CN1777986A

CN1777986A - 对被处理基板进行半导体处理的装置

Info

Publication number: CN1777986A
Application number: CN 200480010775
Authority: CN
Inventors: 朝仓贤太朗
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2003-04-21
Filing date: 2004-04-20
Publication date: 2006-05-24
Anticipated expiration: 2024-04-20
Also published as: JP2009197331A; JP5091906B2; CN101174551A; CN100367485C; CN100541715C

Abstract

本发明涉及对被处理基板(W)进行半导体处理的装置，包含配置在载置台(38)上的，辅助进行被处理基板的运送的升降机构(48)。升降机构包含支承和使被处理基板升降的升降机销子(51)和引导升降机销子的升降动作的导向孔(49)。导向孔具有贯通载置台，从上表面延伸至下表面的主孔部分(49a)，和与主孔部分对应在从载置台的下表面向下方突出的延长套管(66)内延伸的延长孔部分(49b)。

Description

对被处理基板进行半导体处理的装置

技术领域

本发明涉及在对处理基板实施半导体处理的装置中，具有改良的基板升降机构的装置。这里，所谓半导体处理是指通过在半导体晶片或LCD(Liquid Crystal Display)或FPD(Flat Panel Display)用的玻璃基板等被处理基板上，通过按规定的图形形成半导体层、绝缘层、导电层等，在该被处理基板上制造包含半导体设备和与半导体设备连接的配线、电极等构造物而实施的各种处理。

背景技术

在半导体设备的制造中，要对半导体晶片等被处理基板反复进行成膜、蚀刻、加热、改良、结晶化等各种半导体处理。在这种半导体处理中，将被处理基板载置在处理容器内配置的载置台(基座)上，在此状态下，对被处理基板进行处理。为了进行被处理基板在载置台上的运送，使用升降机构。一般地，这种升降机构具有分别配置在上述载置台内形成的通孔内的升降机销子。

图8为表示现有的半导体处理装置的基板升降机构的一部分的纵截面侧视图。如图8所示，在载置台138上形成多个上下贯通的通孔(导向孔)150。升降机销子152可自由出入地插入导向孔150中。通过规定的驱动装置驱动升降机销子152，在载置台138的载置面上进行出入动作(例如，参照特开平6-318630号公报)。

在这种被处理基板的升降机构中，通过驱动装置使升降机销子152突出到载置台138的载置面上，从载置面抬起被处理基板W。此外，通过使升降机销子152下降，将被处理基板W载置在载置面上。在图8中，升降机销子152的下端只是在与安装在驱动零件154上的销子底座156的表面接触的状态下被支承。通过使驱动零件154上下移动，升降机销子152在导向孔150的内部上下滑动。

特表2002-530847号公报也公开了具有基板升降机构的处理装置。在该文献的装置中，在载置台上形成的通孔的内部配置进行升降机销子导向的辅助管。

发明内容

本发明的目的是在对被处理基板实施半导体处理的装置中，减轻由于气体在升降机销子和导向孔之间回转产生的堆积物附着等问题。

本发明的第一方面的对被处理基板进行半导体处理的装置，具备：

容纳上述被处理基板的处理容器；

将处理气体供给上述处理容器内的供气系统；

配置在上述处理容器内的载置台，上述载置台具有载置上述被处理基板的上表面和露出到上述处理容器内的下表面，和

相对于上述载置台的上述上表面，辅助上述被处理基板的运送的升降机构；其中，

上述升降机构具备：

支承上述被处理基板的升降机销子；

使上述升降机销子升降的驱动部分；

引导上述升降机销子的升降动作的导向孔；上述导向孔具备贯通上述载置台，从上述上表面延伸至上述下表面的主孔部分，和与上述主孔部分对应，从上述载置台的上述下表面向下方突出的延长套管内延伸的延长孔部分。

上述导向孔的上述延长孔部分的长度优选比上述导向孔的上述主孔部分的长度的一半大。在一种形式中，上述辅助管的上端安装在上述载置台的上述下表面上，上述辅助管的全体形成上述延长套管，使上述延长孔部分在辅助管内形成。在另一种形式中，将上述辅助管插入上下贯通上述载置台的通孔内，从上述载置台的上述下表面向下突出的上述辅助管的一部分形成上述延长套管，使得上述主孔部分和上述延长孔部分在一个辅助管内形成。

上述驱动部分可在第一和第二个状态间使上述升降机销子升降，能够构成在上述第一状态下，为了辅助上述被处理基板的运送，上述升降机销子突出到上述载置台的上述上表面，在上述第二状态下，为了进行上述半导体处理，上述升降机销子退避在上述载置台的上述上表面下的结构。

在上述升降机销子的上述第二状态，上述升降机销子与上述导向孔的内表面接触的下侧接触点，优选位于上述延长套管的下端向上的位置。因此，能够构成上述升降机销子具有上轴部分和直径比上述上轴部分小的下轴部分，上述上轴部分的下端部形成上述下侧接触点的结构。

在上述升降机销子的外表面上能够形成环状凹部。在上述升降销子的上述第二个状态，上述环状凹部位于上述延长套管的下端部向上的位置。在上述升降机销子的外表面上能够形成长方向槽部。在上述升降机销子的上述第二状态下，上述长方向槽部位于上述延长套管的下端部向上的位置。

附图说明

图1为表示本发明的第一实施方式的半导体处理装置的纵截面侧视图。

图2为表示在图1所示的半导体处理装置中适用的第二实施方式的基板升降机构的一部分的纵截面侧视图。

图3为表示在图1所示的半导体处理装置中适用的第三实施方式的基板升降机构的一部分的纵截面侧视图。

图4A和图4B为分别表示为现有的结构和第三实施方式的结构的示意图，用来比较基板升降机构的作用效果。

图5A和图5B为分别表示第三实施方式的变更例的结构和第三实施方式的结构的示意图，用来比较基板升降机构的作用效果，图5C为放大图5B的一部分VC的示意图。

图6A为表示在图1所示的半导体处理装置中适用的第四实施方式的基板升降机构的一部分的纵截面侧视图，图6B为放大图6A的一部分VIB的示意图。

图7为表示在图1所示的半导体处理装置中适用的第五实施方式的基板升降机构的一部分的纵截面侧视图。

图8为表示现有的半导体处理装置的基板升降机构的一部分的纵截面侧视图。

图9A为表示在图1所示的半导体处理装置中适用的第六实施方式的基板升降机构的一部分的纵截面侧视图，图9B为表示使第六实施方式的结构的升降机销子在上升的状态下的纵截面侧视图，图9C为第六实施方式的结构的升降机销子的横截面平面图，图9D为放大图9C的一部分IXD的示意图。

