TWI645487B - Substrate processing apparatus and substrate processing method - Google Patents

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TWI645487B
TWI645487B TW104123635A TW104123635A TWI645487B TW I645487 B TWI645487 B TW I645487B TW 104123635 A TW104123635 A TW 104123635A TW 104123635 A TW104123635 A TW 104123635A TW I645487 B TWI645487 B TW I645487B
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綠川洋平
戶田聰
高橋宏幸
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日商東京威力科創股份有限公司
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Abstract

本發明之課題乃於載置台上載放被處理基板而藉由處理氣體進行基板處理之際，可進而確保處理均一性。
一種基板處理裝置5，係於真空雰圍下以處理氣體對被處理基板之晶圓W施以既定處理者；具備有：腔室40，係保持於真空雰圍，收容晶圓W；基板載置台41，係於腔室40內載置晶圓W；氣體導入構件42，對腔室40內導入包含處理氣體之氣體；隔壁構件44，設置為可進行升降，用以在包含基板載置台41上方之晶圓W的區域處形成規定處理空間S之隔壁；以及升降機構45，係使得隔壁構件44進行升降。

Description

基板處理裝置及基板處理方法
本發明係關於一種對基板施以處理之基板處理裝置及基板處理方法。
半導體元件之製造上，係對於基板之半導體晶圓(以下簡稱為晶圓)反覆進行蝕刻處理、成膜處理等各種處理來製造所希望之元件。
以往，如此之基板處理多使用對基板一片一片進行處理之單片式處理裝置。此外，如此之處理裝置需要提高生產量，而有人提議維持著單片式之平台的狀況下總括處理2片以上基板之處理裝置(例如專利文獻1、2)。
於專利文獻1、2所揭示之基板處理裝置係於腔室內設置一個基板載置台，而對向於基板載置台上方設置成為一個淋灑狀之氣體分散板，於基板載置台載置複數(2片)基板，使得腔室內保持在真空，從氣體分散板供給處理氣體，對基板進行既定處理。
先前技術文獻
專利文獻1 日本特表2010-520649號公報
專利文獻2 日本特開2012-015285號公報
另一方面，於蝕刻處理等基板處理中，伴隨基板之大型化，難以確保處理均一性，且處理均一性之要求日益提高，上述專利文獻1、2之技術愈來愈難得到所希望之處理均一性。亦即，上述專利文獻1、2之技術，會因為複數基板之干涉等產生溫度不均一、氣體供給不均一，而難以得到充分之處理均一性。再者，即便是通常的單片式處理裝置，也會發生無法確保充分的處理均一性之情況。
本發明有鑑於此問題，其課題在於提供一種基板處理裝置及基板處理方法，當被處理基板被載放於載置台上而藉由處理氣體進行基板處理之際，可進一步確保處理均一性。
為了解決上述課題，本發明之第1觀點係提供一種基板處理裝置，係於真空雰圍下以處理氣體對被處理基板施以既定處理者；具備有：腔室，係保持於真空雰圍，收容被處理基板；基板載置台，係於該腔室內載置被處理基板；氣體導入構件，對該腔室內導入包含處理氣體之氣體；隔壁構件，設置為可於該腔室內進行升降，用以在包含該基板載置台上方之被處理基板的區域處形成規定處理空間之隔壁；以及升降機構，係使得該隔壁構件進行升降。
上述第1觀點中，該隔壁構件可具有：筒狀部，用以規定處理空間；以及凸緣部，係於筒狀部之上部設置為鞘狀。該隔壁構件較佳為具有設置於該凸緣部內之加熱器，藉由該加熱器之熱來提高該處理空間之均熱性。該加熱器較佳為設置於該凸緣部內保持於大氣壓之空間。
本發明之第2觀點係提供一種基板處理裝置，係於真空雰圍下以處理氣體對複數被處理基板施以既定處理者；具備有：腔室，係保持於真空雰圍，收容複數被處理基板；複數基板載置台，係於該腔室內分別載置被處理基板；氣體導入構件，對該腔室內導入包含處理氣體之氣體；隔壁構件，設置為可於該腔室內進行升降，用以在包含該複數基板載置台上方之被處理基板的區域處分別形成規定處理空間之隔壁；以及升降機構，係使得該隔壁構件進行升降。
上述第2觀點中，該隔壁構件可總括形成規定複數處理空間之隔壁。
上述第2觀點中，該氣體導入構件之構成可對應於該處理空間設置複數個，從該各氣體導入構件對於對應之該處理空間導入處理氣體。
上述第2觀點中，該隔壁構件之構成可具有：複數筒狀部，用以規定各處理空間；以及凸緣部，係於該複數筒狀部之上部共通設置為鞘狀。較佳為，該隔壁構件具有設置於該凸緣部內之加熱器，藉由該加熱器之熱來提高該處理空間之均熱性。較佳為，該加熱器係設置於該凸緣部內被保持於大氣壓之空間。
