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CN108878324B - 基板处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于在处理容器内独立且面内均匀地对多个基板进行处理的基板处理装置。晶圆处理装置包括：处理容器，其用于气密地容纳晶圆；载置台，其设有多个，该载置台用于在处理容器内载置晶圆；处理气体供给部，其用于自载置台的上方朝向晶圆供给处理气体；排气机构，其用于对处理容器内进行排气；分隔壁，其配置在处理容器内，该分隔壁以与各载置台的外周隔开间隔的方式独立地包围载置台；以及内壁，其为圆筒形状，该内壁配置在处理容器的底面且以与载置台的外周隔开间隔的方式独立地包围该载置台，在内壁上形成有狭缝，经由狭缝进行处理空间内的处理气体的排气。在内壁上设有使处理空间内的处理气体以不直接流入狭缝的方式迂回的分隔板。

Description

基板处理装置
本申请是申请号为201510993622.3，申请日为2015年12月25日，发明创造名称为“基板处理装置”的申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种使用规定的处理气体进行基板处理的基板处理装置。
背景技术
近年来，随着半导体器件的精细化，替代干蚀刻、湿蚀刻这样的以往的蚀刻技术而使用被称作化学氧化物去除(Chemical Oxide Removal：COR)处理的、能够进行更精细化蚀刻的方法。
COR处理是如下那样的处理：在被保持为真空的处理容器内，例如对作为被处理体的半导体晶圆(以下，称作“晶圆”)供给处理气体，使这些气体和例如形成在晶圆上的膜发生反应而生成生成物。通过在下一工序中对利用COR处理在晶圆表面上生成的生成物进行加热处理而使该生成物升华，由此将晶圆表面的膜去除。
这样的COR处理是在一张张地对晶圆进行处理的单片式的处理装置中进行的，但近年来，为了提高生产率，有时也使用对多张晶圆同时进行处理的处理装置(专利文献1)。
在专利文献1的处理装置中，为了防止在多张、例如两张晶圆表面上处理气体的流动变得不均匀，提出一种设置用于将处理容器内分隔成处理空间和排气空间的挡板的方案。
专利文献1：日本特开2007－214513号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，近年来，晶圆处理的均匀性的要求变得严格，在所述那样的对两张晶圆同时进行处理的处理装置中，难以确保在各晶圆表面上的处理气体的均匀性。
另外，在对两张晶圆同时进行处理的处理装置中，还存在欲以独立的制程对各晶圆并行地进行处理这样的要求，并还期望相对于各晶圆形成独立的处理空间。
本发明是鉴于所述点而做出的，其目的在于，在处理容器内对多个基板独立且面内均匀地进行处理。
用于解决问题的方案
为了实现所述目的，本发明提供一种基板处理装置，其用于对基板进行处理，其特征在于，该基板处理装置包括：处理容器，其用于气密地容纳基板；载置台，其设有多个，该载置台用于在所述处理容器内载置基板；处理气体供给部，其用于自所述载置台的上方朝向所述载置台供给处理气体；排气机构，其用于对所述处理容器内进行排气；分隔壁，其配置在所述处理容器内，该分隔壁以与各所述载置台的外周隔开间隔的方式独立地包围各所述载置台；升降机构，其用于使所述分隔壁在退避位置与基板处理位置之间升降；以及内壁，其为圆筒形状，该内壁配置在所述处理容器的底面且以与所述载置台的外周隔开间隔的方式独立地包围该载置台，通过使所述分隔壁移动到所述基板处理位置，从而由所述分隔壁和所述内壁形成基板的处理空间，在所述内壁上形成有狭缝，经由所述狭缝进行所述处理空间内的处理气体的排气，在所述内壁上设有使所述处理空间内的处理气体以不直接流入所述狭缝的方式迂回的分隔板。
