TWI514507B - 基板處理裝置 - Google Patents
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Description
本發明關於一種基板處理裝置,其係於真空容器內一邊旋轉載置有基板之旋轉台,一邊將處理氣體供應至該基板表面來進行真空處理。
半導體製程中,對半導體晶圓(以下稱為「晶圓」)等基板進行成膜處理或蝕刻處理等真空處理之裝置的例子已知有一種沿真空容器的圓周方向設置有晶圓的載置台,並於載置台的上側設置有複數處理氣體供應部,而將複數晶圓載置於旋轉台來一邊進行公轉一邊進行真空處理的所謂小批次(mini-batch)式裝置。該裝置可適用於進行一種將第1反應氣體及第2反應氣體交互地供應至晶圓來層積原子層或分子層之稱為例如ALD(Atomic Layer Deposition)或MLD(Molecular Layer Deposition)等方法的情況。
此類裝置已知有例如專利文獻1~4所記載之裝置。該等裝置中,為了使反應氣體不會在晶圓上混合而區劃有處理區域。然後,將複數晶圓配置在可旋轉之圓形載置台上並旋轉載置台來使晶圓公轉而進行處理。然而,使用上述小批次式裝置時,關於晶圓載置考慮了以下課題。
例如以ALD方式來進行成膜處理時,係於處理室內設置有複數反應氣體的供應區域並使旋轉台旋轉來依序將相異反應氣體供應至晶圓。此時,由於處理室內被區劃為複數氣體區域,而在各氣體區域中氣體的供應流量係各自相異,因此若從壓力高的區域進入至壓力低的區域,當通過壓力高的區域後,便會有因繞進晶圓內面之壓力高的氣體而使得晶圓從載置台飛出之虞。
因此便考慮調整載置台之晶圓載置面的表面粗糙度,來提高該載置面與晶圓的密著性。然而將晶圓傳遞至該載置台時,雖考慮了藉由升降銷來使晶圓相對於載置台升降之結構,但為了提高該載置面與晶圓的密著性而使該載置面為鏡面時,便會因密著力過大,而有在以該升降銷來將晶圓頂升時晶圓會破裂之疑慮。因此,為了能夠提高與晶圓的密著性並順利地進行晶圓的傳遞,較佳係使晶圓載置面的表面粗糙度最佳化。
另一方面,以高速來旋轉載置台時,由於離心力變大,因此,即使是如上所述般地提高密著性,晶圓仍會從傳遞時的位置偏移至外側,此時,會有因與晶圓的摩擦而使得晶圓載置面受到摩擦之虞。又成膜處理中,係在特定的時間點進行清潔處理。由於該清潔係用以去除真空容器內的附著物,因此多使用含氟氣體等腐蝕性強的氣體來作為清潔氣體。因此,當清潔次數變多時,載置台的表面亦有可能會受到損傷。因此,即便是將載置台的表面粗糙度最佳化,當重複進行處理時,仍會有因上述因素,而使得該表面粗糙度偏離適當範圍之疑慮。
又再者,ALD方式中,為了防止複數反應氣體混合,而採用了一種將分離氣體供應至真空容器內,來將載置台的下側加以吹淨之方法。此時,為了進行晶圓傳遞而於載置台形成有升降銷的通過孔時,當吹淨氣體的流量過大時晶圓便會浮起。因此,亦會有吹淨氣體的流量不能過大之問題。又上述問題不限於ALD,例如進行CVD時,為了防止氣體繞進載置台下方,而將載置台的下側加以吹淨的情況亦相同。
專利文獻1:日本專利第3144664號公報
專利文獻2:美國專利公報第7,153,542號
專利文獻3:美國專利公開公報第2006-177579號公報
專利文獻4:美國專利公報第6,869,641號
本發明至少一實施例的目的在於提供一種基板處理裝置,其係藉由於旋轉台可自由裝卸地設置有一用以載置基板之基板載置構件,而能夠容易地對應於該旋轉台之基板載置面的表面粗糙度偏離適當範圍的情況。
其中一實施例之基板處理裝置,其包含有:真空容器;旋轉台,係於該真空容器內旋轉;基板載置構件,係可自由裝卸地裝設於該旋轉台,並與該旋轉台一體成型地提供一將基板載置於該旋轉台的上面側之凹部,而於該凹部內構成一載置有該基板的底面;位置規範部,係設置於該旋轉台及該基板載置構件的至少其中一者,而於該旋轉台旋轉時規範因離心力導致之該基板的移動;反應氣體供應部,係將反應氣體供應至該旋轉台的該上面側;及真空排氣機構,係將該真空容器內的氣體排除。
根據至少一實施例,由於係於旋轉台可自由裝卸地設置有一用以載置基板之基板載置構件,因此能夠容易地對應於因與基板之摩擦或清潔而使得基板載置構件的表面粗糙度偏離適當範圍時必須更換新的基板載置構件等情況,來將該表面粗糙度維持在適當範圍。
以下,針對將基板處理裝置使用於成膜裝置之實施形態,參照圖式來加以說明。該成膜裝置係具備有如圖1(沿圖3的I-I’線之剖面圖)所示俯視形狀為接近圓形之扁平狀真空容器1;與設置於該真空容器1內,而於該真空容器1中心具有旋轉中心而能夠沿水平面旋轉之旋轉台2。真空容器1的結構為頂板11可自容器本體12分離。頂板11雖會因內部的減壓狀態並透過密封構件(例如O型環13)而被壓抵至容器本體12側以維持氣密狀態,但將頂板11自容器本體12分離時則藉由驅動機構(圖中未顯示)來舉起至上方。
旋轉台2係以中心部固定於圓筒狀核心部21,而該核心部21係固定於朝鉛直方向延伸之旋轉軸22上端。旋轉軸22係貫穿真空容器1的底面部14,其下端係裝設於使該旋轉軸22繞鉛直軸旋轉(本例中為順時針方向)之驅動部23。旋轉軸22及驅動部23係收納於上面具有開口的筒狀殼體20內。該殼體20係經由設置於其上面的凸緣部分而氣密地裝設於真空容器1的底面部14下面,以維持殼體20內部氣氛與外部氣氛的氣密狀態。
如圖2~圖4A及圖4B所示,旋轉台2的表面部沿著旋轉方向(圓周方向)設置有用以載置複數片,例如5片基板(半導體晶圓(以下稱為「晶圓」))的圓形凹部24。圖2係描繪凹部24未載置有晶圓W之狀態,而圖3則描繪了於凹部24載置有晶圓W之狀態。此處,圖4A及4B係將旋轉台2沿著同心圓裁切並橫向展開的展開圖。
該凹部24如圖4A所示,其直徑係形成為僅較晶圓的直徑略大(例如大2mm),以確保傳遞時的餘隙(clearance)。又,如圖4A及圖4B~圖6所示,凹部24的內部配置有基板載置構件200,該基板載置構件200的上面係隱藏於凹部24內。由於該基板載置構件200係以可相對於凹部24自由裝卸之方式設置,因此,為了確保此時的餘隙,其直徑係形成為較凹部24的直徑略小(例如1mm),而較晶圓的直徑略大(例如6mm)。