上述第1以及第2觀點中，該氣體導入構件之構成可進而具備第1密封構件，係對向於該基板載置台而設，於形成該處理空間之際將該隔壁構件與該氣體導入構件之間加以密封。此外，構成上也可進而具備：內牆，具有在該基板載置台周圍取出間隔而設置之狹縫；以及，第2密封構件，於形成該處理空間之際將該隔壁構件與該內牆之間加以密封；從該處理空間之排氣係從該基板載置台與內牆之間的空間經由該狹縫來進行。較佳為，該第1密封構件為具有本體部、以及從本體部斜向突出而構成密封部的唇部而成之唇密封件，以該隔壁構件與該氣體導入構件之間的間隙成為1.6~3.6mm之範圍的方式進行密封；較佳為，該第2密封構件為具有本體部、以及從本體部斜向突出而構成密封部的唇部而成之唇密封件，以該隔壁構件與該內牆之間的間隙成為1.6~3.6mm之範圍的方式進行密封。此時，該隔壁構件之內側與外側的壓差以300Torr以下為佳。
上述第1以及第2觀點中，構成上可為該升降機構具有：致動器，可使得該隔壁構件進行升降移動；驅動軸，係從致動器延伸而前端安裝於該隔壁構件；以及，複數引導軸，前端安裝於該隔壁構件，延伸於該腔室之外部；該引導軸係藉由被保持在真空狀態之該腔室內部與為大氣壓空間之該腔室外部之間的壓差所致上推力來上升而使得該隔壁構件上升。。
於此情況，較佳形態為該引導軸具有連接於該隔壁構件之上部軸、以及連接於該上部軸之下部軸，該上部軸與該下部軸係經由在此等之間產生滑動之滑動構件而在容許滑動的狀態下被結合，可吸收熱膨脹差。
再者，上述第1以及第2觀點中，該氣體導入構件可對向於該基板載置台而設，下面具有多數氣體噴出孔，對該處理空間以淋灑狀噴出處理氣體。
此外，上述第1以及第2觀點中，可進而具有對於來自該氣體導入構件之氣體導入進行控制之控制部，該控制部於該隔壁構件升降之際係於該腔室內形成粒子被導往排氣側之氣流，以抑制粒子附著於被處理基板的方式從該氣體導入構件導入氣體。此時，較佳為該控制部於該隔壁構件升降之際係以該氣體之氣流量成為500~1000sccm、該腔室內之壓力成為1000mTorr以上的方式來控制該氣體導入構件。
本發明之第3觀點係提供一種基板處理方法，係設定成在保持於真空雰圍之腔室內，被處理基板載置於基板載置台之狀態，以可進行升降的方式設置用以在包含該基板載置台上方之被處理基板的區域形成規定處理空間之隔壁的隔壁構件，從氣體導入構件對由該隔壁構件所規定之該處理空間內導入處理氣體以對該被處理基板施以既定處理者；具有下述製程：以可對該基板載置台搬送被處理基板的方式使得該隔壁構件成為下降狀態之製程；將被處理基板搬入該腔室內而載置於該基板載置台之製程；使得該隔壁構件上升而於該腔室內形成該處理空間之製程；對該處理空間內導入該處理氣體來對該被處理基板施以既定處理之製程；以可從該腔室搬出該被處理基板的方式使得該隔壁構件下降之製程；以及在該隔壁構件成為下降後之狀態下，將該被處理基板從該腔室加以搬出之製程。
上述第3觀點中，可於該隔壁構件升降之際，於該腔室內形成粒子被導往排氣側之氣流，以抑制粒子附著於被處理基板的方式對該腔室內導入氣體。此時，該隔壁構件升降之際，以該氣體之氣流量成為500~1000sccm、該腔室內之壓力成為1000mTorr以上的方式來導入氣體為佳。
本發明於腔室內以可升降方式設置隔壁構件(用以在包含基板載置台上方之被處理基板的區域形成規定處理空間之隔壁)，在以隔壁構件規定了處理空間之狀態下進行基板的處理，故可確保極高之處理均一性。此外，由於在隔壁構件所包圍之狹窄空間內進行處理，而可減少氣體使用量來得到節能效果，並可縮短壓力調整時間來得到生產量提高效果。
1‧‧‧處理系統
2‧‧‧搬出入部
3‧‧‧加載互鎖室
4‧‧‧PHT處理裝置
5‧‧‧COR處理裝置
6‧‧‧控制部
40‧‧‧腔室
41‧‧‧基板載置台
42‧‧‧氣體導入構件
43‧‧‧內牆
44,44'‧‧‧隔壁構件
45,45'‧‧‧升降機構
46‧‧‧氣體供給機構
47‧‧‧排氣機構
68‧‧‧排氣空間
77‧‧‧加熱器
74,75‧‧‧密封構件
81‧‧‧致動器
82‧‧‧驅動軸
83‧‧‧引導軸
93‧‧‧滑動構件
S‧‧‧處理空間
W‧‧‧半導體晶圓(被處理基板)
圖1係顯示具備本發明之一實施形態之基板處理裝置亦即COR處理裝置的處理系統之概略構成圖。
圖2係顯示本發明之一實施形態之COR處理裝置之截面圖，為顯示使得隔壁構件上升後之狀態圖。
圖3係顯示本發明之一實施形態之COR處理裝置之截面圖，為顯示使得隔壁構件下降後之狀態圖。
圖4係顯示隔壁構件之立體圖。
圖5係以截面顯示凸緣部之隔壁構件的側視圖。
圖6係顯示COR處理裝置之驅動軸設置部分與引導軸設置部分之截面圖。
圖7係顯示引導軸之上部軸與下部軸之接合部分的截面圖。
圖8係顯示對於驅動隔壁構件之際改變條件來形成氣流時附著於晶圓上的粒子之個數進行評價的結果之圖。