采用本发明，由于包括独立地包围多个载置台的分隔壁和内壁，因此能够在每个载置台处独立地形成处理空间。并且，由于将处理空间内的处理气体自形成在内壁上的狭缝排出，因此能够针对每个基板确保气体流动的均匀性，从而能够进行面内均匀的基板处理。另外，本发明人确认了如下内容：即使是在利用相对于各载置台共用地设置的排气机构对处理空间内进行排气并经由狭缝对各处理空间内进行排气时，也存在处理气体在各处理空间内相互干涉的情况。对于该点，在本发明中，在内壁上设置了使处理空间内的处理气体以不直接流入狭缝的方式迂回的分隔板，因此，与没有设置分隔板的情况相比，使内壁内的处理气体的排气路径变长。这样一来，排气路径的传导性(conductance)变小，气体不易自外部进入到内壁内。其结果，能够防止处理气体在各处理空间内相互干涉，从而能够针对每个基板独立地进行面内均匀的基板处理。
也可以是，所述内壁配置在比所述载置台的基板载置面靠下方的位置。
也可以是，所述狭缝在所述内壁的侧面的比所述载置台的载置面靠下方的位置等间隔地设有多个，所述分隔板配置在使得不能自所述内壁的中心看到所述狭缝的位置。
也可以是，所述分隔板具有与所述内壁的内侧面平行的圆弧形状，所述处理空间内的处理气体沿着所述内壁的周向在所述分隔板与所述内壁的内侧面之间流动。
发明的效果
采用本发明，能够在处理容器内对多个基板独立且面内均匀地进行处理。
附图说明
图1是表示本实施方式的基板处理装置的概略结构的纵剖视图，其中示出所述基板处理装置的分隔壁处于晶圆处理位置的状态。
图2是表示分隔壁的概略结构的立体图。
图3是表示本实施方式的基板处理装置的概略结构的纵剖视图，其中示出所述基板处理装置的分隔壁处于退避位置的状态。
图4是表示内壁的概略结构的立体图。
图5是表示内壁的概略结构的横剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。此外，在本说明书和附图中，通过对实质上具有相同的功能结构的构成要件标注相同的附图标记来省略重复说明。图1是概略地表示作为本实施方式的基板处理装置的晶圆处理装置1的纵剖视图。此外，在本实施方式中，以晶圆处理装置1为用于对例如晶圆W进行COR处理的COR处理装置的情况为例进行说明。
例如，如图1所示，晶圆处理装置1包括气密地构成的处理容器10、用于在处理容器10内载置晶圆W的多台、在本实施方式中为两台载置台11、12、作为用于自载置台11、12的上方朝向载置台11、12供给处理气体的处理气体供给部的喷头13、将各载置台11、12的外侧包围的升降自如的分隔壁14、固定在处理容器10的底部且将各载置台11、12的外侧分别独立地包围的内壁15、15、以及用于使分隔壁14升降的升降机构16。
处理容器10是由例如铝、不锈钢等金属形成的、在整体上为例如大致长方体状的容器。处理容器10包括：侧壁20，其为上表面和下表面开口的筒状，且该侧壁20的平面视形状为例如大致矩形；顶板21，其气密地覆盖侧壁20的上表面；以及底板22，其覆盖侧壁20的下表面。在侧壁20的上端面与顶板21之间设有用于将处理容器10内保持为气密的未图示的密封构件。
载置台11、12形成为大致圆筒形状，分别包括：上部台11a、12a，该上部台11a、12a具有用于载置晶圆W的载置面；以及下部台11b、12b，该下部台11b、12b固定于底板22，用于支承上部台11a、12a。在上部台11a、12a中分别内置有用于对晶圆W的温度进行调整的温度调整机构30。温度调整机构30通过使例如水等制冷剂循环来对载置台11的温度进行调整，从而对载置台11上的晶圆W的温度进行控制。此外，如上所述，载置台11和载置台12具有相同的结构，以下，在没有特别提及的情况下，同载置台11有关的记载对于载置台12也是相同的，因此省略与载置台12有关的记载。
另外，在底板22的位于载置台11的下方的位置上设有未图示的支承销单元，该支承销单元构成为能够与设于晶圆处理装置1的外部的输送机构(未图示)之间交接晶圆W。
