TWI750325B - 基板處理裝置及處理系統 - Google Patents

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TWI750325B
TWI750325B TW107105800A TW107105800A TWI750325B TW I750325 B TWI750325 B TW I750325B TW 107105800 A TW107105800 A TW 107105800A TW 107105800 A TW107105800 A TW 107105800A TW I750325 B TWI750325 B TW I750325B
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前原大樹
渡邊直樹
石井亨
中村貫人
齋藤誠
大衛 赫爾利
伊恩 科爾岡
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日商東京威力科創股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種在MRAM的製造工序中，可在成膜後以單片來進行著磁處理及退火處理之基板處理裝置及處理系統。
一實施型態之基板處理裝置及處理系統係單片地處理具有磁性層之基板，具備有：支撐部，係支撐基板；加熱部，係加熱支撐部所支撐之基板；冷卻部，係冷卻支撐部所支撐之基板；磁石部，係用以產生磁場；以及處理容器，係收納支撐部、加熱部及冷卻部；磁石部係具備有相互並行地延伸之第1端面與第2端面；第1端面與第2端面為分離的且相對向；第1端面係對應於磁石部的第1磁極；第2端面係對應於磁石部的第2磁極；處理容器係配置於第1端面與第2端面之間。

Description

基板處理裝置及處理系統
本發明之實施型態係關於一種基板處理裝置及處理系統。
在MRAM(Magnetoresistive Random Access Memory)的製造工序中，會使用單片式PVD(physical vapor deposition)成膜裝置來對成膜後的MTJ(Magnetic Tunnel Junction)元件施予磁化處理及退火處理等。專利文獻1中揭示一種在成膜處理後仍維持高真空度之狀態下，以僅會將基板急速地加熱且急速地冷卻為目的之真空加熱冷卻裝置的相關技術。專利文獻2中揭示一種以降低附著在半導體晶圓的雜質為目的之磁性退火裝置的相關技術。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：國際公開第2010/150590號公報
專利文獻2：日本特開2014-181880號公報
MRAM的製造工序中，在成膜後從單片式PVD成膜裝置被依序取出之複數MTJ元件係總括地被搬送至與PVD成膜裝置不同之裝置，而在該裝置內進行磁化處理及退火處理後，會針對每個MTJ元件，使用CIPT(Current-In-Plane Tunneling)測定器等來針對MTJ元件進行特性評估(磁性阻抗比等)。此情況下，即便有可能依此特性評估的結果而發現製造工序中所發生的不良，但由於該特性評估係在複數MTJ元件總括地進行磁化處理及退火處理後才加以進行，故該等複數MTJ元件會被當作是在有可能發生不良之製造工序中被製造的。因此，便期望提供一種在MRAM的製造工 序中，可於成膜後以單片來進行磁化處理及退火處理之基板處理裝置及處理系統。
一樣態中係提供一種基板處理裝置。該基板處理裝置係單片地處理具有磁性層的基板之基板處理裝置，具備有：支撐部，係支撐基板；加熱部，係加熱支撐部所支撐之基板；冷卻部，係冷卻支撐部所支撐之基板；處理容器，係收納支撐部、加熱部及冷卻部；以及磁石部，係用以產生磁場；磁石部係具備有相互並行地延伸之第1端面與第2端面；第1端面與第2端面係分離的且相對向；第1端面係對應於磁石部的第1磁極；第2端面係對應於磁石部的第2磁極；處理容器係配置在第1端面與第2端面之間。
上述樣態中，由於係在單片地處理基板之基板處理裝置中設置有針對具有磁性層的基板進行磁化處理及退火處理所需的磁石部、基板的支撐部、加熱部及冷卻部，故可對每片基板單片地進行針對該基板之磁化處理及退火處理。於是，上述一樣態中，便可在例如MRAM的製造工序等中，於成膜後以單片來進行磁化處理及退火處理。