圖9係顯示對於以未設置隔壁構件之以往之裝置來進行COR處理的情況與設置了隔壁構件而以圖2之狀態來進行COR處理的情況之處理分布進行比較之結果圖。
圖10係顯示本發明之其他實施形態之COR處理裝置截面圖。
以下，參見圖式針對本發明之實施形態做說明。
<具備COR處理裝置之處理系統>
圖1顯示具備本發明之一實施形態之基板處理裝置亦即用以進行化學氧化物去除(ChemicalOxideRemoval；COR)處理之COR處理裝置的處理系統之概略構成圖。此處理系統1具備有：搬出入部2，對於被處理基板之半導體晶圓(以下簡稱為晶圓)W進行搬出入；2個加載互鎖室(L/L)3，係鄰接於搬出入部2而設置；PHT處理裝置4，分別鄰接於各加載互鎖室3設置，對晶圓W進行PHT(Post Heat Treatment)處理；以及COR處理裝置5，分別鄰接於各PHT處理裝置4設置，對晶圓W進行COR處理。加載互鎖室3、PHT處理裝置4以及COR處理裝置5依此順序排列於一直線上來設置。PHT處理裝置4以及COR處理裝置5一次處理2片晶圓W。
搬出入部2具有搬送室(L/M)12，其內部設有搬送晶圓W之第1晶圓搬送機構11。第1晶圓搬送機構11具有將晶圓W加以大致水平保持之2個搬送臂11a、11b。於搬送室12之長邊方向側部設有載置台13，此載置台13可連接例如3個載具C(可排列收容複數片晶圓W)。此外，鄰接於搬送室12設有使得晶圓W做旋轉以光學方式求出偏心量來進行對位之定位器14。
於搬出入部2，晶圓W係藉由搬送臂11a、11b受到保持，藉由第1晶圓搬送機構11之驅動而在大致水平面內做直進移動或被升降而搬送至所希望之位置。然後，使得搬送臂11a、11b分別對於載置台13上之載具C、定位器14、加載互鎖室3做進退以使得晶圓W受到搬出入。
各加載互鎖室3係於與搬送室12之間分別介設閘閥16之狀態下而被分別連結於搬送室12。於各加載互鎖室3內設有搬送晶圓W之第2晶圓搬送機構17。此外，加載互鎖室3係被構成為可抽真空至既定真空度為止。
第2晶圓搬送機構17具有多關節臂構造，具有將晶圓W加以大致水平保持之夾取器。此第2晶圓搬送機構17在多關節臂處於收縮狀態下讓夾取器位於加載互鎖室3內，藉由伸長多關節臂使得夾取器到達PHT處理裝置4，進而伸長可到達COR處理裝置5，可於加載互鎖室3、PHT處理裝置4以及COR處理裝置5間搬送晶圓W。
PHT處理裝置4具有：可抽真空之腔室20；以及，基板載置台23，於其中將被處理基板之2片晶圓W以水平狀態做載置；於基板載置台23埋設有加熱器，藉由此加熱器將被施以COR處理後之晶圓W予以加熱而使得因著COR處理所生成之後述反應生成物產生氣化(升華)而進行PHT處理。於PHT處理之際，腔室20內被導入N2氣體等惰性氣體。於腔室20之加載互鎖室3側設有閘閥22，於腔室20之COR處理裝置5側設有閘閥54。
本實施形態之COR處理裝置5係於腔室40內對晶圓W表面之氧化膜藉由HF氣體以及NH3氣體進行COR處理，其詳細構成於後述。
控制部6具有程序控制器91，其具備有控制處理系統1之各構成部的微處理器(電腦)。程序控制器91連接著使用者介面92，具有操作者用以管理處理系統1而進行指令輸入操作等之鍵盤、以及視覺化顯示出處理系統1之運轉狀況的顯示器等。此外，程序控制器91連接著記憶部93，該記憶部93儲存著使得以處理系統1所實行之各種處理(例如後述COR處理裝置5之處理氣體之供給、腔室內排氣等)在程序控制器之控制下獲得實現之控制程式、用以因應於處理條件於處理系統1之各構成部實行既定處理之控制程式亦即處理配方、各種資料庫等。配方係儲存於記憶部93之中適宜的記憶媒體(未圖示)內。此外，依必要性從記憶部93叫出任意配方而於程序控制器91實行， 以在程序控制器91之控制下在處理系統1進行所希望之處理。
其次，針對如此之處理系統1之處理動作來說明。首先，將做為被處理基板之表面具有矽氧化膜的晶圓W收納於載具C內，搬送至處理系統1。於處理系統1，在開啟著大氣側閘閥16的狀態下利用第1晶圓搬送機構11之搬送臂11a、11b其中一者從搬出入部2之載具C將1片晶圓W搬送至加載互鎖室3，傳輸至加載互鎖室3內之第2晶圓搬送機構17之夾取器。
之後，關閉大氣側閘閥16將加載互鎖室3內做真空排氣，其次開啟閘閥54，讓夾取器延伸至COR處理裝置5來將晶圓W搬送至COR處理裝置5。
之後，讓夾取器回到加載互鎖室3，關閉閘閥54，於COR處理裝置5如後述般進行COR處理。
COR處理結束後，開啟閘閥22、54，藉由第2晶圓搬送機構17之夾取器來承接處理後晶圓W，載置於PHT處理裝置4之腔室20內的載置台23。然後，使得夾取器退避到加載互鎖室3，關閉閘閥22、54，在PHT處理裝置4之腔室20內加熱晶圓W來進行PHT處理。藉此，以上述COR處理所生成之反應生成物受到加熱而氣化而被去除。