喷头13以分别与载置台11和载置台12相对的方式独立设于处理容器10的顶板21的下表面。喷头13包括例如下表面开口且支承于顶板21的下表面的大致圆筒形的框体31和嵌入该框体31的内侧面的大致圆板状的喷淋板32。喷淋板32以与框体31的顶部分开规定的距离的方式设置。由此，在框体31的顶部与喷淋板32的上表面之间形成有空间13a。另外，在喷淋板32上设有沿该喷淋板32的厚度方向贯穿该喷淋板32的多个开口32a。
框体31的顶部与喷淋板32之间的空间13a经由气体供给管33与气体供给源34相连接。气体供给源34构成为能够供给作为处理气体的例如氟化氢气体(HF)、氨气(NH3)等。因此，能够将自气体供给源34供给过来的处理气体经由空间13a、喷淋板32朝向被载置在各载置台11、12上的晶圆W供给。另外，在气体供给管33上设有用于对处理气体的供给量进行调节的流量调节机构35，该流量调节机构35构成为能够对向各晶圆W供给的处理气体的量独立地进行控制。此外，喷头13也可以是例如不将多种处理气体混合而能够独立地供给多种处理气体的后混合方式(post mix type)。
例如，如图2所示，分隔壁14包括分别独立地包围两个载置台11、12的两个圆筒部40、40和设于圆筒部40、40的上端的凸缘部41。圆筒部40的内径设定为大于载置台11的外侧面，从而在圆筒部40与载置台11之间形成有间隙。
如图1所示，在凸缘部41的上表面，与各载置台11、12相对应地设有例如O型密封圈等密封构件43，该密封构件43用于在利用升降机构16使分隔壁14上升而使该凸缘部41和框体31相抵接时将该凸缘部41与框体31之间气密地封堵。于是，通过使分隔壁14上升而使框体31和密封构件43相抵接，能够形成由载置台11、分隔壁14、以及喷头13围成的处理空间S。
如图3所示，对分隔壁14的高度进行设定，使得在利用例如升降机构16使分隔壁14下降了时使凸缘部41的上表面位于例如比载置台11的上表面靠下方的位置。由此，通过使分隔壁14下降，能够自处理容器10的外部访问晶圆W。此外，有时，将分隔壁14的凸缘部41与框体31相抵接(形成有处理空间S)的位置称作“晶圆处理位置”，将使分隔壁14下降到底板22附近或抵接于底板22的位置称作“退避位置”。此外，在图1中，描绘出分隔壁14处于晶圆处理位置的状态，在图3中，描绘出分隔壁14处于退避位置的状态。
内壁15包括大致圆筒形状的主体部15a和设于主体部15a的上端部且朝向该内壁15的外周方向水平地突出的突出构件15b。例如，如图1所示，内壁15以分别独立地包围载置台11、12的下部台11b、12b的方式配置。内壁15的主体部15a的内径设定为大于下部台11b、12b的外径，从而在内壁15与下部台11b、12b之间分别形成有排气空间V。并且，例如，如图1所示，对内壁15的高度进行设定，使得在利用升降机构16使分隔壁14上升到晶圆处理位置时使分隔壁14的圆筒部40的内侧面与内壁15的突出构件15b相抵接。由此，使内壁15和分隔壁14气密地接触。
另外，在各内壁15的下方形成有多个狭缝15c。在后面详细叙述该狭缝15c的结构。
用于使分隔壁14升降的升降机构16包括：驱动器50，其配置于处理容器10的外部；驱动轴51，其与驱动器50相连接且贯穿处理容器10的底板22而在处理容器10内向铅垂上方延伸；以及引导轴52，其设有多个，该引导轴52的顶端与分隔壁14相连接，该引导轴52的另一个端部延伸到处理容器10的外部。引导轴52用于防止在利用驱动轴51使分隔壁14升降时分隔壁14发生倾斜等。
能够伸缩的波纹管60的下端部气密地连接于驱动轴51。波纹管60的上端部与底板22的下表面气密地连接。因此，在驱动轴51升降了时，波纹管60沿着铅垂方向伸缩，由此能够使处理容器10内维持气密。此外，在驱动轴51与波纹管60之间设有作为在升降动作时的引导件发挥功能的、例如固定于底板22的套筒(未图示)。
