TW201539618A - 基板處理裝置 - Google Patents

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TW201539618A
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processing container
side wall
mounting table
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gas
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TW104102624A
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Inventor
Yohei Midorikawa
Atsushi Tanaka
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Tokyo Electron Ltd
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    • H01L21/3105—After-treatment
    • H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
    • H01L21/31105—Etching inorganic layers
    • H01L21/31111—Etching inorganic layers by chemical means
    • H01L21/31116—Etching inorganic layers by chemical means by dry-etching

Abstract

基板處理裝置具有對處理容器內進行排氣之排氣機構，該處理容器具有：本體部，上面開口且有底；圓筒形狀之圓筒部，具備有將本體部上面予以氣密阻塞之凸緣以及直徑小於本體部且直徑大於載置台外側面的側壁；以及蓋體，設置於凸緣上面，將本體部之開口予以氣密阻塞；於凸緣上面形成有往下方凹陷之溝槽部；於該溝槽部配置著加熱器；圓筒部之側壁相對於載置台上面往下方延伸形成，且於側壁之下端設置有往側壁中心方向突出之卡固構件；於卡固構件上面配置有形成了複數開口之擋板。

Description

基板處理裝置
本發明係關於一種以既定處理氣體來進行基板處理之基板處理裝置。
近年來，伴隨半導體元件之微細化，取代乾式蝕刻、濕式蝕刻此等以往之蝕刻技術，被稱為化學氧化物去除處理(Chemical Oxide Removal：COR)之可進行更微細化蝕刻的手法受到矚目。
COR係於真空中對於例如作為被處理體之半導體晶圓(以下稱為「晶圓」)表面之矽氧化膜(SiO2膜)供給作為處理氣體之氟化氫(HF)氣體與氨(NH3)氣體，使得此等氣體與矽氧化膜反應來生成產物之處理(例如專利文獻1)。
以COR於晶圓表面所生成之產物在下一製程藉由進行加熱處理而昇華，藉此，從晶圓表面去除矽氧化膜。
先前技術文獻
專利文獻1：日本特開2007-214513號公報
如此之COR處理，係在保持於真空之處理容器內載置晶圓，從該晶圓上方供給處理氣體。此時，為了防止因COR處理而於處理容器內附著產物，於處理容器側壁內建有加熱器等加熱機構。
此外，於COR處理中，處理氣體流經晶圓表面之均勻性、晶圓溫度之均勻性會影響晶圓處理之均勻性。但是，由於在處理容器底部之中心附近配置著各種機器，所以處理容器內之排氣係從處理容器底部之外周部附近 來進行。其結果，處理容器內之氣流會產生偏差，要對於晶圓面內均勻供給處理氣體有困難。