又,凹部24的深度或基板載置構件200的厚度係分別設定為當晶圓W落入至凹部24時,則晶圓W的表面會與旋轉台2的表面(未載置有晶圓W的區域)對齊。如此地來將晶圓W載置於凹部24內的基板載置構件200上,而藉由該旋轉台2的旋轉來使晶圓W公轉。
該基板載置構件200的複數部位處(例如3處)設置有位置規範部201(201a~201c)。該等位置規範部201會於旋轉台2旋轉時規範晶圓W因離心力所產生的移動。由於晶圓W會因上述離心力而移動至旋轉台2的周緣側,因此本例中,該位置規範部201係以會抵接於晶圓W之旋轉台2周緣側的側面,以規範該晶圓W的位置之型態所設置。然後,當基板載置構件200位於凹部24內的特定位置處的情況,當晶圓W抵接於位置規範部201時,係以該晶圓W的中心與凹部24的中心對齊之狀態下而規範晶圓W的位置之方式,來設置位置規範部201a~201c的裝設位置。
再者,基板載置構件200係於其上面側形成有供基板搬送機構10進入之溝槽202,以讓外部的基板搬送機構10在與該基板載置構件200之間進行晶圓W的傳遞。本例中,該基板搬送機構10的結構為構成了用以保持晶圓W的內面側的保持構件之2根叉具10a係從基端部10b伸出,當在叉具10a與基板載置構件200之間進行晶圓W的傳遞時,該基端部10b會位於基板載置構件200外側。又,該叉具10a的結構為可自由進退及自由升降,當在與基板載置構件200之間進行晶圓W的傳遞時,保持有晶圓W之叉具10a會在基板載置構件200所形成之溝槽202內進行進退動作。因此該溝槽202的深度係設定為當傳遞晶圓W時,叉具10a能夠在該溝槽202內進退移動的程度。
又,該位置規範部201a~201c係設置於當在基板載置構件200與基板搬送機構10之間進行晶圓W的傳遞時,不會阻礙該傳遞動作之位置。因此,例如圖6所示,該基板載置構件200的結構為於旋轉台2周緣側處,2根溝槽202之間係設置有位置規範部201b,而於溝槽202的左右方向(圖6中Y方向)兩側則分別設置有位置規範部201a、201c。
如圖2、圖3及圖7所示,此處真空容器1的側壁係形成有用以在外部之基板搬送機構10與旋轉台2之間進行晶圓的傳遞之搬送口15。該搬送口15係藉由閘閥(圖中未顯示)而加以開閉。又,由於旋轉台2中的凹部24係在面臨該搬送口15的位置處來與該基板搬送機構10之間進行晶圓W的傳遞,因此在旋轉台2下側對應於該傳遞位置之部位處,便設置有貫穿凹部24所設置之貫穿孔203來將基板載置構件200從內面頂升之頂升機構204。該頂升機構204係由複數根(例如3根)頂升銷205與使該等頂升銷205升降之升降構件206所構成。此外,頂升銷205的結構為當未進行基板載置構件200的頂升時,其前端會位在旋轉台2下側,以便不會阻礙旋轉台2的旋轉。
又,由於基板載置構件200係形成為較凹部24略小,並且,如後述般進行晶圓W的傳遞時,係藉由頂升機構204來將基板載置構件200從凹部24的底面頂升,因此基板載置構件200與凹部24的接合面係設置有使基板載置構件200相對於凹部24而定位於特定位置之定位構件207。本例中,定位構件207係由形成於基板載置構件200的下面之凸部208,與形成於凹部24底面之對應於凸部208的位置處之定位用凹部209所構成。該凸部208及定位用凹部209係形成於不會干擾該頂升銷205的位置處。此外,若基板載置構件200不會因凹部24與基板載置構件200的大小關係、基板載置構件200的大小或厚度、基板載置構件200內面側的表面粗糙度等而在凹部24內移動,或移動量微小的情況,或即使基板載置構件200稍微移動,亦不會影響到晶圓W的傳遞動作或晶圓W的處理的情況,則亦可不設至該定位構件207。
上述基板載置構件200係由例如石英或氧化鋁、氮化鋁、藍寶石等所形成,其表面(基板載置面)的表面粗糙度係依製程而分別設定在適當範圍。例如如上所述般,由於凹部24係形成為較晶圓要大,故以高速(例如240rpm左右的轉速)來使旋轉台2旋轉之製程中,較佳係確保密著力來抑制晶圓的移動,因此亦可使密著力優先來謀求該表面粗糙度的適當化。又,由於當基板載置構件200與晶圓W的密著力過大,則在叉具10a收取晶圓時便會有導致晶圓破損之虞,因此亦可確保某種程度的密著力來謀求該表面粗糙度的適當化以使晶圓的傳遞順利進行。再者,以低速(例如10rpm左右的轉速)來使旋轉台2旋轉之製程中,亦可使能夠順利地進行將晶圓傳遞到叉具10a一事優先,來設定該表面粗糙度的適當範圍。如此地,在使晶圓的容易傳遞程度優先時,則亦可藉由例如浮凸加工來於基板載置構件200表面形成微細凹凸。
針對基板載置構件200內面的表面粗糙度亦可依製程來設定為適當範圍。此時,由於基板載置構件200係藉由頂升銷205而從凹部24被頂升,因此亦可謀求表面粗糙度的適當化以使該動作能夠順利進行。此時,例如亦可對基板載置構件200內面藉由浮凸加工來施予微細凹凸。又,亦可使凹部24與基板載置構件200的密著力提高一事優先來謀求表面粗糙度的適當化,或考慮相對於凹部24之密著力與基板載置構件200的頂升動作容易進行程度兩者來謀求表面粗糙度的適當化。
回到圖2及圖3的說明,真空容器1中,分別與旋轉台2之凹部24的通過區域呈對向之位置處係於真空容器1的圓周方向(旋轉台2的旋轉方向)間隔地從中心部呈放射狀地延伸有第1反應氣體噴嘴31及第2反應氣體噴嘴32與2根分離氣體噴嘴41、42。該等反應氣體噴嘴31、32及分離氣體噴嘴41、42係裝設於例如真空容器1的側周壁,而其基端部(氣體導入埠31a、32a、41a、42a)則貫穿該側壁。
氣體噴嘴31、32、41、42在圖式之例中,雖係從真空容器1的周壁部被導入至真空容器1內,但亦可從後述環狀突出部5導入。此時,亦可採用一種於突出部5的外周面與頂板11的外表面設置有具開口的L字型導管,並於真空容器1內將氣體噴嘴31(32、41、42)連接於L字型導管的一側開口,而於真空容器1外部將氣體導入埠31a(32a、41a、42a)連接於L字型導管的另一側開口之結構。
該反應氣體噴嘴31、32係分別連接於第1反應氣體(BTBAS氣體;二(特丁胺基)矽烷)的氣體供應源及第2反應氣體(O3
氣;臭氧氣體)的氣體供應源(皆未圖示),而分離氣體噴嘴41、42則皆連接於分離氣體(N2