图10A为表示在图1所示的半导体处理装置中适用的第七实施方式的基板升降机构的一部分的纵截面侧视图，图10B为表示使第七实施方式的结构的升降机销子在上升的状态下的纵截面侧视图，图10C为表示放大图10A的一部分的示意图。

图11A为表示在图1所示的半导体处理装置中适用的第八实施方式的基板升降机构的一部分的纵截面侧视图，图11B表示除升降机销子之外第七实施方式的结构的纵截面侧视图。

具体实施方式

本发明者，在开发本发明的过程中，已对具有上述的现有的基板升降机构的半导体处理装置的问题进行了研究。结果得到下述的结论。

在图8所示的升降机构中，在升降机销子152的外表面和通孔(导向孔)150的内表面之间形成一定程度的间隙。通过间隙，升降机销子152能够在导向孔150的内部平稳地进行升降动作。但是，当在被处理基板W上进行成膜处理等时，处理气体容易从载置台138的下方，到上述间隙内回转。这种回转气体使堆积物附着在升降机销子152的外表面或导向孔150的内表面上。此外，这种回转的气体有可能使堆积物局部地附着在面向导向孔的上部开口的被处理基板W的背面部分。

当堆积物附着在升降机销子152的外表面或导向孔150的内表面上时，伴随升降机销子152的升降动作，升降机销子的外表面与导向孔的内表面摩擦接触。结果，产生颗粒，膜质量降低，对处理性能有不利影响。另外，堆积物妨碍升降机销子152和导向孔150之间的滑动性，因此，会引起升降机销子152的动作故障，例如升降机销子的啮合造成升降机销子和载置台的损伤。

另一方面，当堆积物附着在被处理基板W的背面上时，被处理基板取出时或在其后的工序中容易产生颗粒。另外，附着在背面上的堆积物可能使被处理基板W上产生倾斜或变形等。此时，例如当以后对被处理基板W实施曝光处理时，会引起曝光图形的焦点偏移。

特别是近年来伴随半导体设备的高度集成化，成膜处理的覆盖范围(coverage)特性(即高的纵横尺寸比，例如在纵横尺寸比为10以上的孔的内面上可以成膜的覆盖范围特性)必须高。因此，预想处理气体在通孔152内的回转造成的堆积物附着更为显著，这成为成膜处理装置的一大问题点。

作为上述问题的对策，可减小升降机销子152的外表面和导向孔150的内表面之间的间隙。在此情况下，气体的回转被抑制，因此能够减轻上述堆积物的附着。然而当减小间隙时，容易产生升降机销子152的动作故障。特别是，当在升降机销子152的外表面或导向孔150的内表面上有堆积物附着时，更容易产生升降机销子152的动作故障。因此，在现实的装置中，进一步减小上述间隙极困难。现状是，这使装置设计非常困难。

以下，参照附图说明基于此结论构成的本发明的实施方式。在以下的说明中，具有大致相同的功能和结构的构成要素使用相同的符号表示，只在必要时进行重复说明。

(第一实施方式)

图1表示本发明的第一实施方式的半导体处理装置的纵截面侧视图。该半导体处理装置20是在半导体晶片等被处理基板上形成TiN薄膜的成膜处理装置。

处理装置20具有由铝或铝合金构成的处理室22。在处理室22的顶部配置导入必要的处理气体所使用的喷淋头24。喷淋头24经由与顶部连接的供给管25，与包含处理气体(例如TiCl₄或NH₃等)的气体源供给部分23连接。在喷淋头24的下面形成多个气体喷射口26A、26B。上述处理气体从气体喷射口喷射到处理空间S。

在喷淋头24的内部形成分割区分的2个气体通路24A、24B。气体通路24A、24B分别与气体喷射孔26A、26B连通，在喷淋头24内部不使两种气体混合。即：两种气体在喷淋头24的内部，通过各自的通路喷射至处理空间S，最初在处理空间S中混合。

喷淋头24由例如镍或耐蚀耐热镍基合金(hastelloy)等的镍合金等导电体构成，兼作上部电极。为了确保相对处理室22的绝缘件，喷淋头24的外周侧和上方侧全部用例如石英或氧化铝等制成的绝缘体27覆盖。即：喷淋头24隔着绝缘体27安装固定在处理室22上。在喷淋头24和绝缘体27与处理室22的各个接合部之间分别夹持例如由O形圈等构成的密封件29，确保处理室22的密封性。

产生450kHz的高频电压的高频电源33经由匹配电路35与喷淋头24连接。高频电源33和匹配电路35根据处理的需要，将高频电力供给喷淋头24。其中，高频电源供给的高频电力的频率不限于上述值，能够使用13.56MHz等任意的频率。另外，在形成TiN时，不使用高频电力，只用热反应也能够成膜。

在处理室22内通过支柱36支承的载置台38与喷淋头24对向配置。载置台38具有载置晶片W的上表面(载置面)和露出到处理室22内的下表面。载置台38例如由AlN等陶瓷构成，内部装有电阻加热式加热器等加热装置44。加热装置44与配置在支柱36内的供电线46连接，通过经由供电线46供给的电力发热。

在处理室22的侧壁22A上形成搬入搬出口28。在搬入搬出口28上配置构成为可开闭的门阀30。在载置台38的下方，在处理室22的底部22B上形成开口部31。开口部31具有比载置台38的横截面(平面轮廓)小的开口截面，俯视看，该开口截面完全包含在载置台38的横截面内。由此，处理气体从载置台38的外周侧，在底部侧回转均匀地流入开口部31中。

在开口31的下游侧构成排气空间32。排气空间32通过与底部22B连接的隔壁34形成。支柱36安装在隔壁34的底部34A上。支柱36向处理空间S内延伸，支承载置台38。

