JP3915314B2 - Single wafer processing equipment - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ等に対して1枚ずつ成膜やアニール等の処理を施す枚葉式の処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、半導体集積回路を製造するには、半導体ウエハ等の基板に、成膜処理、エッチング処理、酸化拡散処理、アニール改質処理等の各種の処理を繰り返し行なって、所望する集積回路を形成するようになっている。上記したような各種の処理を行なう場合には、その処理の種類に対応して必要な処理ガス、例えば成膜処理の場合には成膜ガスを、アニール改質処理の場合にはオゾンガス等を処理容器内へ導入する。
この場合、処理容器内の雰囲気は、その処理の種類に対応した好ましい一定圧力を維持するように、真空引きされているが、この真空引きされるガスの流れは、処理の面内均一性を高く維持する上から半導体ウエハの表面に対して均等に流れることが要請される。
【0003】
ここで従来の一般的な処理装置について説明する。図6は従来の一般的なアニール改質装置を示す概略構成図、図7は図6中のA−A線矢視断面図、図8は図7中においてB−B線に沿った断面図におけるガス流のシミュレーション結果を示す図である。図6に示すように、このアニール改質装置は、例えば断面が四角形状のアルミニウム製の処理容器2を有しており、この処理容器2の内部には容器底部より支柱4を介して起立させて載置台6が設けられている。この載置台6内には、加熱ヒータ8が埋設されており、載置台6の上面に載置する被処理体としての半導体ウエハWを加熱し得るようになっている。また、この載置台6の上方には、この処理容器2内へ処理ガスとして例えばオゾンを導入するための石英製のリング状のシャワーヘッド部10が設けられると共に、この天井部には透過窓12が設けられており、この外側に設けた紫外線ランプ14から放射される紫外線UVをウエハ表面に照射するようになっている。
【0004】
一方、処理容器2の底部16には、載置台6の斜め下方に位置させて、図示例では4つの真空排気口18(図7参照)が設けられている。そして、各真空排気口18には、それぞれ排気管20が接続されると共に、これらの各排気管20はその下流側において合流されて図示しない真空ポンプが介設され、処理容器2内を真空引きできるようになっている。
このようなアニール改質装置において、載置台6上のウエハWは加熱されつつ紫外線UVが照射され、これにオゾンガスを作用させることにより、ウエハWの表面に形成されている例えばTaOx(タンタル酸化膜)等にアニール改質処理が施されることになる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記した装置において、処理容器2内へ導入されたオゾン等の処理ガスは、処理空間Sを流下した後にウエハWの表面をその半径方向外方に向けて流れ、載置台6の斜め下方に配置した4つの真空排気口18から略均等に排出されることになる。
しかしながら、処理空間Sにおける処理ガスの実際の流れを詳細に検討すると、ウエハWの半径方向外方へ向けて均等に流れているのではなく、真空排気口18が配置してある方向と配置していない方向とではかなりガスの流れに差があり、これに起因して、ウエハ表面における処理の均一性を十分に高く維持できない場合が発生するという問題があった。
【0006】
図8は処理容器内における処理ガスの流れのシミュレーション結果を示す図であり、真空排気口18が配置してある方向X1では、処理ガスが円滑に流れているが、真空排気口18が配置していない方向X2では、処理ガスの滞留が僅かに発生していることが判明する。
このガスの流れの不均一性を防止するために、更に多くの真空排気口18を円周状に配列することも考えられるが、この場合には、構造が複雑化するのみならず、現状の4本の排気管20を設けてあるだけでも、メンテナンスが大変であるのに加え、更に排気管20を増加すればメンテナンス作業が非常に困難になってしまうので、採用することはできない。
特に、上記した問題は、半導体ウエハのサイズが6インチ或いは8インチから12インチへと大きくなるに従って、顕在化してきており、早期の解決が望まれている。
【0007】
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、構造を複雑化することなく処理空間から被処理体の半径方向外方へ排出される処理ガスの流れを均一化することが可能な枚葉式の処理装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1に規定する発明は、真空引き可能になされた処理容器内へ所定のガスを供給して載置台上に載置された被処理体に対して所定の処理を施すようにした枚葉式の処理装置において、前記処理容器の底部に、前記載置台の直径よりもその直径が小さくなされた入口開口部を形成し、前記処理容器内に連通する気体落とし込め空間を形成するために前記入口開口部に有底筒体状の円筒区画壁を連結し、前記円筒区画壁の底部に起立させて設けた支柱により前記載置台を支持し、前記円筒区画壁内の底部に、外径が前記円筒区画壁の内径と同じに設定されて前記円筒区画壁に内接するフランジ部を有すると共に、その内径が前記円筒区画壁の内径よりも小さくなされたパイプ状のバッフル管を設け、前記バッフル管の本体部に、その中心部に対して対向するように配置された2つの気体流通口を設け、前記円筒区画壁の下部側壁に、前記気体流通口に対して直接的に臨まないような位置に真空排気する真空排気口を設け、前記気体流通口は、前記真空排気口が位置する方向に対して90度の角度で異なる方向に向けて形成されている
【0009】
このように、入口開口部を小さくした気体落とし込め空間に向けて処理空間内の雰囲気を真空引きするようにしたので、処理空間の雰囲気は被処理体の外周を均等に流下して排気することが可能となる。