一實施型態中，在基板藉由支撐部而被加以支撐之狀態下，基板從第1端面及第2端面來觀看，係包含於第1端面內及第2端面內，且針對第1端面及第2端面而並行地延伸。於是，磁石部中產生於第1端面與第2端面之間的磁力線便可針對藉由支撐部被加以支撐之狀態的基板所延伸之方向而成為垂直(針對基板面呈垂直)。
一實施型態中，冷卻部在處理容器內，當基板藉由支撐部而被加以支撐之情況下，係配置在基板被配置於處理容器內的位置(稱作配置位置)與第1端面之間；加熱部係配置在配置位置與冷卻部之間。如此般地，由於藉由支撐部而被加以支撐之狀態的基板係配置於加熱部與第2端面之間，故可針對基板來有效地進行加熱及冷卻。
一實施型態中，另具備會使基板移動之移動機構。移動機構會在基板藉由支撐部而被加以支撐之狀態下，使基板相對第1端面與第2端面而平行地，同時接近冷卻部及自冷卻部分離般地移動。於是，對基板進行冷卻 時，由於可使基板相對冷卻部更為接近，故可針對基板來更有效地進行冷卻。
一實施型態中，冷卻部在處理容器內，當基板藉由支撐部而被加以支撐之情況下，係配置在基板被配置於處理容器內的位置(稱作配置位置)與第1端面之間；加熱部係配置在配置位置與冷卻部之間。如此般地，由於可針對基板的同一表面來進行加熱與冷卻，故針對基板依序進行加熱、冷卻的情況，便可針對加熱後的基板來更有效地進行冷卻。
一實施型態中，加熱部係具備有第1加熱層與第2加熱層。冷卻部係具備有第1冷卻層與第2冷卻層。第1冷卻層在處理容器內，當基板藉由支撐部而被加以支撐之情況下，係配置在基板被配置於處理容器內的位置(稱作配置位置)與第1端面之間，第2冷卻層在處理容器內，係配置在配置位置與第2端面之間。第1加熱層係配置在配置位置與第1冷卻層之間；第2加熱層係配置在配置位置與第2冷卻層之間。如此般地，由於係針對基板的二個表面來分別進行加熱與冷卻，故可針對基板而以更短的時間來充分進行加熱及冷卻，並且在針對基板依序進行加熱、冷卻的情況，可針對加熱後的基板來更有效地進行冷卻。
一樣態中係提供一種處理系統。該處理系統具備有複數之成膜裝置、上述樣態及上述實施型態的任一者相關之基板處理裝置、及測定裝置。成膜裝置係形成具有磁性層的基板；基板處理裝置係單片地處理藉由成膜裝置所形成之基板；測定裝置係針對藉由成膜裝置所形成之基板，以及藉由基板處理裝置而經處理後的基板來單片地測定電磁性的特性值。上述樣態中，由於係在單片地處理基板之基板處理裝置中設置有針對具有磁性層的基板進行磁化處理及退火處理所需的磁石部、基板的支撐部、加熱部及冷卻部，故可對每片基板單片地進行針對該基板之磁化處理及退火處理，並且可針對藉由成膜裝置所形成之基板，以及上述經磁化處理及退火處理後的基板來單片地進行電磁性之特性值的測定。
一實施型態中，另具備大氣搬送室，測定裝置係連結於大氣搬送室。如此般地，由於測定裝置可透過處理系統的大氣搬送室來加以設置，故可 降低對於測定裝置之設置場所的限制，從而便可容易地進行測定裝置的設置。
一實施型態中，電磁性的特性值為磁性阻抗比。如此般地，藉由測定基板的磁性阻抗比，便可良好地評估基板的電磁性特性。
如以上的說明，便可提供一種在MRAM的製造工序中，可於成膜後以單片來進行磁化處理及退火處理之基板處理裝置及處理系統。
1‧‧‧處理容器
10‧‧‧基板處理裝置
100‧‧‧處理系統
100a‧‧‧處理室
121‧‧‧轉移室
122a~122d‧‧‧台座
124a~124d‧‧‧收納容器
1a‧‧‧第1壁部
1a1‧‧‧第1絕熱層
1b‧‧‧第2壁部
1b1‧‧‧第2絕熱層
1c‧‧‧排氣管
2‧‧‧磁石部
2a‧‧‧第1芯部
2a1‧‧‧第1端面
2b‧‧‧第2芯部
2b1‧‧‧第2端面
3a‧‧‧素線部
3b‧‧‧素線部
4‧‧‧軛部
Cnt‧‧‧控制部
CR‧‧‧冷卻部
CRA‧‧‧第1冷卻層
CRB‧‧‧第2冷卻層
DR、EF、ES‧‧‧電源
GA1、GA2、GB1、GB2‧‧‧閘門
GS‧‧‧氣體供應裝置
HT‧‧‧加熱部
HTA‧‧‧第1加熱層
HTB‧‧‧第2加熱層
JD1‧‧‧支撐台
JD2‧‧‧支撐柱
LL1‧‧‧加載互鎖室
LL2‧‧‧加載互鎖室
LM‧‧‧載置模組
MU‧‧‧氣體供應口部
MUA‧‧‧第1氣體供應口
MUB‧‧‧第2氣體供應口
MV‧‧‧移動機構
OC‧‧‧特性值測定裝置
OM‧‧‧開口部
OMP‧‧‧缺口部
PA‧‧‧支撐銷
PP‧‧‧支撐部
PT‧‧‧位置
RA‧‧‧閘閥
Rb1‧‧‧搬送機器人
Rb2‧‧‧搬送機器人
Sp‧‧‧處理空間
TU‧‧‧冷卻單元
W‧‧‧晶圓
圖1係顯示一實施型態相關之基板處理裝置的主要結構一例之圖式。