在排气空间32中，配设在隔壁34的下部侧壁上排气口40开口。排气口40与和真空泵等排气装置43连接的排气管42连接。在排气管42的中间插入可以控制开度的开度控制器的压力调整阀(未图示)。压力调整阀根据处理室22内的压力适当控制。由此，可将处理室22内的压力维持在一定值，或向着目标压力变化。

在载置台38中组装有辅助作为被处理基板的晶片W运送的升降机构48。升降机构48包含支承晶片W、使其升降的升降机销子51(图示例中有三个，图1中只表示其中的两个)。升降机销子51由Al₂O₃、SiO₂、AlN等陶瓷或石英构成。升降机构48还包含引导升降机销子51的升降动作的导向孔49。升降机销子51在导向孔49内，可分别升降地插入。

导向孔49包含从载置台38的上表面贯通延伸到下表面的主孔部分49a，和在从载置台38的下表面向下方突出的延长套管66内延伸的延长孔部分49b。设定延长孔部分49b的长度比主孔部分49a的长度的一半大。如后所述，主孔部分49a能够作为在载置台38上形成的通孔本身，也能够作为插入载置台38中的辅助管的一部分。

升降机销子51的上部插入导向孔49的内部，其下部从延长套管66向下方突出。各个升降机销子51的下端部通常分别与安装在框架54上的支承板56接触。框架54的臂部54A与配置在处理室底部22B的下侧的传动装置(actuator)58的驱动杆60连接固定。

即：框架54，支承板56，传动装置58和驱动杆60构成升降机销子51的驱动部分。可伸缩的波纹管64配置在驱动杆60贯通处理室底部28B的部分的外侧。通过波纹管64确保驱动杆60的贯通部分的处理室22的密封性。

升降机销子51的下端部优选通常在可以离开的状态下，与支承板56的驱动面接触而被支承。因为升降机销子51的下端部不受拘束，因此能够使热膨胀等原因产生的应力，通过升降机销子51的下端部的移动而释放。此外，能够进一步减少升降机销子51和导向孔49所受的损伤。

其次，说明上述结构的处理装置20的作用。首先，在晶片W保持在搬送臂(未图示)上，通过呈打开状态的门阀30和搬出搬入口28将晶片W搬入处理室22内。此时，升降机销子51成为从载置台38的载置面上突出的状态。这个状态可通过传动装置58的驱动使框架54和支承板56上升，通过压紧升降机销子51形成。接着，搬送臂将晶片W运送到多个升降机销子51的上端。

接着，通过传动装置58的驱动使框架54和支承板56下降。由此，升降机销子51也通过晶片W的负荷和销子的自重下降。当升降机销子51下降，退避到载置面以下时，将升降机销子51上的晶片W载置在载置台38的载置面上。在升降机销子51退避到载置面以下的状态下进行下一个半导体处理(成膜处理)。

在成膜处理中，将作为处理气体的例如TiCl₄和NH₃从喷淋头24由喷射孔26A、26B喷出。处理气体在处理空间S内混合，通过热反应，在晶片W的表面上形成TiN薄膜。此时，载置台38设定为足以产生上述热反应的温度，例如400～700℃。处理空间S的压力(处理容器的内压)设定为例如40～1333pa(300mmTorr～10Torr)。此外，也可以将高频电力施加在作为上部电极的喷淋头24和作为下部电极的载置台38之间，在处理空间S中产生等离子体的状态下进行成膜。

在上述成膜中，处理气体保持原样通过载置台38的周围，在位于载置台38的下表面38b的下面的下方空间S2中回转，最终从排气口40排出。此时，下方空间S2中的处理气体的一部分从升降机销子51的外表面和导向孔49的下端之间的间隙(下端导入位置)，侵入内部。由此，在导向孔49内，在升降机销子51周围形成的间隙内只有少量的堆积物附着。

导向孔49内的升降机销子51周围的气体分压，随着离开下端导入位置的距离降低，另外，与该距离相对应，堆积物的附着量减少。因此，在本发明中，通过追加延长套管66，可增加导向孔49的长度(主孔部分49a和延长孔部分49b的和)。由此，导向孔49的上部的气体分压和堆积物的附着量比没有延长套管66的情况降低。

例如，在成膜处理的压力在666.5Pa(5Torr)以上进行时(高覆盖范围成膜条件)，导向孔49内的气体分压升高。此时，导向孔49内的堆积物的附着量有整体增大的可能性。但是，即使在此情况下，由于通过延长套管66增加导向孔49的长度，所以导向孔49的上部内的气体分压充分地降低。结果，堆积物不会附着在导向孔49内的上部和升降机销子51的上部侧。

(第二实施方式)

图2为表示在图1所示的半导体处理装置适用的第二实施方式的基板升降机构的一部分的纵截面图侧视图。在第二实施方式中，在载置台38上形成从其上表面贯通到下面的通孔50，通过通孔50自身形成导向孔49的主孔部分49a。另外，与各个通孔50对应，辅助管67的上端安装在载置台38的下表面上，辅助管67作为全体有延长套管66(参照图1)的功能。即，由辅助管67的轴孔67a形成导向孔49的延长孔部分49b(参照图1)。

辅助管67由Al₂O₃、SiO₂、AlN等陶瓷构成。辅助管67与载置台38分开形成，与通孔50对应，在载置台38的下表面通过直接连接(direct bonding)一体接合。在使用直接连接的接合方法时，辅助管67优选使用与载置台38的下表面的原材料相同的原材料(例如AlN)构成。上述直接接合能够在压接清洁的表面的状态下，通过加热至高温进行。

辅助管67与通孔50同轴配置，从载置台38的下表面38b向下方突出。辅助管67的轴孔67a(即延长孔部分49b(参照图1))的开口截面形状和面积与通孔50的开口截面形状和面积大致相等。由此，设定升降机销子52和轴孔67a之间的间隙与升降机销子52和通孔50之间的间隙大致相同。因此，升降机销子52通过通孔50和辅助管67二者在上下方向被导向。

升降机销子52与升降机销子51略有不同，具有约为圆柱状的上轴部分52A；与上轴部分52A的下部连接的下轴部分52B，和配置在下轴部分52B下面的下端部分52C。下轴部分52B的直径比上轴部分52A小，同时，随着向着下方，直径慢慢缩小(即横截面积减小)成为锥状。升降机销子52的下端52C至少构成球面等凸状，在可离开的状态下，通过与支承板56的表面接触被支承。

