TWI438838B - Substrate processing device - Google Patents
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Description
本發明是關於基板處理裝置，尤其是關於具備藉由卡合於處理容器區劃基板的處理室的上蓋的基板處理裝置。
在從矽晶圓(以下，簡稱為「晶圓」)製造半導體元件的半導體元件的製造方法依次重複實行於晶圓的表面成膜導電膜或絕緣膜的CVD(Chemical Vapor Deposition)等的成膜工程，於所成形的導電膜或絕緣膜上形成所期望的圖案的光阻層的微影成像工程，及將光阻層使用作為罩幕而藉由從處理氣體所生成的電漿，將導電膜成形於閘極電極，或於絕緣膜成形配線溝槽或接觸窗的蝕刻工程。
例如，在某一半導體元件的製造工程中，有蝕刻被形成於晶圓上的複晶矽層的情形。這時候，在被形成於晶圓上的溝槽的側面形成有以SiO2
作為主成分的沈積膜。
然而，沈積膜是成為半導體元件的不良情形，例如成為導通不良的原因之故，因而必須加以除去。作為沈積膜的除去方法，眾知有於晶圓施以COR(Chemical Oxide Removal)處理及PHT(Post Heat Treatment)處理的基板處理方法。COR處理是化學反應沈積膜的SiO2
與氣體分子，而生成生成物的處理，PHT處理是將施以COR處理的晶圓予以加熱，而藉由COR處理的化學反應，將生成於晶圓的生成物予以氣化、昇華，而從該晶圓除去的處理。
作為實行該COR處理及PHT處理所構成的基板處理方法的基板處理裝置，眾知具備化學反應處理裝置，及連接於該化學反應處理裝置的熱處理裝置的基板處理裝置(例如，參照專利文獻1)。
通常，上述的化學反應處理裝置是具備：收容晶圓的處理室(腔)，及作為處理氣體將氟化氫氣體等供應於該處理室內作為氣體供應部的蓮蓬頭，及載置晶圓的載置台，蓮蓬頭是配置成與被載置於載置台的晶圓相對之狀態。一方面，處理室是具有可開閉的上蓋。因此，蓮蓬頭是具備於處理室的上蓋，而將氟化氫氣體等導入至蓮蓬頭的導入管是被連接於處理室的上蓋。
然而，氟化氫氣體是氟化氫分子為群串化，亦即，氟化氫分子彼此間為鏈狀結合，產生依存於溫度，壓力變化的氟化氫分子的群串離解所致的急激地降低溫之故，因而在對於化學反應處理裝置的處理室內的導入路徑中進行液化的情形。又，氟化氫氣體是在大氣壓(760Torr)，沸點為19.5℃(大約常溫)，而在大氣壓近旁中是在常溫進行液化。
習知，在使用上述氟化氫氣體的化學反應處理裝置中，藉由進行調過構成氟化氫氣體對於處理室內的導入路徑的所有構件，俾防止在該導入路徑中，氟化氫氣體進行液化的情形。
專利文獻1：日本特開2005-39185號公報
然而，在處理室的上蓋近旁，組裝有上述導入管，為了調溫包括上蓋近旁的所有導入管，而增加用以調溫的零件件數。又，為了開閉處理室的上蓋，必須構成可分開被連接於處理室上蓋的導入管，而成為需要用以構成可分解的零件。
因此，將導管連接於處理室的上蓋時，則會增加構成基板處理裝置的零件件數。
本發明的目的是在於提供可刪減零件件數的基板處理裝置。
為了達成上述目的，申請專利範圍第1項所述的基板處理裝置，屬於具備：收容基板的處理容器，及藉由卡合於上述處理容器區劃上述基板的處理室的上蓋的基板處理裝置，其特徵為：上述上蓋是具備將處理氣體供應於上述處理室內的氣體供應部，而且一端被連接於上述氣體供應部，而將上述處理氣體導入至該當氣體供應部的氣體導入孔形成於內部，上述處理容器是一端被連接於上述處理氣體的供應源，而裝設從該當供應源導入該當處理氣體的氣體導入管，上述上蓋卡合於上述處理容器時，上述氣體導入孔的另一端與上述氣體導入管的另一端進行連結接合，具備將上述上蓋予以調溫的第1調溫機構，及將上述處理容器予以調溫的第2調溫機構，
上述氣體導入管被構成能夠從上述處理容器拆下。
