TWI712083B - 基板處理裝置 - Google Patents

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網倉学
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日商東京威力科創股份有限公司
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Abstract

在處理容器內獨立且面內均勻性地處理複數個基板。

晶圓處理裝置，係具有：處理容器，氣密地收容晶圓；複數個載置台，在處理容器內載置晶圓；處理氣體供給部，從載置台的上方朝向晶圓供給處理氣體；排氣機構，對處理容器內進行排氣；分隔壁，配置於處理容器內，與各載置台的外周隔著間隔而個別地包圍載置台；及圓筒形狀之內壁(15)，配置於處理容器的底面，與載置台的外周隔著間隔而個別地包圍該載置台。在內壁(15)，係形成有縫隙(15c)，處理空間內之處理氣體的排氣，係經由縫隙來予以進行。內壁(15)，係具備有以使處理空間內的處理氣體不直接流入至縫隙(15c)的方式迂迴的分隔板(110)。

Description

基板處理裝置
本發明，係關於使用預定之處理氣體而進行基板處理的基板處理裝置。
近年來，伴隨著半導體元件之微細化，使用被稱為化學氧化物去除(Chemical Oxide Removal：COR)處理之可進行更微細化蝕刻的手法，來取代乾蝕刻或濕蝕刻這樣以往的蝕刻技術。
COR處理，係在被保持為真空的處理容器內，對例如作為被處理體的半導體晶圓(以下，稱為「晶圓」)供給處理氣體，使該些氣體與例如形成於晶圓上的膜反應以生成生成物的處理。藉由COR處理而生成於晶圓表面的生成物，係藉由在下個工程進行加熱處理的方式來加以昇華，藉此，去除晶圓表面的膜。
像這樣的COR處理，雖係以逐片處理晶圓的單片式處理裝置來予以進行，但近年來，為了實現生產率之提升，有時使用同時處理複數片晶圓的處理裝置(專利文獻1)。
在專利文獻1的處理裝置中，係提出一種如 下述者：在複數片例如2片晶圓表面中，為了防止處理氣體之流動成為不均勻的情形，而設置將處理容器內分隔成處理空間與排氣空間的擋板。
〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
[專利文獻1]日本特開2007-214513號公報
然而，近年來，晶圓處理之均勻性的要求變得嚴格，在同時處理如上述般之2片晶圓的處理裝置中，難以確保各晶圓表面中之處理氣體的均勻性。
又，在同時處理2片晶圓的處理裝置中，係亦有欲以個別獨立的配方來並行地處理各晶圓的要求，亦希望對各晶圓形成獨立的處理空間。
本發明，係有鑑於該點來進行研究者，以在處理容器內獨立且面內均勻地處理複數個基板為目的。
為了達成上述目的，本發明，係一種處理基板的基板處理裝置，其特徵係，具有：處理容器，氣密地收容基板；複數個載置台，在前述處理容器內載置基板；處理氣體供給部，從前述載置台的上方朝向前述載置台供給處理氣體；排氣機構，對前述處理容器內進行排氣；分隔壁，配置於前述處理容器內，與前述各載置台的外周隔著間隔而個別地包圍該載置台；升降機構，使前述分隔壁在退避位置與基板處理位置之間升降；及圓筒形狀之內壁，配置於前述處理容器的底面，與前述各載置台的外周隔著間隔而個別地包圍該載置台，以使前述分隔壁移動至前述基板處理位置的方式，藉由前述分隔壁與前述內壁形成有基板的處理空間，在前述內壁，係形成有縫隙，前述處理空間內之處理氣體的排氣，係經由前述縫隙來予以進行，前述內壁，係具備有以使前述處理空間內的處理氣體不直接流入至前述縫隙的方式迂迴的分隔板。