此外，受到處理容器內之氣流偏差的影響，處理容器側壁之溫度也無法成為均勻，其結果，受到處理容器側壁溫度之影響，晶圓溫度也出現偏差。是以，無法充分確保晶圓面內之處理的均勻性。
本發明有鑑於此，其目的在於提高處理容器內之氣體流動的均勻性以及處理容器內溫度之均勻性。
為了達成上述目的，本發明係一種處理基板之基板處理裝置，具有：處理容器，將基板加以氣密收容；載置台，於該處理容器內載置基板；以及排氣機構，對該處理容器內進行排氣。該處理容器具有：本體部，上面開口且有底；圓筒形狀之圓筒部，具備有將該本體部上面予以氣密阻塞之凸緣以及直徑小於該本體部且直徑大於該載置台外側面的側壁；以及蓋體，設置於該凸緣上面，將該本體部之開口予以氣密阻塞。於該凸緣上面形成有往下方凹陷之溝槽部；於該溝槽部配置著加熱器；該圓筒部之側壁相對於該載置台上面往下方延伸形成，且於該側壁之下端設置有往該側壁中心方向突出之卡固構件；於該卡固構件上面配置有形成了複數開口之擋板。
依據本發明，由於在處理容器之圓筒部設置卡固構件，於此卡固構件上配置著擋板，故藉由排氣機構對處理容器內進行排氣之際，可使得處理容器內、尤其是載置台外周部附近之氣體流動均勻化。是以，可對基板面內均勻供給處理氣體。此外，由於在圓筒部之凸緣上面配置著加熱器，故能以加熱器來加熱圓筒部，可將圓筒部均勻加熱。從而，可使得基板周圍之溫度均勻化，抑制於基板溫度出現偏差。其結果，可進行面內均勻的基板處理。
依據本發明，可提高處理容器內之氣體流動的均勻性以及處理容器內之溫度之均勻性。
1‧‧‧基板處理裝置
10‧‧‧處理容器
11‧‧‧載置台
20‧‧‧本體部
21‧‧‧凸緣
22‧‧‧圓筒部
23‧‧‧蓋體
30‧‧‧溫度調整機構
31‧‧‧支撐構件
32‧‧‧閘閥
40‧‧‧側壁
41‧‧‧溝槽部
42‧‧‧鞘加熱器
43‧‧‧卡固構件
44‧‧‧擋板
50‧‧‧淋灑頭
52‧‧‧淋灑板
W‧‧‧晶圓
圖1係顯示本實施形態之基板處理裝置之構成概略之縱截面圖。
圖2係顯示圓筒部之構成概略，為圓筒部之截面立體圖。
圖3係顯示擋板之構成概略之俯視圖。
圖4係顯示其他例之擋板之構成概略之俯視圖。
圖5係顯示其他例之擋板之構成概略之俯視圖。
圖6係顯示其他例之擋板之構成概略之俯視圖。
圖7係顯示其他例之擋板之構成概略之俯視圖。
圖8係顯示其他例之擋板之構成概略之俯視圖。
圖9係顯示處理容器內之溫度分布之說明圖。
以下參見所附圖式，針對本發明之實施形態做說明。此外，本說明書以及圖式中，針對實質具有同一機能構成之構成要素係賦予同一符號而省略重複說明。圖1係示意顯示本實施形態之基板處理裝置1之縱截面圖。此外，本實施形態中，基板處理裝置1係以例如對於晶圓W進行COR處理之COR處理裝置的情況為例來說明。
基板處理裝置1例如圖1所示般，具有氣密構成之處理容器10、以及在處理容器10內載置晶圓W的載置台11。處理容器10具有：本體部20，形成為上面開口之有底的大致圓筒形狀；圓筒部22，具備有將本體部20上面加以氣密阻塞之凸緣21；以及，蓋體23，將本體部20之開口加以氣密阻塞。
載置台11形成為大致圓筒形狀，具有：上部台11a，具備載置晶圓W之載置面；以及下部台11b，用以支撐上部台11a。上部台11a內建有用以調整晶圓W溫度的溫度調整機構30。溫度調整機構30係藉由使得例如水等冷媒循環來調整載置台11之溫度，以控制載置台11上之晶圓W溫度。下部台11b之下面係被設置於本體部20底部上面處的支撐構件31所支撐著。