PHT處理裝置4之熱處理結束後，開啟閘閥22，藉由第2晶圓搬送機構17之夾取器使得載置台23上之蝕刻處理後的晶圓W退避到加載互鎖室3，藉由第1晶圓搬送機構11之搬送臂11a、11b其中一者返回載具C。藉此，完成一片晶圓的處理。如此之一連串的處理係因應於收容在載具C內之晶圓W數量來反覆進行。
<COR處理裝置之構成>
其次，針對本發明之一實施形態之COR處理裝置來說明。圖2以及圖3係顯示本發明之一實施形態之COR處理裝置之截面圖，圖2係顯示隔壁構件上升後之狀態，圖3係顯示隔壁構件下降後之狀態。
如此等圖所示般，COR處理裝置5具備有密閉構造之腔室40，此外，腔室40之內部具備有：2個基板載置台41，用以將做為被處理基板之晶圓W一片一片地以水平狀態來載置；2個氣體導入構件42，係以分別對向於此等基板載置台41之上方的方式將處理氣體導入腔室40內；2個內牆43，分別設置於2個基板載置台41之下部周圍；可進行升降之隔壁構件44，用以在包含位 於各基板載置台41與對應之氣體導入構件42之間的晶圓W之區域，形成規定被分別密閉之處理空間S的隔壁；升降機構45，用以升降隔壁構件44；氣體供給機構46，用以供給HF氣體以及NH3氣體等；以及排氣機構47，對腔室40內進行排氣。
腔室40係由例如鋁或是鋁合金所構成，藉由腔室本體51與蓋部52所構成。腔室本體51具有側壁部51a與底部51b，上部呈現開口，此開口是被蓋部52所封閉。側壁部51a與蓋部52係以密封構件51c所密封來確保腔室40內之氣密性。於蓋部52之內側嵌入有上述2個氣體導入構件42。於腔室本體51之側壁部51a設有搬出入口(未圖示)以在其與PHT處理裝置4之腔室之間搬送晶圓W，此搬出入口可藉由上述閘閥54進行開閉。
基板載置台41成為大致圓柱狀，具有：載置板61，具有晶圓W之載置面；以及基座塊62，固定於腔室本體51之底部51b處，用以支撐載置板。於載置板61之內部設有對晶圓W進行調溫之溫度調節機63。溫度調節器63具備有例如溫度調節用媒體(例如水等)可進行循環之管路，藉由和流經如此管路內之溫度調節用媒體進行熱交換來進行晶圓W之溫度控制。此外，於基板載置台41，在搬送晶圓W之際所用複數升降銷(未圖示)係以可相對於晶圓載置面進行突出沉没的方式來設置。
內牆43係成為圓筒狀，在基板載置台41之基座塊62周圍保持間隔而設，在其與基座塊62之間形成呈現圓環狀之排氣空間68。於內牆43之上部形成有凸緣67。於內牆43形成有狹縫(未圖示)，從處理空間S到達圓環狀排氣空間68之排氣係經由內牆43之狹縫而往內牆43之外側空間均一排出，藉由後述排氣機構47受到排氣。
氣體供給機構46係將HF氣體、NH3氣體、以及Ar氣體/N2氣體等稀釋氣體供給於氣體導入構件42，具有各氣體之供給源、供給配管、閥、以及質流控制器等流量控制器。
氣體導入構件42用以將氣體供給機構46所供給之氣體導入腔室40內，內部具有氣體擴散空間64，全體形狀成為圓筒狀。於氣體導入構件42之上面形成有從腔室40之上壁連接之氣體導入孔65，底面具有連接於氣體擴散空間64之多數氣體噴出孔66。此外，從氣體供給機構46所供給之HF氣體、 NH3氣體等氣體係經由氣體導入孔65到達氣體擴散空間64，於氣體擴散空間64受到擴散，從氣體噴出孔66均一地以淋灑狀噴出。亦即，氣體導入構件42發揮使得氣體分散噴出之氣體分散頭(淋灑頭)之功能。此外，氣體導入構件42也可為使得HF氣體與NH3氣體以個別流路噴出之後混合(post mix)類型。
隔壁構件44係使得隔壁(規定和2個基板載置台41相對應之2個處理空間)整體形成，如圖4之立體圖所示，具有用以形成各處理空間之2個圓筒部(筒狀部)71以及在圓筒部71之上部以鞘狀設置之凸緣部72。此外，於圓筒部71之底部形成有內凸緣部73(參見圖2)。
隔壁構件44在凸緣部72之上面對應於各處理空間S設有二個密封構件74。此外，如圖3所示般，於內牆43之凸緣67之下面分別設有密封構件75。此外，如圖2所示般，在隔壁構件44上升後之狀態下，密封構件74會抵接於氣體導入構件42之上面，隔壁構件44與氣體導入構件42之間受到密接，密封構件75抵接於隔壁構件44之內凸緣部73之上面，隔壁構件44與內牆43之間受到密接，形成大致密閉之空間亦即處理空間S。
在密封構件74、75方面可適切地使用具有本體部以及從本體部斜向突出之唇部之唇密封件。唇密封件由於唇部構成密封部，故藉由使得密封構件74、75成為唇密封件，則隔壁構件44與氣體導入構件42、以及隔壁構件44與內牆43可在不直接接觸的前提下以保有間隙的狀態進行密封。因此，可防止因隔壁構件44與氣體導入構件42之接觸以及隔壁構件44與內牆43之接觸所致粒子的產生。此外，唇密封件由於間隙係以唇部做調整，故間隙調整之自由度高。為了一邊防止隔壁構件44與氣體導入構件42之接觸以及隔壁構件44與內牆43之接觸、一邊得到所希望之密封性，以此等之間的間隙成為1.6~3.6mm之範圍的方式進行密封為佳。
此外，如後述般，由於隔壁構件44之上升係利用真空狀態之腔室40內部與大氣空間之腔室40外部的壓差而驅動力小，故在密封構件74、75方面係要求可在反作用力極小之狀態下進行均一密封者。對此，唇密封件在密封狀態下由於反作用力接近0而為一定，故即使驅動力如此般小也可充分密封。