根據本發明，由於具有個別包圍複數個載置台的分隔壁與內壁，因此，可在各載置台個別地形成處理空間。而且，由於是從形成於內壁的縫隙對處理空間內的處理氣體進行排氣，因此，可確保各基板中氣流之均勻性，進行面內均勻的基板處理。又，根據本發明者們確認到，即便為以共同地設置於各載置台的排氣機構來對處理空間內進行排氣時、經由縫隙來對各處理空間內進行排氣時，亦存在有處理氣體在各處理空間內相互干涉的情形。該點，由於在本發明中，係在內壁設置有以使處理空間內的處理氣體不直接流入至縫隙的方式迂迴的分隔板，因此，相較於未設置分隔板的情形，內壁內之處理氣體的排氣路徑便變長。如此一來，排氣路徑之傳導度變小，氣體變得難以從外部進入至內壁內。其結果，可防止處理氣體 在各處理空間內相互干涉，並在各基板中獨立地進行面內均勻的基板處理。
前述內壁，係亦可配置於比前述載置台的基板載置面更下方。
前述縫隙，係亦可在前述內壁之側面且比前述載置台的載置面更下方，等間隔地設置有複數個，前述分隔板，係亦可配置於無法從前述內壁的中心目視確認前述縫隙的位置。
前述分隔板，係具有平行於前述內壁之內側面的圓弧形狀，前述處理空間內的處理氣體，係亦可沿著該內壁周方向，在前述分隔板與前述內壁的內側面之間流動。
根據本發明，可在處理容器內獨立且面內均勻性地處理複數個基板。
1‧‧‧晶圓處理裝置
10‧‧‧處理容器
11、12‧‧‧載置台
13‧‧‧噴頭
14‧‧‧分隔壁
15‧‧‧內壁
20‧‧‧側壁
21‧‧‧頂板
22‧‧‧底板
32‧‧‧噴淋板
110‧‧‧分隔板
W‧‧‧晶圓
G‧‧‧間隙
S‧‧‧處理空間
V‧‧‧排氣空間
[圖1]表示本實施形態之基板處理裝置之構成之概略的縱剖面圖。
[圖2]表示分隔壁之構成之概略的立體圖。
[圖3]表示其他實施形態之基板處理裝置之構成之概略的縱剖面圖。
[圖4]表示內壁之構成之概略的立體圖。
[圖5]表示內壁之構成之概略的橫剖面圖。
以下，參閱圖面說明本發明的實施形態。另外，在本說明書及圖面中，對於具有實質相同功能構成的構成要素，係賦予相同符號而省略重複說明。圖1，係概略地表示本實施形態之作為基板處理裝置之晶圓處理裝置1的縱剖面圖。另外，在本實施形態中，係以晶圓處理裝置1為例如對晶圓W進行COR處理之COR處理裝置的情形為例作說明。
晶圓處理裝置1，係例如如圖1所示，具有：氣密構成的處理容器10；在處理容器10內載置晶圓W的複數個本實施形態中為2台載置台11、12；作為從載置台11、12的上方將處理氣體朝向載置台11、12供給之處理氣體供給部的噴頭13；包圍各載置台11、12之外方之升降自如的分隔壁14；固定於處理容器10之底部並分別個別地包圍各載置台11、12之外方的內壁15、15；及使分隔壁14升降的升降機構16。
處理容器10，係由例如鋁、不鏽鋼等的金屬所形成之作為全體的例如大致長方體狀的容器。處理容器10，係具有：筒狀之側壁20，平面視圖之形狀為例如大致矩形且上面及下面形成開口；頂板21，氣密地覆蓋側壁20的上面；及底板22，覆蓋側壁20的下面。在側壁 20的上端面與頂板21之間，係設置有將處理容器10內保持為氣密之未圖示的密封構件。
載置台11、12，係形成為大致圓筒形狀，分別具有：上部台11a、12a，具備有載置晶圓W的載置面，及下部台11b、12b，固定於底板22，支撐上部台11a、12a。在上部台11a、12a，係分別內建有調整晶圓W之溫度的溫度調整機構30。溫度調整機構30，係藉由使例如水等之冷媒循環的方式，調整載置台11的溫度，並控制載置台11上之晶圓W的溫度。另外，載置台11與載置台12，係如上述具有同一構成，以下，在不特別提及時，由於關於載置台11的記載，係亦與載置台12相同，因此，省略關於載置台12的記載。
