TWI575103B

TWI575103B - 真空處理裝置

Info

Publication number: TWI575103B
Application number: TW101137284A
Authority: TW
Inventors: 大森美紀; 岩井治憲; 立野勇一; 久保昌司
Original assignee: 愛發科股份有限公司
Priority date: 2011-10-13
Filing date: 2012-10-09
Publication date: 2017-03-21
Also published as: TW201341581A; JPWO2013054776A1; WO2013054776A1; JP5876065B2; CN103930985B; CN103930985A; US20140216332A1

Description

真空處理裝置

本發明，係有關於真空處理裝置。

圖7，係為先前技術之真空處理裝置100的內部構成圖。

此真空處理裝置100，係具有真空槽111。在真空槽111內，係被配置有載置台121，在被設置於載置台121處之貫通孔124中，係被插入有升降銷127。

若是使升降裝置128動作並使升降銷127上升，則載置台121上之基板131，係被載置在升降銷127之上端，並從載置台121之載置面而分離。若是使升降銷127下降，則升降銷127上之基板131係下降並與載置台121之載置面接觸，而被載置在載置面上。符號117，係為將載置台121上之基板131加熱的加熱器。

若是一面藉由真空排氣裝置115來對於真空槽111內進行真空排氣，一面從氣體放出裝置114來將氣體放出至真空槽111內，則被放出的氣體之一部份，係會通過基板131之背面和載置台121之載置面之間的空隙，而流入至貫通孔124之內側。

其結果，在載置台121之載置面中的貫通孔124之周圍處，氣體流係會紊亂，而有著使被形成在基板131之表面上的膜之膜厚變薄的問題。

又，流入至貫通孔124之內側的氣體，係會附著在貫通孔124之內壁面上，而亦會有成為粒子源之問題。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2001-199791號公報

本發明，係為了解決上述先前技術之問題而創作者，其目的，係在於提供一種能夠防止氣體流入至被插入有升降銷之載置台的貫通孔中之真空處理裝置。

為了解決上述課題，本發明，係為一種真空處理裝置，其特徵為，具備有：真空槽；和將基板載置在被朝向上方並且配置於前述真空槽內之台載置面上的載置台；和被設置在前述台載置面處之凹坑；和被設置於前述載置台處，並使開口露出於前述凹坑之內部的貫通孔；和被插入至前述貫通孔中，並且使上端被連接於前述蓋構件處之升降銷；和使前述升降銷作升降移動之升降裝置；和被設置在前述升降銷之上端處，並藉由以前述升降裝置所致之前述升降銷的升降移動，而能夠在前述凹坑之內部的位置和較前述凹坑而更上方的位置之間作升降移動之蓋構件，在前述凹坑之前述內部表面處，係被設置有將前述開口以環狀來作包圍之環狀的密封構件，藉由前述升降銷之下降移動，前述蓋構件，係使前述蓋構件之背面和前述凹坑之前述內部表面與前述密封構件相接觸，前述密封構件係被作推壓而變形，前述蓋構件，係以使前述蓋構件和前述密封構件相接觸之部分、以及前述凹坑之前述內部表面與前述密封構件相接觸之部分，分別將前述開口以環狀而作了包圍的狀態下，來配置在前述凹坑之內部。

本發明，係為一種真空處理裝置，其中，係具備有彈性構件，當前述密封構件被作推壓時，前述彈性構件係變形，藉由使變形復原之力，前述密封構件係被作推壓。

本發明，係為一種真空處理裝置，其中，前述蓋構件之背面和前述凹坑之前述內部表面，係構成為在較前述凹坑和前述蓋構件之與前述密封構件相接觸的位置而更上方處，來以環狀而作接觸。

本發明，係為一種真空處理裝置，其中，前述凹坑之前述內部表面的底面中，係具備有身為將前述開口以環狀來作包圍之部分的緣部，前述密封構件，係被配置在前述緣部處，前述密封構件，係與前述蓋構件之前述背面作接觸。