其中，唇密封件適用於真空與真空或是大氣與大氣等壓差小的環境下之密封，當密封構件74、75使用唇密封件之情況，必須使得隔壁構件44之內側與外側之壓差為小的狀態，此等壓差以300Torr以下為佳。
唇密封件由於必須使得唇部朝向壓力高的方向，故當密封構件74適用唇密封件之情況，係使用唇部朝向壓力更高之處理空間S側(亦即內側)之唇密封件。此外，當密封構件75適用唇密封件之情況，係使用唇部朝向壓力更高之處理空間S側(亦即外側)之唇密封件。
此外，密封構件75雖設置於內牆43之凸緣67之下面，但也可設置於隔壁構件44之內凸緣部73之上面。
如圖5所示般，隔壁構件44之凸緣部72具有本體部72a(具有周繞之溝槽部76)，於溝槽部76之內部係以沿著溝槽部76做周繞的方式設有加熱器77。本體部72a之上部焊接著蓋部72b，溝槽部76成為受密閉之空間。加熱器77連接於腔室40外部之加熱器電源(未圖示)，藉由對加熱器77做供電使得加熱器77發熱，該熱從隔壁構件44之上部往下部迅速擴散，可將處理空間S內加熱至例如30~150℃，可將處理空間S內保持在高均熱性之狀態下。溝槽部76如後述般經由升降機構45之引導軸而和大氣相連，成為大氣空間。因此，不易發生過度升溫等，加熱器77之控制性良好。
使得隔壁構件44進行升降之升降機構45係配置於腔室40之外部，具有：致動器81，可使得隔壁構件44進行升降動作；驅動軸82，從致動器81延伸侵入腔室40內，前端安裝於隔壁構件44之凸緣部72；以及中空之複數引導軸83，前端安裝於隔壁構件44，另一端延伸至腔室40外。引導軸83只要有2支即可連同驅動軸82進行3軸支撐而可做安定支撐，可使得隔壁構件44安定地進行升降。雖引導軸83多於2支、例如成為4支可使得隔壁構件44更均一地上升，但支數增加會降低成本性以及維修性。從而，考慮此點來決定引導軸83之支數即可。
如圖6所示般，驅動軸82係由上部軸82a與下部軸82b所構成，於上部軸82a下端安裝有可伸縮之波紋管84之一端。下部軸82b係於腔室40外以連續於上部軸82a的方式安裝於上部軸82a，以球式栓槽(spline)之栓槽軸的形式構成。波紋管84設置於驅動軸82之上部軸82a周圍，另一端安裝於腔室40之 底部。藉此，當升降驅動軸82之際，波紋管84相對應地進行伸縮，保持著腔室40內之真空狀態。於腔室40之底部以包覆波紋管84之外側的方式安裝有用以收容驅動軸82之盒體85。盒體85對應於下部軸82b之部分的內側處安裝著球式栓槽之襯套86。
此外，如圖6所示般，引導軸83係由上部軸83a與下部軸83b所構成，於上部軸83a之下端安裝著可做伸縮之波紋管87之一端。下部軸83b於腔室40外係以連續於上部軸83a的方式安裝於上部軸83a，於引導推件89受到引導。波紋管87設置於引導軸83之上部軸83a周圍，另一端安裝於腔室40之底部。藉此，當引導軸83進行升降之際，波紋管87對應地進行伸縮，成為保持著腔室40內之真空狀態。於腔室40之底部係以包覆波紋管87之外側的方式安裝著用以收容引導軸83之盒體88。盒體88對應於下部軸83b之部分的內側安裝著引導推件89。
由於引導軸83之下端設置於腔室40之外部的大氣壓空間，故腔室40之內部被保持在真空之狀態下，藉由此等壓差而於引導軸83有正比於其截面積之上推力作用。引導軸83雖存在著波紋管87之彈簧反作用力以及引導軸83之本身重量等之向下作用之力，但藉由適宜設定引導軸83之內徑等，可使得上推力方面變大。可藉此適切的壓力上推隔壁構件44。因此，隔壁構件44可藉由複數引導軸83來引導而被安定地驅動，可使得隔壁構件44均等地上升而確保確實的密封性。
使得隔壁構件44下降之際，只要對抗於如此之壓差所致上推隔壁構件44之力而藉由致動器81經由驅動軸82使得隔壁構件44下降即可。由於致動器81僅在隔壁構件44下降之際使用即可，而可減輕致動器81以及驅動軸82之負擔。藉由如圖3所示般使得隔壁構件44下降讓隔壁構件44位於基板載置台41之載置面下方，則晶圓W之搬送成為可能。
此外，圖6係顯示COR處理裝置5之截面，左側表示驅動軸82之存在區域之截面，右側表示引導軸之存在區域之截面，夾著二點鏈線取左右不同部分之截面。
圖7為顯示引導軸83之上部軸83a與下部軸83b之接合部分的截面圖，上部軸83a之下端成為支撐波紋管87之凸緣91，下部軸83b之上端成為對應於 凸緣91之凸緣92。於凸緣92之上面設置有以PTFE等滑動優良之樹脂材料所形成之滑動構件93，於凸緣91與滑動構件93之間產生滑動。此外，在容許滑動構件93與凸緣91之滑動的狀態下，凸緣91與凸緣92係以螺絲90結合著。引導軸83之上部軸83a有時會由於加熱器77之加熱等造成溫度變高從而產生相對大的熱膨脹，但下部軸83b所受加熱之影響小。是以，受到此熱膨脹差之影響，引導軸83恐變形而對升降造成障礙。對此，藉由設置滑動構件93使得上部軸83a滑動於滑動構件93上，可吸收熱膨脹差。