下轴部分的锥角设定为在升降机销子52的动作范围内，下轴部分52B的外表面不与辅助管67的下端内边缘抵触。此外，下轴部分52B的外径设定为在升降机销子52的动作范围内，下轴部分52B的外表面不与轴助管67的下端内边缘抵触。另一方面，上轴部分52A，确保相对导向孔49的良好的滑动性。因此，优选上轴部分52A和下轴部分52B在轴线方向具有相同的截面形状(即圆柱状或棱柱体形状等)。

另外，优选升降机销子52和支承板56由相同的原材料构成。在本实施例中，升降机销子52，支承板56，框架54全部用Al₂O₃等陶瓷材料构成。

(第三实施方式)

图3为表示在图1所示的半导体处理装置中适用的第三实施方式的基板升降机构的一部分的纵截面侧视图。在第三实施方式中，在载置台38上作出从上表面贯通到下表面的通孔50X，辅助管68插入其内部。通过位于载置台38内的辅助管68的轴孔68a的部分形成导向孔49的主孔部分49a。另外，通过从载置台38的下表面向下方突出的辅助管68的轴孔68a的部分形成导向孔49的延长孔部分49b。

如图3所示，在通孔50X的内部形成台阶部50Xa。台阶部50Xa配置在通孔50X的上部开口附近(直下方)。台阶部50Xa具有向上方的台阶部差面。另一方面，辅助管68的上端具有轴孔68a，同时具有可与台阶部50Xa接合的法兰(flange)68u。辅助管68在法兰68u与台阶部50Xa接合的状态下插入通孔50X中。辅助管68从通孔50X的下端向下方突出。

固定部件(拧紧部件即螺母)69A、69B安装在辅助管68中，从载置台38的下表面向下方突出的部分的外表面。更具体地，在辅助管的下部形成螺栓结构68b，固定部件拧紧在螺栓结构68b中。固定部件69A与载置台38的下表面接触，通过辅助管68的法兰68u和固定部件69A夹持载置台38。由此，辅助管68拧紧固定在载置台38上。安装固定部件(锁紧螺母)69B是为了缓和地保留固定部件69A。其中固定部件只要能固定辅助管68即可。

辅助管68插入通孔50X的内部，从通孔50X的内部向下方突出。因此，辅助管68在载置台38上的安装和定位作业容易。另外，还能够增大辅助管68的安装强度。

另外，通过台阶部50Xa和法兰68u的接合和载置台38与固定部件69A的接合，辅助管68可以在自由装卸的状态下固定在载置台38上。因此，可以交换和清扫辅助管68，维修性能提高。

另外，升降机销子52只通过辅助管68导向，只相对于辅助管68的内面滑动。因此，由升降机销子52引起的损伤只由辅助管68承受，即不使昂贵的载置台38受到损伤。

(第一～第三实施方式的作用)

下面，详细说明第一～第三实施方式的共同的作用效果。图4A和4B为表示为比较现有的结构和第三实施方式的结构的作用效果的示意图。图4B只表示第三实施方式，也可得到与第一和第二实施方式同样的效果。

在上述各个实施例中，导向孔49由位于载置台38内的主孔部分49a和从主孔部分49a向下方延伸的延长孔部分49b构成。因此，导向孔49的长度LP₁为主孔部分49a的长度LP(与现的导向孔150的长度LP相同)，和延长孔部分49b的长度LP₂之和。这里，长度LP₂优选为LP/2以上。通过这种结构，使得在导向孔49中，即使气体从下端导入位置G侵入，在间隙上部，气体分压也比现有的低。结果，堆积物难以附着在升降机销子52的上部外表面和导向孔49的上部内表面上。另外，堆积物向晶片W背面部分(面向导向孔49的上部开口的部分)的附着也减少或消除。

特别是，通过减少堆积物在升降机销子的上部的附着量，可以大幅度减少在升降机销子突出动作时产生的对处理有害的颗粒。即：能够抑制附着在升降机销子52的上部或导向孔49的上部内表面的堆积物向载置台38的载置面上方飞舞。此外，可防止堆积物附着在晶片W的背面。因此，可进一步减少颗粒，同时，可消除该晶片W的后续工序中不合适的问题。例如，在光刻工序中，当由于附着在背面的一部分上的堆积物使晶片W变形时，有曝光图形的焦点局部发生偏移的可能性。

另外，升降机销子52由比现有构造实质上大LP₂的长度LP₁的导向孔49在上下方向导向。因此，可提高升降机销子52上下动作时的滑动性。例如，即使升降机销子52和导向孔49之间的间隙CR与现有结构的升降机销子152和导向孔150之间的间隙相同，通过使升降机销子52的导向长度增长LP₂，可以减小升降机销子52的倾斜角。因此，升降机销子52可比现有结构的升降机销子152更平稳地在上下方向滑动。

越增长导向孔49的延长孔部分49b的长度LP₂，上述效果越显著。但是，必须增长升降机销子的长度，必须使处理室22的上下尺寸也增大。因此，优选对应于处理内容适当设定延长孔部分49b的长度LP₂。

例如，在成膜处理的覆盖范围特性与纵横尺寸比AP对应的情况下，对于升降机销子52和导向孔49之间的间隙CR、距离LP，使LP/CR＞AP成立。由此，可减少附着在面向导向孔49的上部开口的晶片W的背面部分的堆积物。例如，可以假定导向孔49的主孔部分LP的长度为18mm，间隙CR在全周上为0.2mm，导向孔49的延长部分49b的长度LP₂为15mm的情况。此时，当没有延长部分49b时，LP/CR＝90，比纵横尺寸比AP＝100小。当有延长孔部分49b时，LP₁/CR＝165，相对于纵横尺寸比AP＝100大幅度增大。

为了得到与上述同样的效果，可以使载置台38变厚，增大通孔50本身的长度。但当增厚载置台38时，必需大量使用高价的陶瓷原料，同时，必须加工长的通孔50。因此，制造成本大大提高。另外，当形成厚的载置台38时，由加热装置44(或相反冷却装置)对载置面进行温度控制困难，温度均匀性降低，影响成膜处理的均匀性。另外，由于载置台的热容量增大，加热，冷却的循环时间增大，处理效率降低。