本發明，係為一種真空處理裝置，其中，係具備有緩衝構件，若是前述升降銷上升，則前述蓋構件係隔著前述緩衝構件而藉由前述升降銷而被朝向上方移動。

本發明，係為一種真空處理裝置，其中，若是使前述升降銷下降，則前述彈性構件係被作壓縮。

本發明，係為一種真空處理裝置，其中，若是使前述升降銷下降，則前述彈性構件係被作拉張。

本發明，係為一種真空處理裝置，其中，前述凹坑之側面，係被設為朝向上方而傾斜。

本發明，係為一種真空處理裝置，其中，前述蓋構件之材質，係與前述載置台之材質相同。

藉由使蓋構件與密封構件相接觸，由於密封構件之內側的空間和外側的空間係被作分離，因此，在密封構件之內側的貫通孔之內側處，係並不會流入有密封構件外側之氣體，貫通孔之內側係被保持為清淨，而防止粒子之產生。

當使用在氣體之流動係為重要的成膜製程(例如ALD)中的情況時，由於氣體係並不會流入至貫通孔之內側，因此，係能夠防止貫通孔之周圍的氣體流之紊亂，而能夠對於被形成在載置台上之基板處的膜之膜厚分布作改善。

〈真空處理裝置之構造〉

對於本發明之真空處理裝置的構造之其中一例作說明。

圖1，係為真空處理裝置10之內部構成圖。

真空處理裝置10，係具備有真空槽11、和載置台21。

載置台21，係具備有能夠配置基板之台載置面35，於此，台載置面35係被設為水平，並被設為朝向上方而位置在真空槽11之內部。在台載置面35處，係被設置有一乃至複數個的身為凹部之凹坑22。

在載置台21之台載置面35的位置處，係被形成有與凹坑22相同數量之貫通孔24，在各凹坑22之內部表面處，係成為位置有1個的貫通孔24之上端的開口23。於此，各貫通孔24，係鉛直地作配置。

在圖1之狀態下，於各凹坑22之內部，係分別被配置有蓋構件26。以下，由於各凹坑22或蓋構件26等之構件，係為相同之構件，因此，係針對1個的凹坑22和蓋構件26作說明。

在貫通孔24內，係被配置有升降銷27，其之下部，係被安裝於升降裝置28處，並成為能夠進行升降移動。若是使升降銷27上升，則升降銷27之上端係抵接於蓋構件26之底面處，蓋構件26係被舉升，並成為從凹坑22內而移動至較凹坑22更上部處。

圖1之符號31，係代表基板，基板31，係被配置在台載置面35之上。當蓋構件26被作舉升時，基板31亦係與蓋構件26一同地而被舉升。

於此，載置台21之材質係為鋁，升降銷27之材質係為不鏽鋼。

升降裝置28，於此係為馬達，並被連接於升降銷27之下端處，而將動力傳導至升降銷27處，來構成為能夠使升降銷27作上下移動。

圖6，係為載置台21之B-B線切斷剖面圖。在升降銷27之外周側面和貫通孔24之內周側面之間，係被設置有空隙。參考圖1，當升降銷27進行上下移動時，升降銷27之外周側面和貫通孔24之內周側面係不會有相互摩擦的情形，而成為不會產生塵埃。

圖2，係為圖1中之以符號A來作了展示的部分之擴大圖。

在本實施形態中，載置台21之凹坑22，係具備有平面狀之底面37，貫通孔24之開口23，係露出於凹坑22之底面的中央處。

蓋構件26之外部表面中，被朝向上方的蓋部載置面36、和成為蓋部載置面36之相反側之面的抵接面38，係被形成為平面狀，並被設為與台載置面35成為平行，在抵接面38中之與貫通孔24相對面的部分處，係朝向抵接面38之下方而突出地被設置有筒形狀之筒部41。

筒部41之水平方向的大小，係被設為較貫通孔24之水平方向的大小而更小，在蓋構件26被配置在凹坑22內之狀態下，筒部41，係從開口23而被插入至貫通孔24之內側處。

筒部41，其內部係為中空，在其之底面處，係被形成有較升降銷27而更大徑之小孔。

升降銷27，係具備有軸部45、和膨出部47。升降銷27，其之軸部45係被插通於小孔中，軸部45之上端，係被設為位置於筒部41之內部中空部分處。符號42，係為身為筒部41之底面中的小孔之周圍的部分之緣部。