また、バッフル管の作用により、排気ガスの偏流は抑制されるので、処理空間から被処理体の半径方向外方へ排出される処理ガスの流れを一層均一化することが可能となる。
【0010】
この場合、例えば請求項2に規定するように、例えば前記バッフル管のフランジ部は、該フランジ部を上方にして前記円筒区画壁内の底部に設置されている。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る枚葉式の処理装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図1は本発明に係る枚葉式の処理装置を示す断面構成図、図2は図1中のC−C線矢視断面図、図3は気体落とし込め空間に設けられるバッフル管を示す斜視図である。ここでは処理装置として枚葉式のアニール改質装置を例にとって説明する。図示するようにこのアニール改質装置22は、例えば断面が略四角形状のアルミニウム製の処理容器24を有している。この処理容器24内の天井部には処理ガスとして例えばオゾンを導入するための石英製のリング状のシャワーヘッド部26が設けられており、この下面に設けた多数のガス噴射口28から処理空間Sに向けて処理ガスを噴射するようになっている。
【0012】
また、処理容器24の天井部には、大きな開口部30が形成されていると共に、この開口部30には例えば紫外線に対して透明な石英板よりなる透過窓32がOリング等のシール部材34を介して気密に取り付けられている。そして、この透過窓32の上方には、ケーシング36により覆われたランプ室38が形成されていると共に、このランプ室38内に複数本の紫外線ランプ40が設けられており、この紫外線ランプ40より発する紫外線UVを、上記透過窓32を透過して処理空間S内へ導入するようになっている。
また、処理容器24の側壁には、この処理容器24内に対して被処理体としての半導体ウエハWを搬入搬出するための搬出入口42が設けられると共に、この搬出入口42には、気密に開閉可能になされたゲートバルブ44が設けられている。
【0013】
そして、この処理容器24の底部48に本発明の特徴とする気体落とし込め空間50が形成されている。具体的には、この容器底部48の中央部には大きな開口52が形成されており、この開口52に、その下方へ延びる有底円筒体状の円筒区画壁54を連結してその内部に上記気体落とし込め空間50を形成している。そして、この空間50を区画する円筒区画壁54の底部54Aには、これより起立させて例えば円筒体状の支柱56が設けられており、この上端部に円板状の載置台58が固定されている。この載置台58は、例えば内部に所定のパターン形状に配置された加熱ヒータ60を有しており、この外側は焼結された例えばAlN等よりなるセラミックスにより構成され、上面に半導体ウエハWを載置し得るようになっている。
【0014】
上記載置台58には、この上下方向に貫通して複数のピン孔62が形成されており、各ピン孔62には、作動杵66に共通に連結された例えば石英製の押し上げピン64が遊嵌状態で収容されている。そして、この作動杵66は、容器底部48の下面に設けたエアシリンダ68の出没ロッド68Bに連結されており、上記各押し上げピン64をウエハWの受け渡し時に各ピン孔62の上端から上方へ出没させるようになっている。また、エアシリンダ68と容器底部48の下面との間は、ベローズ70が介設されており、上記出没ロッド68Bが処理容器24内の気密性を維持しつつ昇降できるようになっている。
【0015】
そして、上記気体落とし込め空間50の入口開口部50Aの直径L1は、載置台58の直径よりも小さく設定されており、上記載置台58の周縁部の外側を流下する処理ガスが載置台58の下方に回り込んで入口開口部50Aへ流入するようになっている。そして、上記円筒区画壁54の下部側壁には、この気体落とし込め空間50に臨ませて真空排気口72が形成されており、この真空排気口72には、図示しない真空ポンプが介設された排気管74が接続されて、処理容器24内及び気体落とし込め空間50の雰囲気を真空引きできるようになっている。そして、この真空排気口72の近傍すなわち、円筒区画壁54の底部54Aには、パイプ状のバッフル管76が設けられている。
【0016】
具体的には、このバッフル管76の直径は、円筒区画壁54の内径の略1/2程度に設定されると共に、このバッフル管76はその上端部に気体落とし込め空間50の内径と同じ大きさのリング状のフランジ部78を有しており、これを円筒区画壁54に内接させて設けている(図3参照)。また、バッフル管76の本体部80には、その中心部に対して対向するように配置して2つの気体流通口82が形成されている(図2参照)。これらの2つの気体流通口82は、上記真空排気口72に対して直接的に臨まないように配置されており、例えば図2に示す場合には、真空排気口72が位置する方向に対して、2つの気体流通口82は90度の角度で異なる方向に向けて形成されており、いずれか一方の気体流通口82から片引きすることなく両気体流通口82から均等に真空引きするようになっている。
また、載置台58の周縁部と処理容器24の内壁との間には、多数のガス口84を有するリング状の整流板86が設けられている。尚、符号90は、加熱ヒータ60へ電力を供給するために支柱56内に配設された給電線である。
【0017】
次に、以上のように構成された本実施例の動作について説明する。
まず、未処理の半導体ウエハWは、図示しない搬送アームに保持されて開状態となったゲートバルブ44、搬出入口42を介して処理容器24内へ搬入され、このウエハWは押し上げピン64に受け渡された後に、この押し上げピン64を降下させることにより、ウエハWを載置台58上に載置保持する。