与驱动轴51同样地，在引导轴52上连接有能够伸缩的波纹管61。另外，波纹管61的上端部以跨着底板22和侧壁20的方式气密地连接于底板22和侧壁20这两者。因此，在引导轴52随着分隔壁14的基于驱动轴51的升降动作而升降了时，波纹管61沿着铅垂方向伸缩，由此能够使处理容器10内维持气密。此外，在引导轴52与波纹管61之间，与驱动轴51的情况同样地，也设有作为升降动作时的引导件发挥功能的套筒(未图示)。
另外，波纹管61的上端部是固定侧的端部，波纹管61的与引导轴52相连接的下端部是自由侧的端部，因此，当处理容器10内成为负压时，因波纹管61的内外的压力差而作用有将波纹管61沿铅垂方向压缩的力。因此，与波纹管61的自由侧的端部相连接的引导轴52因波纹管61的收缩而向铅垂上方上升。由此，使分隔壁14均等地上升而使密封构件43和框体31适当地接触，从而能够确保分隔壁14与框体31之间的密封性。此外，因来自作为弹性构件的波纹管61的反作用力、引导轴52本身的自重等，对引导轴52作用有将该引导轴52向下方按压的力，但通过对波纹管61的直径进行适当设定，能够对作用于引导轴52的压力差进行调整。
用于对处理容器10内进行排气的排气机构100经由排气管101连接于处理容器10的底板22上的位于内壁15的外侧的部位。在排气管101上设有用于对排气机构100的排气量进行调节的调节阀102。另外，在底板22上设有用于对载置台11和载置台12各自的处理空间S的压力进行测量的压力测定机构(未图示)。根据例如由该压力测定机构测得的测定值来对调节阀102的开度进行控制。
如图1所示，在晶圆处理装置1中设有控制装置200。控制装置200为例如计算机，其包括程序存储部(未图示)。在程序存储部存储有用于对晶圆处理装置1中的晶圆W的处理进行控制的程序。此外，所述程序也可以存储在例如可由计算机读取的硬盘(HD)、软盘(FD)、光盘(CD)、光磁盘(MO)、存储卡等可由计算机读取的存储介质中，并自该存储介质安装到控制装置200中。
接下来，使用图4和图5说明内壁15的狭缝15c附近的结构。图4是对内壁15的概略结构进行表示的、自下方看的立体图，图5是内壁15的横剖视图。
如图4、图5所示，各狭缝15c沿着内壁15的周向等间隔地配置，在各狭缝15c附近，例如大致圆弧状的分隔板110设置在主体部15a的内侧。此外，在图4、图5中，描绘出狭缝15c和分隔板110分别沿着周向设于3处的状态。
分隔板110与主体部15a以在分隔板110与主体部15a之间形成具有规定的宽度L的间隙G的方式配置大致同心圆上。间隙G的宽度L在分隔板110的长度方向上大致均等，在本实施方式中，间隙G的宽度L设定为大致13.5mm。另外，狭缝15c的高度设定为大致60mm。
另外，分隔板110配置为，在从例如内壁15的中心位置水平地看狭缝15c的方向时，狭缝15c被分隔板110覆盖而不可视。因此，自喷头13供给过来的、经由处理空间S进入到内壁15内的排气空间V中的处理气体不会以最短距离直接流入狭缝15c，而是诸如图5的虚线的箭头所示那样，通过分隔板110与主体部15a之间的间隙G自狭缝15c排出。即，利用分隔板110使排气空间V的处理气体在间隙G中迂回而自狭缝15c排出。此外，在本实施方式中，图5所示的、分隔板110的周向上的长度M设定为大致164mm。因而，利用分隔板110使进入到排气空间V中的处理气体在间隙G中迂回大致164mm而自狭缝15c排出。
此处，说明设置狭缝15c的目的。在例如本实施方式的晶圆处理装置1那样相对于多个处理空间S设有共用的排气机构100的情况下，为了不使处理气体在各处理空间S之间相干涉，优选使狭缝15c尽量较小而不使处理气体自处理空间S的外部流入到处理空间S内。因此，为了在具有狭缝15c的内壁15上设定最适合的狭缝15c的尺寸，本发明人进行了如下试验，即，对一个处理空间S和另一个处理空间S分别供给不同的处理气体并使狭缝15c的尺寸变化，对处理空间S的压力和各处理空间内的处理气体的浓度会如何变化进行确认。此外，没有在试验的内壁15上设置分隔板110。