图5A和5B分别表示用于比较基板升降机构的作用效果的第三实施方式的变形例的机构和第三实施方式的结构的示意图。图5C为放大图5B的一部分VC的示意图。

在图5B表示的第三实施方式中，升降机销子52具有由圆柱形的上轴部分52A和锥状的下轴部分52B构成的形状。另一方面，在图5A所示的变更例中，升降机销子51具有大致直的形状(即，在轴线方向横截面的形状和面积不变化的形状)。由于在升降机销子51、52和导向孔49之间可使升降机销子51，52升降，必然存在间隙CR。因此，在升降机销子51、52相对于驱动装置自由的情况下，升降机销子51，52的轴线相对于导向孔49的轴线CX有小的倾斜。

图5A表示直的形状的升降机销子51如上所述滑动，成为倾斜姿势的状态。在此状态下，升降机销子51的下端部和支承板56的接触支承点A在比导向孔49的轴线CX稍微偏移的位置。另外，升降机销子51在上部接触点B和下部接触点C处与导向孔49接触。当在此状态下，使框架54上升时，支承板56将向上方的压紧力加在升降机销子51上。但是，在接触点A、B、C固定的状态下，升降机销子51不上升，产生啮合。根据情况不同，升降机销子51或辅助管68在下部接触点B处受损伤。

在此情况下，由于升降机销子51上升，接触支承点A在图中箭头所示方向(即接近轴线CX的方向)上，在支持板56上移动，升降机销子51的倾斜角必须变化。此时，在通过支承板56产生的压紧力容易使接触支承点A在箭头方向移动的状况下，升降机销子51可以上升。但是，与接触支承点A的接触面的表面粗糙度等有关，升降机销子51在支承板56上的接触支承点A上的滑动阻力大。如果接触支承点A不移动，则如上所述，升降机销子51产生动作障碍。

另一方面，如图5C所示，在升降机销子52的上轴部分52A和下轴部52B之间形成台阶部差部52f。在台阶部差部52f向下侧的下轴部52B具有直径比上轴部52A小，越向下方，直径越缩小的锥度形状。即使上升降机销子52在其动作范围的下限位置(图示位置)上时，上轴部52A和下轴部52B之间的边界52e也配置在导向孔49内(即在辅助管68的下端内边缘68e的上方)。另外，下轴部52B在台阶部差部分52f的下侧向下方形成直线亦可。

图5B表示升降机销子52在支承板56的接触点A1，上部接触点B1和下部接触C1三点上的接触状态。接触支承点A1与上述同样地从轴线CX偏移。下部接触点C1在升降机销子52上，与柜架54上升的同时，同步地向上方移动。此时，即使接触支承点A1不在支承板56上移动，升降机销子52仍可以上升。这是由于在升降机销子52上升的途中，其外表面不与辅助管68的下端内边缘68e接触。

即，升降机销子52构成下轴部分52B的直径比上轴部分52A小，但其下轴部分52B越向下方，直径越小，形成锥状。因此，在到其动作范围的上限位置为止，不与下端内边缘68e接触。由此，升降机销子52维持其倾斜姿势，可以继续上升至其动作范围的上限位置。

如上所述，在第三个实施例中，升降机销子52的下轴部分52B不与导向孔49的下端接触。因此，必须根据升降机销子52的动作范围、间隙CR和距离LP等状况，设定台阶部差部分52f的台阶部差量和下轴部分52B的锥度角度。

如上所述，间隙CR非常小(例如，在全周上大约为0.2mm)，因此升降机销子的倾斜角也小。因此，与升降机销子的动作范围相依存。通常台阶部差部分52f的台阶部差量和下轴部分52B的锥度角度也很小就足够了。例如，作为上述台阶部差量为0.1～1.0mm左右。作为上述锥度角度为0.5～3.0°左右。

在第一～第三实施方式中，通过导向孔49包含由延长套管66(在第二和第三实施方式中，由辅助管67，68构成)形成的延长孔部分49b，构成的升降销的导向长度长。因此，当与现有结构比较时，在相同的间隙CR下，升降机销子的倾斜角度小。结果，假设即使在图5A所示的变更例(例如，使用直的形状的升降机销子51的情况)下，也难以产生升降机销子的动作障碍。但是，在这种情况下，在容易产生动作障碍的图5A所示的状况下，在辅助管68上有负担。因此，优选第三实施方式的结构(即使用升降机销子52的结构)。

另外，利用上述状况和台阶部差部分52f的台阶部量，即使只形成台阶部差部分52f，下轴部分52B为不是锥度形状的直的形状，也可以如上所述的动作。另外，通过上述状况和锥角度，不设置台阶部差部分52f，只将下轴部分52B作成锥状，也可以如上所述地动作。在后者的情况下，优选在上轴部分52A和下轴部分52B之间的边界(锥度形状的起点)上具有适当的曲率。

升降机销子52的上轴部分52A的长度可以设定为与导向孔49的长度大致相等，或比它略短的长度。当升降机销子52在上限位置时，设定下轴部分52B的长度，使上轴部分52A和下轴部分52B之间的台阶部差部分52f不在载置台38的载置面上突出。

(第四实施方式)

图6为表示在图1所示的半导体处理装置上适用的第四实施方式的基板升降机构的一部分的纵截面侧视图。图6B为放大表示图6A的一部分VIB的示意图。在第四实施方式中，升降机销子51为大致直的形状，另一方面，辅助管70的下端部附近的内表面向下方开放。在此结构中，升降机销子51能够在辅助管70内平稳地上下运动。

即，辅助管70具有下部内表面70c向下方成锥度状或喇叭状开放的形状。在此情况下，升降机销子51的外表面的下部接触点C2位于辅助管70的下端内边缘70e的上方内表面上。因此，当升降机销子51上升时，在下部接触点C2上不承受大的应力。结果，可防止升降机销子51的啮合或升降机销子51和辅助管70的损伤。

(第五实施方式)

图7为表示在图1所示的半导体处理装置中适用的第五实施方式的基板升降机构的一部分的纵截面侧视图。在第五实施方式中，升降机销子62与第三实施方式的升降机销子52类似，但在其外表面的中间部分上，具有在圆周方向形成的环形凹部62d。第五实施方式的结构在升降机销子62以外的结构中与第三实施相同。