氣體;氮氣)的氣體供應源(圖中未顯示)。本例中,第2反應氣體噴嘴32、分離氣體噴嘴41、第1反應氣體噴嘴31及分離氣體噴嘴42係以該順序而配列於順時針方向。
反應氣體噴嘴31、32如圖4A及圖4B所示,用以將反應氣體朝下側噴出之噴出孔33係間隔地配列於噴嘴的長度方向。又,分離氣體噴嘴41、42處,用以將分離氣體朝下側噴出之噴出孔40係間隔地穿設於長度方向。反應氣體噴嘴31、32係相當於反應氣體供應機構,其下方區域則分別成為用以使BTBAS氣體吸附在晶圓之第1處理區域P1及用以使O3
氣體吸附在晶圓之第2處理區域P2。
分離氣體噴嘴41、42係用來形成用以分離該第1處理區域P1與第2處理區域P2之分離區域D。該分離區域D中之真空容器1的頂板11如圖2~圖4A及圖4B所示,係設置有以旋轉台2的旋轉中心為中心且於圓周方向將沿著真空容器1內周壁附近所描繪之圓分割所構成的俯視形狀為扇形並向下方突出之凸狀部4。分離氣體噴嘴41、42係被收納在該凸狀部4以該圓的圓周方向中央向該圓的半徑方向延伸所形成之溝部43內。亦即,從分離氣體噴嘴41(42)中心軸至扇型凸狀部4兩緣(旋轉方向上游側的邊緣及下游側的邊緣)的距離係設定為相同長度。另外,溝部43在本實施形態中雖係將凸狀部4二等分的方式而形成,但其他實施形態中,例如從溝部43觀之,亦可以凸狀部4之旋轉台2的旋轉方向上游側較該旋轉方向下游側要寬廣之方式來形成溝部43。
因此,分離氣體噴嘴41、42中之該圓周方向兩側係存在有該凸狀部4的下面(例如平坦的低頂面44(第1頂面)),而該頂面44的該圓周方向兩側則存在有較該頂面44更高的頂面45(第2頂面)。該凸狀部4的功能係與旋轉台2之間形成狹窄空間(分離空間),以阻止第1反應氣體及第2反應氣體的侵入,並阻止該等反應氣體的混合。
亦即,以分離氣體噴嘴41為例,係阻止O3
氣體從旋轉台2之旋轉方向上游側侵入,並阻止BTBAS氣體從旋轉方向下游側侵入。所謂的「阻止氣體的侵入」係指分離氣體噴嘴41所噴出之分離氣體(N2
氣體)在第1頂面44與旋轉台2的表面之間擴散,本例中係向鄰接於該第1頂面44之第2頂面45的下側空間噴出,藉此使得來自於該鄰接空間的氣體無法侵入的意思。然後,所謂「氣體無法侵入」並不僅指從鄰接空間完全無法進入至凸狀部4下側空間的情況,而亦指雖然有少許侵入,但是仍可確保分別從兩側侵入之O3
氣體及BTBAS氣體無法在凸狀部4內混合的情況,只要有這樣的作用,便可以發揮分離區域D角色之分離第1處理區域P1之氣氛及第2處理區域P2之氣氛的作用。因此狹窄空間的狹隘程度係設定為狹窄空間(凸狀部4的下方空間)與鄰接於該空間之區域(本例中為第2頂面45的下方空間)的壓力差為可確保「氣體無法侵入」作用之大小程度,可謂其具體尺寸係依凸狀部4的面積等而有所差異。又,吸附在晶圓的氣體當然能通過分離區域D內,所指的氣體的阻止侵入係指氣相中的氣體。
另一方面,頂板11的下面沿著該核心部21外周係設置有與較旋轉台2之核心部21要更外周側的部位呈對向之突出部5。該突出部5係接連著凸狀部4之該旋轉中心側的部位而形成,其下面係與凸狀部4的下面(頂面44)為相同高度。圖2及圖3係顯示於較該頂面45要低且較分離氣體噴嘴41、42要高的位置處將頂板11水平地裁切。此外,突出部5與凸狀部4不限於一體成型,而亦可為分別的個體。
本例中,係以直徑300mm的晶圓W作為被處理基板。該情況下,凸狀部4在自旋轉中心相距140mm而與突出部5交界的部位處,其圓周方向的長度(與旋轉台2為同心圓之圓弧長度)為例如146mm。而於晶圓的載置區域(凹部24)的最外側部位處,其圓周方向的長度為例如502mm。此外,如圖4A所示,該外側部位中,從分離氣體噴嘴41(542)兩側至分別位於左右的凸狀部4之圓周方向的長度L為246mm。
又,分離氣體噴嘴41(42)沿噴嘴長度方向係隔著例如10mm的間隔而配列有朝向真下方之例如口徑0.5mm的噴出孔40。又,反應氣體噴嘴31、32沿噴嘴長度方向亦隔著例如10mm的間隔而配列有朝向真下方之例如口徑0.5mm的噴出孔33。
再者,如圖4A所示,凸狀部4的下面,亦即頂面44至旋轉台2表面的高度h可為例如0.5mm~10mm,以約4mm為佳。此時,旋轉台2的轉速係設定為例如1rpm~500rpm。為了確保分離區域D的分離功能,宜配合旋轉台2轉速的使用範圍,例如基於實驗等來設定凸狀部4的大小,或凸狀部4的下面(第1頂面44)與旋轉台2表面之高度h。又,分離氣體不限於N2
氣體而可利用Ar氣等惰性氣體,但不限於惰性氣體而亦可為氫氣等,只要是對成膜處理不會造成影響的氣體,關於氣體種類並未特別限制。
真空容器1之頂板11的下面,亦即從旋轉台2的晶圓載置區域(凹部24)所見之頂面,如上所述,係於圓周方向存在有第1頂面44與較該頂面44要高之第2頂面45。圖1係顯示設置有高頂面45之區域的縱剖面,圖8係顯示設置有低頂面44之區域的縱剖面。扇形凸狀部4的周緣部(真空容器1的外緣側部位)如圖2及圖8所示,係形成有對向於旋轉台2的外端面而彎曲呈L形之彎曲部46。由於扇形凸狀部4係設置於頂板11側,並可自容器本體12卸下,因此該彎曲部46的外周面與與容器本體12之間存在有極微小的間隙。設置該彎曲部46的目的亦與凸狀部4同樣地,係為了防止反應氣體從兩側侵入以防止兩反應氣體之混合。該彎曲部46內周面與旋轉台2外端面之間的間隙,以及彎曲部46外周面與容器本體12之間的間隙係設定為與相對於旋轉台2表面之頂面44的高度h相同的尺寸。本例中,從旋轉台2的表面側區域可見到彎曲部46的內周面係構成真空容器1的內周壁。
容器本體12的內周壁於分離區域D處如圖8所示,係接近該彎曲部46的外周面而形成為垂直面,而於分離區域D以外的部位處則如圖1所示,例如從對向於旋轉台2外端面之部位橫跨底面部14而成為縱剖面形狀係具有矩形缺角而向外側凹陷之構造。將此凹陷部位稱為排氣區域6,而排氣區域6的底部如圖1及圖3所示,係設置有例如2個排氣口61、62。該等排氣口61、62係分別透過排氣管63而連接至真空排氣機構(例如共通的真空幫浦64)。又圖1中,元件符號65為壓力調整機構,可各別對應設置於排氣口61、62,亦可共通化。為了確實發揮分離區域D的分離作用,排氣口61、62從俯視方向來看時係設置於該分離區域D的該旋轉方向兩側,以專門進行各反應氣體(BTBAS氣體及O3
