JP2004288982A

JP2004288982A - Treatment apparatus

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Publication number: JP2004288982A
Application number: JP2003080815A
Authority: JP
Inventors: Takashi Shigeoka; 隆重岡; Tadahiro Ishizaka; 忠大石坂; Yasuhiro Oshima; 康弘大島; Gohei Kawamura; 剛平川村; Naoki Yoshii; 直樹吉井; Yukio Fukuda; 幸夫福田; Yasuhiko Kojima; 康彦小島
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2003-03-24
Filing date: 2003-03-24
Publication date: 2004-10-14
Anticipated expiration: 2023-03-24
Also published as: JP4540939B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a treatment apparatus capable of performing high-speed gas replacement by reducing the influence of gas accumulated in a projecting space extending projecting from the inner space of a treatment container. <P>SOLUTION: The treatment container 2 defines the internal space in which a semiconductor wafer W is arranged. A gas supplying apparatus 8 alternately supplies a plurality of kinds of material gas by each kind. The inner space of the treatment container 2 comprises a treatment space S in which the semiconductor wafer W is arranged and a gate space G extending between the treatment space S and a gate valve 16 in a view from outside. The gate space G being the projecting space is segregated from the treatment space S by a vertically movable shutter 30. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は処理装置に係り、特に半導体ウェハ等の被処理体に対して複数種類の処理ガスを交互に供給しながら処理を施す処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
加熱した基板に減圧下で処理ガスを供給して基板上に高品質な薄膜を形成する方法として、ＡＬＤ（ＡｔｏｍｉｃＬａｙｅｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）が近年注目されている。ＡＬＤにより形成した薄膜は、低不純物濃度であり、良好な面内均一性を有する。また、高ステップカバレージと称されるように、基板表面の形状（段差）に良好に追従した薄膜が得られることもＡＬＤの特徴である。さらに、ＡＬＤによれば、従来のＣＶＤよりも低温で薄膜を形成することができ、且つ高精度の膜厚制御を達成することができる。
【０００３】
ＡＬＤでは複数種類の処理ガス（原料ガス）を交互に基板に対して供給して、基板上で反応させて反応生成物の非常に薄い膜を形成する。この際、原料ガスが基板上に到達する前に反応してしまわないように、複数種の原料ガスを切り替えながら一種類毎に供給する必要がある。すなわち、一つの種類のガスだけを基板に供給したら、そのガスを完全に排気し、次に異なる種類の原料ガスを供給する。この処理を繰り返し行なうことにより、ある程度の厚さの薄膜に成長させる。
【０００４】
このような原料ガスを切り替えて供給する処理方法では、原料ガスの切り替えを高速に行なうことがスループット向上のために不可欠である。原料ガスの切り替えには、供給した一種類の原料ガスを処理容器から完全に排出してから次の種類の原料ガスを供給するという工程が行なわれる。したがって、原料ガスを処理容器から排出するには、原料ガスの供給を停止した際に処理容器内に残留する原料ガスの量を少なくすることが排出の高速化を達成する上で効果的である。すなわち、処理容器内で原料ガスが残留できる容積を低減することが、処理の高速化にとって有効である。
【０００５】
上述のＡＬＤに用いられる処理装置は、一般的に円筒状の内部空間を画成する処理容器を有する。処理容器内の載置台に基板を載置した状態で、処理容器の上部から内部空間に複数種類の処理ガスを交互に供給しながら、基板上に薄膜を生成する。処理容器の下部には排気口が設けられ、処理を終えた処理ガスは排気口から排気される。
【０００６】
処理容器の側壁には、基板を処理容器内に搬入するためのゲートバルブが設けられる。したがって、基板を外部から処理容器の内部空間へと搬入するための通路としての空間が、ゲートバルブと内部空間との間に形成される。
【０００７】
【特許文献１】
特開平６−８９８７３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような基板通路用の空間は、基板を収容するための処理容器の内部空間からすると、凸状に延在する空間であり、処理容器の容積を増大させる。
【０００９】
すなわち、ＡＬＤのように一種類の処理ガスを処理容器内に供給して処理を行い、その処理ガスを処理容器から排気する際に、基板通路用の空間に残留した処理ガスも排気する必要があり、その分排気に要する時間が長くなる。
【００１０】
また、基板通路用の空間は、処理容器の底部に設けられた排気口から見ると隠れた空間であり、分子流領域となるような真空度において排気速度が減少してしまう。このように、処理容器の内部空間から見て凸状となる空間は、排気時間を長くするだけでなく、完全に排気することが難しく、残留した処理ガスが次の処理ガスと反応して処理の品質を低下させることとなる。
【００１１】
基板通路用の空間のように、処理容器の内部空間から見て凸状となる空間は、例えば処理容器の内部を観察するための窓を設けるために形成される空間等がある。
【００１２】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、処理容器の内部空間から凸状に延在する凸状空間に滞留するガスの影響を軽減して、高速なガス置換を行なうことのできる処理装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明によれば、被処理体が配置される内部空間を画成する処理容器と、複数種類の原料ガスを一種類ずつ交互に前記処理容器に供給する原料ガス供給手段と、を有する処理装置であって、前記処理容器の内部空間は、前記被処理体が配置される処理空間と、外部からみて該処理空間から凸状に延在する凸状空間とを含み、該凸状空間を該処理空間から遮断するための遮断機構が設けられたことを特徴とする処理装置が提供される。
【００１４】
上述の処理装置において、前記遮断機構は、前記処理空間と前記凸状空間との間で移動可能な遮断部材と、該遮断部材を移動させる移動機構とを有することが好ましい。また、前記処理容器は、記遮断部材を前記処理容器の壁面内に収容する収容部を有することとしてもよい。さらに、前記凸状空間を局所的に排気するための局所排気機構を有することとしてもよい。また、前記局所排気機構は、前記凸状空間に接続された排気通路を有し、前記排気通路は、前記処理容器の前記処理空間を排気するための排気配管に接続されることとしてもよい。
【００１５】
また、本発明による処理装置は、前記凸状空間を不活性ガスで局所的にパージするための局所パージ機構を有し、前記局所パージ機構は、前記凸状空間に接続されたパージガス供給通路を有することとしてもよい。また、前記パージガス供給通路は、前記処理容器の前記処理空間に不活性ガスを供給するためのガス供給装置に接続されることとしてもよい。
【００１６】
上述の発明によれば、遮断機構により凸状空間を処理空間から分離できるため、処理空間の容積を実質的に小さくすることができる。これにより、処理空間の排気時間を短縮することができ、処理時間を短縮することができる。また、凸状空間に残留する処理ガスの影響を低減することができる。また、局所排気機構により凸状空間を局所的に排気することができ、凸状空間に残留する処理ガスを直接排気することができる。さらに、局所パージ機構により処理ガスが凸状空間に流入しないように不活性ガスをパージすることができる。
【００１７】
また、本発明によれば、被処理体が配置される内部空間を画成する処理容器と、複数種類の原料ガスを一種類ずつ交互に前記処理容器に供給する原料ガス供給手段と、を有する処理装置であって、前記処理容器の内部空間は、前記被処理体が配置される処理空間と、外部からみて該処理空間から凸状に延在する凸状空間とを含み、該凸状空間を局所的に排気するための局所排気機構が設けられたことを特徴とする処理装置が提供される。
【００１８】
さらに、本発明によれば、被処理体が配置される内部空間を画成する処理容器と、複数種類の原料ガスを一種類ずつ交互に前記処理容器に供給する原料ガス供給手段と、を有する処理装置であって、前記処理容器の内部空間は、前記被処理体が配置される処理空間と、外部からみて該処理空間から凸状に延在する凸状空間とを含み、前記凸状空間を不活性ガスで局所的にパージするための局所パージ機構が設けられたことを特徴とする処理装置が提供される。
【００１９】
上述の処理装置において、前記凸状空間は、前記処理容器の側壁に設けられたゲートバルブと前記処理空間との間に延在する空間としてもよい。
【００２０】
また、本発明によれば、内部に配置された被処理基体を処理する処理容器と、該処理容器内に設けられ、該被処理基体が載置される載置台と、該載置台の上方から処理ガスを前記処理容器内に供給するガス供給手段と、該載置台の下方から前記処理容器内の該処理ガスを排気する排気機構と、前記被処理基体を支持して前記載置台に対して上下方向に移動するための被処理基体上下機構とを有する処理装置であって、前記被処理基体上下機構は、前記載置台の下方に設けられ、実質的に円環形状の枠体と、該枠体に支持され、前記載置台を上下方向に貫通して移動可能な複数のピンとを有し、該ピンにより前記被処理基体を支持して前記載置台に対して上下方向に移動することを特徴とする処理装置が提供される。前記支持機構は、前記枠体の一部に接続された上下移動機構を有することが好ましい。
【００２１】
上述の発明によれば、枠体を実質的に点対称な形状である円環形状に形成したため、処理容器内での処理ガスの排気口へ向かう流れが、被処理基体の全周にわたって均一となり、被処理基体の全周（全面）にわたって均一な処理を行なうことができ、処理品質を向上することができる。
【発明の実施の形態】
次に、本発明の一実施例による処理装置について図面と共に説明する。
【００２２】
図１は本発明の一実施例による処理装置の全体構成図である。図１に示す処理装置は、被処理基体としての半導体ウェハＷにＡＬＤプロセスにより薄膜を形成する装置である。ただし、本発明はＡＬＤプロセスを行なう装置に限ることなく、高速なガス置換を行なう必要があるような例えばＣＶＤ装置等に適用することができる。また、被処理基体とは薄膜を形成する基材を意味するものであり、半導体ウェハＷに限定されるものではない。
【００２３】
図１に示す処理装置は、処理容器２内に配置した半導体ウェハＷに対して薄膜を形成する装置である。処理容器２内には、半導体ウェハＷ（図示せず）が載置される載置台４が設けられる。処理容器２の上部には、シャワーヘッド６が設けられ、ガス供給手段であるガス供給装置８から供給された処理ガスやパージガスを処理容器２の内部空間に供給する。この内部空間は、半導体ウェハＷが配置されて処理される処理空間Ｓである。
【００２４】
本実施例において、ガス供給装置８は、複数種類の処理ガスを交互に切り換えながら、ガス供給配管８ａ、８ｂ及びシャワーヘッド６を介して処理容器２に供給する。また、ガス供給装置８はパージガスとしてＮ_２，Ｈｅ，Ｎｅ，Ａｒ等の不活性ガスも処理容器２に供給する。
【００２５】
処理容器２の底部には排気口２ａが形成され、載置台４の支持部４ａは排気口２ａ内を延在して処理容器２の底部に固定される。排気口２ａには側面側からターボ分子ポンプ１０が接続され、このターボ分子ポンプ１０により処理容器２内の処理ガス等を排気する。ターボ分子ポンプ１０は排気配管１２を介してドライポンプ（ＤＰ）１４に接続され、効率的な排気を行なうように構成される。
【００２６】
処理容器２の側壁にはゲートバルブ１６が取り付けられる。ゲートバルブ１６は半導体ウェハＷを処理容器２に搬入したり、半導体ウェハＷを処理容器２から搬出したりする際に開閉されるバルブである。ゲートバルブ１６と処理容器２の処理空間Ｓとの間にはゲート空間Ｇが形成され、ゲート空間Ｇを通過して半導体ウェハＷは処理容器２内に配置される。ここで、処理容器２の外部からみると、ゲート空間Ｇは処理空間Ｓに対して凸状に延在した空間となる。
【００２７】
図２は処理容器２の水平断面図であり、ゲートバルブ１６と処理空間Ｓとの間に延在するゲート空間Ｇが示されている。なお、処理容器２には、内部を観察するための窓２ｂが取り付けられる。この窓２ｂと処理空間Ｓとの間にも窓空間Ｖが形成される。窓空間Ｖは、ゲート空間Ｇと同様に、処理容器２の外部からみると、処理空間Ｓに対して凸状に延在した空間となる。
【００２８】
上述の処理装置には、載置台４に半導体ウェハＷを載置するために、ウェハ上下機構１８が設けられる。ウェハ上下機構１８は、円環形状の枠体６２に取り付けられた複数のリフタピン６０を有する。リフタピン６０は載置台４を貫通して上下移動するように構成されており、ゲートバルブ１６を通って搬入された半導体ウェハＷをリフタピン６０により支持しながら、載置台４上に載置する。ウェハ上下機構１８及び枠体６２に関しては後から詳しく説明する。
【００２９】
以上のような構成の処理装置において、半導体ウェハＷが配置された処理空間Ｓに複数種類の処理ガスを交互に供給しながら半導体ウェハＷ上に薄膜を生成する。この際、一種類の処理ガスを供給した後、供給した処理ガスを処理容器２内からほぼ完全に排気する必要がある。処理容器２内からの処理ガス及び反応副生成物の排気は、排気口２ａを介してターボ分子ポンプ１０により行なわれる。ターボ分子ポンプ１０の排気と同時に、ガス供給装置８からパージガスを処理容器２内に供給し、パージしながら排気することにより、排気速度を増大して完全な排気を行なうこともある。
【００３０】
ここで、上述のゲート空間Ｇや窓空間Ｖは、処理空間Ｓから突出して延在する凸状空間であり、処理容器２内の排気すべき容積を増大させている。また、ゲート空間Ｇや窓空間Ｖは、排気口２ａから見ると隠れた空間となり、分子流領域のような高真空度のもとでは、そのような空間の排気速度は減少してしまう。したがって、処理ガス供給工程及び排気工程において、上述のゲート空間Ｇや窓空間Ｖと処理空間Ｓとの間を遮断してしまえば、排気速度を増大させて排気時間を短縮することができる。
【００３１】
すなわち、ゲート空間Ｇは半導体ウェハＷを搬入・搬出する際に処理空間Ｓに連通していればよく、処理中には処理空間Ｓから遮断されていてもかまわない。また、窓空間Ｖも、処理容器２の内部を観察する必要が生じた場合にだけ処理空間Ｓに連通していればよく、処理中には処理空間Ｓから遮断されていてもかまわない。
【００３２】