圖2係顯示具備圖1所示的基板處理裝置之處理系統的主要結構一例之圖式。
圖3具有(a)部分及(b)部分，係例示圖1所示之基板處理裝置的外觀之立體圖，尤其，基板處理裝置之軛部的二種形狀係分別例示於圖3(a)及圖3(b)。
圖4係概略顯示圖1所示之處理容器內所設置之加熱部及冷卻部的一樣態之圖式。
圖5係概略顯示圖1所示之處理容器內所設置之加熱部及冷卻部的其他一樣態之圖式。
圖6係概略顯示圖1所示之處理容器內所設置之加熱部及冷卻部的其他一樣態之圖式。
圖7係顯示圖2所示之處理系統所進行的處理內容之流程圖。
以下，參閱圖式來針對各種實施型態詳細地說明。此外，針對各圖式中相同或相當的部分則賦予相同的符號。圖1係顯示一實施型態相關之基板處理裝置10的主要結構一例之圖式。基板處理裝置10係使用於MRAM的製造，為一種會在具有磁性層的基板(以下，有稱作晶圓W的情況)所形成之MTJ元件(具有例如MgO/CoFeB積層膜之元件)的成膜後進行磁化處理 及退火處理之裝置。基板處理裝置10可被設置在後述之圖2所示的處理系統100來加以利用。
基板處理裝置10係具備有基板處理裝置10、磁石部2、電源EF、素線部3a、素線部3b、軛部4、冷卻部CR、加熱部HT、電源ES、氣體供應裝置GS、閘閥RA、冷卻單元TU及支撐部PP(包含三個以上的支撐銷PA，以下相同)。處理容器1會區劃出用來處理晶圓W(基板)的處理空間Sp。處理容器1係具備有第1壁部1a、第2壁部1b及排氣管1c。處理容器1係收納有支撐部PP、加熱部HT及冷卻部CR。
第1壁部1a係具備有第1絕熱層1a1。第2壁部1b係具備有第2絕熱層1b1。磁石部2係具備有第1芯部2a及第2芯部2b。第1芯部2a係具備有第1端面2a1。第2芯部2b係具備有第2端面2b1。
在處理容器1內，晶圓W係藉由支撐部PP而被加以支撐。晶圓W配置為會藉由圖2所示之搬送機器人Rb2而從轉移室121透過閘閥RA被搬入至處理容器1的處理空間Sp，且藉由支撐部PP被加以支撐。當晶圓W在處理空間Sp內藉由支撐部PP而被加以支撐之狀態下，從磁石部2之第1芯部2a的第1端面2a1及磁石部2之第2芯部2b的第2端面2b1觀看，係包含(被覆蓋)於第1端面2a1內及第2端面2b1內，且相對於第1端面2a1及第2端面2b1並行地延伸。處理系統100設置有基板處理裝置10的情況，當晶圓W在處理空間Sp內藉由支撐部PP而被加以支撐之狀態下，則係相對於鉛直方向而垂直地延伸。
磁石部2為電磁石，可藉由從電源EF對素線部3a及素線部3b供應電流來產生磁場。素線部3a係捲繞且披覆在第1芯部2a的周圍之銅線等，素線部3b係捲繞且披覆在第2芯部2b的周圍之銅線等。第1端面2a1係對應於磁石部2的第1磁極，第2端面2b1係對應於磁石部2的第2磁極。第1磁極、第2磁極可分別為例如N極、S極。第1端面2a1與第2端面2b1係相互並行地延伸，並且為分離的而呈對向。第1芯部2a的周圍係設置有素線部3a，第2芯部2b的周圍係設置有素線部3b。第1芯部2a及第2芯部2b係由例如鐵等金屬所構成，會將藉由素線部3a、素線部3b而產生的磁力線收斂在第1端面2a1及第2端面2b1。處理容器1係配置在磁石 部2的第1端面2a1與磁石部2的第2端面2b1之間。磁石部2的第1芯部2a(第1端面2a1)係在處理容器1的外側處而設置於處理容器1的第1壁部1a上，磁石部2的第2芯部2b(第2端面2b1)係在處理容器1的外側處而設置於處理容器1的第2壁部1b上。第1壁部1a亦可相接於第1端面2a1。第2壁部1b亦可相接於第2端面2b1。
第1絕熱層1a1係設置於第1壁部1a的內部。第1絕熱層1a1為例如第1壁部1a的內部所設置之水冷罩。第1絕熱層1a1亦可相接於第1端面2a1。第2絕熱層1b1係設置於第2壁部1b的內部。第2絕熱層1b1為例如第2壁部1b的內部所設置之水冷罩。第2絕熱層1b1亦可相接於第2端面2b1。第1絕熱層1a1的水冷罩及第2絕熱層1b1的水冷罩皆具有連接於冷卻單元TU之配管。冷卻單元TU係藉由使冷卻液循環於該配管(第1絕熱層1a1及第2絕熱層1b1)來降低處理容器1與磁石部2之間的熱移動(絕熱)。第1絕熱層1a1及第2絕熱層1b1亦可具有例如纖維系或發泡系的絕熱材，此情況下，該絕熱材可設置於第1壁部1a與第1芯部2a的第1端面2a1之間，及第2壁部1b與第2芯部2b的第2端面2b1之間。
當處理系統100設置有基板處理裝置10的情況，第1端面2a1與第2端面2b1係相對於鉛直方向而垂直地延伸，第1端面2a1係相對於第2端面2b1而位在鉛直上方。