氣體)的排氣。本例中,其中一排氣口61係設置於第1反應氣體噴嘴31與相對於該反應氣體噴嘴31而鄰接於該旋轉方向下游側的分離區域D之間,而另一排氣口62係設置於第2反應氣體噴嘴32與相對於該反應氣體噴嘴32而鄰接於該旋轉方向下游側的分離區域D之間。
排氣口的設置數量不限於2個,例如可在包含有分離氣體噴嘴42的分離區域D與相對於該分離區域D而鄰接於該旋轉方向下游側的第2反應氣體噴嘴32之間再增設第3個或第4個以上的排氣口。本例雖係藉由將排氣口61、62設置於較旋轉台2要低的位置來將氣體從真空容器1內周壁與旋轉台2周緣間的間隙排除,但不限於設置在真空容器1的底面部,而亦可設置在真空容器1的側壁。又,將排氣口61、62設置在真空容器的側壁時,亦可設置在較旋轉台2要高的位置。藉由以上述方式來設置排氣口61、62,則旋轉台2上的氣體便會流向旋轉台2外側,因此與從對向於旋轉台2之頂面來排氣時的情況相比,對抑制微塵粒子被吹起的觀點來看較為有利。
如圖7及圖8所示,加熱機構(加熱器單元7)係設置於該旋轉台2與真空容器1的底面部14之間的空間,而透過旋轉台2來將旋轉台2上的晶圓加熱至製程條件所決定的溫度。於該旋轉台2周緣側附近的下側,為了將從旋轉台2的上方空間至排氣區域6的氣氛與設置有加熱器單元7的氣氛區隔開來,而將加熱器單元7整圈圍繞地設置有覆蓋組件71。該覆蓋組件71的上緣係向外側彎曲形成為凸緣狀,藉由縮小該彎曲面與旋轉台2的下面之間的間隙,便可抑制氣體從外側侵入至覆蓋組件71內。
較設置有加熱器單元7之空間要更接近旋轉中心部位的底面部14,係接近旋轉台2下面的中心部附近及核心部21,而於其之間成為狭窄空間。又,貫穿該底面部14之旋轉軸22的貫穿孔處,其內周面與旋轉軸22的間隙亦非常狭窄,該等狭窄空間係連通至該殼體20內。然後該殼體20係設置有用以將吹淨氣體(N2
氣體)供應至該狹窄空間內並進行吹淨之吹淨氣體供應管72。又,真空容器1的底面部14於加熱器單元7下側位置之圓周方向的複數部位處,係設置有用以吹淨加熱器單元7的設置空間之吹淨氣體供應管73。該等吹淨氣體供應管72、72具有作為吹淨氣體供應機構之功能。
藉由如此地設置吹淨氣體供應管72、73,如圖9中以箭頭來表示吹淨氣體的流動般,便能夠以N2
氣體來吹淨從殼體20內至加熱器單元7之設置空間的空間。該吹淨氣體係從旋轉台2與覆蓋組件71之間的間隙經由排氣區域6而被排氣至排氣口61、62。藉此可防止BTBAS氣體或O3
氣體從上述第1處理區域P1與第2處理區域P2中的一者經由旋轉台2下方而進入另一者,故該吹淨氣體亦可達成分離氣體的功效。
又,分離氣體供應管51係連接於真空容器1之頂板11的中心部,以向頂板11與核心部21之間的空間52供應分離氣體(N2
氣體)。被供應至該空間52之分離氣體係經由突出部5與旋轉台2的狹窄間隙50而沿著旋轉台2之晶圓載置區域側的表面朝向周緣被噴出。由於被該突出部5圍繞的空間充滿了分離氣體,因此可防止反應氣體(BTBAS氣體或O3
氣體)在第1處理區域P1與第2處理區域P2之間經由旋轉台2的中心部而發生混合。亦即,為了分離第1處理區域P1與第2處理區域P2的氣氛,該成膜裝置係具有藉由旋轉台2之旋轉中心部與真空容器1而被加以區劃,並利用分離氣體來吹淨,且沿著該旋轉方向形成有將分離氣體噴出至該旋轉台2表面的噴出口之中心部區域C。此外,此處所指的噴出口係相當於該突出部5與旋轉台2的狹窄間隙50。
又,本實施型態之成膜裝置係設置有用以進行裝置整體動作的控制之電腦構成的控制部100,該控制部100之記憶體內收納有用以使裝置運轉之程式。該程式係由為了執行後述裝置動作之步驟群所組成,而從硬碟、光碟、光磁氣碟、記憶卡、軟碟等記憶媒體被安裝在控制部100內。
接下來說明上述實施形態的作用。首先打開未圖示之閘閥,並從外部利用基板搬送機構10經由搬送口15來將晶圓W傳遞至旋轉台2的凹部24內。參照圖10A至圖10C~圖13來加以說明上述傳遞動作。首先,使進行晶圓W的傳遞之凹部24停止在面臨搬送口15的位置處後,如圖11A所示,透過凹部24底面的貫穿孔203來使頂升銷205從真空容器1的底部側上升,以使基板載置構件200上升至旋轉台2上側的傳遞位置處。
另一方面,如圖10A、圖11A所示,保持有晶圓W之叉具10a會在基板載置構件200的上側侵入至第1位置處。該第1位置係指使晶圓W的中心較凹部24的中心要更偏移至旋轉台2的旋轉中心側(例如1mm左右)之狀態下,藉由叉具10a來將晶圓W傳遞至基板載置構件200處之位置。由於該基板載置構件200係形成為較晶圓W要大,因此能夠在該第1位置處將晶圓W傳遞至基板載置構件200。
接下來如圖11B所示,下降叉具10a來將晶圓W傳遞至基板載置構件200後使叉具10a回到溝槽202內。藉以如圖10A或圖11C所示,在使晶圓W的中心較基板載置構件200的中心要更偏移至該旋轉中心側之狀態下,來將晶圓W傳遞至基板載置構件200。此狀態下,晶圓W之旋轉台2周緣側的側部並未抵接於位置規範部201。如上所述地在偏移狀態下將晶圓W傳遞至基板載置構件200之理由係因為若從一開始即使晶圓W的側部與位置規範部201相接觸般地來將晶圓W傳遞至基板載置構件200的話,則會因晶圓W側部與位置規範部201的摩擦,使得晶圓W與位置規範部201的接觸部分受到損傷,而有發生粒子之虞。
接下來如圖11C所示,下降頂升銷205來將載置有晶圓W之基板載置構件200收納在凹部24內。此時,基板載置構件200係以其凸部208為嵌合至凹部24的定位用凹部209之型態而收納於凹部24內。於上述晶圓W的傳遞中間歇地旋轉旋轉台2,並使進行晶圓W的傳遞之凹部24停止在面臨搬送口15之位置處,來同樣地分別將晶圓W載置於旋轉台2的5個凹部24內。接著利用真空幫浦64來將真空容器1內真空抽氣至預先設定的壓力,並一邊順時針方向地旋轉旋轉台2,一邊利用加熱器單元7來加熱晶圓W。
如圖10B、圖12A所示,藉由該旋轉台2之旋轉,凹部24內之晶圓W會因離心力而向外側移動,其側部會停止在抵接於位置規範部201之位置。該位置如上述,係會將晶圓W中心與基板載置構件200和凹部24之中心加以一致的位置。此處旋轉台2係藉由加熱器單元7預先加熱至例如300℃,而晶圓W係載置於該旋轉台2來被加熱。藉由圖中未顯示的溫度感應器來確認晶圓W溫度已達設定溫度後,分別從第1反應氣體噴嘴31及第2反應氣體噴嘴32噴出BTBAS氣體及O3