在进行成膜处理的处理室22中，在处理气体的分压降低至一定程度的情况下，集中地进行反应，有时产生堆积物。相比具有适用第二和第三实施方式有利的高覆盖范围特性的成膜处理(在此情况下，处理室22内的压力为93.3～1333Pa(约为0.7～10Torr)，比较高)，具有低的覆盖范围特性的成膜处理中(在此情况下，处理室22内的压力为20～80Pa比较低的低压过程)，容易产生这种状况。

在发生此状况的环境中，从图4B所示的下端导入位置G进入的气体的分压，随着进入间隙的上部而降低。因此，在离下端导入位置G规定的距离上，堆积物集中地附着在升降机销子52的外表面或导向孔49的内表面上。此时，局部地大量附着的堆积物造成升降机销子52上产生动作降碍。

在第五实施方式中，根据成膜条件、载置台及其附近的结构等环境，在升降机销子62的外表面的轴线方向规定位置上形成环形凹部62d。此时，由于堆积物集中地附着在环形凹部62d的内部，可以防止堆积物造成产生升降机销子62的动作障碍。

环状凹部62d配置在处理时配置在导向孔49内部的升降机销子62的部分上。该部分为从下端导入位置G向规定距离上方离开的部分，但如上所述，该给定距离因处理环境而不同。因此，可以在每个处理环境下适当地设定。

在第一至第五实施方式中，升降机销子51、52、62中的任一个，在其外表面上，在导向孔49的内表面中滑动的外表面部分，可比现有的升降机销子平滑地构成。

现有技术，由于难以剥离附着在升降机销子外表面上的堆积物，将升降机销子的外表面作成粗表面状，或者，不敢进行研磨处理等。现有的升降机销子的外表面的表面粗糙度Ra大约为1.5μm以上。这样，当升降机销子上升，突出到载置台的载置面上时，附着在升降机销子上部的堆积物不能剥离。当剥离堆积物时，在载置台的载置面的上方放出颗粒，使处理环境恶化。

另一方面，在第一～第五实施方式中，由于堆积物几乎不附着在升降机销子的上部，因此，大幅度降低了在载置台的上方放出颗粒的可能性。因此，即使将升降机销子51，52，62的外表面部分作得平滑，堆积物也不会从升降机销子的上部剥离。这样，通过使表面平滑，可以减小升降机销子的滑动阻力，同时，可进一步降低升降机销子发生动作障碍的概率。

作为上述实施方式的实施例，通过对升降机销子的下端部(与销子底部接触的部分)以外全部进行研磨加工使其平滑，可将其表面粗糙度Ra做成0.20～0.3μm左右。当升降机销子的表面精糙度为1.0μm以下时，表面平滑的效果明显，当表面粗糙度Ra在0.5μm以下时，可得到更显著的效果。但在陶瓷制品的情况下，减小表面粗糙度Ra困难。因此，最优选将升降机销子的表面粗糙度Ra设定在0.1～0.5μm范围内。

另外，可使导向孔的内表面也平滑，使其表面粗糙度Ra在1μm以下。由此，可以更圆滑地引导升降机销子的上下运动。在导向孔的内表面，与上述同样，更优选使表面粗糙度Ra在0.5μm以下。由此，优选将导向孔的表面粗糙度设定在0.1～0.5μm的范围内。

(第六实施方式)

图9A为表示在图1所示的半导体处理装置中适用的第六实施方式的基板升降机构的一部分的纵截面侧图。图9B为表示使第六实施方式的结构的升降机销子上升的状态的纵截面侧视图。图9C为第六实施方式的结构的升降机销子的横截平面。图9D为放大表示图9C的一部分IXD的示意图。在第六实施方式中，升降机销子72与第三个实施例的升降机销子52类似，在其外表面上具有沿长边方向形成的表面槽72x。第六实施方式的结构，在升降机销子72以外的结构中，与第三个实施例相同。

另外，第六实施方式和后述的第七和第八实施方式的后述的表面槽及其特点的结构在第一和第二实施方式及其他方式中同样可以使用。在插入升降机销子的导向孔由全部插入载置台38中的辅助管形成时，和在由在载置台38上做出的通孔和辅助管组合形成时，可以将以下的特征组合。

如图9A所示，在升降机销子72的外周面上沿着长边方向形成表面槽72x。在升降机销子72的轨道方向上，以一定间隔形成多个表面槽72x。更具体地说，在升降机销子72的轴线周围，以等角度间隔形成多个表面槽72x。表面槽72x优选向着升降机销子72中认为附着堆积物最多的领域Xa从上方延伸。在图9A所示的例子中，表面槽72x从上方达到区域Xa。

另外，如图9A所示，优选表面槽72x在升降机销子72的前端没入轴孔68a的内部状态(成膜时的升降机销子的位置)下，形成在从配置在升降机销子72的轴孔68a内的部分的上部到中心部上的位置。又如图9B所示，当升降机销子72上升时，优选表面槽72x的上部从载置台38的上表面突出出来，在第六实施方式中，上轴部分72A和下轴部分72B配置在升降机销子72上，表面槽72x形成在上轴部分72A的外周面上。

如图9C和图9D所示，各个表面槽72x在升降机销子72的外周面上开口。表面槽72x增大了升降机销子72和辅助管68之间的空间的截面积。因此，在清洁工序中，当通过将清洁气体供给处理容器内部，除去堆积物时，可在间隙的后部深处，提高清洁气体的分压。由此，可以更高效率地除去附着在升降机销子72和辅助管68的内表面上的堆积物。

特别是，多数堆积物附着在升降机销子72的区域Xa上。在现有的结构中，除去区域Xa的堆积物很困难。在第六实施方式中，由于表面槽72x向着区域Xa延伸(更具体地说，到达区域Xa)，可以提高该区域Xa的清洁气体的分压。这样，可以有效地除去堆积物。

例如，在使用TiCl₄和NH₃作为反应气体，形成TiN膜时，可以使用ClF₃或NF₃等作为在清洁工序中使用的清洁气体。此清洁工序，当处理容器内的堆积物多至一定程度时进行。在清洁工序后，优选通过不将基板载置在载置台上，使反应气体种流动，可以在处理容器内进行成膜材料或堆积至一定程度的预先涂层处理。然后，进行通常的成膜处理。