この載置台58は予め所定の温度に予備加熱されており、ウエハWの載置後に加熱ヒータ60への供給電力を増加させてこのウエハWを所定のプロセス温度まで昇温すると共にプロセス温度を維持する。また、天井部の上方に設けた紫外線ランプ40を駆動し、これより発せられた紫外線UVを、容器天井部の透過窓32を透過させてウエハWの表面に照射する。これと同時に、シャワーヘッド部26から処理ガスとして例えばオゾンを処理空間Sに噴射供給すると共に、排気管74に設けた図示しない真空ポンプを駆動することにより、処理容器24内や気体落とし込め空間50内の雰囲気を真空引きし、処理空間Sの雰囲気を所定のプロセス圧力に維持する。これにより、半導体ウエハWの表面に形成されている例えばTaOx等の膜が紫外線UVにより活性化されたオゾンにより改質され、また、アニール処理されることになる。
【0018】
この場合、シャワーヘッド部26から処理空間Sに供給された処理ガス(オゾン)は、ウエハWの周縁部に略均等に流れて行き、ほとんど偏流することはないので、処理の均一性、ここではアニール改質処理の面内均一性を高く維持することができる。すなわち、ここでは載置台58の下方に入口開口部50Aを少し狭くした気体落とし込め空間50を設けて、この空間50を介して真空引きを行なうようにしているので、図7に示したような従来装置の場合とは異なり、シャワーヘッド部26から噴出された処理ガスはウエハ上面の中心側から半径方向外方へ略均等に流れて拡散し、更に、この処理ガスは載置台58の周縁部の外側に配置した整流板86の各ガス口84を略均等に通過して載置台58の下方に回り込む。この回り込んだ処理ガスは、入口開口部50Aを介して気体落とし込め空間50に流入してこれを流下し、更に、この処理ガスはバッフル管76の中心部から2つの気体流通口82を介してその外側へ流れ、最終的に真空排気口72を介して排気管74から真空排気される。
【0019】
このように、気体落とし込め空間50に処理空間Sの雰囲気を、載置台58の周縁部外側を介して落とし込めるようにしているので、ウエハ上面の中心側からその半径方向外方へ、偏流を生ぜしめることなく略均等に処理ガスを流すことができる。このため、アニール改質処理等の処理の面内均一性を高く維持することができる。
また、気体落とし込め空間50内の雰囲気を真空引きする際も、図2に示すように、真空排気口72と2つの気体流通口82とは直接的に対向していないので、いずれか一方の気体流通口82から主体的に真空引きすることはなく、両気体流通口82から略均等に真空引きすることができる。従って、この点よりも、気体落とし込め空間50の入口開口部50Aに流入するガス分布は均等状態となり、ウエハ上面を流れる処理ガスを一層均等化することが可能となる。
【0020】
また、従来は4本の排気管20(図6参照)を必要としていたが、本実施例の場合には1本の排気管74で済み、この部分の構造を簡素化できるのみならず、空間部分が増えることと相まってメンテナンス作業も容易に行なうことが可能となる。
図4は上記した本発明装置の処理容器24内と気体落とし込め空間50内における処理ガスの流れのシミュレーション結果を示す図であり、この図から明らかなように、図8に示す従来装置の場合と比較して、本発明装置の場合にはウエハ表面の略中心側から周辺部に向けて略均等に処理ガスが流れており、また、滞留ガスがほとんど発生していないことが判明した。
上記実施例におけるバッフル管76の直径やこれに設けた気体流通口82の数は、単に一例を示したに過ぎず、上述したものに限定されない。また、このバッフル管76を設けない場合にも、上述した略同様な作用効果を生ずるのは勿論である。
【0021】
更には、ここでは処理装置としてアニール改質装置を例にとって説明したが、これに限定されず、成膜装置、エッチング装置、酸化拡散装置、プラズマを用いた処理装置にも本発明装置を適用できるのは勿論である。例えばCVD成膜装置に本発明装置を用いる場合には、図1に示す装置から紫外線ランプ40や透過窓32を排除し、図5に示すように更に、リング状のシャワーヘッド部26に代えて、下面に多数のガス噴射口92を有する円板状の通常のシャワーヘッド部94を設けるようにすればよい。
また、本実施例では、被処理体として半導体ウエハを例にとって説明したが、これに限定されず、LCD基板、ガラス基板等にも適用できるのは勿論である。
【0022】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の枚葉式の処理装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
載置台の下方に気体落とし込め空間を形成してこの空間を介して処理容器内の雰囲気を真空引きするようにしたので、処理空間の雰囲気(処理ガス)を被処理体の中心側から半径方向外方に向けて略均等に流すことができ、そして、その外周(周縁部の外側)に略均等に流下させて排気することができる。このため、被処理体表面の処理の面内均一性を向上させることができる。
また、排気管の数も少なくできるので、その分、構造が簡単化できるのみならず、メンテナンス作業も簡単になって、その効率化を図ることができる。
更に、気体落とし込め空間内にバッフル管を設け、このバッフル管に、真空排気口に対して直接的に望まないように2つの気体流通口を設けると共に、この気体流通口は上記真空排気口が位置する方向に対して90度の角度で異なる方向に向けるようにしたので、その結果、処理空間から排出される処理ガスの偏流を更に抑制することができるので、その分、被処理体表面を流れる処理ガスを一層均一化状態で排出させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る枚葉式の処理装置を示す断面構成図である。
【図2】図1中のC−C線矢視断面図である。
【図3】気体落とし込め空間に設けられるバッフル管を示す斜視図である。
【図4】本発明装置の処理容器内と気体落とし込め空間内における処理ガスの流れのシミュレーション結果を示す図である。
【図5】本発明装置の変形例を示す断面構成図である。
【図6】従来の一般的なアニール改質装置を示す概略構成図である。