氣體,並從分離氣體噴嘴41、42噴出分離氣體(N2
氣體)。
晶圓W會藉由旋轉台2的旋轉,而交互地通過設置有第1反應氣體噴嘴31之第1處理區域P1與設置有第2反應氣體噴嘴32之第2處理區域P2,故BTBAS氣體會吸附在晶圓W,接著O3
氣體會將吸附之BTBAS分子氧化而形成1層或複數層的氧化矽分子層,藉此可使氧化矽分子層依序層積而形成特定膜厚的矽氧化膜。
此時亦從分離氣體供應管51供應分離氣體(N2
氣體),藉此從中心部區域C,亦即從突出部5與旋轉台2的中心部之間而沿著旋轉台2表面來將N2
氣體噴出。本例中,沿著設置有反應氣體噴嘴31、32之第2頂面45下側空間之容器本體12內周壁處,係如上所述地內周壁被裁切而變得寬廣。由於排氣口61、62係位於該寬廣空間的下方,因此第2頂面45下側空間的壓力會較第1頂面44下側的狹窄空間及該中心部區域C的各壓力要低。將從各部位噴出氣體時的氣體流動狀態概略顯示於圖13。從第2反應氣體供應噴嘴32向下側被噴出而碰撞到旋轉台2表面(晶圓W的表面及未載置有晶圓W區域的表面雙方)而沿著其表面朝向旋轉方向上游側之O3
氣體,會被從其上游側流來的N2
氣體推回而流入至旋轉台2周緣與真空容器1內周壁之間的排氣區域6,並藉由排氣口62被排出。
又,從第2反應氣體供應噴嘴32向下側被噴出而碰撞到旋轉台2表面並沿其表面朝向旋轉方向下游側之O3
氣體,雖會因從中心部區域C噴出之N2
氣體的流動與排氣口62的吸引作用而朝向該排氣口62,但一部分會朝向鄰接於下游側之分離區域D,而欲流入扇型凸狀部4下側。然而,由於此扇形凸狀部4之頂面44的高度及圓周方向的長度係設定為包含有各氣體流量等運轉時的製程參數中可防止氣體侵入該頂面44下側之尺寸,因此亦如圖4B所顯示地,O3
氣體幾乎不會流入扇形凸狀部4下側,或即使有些許流入亦不會到達分離氣體供應噴嘴41附近,而是藉由分離氣體噴嘴41所噴出之N2
氣體被推回至旋轉方向上游側(亦即第2處理區域P2側),並連同中心部區域C所噴出之N2
氣體而從旋轉台2周緣與真空容器1內周壁的間隙經由排氣區域6一起被排氣至排氣口62。
又,從第1反應氣體供應噴嘴31向下側被噴出,而沿著旋轉台2表面分別朝向旋轉方向上游側及下游側之BTBAS氣體,係完全無法侵入鄰接於其旋轉方向上游側及下游側之扇形凸狀部4的下側,或即使侵入亦會被推回至第2處理區域P2側,而連同中心部區域C所噴出之N2
氣體從旋轉台2周緣與真空容器1內周壁的間隙經由排氣區域6一起被排氣至排氣口61。亦即於各分離區域D中,雖阻止了在氣氛中流動之反應氣體(BTBAS氣體或O3
氣體)的侵入,但吸附在晶圓W的氣體分子仍會直接通過分離區域(亦即扇形凸狀部4的低頂面44下方)而有助於成膜。
又再者,第1處理區域P1的BTBAS氣體(第2處理區域P2的O3
氣體)雖會欲侵入至中心部區域C內,但如圖13所示,由於分離氣體會從該中心部區域C朝向旋轉台2的周緣被噴出,因此,可藉由該分離氣體來阻止BTBAS氣體侵入,或即使有些許侵入亦會被推回,而能夠阻止其通過該中心部區域C而流入第2處理區域P2(第1處理區域P1)。
然後於分離區域D,由於扇形凸狀部4的周緣部係向下方彎曲,且彎曲部46與旋轉台2外端面之間的間隙係如上所述地變得狭窄而實質上阻止了氣體通過,因此,亦可阻止第1處理區域P1的BTBAS氣體(第2處理區域P2的O3
氣體)經由旋轉台2外側而流入第2處理區域P2(第1處理區域P1)。從而能夠藉由兩個分離區域D來將第1處理區域P1的氣氛與第2處理區域P2的氣氛完全地分離,以使BTBAS氣體及O3
氣體分別被排氣至排氣口61及排氣口62。其結果為,兩反應氣體(在本例中為BTBAS氣體及O3
氣體)即使在氣氛中也不會在晶圓上相互混合。此外,在本例中,由於係藉由N2
氣體來吹淨旋轉台2下側,因此完全沒有流入排氣空間6的氣體會通過旋轉台2下側(例如BTBAS氣體流入O3
氣體的供應區域)之虞。
此處說明處理參數的一例。利用直徑300mm之晶圓W來作為被處理基板時,旋轉台2的轉速為例如1rpm~500rpm,處理壓力為例如1067Pa(8Torr),晶圓W的加熱溫度為例如350℃,BTBAS氣體及O3
氣體的流量例如分別為100sccm及10000sccm,來自分離氣體噴嘴41、42的N2
氣體流量為例如20000sccm,來自真空容器1中心部之分離氣體供應管51的N2
氣體流量為例如5000sccm。又,針對1片晶圓之反應氣體的供應循環數,亦即晶圓分別通過處理區域P1、P2的次數係配合目標膜厚而改變,但為多數次(例如600次)。
如此地在成膜處理結束後,以和搬入動作相反的動作並利用基板搬送機構10來將各晶圓搬出。該晶圓W的搬出係依下述般進行。首先,打開閘閥(圖中未顯示),並使進行晶圓W的搬出之凹部24停止在面臨搬送口15之位置處。然後,如圖12B所示,透過凹部24底面的貫穿孔203來使頂升銷205從真空容器1的底部側上升,而使基板載置構件200上升至旋轉台2上側的傳遞位置處。
另一方面,如圖10C、圖12B所示,使基板搬送機構10的叉具10a在基板載置構件200的溝槽202內部中侵入至第2位置處。該第2位置係指在晶圓W中心與凹部24中心對齊之狀態下,叉具10a會位在從基板載置構件200收取晶圓W之位置。如上所述,由於成膜處理時,晶圓W會藉由旋轉台2的旋轉而在其中心與凹部24中心對齊之狀態下受到位置規範,而叉具10a則是會從將晶圓W傳遞至基板載置構件200之位置處偏移至外側之狀態,因此較佳地係使利用叉具10a所進行之收取位置從該第1位置處偏移至外側。
接下來,如圖12C所示,使叉具10a上升至基板載置構件200上側,而如上述般地將晶圓W從基板載置構件200收取至叉具10a上,並透過閘閥搬出至真空容器1外。之後,將頂升銷205下降至旋轉台2下側,旋轉旋轉台2,並使接下來將進行晶圓W的傳遞之凹部24停止在面臨搬送口15的位置處,而同樣地將晶圓W從凹部24搬出。如上述般間歇地旋轉旋轉台2來進行晶圓W的搬出,而分別將晶圓W從旋轉台2的5個凹部24內搬出。