排氣機構47具有和在腔室40之底部51b所形成之排氣口(未圖示)相連繫之排氣配管101，再者，具有設置於排氣配管101處之用以控制腔室40內壓力的自動壓力控制閥(APC)102以及用以對腔室40內進行排氣之真空泵103。
為了分別測量腔室40內2個處理空間S之壓力，係以從腔室底面朝對應於各處理空間S之排氣空間68插入的方式分別設置做為壓力計之高壓用電容式壓力計105a以及低壓力用電容式壓力計105b。基於由電容式壓力計105a或是105b所檢測之壓力來控制自動壓力控制閥(APC)102之開度。
<COR處理裝置所進行之處理動作>
其次，針對以此方式構成之COR處理裝置所進行的處理動作來說明。
最初，藉由致動器81經由驅動軸82使得隔壁構件44成為已下降之圖3狀態下，開啟閘閥54從未圖示之搬出入口對腔室40內搬入2片晶圓W，載置於各基板載置台41上。
其次，停止致動器81之動作，利用真空狀態之腔室40之內部與大氣壓空間之腔室40之外部的壓差所致上推力使得引導軸83上升，上推隔壁構件44而成為圖2之狀態。亦即，使得密封構件74抵接於氣體導入構件42之上面而將隔壁構件44與氣體導入構件42之間加以密接，使得密封構件75抵接於隔壁構件44之內凸緣部73之上面而將隔壁構件44與內牆43之間加以密接，以形成為大致密閉之空間亦即處理空間S。
其次，從氣體供給機構46將HF氣體、NH3氣體以及N2氣體/Ar氣體等惰性氣體從氣體導入構件42之多數氣體噴出孔66以淋灑狀來分散噴出，對晶圓W表面之SiO2膜施以COR處理。COR處理係使得HF氣體以及NH3氣體與 形成於晶圓W表面之SiO2膜進行反應，生成可利用熱來分解去除之氟矽酸氨(AFS)。
於COR處理結束後，藉由升降機構45之致動器81使得隔壁構件44下降來成為圖3之狀態，開啟閘閥54，從未圖示之搬出入口搬出完成處理的2片晶圓W。
以上之處理動作中，由於隔壁構件44受到升降驅動，故附著於隔壁構件44之附著物會因該驅動而脫離產生粒子。此外，使得隔壁構件44上升而接觸於氣體導入構件42之際，有時從該接觸部產生粒子。如此之粒子一旦附著於晶圓W會於晶圓W產生缺陷。
是以，使得隔壁構件44升降之際，以形成粒子被導入排氣側之氣流而抑制粒子附著於晶圓W的方式從氣體導入構件42導入氣體。此時之氣體只要是不參與晶圓W之處理且不會造成不良影響之氣體即可，以惰性氣體為佳。本例中，可使用N2氣體以及Ar氣體之任一者或是兩者。此時之氣體流量以及壓力係以形成粒子不會附著於晶圓W的氣流的方式受到控制。若氣流量過少無法形成有效的流動，若氣流量過多則粒子會上揚反而使得粒子容易附著於晶圓W。此外，若壓力過低則氣體會成為分子流難以形成朝向排氣側之氣流。基於如此之觀點，氣流量以500~1000sccm(mL/min)、腔室內之壓力以1000mTorr(133.3Pa)以上為佳。基於形成適切氣流的觀點，雖不存在壓力之上限，但從處理便利性考量，以3000mTorr(400Pa)以下為佳。
實際上，使得隔壁構件44做升降之際，改變條件就形成氣流時附著於晶圓上的粒子個數進行評價。其結果顯示於圖8。此處氣體係使用N2氣體，以驅動隔壁構件44時無氣體流動之情況為基準，將氣體流量以750sccm、2000sccm之2水準、壓力以750mTorr、2000mTorr之2水準做變化，各計數3次此等情況下之附著粒子之個數。其結果，以流量為750sccm、壓力為2000mTorr相較於未流動氣體之情況，粒子降低至一半程度。對此，以其他條件則未見到效果。從此結果可確認：藉由適切調整氣流量以及壓力，可形成粒子不會附著於晶圓W之氣流。
一邊以此方式形成氣流一邊使得隔壁構件44上升之情況，於隔壁構件44接觸於氣體導入構件42而形成處理空間S之後，調整處理空間S內之壓力， 施以COR處理。此外，當一邊形成氣流一邊使得隔壁構件44下降之情況，於隔壁構件44之下降結束後，停止氣體並搬出晶圓W。
<實施形態之效果>
依據本實施形態，藉由使得隔壁構件44上升來形成針對一片片的晶圓W形成處理空間S，故能以無其他晶圓干涉等之條件來均一地進行COR處理。此外，由於對各處理空間S係對向於晶圓W從氣體導入構件42以淋灑狀供給處理氣體，故可使得氣體分布均一化，可使得處理分布更為均一。並且，完成處理之氣體從基板載置台41與內牆43之間的圓環狀排氣空間68經由內牆43之狹縫被排出，故可均一地進行排氣，可使得處理空間S之氣體分布更為均一。此外，由於以隔壁構件44所包圍之狹窄空間內進行處理，故可減少氣體使用量得到節能效果，並可藉由縮短壓力調整時間而得到生產量提升效果。
此外，此時，藉由在隔壁構件44之上部的凸緣部72處所設加熱器77將隔壁構件44之凸緣部72加熱至例如30~150℃。藉此，可從熱傳導性高的鋁或是鋁合金製之隔壁構件44之上部往下部迅速擴散，可將處理空間S內溫度控制在均熱性極高之狀態，可進而提高處理均一性。此外，設置有加熱器77之溝槽部76係經由升降機構45之引導軸83來和大氣連繫而成為大氣空間。因此，不易發生過度升溫等，加熱器77之控制性良好。