從在處理空間Sp內藉由支撐部PP而被加以支撐之狀態的晶圓W來觀看，晶圓W係包含(被覆蓋)於第1端面2a1內及第2端面2b1內。換言之，從磁石部2的第1芯部2a來觀看，該晶圓W係包含(被覆蓋)於第1端面2a1內，從磁石部2的第2芯部2b來觀看，該晶圓W係包含(被覆蓋)於第2端面2b1內。藉由磁石部2所產生的磁力線係相對於在處理空間Sp內藉由支撐部PP被加以支撐之狀態的晶圓W而呈垂直。晶圓W可藉由磁石部2來產生0.1~2[T]左右的磁場。
加熱部HT會加熱藉由支撐部PP而被加以支撐的晶圓W。加熱部HT可為例如阻抗加熱器、紅外線加熱器或燈式加熱器等。加熱部HT係藉由電源ES所供應之電力而具有加熱器的功能。加熱部HT係具有以下構成：從第1壁部1a及第2壁部1b來觀看，係覆蓋(包含)藉由支撐部PP而被加以 支撐之晶圓W的整體，便可針對晶圓W(晶圓W的表面及/或內面)的整體來進行加熱。
冷卻部CR會將從氣體供應裝置GS所供應的冷卻氣體噴射至處理空間Sp內。冷卻部CR係具有至少在處理容器1內設置於處理容器1的第1壁部1a之部分。冷卻氣體可為N2氣體或He氣體等稀有氣體。冷卻部CR具有以下構成：從第1壁部1a及第2壁部1b來觀看，係覆蓋(包含)藉由支撐部PP而被加以支撐之晶圓W的整體，便可針對晶圓W(晶圓W的表面及/或內面)的整體來進行冷卻。晶圓W的冷卻所使用之冷卻氣體係從連通於處理空間Sp之排氣管1c而被排出至外部。排氣管1c係設置有排氣幫浦(圖中未顯示)。
對加熱部HT供應電力之電源ES、對冷卻部CR供應冷卻氣體之氣體供應裝置GS、對磁石部2供應電力之電源EF、使冷卻液循環於第1絕熱層1a1及第2絕熱層1b1之冷卻單元TU的驅動控制係藉由後述處理系統100所具備之控制部Cnt而加以進行。控制部Cnt會進一步地控制閘閥RA的開閉機構(後述之圖4所示構成的情況，另包含有移動機構MV及電源DR)。
上述基板處理裝置10中，由於係在單片地處理基板之一基板處理裝置10設置有針對具有磁性層的晶圓W進行磁化處理及退火處理所需的磁石部2、支撐部PP、加熱部HT及冷卻部CR，故可對每片晶圓單片地進行針對晶圓W之磁化處理及退火處理。於是，該基板處理裝置10中，在MRAM的製造工序中，便可於成膜後以單片來進行磁化處理及退火處理。再者，磁石部2中，磁石部2的第1端面2a1與磁石部2的第2端面2b1之間所產生之磁力線可相對於藉由支撐部PP來被加以支撐之狀態的晶圓W所延伸之方向而呈垂直(相對於基板面呈垂直)。
圖1所示之處理容器1係收納在圖2所示處理系統100之複數處理室100a中的任一處理室100a。圖2係顯示具備有圖1所示基板處理裝置10之處理系統100的主要結構一例之圖式。除了複數處理室100a中收納有基板處理裝置10的處理室100a以外，可在其他的處理室100a中進行例如藉 由PVD(Physical Vapor Deposition)之金屬材料的成膜或金屬膜的氧化處理等各種處理。
處理系統100係具備有台座122a、台座122b、台座122c、台座122d、收納容器124a、收納容器124b、收納容器124c、收納容器124d、載置模組LM、搬送機器人Rb1、控制部Cnt、特性值測定裝置OC、加載互鎖室LL1、加載互鎖室LL2、閘門GA1及閘門GA2。處理系統100另具備有複數轉移室121、複數處理室100a、複數閘門GB1及複數閘門GB2。轉移室121係具備有搬送機器人Rb2。
加載互鎖室LL1與相接於加載互鎖室LL1之轉移室121之間係設置有閘門GA1，透過閘門GA1，則晶圓W便會藉由搬送機器人Rb2而在加載互鎖室LL1與相接於加載互鎖室LL1之轉移室121之間移動。加載互鎖室LL2與相接於加載互鎖室LL2之轉移室121之間係設置有閘門GA2，透過閘門GA2，則晶圓W便會藉由搬送機器人Rb2而在加載互鎖室LL2與相接於加載互鎖室LL2之轉移室121之間移動。
相鄰的二個轉移室121間係設置有閘門GB1，透過閘門GB1，便能藉由搬送機器人Rb2而在該二個轉移室121之間移動。處理室100a與相接於該處理室100a之轉移室121之間係設置有閘門GB2，透過閘門GB2，便能藉由搬送機器人Rb2而在處理室100a與相接於該處理室100a之轉移室121之間移動。
台座122a~122d係沿著載置模組LM的一緣而加以配列。各個台座122a~122d上係分別設置有收納容器124a~124d。可將晶圓W收納在收納容器124a~124d內。