そこで、本実施例では、ゲート空間Ｇと処理空間Ｓとの境界付近に遮断部材としてゲート用シャッター３０を設けることにより、ゲート空間Ｇを処理空間Ｓから切り離している。また、窓空間Ｖと処理空間Ｓとの境界付近にも遮断部材として窓用シャッター３２を設けている。
【００３３】
窓用シャッター３２はゲート用シャッター３０と同様な構成であり、以下ではゲート用シャッター３０についてのみ説明する。
【００３４】
図３は図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。遮断部材としてのゲート用シャッター３０は、処理空間Ｓの外周に沿った形状の円弧状の板材であり、処理容器２の側壁内又は底部に収容可能に支持される。すなわち、処理容器２の側壁内又は底部にシャッター３０を収容可能な収容部３４（図４参照）が形成され、ゲート空間Ｇを半導体ウェハＷが通過するときには、シャッター３０は収容部３４に収容される。
【００３５】
収容部３４の下方には、シャッター上下機構３６が設けられ、シャター３０を上下に移動させる。本実施例では、３つのシャター上下機構３６がシャッター３０に接続され、円弧状に長いシャッター３０を支えながら傾かないように上下方向に移動させる。
【００３６】
図４は図１に示す処理容器２の拡大断面図であり、シャッター３０は下降して収納部３４に収容された状態を示す。また、図５は図４と同様な図であり、シャッター３０が収納部３４から上昇して突出し、ゲート空間Ｇを処理空間Ｓから分離した状態を示す。
【００３７】
本実施例では、シャッター上下機構３６は、エアシリンダ４０を駆動源として用いた移動機構であり、エアシリンダ４０の移動軸４０ａの先端に取付け部材４２を介してシャッター３０が取り付けられる。エアシリンダ４０の移動軸４０ａに取り付けられた取付け部材４２は、スリット状の収容部３４の下側から延在する筒状の収容部４４内で上下に移動可能であり、取付け部材４２に固定されたシャッター３０は、エアシリンダ４０の移動軸４０ａにより駆動されて、上下移動する。なお、エアシリンダ４０の移動軸４０ａの周囲の気密性を維持するために、移動軸４０ａの周囲にはベローズ４６が設けられる。
【００３８】
半導体ウェハＷを処理容器２内に搬入する際には、シャッター上下機構３６によりシャッター３０は下方に移動され、図４に示すように収容部３４内に収容される。これにより、ゲート空間Ｇは処理空間Ｓと連通し、ゲートバルブ１６を開いて半導体ウェハＷを搬入・搬出することが可能となる。
【００３９】
半導体ウェハＷを処理している間は、ゲート用シャッター３０はシャッター上下機構により上昇され、図５に示されるように、その上端部が処理容器の天井部分に当接した状態に維持される。したがって、シャワーヘッド６から処理容器２の処理空間Ｓに供給された処理ガスは、シャッター３０により遮断されてゲート空間Ｇに流れることはない。ただし、半導体ウェハＷの処理中は必ずしも常にシャッター３０を閉じておく必要はなく、処理空間Ｓを真空引きで排気している間は、シャッター３０を開いて処理空間Ｓと同時にゲート空間Ｇも排気することとしてもよい。
【００４０】
シャッター３０と処理容器２の側壁や天井部分との間をシールすることにより、ゲート空間Ｇを処理空間Ｓから完全に隔離することができるが、処理ガスの供給はある程度の減圧下で行われるため、シャッター３０と処理容器２の側壁や天井部分との間にシールを施さなくても、十分な遮断効果を得ることができ、実質的に問題はない。
【００４１】
なお、シャッター上下機構３６の一部を収容する収容部４４にも、収容部３４を通じて処理ガスが入り込んで残留するおそれがあるため、本実施例では、収容部４４に連通した収容部排気通路４９が設けられている。収容部排気通路４９は、ゲート空間排気通路４８に接続され、ゲート空間Ｇと共に収容部４４内の空間も排気される。
【００４２】
窓用シャッター３２についても、以上のゲート用シャッター３０の上下機構３６と同様な上下機構が設けられる。処理容器２内で異常が発生したとき等にだけシャッター３２を開くことで、処理容器２の内部を観察する。すなわち、半導体ウェハＷの処理中は、シャッター３２は閉じた状態に維持される。ただし、半導体ウェハＷの処理中は必ずしも常にシャッター３２を閉じておく必要はなく、処理空間Ｓを真空引きで排気している間は、シャッター３２を開いて処理空間Ｓと同時に窓空間Ｖも排気することとしてもよい。
【００４３】
以上のように上下機構により移動する遮断部材を有する遮断機構を設けることにより、処理容器２の内部空間の容積を実質的に低減し、排気時間を短縮することができる。遮断部材を設けることでだけで排気時間を短縮する効果は大きいが、本実施例では、遮断部材に加えてゲート空間Ｇを局所的に排気する局所排気機構が設けられる。
【００４４】
すなわち、シャッター３０に気密なシールを施さない場合はゲート空間Ｇを完全に分離することはできず、処理空間Ｓから僅かずつ処理ガスがゲート空間Ｇに進入するおそれがある。異なる種類の処理ガスの供給と排気とを繰り返す間に、ゲート空間Ｇに残留する処理ガス量が漸増し、ゲート空間Ｇ内で処理ガスの反応が生じるおそれがある。
【００４５】
上述の問題を回避するために、本実施例による局所排気機構は、処理空間Ｓを介さずにゲート空間Ｇを直接排気するための局所排気通路として、ゲート空間排気通路４８を有する。ゲート空間排気通路４８はゲート空間排気配管５０を介して、排気配管１２に接続される。したがって、ゲート空間Ｇは真空ポンプであるドライポンプ１４により排気される。ゲート空間排気配管５０を排気配管１２に接続せずに、ドライポンプ１４とは異なる別の真空ポンプや真空発生源に接続されてもよい。
【００４６】
上述のような局所排気通路はゲート空間Ｇと同様に窓空間Ｖに設けることとしてもよい。
【００４７】
また、遮断部材によるゲート空間Ｇや窓空間Ｖの分離を行なうことなく、局所排気通路を介した局所的な排気のみでも、凸状空間に残留する処理ガスを局所排気通路を介して直接排気することができるので、残留ガスの影響を軽減するという効果がある。
【００４８】
以上の構成に加え、本実施例では、ゲート空間Ｇを局所的にパージする局所パージ機構が設けられる。局所パージ機構は、処理空間Ｓを介さずにゲート空間Ｇに不活性ガスを直接パージするために設けられ、ゲート空間Ｇに接続されたゲート空間パージ通路５２を有する。ゲート空間パージ通路５２は、ゲート空間パージ配管５４を介してガス供給装置８に接続される。
【００４９】
ゲート空間Ｇにガス供給装置８から不活性ガスを供給することにより、処理空間Ｓを介さずに、不活性ガスをゲート空間に直接パージすることができる。これにより、ゲート空間Ｇに残留する処理ガスを強制的に処理空間Ｓに追い出し、排気することができる。
【００５０】
また、上述の局所排気機構と共に用いれば、局所的にパージをしながらその部分の排気を同時に行なうことができ、パージの効果を高めることができる。本実施例では、ゲート空間パージ配管５４をガス供給装置８に接続してガス供給装置８から不活性ガスをゲート空間Ｇに供給しているが、ゲート空間パージ配管５４をガス供給装置８以外の不活性ガス供給源に接続することとしてもよい。
【００５１】
なお、局所パージ機構は上述の遮断機構及び／又は局所排気機構と共に設けることが効果的であるが、局所パージ機構のみでも、凸状空間に残留する処理ガスを局所パージ通路から供給される不活性ガスにより直接パージすることができるので、残留ガスの影響を軽減するという効果がある。
【００５２】
図６は、図１に示す処理装置による処理の一例として、Ｔａ膜を生成する際の処理ガスの供給及び排気を示すタイムチャートである。図６には、上述の遮断機構のシャターの動作、局所排気機構による排気動作、局所パージ機構によるパージ動作も示されている。
【００５３】
まず、処理ガスの供給及び排気について説明する。半導体ウェハＷが配置された処理容器２の処理空間Ｓに対して、まず、原料ガスとしてＴａＣｌ_５＋Ａｒがガス供給装置８から供給配管８ａ及びシャワーヘッド６を介して所定時間供給される。次に、半導体ウェハＷに吸着されたＴａＣｌ_５以外の処理空間Ｓに残留しているＴａＣｌ_５及びＡｒを処理空間Ｓから排気する。この排気は排気口２ａを介してターボ分子ポンプ１０により行なわれる。排気の際には、Ａｒをパージガスとして用いてシャワーヘッド６から処理空間Ｓに供給してもよい。
【００５４】
排気が終了したら、次に、反応ガスとしてＨ_２のプラズマが、ガス供給装置８から供給配管８ｂ及びシャワーヘッド６を介して処理空間Ｓに供給される。半導体ウェハＷに吸着されたＴａＣｌ_５がＨ_２のプラズマと反応して、半導体ウェハの表面に極薄のＴａ膜が生成される。Ｈ_２のプラズマが所定時間供給された後、処理空間Ｓにある反応ガス及び反応副生成物はターボ分子ポンプ１０により排気される。
【００５５】
以上の工程を一サイクルとし、このサイクルを繰り返し行なうことにより、半導体ウェハＷの上に所定の厚みのＴａ膜が生成される。
【００５６】
上述のサイクル中、ゲート用シャッター３０及び窓用シャッター３２は閉じられた状態に維持され、原料ガス及び反応ガス（総称して処理ガスという）がゲート空間Ｇ及び窓空間Ｖに流れ込むことが防止される。したがって、処理中における処理空間Ｓの容積、すなわちは排気すべき容積は減少し、排気を短時間で行なうことができる。ただし、処理空間Ｓの排気中はシャッターを開いて凸状空間に侵入した処理ガスや、局所パージによる不活性ガスを処理空間Ｓを介して排気することとしてもよい。
【００５７】
局所排気機構による局所排気は、上述のサイクルを繰り返す間、連続して行なわれることが好ましいが、処理空間Ｓをターボ分子ポンプ１０により排気する間は、局所排気を停止してもよい。処理空間Ｓに供給された処理ガスが凸状空間であるゲート空間Ｇや窓空間Ｖに流れこんだ場合、凸状空間から局所排気機構により直接排気されるため、凸状空間に処理ガスが滞留することが防止される。
【００５８】
また、局所パージ機構による局所パージは、上述のサイクルを繰り返す間、連続して行なわれることが好ましいが、処理空間Ｓをターボ分子ポンプ１０により排気する間は、局所パージを停止してもよい。処理空間Ｓに処理ガスが供給されている間、凸状空間であるゲート空間Ｇや窓空間Ｖに局所的にパージが行なわれるので、凸状空間からはパージガスが流出しており、処理ガスが凸状空間に流れ込むことが防止される。
【００５９】
次に、本実施例に設けられたウェハ上下機構１８について説明する。
【００６０】
被処理基体上下機構としてのウェハ上下機構１８は、載置台４の上で半導体ウェハＷを支持するために設けられる。すなわち、ウェハ上下機構１８は、半導体ウェハＷを処理容器２内に搬入したり、処理容器２から搬出したりする際に、半導体ウェハＷを載置台４に載置された状態から所定距離上方に持ち上げるための機構である。
【００６１】
図４及び図５に示されるように、ウェハ上下機構１８は、複数のリフタピン６０が取り付けられた枠体６２と、枠体６２を上下に移動するリフタピン上下機構６４とよりなる。リフタピン６０は、載置台４を上下方向（垂直方向）に貫通して設けられるピンであり、例えば３本のリフタピン６０により半導体ウェハＷを水平に支持することができる。
【００６２】
図７はリフタピン６０が取り付けられた枠体６２の平面図である。枠体６２は載置台４の下方に配置され、リフタピン６０のみが載置台４に形成された貫通孔を通じて載置台４から突出するように構成されている。したがって、例えば、ロボットアーム（図示せず）によりゲートバルブ１６を通じて半導体ウェハＷが処理容器内に搬入された際に、載置台４の真上まで搬送された半導体ウェハＷを、まずリフタピン６０により支持する。そして、ロボットアームを退避させた後、リフタピン６０を下降させることにより、半導体ウェハＷは載置台４上に載置される。半導体ウェハＷを搬出する際は、逆の動作を行なえばよい。
【００６３】
リフタピン６０を上下移動するには、枠体６２を上下移動させればよい。本実施例では、ボールねじを利用したリフタピン上下機構６４により枠体６２の上下移動を行なう。リフタピン上下機構６４は、ボールねじが組み込まれたモータ６６を駆動源として用いている。モータ６６の軸６６ａはボールねじの作用により往復動することができる。軸６６ａの先端に連結部材６８の一端が接続固定され、連結部材６８の他端に枠体支持部材７０が固定される。
【００６４】
枠体支持部材７０は、処理容器２の底部を貫通して処理容器２内まで延在し、載置第４の下方に配置される枠体６２が枠体支持部材７０に固定される。したがって、モータ６６を駆動することにより、連結部材６８及び枠体支持部材７０を上下移動することができ、リフタピン６０が取り付けられた枠体６２を上下移動することができる。なお、処理容器２の底部から外部に延出した枠体支持部材７０の周囲にはベローズ７２が設けられ、処理容器２の気密構造が維持されている。
【００６５】
以上のような構成のウェハ上下機構１８において、本実施例による枠体６２は図７に示すように実質的に点対称な形状である円環形状を有しているが、従来の枠体は点対称な形状ではなかった。図８は従来の枠体の一例を示す平面図であるが、従来の枠体はフォーク形状（２又形状）に形成されており、点対称な形状ではなかった。
【００６６】
すなわち、図８に示すような従来の枠体７４を用いると、載置台の下方に形成される排気通路のコンダクタンスが、載置台４（すなわち、半導体ウェハＷ）の全周にわたって均一ではなくなってしまう。したがって、処理ガスの排気口２ａへの流れが半導体ウェハＷの全周に渡って均一ではなくなり、半導体ウェハの全周にわたって均一な処理を行うことができなくなってしまう。
【００６７】
そこで、本実施例では、枠体６２を実質的に点対称な形状である円環形状に形成し、且つコンダクタンがなるべく大きくなるように枠体の幅ｔを極力小さくしている。例えば、リフタピン６０の直径が２．５ｍｍである場合、枠体の幅ｔは３ｍｍ程度とされる。
【００６８】
なお、枠体６２は連続した円環形状とすることが好ましいが、図８に示すように円環形状の一部が除去された形状であっても、実質的に円環形状であればコンダクタンスを均一にする効果を得ることができる。
【００６９】
本実施例による枠体６２を用いた場合、処理容器２内での処理ガスの排気口へ向かう流れが、半導体ウェハＷの全周にわたって均一となり、かつ排気コンダクタンスを大きくすることができる。したがって、半導体ウェハの全周（全面）にわたって均一な処理を行なうことができ、処理品質を向上することができる。
【発明の効果】
以上のように、上述の発明によれば、処理容器の内部空間から凸状に延在する凸状空間に滞留するガスの影響を軽減して、高速なガス置換を行なうことのできる処理装置を提供することができる。また、処理容器内の排気コンダクタンスを載置台の全周にわたって均一にすることができ、被処理基体の全面に一様な処理を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の一実施例による処理装置の全体構成図である。
【図２】図１に示す処理容器の水平断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った処理容器の断面図である。
【図４】図１に示す処理容器の拡大断面図である。
【図５】図１に示す処理容器の拡大断面図であり、ゲート空間がシャターにより処理空間から分離された状態を示す。
【図６】図１に示す処理装置による処理の際の処理ガスの供給及び排気と共に、遮断機構のシャターの動作、局所排気機構による排気動作、局所パージ機構によるパージ動作を示すタイムチャートである。
【図７】リフタピンが取り付けられた枠体の平面図である。
【図８】従来の枠体の平面図である。
【符号の説明】
２処理容器
２ａ排気口
４載置台
６シャワーヘッド
８ガス供給装置
１０ターボ分子ポンプ
１２排気配管
１４ドライポンプ
１６ゲートバルブ
１８ウェハ上下機構
３０ゲート用シャッター
３２窓用シャッター
３４，４４収容部
３６シャッター上下機構
４０エアシリンダ４０
４０ａ移動軸
４２取付け部材４２
４６ベローズ
４８ゲート空間排気通路
５０ゲート空間排気配管
５２ゲート空間パージ通路
５４ゲート空間パージ配管
６４リフタピン上下機構
６６モータ
６６ａ軸
６８連結部材
７０枠体支持部材