上述例中,將晶圓W傳遞至凹部24時,係使叉具10a進入至第1位置處,而從凹部24收取晶圓W時,則使叉具10a進入至第2位置處。由於該等第1位置與第2位置係指叉具10a進退方向的位置,因此藉由控制叉具10a進退方向的移動距離,便能夠使叉具10a進入至第1位置與第2位置的各別位置處。又實際上,第1位置與第2位置之叉具10a進退方向的距離差為1mm左右。因此該等位置中,皆係將該溝槽202的形狀設置為叉具10a能夠通過溝槽202內。
根據上述實施形態,由於係將複數晶圓W配置在旋轉台2的旋轉方向,旋轉旋轉台2並依序通過第1處理區域P1與第2處理區域P2,即進行所謂的ALD(或MLD)處理,因此能夠高產能地進行成膜處理。然後,由於係將在第1處理區域P1與第2處理區域P2之間具有低頂面之分離區域D設置在該旋轉方向,並從藉由旋轉台2的旋轉中心部與真空容器1所區隔開來的中心部區域C來將分離氣體朝向旋轉台2周緣噴出,以將擴散至該分離區域D兩側之分離氣體及從該中心部區域C所噴出之分離氣體連同該反應氣體一起透過旋轉台2周緣與真空容器1內周壁的縫隙被排出,因此可防止兩反應氣體混合,其結果便可進行良好的成膜處理,且旋轉台2上完全不會產生反應生成物或會被盡量地抑制,而可抑制微塵粒子的發生。此外,亦可為於旋轉台2載置1片晶圓W之結構。
又,由於係以可相對於凹部24自由裝卸之基板載置構件200來構成凹部24中與晶圓W內面相接觸的區域,因此可在該基板載置構件200的表面粗糙度偏離適當範圍時作更換,則將基板載置面維持於適當的表面粗糙度之對應便會變得容易。此處如上所述,由於晶圓W會因離心力而移動至外側並受到定位,因此基板載置構件200的表面會因該晶圓W的移動而摩擦或容易變得粗糙。再者清潔時,係藉由使用腐蝕性強的清潔氣體,當清潔次數增加時,亦會有基板載置構件200表面變粗糙之情況。如此地,當基板載置構件200表面變粗糙時,由於只要更換基板載置構件200即可,因此相較於調整或更換旋轉台2表面整體的情況,便可容易地對應。從而能夠縮短裝置無法稼動的時間並避免產能降低。
此處,若持續放任基板載置構件200表面變得粗糙,則晶圓W與基板載置構件200的密著性會降低,而造成晶圓W容易因旋轉的離心力而從凹部24飛出,或晶圓W與基板載置構件200的界面產生間隙,由於氣體會進入至該間隙,因此晶圓W便會容易飄浮。上述飄浮的原因考量為如下所述。晶圓W雖會依第1處理區域P1、分離區域D、第2處理區域P2、分離區域D的順序移動,但由於分離氣體的供應流量很大,因此於分離區域D處,分離氣體便會容易進入該晶圓W與基板載置構件200的界面。接下來晶圓W雖會通過處理區域,但由於反應氣體的供應流量較小,因此該區域處壓力較小,因為此時的壓力差,進入至該晶圓W與基板載置構件200的界面之分離氣體便會噴出。因該分離氣體的噴出力而被認為會造成晶圓W從凹部24浮起、飄浮。
又,由於基板載置構件200係可自由裝卸地設置於旋轉台2,因此藉由依製程來謀求基板載置構件200表面粗糙度的適當化,並更換基板載置構件200,便能夠配合製程來使基板載置面的表面粗糙度最佳化。藉此,如在高速旋轉旋轉台2之製程中,藉由提高基板載置構件200與晶圓W的密著性,便能夠抑制因離心力作用所發生之晶圓W飛出的情況。又,藉由調整表面粗糙度,便可確保基板載置構件200與晶圓W的密著性,且利用叉具10a來從基板載置構件200收取晶圓W時便不會發生晶圓W破損,而可順利地進行傳遞。未設置有基板載置構件200時,由於凹部24的底面會成為基板載置面,因此將凹部24表面粗糙度調整在適當範圍為佳。但有時由於表面粗糙度會被固定在某一範圍,因此亦會有依製程而成為不適當的表面粗糙度之情況。因此,較佳為設置有一可自由裝卸的基板載置構件200,來選擇對應於製程的表面粗糙度之結構。
再者,由於容易將基板載置構件200的表面粗糙度維持在適當範圍,因此以例如提高晶圓W與基板載置構件200的密著性來縮小晶圓W與基板載置構件200之界面的間隙之方式設定該表面粗糙度時,便能夠抑制反應氣體侵入至晶圓W與基板載置構件200之界面的間隙,從而抑制成膜在晶圓W內面。又再者,由於基板載置構件200係設置有位置規範部201,因此即便是在旋轉台2旋轉時因離心力作用而使得晶圓W移動,仍能夠規範該晶圓W的位置。此處,以晶圓W中心與凹部24中心對齊之方式來規範晶圓W的位置時,由於晶圓W與凹部24的位置關係會在晶圓W的圓周方向上對齊,因此處理條件會在圓周方向上變得平均,從而可進行均勻性更高的處理。
又本例中如圖6所示,基板載置構件200係以塞住凹部24底面所形成之頂升銷205的貫穿孔203之型態而設置於該凹部24內。該基板載置構件200係由例如石英所構成,由於厚度較晶圓W要厚,因此基板載置構件200會具有鉛錘的功能,因此便不會有因從該貫穿孔203所流出之吹淨氣體而使得晶圓W自凹部24飄起之虞。因此便能夠抑制晶圓W的飄浮,而以大供應量來供應吹淨氣體。如此地增加吹淨氣體的供應量時,能夠抑制處理氣體繞進旋轉台2下側,而在進行ALD或CVD時,便能夠抑制薄膜附著在不必要的部位。
再者,清潔成膜裝置時,亦可將基板載置構件200卸下而另外清潔基板載置構件200。此時,由於基板載置構件200並未曝露在清潔氣體中,因此便可防止因清潔氣體而造成基板載置構件200表面變得粗糙。又再者,基板載置構件200係可自由裝卸地設置於凹部24,因此能夠以相異材料來形成基板載置構件200與旋轉台2,從而提高材料的選擇自由度。例如為了抑制表面產生粗糙,基板載置構件200可由耐蝕性大的材料(例如石英或氧化鋁、氮化鋁、藍寶石等陶瓷)所構成,而關於旋轉台2,則是使熱傳導性優先於耐蝕性,而由例如碳或石英、氧化鋁、氮化鋁等所構成。
接著針對其他實施形態,利用圖14及圖15來加以說明。本例中,基板載置構件210係被分割為對應於晶圓W的中央部之中央部分211;與包圍該中央部分211,而對應於較晶圓W中央部要更接近周緣側部位之環狀周緣部分212。又,該中央部分211的結構為可藉由頂升機構213,而在旋轉台2上側的傳遞位置處與該中央部分211表面與周緣部分212表面對齊之位置處之間作自由升降。圖中元件符號214為構成了凹部24底面所形成之頂升機構213的通過區域之貫穿孔。此時,該中心部分211的大小係設定為可從2根叉具10a之間升降。而針對基板載置構件210所形成之位置規範部201a~201c,則與上述實施形態同樣地形成。