【図7】図6中のA−A線矢視断面図である。
【図8】図7中においてB−B線に沿った断面図におけるガス流のシミュレーション結果を示す図である。
【符号の説明】
22 アニール改質装置(処理装置)
24 処理容器
26 シャワーヘッド部
32 透過窓
40 紫外線ランプ
50 気体落とし込め空間
50A 入口開口部
54 内筒区画壁
54A 底部
56 支柱
58 載置台
60 加熱ヒータ
72 真空排気口
74 排気管
76 バッフル管
82 気体流通口
S 処理空間
W 半導体ウエハ(被処理体)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a single-wafer processing apparatus that performs processing such as film formation and annealing on semiconductor wafers one by one.
[0002]
[Prior art]
In general, in order to manufacture a semiconductor integrated circuit, a desired integrated circuit is formed by repeatedly performing various processes such as a film forming process, an etching process, an oxidation diffusion process, and an annealing modification process on a substrate such as a semiconductor wafer. It is like that. When performing various processes as described above, a necessary process gas corresponding to the type of the process, for example, a film forming gas in the case of a film forming process, an ozone gas or the like in the case of an annealing reforming process. Introduce into processing container.
In this case, the atmosphere in the processing container is evacuated so as to maintain a preferable constant pressure corresponding to the type of the processing, but the flow of the evacuated gas improves the in-plane uniformity of the processing. In order to maintain high, it is required to flow evenly with respect to the surface of the semiconductor wafer.
[0003]
Here, a conventional general processing apparatus will be described. 6 is a schematic configuration diagram showing a conventional general annealing reformer, FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 6, and FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. It is a figure which shows the simulation result of the gas flow in. As shown in FIG. 6, this annealing reformer has a processing vessel 2 made of aluminum having a square cross section, for example, and the processing vessel 2 is erected from the bottom of the vessel via a support column 4 inside. A mounting table 6 is provided. A heater 8 is embedded in the mounting table 6 so that the semiconductor wafer W as the object to be processed mounted on the upper surface of the mounting table 6 can be heated. A quartz ring-shaped shower head 10 for introducing, for example, ozone as a processing gas into the processing container 2 is provided above the mounting table 6, and a transmission window 12 is provided on the ceiling. Is provided, and the wafer surface is irradiated with ultraviolet rays UV emitted from an ultraviolet lamp 14 provided on the outside.