申請專利範圍第2項所記載之基板處理裝置係申請專利範圍第1項所記載之基板處理裝置中，上述氣體供給部為氣體分散板。
申請專利範圍第3項所記載之基板處理裝置係申請專利範圍第1項所記載之基板處理裝置中，上述氣體供給部具有緩衝室及多數氣體供給孔。
申請專利範圍第4項所記載之基板處理裝置係申請專利範圍第1項所記載之基板處理裝置中，上述處理容器之內部為處理容器之壁部的內部。
依照申請專利範圍第1項所述的基板處理裝置，上蓋卡合於處理容器時，則連結接合有形成於上蓋的內部且將處理氣體導入至氣體供應部的氣體導入孔，及被裝設於處理容器且將處理氣體導入至處理氣體的供應源的氣體導入管。藉由此，形成有將處理氣體導入至處理室內的導入路徑。結果，不必將處理氣體導入至處理室內的導入管連接於上蓋，就可將處理氣體導入至處理室內，因此可刪減構成基板處理裝置的零件件數。
並且，在申請專利範圍第1項的基板處理裝置中，上蓋被調溫，且處理容器被調溫。藉由上蓋被調溫，形成於上蓋內部的氣體導入孔被調溫，一方面，藉由處理容器被調溫，處理容器的熱被傳達至被裝設於處理容器的氣體導
入管，該氣體導入孔被調溫。結果，可調溫流在氣體導入孔及氣體導入管內的處理氣體，因此，可防止在氣體導入孔及氣體導入管內處理氣體進行液化的情形。亦即，可不必設置用以防止處理氣體的液化的專用的調溫機構。
以下，針對於本發明的實施形態，一面參照圖式一面進行說明。
首先，針對於具備本發明的第1實施形態的基板處理裝置的基板處理系統進行說明。
第1圖是概略地表示具備本實施形態的基板處理裝置的基板處理系統的構成的俯視圖。
在第1圖中，基板處理系統10是具備：於半導體元件用的晶圓(以下，簡稱為「晶圓」W(基板)施以電漿處理的第1製程船11，及與該第1製程船11平行地配置，於晶圓W施以下述的化學反應處理及加熱處理的第2製程船12，及作為分別連接有第1製程船11及第2製程船12的矩形狀的共通搬運室的裝入模組13。
在裝入模組13，除了連接有上述第1製程船11及第2製程船12之外，還連接有作為收容25枚晶圓W的容器的前開式晶圓盒(Front Opening Unified Pod：FOUP)14分別載置的三個FOUP載置台15，及預先調準從FOUP14所搬出的晶圓W的位置的定方位器16。
第1製程船11及第2製程船12，是被連接於沿著裝
入模組13的長度方向的側壁，而且隔著裝入模組13配置成與三個FOUP載置台15相對，而定方位器16是配置於有關於裝入模組13的長度方向的一端。
裝入模組13是具有：將配置於內部的晶圓W予以搬運的標量型雙臂式的搬運臂機構17，及作為配置於側壁成為相對應於各FOUP載置台15的晶圓投入口的三個裝入口18。搬運臂機構17是從被載置於FOUP載置台15的FOUP載置台15的FOUP14經由裝入口18取出晶圓W，而將取出的晶圓W搬入出至第1製程船11，第2製程船12或定方位器16。
第1製程船11是具有：於晶圓W施以電漿處理的第1製程模組19，及內設將晶圓W交接給該第1製程模組19的連桿型單鎬型的第1搬運臂20的第1裝入鎖定模組21。
第1製程模組19是具有：圓筒狀的處理容器(腔)，及被配置於該腔內的上部電極及下部電極(均未圖示)，該上部電極及下部電極之間的距離是被設定成於晶圓W施以作為電漿處理的蝕刻處理所用的適當間隔。又，下部電極是將藉由庫侖力等夾取晶圓W的ESC22具有於其頂部。
在第1製程模組19中，於腔內部導入處理氣體，藉由將電場發生於上部電極及下部電極間所導入的導入的處理氣體予以電漿化而發生離子及自由基，藉由該離子及自由基，於晶圓W施加蝕刻處理。
裝入模組13的內部壓力是被維持在大氣壓，一方面，第1製程模組19的內部壓力是被維持成真空，如此，第1裝入鎖定模組21，是藉由在與第1製程模組19的連結部具備真空閘閥23，而且在與裝入模組13的連結部具備大氣閘閥24，構成作為可調整其內部壓力真空預備搬運室。