實際上，對於未設置隔壁構件44之以往之裝置進行COR處理之情況與設置有隔壁構件44而成為圖2之狀態來進行COR處理之情況的處理分布進行比較。其結果顯示於圖9。經確認的結果，以往之裝置之情況，如圖9(a)所示般，任一晶圓均和其他晶圓出現干涉造成處理不均一，但設置有隔壁構件44之本實施形態之情況則如圖9(b)所示般，處理分布成為同心圓狀，處理均一性獲得提高。
此外，如上述般，引導軸83之上部軸83a會因加熱器77對隔壁構件44之加熱等造成溫度變高，從而發生相對大的熱膨脹，但下部軸83b受加熱之影響小，故該熱膨脹差恐造成引導軸變形而阻礙升降。對此，本實施形態中，在引導軸83之上部軸83a的下端之凸緣91與下部軸83b之上端的凸緣92之間設置以PTFE等滑動良好的樹脂材料所形成之滑動構件93，以在凸緣91與滑 動構件93之間產生滑動的方式，在容許滑動構件93與凸緣91之滑動的狀態下將凸緣91與凸緣92以螺絲90做結合，故可使得上部軸83a滑動於滑動構件93上而吸收熱膨脹差。
再者，由於設置複數個引導軸83(因著真空狀態之腔室40之內部與大氣壓空間之腔室40之外部的壓差而有上推力作用)，經由此等複數引導軸83使得隔壁構件44上升，故可藉由複數引導軸83來進行安定的驅動，並可使得隔壁構件44均等上升，可實現密封面之平面安定化，可確保確實的密封性。此外，致動器81僅需於使得隔壁構件44下降之時使用即可，而可減輕致動器81、驅動軸82之負擔。
再者，使得隔壁構件44上升來形成處理空間S之際，由於藉由其與氣體導入構件42之間之密封構件74以及其與內牆43之間的密封構件75來上下密封，而可形成密閉性良好的處理空間。
再者由於可藉由一個隔壁構件44來總括形成2個處理空間，而可避免升降機構之複雜化。
再者，於驅動隔壁構件44之時，由於形成粒子被導向排氣側之氣流，可有效抑制於隔壁構件44之驅動時所發生之粒子附著於晶圓W。
<其他適用>
此外，本發明不限定於上述實施形態可做各種變形。例如，上述實施形態雖顯示本發明適用於COR處理裝置之例，但不限於此，只要是利用氣體之處理，也可適用於例如基於化學蒸鍍法(CVD法)之成膜處理等其他處理。此外，也可為利用電漿之處理。
此外，上述實施形態中，雖針對從對向於基板載置台所設之氣體導入構件以淋灑狀噴出氣體之情況做說明，但不限於此，也可為從噴嘴噴出氣體等其他之氣體噴出態樣。
再者，上述實施形態雖顯示了從基板載置台與內牆之間的排氣空間經由內牆之狹縫來排出氣體之例，但不限於此，也可從氣體導入構件側等其他部分進行排氣。
再者，上述實施形態中雖顯示了對被處理體以各2片進行處理之例，但不限於此，也可為1片片處理之單片式或是3片以上之處理。
單片式COR處理裝置之例顯示於圖10。此COR處理裝置5'具有腔室40'，其中各配置有一個和圖2、3之COR處理裝置5為相同構造之基板載置台41、氣體導入構件42、以及內牆43。此外，用以於基板載置台41與氣體導入構件42之間形成一個大致密閉狀態之處理空間S的隔壁構件44'係以可藉由和圖2、3之COR處理裝置5大致相同構造的升降機構45'來進行升降的方式設置。此外，與COR處理裝置5相同地具有氣體供給機構46與排氣機構47。
即便是如此之單片式處理裝置，當不存在隔壁構件之情況，有無法保持氣流、溫度之均一性的情況，未必可進行均一的處理，但藉由如此般設置隔壁構件44'，可提高處理均一性。此外，由於在以隔壁構件44'所包圍之狹窄空間內進行處理，故可減少氣體使用量而得到節能效果，並可縮短壓力調整時間來得到生產量提高效果。
此外，上述實施形態中，被處理基板係舉出半導體晶圓為例來說明，但從本發明之原理來說，被處理基板顯然不限於半導體晶圓，當然可適用於其他各種的基板處理。

Claims (23)

  1. 一種基板處理裝置，係於真空雰圍下以處理氣體對被處理基板施以既定處理者；具備有：腔室，係保持於真空雰圍，收容被處理基板；基板載置台，係於該腔室內載置被處理基板；氣體導入構件，對該腔室內導入包含處理氣體之氣體；隔壁構件，設置為可於該腔室內進行升降，用以在包含該基板載置台上方之被處理基板的區域處形成會劃定密閉的處理空間之隔壁；以及升降機構，係使得該隔壁構件進行升降。
  2. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中該隔壁構件具有：筒狀部，用以規定處理空間；以及凸緣部，係於筒狀部之上部設置為鞘狀。
  3. 如申請專利範圍第2項之基板處理裝置，其中該隔壁構件具有設置於該凸緣部內之加熱器，藉由該加熱器之熱來提高該處理空間之均熱性。
  4. 如申請專利範圍第3項之基板處理裝置，其中該加熱器係設置於該凸緣部內被保持於大氣壓之空間處。