在筒部41之中空部分處，係被配置有彈性構件43，該彈性構件43，係由被捲繞成圓形之螺旋狀的彈簧所成。於此，彈簧之直徑係較小孔之直徑更大徑，彈簧，係使中心軸線與小孔之中心軸線相一致地而被承載在緣部42上。

軸部45，係沿著此彈簧之中心軸線而被插通於小孔和彈簧之中，故而，彈性構件43，係藉由軸部45而被作貫通。

膨出部47，係較彈簧之直徑而更大徑，並在軸部45將彈性構件43作了貫通的狀態下，而被安裝於軸部45之上端處。

亦即是，在升降銷27之上端處，係被配置有膨出部47，膨出部47，係被插入於筒部41之內側，於在膨出部47之下方處配置有彈性構件43的狀態下，筒部41之下端係成為被緣部42所覆蓋。彈性構件43之上端係與膨出部47相接觸，下端係與緣部42相接觸，亦即是，升降銷27和蓋構件26，係經由彈性構件43而被作連接。

於此，蓋構件26係具有緩衝構件44。

緩衝構件44，係被配置在筒部41之中空內部處，並被固定在身為蓋構件之背面的抵接面處，升降銷27，係被設為使上端之膨出部47與緩衝構件44相接觸。

緩衝構件44，係由具有耐磨耗性之材質所成，於此，係為聚醚醚酮(PEEK)樹脂。藉由緩衝構件44，抵接面38和升降銷27之上端的磨耗係被防止。

若是從升降構件27與緩衝構件44作了接觸的狀態起，而使升降銷27下降，則升降銷27係與緩衝構件44相分離。

彈性構件43，係被膨出部47和緣部42所包夾，若是在此狀態下而升降銷27下降，膨出部47和緣部42之距離縮短，則彈性構件係被作壓縮，並且將緣部42朝向下方作推壓。

此時，蓋構件26之外部表面中的被朝向上方之蓋部載置面36，係被設為會成為與台載置面35相互平行。

另一方面，若是從該狀態起而使升降銷27上升，則升降銷27之上端係與露出於筒部41之內側處的蓋構件26之背面相抵接，蓋構件26係成為從升降銷27而被朝向上方推壓並作上升。

圖4，係為對於進行上升並使蓋構件26被舉升至較台載置面35而更上方處的狀態作展示。如此這般，在使蓋構件26朝向上方作了移動時，亦係設為會使蓋構件26之蓋部載置面36與台載置面35成為相互平行。台載置面35，係被設為水平，若是在台載置面35之上被配置有基板31的狀態下，而藉由升降銷27來使蓋構件26上升，則被配置在台載置面35上之基板31，係被載置在蓋構件 26上，並以水平之姿勢而從台載置面35分離。

若是使作了上升的升降銷27下降，則蓋構件26係與升降銷27一同下降，蓋構件26係被配置在凹坑22之內部，被載置在蓋構件26上之基板31，係與載置台21之台載置面35相接觸，並成為被載置在台載置面35上。將該狀態展示於圖1中。

在本發明之真空處理裝置10中，係於載置台21之凹坑22的內部，配置有將開口23以環狀來作包圍之環狀的密封構件25，藉由升降銷27之降下，被配置在凹坑22內之狀態的蓋構件26和密封構件25係相互接觸。接觸部分係為環狀，而包圍開口23。

此時，凹坑22和密封構件25之間的接觸部分亦係為環狀，並將開口23以環狀來作包圍。

此時，在蓋構件26和密封構件25之間的接觸部分之位置、以及較凹坑22之內面和密封構件25之間的接觸部分之位置而更上方之位置處，蓋構件26之表面和凹坑22係相接觸。

另外，在此實施例中，密封構件25，係在載置台21之凹坑22的底面37中之與蓋構件26之背面相對面的部分處，使中心軸線與開口23之中心軸線相一致地而以包圍開口23之周圍的方式來作配置。此密封構件25之材質，於此係為氟素橡膠，但是，亦可使用其他之可作壓縮變形之材料。