又，在底板22中之載置台11之下方的位置，係設置有未圖示的支撐銷單元，且構成為可在與設置於晶圓處理裝置1之外部的搬送機構(未圖示)之間收授晶圓W。
噴頭13，係以分別與載置台11及載置台12相對向的方式，個別地設置於處理容器10之頂板21的下面。噴頭13，係具有：大致圓筒形的框體31，例如下面形成開口，並支撐於頂板21的下面；及大致圓板狀的噴淋板32，嵌入於該框體31的內側面。噴淋板32，係與框體31的頂部相隔預定距離而設置。藉此，在框體31的頂部與噴淋板32的上面之間，係形成有空間13a。又，在噴淋板32，係設置有複數個於厚度方向貫穿該噴淋板32 的開口32a。
在框體31的頂部與噴淋板32之間的空間13a，係經由氣體供給管33，連接有氣體供給源34。氣體供給源34，係構成為可供給作為處理氣體的例如氟化氫(HF)氣體或氨氣(NH3)等。因此，從氣體供給源34所供給的處理氣體，係經由空間13a、噴淋板32，朝向載置於各載置台11、12上的晶圓W予以供給。又，在氣體供給管33，係設置有調節處理氣體之供給量的流量調節機構35，且構成為可個別地控制供給至各晶圓W之處理氣體的量。另外，噴頭13，係亦可為不將例如複數個種類之處理氣體混合而可個別地進行供給的後續混合型。
分隔壁14，係例如如圖2所示，具有：2個圓筒部40、40，分別個別地包圍2個載置台11、12；及凸緣部41，設置於圓筒部40、40的上端。圓筒部40的內徑，係設定為大於載置台11的外側面，在圓筒部40與載置台11之間形成有間隙。
在凸緣部41的上面，係如圖1所示，藉由升降機構16來使分隔壁14上升，藉此，在該凸緣部41與框體31抵接後之際，與各載置台11、12相對應地設置有氣密地阻塞與框體31之間之例如O形環等的密封構件43。而且，使分隔壁14上升，並使框體31與密封構件43抵接，藉此，形成有由載置台11、分隔壁14及噴頭13所包圍的處理空間S。
分隔壁14的高度，係如圖3所示，在例如藉 由升降機構16來使分隔壁14下降後時，凸緣部41的上面被設定為位於比例如載置台11的上面更下方。藉此，以使分隔壁14下降的方式，可從處理容器10的外部對晶圓W進行存取。另外，有時將分隔壁14之凸緣部41與框體31抵接(形成有處理空間S)的位置稱為「晶圓處理位置」，將使分隔壁14下降至底板22附近或抵接於底板22的位置稱為「退避位置」。另外，在圖1中，係描繪分隔壁14位於晶圓處理位置的狀態，在圖3中，係描繪分隔壁14位於退避位置的狀態。
內壁15，係具有：大致圓筒形狀的本體部15a；及突出構件15b，設置於本體部15a的上端部，且朝向該內壁15的外周方向水平地突出。內壁15，係例如如圖1所示，配置為分別個別地包圍載置台11、12的下部台11b、12b。內壁15之本體部15a的內徑，係設定為大於下部台11b、12b的外徑，在內壁15與下部台11b、12b之間分別形成有排氣空間V。而且，內壁15的高度，係例如如圖1所示，設定為在藉由升降機構16使分隔壁14上升至晶圓處理位置時，分隔壁14之圓筒部40的內側面與內壁15的突出構件15b抵接。藉此，內壁15與分隔壁14會氣密地接觸。
又，在各內壁15的下方，係形成有複數個縫隙15c。該縫隙15c之構成，係在之後詳述。
使分隔壁14升降的升降機構16，係具有：致動器50，配置於處理容器10的外部；驅動軸51，連接於 致動器50，並貫穿處理容器10的底板22，在處理容器10內延伸於垂直上方；及複數個導引軸52，前端連接於分隔壁14，另一端之端部延伸至處理容器10的外部。導引軸52，係在藉由驅動軸51使分隔壁14升降時，防止分隔壁14傾斜者。
在驅動軸51，係氣密地連接有可伸縮之波紋管60的下端部。波紋管60的上端部，係與底板22的下面氣密地連接。因此，在驅動軸51升降後之際，以波紋管60沿著垂直方向伸縮的方式，處理容器10內會被維持為氣密。另外，在驅動軸51與波紋管60之間，係設置有具有升降動作之際之導引件的功能之例如固定於底板22的套筒(未圖示)。