[0004]
On the other hand, four vacuum exhaust ports 18 (see FIG. 7) are provided at the bottom 16 of the processing container 2 so as to be positioned obliquely below the mounting table 6 in the illustrated example. Further, exhaust pipes 20 are connected to the respective vacuum exhaust ports 18, and these exhaust pipes 20 are joined at the downstream side thereof, and a vacuum pump (not shown) is interposed to evacuate the processing container 2. It can be done.
In such an annealing reforming apparatus, the wafer W on the mounting table 6 is heated and irradiated with ultraviolet UV, and ozone gas is applied to the wafer W, for example, to form TaOx (tantalum oxide film) formed on the surface of the wafer W. And the like are subjected to an annealing modification treatment.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the apparatus described above, the processing gas such as ozone introduced into the processing chamber 2 flows down the processing space S and then flows outwardly in the radial direction on the surface of the wafer W, and obliquely below the mounting table 6. The four vacuum exhaust ports 18 arranged in the are exhausted substantially evenly.
However, when the actual flow of the processing gas in the processing space S is examined in detail, it does not flow uniformly outward in the radial direction of the wafer W, but is arranged in the direction in which the vacuum exhaust port 18 is arranged. There is a considerable difference in the gas flow from the direction in which it is not, and this has caused a problem that the uniformity of processing on the wafer surface cannot be maintained sufficiently high.
[0006]
FIG. 8 is a diagram showing a simulation result of the flow of the processing gas in the processing container. In the direction X1 in which the vacuum exhaust port 18 is disposed, the processing gas flows smoothly, but the vacuum exhaust port 18 is disposed. In the direction X2 that is not, it is found that a slight retention of the processing gas has occurred.
In order to prevent the non-uniformity of the gas flow, it is conceivable to arrange a larger number of vacuum exhaust ports 18 in a circumferential shape, but in this case, not only the structure becomes complicated but also the current state Even if only four exhaust pipes 20 are provided, maintenance is difficult, and if the number of exhaust pipes 20 is further increased, maintenance work becomes very difficult, and thus cannot be adopted.
In particular, the above-described problems have become apparent as the size of a semiconductor wafer increases from 6 inches or 8 inches to 12 inches, and an early solution is desired.
[0007]
The present invention has been devised to pay attention to the above problems and to effectively solve them. An object of the present invention is to provide a single-wafer processing apparatus capable of uniformizing the flow of processing gas discharged from the processing space to the outside of the object in the radial direction without complicating the structure. It is in.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The invention defined in claim 1 is a single wafer in which a predetermined gas is supplied into a processing container that can be evacuated to perform a predetermined process on an object to be processed placed on a mounting table. In the processing apparatus of the above type, an inlet opening having a diameter smaller than the diameter of the mounting table is formed at the bottom of the processing container, and the gas dropping space communicating with the processing container is formed in order to form the gas dropping space. A cylindrical partition wall having a bottomed cylindrical shape is connected to the inlet opening, and the mounting table is supported by a support column provided upright on the bottom of the cylindrical partition wall, and an outer diameter is provided at the bottom of the cylindrical partition wall. A pipe-shaped baffle pipe having a flange portion set to be the same as the inner diameter of the cylindrical partition wall and inscribed in the cylindrical partition wall, the inner diameter of which is smaller than the inner diameter of the cylindrical partition wall; In the main body and in the center The two gases flow port disposed so as to face provided, in the lower side wall of the cylindrical partition wall, set the evacuation outlet for evacuating at a position that does not face directly to the gas flow opening The gas flow port is formed in a different direction at an angle of 90 degrees with respect to the direction in which the vacuum exhaust port is located .
[0009]
As described above, since the atmosphere in the processing space is evacuated toward the gas drop-in space where the inlet opening portion is reduced, the atmosphere in the processing space should be exhausted by flowing down the outer periphery of the target object evenly. Is possible.
Moreover, since the drift of the exhaust gas is suppressed by the action of the baffle pipe, the flow of the processing gas discharged from the processing space to the outside of the object to be processed in the radial direction can be made more uniform .
[0010]
In this case, for example, as defined in claim 2 , for example, the flange portion of the baffle pipe is installed at the bottom of the cylindrical partition wall with the flange portion facing upward.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a single wafer processing apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
1 is a cross-sectional view showing a single-wafer processing apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line CC in FIG. 1, and FIG. 3 is a perspective view showing a baffle pipe provided in a gas dropping space. FIG. Here, a single wafer type annealing reforming apparatus will be described as an example of the processing apparatus. As shown in the figure, the annealing reformer 22 has a processing vessel 24 made of aluminum having a substantially square cross section, for example. A quartz ring-shaped shower head portion 26 for introducing, for example, ozone as a processing gas is provided on the ceiling portion in the processing container 24, and a processing space is provided from a number of gas injection ports 28 provided on the lower surface. The processing gas is jetted toward S.