於處理容器10之本體部20之側面設有用以在和基板處理裝置1之外部之間進行晶圓W搬出入之搬出入口20a。此搬入出口20a係藉由閘閥32所開閉。此外，於本體部20之側壁內建有未圖示之加熱器，從未圖示之電源供電以將本體部20之溫度維持在例如90℃以上。藉此，於COR處理之際，可抑制反應產物附著、沉積於本體部20。
從處理容器10之圓筒部22之凸緣21之內側面往鉛直下方延伸設有圓筒形狀之側壁40。此側壁40之直徑設定為較本體部20之直徑來得小且較載置台11之外側面之直徑來得大。此外，側壁40之下端部係延伸至比載置台11之下部台11b下面更下方的高度為止。是以，圓筒部22之側壁40具有和載置台11以及本體部20以同心圓狀方式且包圍載置台11外面全周的構成。此外，在圓筒部22之側壁40對應於處理容器10之搬入出口20a的位置處形成有對晶圓W進行搬出入之開口40a。
於圓筒部22之凸緣21之上面例如圖2所示般，往下方凹陷之矩形溝槽部41係沿著該凸緣21全周來形成。此溝槽部41例如圖1所示般配置著截面為大致矩形狀之鞘(sheath)加熱器42。此鞘加熱器42被來自未圖示之電源所供電而將圓筒部22和本體部20同樣地維持在90℃以上。圓筒部22之材料為了對圓筒部22全體均勻加熱而使用熱傳導率高的材料、例如熱傳導率為大約200W/m℃以上之材料，本實施形態中，例如以鋁所形成。此外，鋁的熱傳導率為約238W/m℃。
於圓筒部22之側壁40之下端部設置有往側壁40之中心方向(亦即載置台11之外側面)水平突出之卡固構件43。卡固構件43之上面支撐著以覆蓋載置台11之下部台11b下面的方式所設之圓盤狀擋板44。在擋板44之外周部附近例如俯視上不會和卡固構件43以及載置台11重疊的位置處係例如圖3所示般沿著全周形成有圓形之開口44a。此外，擋板44對應於支撐構件31之位置處為了避開和該支撐構件31之干涉而形成有其他開口44b。此外，擋板44之厚度係以其上面成為較載置台11之下部台11b下面更下方的方式來調整。
擋板44之外徑係形成為例如和圓筒部22之側壁40之內側面為相同程度或是更小。換言之，擋板44係形成為嵌入圓筒部22之側壁40之內側程度的大小。此外，擋板44也和圓筒部22同樣地以例如熱傳導率為大約200W/m℃以上的材料所形成。是以，擋板44本身也因被加熱之圓筒部22而受到加熱。再者，由於擋板44係以覆蓋載置台11之下部台11b的方式來形成，故因著擋板44使得載置台11之下部台11b下面也全面受到加熱。是以，藉由包圍載置台11外面全周之圓筒部22、以及覆蓋載置台11之下 部台11b的擋板44使得載置台11之外周部以及下面全面受到加熱，故於COR處理之際，可抑制反應產物附著、沉積於擋板44以及載置台11。
於處理容器10之蓋體23之下面係對向於載置台11而設有淋灑頭50。淋灑頭50具有：大致圓筒形之框體51，例如下面開口，被支撐於蓋體23之下面；大致圓盤形狀之淋灑板52，係嵌入於該框體51之內側面，和框體51之天花板部分開既定距離而設；以及板53，係於淋灑板52與框體51之間相對於淋灑板52平行設置著。
於淋灑板52設有複數個將該淋灑板52朝厚度方向貫通的開口52a。於框體51之天花板部與板53之上面之間形成有既定距離之第1空間54。此外，於板53之下面與淋灑板52之上面之間形成有既定距離之第2空間55。
板53形成有複數個將該板53朝厚度方向貫通之氣體流路60。氣體流路60係形成為淋灑板52之開口52a的大約一半程度數量。此氣體流路60係延伸至板53下方之淋灑板52之上端面為止，連接於開口52a之上端部。是以，氣體流路60以及和該氣體流路60連接之開口52a的內部相對於第2空間55受到隔離。淋灑板52以及板53係由例如鋁等金屬所構成。