若是使升降銷27下降，則蓋構件26係下降，蓋構件 26之背面係以環狀而與密封構件25相接觸。接著，若是使升降銷27更進而下降並使蓋構件26下降，則如圖3中所示一般，蓋構件26之包含有抵接面38的背面，係被推壓附著於密封構件25上，密封構件25係被作推壓並變形。於此，抵接面38係被推壓附著於密封構件25上。

密封構件25，係在包含有凹坑22之底面37和側面30的凹坑22之內面、以及蓋構件26之包含抵接面38的蓋構件之背面處，而分別以環狀來相密著，密封構件25之環的內側之空間和外側之空間係相互分離，亦即是，貫通孔24之內部的空間，係從真空槽11之內部的台載置面35上之空間而分離。

在本實施形態中，蓋構件26和升降銷27係隔著彈性構件43而被作連接，若是從蓋構件26之背面並未對於密封構件25作推壓之狀態起而使升降銷27下降並推壓密封構件25，則彈性構件43亦係被作推壓並變形(於此，係為壓縮)。在作了壓縮變形之彈性構件43的內部，係產生有當推壓被作了解除時而欲回復至原本的狀態之復原力。故而，若是升降銷27之下降係停止，而在使升降銷27作了停止的狀態下產生有復原力，則密封構件25，係藉由彈性構件43之復原力而維持於被作推壓之狀態。

在使升降銷27過度地作了下降的情況時，藉由彈性構件43之變形，係不會有蓋構件26和載置台21相衝突並破損之虞，升降裝置28之輸出控制係成為容易。

另外，在上述之說明中，雖係構成為若是使升降銷27 下降，則彈性構件43係被作壓縮，但是，若是使升降銷27下降，則彈性構件43係變形，並藉由復原力，而使蓋構件26被朝向下方作推壓，則亦可如圖5中所示一般，在蓋構件26之背面和升降銷27之上端之間，配置彈性構件43，並構成為：若是使升降銷27下降，則彈性構件43係被拉張，並產生將蓋構件26朝向下方而作牽引之復原力。但是，在圖5所示一般之構造中，當使升降銷27作了上升時，由於彈性構件43係被壓縮，而會有在蓋構件26處產生振動之虞，因此，係以圖2中所示一般之構造為理想。

在本實施形態中，身為露出於台載置面35處之凹坑22的開口之緣部份，係較凹坑22之底面37更大，凹坑22之側面30，係以朝向上方的方式而傾斜。

蓋構件26之蓋部載置面36，係被形成為較成為蓋部載置面36之背面的抵接面38更大，蓋構件26之側面29，係朝向下方而傾斜。

凹坑22之側面30的形狀，係為無底筒狀形狀，蓋構件26之側面29的形狀，亦為無底筒狀形狀，若是將各無底筒狀形狀設為合致，則當蓋構件26被配置在凹坑22內時，係能夠使凹坑22之側面30和蓋構件26之側面29相互密著。

但是，在本實施例中，由於在抵接面38和凹坑22之底面之間，係位置有密封構件25，因此，當被作了推壓變形之密封構件25的厚度並不會成為0的情況時，係將作了合致時的蓋構件26之側面29的無底筒狀形狀之下端部，於鉛直方向上而將被作了推壓變形之密封構件25的厚度以上之量作削除，而能夠在抵接面38和凹坑22之底面37為非接觸之狀態下，一面使抵接面38和底面37與密封構件25相接觸，一面使蓋構件26之側面29與凹坑22之側面30相接觸。

又，當使蓋構件26之側面29和凹坑22之側面30相接觸並將蓋構件26配置在凹坑22內時，為了使抵接面38確實地成為不會突出至較台載置面35而更上方處，係亦能夠將作了合致時之蓋構件26的側面29之無底筒狀形狀的上端部，在鉛直方向上而作小量之削除。

若是將當與凹坑22之側面30的無底筒狀形狀作了合致時之蓋構件26的側面29之無底筒狀形狀的下端部削除，則蓋構件26之背面係變得較凹坑22之底面更大並且變得較身為凹坑22之上端部的緣部分而更小。