在導引軸52，係與驅動軸51相同地，連接有可伸縮的波紋管61。又，波紋管61的上端部，係跨越底板22與側壁20，雙方氣密地連接。因此，在伴隨著驅動軸51所致之分隔壁14的升降動作而使導引軸52升降後之際，以波紋管61沿著垂直方向伸縮的方式，處理容器10內會被維持為氣密。另外，在導引軸52與波紋管61之間，亦與驅動軸51的情況相同地，設置有具有升降動作之際之導引件之功能的套筒(未圖示)。
又，由於波紋管61的上端部，係固定側的端部，且與導引軸52連接之波紋管61的下端部，係自由側的端部，因此，當處理容器10內形成為負壓時，則藉由波紋管61之內外的壓力差來將波紋管61往垂直方向壓縮 的力會進行作用。因此，連接於波紋管61之自由側之端部的導引軸52，係藉由波紋管61縮回的方式，往垂直上方上升。藉此，以使分隔壁14均等地上升，並使密封構件43與框體31適當地接觸的方式，可確保分隔壁14與框體31之間的密封性。另外，在導引軸52中，藉由來自作為彈性構件之波紋管61的反力或導引軸52本身的自重來將該導引軸52下壓至下方的力雖會進行作用，但藉由適當地設定波紋管61之徑的方式，予以調整作用於導引軸52的差壓。
在處理容器10的底板22且內壁15的外方，係經由排氣管101，連接有對處理容器10內進行排氣的排氣機構100。在排氣管101，係設置有調節排氣機構100所致之排氣量的調節閥102。又，在底板22，係設置有用以計測載置台11及載置台12之各個處理空間S之壓力的壓力測定機構(未圖示)。調節閥102的開合度，係根據例如該壓力測定機構所致之測定值來予以控制。
在晶圓處理裝置1中，係如圖1所示，設置有控制裝置200。控制裝置200，係例如為電腦，具有程式儲存部(未圖示)。在程式儲存部，係儲存有控制晶圓處理裝置1中之晶圓W之處理的程式。另外，前述程式，係被記錄於例如電腦可讀取之硬碟(HD)、軟碟片(FD)、光碟(CD)、磁光碟(MO)、記憶卡等之電腦可讀取的記憶媒體者，亦可為由該記憶媒體安裝於控制裝置200者。
其次，使用圖4及圖5，說明內壁15之縫隙15c附近的構成。圖4，係表示內壁15之構成的概略之從下方觀看的立體圖；圖5，係內壁15的橫剖面圖。
如圖4、圖5所示，各縫隙15c，係沿著內壁15之周方向，等間隔地配置，在各縫隙15c附近，係在本體部15a的內側設置有例如大致圓弧狀的分隔板110。另外，在圖4、圖5中，係描繪沿著周方向，縫隙15c與分隔板110分別被設置於3部位的狀態。
在分隔板110與本體部15a之間，係形成有預定之寬度L的間隙G，分隔板110，係配置於與本體部15a大致同心圓上。間隙G的寬度L，係沿著分隔板110的長度方向而大致成為均等，在本實施形態中，間隙G的寬度L，係設定為大致13.5mm。又，縫隙15c的高度，係設定為大致60mm。
又，分隔板110，係配置為例如在從內壁15的中心位置水平地觀看縫隙15c的方向時，縫隙15c被分隔板110覆蓋而無法進行目視確認。因此，從噴頭13所供給且經由處理空間S進入至內壁15內之排氣空間V的處理氣體，係並非以最短距離直接流入至縫隙15c，而是例如以如圖5中虛線的箭頭所示，通過分隔板110與本體部15a之間的間隙G，從縫隙15c予以排氣。亦即，藉由分隔板110，排氣空間V的處理氣體，係迂迴間隙G，從縫隙15c予以排氣。另外，在本實施形態中，係如圖5所示，分隔板110之周方向的長度M，係設定為大致 164mm。因此，進入至排氣空間V的處理氣體，係藉由分隔板110，迂迴間隙G僅大致164mm，從縫隙15c予以排氣。