在第1裝入鎖定模組21的內部，於大約中央部設有第1搬運臂20，而在靠該第1搬運臂20的第1製程模組19側設有第1緩衝器25，在靠第1搬運臂20的裝入模組13側設有第2緩衝器26。第1緩衝器25及第2緩衝器26，是支撐配置於第1搬運臂20的前端的晶圓W的支撐部(鎬)27配置於移動的軌道上，藉由將經蝕刻處理的晶圓W暫時地躱避在支撐部27的軌道上方，使得未蝕刻處理的晶圓W與已蝕刻處理的晶圓W，在第1製程模組19可順利的更換。
在基板處理系統10的第1製程船11中，於晶圓W上利用以所定圖案所形成的硬罩幕，進行蝕刻該晶圓W的聚晶矽層。這時候，於藉由蝕刻所形成的溝槽側面形成有SiOBr層，亦即，形成有疑以SiO2
層所形成的沈積膜。在此，由提昇生產性的觀點來看，同時地除去該當沈積膜與形成於該當晶圓W上的硬罩幕較佳。
在基板處理系統10的第2製程船12中，藉由將使用氟化氫氣體作為處理氣體的化學反應處理施加於晶圓，又將加熱處理施加於晶圓W，同時地除去上述的沈積膜與硬
罩幕。原來，硬罩幕是藉由氟化氫可除去。又，沈積膜是利用以下的化學反應處理及加熱處理就可除去。
(化學反應處理)
SiO2
+6HF → H2
SiF6
+2H2
O
(加熱處理)
H2
SiF6
→ SiF4
↑+2HF ↑
H2
O → H2
O ↑
第2製程船12是具有：於晶圓W施以上述的化學反應處理的第2製程模組28(基板處理裝置)，及於經由真空閘閥29被連接於該第2製程模組28的晶圓W施以上述的加熱處理的第3製程模組30，及內設將晶圓W交接至第2製程模組28及第3製程模組30的連桿型單鎬式的第2搬運臂31的第2裝入鎖定模組32。
第2圖是表示沿著第1圖的線II-II的斷面圖。
在第2圖中，第2製程模組28是具有：收容晶圓W的圓筒狀處處理容器33，及作為被配置於該處理容器33內的晶圓W的載置台的冷卻平台34，及如第3(B)圖所示地，藉由卡合於處理容器33的上部而區劃晶圓W的處理室(腔)的上蓋35，及排氣該腔內的氣體等的第2製程模組排氣系統(未圖示)如第3(A)圖所示地，上蓋35是也可從處理容器33分離。
冷卻平台34是作為調溫機構具有冷媒室(未圖示)。在該冷媒室循環性供應所定溫度的冷媒，例如冷卻水或全氟聚醚(Galden)液，藉由該當冷媒的溫度使得被載置於冷卻平台34的上面的晶圓W的處理溫度被控制成適用於化學反應處理的溫度。
又，冷卻平台34是具有作為從其上面突出自如的提昇鎖的複數推銷(未予圖示)，此些推銷是在晶圓W被載置於冷卻平台34時被收容於冷卻平台34，而在從第2處理容器28內搬出施以化學反應處理的晶圓W時，則從從卻平台34的上面突出而朝上方抬高晶圓W。
上蓋35是將作為於腔內供應氟化氫氣體的氣體供應部的圓板狀氣體分布板(Gas Distribution Plate：GDP)36具備於下方(尤其是，參照第3(A)圖)，GDP36是具有緩衝室38與複數氣體供應孔39。緩衝室38是經由氣體供應孔39連通於腔內。又，GDP36是當上蓋35卡合於處理容器33的上部時，相對於冷卻平台34。
又，在上蓋35的內部，形成有對GDP36導入氟化氫氣體的氣體導入孔40(第1氣體導入孔)。該氣體導入孔40是形成一端40a可連接於緩衝室38內，而另一端是形成當上蓋35卡合於處理容器33的上部時，與下述的氣體導入孔42的另一端42b相連接。在該上蓋35，氟化氫氣體流在緩衝室38內及氣體導入孔40內。
又，上蓋35是作為調溫機構內設加熱器41(第1調溫機構)。該加熱器41是加熱上蓋35全體。上蓋35是
不僅緩衝室38而且氣體導入孔40也具有於內部之故，因而結果，加熱器41是不僅加熱流在緩衝室38內的氟化氫氣體，而且也加熱流在氣體導入孔40內的氟化氫氣體。藉由此，防止在氣體導入孔40內氟化氫氣體被液化。