７２ベローズ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a processing apparatus, and more particularly, to a processing apparatus that performs processing while alternately supplying a plurality of types of processing gases to a processing target such as a semiconductor wafer.
[0002]
[Prior art]
As a method of forming a high-quality thin film on a substrate by supplying a processing gas under reduced pressure to a heated substrate, ALD (Atomic Layer Deposition) has recently been receiving attention. The thin film formed by ALD has a low impurity concentration and has good in-plane uniformity. Another characteristic of the ALD is that a thin film can be obtained which follows the shape (step) of the substrate surface well, as referred to as high step coverage. Further, according to ALD, a thin film can be formed at a lower temperature than conventional CVD, and highly accurate film thickness control can be achieved.
[0003]
In ALD, a plurality of types of processing gases (source gases) are alternately supplied to a substrate and reacted on the substrate to form a very thin film of a reaction product. At this time, it is necessary to supply a plurality of types of source gases while switching them so that the source gases do not react before reaching the substrate. That is, when only one type of gas is supplied to the substrate, the gas is completely exhausted, and then a different type of source gas is supplied. By repeating this process, a thin film having a certain thickness is grown.
[0004]
In such a processing method in which the source gases are switched and supplied, it is essential to switch the source gases at a high speed in order to improve the throughput. In switching the source gas, a step of completely discharging the supplied one type of source gas from the processing container and then supplying the next type of source gas is performed. Therefore, in order to discharge the source gas from the processing container, it is effective to reduce the amount of the source gas remaining in the processing container when the supply of the source gas is stopped in order to achieve a high-speed discharge. . That is, reducing the volume in which the source gas can remain in the processing vessel is effective for speeding up the processing.
[0005]
The processing apparatus used in the above-described ALD generally has a processing container that defines a cylindrical internal space. A thin film is formed on the substrate while alternately supplying a plurality of types of processing gases from the upper portion of the processing container to the internal space while the substrate is mounted on the mounting table in the processing container. An exhaust port is provided at a lower portion of the processing container, and the processing gas after the processing is exhausted from the exhaust port.
[0006]
A gate valve for carrying a substrate into the processing container is provided on a side wall of the processing container. Therefore, a space is formed between the gate valve and the internal space as a passage for carrying the substrate from the outside into the internal space of the processing container.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-6-89873
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The space for the substrate passage as described above is a space extending in a convex shape when viewed from the internal space of the processing container for accommodating the substrate, and increases the volume of the processing container.
[0009]
In other words, when one type of processing gas is supplied into the processing container as in ALD to perform processing, and when the processing gas is exhausted from the processing container, it is necessary to exhaust the processing gas remaining in the space for the substrate passage. Yes, the time required for evacuation increases accordingly.
[0010]
Further, the space for the substrate passage is a space that is hidden when viewed from the exhaust port provided at the bottom of the processing container, and the exhaust speed is reduced at a degree of vacuum such that it becomes a molecular flow region. As described above, the space that is convex when viewed from the inner space of the processing container not only prolongs the evacuation time, but also makes it difficult to completely exhaust the gas, and the remaining processing gas reacts with the next processing gas to process. Quality will be reduced.
[0011]
The space that is convex when viewed from the inside of the processing container, such as the space for the substrate passage, includes, for example, a space formed for providing a window for observing the inside of the processing container.
[0012]
The present invention has been made in view of the above points, and can reduce the influence of gas staying in a convex space extending in a convex shape from the internal space of a processing container and perform high-speed gas replacement. It is an object to provide a processing device.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, according to the present invention, a processing container defining an internal space in which an object to be processed is arranged, and a raw material for supplying a plurality of types of source gases to the processing container alternately one by one A gas supply unit, wherein the internal space of the processing container includes a processing space in which the object to be processed is disposed, and a convex space extending from the processing space as viewed from the outside. And a shut-off mechanism for shutting off the convex space from the processing space is provided.
[0014]
In the above-described processing apparatus, it is preferable that the blocking mechanism includes a blocking member that is movable between the processing space and the convex space, and a moving mechanism that moves the blocking member. Further, the processing container may include a storage portion that stores the blocking member in a wall surface of the processing container. Further, a local exhaust mechanism for locally exhausting the convex space may be provided. The local exhaust mechanism may include an exhaust passage connected to the convex space, and the exhaust passage may be connected to an exhaust pipe for exhausting the processing space of the processing container.
[0015]
Further, the processing apparatus according to the present invention has a local purge mechanism for locally purging the convex space with an inert gas, and the local purge mechanism includes a purge gas supply passage connected to the convex space. You may have. Further, the purge gas supply passage may be connected to a gas supply device for supplying an inert gas to the processing space of the processing container.
[0016]
According to the above-described invention, since the convex space can be separated from the processing space by the blocking mechanism, the volume of the processing space can be substantially reduced. Thus, the exhaust time of the processing space can be reduced, and the processing time can be reduced. Further, the influence of the processing gas remaining in the convex space can be reduced. Further, the convex space can be locally exhausted by the local exhaust mechanism, and the processing gas remaining in the convex space can be directly exhausted. Further, the inert gas can be purged by the local purge mechanism so that the processing gas does not flow into the convex space.