另外，升降銷27之軸部45的粗細和膨出部47的粗細，係被形成為較貫通孔24之粗細而更細，在貫通孔24之內周側面和升降銷27之外周側面之間，係被形成有空隙。故而，就算是在貫通孔24之中心軸線和升降銷27之中心軸線並未相一致的情況時，軸部45亦係以與貫通孔24之內周面為非接觸的狀態來在貫通孔24內作升降移動，蓋構件26係下降。

於此情況，在蓋部載置面36位置於較台載置面35而更上方處之狀態下，蓋構件26之側面29的一部份，係與凹坑22之側面30相接觸，若是升降銷27更進而降下，則係沿著凹坑22之側面30滑落，蓋構件26，係成為被自然地配置在將開口23作覆蓋的位置處。

若是使升降銷27下降，則係構成為：在蓋構件26之背面環狀地與密封構件25相密著並且與凹坑22之底面相分離了的狀態下，蓋構件26之側面29，係環狀地與凹坑22之側面30相接觸。若是蓋構件26之側面29與凹坑22之側面30環狀地相接觸，則氣體從蓋構件26之側面29和凹坑22之側面30之間的空隙而流入的情形係被作抑制。

在本實施形態中，係在載置台21之與台載置面35相反的背面處，接觸配置有加熱器17，若是加熱器17發熱，則藉由熱傳導，載置台21係被加熱，載置台21上之基板31係成為被加熱。

蓋構件26之材質，係與載置台21之材質相同，於此，係為鋁。若是藉由加熱器17而使載置台21被加熱，則蓋構件26和載置台21係一同升溫，在溫度分布上係並不會產生差異，載置台21上之基板31係成為被均一地加熱。

〈真空處理裝置之使用方法〉

針對使用有上述之真空處理裝置10的真空處理方法，以由ALD工程所進行之氧化鋁膜的形成作為其中一例來進行說明。

在真空槽11處，連接真空排氣裝置15，而藉由真空排氣裝置15來對真空槽11內作真空排氣並形成真空氛圍。之後，持續進行由真空排氣裝置15所進行之真空排氣，而將真空槽11之真空氛圍作維持。

使升降銷27上升，而使蓋構件26上升，以使蓋構件26之表面位置在較載置台21之台載置面35更上方處。

一面維持真空槽11內之真空氛圍，一面將基板31搬入至真空槽11內，並載置在蓋構件26上。

使升降銷27下降，而使蓋構件26與基板31一同下降，並使基板31與載置台21之台載置面35相接觸，而載置在台載置面35上。

此時，蓋構件26之背面係與密封構件25相接觸，密封構件25係變形並以環狀而密著於蓋構件26之背面處，貫通孔24之內側的空間和外側的空間係相分離。

又，在蓋構件26之背面和凹坑22之底面相分離了的狀態下，蓋構件26之側面29和凹坑22之側面30係以環狀而相接觸。

加熱器17，於此係以120℃而發熱。藉由從加熱器17而來之熱傳導，載置台21係被加熱，藉由從載置台21而來之熱傳導或熱輻射，蓋構件26係被加熱，藉由從載置台21和蓋構件26而來之熱傳導或熱輻射，基板31係被加熱。

蓋構件26，係為與載置台21相同之材質，在蓋構件26和載置台21之間係並不會產生溫度差，在載置台21上之基板31處係並不會產生加熱不均。

若是在真空槽11處連接氣體放出裝置14，並將原料氣體(於此係為三甲鋁(TMA)氣體)放出至真空槽11內，則被放出的原料氣體係到達被作了加熱的基板31之表面並被吸附，在基板31表面上係被形成有原料氣體之原子層。並未被吸附於基板31表面上之原料氣體，係藉由真空排氣裝置15而被真空排氣至真空槽11之外側。

在形成了原料氣體之原子層後，停止原料氣體之供給，並在真空槽11內形成真空氛圍。

接著，若是從氣體放出裝置14而放出與原料氣體產生反應之反應氣體(於此係為水蒸氣)，則被放出的反應氣體係到達被作了加熱的基板31之表面，並與原料氣體之原子層產生反應，在基板31表面上係被形成有反應生成物(於此係為氧化鋁)之薄膜。並未起反應之反應氣體、和藉由反應所產生的副生成物氣體(於此係為甲烷)，係藉由真空排氣裝置15而被真空排氣至真空槽11之外側處。