框體51之下面與板53之間的第1空間54係經由第1氣體供給管70連接著第1氣體供給源71。第1氣體供給源71構成為可供給屬反應氣體之氟化氫(HF)氣體與屬稀釋氣體之氬(Ar)氣體的混合氣體當作第1處理氣體。於第1氣體供給管70設有對第1處理氣體之供給量進行調整之流量調整機構72。從第1氣體供給源71所供給之第1處理氣體係經由第1空間54、板53之氣體流路60、淋灑板52之開口52a而供給於處理容器10內。
此外，第2空間55經由第2氣體供給管73也連接著第2氣體供給源74。第2氣體供給源74構成為可供給屬反應氣體之氨(NH3)氣體與屬稀釋氣體之氮(N2)氣體的混合氣體作為第2處理氣體。於第2氣體供給管73設有對第2處理氣體之供給量進行調整之流量調整機構75。此外，稀釋氣體不限定於本實施形態，即便例如僅使用氬氣體或僅使用氮氣體亦可，使用其他惰性氣體亦可。從第2氣體供給源74所供給之第2處理氣體經由第2空間55、淋灑板52之開口52a而供給於處理容器10內。是以，第1處理氣體與第2處理氣體在處理容器10內之淋灑板52下方位置開始混合。
對該處理容器1內進行排氣之排氣機構80係經由排氣管81而連接於處理容器10之本體部20底面且為載置台11之外面。排氣管81設有對排氣機構80所致之排氣量進行調整之調整閥82。
此外，於處理容器10之本體部20之底面且為載置台11之下方設有支撐銷單元83。支撐銷單元83內建有未圖示之支撐銷以及使得該支撐銷做升降之升降機構，使用時機乃在和基板處理裝置1之外部所設搬送機構(未圖示)之間在載置台11上進行晶圓W收授的情況。
於基板處理裝置1如圖1所示般設有控制裝置100。控制裝置100為例如電腦，具有程式儲存部(未圖示)。程式儲存部儲存有對基板處理裝置1之晶圓W的處理進行控制之程式。此外，前述程式可為記錄在例如電腦可讀取式硬碟(HD)、軟碟(FD)、光碟(CD)、磁光碟(MO)、記憶卡等可被電腦讀取的記憶媒體中，從該記憶媒體安裝到控制裝置100。
本實施形態之基板處理裝置1係以以上方式構成，其次，針對使用基板處理裝置1所進行之處理來說明。
於晶圓處理之前，利用內建於本體部20側壁的加熱器以及設置於圓筒部22之鞘加熱器42將處理容器10加熱至約90℃。其次，表面具有矽氧化膜之晶圓W係藉由設置在基板處理裝置1外部的搬送機構(未圖示)而被載置於處理容器10內之載置台11上。
之後，關閉閘閥32，藉由排氣機構80將處理容器10之內部排氣至既定壓力，並利用溫度調整機構30將載置台11上之晶圓W調整為既定溫度(本實施形態為例如20℃~40℃)。其次，第1處理氣體與第2處理氣體係分別從第1氣體供給源71與第2氣體供給源74供給於處理容器10內，對晶圓W進行COR處理。於COR處理中，晶圓W表面之矽氧化膜會和氟化氫氣體以及氨氣體產生化學反應，以反應產物的形式生成氟矽酸銨(AFS)、水等而成為被保持在晶圓W表面的狀態。
此時，第1處理氣體以及第2處理氣體係經由淋灑板52而被均勻供給至晶圓面內。此外，被供給之處理氣體藉由排氣機構80經由擋板44之開口44a受到排氣，故於擋板44更上方之空間形成均勻的處理氣體流。此外，因著處理容器10內之氣體流動均勻化，故被鞘加熱器42所加熱之圓筒部 22不會起因於氣體流動之亂流而產生溫度不均，而可將晶圓W溫度以面內均勻地來維持。藉此，可對於晶圓W面內均勻地進行COR處理。
此外，由於來自圓筒部22之傳熱使得擋板44以及載置台11之外周部附近也被加熱，故於COR處理之際，反應產物於擋板44、載置台11之附著、沉積也受到抑制。
若進行COR處理，則開啟閘閥32，藉由晶圓搬送機構(未圖示)將載置台11上之晶圓W搬出到基板處理裝置1之外部。之後，以設置在基板處理裝置1外部的加熱裝置對晶圓W做加熱，藉由COR處理使得所產生之反應產物被氣化去除。藉此，結束一連串的晶圓處理。