[0017]
Further, according to the present invention, there is provided a processing container defining an internal space in which an object to be processed is disposed, and a source gas supply unit for alternately supplying a plurality of types of source gases to the processing container one by one. In the processing apparatus, the internal space of the processing container includes a processing space in which the object to be processed is arranged, and a convex space extending in a convex shape from the processing space when viewed from the outside, and the convex space A local exhaust mechanism for locally exhausting the gas is provided.
[0018]
Further, according to the present invention, there is provided a processing container defining an internal space in which a target object is disposed, and a source gas supply unit for alternately supplying a plurality of types of source gases to the processing container one by one. In the processing apparatus, the internal space of the processing container includes a processing space in which the object to be processed is arranged, and a convex space extending from the processing space when viewed from the outside, and the convex space. Is provided with a local purge mechanism for locally purging the gas with an inert gas.
[0019]
In the above processing apparatus, the convex space may be a space extending between a gate valve provided on a side wall of the processing container and the processing space.
[0020]
Further, according to the present invention, a processing container for processing a substrate to be processed disposed therein, a mounting table provided in the processing container, on which the substrate to be processed is mounted, and from above the mounting table Gas supply means for supplying a processing gas into the processing container, an exhaust mechanism for exhausting the processing gas in the processing container from below the mounting table, and supporting the substrate to be processed with respect to the mounting table. A processing apparatus having a substrate vertical mechanism for moving in a vertical direction, wherein the substrate vertical mechanism is provided below the mounting table, and has a substantially annular frame body. A plurality of pins supported by the frame and movable vertically through the mounting table; supporting the substrate to be processed by the pins to move the mounting table in the vertical direction; A featured processing device is provided. It is preferable that the support mechanism has a vertical movement mechanism connected to a part of the frame.
[0021]
According to the above-described invention, since the frame is formed in an annular shape that is substantially point-symmetrical, the flow of the processing gas toward the exhaust port in the processing container becomes uniform over the entire circumference of the substrate to be processed. In addition, uniform processing can be performed over the entire circumference (entire surface) of the substrate to be processed, and the processing quality can be improved.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, a processing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0022]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a processing apparatus according to one embodiment of the present invention. The processing apparatus shown in FIG. 1 is an apparatus for forming a thin film on a semiconductor wafer W as a substrate to be processed by an ALD process. However, the present invention is not limited to an apparatus for performing an ALD process, but can be applied to, for example, a CVD apparatus or the like that requires high-speed gas replacement. Further, the substrate to be processed means a substrate on which a thin film is formed, and is not limited to the semiconductor wafer W.
[0023]
The processing apparatus shown in FIG. 1 is an apparatus for forming a thin film on a semiconductor wafer W arranged in a processing container 2. A mounting table 4 on which a semiconductor wafer W (not shown) is mounted is provided in the processing container 2. A shower head 6 is provided above the processing container 2, and supplies a processing gas or a purge gas supplied from a gas supply device 8, which is a gas supply unit, to an internal space of the processing container 2. This internal space is a processing space S where the semiconductor wafer W is arranged and processed.
[0024]
In the present embodiment, the gas supply device 8 supplies the processing gas to the processing container 2 via the gas supply pipes 8 a and 8 b and the shower head 6 while alternately switching a plurality of types of processing gases. Further, the gas supply device 8 uses N as a purge gas. ₂ , He, Ne, Ar and other inert gases are also supplied to the processing vessel 2.
[0025]
An exhaust port 2 a is formed at the bottom of the processing container 2, and the support 4 a of the mounting table 4 extends inside the exhaust port 2 a and is fixed to the bottom of the processing container 2. A turbo-molecular pump 10 is connected to the exhaust port 2a from the side surface, and the turbo-molecular pump 10 exhausts a processing gas or the like in the processing chamber 2. The turbo-molecular pump 10 is connected to a dry pump (DP) 14 via an exhaust pipe 12, and is configured to perform efficient exhaust.
[0026]
A gate valve 16 is attached to a side wall of the processing container 2. The gate valve 16 is a valve that is opened and closed when the semiconductor wafer W is loaded into the processing container 2 or when the semiconductor wafer W is unloaded from the processing container 2. A gate space G is formed between the gate valve 16 and the processing space S of the processing container 2, and the semiconductor wafer W passes through the gate space G and is disposed in the processing container 2. Here, when viewed from the outside of the processing container 2, the gate space G is a space extending in a convex shape with respect to the processing space S.
[0027]
FIG. 2 is a horizontal sectional view of the processing container 2, showing a gate space G extending between the gate valve 16 and the processing space S. The processing container 2 is provided with a window 2b for observing the inside. A window space V is also formed between the window 2b and the processing space S. The window space V, like the gate space G, is a space that extends in a convex shape with respect to the processing space S when viewed from the outside of the processing container 2.
[0028]
The above-described processing apparatus is provided with a wafer lifting / lowering mechanism 18 for mounting the semiconductor wafer W on the mounting table 4. The wafer raising / lowering mechanism 18 has a plurality of lifter pins 60 attached to an annular frame 62. The lifter pins 60 are configured to move up and down through the mounting table 4, and mount the semiconductor wafer W loaded through the gate valve 16 on the mounting table 4 while supporting the semiconductor wafer W with the lifter pins 60. The wafer up-down mechanism 18 and the frame 62 will be described later in detail.