該基板載置構件210中,亦可將例如中心部分211的表面粗糙度與周緣部分212的表面粗糙度設定為彼此相異。本例中,中心部分211的表面係藉由浮凸加工而形成有微細凹凸,而周緣部分212的表面則被施予鏡面加工。但亦可將中心部分211及周緣部分212的表面調整為相同的表面粗糙度。又,可將中心部分211及周緣部分212內面的表面粗糙度調整為相同的表面粗糙度,或調整為相異的表面粗糙度。
從基板搬送機構10將晶圓W傳遞至上述基板載置構件210時,係藉由頂升機構213來使中心部分211從凹部24上升,以使中心部分211位在2根叉具10a間之狀態下,來使保持有晶圓W之叉具10a進入至該第1位置處。接下來,藉由使叉具10a下降至中心部分211與旋轉台2之間,而在晶圓W中心係較凹部24中心要更偏移至旋轉台2中心側之狀態下來將晶圓W傳遞至中心部分211上。然後,使叉具10a退下後,藉由降下保持有晶圓W之中心部分211,來將晶圓W載置於凹部24內的基板載置構件210上。之後藉由旋轉旋轉台2,來使晶圓W因旋轉的離心力而移動至外側,以使晶圓W側部抵接於位置規範部201。如上所述地使得晶圓W中心與凹部24中心對齊,來規範晶圓W的位置。
又,將晶圓W從基板載置構件210傳遞至基板搬送機構10時,係藉由頂升機構213來使保持有晶圓W之中心部分211從凹部24上升,接著在旋轉台2與中心部分211之間處,以中心部分211係位在2根叉具10a之間之方式來使叉具10a進入至該第2位置。然後,使叉具10a較中心部分211要更加上升,來將晶圓W傳遞至叉具10a上。此情況下,將晶圓W傳遞至叉具10a時之叉具10a的進入位置與利用叉具10a來收取晶圓W時之叉具10a的進入位置雖然有所不同,但亦可藉由調整叉具10a進退方向的移動距離來加以對應。
上述結構中,由於係將中心部分211與周緣部分212之晶圓W載置面的表面粗糙度調整為相異粗糙度,因此當晶圓W因離心力而移動至外側時,便能夠縮小在中心部分211上移動時的摩擦力,從而抑制晶圓內面發生損傷,而在晶圓W因離心力移動至外側後,能夠藉由周緣部分212來確保晶圓W與凹部24的密著性以防止飛出。又,將周緣部分212內面側的表面粗糙度調整為能夠確保與凹部24表面之間的密著性時,便可更加抑制氣體侵入至基板載置構件210內面側,從而可抑制晶圓W的飄浮或成膜在晶圓W內面。再者,由於基板載置構件210為可自由裝卸之結構,因此與上述實施形態同樣地,當基板載置構件210之基板載置面的表面粗糙度偏離適當範圍時,只要進行更換即可,便可容易地對應。又再者,可卸下基板載置構件210後再進行成膜裝置的清潔。又本例中,係以塞住凹部24底面所形成之頂升機構的貫穿孔之型態,而於該凹部24設置有基板載置構件200,因此亦可抑制晶圓W的飄浮並以大流量來供應吹淨氣體。
接著針對另一其他實施形態,利用圖16來加以說明。本例中係具備有使晶圓W相對於基板載置構件220作升降之基板頂升機構230,該基板頂升機構230係由支撐晶圓的內面側而升降之升降銷231,與用以使該升降銷231升降之升降構件232所構成。基板載置構件220並未形成有溝槽202,除了形成有升降銷231的貫穿孔221以外,其他結構係與圖5之基板載置構件200相同。元件符號233為形成於凹部24底部之升降銷231的貫穿孔。該升降銷231的位置或大小係設定為可自2根叉具10a之間升降。
從基板搬送機構10將晶圓W傳遞至上述基板載置構件220時,係使升降銷231上升至旋轉台2上側,以在使得升降銷231位在2根叉具10a間之狀態下,來使保持有晶圓W之叉具10a進入至該第1位置處,接著再下降。如此地,使晶圓W中心係較凹部24中心要更偏移至旋轉台2中心側之狀態下來將晶圓W傳遞至升降銷231上。然後,使叉具10a退下後,藉由降下保持有晶圓W之升降銷231,來將晶圓W載置於凹部24內的基板載置構件220上。之後藉由旋轉旋轉台2,來使晶圓W因旋轉的離心力而移動至外側,以使晶圓W側部抵接於位置規範部201。如上所述地使得晶圓W中心與凹部24中心對齊,來規範晶圓W的位置。
又,將晶圓W從基板載置構件220傳遞至叉具10a時,係使升降銷231從凹部24上升,而在晶圓W與旋轉台2之間使叉具10a進入至該第2位置處。接下來藉由上升叉具10a,來將晶圓W傳遞至叉具10a上。此情況下,將晶圓W傳遞至叉具10a時的叉具10a進入位置與利用叉具10a來收取晶圓W時的叉具10a進入位置雖然不同,但亦可藉由調整叉具10a進退方向的移動距離來加以對應。
由於上述結構亦係可自由裝卸地設置有基板載置構件220,因此可在該基板載置構件220的表面粗糙度偏離適當範圍時作更換,從而容易將晶圓載置面的表面粗糙度維持在適當範圍。再者,調整基板載置構件220的表面粗糙度來提高基板載置構件220與晶圓W的密著性時,能夠抑制成膜在晶圓內面。又,清潔時,可僅將基板載置構件220卸下來加以洗淨。
再者,不限於在分離氣體噴嘴41、42兩側設置凸狀部44之上述結構,而亦可採用於凸狀部4內部朝旋轉台2的直徑方向延伸形成有分離氣體之流通室,並於該流通室底部沿著長度方向穿設有多個氣體噴出孔之結構。又再者,用以加熱晶圓之加熱機構不限於利用電阻發熱體之加熱器,而亦可為燈式加熱裝置,並可設置在旋轉台2上側來取代設置於旋轉台2下側,抑或上下兩者皆設置亦可。
以上的實施形態中,旋轉台2的旋轉軸22係位於真空容器1的中心部,並利用分離氣體來吹淨旋轉台2中心部與真空容器1上面部之間的空間,但亦可為如圖17所示之結構。圖17之成膜裝置中,真空容器1中央區域的底面部14係向下側突出而形成有驅動部的收納空間80,並於真空容器1中央區域的上面形成有凹部80a,而於真空容器1中心部處,在收納空間80底部與真空容器1之該凹部80a的上面之間係介設有支柱81,以防止來自第1反應氣體噴嘴31的BTBAS氣體與來自第2反應氣體噴嘴32的O3
氣體透過該中心部而發生混合。