[0012]
A large opening 30 is formed in the ceiling portion of the processing container 24, and a transparent window 32 made of, for example, a quartz plate that is transparent to ultraviolet rays is formed in the opening 30, and a sealing member 34 such as an O-ring. It is attached airtight through. A lamp chamber 38 covered with a casing 36 is formed above the transmission window 32, and a plurality of ultraviolet lamps 40 are provided in the lamp chamber 38. The emitted UV light UV is transmitted through the transmission window 32 and introduced into the processing space S.
In addition, a loading / unloading port 42 for loading / unloading a semiconductor wafer W as an object to be processed is provided on the side wall of the processing chamber 24, and the loading / unloading port 42 is hermetically opened and closed. An enabled gate valve 44 is provided.
[0013]
A gas dropping space 50 that is a feature of the present invention is formed in the bottom 48 of the processing container 24. Specifically, a large opening 52 is formed in the central portion of the container bottom 48, and a cylindrical partition wall 54 having a bottomed cylindrical shape extending downward is connected to the opening 52 and the above described inside is connected to the inside. A gas dropping space 50 is formed. Further, for example, a cylindrical column 56 is provided on the bottom 54A of the cylindrical partition wall 54 that partitions the space 50, and a disk-shaped mounting table 58 is fixed to the upper end. ing. The mounting table 58 includes, for example, a heater 60 arranged in a predetermined pattern shape inside, and the outside is made of sintered ceramics such as AlN, and the semiconductor wafer W is mounted on the upper surface. It can be placed.
[0014]
The mounting table 58 is formed with a plurality of pin holes 62 penetrating in the vertical direction, and a push-up pin 64 made of quartz, for example, commonly connected to the operating rod 66 is idled in each pin hole 62. It is housed in a fitted state. The actuating rod 66 is connected to an in / out rod 68B of an air cylinder 68 provided on the lower surface of the container bottom 48, and the push-up pins 64 are indented upward from the upper ends of the pin holes 62 when the wafer W is transferred. It is supposed to let you. A bellows 70 is interposed between the air cylinder 68 and the lower surface of the container bottom 48 so that the retracting rod 68B can be moved up and down while maintaining the airtightness in the processing container 24.
[0015]
The diameter L1 of the inlet opening 50A of the gas dropping space 50 is set to be smaller than the diameter of the mounting table 58, and the processing gas flowing down outside the peripheral edge of the mounting table 58 is It goes down and flows into the inlet opening 50A. A vacuum exhaust port 72 is formed on the lower side wall of the cylindrical partition wall 54 so as to face the gas dropping space 50, and a vacuum pump (not shown) is interposed in the vacuum exhaust port 72. An exhaust pipe 74 is connected so that the atmosphere in the processing container 24 and the gas dropping space 50 can be evacuated. A pipe-shaped baffle tube 76 is provided in the vicinity of the vacuum exhaust port 72, that is, in the bottom portion 54 </ b> A of the cylindrical partition wall 54.
[0016]
Specifically, the diameter of the baffle pipe 76 is set to about ½ of the inner diameter of the cylindrical partition wall 54, and the baffle pipe 76 has the same size as the inner diameter of the gas dropping space 50 at its upper end. The ring-shaped flange portion 78 is provided so as to be inscribed in the cylindrical partition wall 54 (see FIG. 3). Further, two gas circulation ports 82 are formed in the main body portion 80 of the baffle pipe 76 so as to face the central portion (see FIG. 2). These two gas circulation ports 82 are arranged so as not to directly face the vacuum exhaust port 72. For example, in the case shown in FIG. The two gas circulation ports 82 are formed in different directions at an angle of 90 degrees so that the two gas circulation ports 82 are uniformly evacuated without being pulled from either one of the gas circulation ports 82. It has become.
A ring-shaped rectifying plate 86 having a large number of gas ports 84 is provided between the peripheral edge of the mounting table 58 and the inner wall of the processing container 24. Reference numeral 90 denotes a power supply line disposed in the support column 56 for supplying electric power to the heater 60.
[0017]
Next, the operation of the present embodiment configured as described above will be described.
First, an unprocessed semiconductor wafer W is loaded into the processing container 24 through a gate valve 44 and a loading / unloading port 42 which are held by a transfer arm (not shown) and opened, and this wafer W is received by push-up pins 64. After being transferred, the push-up pin 64 is lowered to place and hold the wafer W on the mounting table 58.