[0029]
In the processing apparatus having the above-described configuration, a thin film is formed on the semiconductor wafer W while alternately supplying a plurality of types of processing gases to the processing space S in which the semiconductor wafer W is disposed. At this time, after supplying one kind of processing gas, it is necessary to exhaust the supplied processing gas almost completely from the processing container 2. The exhaust of the processing gas and the reaction by-products from the processing vessel 2 is performed by the turbo-molecular pump 10 through the exhaust port 2a. At the same time as the evacuation of the turbo-molecular pump 10, a purge gas is supplied from the gas supply device 8 into the processing vessel 2 and the evacuation is performed while purging, thereby increasing the evacuation speed and performing complete evacuation.
[0030]
Here, the above-described gate space G and window space V are convex spaces that protrude and extend from the processing space S, and increase the volume of the processing chamber 2 to be evacuated. In addition, the gate space G and the window space V are hidden spaces when viewed from the exhaust port 2a, and the exhaust speed of such a space is reduced under a high vacuum such as a molecular flow region. Therefore, in the process gas supply process and the exhaust process, if the gate space G or the window space V and the process space S are shut off, the exhaust speed can be increased and the exhaust time can be shortened.
[0031]
That is, the gate space G only needs to communicate with the processing space S when the semiconductor wafer W is loaded and unloaded, and may be isolated from the processing space S during processing. Further, the window space V only needs to communicate with the processing space S only when it is necessary to observe the inside of the processing container 2, and may be isolated from the processing space S during processing.
[0032]
Therefore, in this embodiment, the gate space G is separated from the processing space S by providing a gate shutter 30 as a blocking member near the boundary between the gate space G and the processing space S. In addition, a window shutter 32 is provided as a blocking member near the boundary between the window space V and the processing space S.
[0033]
The window shutter 32 has the same configuration as the gate shutter 30, and only the gate shutter 30 will be described below.
[0034]
FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. The gate shutter 30 as a blocking member is an arc-shaped plate member having a shape along the outer periphery of the processing space S, and is supported so as to be housed in the side wall or the bottom of the processing container 2. That is, an accommodating portion 34 (see FIG. 4) capable of accommodating the shutter 30 is formed in the side wall or at the bottom of the processing container 2. You.
[0035]
A shutter raising / lowering mechanism 36 is provided below the housing section 34 to move the shutter 30 up and down. In this embodiment, three shutter raising / lowering mechanisms 36 are connected to the shutter 30, and move the shutter 30 in the vertical direction so as not to tilt while supporting the long shutter 30 in an arc shape.
[0036]
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the processing container 2 shown in FIG. 1, and shows a state where the shutter 30 is lowered and stored in the storage unit 34. FIG. 5 is a view similar to FIG. 4 and shows a state in which the shutter 30 rises and protrudes from the storage unit 34 to separate the gate space G from the processing space S.
[0037]
In the present embodiment, the shutter up / down mechanism 36 is a moving mechanism using the air cylinder 40 as a driving source, and the shutter 30 is attached to the tip of the moving shaft 40 a of the air cylinder 40 via the attaching member 42. The attachment member 42 attached to the moving shaft 40 a of the air cylinder 40 is movable up and down in a cylindrical accommodation portion 44 extending from below the slit-like accommodation portion 34, and is fixed to the attachment member 42. The shutter 30 is moved by the moving shaft 40a of the air cylinder 40 to move up and down. Note that a bellows 46 is provided around the moving shaft 40a in order to maintain airtightness around the moving shaft 40a of the air cylinder 40.
[0038]
When the semiconductor wafer W is loaded into the processing chamber 2, the shutter 30 is moved downward by the shutter up / down mechanism 36 and is housed in the housing section 34 as shown in FIG. 4. As a result, the gate space G communicates with the processing space S, and the gate valve 16 is opened so that the semiconductor wafer W can be loaded and unloaded.
[0039]
While the semiconductor wafer W is being processed, the gate shutter 30 is raised by the shutter up-down mechanism, and as shown in FIG. 5, its upper end is kept in contact with the ceiling of the processing container. Therefore, the processing gas supplied from the shower head 6 to the processing space S of the processing container 2 is blocked by the shutter 30 and does not flow into the gate space G. However, it is not always necessary to keep the shutter 30 closed during the processing of the semiconductor wafer W, and while the processing space S is evacuated by evacuation, the shutter 30 is opened and the gate space G is evacuated simultaneously with the processing space S. You may do it.
[0040]
The gate space G can be completely isolated from the processing space S by sealing the gap between the shutter 30 and the side wall and the ceiling of the processing container 2, but the supply of the processing gas is performed under a certain degree of reduced pressure. Even if a seal is not provided between the shutter 30 and the side wall or ceiling of the processing container 2, a sufficient blocking effect can be obtained, and there is substantially no problem.
[0041]
In the present embodiment, the processing gas may enter the storage part 44 that stores a part of the shutter up-and-down mechanism 36 and remain there. Therefore, in this embodiment, the storage part exhaust passage 49 communicating with the storage part 44 is provided. Is provided. The accommodating portion exhaust passage 49 is connected to the gate space exhaust passage 48, and the space in the accommodating portion 44 is exhausted together with the gate space G.
[0042]
The window shutter 32 is also provided with a vertical mechanism similar to the vertical mechanism 36 of the gate shutter 30 described above. By opening the shutter 32 only when an abnormality occurs in the processing container 2, the inside of the processing container 2 is observed. That is, during the processing of the semiconductor wafer W, the shutter 32 is maintained in a closed state. However, it is not always necessary to keep the shutter 32 closed during the processing of the semiconductor wafer W. While the processing space S is evacuated by evacuation, the shutter 32 is opened and the window space V is evacuated simultaneously with the processing space S. You may do it.