在此，說明設置縫隙15c的目的。例如如本實施形態之晶圓處理裝置1般，對複數個處理空間S共通地設置有排氣機構100時，為了使處理氣體在各處理空間S間不產生干涉，而儘量縮小縫隙15c，並使處理氣體不從處理空間S的外部流入至處理空間S內為較佳。因此，本發明者們，係為了在具有縫隙15c的內壁15設置最適當之縫隙15c的尺寸，而進行如下述之試驗：對一方之處理空間S與另一方之處理空間S分別供給不同的處理氣體，並且使縫隙15c的尺寸產生變化，確認處理空間S壓力與各處理空間中之處理氣體的濃度會如何變化。另外，在試驗中的內壁15，係未設置有分隔板110。
試驗之結果，已知：越縮小縫隙15c的開口面積，處理氣體的濃度變得越高，亦即來自另一方之處理空間S之處理氣體的迴繞雖變少，但處理空間S的壓力卻上升，當將處理氣體之迴繞抑制為所期望的值時，處理空間S之壓力便變得無法滿足晶圓處理的要求值。亦即，當縮小縫隙15c的開口面積時，僅縫隙15c的壓力損失會上升，處理氣體的迴繞與處理空間S的壓力，係具有取捨關係。
因此，本發明者們，係獲得如下述之見解：一邊抑制縫隙15c所致之壓力損失，一邊深入研究減低處 理氣體之迴繞的方法，以延長內壁15內之排氣路徑之長度的方式，可一邊將壓力損失的增加抑制在最小限度，一邊減低處理氣體之迴繞。本發明，係根據該見解而進行研究者。因此，本實施形態中，係以在內壁15之內側面設置分隔板110的方式，在本體部15a與分隔板110之間形成間隙G，並以使排氣空間V內的處理氣體經由該間隙G而從縫隙15c進行排氣的方式，延長排氣路徑僅沿著間隙G之周方向的長度。
本實施形態之晶圓處理裝置1，係構成為如上述，其次，說明晶圓處理裝置1之晶圓W處理。
在晶圓處理時，係如圖3所示，首先在分隔壁14降下至退避位置的狀態下，藉由設置於晶圓處理裝置1之外部的搬送機構(未圖示)，晶圓W被搬送至處理容器10內，並載置於各載置台11、12上。
其後，如圖1所示，使分隔壁14上升至晶圓處理位置。藉此，藉由分隔壁14形成有處理空間S。
而且，在預定時間中，藉由排氣機構100對處理容器10的內部進行排氣直至預定壓力，並且從氣體供給源34分別對處理容器10內供給處理氣體，並對晶圓W進行預定處理，在本實施形態中係例如COR處理。
在COR處理中，從氣體供給源34所供給的處理氣體，係經由噴淋板32供給至晶圓W。此時，由於是以包圍載置台11、12的方式設置有分隔壁14，因此，從噴淋板32所供給的處理氣體，係均勻地被供給至晶圓 面內。
處理空間S內的處理氣體，係通過排氣空間V、各內壁15的縫隙15c，從排氣機構100予以排出。此時，由於處理氣體，係在排氣空間V中，迂迴分隔板110與內壁15之間的間隙G予以排氣，因此，處理空間S內的壓力，係一邊維持減壓至所期望之真空度後的狀態，一邊使經由來自各內壁15之縫隙15c之處理氣體的迴繞進入抑制在最小限度，因此，處理氣體不會在各處理空間S內產生干涉。
當進行COR處理時，則分隔壁14降下至退避位置，藉由晶圓搬送機構(未圖示)，各載置台11、12上的晶圓W便被搬出至晶圓處理裝置1的外部。其後，藉由設置於晶圓處理裝置1外部的加熱裝置，晶圓W被加熱，由COR處理所產生的反應生成物便被氣化去除。藉此，一連串的晶圓處理結束。
根據以上的實施形態，由於具有個別包圍複數個載置台11、12的分隔壁14與內壁15，因此，可在各載置台11、12個別地形成處理空間S。而且，由於是從形成於內壁15的縫隙15c對處理空間S內的處理氣體進行排氣，因此，可確保各晶圓W中氣流之均勻性，進行面內均勻的晶圓處理。
又，由於在內壁15中，係設置有以使處理空間S內的處理氣體不直接流入至縫隙15c的方式迂迴的分隔板110，因此，相較於未設置分隔板110的情形，內壁15內之處理氣體的排氣路徑便變長。如此一來，處理氣體變得難以從外部進入至內壁15內，並且排氣路徑中之壓力損失的上升可抑制在最小限度。其結果，可防止處理氣體在各處理空間S內相互干涉，並在各晶圓W中獨立地進行面內均勻的晶圓處理。