依據以上的實施形態，由於在處理容器10之圓筒部22之下端部設有卡固構件43，於此卡固構件43上配置著具有開口44a的擋板44，而可使得處理容器10內、尤其是載置台11之外周部附近的處理氣體之流動成為均勻化。是以，可對晶圓面內均勻地供給處理氣體，可進行均勻的COR處理。
此外，由於可藉由在圓筒部22之凸緣21處所設之鞘加熱器42將圓筒部22均勻加熱，故晶圓W之周圍溫度可均勻化，可抑制晶圓W面內出現溫度不均。此時，由於流經圓筒部22內側的處理氣體之流動因著擋板44而均勻化，所以也不會起因於處理氣體之亂流導致溫度不均。從而，以此點來看也可提高晶圓W面內之溫度均勻性。
再者，由於鞘加熱器42設置於凸緣21之上面，故例如進行鞘加熱器42之維修、交換作業之際，僅需開放蓋體23即可接觸到鞘加熱器42。從而，可減輕維修等所致時間性、作業性負擔。
此外，於以上之實施形態中，係以鞘加熱器42設置於凸緣21上面的全周的情況為例來說明，但只要可均勻維持圓筒部22之溫度，則鞘加熱器42以及溝槽部41未必需要在凸緣21之全周設置。此外，溝槽部41之形狀也不限定於本實施形態，例如截面亦可為半圓狀、三角形狀。
以上之實施形態，雖於擋板44之上面配置了卡固構件43，但擋板44之支撐方法不限定於本實施形態，只要因著卡固構件43與擋板44有適當的接觸而可使得鞘加熱器42之熱傳遞到擋板44即可，其構造可自由設定。例如亦可為在卡固構件43之下面螺固擋板44之構造，也可不設置卡固構 件43而是直接將擋板44螺固於圓筒部22之側壁40下端部。此外，擋板44與圓筒部22也可一體化構成。
以上之實施形態，雖排氣機構80連接於處理容器10之底面，但排氣機構80之配置不限定於本實施形態之內容，只要是在擋板44更下方，也可例如連接於本體部20之側面。即便是相關情況，由於藉由擋板44使得該擋板44更上方之空間的氣體流動受到整流，而可提高排氣機構80之設置自由度。
此外，擋板44之開口44a未必要為圓形，也可為例如矩形狀、狹縫狀，例如圖4所示般，可為和擋板44成為同心圓之圓弧狀長孔的開口90，可依據處理容器10內所進行之處理內容來任意設定。此外，處理容器10之構成上，要將排氣管81設置於處理容器10之本體部20底部的中央部有其困難，通常，排氣管81如圖1所示般係設置在載置台41之外面。是以，接近於排氣管81之開口44a而來的排氣流量會較遠離排氣管81之開口44a來得大，於處理容器10內之排氣流動傾向於產生若干偏差。從而，形成於擋板44之開口44a的大小未必需要相同，為了使得處理容器10內之氣體流動更為均勻化，可對於各開口44a之大小作適宜調整。
具體而言，例如圖5所示般，可在接近排氣管81的位置，取代開口44a代之以形成比該開口44a來得小的開口91而限制來自該開口91之排氣，藉以使得各開口44a、91間的排氣成為均勻。或是，也可如圖6所示般，在遠離排氣管81之位置，形成較開口44a來得大的開口92，使得排氣容易流經開口92，藉此使得各開口44a、92間的排氣均勻化。此外，當然也可因應於和排氣管81之相對距離來階段性變化開口44a之大小。
此外，開口44a與其他開口44b未必要個別設置，例如圖7所示般，也能以避開與支撐構件31之間的干涉且對處理容器10內之排氣進行整流的方式來形成由開口44a與開口44b一體化之開口93。
再者，利用擋板44進行排氣整流之際，亦可例如圖8所示般，取代開口而代之以在擋板44之一部分形成缺口100，而經由該缺口100進行處理容器10內之排氣。
此外，本發明者在確認試驗方面係對於本實施形態之基板處理裝置1進行COR處理之際，處理容器10內的溫度分布進行了測定。其結果顯示 於圖9。此外，圖9中溫度分布係以等高線表示，等高線的1個間距為大約0.3℃。