載置模組LM內係設置有搬送機器人Rb1。搬送機器人Rb1會取出收納在收納容器124a~124d任一者的晶圓W，並將晶圓W搬送至加載互鎖室LL1或LL2。
加載互鎖室LL1及LL2係沿著載置模組LM的其他一緣來加以設置，且連接於載置模組LM。加載互鎖室LL1及加載互鎖室LL2係構成預備減壓室。加載互鎖室LL1及加載互鎖室LL2係分別透過閘門GA1、閘門GA2而連接於轉移室121。
轉移室121係可減壓之腔室，轉移室121內係設置有搬送機器人Rb2。轉移室121係連接有基板處理裝置10。搬送機器人Rb2會從加載互鎖室LL1或加載互鎖室LL2分別透過閘門GA1、閘門GA2來將晶圓W取出，並將該晶圓W搬送至基板處理裝置10。
處理系統100另具備有特性值測定裝置OC。特性值測定裝置OC亦可連結於處理系統100的大氣搬送室(包含有載置模組LM)。圖2所示之一實施型態中，特性值測定裝置OC係連接於載置模組LM。特性值測定裝置OC會針對藉由處理系統100的複數成膜裝置(複數處理室100a中進行成膜處理的複數處理室100a)所形成之具有磁性層的晶圓W，以及藉由基板處理裝置10而加以處理後的晶圓W來單片地測定電磁性的特性值。特性值測定裝置OC可為例如可測定磁性阻抗比等電磁性的特性值之CIPT(Current-In-Plane Tunneling)測定器。晶圓W可藉由搬送機器人Rb1及搬送機器人Rb2而在特性值測定裝置OC與基板處理裝置10之間移動。晶圓W會藉由搬送機器人Rb1而被收納在特性值測定裝置OC內，在特性值測定裝置OC內進行晶圓W的對位後，特性值測定裝置OC會測定晶圓W的特性(例如磁性阻抗比等)，並將測定結果傳送至控制部Cnt。
控制部Cnt為具備有處理器、記憶部、輸入裝置、顯示裝置等之電腦，會控制處理系統100的各部。控制部Cnt係連接於搬送機器人Rb1、搬送機器人Rb2、特性值測定裝置OC、分別收納在複數處理室100a之各種裝置(例如基板處理裝置10)等，再者，係連接於基板處理裝置10中的電源ES、電源EF(圖4所示構成的情況，另包含有電源DR)、氣體供應裝置GS、冷卻單元TU、閘閥RA的開閉機構、以及會使支撐部PP(支撐銷PA)上下動作之移動機構MV等。控制部Cnt會依據用以控制處理系統100的各部之電腦程式(依據所輸入的配方之程式)而動作，並送出控制訊號。藉由來自控制部Cnt的控制訊號來控制處理系統100的各部，例如搬送機器人Rb1、Rb2、特性值測定裝置OC及基板處理裝置10的各部。控制部Cnt的記憶部係讀取自如地儲存有用以控制處理系統100的各部之電腦程式，以及該程式的實行所使用之各種資料。
上述一實施型態相關之處理系統100中，可單片地進行在複數處理室 100a中任二個以上的處理室100a(相當於複數成膜裝置)所進行之成膜處理、藉由複數處理室100a中任一處理室100a所設置的基板處理裝置10來進行之成膜後的磁化退火處理、以及針對成膜處理及磁化退火處理後的晶圓W所進行之磁性阻抗比等特性值的測定(為藉由特性值測定裝置OC來進行測定)。
將基板處理裝置10之軛部4的形狀顯示於圖3(a)及(b)。圖1所示之基板處理裝置10之軛部4的二種形狀係分別例示在圖3(a)及圖3(b)。
圖3(a)所示之軛部4係於軛部4的中央部設置有貫穿軛部4的側面之開口部OM。處理容器1、磁石部2、素線部3a、素線部3b係收納在圖3(a)所示之開口部OM內。圖3(a)所示之開口部OM係配置在與圖2所示處理系統100的閘門GB2相對向之位置處。圖3(a)所示之開口部OM係於與閘門GB2相對向之側設置有缺口部OMP。藉由與閘門GB2相對向的位置所設置之開口部OM及缺口部OMP，便可容易將晶圓W從處理系統100的轉移室121搬入至處理容器1內。
圖3(b)所示之軛部4係於軛部4的側面設置有開口部OM，圖3(b)所示之開口部OM係成為軛部4的側面處之凹部。處理容器1、磁石部2、素線部3a、素線部3b係收納在圖3(b)所示之開口部OM內。圖3(b)所示之開口部OM係配置於與圖2所示處理系統100的閘門GB2相對向之位置處。藉由與閘門GB2相對向的位置所設置之圖3(b)所示的開口部OM，便可容易將晶圓W從處理系統100的轉移室121搬入至處理容器1內。