试验的结果可知，狭缝15c的开口面积越小，处理气体的浓度越高，即，虽然来自另一个处理空间S的处理气体的蔓延变少，但会使处理空间S的压力上升，当将处理气体的蔓延量抑制为期望的值时，处理空间S的压力不能满足晶圆处理的要求值。即，当使狭缝15c的开口面积较小时，狭缝15c的压力损失上升，从而相应地使处理气体的蔓延和处理空间S的压力处于折衷关系。
因此，本发明人对在抑制狭缝15c所导致的压力损失的同时降低处理气体的蔓延的方法进行了认真研究，得到了如下见解，即，通过使内壁15内的排气路径的长度延长，能够在将压力损失的增加抑制为最小限度的同时降低处理气体的蔓延。本发明是基于该见解而做出的。因此，在本实施方式中，通过在内壁15的内侧面设置分隔板110，从而在主体部15a与分隔板110之间形成间隙G，通过将排气空间V内的处理气体经由该间隙G自狭缝15c排出，从而使排气路径延长与间隙G的沿着周向延伸的长度相对应的量。
本实施方式的晶圆处理装置1如以上那样构成，接下来，说明晶圆处理装置1中的晶圆W处理。
在进行晶圆处理时，如图3所示，首先，在使分隔壁14下降到退避位置的状态下，利用设于晶圆处理装置1的外部的输送机构(未图示)将晶圆W输送到处理容器10内并将晶圆W载置在各载置台11、12上。
之后，如图1所示，使分隔壁14上升到晶圆处理位置。由此，利用分隔壁14形成处理空间S。
然后，利用排气机构100以规定的时间将处理容器10的内部排气到规定的压力，并自气体供给源34向处理容器10内分别供给处理气体，从而对晶圆W进行规定的处理，在本实施方式中，进行例如COR处理。
在COR处理中，将自气体供给源34供给过来的处理气体经由喷淋板32供给至晶圆W。此时，由于分隔壁14设置为包围载置台11、12，因此，自喷淋板32供给过来的处理气体被均匀地供给到晶圆面内。
处理空间S内的处理气体通过排气空间V、各内壁15的狭缝15c而自排气机构100排出。此时，由于处理气体在排气空间V中在分隔板110与内壁15之间的间隙G中迂回而排出，因此，能够维持处理空间S内的压力减压至期望的真空度的状态并将经由来自各内壁15的狭缝15c的、处理气体的蔓延抑制为最小限度，因此，处理气体不会在各处理空间S内相干涉。
在进行了COR处理之后，使分隔壁14下降到退避位置，利用晶圆输送机构(未图示)将各载置台11、12上的晶圆W输出到晶圆处理装置1的外部。之后，利用设于晶圆处理装置1外部的加热装置对晶圆W进行加热，通过由因COR处理生成的反应生成物气化而将该反应生成物去除。由此，完成了一系列的晶圆处理。
采用以上的实施方式，由于包括独立地包围多个载置台11、12的分隔壁14和内壁15，因此能够在各载置台11、12处独立地形成处理空间S。并且，由于将处理空间S内的处理气体自形成在内壁15上的狭缝15c排出，因此能够针对每个晶圆W确保气体流动的均匀性，从而能够进行面内均匀的晶圆处理。
另外，由于在内壁15上设有使处理空间S内的处理气体以不直接流入狭缝15c的方式迂回的分隔板110，因此，与没有设置分隔板110的情况相比，使处理气体在内壁15内的排气路径变长。这样一来，处理气体不易自外部进入到内壁15内，且能够将排气路径中的压力损失的上升抑制为最小限度。其结果，能够防止处理气体在各处理空间S内相互干涉，从而能够针对每个晶圆W独立地进行面内均匀的晶圆处理。
此外，在以上的实施方式中，使分隔板110形成为沿着内壁15的主体部15a的圆弧状，但分隔板110的形状并不限定于本实施方式的内容，只要分隔板110能够使排气空间V中的排气路径延长，则能够任意地设定分隔板110的形状。即，分隔板110不必为圆弧状，也可以为例如直线状。
在以上的实施方式中，内壁15设置在比载置台11的载置面靠下方的位置，但分隔壁14的铅垂方向上的长度和内壁15的铅垂方向上的长度能够任意设定。即，只要构成为在使分隔壁14移动到晶圆处理位置时适当地形成处理空间S并在使分隔壁14移动到退避位置能够访问晶圆W，则例如内壁15的上端也可以位于比载置台11的载置面靠上方的位置。但是，从维持处理空间S内的气流的均匀性这样的观点考虑，优选的是，尽量不在比载置台11的载置面靠上方的位置设置对气流有影响的构造物。因此，狭缝15c和分隔板110优选配置在比载置台11的载置面靠下方的位置。