在處理容器33的內部，形成有從氟化氫氣體的供應源(未予圖示)導入氟化氫氣體的氣體導入孔42(第2氣體導入孔)。該氣體導入孔42是形成一端42a連接於從氟化氫氣體的供應源導入氟化氫氣體的氣體導入管43，而另一端42b是當上蓋35卡合於處理容器33的上部時，形成與氣體導入孔40的另一端40b連接，藉由此，當上蓋35卡合於處理容器33的上部時，氟化氫氣體40的另一端40b與氣體導入孔42的另一端42b是連結接合。又，在氣體導入孔42的另一端42b的周緣，設有O形環44，以防止氟化氫氣體的洩漏。
又，處理容器33是作為調溫機構內設加熱器45(第2調溫機構)。該加熱器45是為了防止不純物等附著於內壁面而加熱處理容器33整體。處理容器33是將氣體導入孔42具有於內部之故，因而結果，加熱器45是加熱流在氣體導入孔42內的氟化氫氣體。藉由此，在氣體導入孔42內，防止氟化氫氣體進行液化。
在該第2製程模組28中，於晶圓W施加上述化學反應處理之際，將氟化氫氣體從氟化氫氣體的供應源經由氣體導入管43，氣體導入孔42及氣體導入孔40而導入至GDP36的緩衝室38內，將所導入至緩衝室38內的氟化氫
氣體藉由GDP36供應至腔內。
回到第1圖，第3製程模組30是具有：筐體狀的處理容器(腔)46，及作為配置於該腔46內的晶圓W的載置台的加熱平台47，及配置於該加熱平台47的近旁，而將被載置於加熱平台47的晶圓W朝上方抬高的緩衝臂48。
加熱平台47是於表面形成有氧化皮膜的鋁所構成，將被內設的電熱線等所構成的加熱器(未圖示)所載置的晶圓W加熱到適用於上述加熱處理的溫度為止。
緩衝臂48是藉由將施加上述化學反應處理的晶圓W暫時地躱避在第2搬運臂31的支撐部49的軌道上方，成為可順利地更換第2製程模組28或第3製程模組30的晶圓W。
第2裝入鎖定模組32是具有內設第2搬運臂31的筐體狀的搬運室(腔)50。又，裝入模組13的內部壓力是被維持在大氣壓，一方面，第2製程模組28及第3製程模組30的內部壓力是被維持在真空或大氣壓以下。所以，第2裝入鎖定模組32是藉由在與第3製程模組30之連結部具備真空閘閥51，而且在與裝入模組13之連結部具備大氣門閥52，俾構成可調整具內部壓力的真空預備搬運室。
依照本實施形態，在第2處理容器28中，當上蓋35卡合於處理容器33的上部時，連結接合有形成於上蓋35內部的氣體導入孔40，及形成於處理容器33內部的氣體導入孔42。藉由此，形成有將氟化氫氣體導入至腔內的導
入路徑。結果，不必將氟化氫氣體導入至腔內的導入管連接於上蓋35，就可將氟化氫氣體導入至腔內，因此，可刪減構成第2製程模組28的零件件數。又，上蓋35卡合於處理容器33的上部時，連結接合有氣體導入孔40與氣體導入孔42，形成有導入氣體的導入路徑之故，因而不必構成可分開該導入路徑所用的零件，就可從處理容器33分離上蓋35。
以下，針對於具備本發明的第2實施形態的基板處理裝置的基板處理系統加以說明。
本實施形態，是其構成或作用與上述的第1實施形態基本上相同，僅第2製程模組的構成僅與上述的第1實施形態不相同。因此，針對於同樣的構成省略說明，以下僅對於與第1實施形態不相同的構成或作用進行說明。
第4圖是表示本實施形態的第2製程模組的斷面圖。
在第4圖中，第2製程模組53是具有裝設有氣體導入孔54的圓筒狀的處理容器55。處理容器54是從氟化氫氣體的供應源(未予圖示)導入氟化氫氣體。又，氣體導入管54是一端54a連接於從氟化氫氣體的供應源導入氟化氫氣體的氣體導入管43，另一端54b是當上蓋35卡合於處理容器55上部時，則與氣體導入孔40的另一端40b相連接。藉由此，當上蓋35卡合於處理容器55的上部時，則氣體導入孔40的另一端40b與氣體導入管54的另一端54b連結接合。又，在氣體導入管54的另一端54b的周緣，設有O形環44，而防止氟化氫氣體的洩漏。
又，處理容器55是作為調溫機構內設與第1實施形態同樣的加熱器45。該加熱器45是加熱處理容器55全體。在此，在處理容器55張設有氣體導入管54之故，因而處理容器55的熱被傳達至氣體導入管54，結果，加熱器45是加熱流在氣體導入管54內的氟化氫氣體。藉由此，在氣體導入管54內而防止氟化氫氣體進行液化。