另外，在以上的實施形態中，雖係將分隔板110形成為沿著內壁15之本體部15a的圓弧狀，但分隔板110的形狀並不限定於本實施形態的內容，只要為可延長排氣空間V中之排氣路徑者，則可任意地進行設定。亦即，分隔板110，係不必非要為圓弧狀，例如亦可為直線上。
在以上的實施形態中，內壁15，雖係設置於比載置台11的載置面更下方，但分隔壁14及內壁15之垂直方向的長度，係可任意地進行設定。亦即，在使分隔壁14移動至晶圓處理位置及退避位置後時，適當地形成處理空間S，並且只要構成為可對晶圓W進行存取，則例如內壁15的上端亦可位於比載置台11的載置面更上方。但是，從維持處理空間S內之氣流的均勻性的觀點來看，係在比載置台11的載置面更上方儘量不設置會影響氣流的構造物為較佳。因此，縫隙15c及分隔板110，係配置於比載置台11的載置面更下方為較佳。
另外，在以上的實施形態中，雖係設置2台載置台11、12以作為複數個載置台，但載置台的設置數，係並不限定於本實施形態的內容。又，所謂複數個載 置台，係指具有複數個載置面的意思，構成為在例如1台載置台上可載置有複數片晶圓W的情況，亦應被視為屬於複數個載置台的範圍者。
又，在以上的實施形態中，雖係對於複數個載置台11、12設置了1個分隔壁14，但分隔壁14的構成亦並非限定於本實施形態的內容，只要為可對各載置台11、12形成獨立的處理空間S者，則其形狀可任意進行設定。例如亦可對於各載置台11、12分別個別地設置具有僅1個圓筒部40的分隔壁。
在以上的實施形態中，雖係以分隔壁14與框體31抵接的方式形成有處理空間S，但在形成處理空間S時，使分隔壁14抵接的構件，係並非限定於框體31者，例如亦可以與頂板21抵接的方式，形成處理空間S。
以上，雖參閱添附圖面詳細說明了本發明之合適的實施形態，但本發明並不限定於該些例子。只要是本發明所屬技術領域中具有通常知識者，當然可在申請專利範圍所記載之技術思想範疇內聯想各種變更例或修正例，該些當然應被視為屬於本發明的技術範圍。上述的實施形態，雖係以在晶圓進行COR處理的情形為例而進行說明，但本發明，係亦可應用於使用處理氣體的其他晶圓處理裝置例如電漿處理裝置等。
15‧‧‧內壁
15a‧‧‧本體部
15b‧‧‧突出構件
15c‧‧‧縫隙
110‧‧‧分隔板
G‧‧‧間隙
L‧‧‧寬度

Claims (2)

  1. 一種基板處理裝置，係處理基板的基板處理裝置，其特徵係，具有：處理容器，氣密地收容基板；複數個載置台，在前述處理容器內載置基板；處理氣體供給部，從前述載置台的上方朝向前述載置台供給處理氣體；排氣機構，對前述處理容器內進行排氣；分隔壁，配置於前述處理容器內，與前述各載置台的外周隔著間隔而包圍該載置台；及圓筒形狀之內壁，配置於前述處理容器的底面，與前述各載置台的外周隔著間隔而包圍該載置台，藉由前述分隔壁與前述內壁形成有基板的處理空間，在前述內壁，係形成有縫隙，前述處理空間內之處理氣體的排氣，係經由前述縫隙來予以進行，前述內壁，係配置於比前述載置台的基板載置面更下方，前述縫隙，係設置於前述內壁之側面且比前述載置台的載置面更下方，並且被設置直至前述處理容器的底面。
  2. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，前述內壁，係具備有以使前述處理空間內的處理氣體不直接流入至前述縫隙的方式迂迴的分隔板，前述分隔板，係配置於無法從前述內壁的中心目視確 認前述縫隙的位置。
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