如图9B所示，在清洁工序中，使表面槽72x的上部突出到载置台38的上方。这样，通过表面槽72x，清洁气体容易扩散至升降机销子72和辅助管68之间。其中，在清洁工序中间，也可以变更升降机销子72的上下位置。

通过增大升降机销子和导向孔之间的间隙，可以提高该间隙内的清洁气体的分压。为此可以简单地减小升降机销子的外径，或者增大轴孔的内径。但是，利用此方法，通过增大间隙，可以增大升降机销子的倾斜角(倒角)。但是，利用这个方法，通过增大间隙，增大升降机加热升降机销子的倾斜角(倒角)。此时，升降机销子的滑动阻力增大，并容易产生升降机销子的动作不良。

与此相对，在第六实施方式中，通过在升降机销子72上形成表面槽72x，可以提高清洁气体的分压。此时，由于几乎不使间隙增大，不会增大升降机销子的倾斜角。

此外，表面槽72x配置在升降销72的上半部(更具体地说，在假定堆积物最多的区域Xa的上方位置)。因此，几乎不会增大成膜时，从载置台下方侵入的成膜气体引起的配置在升降机销子72的上部或载置台38上的基板背面上的堆积物。即，表面槽72x的下端位于导向孔49的下端的上方。由此，从导向孔49的下端进入的成膜气体，不会通过表面槽72x，引导至轴孔的上部。

在第六实施方式中，表面槽72x的上端配置在离开升降机销子72的上端某程度下方的位置上。由此，成膜时从导向孔49的下端进入的气体难以到达升降机销子72的上端。从而可以减小附着在基板(晶片)背面上的堆积物的量。

如图9D所示，当表面槽72x的开口宽度72xw增大时，在开口宽度72xw的角度范围内，不存在升降机销子72的外周面。由此，升降机销子72的半径减少一个小的ΔD。开口宽度72xw越增大，该半径减小量ΔD急剧地增大。即：当开口宽度72xw增大至一定程度时，间隙在表面槽72x形成的方向上增大，升降机销子72的倒角增大。结果，造成升降销72的滑动阻力增大和产生动作不良的概率增大。

因此，优选将开口宽度72xw限制在一定范围内，以便不会产生升降销72的动作不良。例如，如果在不设置表面槽72x时的间隙为CR，则优选实际的开口宽度72xw的ΔD比间隙CR的10％，更优选5％的开口宽度值小。这样，将开口宽度72xw限制在一定程度，可以增加表面槽72x的数量或增加表面槽72x的深度72xd，这样可以确保在升降机销子的周围具有充分使清洁气体扩散的截面积的空间。

在图9C所示的例子中，表面槽72x的截面形状为接近正方形的长方形。为了促进清洁气体在表面槽内的扩散，优选表面槽72x的截面形状为尽量接近正方形的形状。例如，表面槽72的开口宽度72xw和深度72xd之比优选0.5～2.0，更优选0.75～1.5。

此外，利用表面槽72x使升降机销子72和导向孔49之间的空间的截面积增大到怎样的程度，可根据清洁工序的条件决定。例如，在不设表面槽72x时，与间隙CR对应的上述空间的截面积为CS时，通过配置表面槽72x，上述空间截面积的增加优选为该截面积CS的50％～200％，更优选75～150％左右。

当由表面槽72x带来的截面积的增加低于上述范围时，不能充分得到由形成表面槽72x得到的清洁效果。相反，当超过上述范围时，表面槽72x的开口宽度72xw增大，升降机销子的半径减小量ΔD大。在上述后者的情况下，必需增加表面槽72x的数目，或增加表面槽72x的深度72xd，升降机销子72的加工变得困难。

在具有高覆盖范围特性的条件(例如，处理容器的压力为93.3～1333Pa)下进行成膜时，堆积物容易附着在升降机销子72中在载置台或套管更内部的部分上。此时，升降机销子72的结构在可以均匀地除去包括里面部分上的全体附着物这点上是有效的。在具有低覆盖范围特性的条件(例如，处理容器内的压力为20～80Pa)下，进行成膜时，如上所述有大量的堆积物集中附着在载置台或套管内部的特定区域上的倾向。此时，升降机销子72的结构在高效率地除去附着在该区域上的大量堆积物点上有效。

(第七实施方式)

图10A为可以在图1所示的半导体处理装置中使用的第七实施方式的基板升降机构的一部分的纵截面侧视图。图10B为表示第七实施方式的结构的升降机销子上升的状态的纵截面侧视图。图10C为放大表示图10A的一部分的图。在第七实施方式中，在升降机销子82上形成与第五实施方式相同结构的环状凹部82d。在环状凹部82d的上方形成有表面槽82x。

更具体地说，表面槽82x从上方与环状凹部82d连通。环形凹部82d与上述同样，形成在预想的升降机销子82的外周面中，堆积物的附着量最多的区域(与第六实施方式的区域Xa相同的区域)。即：环状凹部82d可防止由堆积物附着造成的升降机销子82的动作不良。由于表面槽82x从上方与环状凹部82d连通，利用通过表面槽82x扩散的清洁气体，可以更有效率地(在更短时间内)除去附着在环状凹部82d内的堆积物。

在第七实施方式中，表面槽82x的个数、形状、大小等可以与第六实施方式中的表面槽72x同样构成。

在第七实施方式中，上轴部82A和下轴部82B配置在升降机销子82上，表面槽82x形成在上轴部分82A的外周面上。表面槽82x形成为达到升降机销子82的上端或者在上端附近，向上开口。这样，表面槽82x的上部仅从载置台38以升降机销子82的小的上升量突出。即：在清洁工序中，可以有效地除去升降机销子82上的附着物。

(第八实施方式)

图11A为表示可以在图1所示的半导体处理装置中使用的第八实施方式的基板升降机构的一部分的纵截面侧视图。图11B表示除去升降机销子之外，第七实施方式的结构的纵截面侧视图。第八实施方式，如图11B所示，与第六实施方式和第七实施方式的不同点在于：表面槽92x在可插入升降机销子的辅助管98内的轴孔98a的上部内周面上形成。辅助管98，除了形成表面槽92x之外与第三实施方式的辅助管68相同。此外，第八实施方式的结构，除辅助管98以外的结构与第三