在形成了反應生成物之薄膜後，停止反應氣體之供給，並在真空槽11內形成真空氛圍。

在本發明之真空處理裝置10中，蓋構件26之側面29和凹坑22之側面30，係以環狀而相接觸，繞入至基板31之背面和載置台21之台載置面35之間的空隙處之原料氣體或反應氣體的流入至蓋構件26之側面29和凹坑22之側面30之間的空隙處之情形係被作抑制，亦即是，係不會有在載置台21之台載置面35中的貫通孔24之周圍處而產生氣體流之變化的情形。故而，被形成在基板31上之反應生成物的膜之膜厚分布係成為均一。

又，雖然就算是蓋構件26之側面29和凹坑22之側面30係以環狀作接觸，氣體之一部份亦仍會進入至接觸部分之空隙中，但是，在本發明之真空處理裝置10中，藉由密封構件25，貫通孔24之內側的空間和外側的空間係被作分離，而不會有氣體流入至貫通孔24之內側的空間中之情形。故而，係不會有在貫通孔24之內周側面處而析出反應生成物並成為粒子源的情形。

依序反覆進行原料氣體之供給和反應氣體之供給，而在基板31表面上層積反應生成物之薄膜。

在形成了所期望之厚度的膜之後，在停止了原料氣體和反應氣體之供給的狀態下，使升降銷27上升，而使蓋構件26上升，並將基板31載置於蓋構件26上而從載置台21之台載置面35分離。接著，一面維持真空槽11內之真空氛圍，一面將蓋構件26上之基板31搬出至真空槽11之外側。

另外，在上述之說明中，作為真空處理方法，雖係以ALD工程作為其中一例而作了說明，但是，本發明之真空處理裝置10，係並不被限定於使用在ALD工程中的情況，而亦可使用在氣體蝕刻工程等之其他的真空處理方法中。

在上述例中，凹坑22雖係具備有平坦之底面37，但是，底面係亦可有所彎曲，並且係亦可並不具備底面，只要在凹坑22之內部表面處而具備有能夠將開口23作包圍並與蓋構件26作環狀接觸之密封構件，則凹坑22之內部表面，係亦可藉由側面30和開口23來構成之。

又，在上述例中，在將蓋構件26和凹坑22於縱方向上作了切斷時的蓋構件26之側面29的形狀，和凹坑22之側面30的形狀，雖係為直線狀，但是，只要蓋構件26之側面29和凹坑22之側面30能夠作接觸，則亦可作彎曲，或者是成為折線狀。

又，上述緩衝構件44，雖係被安裝在蓋構件26上，但是，係亦可固定在膨出部47上，並使緩衝構件44與軸部45之升降移動一同地作升降移動。

在上述實施例中，密封構件25雖係被設置在凹坑22內，但是，係亦可設置在蓋構件26處，並與蓋構件26一同作升降移動，只要在降下時，能夠與蓋構件26和凹坑22之底面37等的底面或者是側面作接觸’並且成為使蓋構件26和密封構件25之間的接觸部分以及凹坑22和密封構件25之間的接觸部分以環狀來包圍開口23即可。

10‧‧‧真空處理裝置

11‧‧‧真空槽

21‧‧‧載置台

22‧‧‧凹坑

23‧‧‧開口

24‧‧‧貫通孔

25‧‧‧密封構件

26‧‧‧蓋構件

27‧‧‧升降銷

28‧‧‧升降裝置

31‧‧‧基板

35‧‧‧台載置面

43‧‧‧彈性構件

[圖1]本發明之真空處理裝置的內部構成圖。

[圖2]圖1中之以符號A來作了展示的部分之擴大圖。

[圖3]用以對於彈性構件被作壓縮而蓋構件被推壓附著於密封構件上之狀態作說明的圖。

[圖4]用以對於基板被載置在蓋構件上並從載置台之載置面而分離了的狀態作說明之圖。

[圖5]用以對於彈性構件之配置的其他例作說明之圖。

[圖6]載置台之B-B線切斷剖面圖。

[圖7]先前技術之真空處理裝置的內部構成圖。