接下來，參閱圖4~圖6，針對處理容器1內所設置之加熱部HT及冷卻部CR的具體樣態來加以說明。圖4係概略顯示處理容器1內所設置之加熱部HT及冷卻部CR的一樣態。圖4所示之處理容器1係收納有加熱部HT、冷卻部CR、支撐部PP、支撐台JD1、支撐柱JD2及晶圓W。圖4所示之構成中，磁石部2的第2端面2b1上係設置有第2壁部1b(第2絕熱層1b1)，第2壁部1b上係設置有加熱部HT，藉由支撐部PP而被加以支撐之晶圓W係配置於加熱部HT上，晶圓W上係設置有冷卻部CR，冷卻部CR上係設置有第1壁部1a(第1絕熱層1a1)，第1壁部1a上係設置有磁石部2的第1端面2a1。圖4所示之處理容器1係設置有氣體供應口部MU。支撐台JD1 係藉由支撐柱JD2而被加以支撐，支撐銷PA係藉由支撐台JD1而被加以支撐。
圖4所示之冷卻部CR在處理容器1內，當晶圓W係藉由支撐部PP而被加以支撐之情況，係配置於晶圓W被配置於處理容器1內的位置PT(配置位置)與磁石部2之第1芯部2a的第1端面2a1之間。圖4所示之冷卻部CR係在處理容器1內設置於第1壁部1a。冷卻部CR上係設置有第1壁部1a。在處理容器1的外側處，第1壁部1a係配置有磁石部2的第1端面2a1。圖4所示之構成中，位置PT係相對於處理容器1的第1壁部1a側所設置之冷卻部CR而為分離的。圖4所示之加熱部HT為阻抗加熱器。加熱部HT係配置在位置PT與第2端面2b1之間。
圖4所示之構成中，從氣體供應裝置GS所供應之冷卻氣體係透過氣體供應口部MU而從冷卻部CR被噴射至處理空間Sp內。
包含有圖4所示構成的基板處理裝置10係另具備有使晶圓W移動之移動機構MV與電源DR。移動機構MV會藉由電源DR所供應之電力而驅動。移動機構MV會在晶圓W藉由支撐部PP而被加以支撐之狀態下，使晶圓W相對於磁石部2的第1端面2a1與磁石部2的第2端面2b1呈平行，且接近位在第1壁部1a側的冷卻部CR或自其分離般地移動。更具體地說明，移動機構MV會使支撐部PP的端部(與晶圓W相接之支撐銷PA的端部)在磁石部2的第1端面2a1與磁石部2的第2端面2b1之間上下移動，藉以使藉由支撐部PP而被加以支撐之晶圓W相對於磁石部2的第1端面2a1與磁石部2的第2端面2b1呈平行，且在磁石部2的第1端面2a1與磁石部2的第2端面2b1之間移動。藉由支撐部PP而被加以支撐之晶圓W係配置為會在磁石部2的第1端面2a1與磁石部2的第2端面2b1之間(位置PT)與第1端面2a1及第2端面2b1呈平行，便可自此位置處起，藉由移動機構MV來朝向第1端面2a1側所設置之冷卻部CR移動。
圖4所示之構成中，由於藉由支撐部PP而被加以支撐之狀態的晶圓W係配置於加熱部HT與位在第1壁部1a一側之冷卻部CR之間，故可針對晶圓W來有效地進行加熱及冷卻。再者，由於對晶圓W進行冷卻時，可使晶圓W相對於位在第1壁部1a一側之冷卻部CR更為接近，故可針對晶圓 W來更有效地進行冷卻。再者，藉由搬送機器人Rb2來將晶圓W搬入至處理空間Sp內的情況，或藉由搬送機器人Rb2來將晶圓W自處理空間Sp搬出的情況，藉由讓支撐部PP的端部移動來調整晶圓W的位置，便可更加容易地進行晶圓W的搬入及搬出。
圖5係概略顯示處理容器1內所設置之加熱部HT及冷卻部CR的一樣態。圖5所示之處理容器1係收納有加熱部HT、冷卻部CR、支撐部PP、支撐台JD1、支撐柱JD2及晶圓W。圖5所示之構成中，磁石部2的第2端面2b1上係設置有第2壁部1b(第2絕熱層1b1)，藉由支撐部PP而被加以支撐之晶圓W係配置於第2壁部1b上，該晶圓W上係設置有加熱部HT，加熱部HT上係設置有冷卻部CR，冷卻部CR上係設置有第1壁部1a(第1絕熱層1a1)，第1壁部1a上係設置有磁石部2的第1端面2a1。圖5所示之處理容器1係設置有氣體供應口部MU。支撐台JD1係藉由支撐柱JD2而被加以支撐，支撐銷PA係藉由支撐台JD1而被加以支撐。
圖5所示之冷卻部CR在處理容器1內，當晶圓W藉由支撐部PP而被加以支撐之情況，係配置於晶圓W被配置於處理容器1內的位置PT(配置位置)與磁石部2的第1端面2a1之間。圖5所示之冷卻部CR係設置於第1壁部1a。冷卻部CR上係設置有第1壁部1a。在處理容器1的外側處，第1壁部1a係配置有磁石部2的第1端面2a1。圖5所示之處理容器1中，位置PT係相對於加熱部HT為分離的。圖5所示之加熱部HT為紅外線加熱器或燈式加熱器。加熱部HT係配置於位置PT與冷卻部CR之間。冷卻部CR會有相接於加熱部HT與第1壁部1a的情況。
圖5所示之處理容器1中，從氣體供應裝置GS所供應之冷卻氣體係透過氣體供應口部MU而從冷卻部CR被噴射至處理空間Sp內。
圖5所示之構成中，由於係針對晶圓W的同一表面來進行加熱與冷卻，故針對晶圓W依序進行加熱、冷卻的情況，可針對加熱後的晶圓W來更有效地進行冷卻。