实施方式相同。

表面销92x从轴孔98a的上部开口边缘向下方延伸。表面槽92x的下端不到达辅助管98的下部开口边缘，在轴孔98a的中间部分上终止。即：优选表面槽92x在从轴孔98a的上端到中心部的位置形成。此外，与第六和第七实施方式所述的表面槽同样，优选配置多个。特别优选多个表面槽92x在轴线周围以等角度间隔形成。表面槽92x的开口宽度，深度，截面形状与第六实施方式所述的表面槽72x相同。

通过配置表面槽92x，在清洁工序中，可以使清洁气体扩散至轴孔98a内部，提高其分压。由此，可以高效率地除去附着在图11A所示的升降机销子52上的堆积物。特别是不论和升降机销子52的上下位置如何，可以使清洁气体以更高的分压扩散至升降机销子的周围。由此，可以高效率地除去堆积物。

此外，表面槽92x不限于辅助管98，适用在第二实施方式中时，可以直接设置在载置台的通孔中。此外，也可以在其他任意的载置台上，设置在插入升降机销子的任意的导向孔中。

在第八实施方式中，也可以与第七实施方式同样在升降机销子上形成环状凹部。此时，在成膜时的升降机销子的位置上，即升降机销子的前端没入轴孔中的状态下，该环状凹部和表面槽的位置关系和连通结构优选与第七实施方式相同。也可以在轴孔的内周面上形成环状凹部。此时，优选环状凹部和表面槽的位置关系和连通结构也与第七

实施方式相同。

在上述实施例中，半导体处理装置20作为在半导体晶片等被处理基板上形成TiN薄膜的成膜处理装置构成。但本发明对于在各种处理装置中，避免由处理气体的回转引起的各种问题都有效果。即：本发明可以在形成TiN以外的各种薄膜的成膜处理装置或成膜处理装置以外的各种半导体处理装置中适用。例如，在防止升降机销子和导向孔之间的滑动面的腐蚀，和面向导向孔的上部开口的被处理基板部位的腐蚀方面，在蚀刻处理装置、表面改质用处理装置等上也有效。另外，作为被处理基板，除半导体晶片以外，也可以使用LCD或FPD用的基板等。

产业上利用的可能性

采用本发明，可以在对被处理基板进行半导体处理的装置中，减少由于气体在升降机销子和导向孔之间的回转造成的堆积物附着等故障。

Claims

1.一种对被处理基板进行半导体处理的装置，具有：

容纳所述被处理基板的处理容器；

将处理体气供给所述处理容器内的供气系统；

配置在所述处理容器内的载置台，所述载置台具有载置所述被处理基板的上表面和露出到所述处理容器内的下表面；和

相对所述载置台的所述上表面，辅助进行所述被处理基板的运送的升降机构；

其中，所述升降机构具有：

支承所述被处理基板的升降机销子；

使所述升降机销子升降的驱动部；

引导所述升降机销子的升降动作的导向孔；所述导向孔具有贯通所述载置台，从所述上表面延伸至所述下表面的主孔部分；和与所述主孔部分对应，从所述载置台的所述下表面向下方突出的延长套管内延伸的延长孔部分。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述导向孔的所述延长孔部分的长度比所述导向孔的所述主孔部分的长度的一半大。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述辅助管的上端安装在所述载置台的所述下表面上，由所述辅助管的全体形成所述延长套管，使得所述延长孔部分在辅助管内形成。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，将所述辅助管插入上下贯通所述载置台的通孔内，从所述载置台的所述下表面向下突出的所述辅助管的部分形成所述延长套管，使得所述主孔部分和所述延长孔部分在一个辅助管内形成。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，进一步具有配置在所述辅助管的上端部且与所述载置台接合的法兰；和与所述载置台的所述下表面接触，同时与所述辅助管的外表面接合的固定部件；通过所述法兰和所述固定部件的配合动作，将所述辅助管固定在所述载置台上。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述驱动部分可在第一和第二个状态间使所述升降机销子升降，在所述第一状态下，为了辅助所述被处理基板的运送，所述升降机销子突出到所述载置台的所述上表面，在所述第二状态下，为了进行所述半导体处理，所述升降机销子退避到所述载置台的所述上表面下；

在所述第二状态下，所述升降机销子与所述导向孔的内表面接触的下侧接触点，位于所述延长套管的下端部的上面。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述升降机销子具有上轴部和直径比所述上轴部小的下轴部，所述上轴部的下端部形成所述下侧接触点。

8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述下轴部具有直径向下方逐渐缩小的锥状。

9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述导向孔的所述延长孔部分的内表面的直径向下方逐渐扩大。

10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述驱动部分可在第一和第二个状态间使所述升降机销子升降，在所述第一状态下，为了辅助所述被处理基板的运送，所述升降机销子突出到所述载置台的所述上表面，在所述第二状态下，为了进行所述半导体处理，所述升降机销子退避到所述载置台的所述上表面下；

在所述升降机销子的外表面形成环状凹部，在所述升降销子的所述第二个状态下，所述环状凹部位于所述延长套管的下端部的上面。

11.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述驱动部分可在第一和第二个状态间使所述升降机销子升降，在所述第一状态下，为了辅助所述被处理基板的运送，所述升降机销子突出到所述载置台的所述上表面，在所述第二状态下，为了进行所述半导体处理，所述升降机销子退避到所述载置台的所述上表面下；

在所述升降机销子的外表面上形成长方向槽部，在所述升降机销子的所述第二状态下，所述长方向槽部位于所述延长套管的下端部的上面。

12.如权利要求4所述的装置，其特征在于，在所述辅助管的内表面形成长方向槽部。

13.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述升降机销子的下端部可以分开与所述驱动部的驱动面接触。

14.如权利要求1所述的装置，其特征在于，进一步具有支承所述载置台的支柱，所述载置台通过所述支柱，支承在所述处理容器上。

15.如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述处理容器具有在所述载置台的所述下表面的下方形成的排气侧空间，该空间的平面轮廓比所述载置台小，且包围所述支柱；对所述处理容器内部进行真空排气的排气系统与所述排气空间连接。