内筒8的外周壁的方向突出设置。而且，在晶圆舟皿28的铅垂方向上的上端的位置、中央部分的位置以及下端的位置这3处各设置有两个圆板状构件29。整流板102与实施例1相同，圆板状构件29的大小与实施例2相同。即、实施例3是将实施例1和实施例2组合而成的例子。
图11是表示实施例3中的气流模拟的结果的特性图。在图11中，用实线表示处理容器4内的气体的流动。
如图11所示，在实施例3中，能够确认到如下内容：在狭缝101附近气体被引向铅垂方向下方的倾向变弱，从气体供给孔61供给的气体的流动与晶圆舟皿28的水平方向大致平行。另外，在实施例3中，能够确认到如下内容：在晶圆舟皿28的铅垂方向上的上端的位置附近气体被引向铅垂方向上方的倾向变弱，在下端的位置附近气体被引向铅垂方向下方的倾向变弱。并且，能够确认到如下内容：从喷射器60供给的气体的流动与晶圆舟皿28的水平方向大致平行。即、认为在实施例3中可抑制处理容器4内的气体的流动产生不平衡。
(比较例)
图12是在比较例的模拟中使用的基板处理装置的概略结构图。具体而言，图12是在比较例的模拟中使用的基板处理装置的概略纵剖视图。
在比较例中，在替代实施例1～3中设置的狭缝101而具有从铅垂方向的上方朝向下方大小依次缩小的开口部901这一点、没有设置有实施例1～3中设置的整流板102以及圆板状构件29这一点，与实施例1～3不同。
图13是表示比较例中的气流模拟的结果的特性图。在图13中，用实线表示处理容器4内的气体的流动。
如图13所示，在比较例中，能够确认到如下内容：从喷射器60供给的气体相对于晶圆舟皿28的水平方向大幅度弯曲地流动。另外，能够确认到如下内容：在晶圆舟皿28的铅垂方向上的下端的位置附近，气体被大幅度地引向设置有气体出口36的下方。即、认为在比较例中处理容器4内的气体的流动大幅度地产生不平衡。
根据一实施方式，能够抑制处理容器内的气体的流动的不平衡。
应该认为在此记载的实施方式在所有方面都是例示，不是限制性的内容。实际上，上述实施方式能以多样的形态具体化。另外，上述的实施方式也可以在不脱离权利要求书及其主旨的情况下以各种形态省略、置换、变更。意在本发明的范围包括权利要求书及其同等的意味以及范围内的所有变更。
本申请基于2015年3月19日提出申请的日本特许出愿第2015-055586号的优先权的利益，该日本申请的全部内容作为参照文献编入本说明书中。

Claims (10)

1.一种基板处理装置，其中，
该基板处理装置包括：
基板保持器具，其呈搁板状保持多个基板；
处理容器，其具有用于收容所述多个基板以及所述基板保持器具的内筒、和配置于所述内筒的外侧的外筒；
气体供给部件，其与收容于所述处理容器内的所述多个基板的被处理面平行地向所述多个基板的被处理面供给处理气体；
排气部件，其经由气体出口对所述处理容器内的所述处理气体进行排气；
排气口，其设置于所述内筒的隔着所述基板保持器具与所述气体供给部件相对的那一侧的侧壁；
整流板，其设置于所述内筒的外周壁或所述外筒的内周壁的在所述处理容器的周向上位于所述排气口和所述气体出口之间的部分，
所述整流板以从比与所述基板保持器具的下端相对应的位置靠下方的位置至少朝向上方延伸到与所述排气口的下端相对应的位置的方式沿着所述处理容器的铅垂方向设置。
2.根据权利要求1所述的基板处理装置，其中，
所述整流板以从比与所述基板保持器具的下端相对应的位置靠下方的位置至少延伸到与所述基板保持器具的中央相对应的位置的方式沿着所述处理容器的铅垂方向设置。
3.根据权利要求1所述的基板处理装置，其中，
所述排气口是以上端的位置比被保持于所述基板保持器具中的最上层的晶圆的位置靠上方的方式形成、且以下端的位置比被保持于所述基板保持器具中的最下层的晶圆的位置靠下方的方式形成的狭缝。
4.根据权利要求1所述的基板处理装置，其中，
所述排气口是沿着所述处理容器的铅垂方向形成的多个开口部。
5.根据权利要求1所述的基板处理装置，其中，
所述基板保持器具具有：
顶板；
底板，其与所述顶板相对地设置；
支柱，其将所述顶板和所述底板连结起来；
爪部，其设置于所述支柱，用于保持所述多个基板；
圆板状构件，其设置于所述顶板和所述多个基板之间以及所述底板和所述多个基板之间，具有比所述多个基板的外径大的外径。
6.根据权利要求5所述的基板处理装置，其中，
所述圆板状构件具有缺口部，通过使所述缺口部的位置与所述支柱的位置相对应，所述圆板状构件被保持于所述爪部。
7.根据权利要求1所述的基板处理装置，其中，
所述整流板设置于所述外筒的内周壁。
8.根据权利要求1所述的基板处理装置，其中，
所述整流板的俯视时的长度是所述外筒的内周壁和所述内筒的外周壁之间的长度的0.67倍以上。
9.一种基板处理装置，其中，
该基板处理装置包括：
基板保持器具，其呈搁板状保持多个基板；
处理容器，其具有用于收容所述多个基板以及所述基板保持器具的内筒、和配置于所述内筒的外侧的外筒；
气体供给部件，其与收容于所述处理容器内的所述多个基板的被处理面平行地向所述多个基板的被处理面供给处理气体；
排气部件，其经由气体出口对所述处理容器内的所述处理气体进行排气；
排气口，其设置于所述内筒的隔着所述基板保持器具与所述气体供给部件相对的那一侧的侧壁，
所述基板保持器具具有：
顶板；
底板，其与所述顶板相对地设置；
支柱，其将所述顶板和所述底板连结起来；
爪部，其设置于所述支柱，用于保持所述多个基板；
圆板状构件，其设置于所述顶板和所述多个基板之间以及所述底板和所述多个基板之间，具有比所述多个基板的外径大的外径。
10.根据权利要求9所述的基板处理装置，其中，
所述基板保持器具还具有这样的圆板状构件：该圆板状构件设置于所述基板保持器具的铅垂方向上的中央部分的位置，具有比所述多个基板的外径大的外径。
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