此外，在以上的实施方式中，作为多个载置台而设置了两台载置台11、12，但载置台的设置数量不限定于本实施方式的内容。另外，多个载置台意味着具有多个载置面，可知，例如构成为能够在1台载置台上载置多张晶圆W的情况也属于多个载置台的范围。
另外，在以上的实施方式中，相对于多个载置台11、12设置了1个分隔壁14，但同样地，分隔壁14的结构并不限定于本实施方式的内容，只要能够相对于各载置台11、12形成独立的处理空间S，则分隔壁14的形状能够任意设定。也可以是，例如，相对于各载置台11、12分别独立设置仅具有1个圆筒部40的分隔壁。
在以上的实施方式中，通过使分隔壁14和框体31相抵接而形成了处理空间S，但在形成处理空间S时，与分隔壁14相抵接的构件并不限定于框体31，也可以是，通过使分隔壁14与例如顶板21相抵接来形成处理空间S。
以上，参照附图来详细说明了本发明的优选的实施方式，但是，本发明并不限定于该例子。只要是具有本发明所属的技术领域中的通常的知识的人，能够在权利要求书所述的技术构思的范围内想到各种变更例或修改例是显而易见的，所述变更例或修改例当然也被认为属于本发明的保护范围。以对晶圆进行COR处理的情况为例说明了所述实施方式，但本发明还能够应用于使用处理气体的其他晶圆处理装置、例如等离子体处理装置等。
附图标记说明
1、晶圆处理装置；10、处理容器；11、12、载置台；13、喷头；14、分隔壁；15、内壁；20、侧壁；21、顶板；22、底板；32、喷淋板；110、分隔板；W、晶圆；G、间隙；S、处理空间；V、排气空间。

Claims (3)

1.一种基板处理装置，其用于对基板进行处理，其特征在于，
该基板处理装置包括：
处理容器，其用于容纳基板；
载置台，其用于在所述处理容器内载置基板；
处理气体供给部，其用于向所述处理容器内供给处理气体；
排气机构，其用于排出所述处理容器内的处理气体；以及
内壁，其包围所述载置台，
其中，所述内壁具有狭缝和分隔板，
所述分隔板构成为使所述处理容器内的处理气体在通过由所述分隔板限定的迂回路之后从所述狭缝排出，
所述内壁配置在比所述载置台的基板载置面靠下方的位置，
所述狭缝在所述内壁的侧面的比所述载置台的载置面靠下方的位置等间隔地设有多个，
所述分隔板配置在使得不能自所述内壁的中心看到所述狭缝的位置。
2.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于
所述分隔板具有与所述内壁的内侧面平行的圆弧形状，
所述处理容器内的处理气体沿着所述内壁的周向在所述分隔板与所述内壁的内侧面之间流动。
3.一种基板处理装置，其用于对基板进行处理，其特征在于，
该基板处理装置包括：
处理容器，其用于容纳基板；
载置台，其设有多个，该载置台用于在所述处理容器内载置基板；
处理气体供给部，其用于向所述处理容器内供给处理气体；
排气机构，其用于排出所述处理容器内的处理气体；
分隔壁，其配置在所述处理容器内，该分隔壁以与各所述载置台的外周隔开间隔的方式独立地包围各所述载置台；
升降机构，其用于使所述分隔壁在退避位置与基板处理位置之间升降；以及
内壁，其配置在所述处理容器的底面且以与所述载置台的外周隔开间隔的方式独立地包围该载置台，
通过使所述分隔壁移动到所述基板处理位置，从而由所述分隔壁和所述内壁形成基板的处理空间，
在所述内壁上形成有狭缝，
经由所述狭缝进行所述处理空间内的处理气体的排气，
所述内壁配置在比所述载置台的基板载置面靠下方的位置，所述狭缝配置在所述内壁的侧面的比所述载置台的载置面靠下方的位置，通过将所述内壁固定到所述处理容器的底部来形成所述狭缝。
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