圖6係概略顯示處理容器1內所設置之加熱部HT及冷卻部CR的一樣態。圖6所示之處理容器1係收納有加熱部HT、冷卻部CR、支撐部PP及晶圓W。圖6所示之冷卻部CR係具備有第1冷卻層CRA與第2冷卻層 CRB。圖6所示之加熱部HT係具備有第1加熱層HTA與第2加熱層HTB。圖6所示之氣體供應口部MU係具備有第1氣體供應口MUA與第2氣體供應口MUB。
圖6所示之構成中，磁石部2的第2端面2b1上係設置有第2壁部1b(第2絕熱層1b1)，第2壁部1b上係設置有第2冷卻層CRB，第2冷卻層CRB上係設置有第2加熱層HTB，藉由支撐部PP而被加以支撐之晶圓W係配置於第2加熱層HTB上，晶圓W上係設置有第1加熱層HTA，第1加熱層HTA上係設置有第1冷卻層CRA，第1冷卻層CRA上係設置有第1壁部1a(第1絕熱層1a1)，第1壁部1a上係設置有磁石部2的第1端面2a1。圖6所示之處理容器1係設置有氣體供應口部MU。
圖6所示之處理容器1中，第1冷卻層CRA在處理容器1內，當晶圓W藉由支撐部PP而被加以支撐之情況，係配置於晶圓W被配置於處理容器1內的位置PT(配置位置)
Figure 107105800-A0202-12-0013-9
磁石部2的第1端面2a1之間。圖6所示之處理容器1中，第2冷卻層CRB在處理容器1內，係配置於位置PT與磁石部2的第2端面2b1之間。
圖6所示之處理容器1中，第1加熱層HTA為紅外線加熱器或燈式加熱器。圖6所示之處理容器1中，第1加熱層HTA係配置於位置PT與第1冷卻層CRA之間。圖6所示之處理容器1中，第2加熱層HTB為紅外線加熱器或燈式加熱器。圖6所示之處理容器1中，第2加熱層HTB係配置於位置PT與第2冷卻層CRB之間。
圖6所示之處理容器1中，第1冷卻層CRA係配置於第1壁部1a與第1加熱層HTA之間。第1冷卻層CRA亦可相接於第1壁部1a與第1加熱層HTA。圖6所示之處理容器1中，第2冷卻層CRB係配置於第2壁部1b與第2加熱層HTB之間。第2冷卻層CRB亦可相接於第2壁部1b與第2加熱層HTB。圖6所示之處理容器1中，位置PT係相對於第1加熱層HTA與第2加熱層HTB為分離的。
圖6所示之處理容器1中，從氣體供應裝置GS所供應之冷卻氣體係透過第1氣體供應口MUA而從第1冷卻層CRA被噴射至處理空間Sp，且透過第2氣體供應口MUB而從第2冷卻層CRB被噴射至處理空間Sp內。
圖6所示之構成中，由於係分別針對晶圓W的二個表面進行加熱與冷卻，故可以更短的期間來充分地進行針對晶圓W之加熱及冷卻，且針對晶圓W依序進行加熱、冷卻的情況，可更有效地針對加熱後之晶圓W進行冷卻。
接下來，針對圖7所示之處理動作來加以說明。一實施型態中，晶圓W可藉由圖7所示之下述步驟ST1~ST5來處理。首先，透過閘閥RA來將晶圓W搬入至處理容器1內，並將晶圓W配置於處理容器1內的位置PT(參閱圖4~圖6)(步驟ST1)。
在接續著步驟ST1之步驟ST2中，係使用加熱部HT來將晶圓W加熱至特定(以下，特定係表示已預先設定)溫度。當加熱部HT為圖4所示之阻抗加熱器的情況，加熱部HT會經常地被加熱，而從加熱部HT上載置有晶圓W之時間點起，便會開始藉由加熱部HT來進行加熱。當加熱部HT為圖5及圖6所示之紅外線加熱器或燈式加熱器的情況，則會在將晶圓W配置於處理容器1內的位置PT後打開加熱部HT，並藉由預先設定的功率來加熱晶圓W。
在接續著步驟ST2之步驟ST3中，會將晶圓W的溫度在特定時間的期間保持為特定溫度。步驟ST3中所保持之晶圓W的溫度為300~500℃，步驟ST3中將晶圓W保持於該溫度之時間為1[sec]~10[min]。
在接續著步驟ST3之步驟ST4中，會將晶圓W冷卻。步驟ST4中針對晶圓W之冷卻係以0.5[℃/sec]以上的冷卻速度來進行。冷卻速度可藉由冷卻氣體的流量與處理容器1內的壓力來控制。若冷卻氣體的流量愈多，又，若處理容器1內的壓力愈高，則冷卻速度會變得愈大。
當加熱部HT為圖4所示之阻抗加熱器的情況，亦可在步驟ST3結束後，於步驟ST4中，使晶圓W成為藉由支撐銷PA而自圖4所示之加熱台(內建有加熱部HT且可載置晶圓W之台座，以下相同。圖4所示之情況，加熱部HT本身亦可為加熱台。)分離的狀態，來針對晶圓W進行冷卻。
當加熱部HT為圖4所示之阻抗加熱器的情況，亦可將加熱時(步驟ST2及步驟ST3)的晶圓W位置(載置於圖4所示加熱台之狀態的晶圓W位置)預先設定為較圖4示位置PT更低之位置，而在針對晶圓W之加熱結束後(步 驟ST3後)，於步驟ST4中，使晶圓W成為藉由支撐銷PA而自加熱台分離的狀態，來針對晶圓W進行冷卻。此情況下，步驟ST4中晶圓W的位置亦可為圖4所示之位置PT。