[0043]
By providing the blocking mechanism having the blocking member that is moved by the vertical mechanism as described above, the volume of the internal space of the processing container 2 can be substantially reduced, and the evacuation time can be reduced. Although the effect of shortening the evacuation time is great only by providing the blocking member, in this embodiment, a local exhaust mechanism that locally exhausts the gate space G is provided in addition to the blocking member.
[0044]
That is, if the shutter 30 is not airtightly sealed, the gate space G cannot be completely separated, and the processing gas may enter the gate space G little by little from the processing space S. While the supply and exhaust of different types of processing gas are repeated, the amount of processing gas remaining in the gate space G gradually increases, and there is a possibility that a reaction of the processing gas occurs in the gate space G.
[0045]
In order to avoid the above-described problem, the local exhaust mechanism according to the present embodiment includes a gate space exhaust passage 48 as a local exhaust passage for directly exhausting the gate space G without passing through the processing space S. The gate space exhaust passage 48 is connected to the exhaust pipe 12 via a gate space exhaust pipe 50. Therefore, the gate space G is evacuated by the dry pump 14, which is a vacuum pump. The gate space exhaust pipe 50 may be connected to another vacuum pump or a vacuum source different from the dry pump 14 without connecting to the exhaust pipe 12.
[0046]
The local exhaust passage as described above may be provided in the window space V as in the gate space G.
[0047]
Further, the processing gas remaining in the convex space is directly exhausted through the local exhaust passage only by local exhaust through the local exhaust passage without separating the gate space G and the window space V by the blocking member. Therefore, there is an effect that the influence of the residual gas is reduced.
[0048]
In addition to the above configuration, in the present embodiment, a local purge mechanism for locally purging the gate space G is provided. The local purge mechanism is provided for directly purging the inert gas into the gate space G without passing through the processing space S, and has a gate space purge passage 52 connected to the gate space G. The gate space purge passage 52 is connected to the gas supply device 8 via a gate space purge pipe 54.
[0049]
By supplying an inert gas from the gas supply device 8 to the gate space G, the inert gas can be directly purged into the gate space without passing through the processing space S. Thereby, the processing gas remaining in the gate space G can be forcibly expelled into the processing space S and exhausted.
[0050]
Further, when used in conjunction with the above-described local exhaust mechanism, the local exhaust can be simultaneously performed while the purge is performed locally, and the effect of the purge can be enhanced. In this embodiment, the gate space purge pipe 54 is connected to the gas supply device 8 to supply the inert gas from the gas supply device 8 to the gate space G. It may be connected to an inert gas supply source.
[0051]
It is effective that the local purge mechanism is provided together with the shut-off mechanism and / or the local exhaust mechanism described above. However, even if the local purge mechanism alone is used, the processing gas remaining in the convex space is supplied to the inert gas supplied from the local purge passage. Since the gas can be directly purged, the effect of the residual gas is reduced.
[0052]
FIG. 6 is a time chart showing, as an example of the processing by the processing apparatus shown in FIG. 1, the supply and exhaust of a processing gas when a Ta film is generated. FIG. 6 also shows the operation of the shutter of the above-described shutoff mechanism, the exhaust operation by the local exhaust mechanism, and the purge operation by the local purge mechanism.
[0053]
First, supply and exhaust of the processing gas will be described. First, TaCl is used as a source gas in the processing space S of the processing chamber 2 in which the semiconductor wafer W is placed. ₅ + Ar is supplied from the gas supply device 8 via the supply pipe 8a and the shower head 6 for a predetermined time. Next, TaCl adsorbed on the semiconductor wafer W ₅ TaCl remaining in the processing space S other than ₅ And Ar are exhausted from the processing space S. This exhaust is performed by the turbo molecular pump 10 through the exhaust port 2a. At the time of evacuation, Ar may be used as a purge gas and supplied from the shower head 6 to the processing space S.
[0054]
After the exhaust is completed, next, H is used as a reaction gas. ₂ Is supplied to the processing space S from the gas supply device 8 via the supply pipe 8 b and the shower head 6. TaCl adsorbed on the semiconductor wafer W ₅ Is H ₂ , A very thin Ta film is generated on the surface of the semiconductor wafer. H ₂ After the plasma is supplied for a predetermined time, the reaction gas and reaction by-products in the processing space S are exhausted by the turbo-molecular pump 10.
[0055]
The above process is regarded as one cycle, and a Ta film having a predetermined thickness is formed on the semiconductor wafer W by repeating this cycle.
[0056]
During the above-described cycle, the gate shutter 30 and the window shutter 32 are kept closed, so that the source gas and the reaction gas (collectively, processing gas) are prevented from flowing into the gate space G and the window space V. You. Therefore, the volume of the processing space S during processing, that is, the volume to be evacuated, is reduced, and the evacuation can be performed in a short time. However, during the evacuation of the processing space S, the processing gas that enters the convex space by opening the shutter or the inert gas due to the local purge may be exhausted through the processing space S.
[0057]
The local exhaust by the local exhaust mechanism is preferably performed continuously during the repetition of the above-described cycle, but the local exhaust may be stopped while the processing space S is exhausted by the turbo-molecular pump 10. When the processing gas supplied to the processing space S flows into the gate space G or the window space V which is a convex space, the processing gas stays in the convex space because it is directly exhausted from the convex space by the local exhaust mechanism. Is prevented.
[0058]
The local purging by the local purging mechanism is preferably performed continuously during the repetition of the above-described cycle. However, while the processing space S is evacuated by the turbo molecular pump 10, the local purging may be stopped. While the processing gas is supplied to the processing space S, the purge is locally performed in the gate space G and the window space V, which are convex spaces. Therefore, the purge gas flows out of the convex space, and the processing gas is discharged. Flow into the convex space is prevented.