The mounting table 58 is preheated to a predetermined temperature in advance, and after the wafer W is mounted, the power supplied to the heater 60 is increased to raise the temperature of the wafer W to a predetermined process temperature and maintain the process temperature. To do. In addition, an ultraviolet lamp 40 provided above the ceiling is driven, and ultraviolet rays UV emitted from the ultraviolet lamp 40 are transmitted through the transmission window 32 of the container ceiling to irradiate the surface of the wafer W. At the same time, for example, ozone is jetted and supplied from the shower head unit 26 to the processing space S as a processing gas, and a vacuum pump (not shown) provided in the exhaust pipe 74 is driven to drive the inside of the processing container 24 and the gas dropping space 50. The atmosphere inside is evacuated and the atmosphere of the processing space S is maintained at a predetermined process pressure. As a result, a film such as TaOx formed on the surface of the semiconductor wafer W is modified by ozone activated by the ultraviolet rays UV, and is annealed.
[0018]
In this case, the processing gas (ozone) supplied from the shower head unit 26 to the processing space S flows almost evenly to the peripheral edge of the wafer W and hardly flows, so the processing uniformity, here In-plane uniformity of the annealing modification treatment can be maintained high. That is, here, a gas dropping space 50 in which the inlet opening 50A is slightly narrowed is provided below the mounting table 58, and evacuation is performed through this space 50. Therefore, as shown in FIG. Unlike the case of the conventional apparatus, the processing gas ejected from the shower head portion 26 flows and diffuses substantially uniformly from the center side of the upper surface of the wafer to the outer side in the radial direction. It passes through the gas ports 84 of the rectifying plate 86 arranged on the outer side of the plate substantially evenly and goes around the mounting table 58. The processing gas that has flowed in flows into the gas dropping space 50 through the inlet opening 50A and flows down, and further, the processing gas passes through the two gas flow ports 82 from the center of the baffle pipe 76. And then exhausted from the exhaust pipe 74 through the vacuum exhaust port 72.
[0019]
As described above, since the atmosphere of the processing space S can be dropped into the gas dropping space 50 via the outer peripheral edge of the mounting table 58, a drift is generated from the center side of the wafer upper surface outward in the radial direction. The processing gas can be made to flow substantially evenly without causing it. For this reason, it is possible to maintain high in-plane uniformity of processing such as annealing modification processing.
Also, when evacuating the atmosphere in the gas drop-in space 50, as shown in FIG. 2, the vacuum exhaust port 72 and the two gas flow ports 82 are not directly opposed to each other. Vacuum is not mainly evacuated from the gas flow ports 82, but can be evacuated from both gas flow ports 82 substantially equally. Therefore, the gas distribution flowing into the inlet opening 50A of the gas dropping space 50 is in a uniform state, and the processing gas flowing on the upper surface of the wafer can be further equalized.
[0020]
Conventionally, four exhaust pipes 20 (see FIG. 6) are required. However, in the case of this embodiment, only one exhaust pipe 74 is required, and not only the structure of this part can be simplified but also the space. Maintenance work can be easily performed in combination with the increase in the number of parts.
FIG. 4 is a diagram showing a simulation result of the flow of the processing gas in the processing container 24 and the gas dropping space 50 of the apparatus of the present invention described above. As is clear from this figure, the case of the conventional apparatus shown in FIG. In contrast, in the case of the apparatus of the present invention, it has been found that the processing gas flows substantially uniformly from the substantially central side of the wafer surface toward the peripheral portion, and that the stagnant gas is hardly generated.
The diameter of the baffle tube 76 and the number of gas flow ports 82 provided in the baffle tube in the above embodiment are merely examples, and are not limited to those described above. Of course, even when the baffle tube 76 is not provided, the above-described substantially the same effect can be obtained.
[0021]
Furthermore, although the annealing reforming apparatus has been described as an example of the processing apparatus here, the present invention is not limited thereto, and the apparatus of the present invention can be applied to a film forming apparatus, an etching apparatus, an oxidation diffusion apparatus, and a processing apparatus using plasma. Of course. For example, when the apparatus of the present invention is used for a CVD film forming apparatus, the ultraviolet lamp 40 and the transmission window 32 are excluded from the apparatus shown in FIG. 1, and further replaced with a ring-shaped shower head unit 26 as shown in FIG. A disc-shaped normal shower head portion 94 having a large number of gas injection ports 92 on the lower surface may be provided.
In this embodiment, the semiconductor wafer is described as an example of the object to be processed. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to an LCD substrate, a glass substrate, and the like.
[0022]
【The invention's effect】
As described above, according to the single wafer processing apparatus of the present invention, the following excellent operational effects can be exhibited.