當加熱部HT為圖5及圖6所示之紅外線加熱器或燈式加熱器的情況，步驟ST4中的冷卻可藉由在關閉加熱部HT的功率後，自冷卻部CR流通冷卻氣體來進行。
在接續著步驟ST4之步驟ST5中，係將晶圓W從處理容器1內透過閘閥RA來搬出。步驟ST5中之晶圓W的搬出可在晶圓W的溫度成為可搬出之溫度以下的時間點即開始。步驟ST5中，晶圓W的冷卻所需時間可為預先藉由測定所設定的時間。
以上，較佳實施型態中雖已圖示並說明本發明之原理，惟本發明所屬技術領域中具通常知識者應可理解本發明可在不背離上述般原理之情況下來做配置及變更細節。本發明並未限定於本實施型態所揭示之特定構成。因此，應可依據申請專利範圍及基於其精神的範圍所為之所有修正及變更來請求權利。
1‧‧‧處理容器
10‧‧‧基板處理裝置
1a‧‧‧第1壁部
1a1‧‧‧第1絕熱層
1b‧‧‧第2壁部
1b1‧‧‧第2絕熱層
1c‧‧‧排氣管
2‧‧‧磁石部
2a‧‧‧第1芯部
2a1‧‧‧第1端面
2b‧‧‧第2芯部
2b1‧‧‧第2端面
3a‧‧‧素線部
3b‧‧‧素線部
4‧‧‧軛部
CR‧‧‧冷卻部
EF、ES‧‧‧電源
GS‧‧‧氣體供應裝置
HT‧‧‧加熱部
PA‧‧‧支撐銷
PP‧‧‧支撐部
RA‧‧‧閘閥
Sp‧‧‧處理空間
TU‧‧‧冷卻單元
W‧‧‧晶圓

Claims (8)

  1. 一種基板處理裝置，係單片地處理具有磁性層的基板之基板處理裝置，具備有：支撐部，係支撐該基板；加熱部，係加熱該支撐部所支撐之該基板；冷卻部，係冷卻該支撐部所支撐之該基板；處理容器，係收納該支撐部、該加熱部及該冷卻部；以及磁石部，係用以產生磁場；該磁石部係具備有相互並行地延伸之第1端面與第2端面；該第1端面與該第2端面係分離的且相對向；該第1端面係對應於該磁石部的第1磁極；該第2端面係對應於該磁石部的第2磁極；該處理容器係配置在該第1端面與該第2端面之間；在該基板藉由該支撐部而被加以支撐之狀態下，該基板從該第1端面及該第2端面來觀看，係包含於該第1端面內及該第2端面內，且相對於該第1端面及該第2端面而並行地延伸。
  2. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中該冷卻部在該處理容器內，在該基板藉由該支撐部而被加以支撐之情況下，係配置在該基板被配置於該處理容器內的位置與該第1端面之間；該加熱部係配置在該位置與該第2端面之間。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之基板處理裝置，其另具備會使該基板移動之移動機構；該移動機構會在該基板藉由該支撐部而被加以狀態之情況下，使該基板相對於該第1端面與該第2端面而平行地，同時接近該冷卻部及自該冷卻部分離般地移動。
  4. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中該冷卻部在該處理容器內，在該基板藉由該支撐部而被加以支撐之情況下，係配置在該基板被配置於該處理容器內的位置與該第1端面之間；該加熱部係配置在該位置與該冷卻部之間。
  5. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中該加熱部係具備有第1加熱層與第2加熱層；該冷卻部係具備有第1冷卻層與第2冷卻層；該第1冷卻層在該處理容器內，在該基板藉由該支撐部而被加以支撐之情況下，係配置在該基板被配置於該處理容器內的位置與該第1端面之間；該第2冷卻層在該處理容器內，係配置在該位置與該第2端面之間；該第1加熱層係配置在該位置與該第1冷卻層之間；該第2加熱層係配置在該位置與該第2冷卻層之間。
  6. 一種處理系統，具備有：複數之成膜裝置；如申請專利範圍第1至5項中任一項之基板處理裝置；以及測定裝置；該成膜裝置係形成具有磁性層的基板；該基板處理裝置係單片地處理藉由該成膜裝置所形成之該基板；該測定裝置係針對藉由該成膜裝置所形成之該基板，以及藉由該基板處理裝置而經處理後的該基板來單片地測定電磁性的特性值。
  7. 如申請專利範圍第6項之處理系統，其另具備大氣搬送室；該測定裝置係連結於該大氣搬送室。
  8. 如申請專利範圍第6或7項之處理系統，其中該電磁性的特性值為磁性阻抗比。
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