[0059]
Next, the wafer up-down mechanism 18 provided in this embodiment will be described.
[0060]
The wafer lifting / lowering mechanism 18 as a substrate-to-be-processed lifting / lowering mechanism is provided to support the semiconductor wafer W on the mounting table 4. That is, the wafer raising and lowering mechanism 18 moves the semiconductor wafer W upward by a predetermined distance from the state of being mounted on the mounting table 4 when loading or unloading the semiconductor wafer W into or from the processing container 2. It is a mechanism for lifting.
[0061]
As shown in FIGS. 4 and 5, the wafer up / down mechanism 18 includes a frame 62 to which a plurality of lifter pins 60 are attached, and a lifter pin up / down mechanism 64 that moves the frame 62 up and down. The lifter pins 60 are pins provided to penetrate the mounting table 4 in the up-down direction (vertical direction). For example, the three lifter pins 60 can horizontally support the semiconductor wafer W.
[0062]
FIG. 7 is a plan view of the frame 62 to which the lifter pins 60 are attached. The frame 62 is arranged below the mounting table 4, and is configured such that only the lifter pins 60 protrude from the mounting table 4 through the through holes formed in the mounting table 4. Therefore, for example, when the robot arm (not shown) loads the semiconductor wafer W into the processing chamber through the gate valve 16, the semiconductor wafer W transported to a position directly above the mounting table 4 is first supported by the lifter pins 60. I do. Then, after retracting the robot arm, the lifter pins 60 are lowered, so that the semiconductor wafer W is placed on the mounting table 4. When carrying out the semiconductor wafer W, the reverse operation may be performed.
[0063]
To move the lifter pin 60 up and down, the frame 62 may be moved up and down. In this embodiment, the frame 62 is moved up and down by a lifter pin up / down mechanism 64 using a ball screw. The lifter pin vertical mechanism 64 uses a motor 66 in which a ball screw is incorporated as a drive source. The shaft 66a of the motor 66 can reciprocate by the action of a ball screw. One end of a connecting member 68 is connected and fixed to the tip of the shaft 66a, and the frame support member 70 is fixed to the other end of the connecting member 68.
[0064]
The frame supporting member 70 extends through the bottom of the processing container 2 to the inside of the processing container 2, and the frame 62 disposed below the mounting fourth is fixed to the frame supporting member 70. Therefore, by driving the motor 66, the connecting member 68 and the frame supporting member 70 can be moved up and down, and the frame 62 to which the lifter pins 60 are attached can be moved up and down. A bellows 72 is provided around the frame support member 70 extending from the bottom of the processing container 2 to the outside, and the airtight structure of the processing container 2 is maintained.
[0065]
In the wafer raising and lowering mechanism 18 configured as described above, the frame 62 according to the present embodiment has an annular shape that is substantially point-symmetric as shown in FIG. The shape was not point-symmetric. FIG. 8 is a plan view showing an example of a conventional frame body. The conventional frame body is formed in a fork shape (bifurcated shape) and is not point-symmetric.
[0066]
That is, when the conventional frame 74 as shown in FIG. 8 is used, the conductance of the exhaust passage formed below the mounting table is not uniform over the entire circumference of the mounting table 4 (that is, the semiconductor wafer W). . Accordingly, the flow of the processing gas to the exhaust port 2a is not uniform over the entire circumference of the semiconductor wafer W, and the uniform processing cannot be performed over the entire circumference of the semiconductor wafer.
[0067]
Therefore, in the present embodiment, the frame 62 is formed in an annular shape that is substantially point-symmetrical, and the width t of the frame is reduced as much as possible so that the conductor becomes as large as possible. For example, when the diameter of the lifter pin 60 is 2.5 mm, the width t of the frame is about 3 mm.
[0068]
It is preferable that the frame body 62 has a continuous annular shape. However, as shown in FIG. 8, even if the annular body has a shape in which a part of the annular shape is removed, if the conductance is substantially an annular shape, Can be obtained uniformly.
[0069]
When the frame 62 according to the present embodiment is used, the flow of the processing gas toward the exhaust port in the processing container 2 becomes uniform over the entire circumference of the semiconductor wafer W, and the exhaust conductance can be increased. Therefore, uniform processing can be performed over the entire circumference (entire surface) of the semiconductor wafer, and processing quality can be improved.
【The invention's effect】
As described above, according to the above-described invention, a processing apparatus capable of performing high-speed gas replacement by reducing the influence of gas remaining in a convex space extending in a convex shape from the internal space of the processing container. Can be provided. Further, the exhaust conductance in the processing container can be made uniform over the entire circumference of the mounting table, and uniform processing can be performed on the entire surface of the substrate to be processed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a horizontal sectional view of the processing container shown in FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view of the processing container taken along line III-III in FIG.
FIG. 4 is an enlarged sectional view of the processing container shown in FIG.
FIG. 5 is an enlarged sectional view of the processing container shown in FIG. 1, showing a state where a gate space is separated from the processing space by a shutter.
6 is a time chart showing the supply and exhaust of processing gas during processing by the processing apparatus shown in FIG. 1, the operation of the shutter of the shut-off mechanism, the exhaust operation by the local exhaust mechanism, and the purge operation by the local purge mechanism.
FIG. 7 is a plan view of a frame to which a lifter pin is attached.
FIG. 8 is a plan view of a conventional frame.
[Explanation of symbols]
2 Processing container
2a Exhaust port
4 Mounting table
6 shower head
8 Gas supply device
10 Turbo molecular pump
12 Exhaust piping
14 Dry pump
16 Gate valve
18 Wafer up / down mechanism
30 Gate shutter
32 Window shutter
34,44 accommodation
36 Shutter vertical mechanism
40 Air cylinder 40
40a movement axis
42 mounting member 42
46 Bellows
48 Gate space exhaust passage
50 Gate space exhaust piping
52 Gate space purge passage
54 Gate space purge piping
64 Lifter pin up / down mechanism
66 motor
66a axis
68 Connecting member
70 Frame support member
72 Bellows