Since a gas dropping space is formed under the mounting table and the atmosphere in the processing container is evacuated through this space, the atmosphere of the processing space (processing gas) is radially directed from the center side of the object to be processed. The liquid can flow substantially uniformly toward the outside, and can be discharged substantially uniformly on the outer periphery (outside of the peripheral edge). For this reason, the in-plane uniformity of the process of the to-be-processed object surface can be improved.
In addition, since the number of exhaust pipes can be reduced, not only the structure can be simplified, but also the maintenance work can be simplified and the efficiency can be improved.
Further, a baffle pipe is provided in the gas drop-in space, and two baffle pipes are provided in the baffle pipe so that the baffle pipe is not directly desired with respect to the vacuum exhaust port. Since it is directed to a different direction at an angle of 90 degrees with respect to the direction in which it is positioned, as a result, it is possible to further suppress the drift of the processing gas exhausted from the processing space. The flowing process gas can be discharged in a more uniform state.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional configuration diagram showing a single wafer processing apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG.
FIG. 3 is a perspective view showing a baffle pipe provided in a gas dropping space.
FIG. 4 is a diagram showing a simulation result of a flow of processing gas in a processing container and a gas dropping space of the apparatus of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional configuration diagram showing a modification of the device of the present invention.
FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing a conventional general annealing reforming apparatus.
7 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
FIG. 8 is a diagram showing a gas flow simulation result in a cross-sectional view along the line BB in FIG. 7;
[Explanation of symbols]
22 Annealing reformer (processing equipment)
24 Processing container 26 Shower head part 32 Transmission window 40 Ultraviolet lamp 50 Gas drop-in space 50A Entrance opening 54 Inner cylinder partition wall 54A Bottom 56 Support column 58 Mounting table 60 Heater 72 Vacuum exhaust port 74 Exhaust pipe 76 Baffle pipe 82 Gas flow Mouth S Processing space W Semiconductor wafer (object to be processed)

Claims (2)

真空引き可能になされた処理容器内へ所定のガスを供給して載置台上に載置された被処理体に対して所定の処理を施すようにした枚葉式の処理装置において、
前記処理容器の底部に、前記載置台の直径よりもその直径が小さくなされた入口開口部を形成し、
前記処理容器内に連通する気体落とし込め空間を形成するために前記入口開口部に有底筒体状の円筒区画壁を連結し、
前記円筒区画壁の底部に起立させて設けた支柱により前記載置台を支持し、
前記円筒区画壁内の底部に、外径が前記円筒区画壁の内径と同じに設定されて前記円筒区画壁に内接するフランジ部を有すると共に、その内径が前記円筒区画壁の内径よりも小さくなされたパイプ状のバッフル管を設け、
前記バッフル管の本体部に、その中心部に対して対向するように配置された2つの気体流通口を設け、
前記円筒区画壁の下部側壁に、前記気体流通口に対して直接的に臨まないような位置に真空排気する真空排気口を設け、
前記気体流通口は、前記真空排気口が位置する方向に対して90度の角度で異なる方向に向けて形成されていることを特徴とする枚葉式の処理装置。
In a single-wafer type processing apparatus that supplies a predetermined gas into a processing container that is evacuated and performs a predetermined process on an object to be processed placed on a mounting table.
Forming an inlet opening whose diameter is smaller than the diameter of the mounting table at the bottom of the processing vessel,
A cylindrical partition wall having a bottomed cylindrical shape is connected to the inlet opening to form a gas dropping space communicating with the processing container,
Supporting the mounting table by a column provided standing on the bottom of the cylindrical partition wall,
The bottom of the cylindrical partition wall has a flange portion whose outer diameter is set to be the same as the inner diameter of the cylindrical partition wall and is inscribed in the cylindrical partition wall, and the inner diameter is made smaller than the inner diameter of the cylindrical partition wall. A pipe-shaped baffle pipe
Provided in the body part of the baffle tube with two gas circulation ports arranged so as to face the center part,
The lower sidewall of the cylindrical partition wall, set the evacuation outlet for evacuating at a position that does not face directly to the gas circulation port,
The single-wafer processing apparatus , wherein the gas circulation port is formed in a different direction at an angle of 90 degrees with respect to a direction in which the vacuum exhaust port is located .
前記バッフル管のフランジ部は、該フランジ部を上方にして前記円筒区画壁内の底部に設置されていることを特徴とする請求項1記載の枚葉式の処理装置。The single-wafer processing apparatus according to claim 1 , wherein the flange portion of the baffle pipe is installed at a bottom portion in the cylindrical partition wall with the flange portion facing upward.
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