  5. 一種基板處理裝置，係於真空雰圍下以處理氣體對複數被處理基板施以既定處理者；具備有：腔室，係保持於真空雰圍，收容複數被處理基板；複數基板載置台，係於該腔室內分別載置被處理基板；氣體導入構件，對該腔室內導入包含處理氣體之氣體；隔壁構件，設置為可於該腔室內進行升降，用以在包含該複數基板載置台上方之被處理基板的區域處分別形成會劃定密閉的處理空間之隔壁；以及升降機構，係使得該隔壁構件進行升降。
  6. 如申請專利範圍第5項之基板處理裝置，其中該隔壁構件係總括形成規定複數處理空間之隔壁。
  7. 如申請專利範圍第5或6項之基板處理裝置，其中該氣體導入構件係對應於該處理空間設置複數個，從該各氣體導入構件對於對應之該處理 空間導入處理氣體。
  8. 如申請專利範圍第5或6項之基板處理裝置，其中該隔壁構件具有：複數筒狀部，用以規定各處理空間；以及凸緣部，係於該複數筒狀部之上部共通設置為鞘狀。
  9. 如申請專利範圍第8項之基板處理裝置，其中該隔壁構件具有設置於該凸緣部內之加熱器，藉由該加熱器之熱來提高該處理空間之均熱性。
  10. 如申請專利範圍第9項之基板處理裝置，其中該加熱器係設置於該凸緣部內被保持於大氣壓之空間。
  11. 如申請專利範圍第1至6項中任一項之基板處理裝置，其中該氣體導入構件進而具備第1密封構件，係對向於該基板載置台而設，於形成該處理空間之際將該隔壁構件與該氣體導入構件之間加以密封。
  12. 如申請專利範圍第11項之基板處理裝置，其中該第1密封構件為具有本體部、以及從本體部斜向突出而構成密封部的唇部而成之唇密封件，以該隔壁構件與該氣體導入構件之間的間隙成為1.6~3.6mm之範圍的方式進行密封。
  13. 如申請專利範圍第11項之基板處理裝置，係進而具備：內牆，具有在該基板載置台周圍取出間隔而設置之狹縫；以及，第2密封構件，於形成該處理空間之際將該隔壁構件與該內牆之間加以密封；從該處理空間之排氣係從該基板載置台與內牆之間的空間經由該狹縫來進行。
  14. 如申請專利範圍第13項之基板處理裝置，其中該第2密封構件為具有本體部、以及從本體部斜向突出而構成密封部的唇部而成之唇密封件，以該隔壁構件與該內牆之間的間隙成為1.6~3.6mm之範圍的方式進行密封。
  15. 如申請專利範圍第12項之基板處理裝置，其中該隔壁構件之內側與外側之壓差為300Torr以下。
  16. 如申請專利範圍第1至6項中任一項之基板處理裝置，其中該升降機構具有：致動器，可使得該隔壁構件進行升降移動；驅動軸，係從致動器延伸而前端安裝於該隔壁構件；以及，複數引導軸，前端安裝於該隔壁構件，延伸於該腔室之外部；該引導軸係藉由被保持在真空狀態 之該腔室內部與為大氣壓空間之該腔室外部之間的壓差所致上推力來上升而使得該隔壁構件上升。
  17. 如申請專利範圍第16項之基板處理裝置，其中該引導軸具有連接於該隔壁構件之上部軸、以及連接於該上部軸之下部軸，該上部軸與該下部軸係經由在此等之間產生滑動之滑動構件而在容許滑動的狀態下被結合，可吸收熱膨脹差。
  18. 如申請專利範圍第1至6項中任一項之基板處理裝置，其中該氣體導入構件係對向於該基板載置台而設，下面具有多數氣體噴出孔，對該處理空間以淋灑狀噴出處理氣體。
  19. 如申請專利範圍第1至6項中任一項之基板處理裝置，係進而具有對於來自該氣體導入構件之氣體導入進行控制之控制部，該控制部於該隔壁構件升降之際係於該腔室內形成粒子被導往排氣側之氣流，以抑制粒子附著於被處理基板的方式從該氣體導入構件導入氣體。
  20. 如申請專利範圍第19項之基板處理裝置，其中該控制部於該隔壁構件升降之際係以該氣體之氣流量成為500~1000sccm、該腔室內之壓力成為1000mTorr以上的方式來控制從該氣體導入構件之氣體的導入。
  21. 一種基板處理方法，係設定成在保持於真空雰圍之腔室內，被處理基板載置於基板載置台之狀態，以可進行升降的方式設置用以在包含該基板載置台上方之被處理基板的區域形成規定處理空間之隔壁的隔壁構件，從氣體導入構件對由該隔壁構件所規定之該處理空間內導入處理氣體以對該被處理基板施以既定處理者；具有下述製程：以可對該基板載置台搬送被處理基板的方式使得該隔壁構件成為下降狀態之製程；將被處理基板搬入該腔室內而載置於該基板載置台之製程；使得該隔壁構件上升而於該腔室內形成該處理空間之製程；對該處理空間內導入該處理氣體來對該被處理基板施以既定處理之製程；以可從該腔室搬出該被處理基板的方式使得該隔壁構件下降之製程；以及 在該隔壁構件成為下降後之狀態下，將該被處理基板從該腔室加以搬出之製程。
  22. 如申請專利範圍第21項之基板處理方法，其中於該隔壁構件升降之際係於該腔室內形成粒子被導往排氣側之氣流，以抑制粒子附著於被處理基板的方式對該腔室內導入氣體。
  23. 如申請專利範圍第22項之基板處理方法，其中於該隔壁構件升降之際係以該氣體之氣流量成為500~1000sccm、該腔室內之壓力成為1000mTorr以上的方式來導入氣體。
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