在該第2製程模組53中，於晶圓W施加上述化學反應處理之際，將氟化氫氣體從氟化氫氣體的供應源經由氣體導入管43，氣體導入管54及氣體導入孔40而導入至GDP36的緩衝室38內，將所導入至緩衝室38內的氟化氫氣體藉由GDP36供應至腔內。
依照本實施形態，在第2處理容器53中，當上蓋35卡合於處理容器53的上部時，連結接合有形成於上蓋35內部的氣體導入孔40，及裝設於處理容器53的氣體導入管54。藉由此，形成有將氟化氫氣體導入至腔內的導入路徑。因此可實現與上述的第1實施形態同樣的效果。
又，依照本實施形態，導入處理氣體的氣體導入管54被裝設於處理容器55。因此，可從處理容器55僅拆下氣體導入管54之故，因而作為處理氣體導入高腐蝕性的氣體的情形，而氣體導入管54內部被腐蝕時，則可容易地僅更換該氣體導入管54。
又，上述的各實施形態的上蓋35，是鉸鏈式或擺動式等，任何型式的上蓋也可以。
在上述各實施形態中，以各該製程模組進行施加於晶
圓W的化學反應處理與施加於加熱處理，惟以1個製程模組進行此些的處理也可以。
又，作為具備上述的各實施形態的基板處理裝置的基板處理系統，針對於兩個製程船平行地所配置者加以說明，惟基板處理系統的構成是並不被限定於此。在具體上，複數製程模組彙接地配置者或群串狀地配置者也可以。
又，施加化學反應處理或加熱處理的基板是並不被限定於半導體元件用的晶圓，使用LCD或FPD(Flat Panel Display)等的各種基板，或光罩幕，CD基板，印刷基板等也可以。
W‧‧‧晶圓
10‧‧‧基板處理系統
28、53‧‧‧第2製程模組
33、55‧‧‧處理容器
35‧‧‧上蓋
36‧‧‧氣體分布板(
Gas Pistribntion Plate：GDP)
40、42‧‧‧氣體導入孔
41、45‧‧‧加熱器
44‧‧‧O形環
54‧‧‧氣體導入管
第1圖是概略地表示具備本發明的第1實施形態的基板處理裝置的基板處理系統的構成的俯視圖。
第2圖是表示沿著第1圖的線II-II的斷面圖。
第3圖是表示說明第2製程模組的上蓋的開閉的圖式，第3(A)圖是表示上蓋從處理容器分離的狀態，第3(B)圖是表示上蓋卡合於處理容器的上部的狀態。
第4圖是表示本發明的第2實施形態的第2製程模組的斷面圖。
W‧‧‧晶圓
28‧‧‧第2製程模組
29‧‧‧真空閘閥
33‧‧‧處理容器
34‧‧‧冷卻平台
35‧‧‧上蓋
36‧‧‧氣體分布板
38‧‧‧緩衝室
39‧‧‧氣體供應孔
40、42‧‧‧氣體導入孔
40a、40b‧‧‧氣體導入孔40的一端
41、45‧‧‧加熱器
42a、42b‧‧‧氣體導入孔42的一端
43‧‧‧氣體導入管
44‧‧‧O形環
Claims (4)
- 一種基板處理裝置，屬於具備：收容基板的處理容器，及藉由卡合於上述處理容器區劃上述基板的處理室的上蓋的基板處理裝置，其特徵為：上述上蓋是具備將處理氣體供應於上述處理室內的氣體供應部，而且一端被連接於上述氣體供應部，而將上述處理氣體導入至該當氣體供應部的氣體導入孔形成於內部，上述處理容器是一端被連接於上述處理氣體的供應源，而裝設從該當供應源導入該當處理氣體的氣體導入管，上述上蓋卡合於上述處理容器時，上述氣體導入孔的另一端與上述氣體導入管的另一端進行連結接合，具備將上述上蓋予以調溫的第1調溫機構，及將上述處理容器予以調溫的第2調溫機構，上述氣體導入管被構成能夠從上述處理容器拆下。
- 如申請專利範圍第1項所述的基板處理裝置，其中，上述氣體供給部為氣體分散板。
- 如申請專利範圍第1項所述的基板處理裝置，其中，上述氣體供給部具有緩衝室及多數氣體供給孔。
- 如申請專利範圍第1項所述的基板處理裝置，其中，上述處理容器之內部為處理容器之壁部的內部。
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