如圖9所示般，晶圓W之面內溫度差，最大與最小被抑制在大約3℃程度。此外，本發明者以不具有圓筒部22、鞘加熱器42以及擋板44之以往的基板處理裝置進行同樣的COR處理結果，處理容器內之溫度分布傾向如圖9所示狀態雖無過度差異，但晶圓W之面內溫度差為大約15℃程度。從而以此結果確認了：具有具備有擋板44以及鞘加熱器42的圓筒部22，可提高處理容器10內之溫度均勻性。
以上，參見所附圖式針對本發明之較佳實施形態詳細地說明了，但本發明不限定於相關例。本發明所屬技術領域具有通常知識者當然可在申請專利範圍所記載的技術思想範疇內思及各種變更例或是修正例，此等當然也屬於本發明之技術範圍。上述實施形態係以對晶圓進行COR處理之情況為例來說明，但本發明也可適用於使用處理氣體之其他晶圓處理(例如電漿處理等)。
本申請案係基於2014年1月29日於日本提出專利申請之特願2014-014178號而主張優先權，將其內容援引於此。
1‧‧‧基板處理裝置
10‧‧‧處理容器
11‧‧‧載置台
11a‧‧‧上部台
11b‧‧‧下部台
20‧‧‧本體部
20a‧‧‧搬出入口
21‧‧‧凸緣
22‧‧‧圓筒部
23‧‧‧蓋體
30‧‧‧溫度調整機構
31‧‧‧支撐構件
32‧‧‧閘閥
40‧‧‧側壁
40a‧‧‧開口
41‧‧‧溝槽部
42‧‧‧鞘加熱器
43‧‧‧卡固構件
44‧‧‧擋板
44a‧‧‧開口
50‧‧‧淋灑頭
51‧‧‧框體
52‧‧‧淋灑板
52a‧‧‧開口
53‧‧‧板
54‧‧‧第1空間
55‧‧‧第2空間
60‧‧‧氣體流路
70‧‧‧第1氣體供給管
71‧‧‧第1氣體供給源
72‧‧‧流量調整機構
73‧‧‧第2氣體供給管
74‧‧‧第2氣體供給源
75‧‧‧流量調整機構
80‧‧‧排氣機構
81‧‧‧排氣管
82‧‧‧調整閥
83‧‧‧支撐銷單元
100‧‧‧控制裝置
W‧‧‧晶圓

Claims (8)

  1. 一種基板處理裝置，係對基板進行處理；具有：處理容器，將基板加以氣密收容；載置台，於該處理容器內載置基板；以及排氣機構，對該處理容器內進行排氣；該處理容器具有：本體部，上面開口且有底；圓筒形狀之圓筒部，具備有將該本體部上面予以氣密阻塞之凸緣以及直徑小於該本體部且直徑大於該載置台外側面的側壁；以及蓋體，設置於該凸緣上面，將該本體部之開口予以氣密阻塞；於該凸緣上面形成有往下方凹陷之溝槽部；於該溝槽部配置著加熱器；該圓筒部之側壁相對於該載置台上面往下方延伸形成，且於該側壁之下端設置有往該側壁中心方向突出之卡固構件；於該卡固構件上面配置有形成了複數開口之擋板。
  2. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中該凸緣之溝槽部以及加熱器係沿著該凸緣全周設置。
  3. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中該擋板係以覆蓋該載置台之下面全面的方式所形成。
  4. 如申請專利範圍第2項之基板處理裝置，其中該擋板係以覆蓋該載置台之下面全面的方式所形成。
  5. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中該圓筒部之熱傳導率為200W/m℃以上。
  6. 如申請專利範圍第2項之基板處理裝置，其中該圓筒部之熱傳導率為200W/m℃以上。
  7. 如申請專利範圍第3項之基板處理裝置，其中該圓筒部之熱傳導率為200W/m℃以上。
  8. 如申請專利範圍第4項之基板處理裝置，其中該圓筒部之熱傳導率為200W/m℃以上。
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