Claims

A processing container that defines an internal space in which the object is placed,
Source gas supply means for alternately supplying a plurality of types of source gases to the processing container one by one,
A processing apparatus having
The internal space of the processing container includes a processing space in which the object to be processed is arranged, and a convex space extending from the processing space in a convex shape when viewed from the outside,
A processing apparatus, comprising a blocking mechanism for blocking the convex space from the processing space.

The processing device according to claim 1,
The processing apparatus, wherein the blocking mechanism includes a blocking member movable between the processing space and the convex space, and a moving mechanism that moves the blocking member.

The processing device according to claim 2,
The processing apparatus according to claim 1, wherein the processing container includes a storage unit that stores the blocking member in a wall surface of the processing container.

The processing device according to claim 1, wherein:
A processing apparatus comprising a local exhaust mechanism for locally exhausting the convex space.

The processing device according to claim 4,
The processing apparatus according to claim 1, wherein the local exhaust mechanism has an exhaust passage connected to the convex space.

The processing device according to claim 5, wherein
The processing apparatus according to claim 1, wherein the exhaust passage is connected to an exhaust pipe for exhausting the processing space of the processing container.

The processing device according to claim 1, wherein:
A processing apparatus having a local purge mechanism for locally purging the convex space with an inert gas.

The processing device according to claim 7,
The processing apparatus according to claim 1, wherein the local purge mechanism has a purge gas supply passage connected to the convex space.

The processing device according to claim 8,
The processing apparatus, wherein the purge gas supply passage is connected to a gas supply device for supplying an inert gas to the processing space of the processing container.

The processing device according to claim 3,
Having a local exhaust mechanism for locally exhausting the convex space,
The processing apparatus according to claim 1, wherein the local exhaust mechanism includes an exhaust passage connected to the convex space and an exhaust passage connected to a housing of the blocking member.

The processing device according to claim 10,
The processing apparatus according to claim 1, wherein the exhaust passage is connected to an exhaust pipe for exhausting the processing space of the processing container.

A processing container that defines an internal space in which the object is placed,
Source gas supply means for alternately supplying a plurality of types of source gases to the processing container one by one,
A processing apparatus having
The internal space of the processing container includes a processing space in which the object to be processed is arranged, and a convex space extending from the processing space in a convex shape when viewed from the outside,
A processing apparatus comprising a local exhaust mechanism for locally exhausting the convex space.

The processing device according to claim 12,
The processing apparatus according to claim 1, wherein the local exhaust mechanism has an exhaust passage connected to the convex space.

The processing device according to claim 13,
The processing apparatus according to claim 1, wherein the exhaust passage is connected to an exhaust pipe for exhausting the processing space of the processing container.

The processing device according to claim 12, wherein:
A processing apparatus having a local purge mechanism for locally purging the convex space with an inert gas.

The processing device according to claim 15, wherein
The processing apparatus according to claim 1, wherein the local purge mechanism has a purge gas supply passage connected to the convex space.

The processing device according to claim 16,
The processing apparatus, wherein the purge gas supply passage is connected to a gas supply device for supplying an inert gas to the processing space of the processing container.

A processing container that defines an internal space in which the object is placed,
Source gas supply means for alternately supplying a plurality of types of source gases to the processing container one by one,
A processing apparatus having
The internal space of the processing container includes a processing space in which the object to be processed is arranged, and a convex space extending from the processing space in a convex shape when viewed from the outside,
A processing apparatus comprising a local purge mechanism for locally purging the convex space with an inert gas.

The processing device according to claim 18,
The processing apparatus according to claim 1, wherein the local purge mechanism has a purge gas supply passage connected to the convex space.

20. The processing device according to claim 19,
The processing apparatus, wherein the purge gas supply passage is connected to a gas supply device for supplying an inert gas to the processing space of the processing container.

The processing device according to claim 1, wherein:
The processing apparatus according to claim 1, wherein the convex space is a space extending between a gate valve provided on a side wall of the processing container and the processing space.

A processing container for processing the substrate to be processed disposed therein,
A mounting table provided in the processing container, on which the substrate to be processed is mounted,
Gas supply means for supplying a processing gas into the processing container from above the mounting table;
An exhaust mechanism for exhausting the processing gas in the processing container from below the mounting table;
A processing apparatus having a substrate vertical mechanism for supporting the substrate to be processed and vertically moving with respect to the mounting table,
The substrate-to-be-processed vertical mechanism,
A substantially annular frame body provided below the mounting table,
A plurality of pins supported by the frame body and movable through the mounting table in the up-down direction,
A processing apparatus characterized in that the substrate to be processed is supported by the pins and moves vertically with respect to the mounting table.

23. The processing device according to claim 22, wherein
The processing apparatus according to claim 1, wherein the support mechanism includes a vertical movement mechanism connected to a part of the frame.