關於旋轉該旋轉台2的機構,係圍繞支柱81而設置有旋轉套筒82,並沿著該旋轉套筒82而設置有環狀之旋轉台2。然後,於該收納空間80內設置有藉由馬達83來驅動的驅動齒輪部84,利用該驅動齒輪部84而藉由形成於旋轉套筒82下部外周的齒輪部85來旋轉該旋轉套筒82。元件符號86、87及88為軸承部。又,該收納空間80之底部連接有吹淨氣體供應管74,並且,用以將吹淨氣體供應至該凹部80a側面與旋轉套筒82上端部之間的空間之吹淨氣體供應管75係連接於真空容器1上部。圖17中,用以將吹淨氣體供應至該凹部80a側面與旋轉套筒82上端部之間的空間之開口部雖係記載為左右2處,但較佳地,宜設計開口部(吹淨氣體供應口)的配列個數以使得BTBAS氣體與O3
氣體不會經由旋轉套筒82附近的區域而相互混合。
本發明不限於利用2種反應氣體,而亦可適用於將3種以上的反應氣體依序供應至基板上的情況。此時,只要依照例如第1反應氣體噴嘴、分離氣體噴嘴、第2反應氣體噴嘴、分離氣體噴嘴、第3反應氣體噴嘴及分離氣體噴嘴的順序來將各氣體噴嘴設置於真空容器1的圓周方向,並使包含有各分離氣體噴嘴之分離區域為上述實施形態之結構即可。
適用的處理氣體除了上述例子以外,亦可舉例有DCS(二氯矽烷)、HCD(六氯二矽甲烷)、TMA(三甲基鋁)、3DMAS(三(二甲胺基)矽烷)、TEMAZ(四(乙基甲基胺基酸)-鋯)、TEMAH(四(乙基甲基胺基酸)-鉿)、Sr(THD)2
(二(四甲基庚二酮酸)-鍶)、Ti(MPD)(THD)((甲基戊二酮酸)(雙四甲基庚二酮酸)-鈦)、單胺基矽烷等。
將利用上述成膜裝置之基板處理裝置顯示於圖18。圖18中,元件符號101係收納例如25片晶圓而稱為晶圓匣盒的密閉型搬送容器、元件符號102係設置有基板搬送機構103之大氣搬送室、元件符號104、105係可將氣氛在大氣氣氛與真空氣氛間切換之裝載室(預備真空室)、元件符號106係設置有2座基板搬送機構107a、107b之真空搬送室、元件符號108、109為前述成膜裝置。將搬送容器101從外部搬送至具有載置台(未圖示)之搬入搬出埠並連接至大氣搬送室102後,藉由開閉機構(未圖示)來將蓋子打開,並利用基板搬送機構103將晶圓從該搬送容器101內取出。接下來,搬入至裝載室104(105)內並將該室內從大氣氣氛切換至真空氣氛後,利用基板搬送機構107a、107b來將晶圓取出,並搬入至成膜裝置108或109其中一者以實施上述成膜處理。如此地藉由具備複數個(例如2個)例如5片處理用之成膜裝置,而可高產能地進行所謂的ALD(MLD)。
以上中,本發明之基板處理裝置除了ALD(MLD)處理以外,亦可進行CVD處理,抑或進行熱氧化、各種退火等的真空處理。位置規範部只要能夠規範因旋轉台旋轉時的離心力而造成基板的移動,則其形狀或裝設部位不限於上述實施例,而亦可為如圖19A所示般將旋轉台2的凹部24的內壁兼作為位置規範部之結構。又,不限於旋轉台2之凹部24的內側,而亦可如圖19B所示般地將位置規範部240設置在凹部24外側。又,構成凹部24底面的型式之基板載置構件的大小可與基板相同或較基板要大,只要是能夠在與基板搬送機構10之間進行基板的傳遞,則亦可較基板要小。
又,旋轉台2所設置之凹部只要至少其底面部係以基板載置構件所構成即可,抑或如圖20A及20B所示般,將兼作為基板載置構件250之基板載置用凹部251可自由裝卸地設置於旋轉台2。此時,如圖20A所示,旋轉台2係形成有配合基板載置構件250的形狀之孔部252,可將基板載置構件250設置為塞住該孔部252,抑或如圖20B所示般,於旋轉台2所設置之凹部24設置一設置有基板載置用凹部251之基板載置構件250。圖20A及20B的結構雖為藉由基板頂升機構230來將晶圓W頂升,而在與基板搬送機構10之間進行晶圓W的傳遞,但亦可如圖20B之範例般,與上述實施形態同樣地藉由頂升機構來將基板載置構件250頂升,而在與基板搬送機構10之間進行晶圓W的傳遞。此處基板載置用凹部所載置之基板可以其上面係較旋轉台2表面要低之型態被載置,抑或其上面係較旋轉台2表面要高之型態被載置。
本發明中,「旋轉台係可自由裝卸地設置有基板載置構件」係指除了將基板載置構件設置於旋轉台的情況以外,亦包含有在旋轉台及基板載置構件的其中一者設置有凸部,而於另一者設置有凹部,且該等彼此嵌合的情況,或旋轉台及基板載置構件彼此卡合的情況,抑或藉由螺絲等固著構件來相互固定之情況。又,「貫穿孔被基板載置構件塞住」係指亦包含有當吹淨氣體的壓力較高時,則因基板載置構件與晶圓W兩者的重量而將貫穿孔塞住之情況。此時,當進行基板的搬出入時,只要停止吹淨氣體的供應或減少供應量,來使貫穿孔因基板載置構件的重量而塞住即可。
又再者,依位置規範部的形狀或材質,可在該基板的側部係接觸於位置規範部之狀態下來將基板傳遞至基板載置構件,此時,亦可在使基板中心從凹部中心偏移之狀態下而不將基板傳遞至基板載置構件。又,位置規範部亦可不以使得基板中心與凹部中心對齊之方式來規範基板的位置。又再者,為了使外部的基板搬送機構在與基板載置構件之間進行基板的傳遞,用以使基板搬送機構進入至基板載置構件的上面側之溝槽亦可為刻槽。又再者,基板搬送機構亦可使用將基板的上面側加以靜電吸附並搬送之型式。此時,便可在不上升基板載置構件或不使用基板頂升機構之情況下,來將基板傳遞至基板載置構件。
以上已記載有關本發明之較佳實施形態,但本發明並非限定於前述特定之實施形態,可在申請專利範圍所記載之本發明宗旨範圍內進行各種變形或變更。
本發明係根據向日本專利局所申請之基礎申請2009-274860號而主張優先權,並援用其所有內容於此。
h...高度
C...中心部區域
D...分離區域
L...長度
P1...第1處理區域
P2...第2處理區域
W...晶圓
1...真空容器
2...旋轉台
4...凸狀部
5...突出部
6...排氣區域
7...加熱器單元
10a...叉具
10b...基端部
11...頂板
12...容器本體
13...O型環
14...底面部
15...搬送口
20...殼體
21...核心部
22...旋轉軸
23...驅動部
24...凹部
31a、32a、41a、42a...氣體導入埠
31...第1反應氣體噴嘴
32...第2反應氣體噴嘴
33、40...噴出孔
41、42...分離氣體噴嘴
43...溝部
44...第1頂面
45...第2頂面
46...彎曲部
50...間隙
51...分離氣體供應管
52...空間
61、62...排氣口
63...排氣管
64...真空幫浦
65...閘閥
71...覆蓋組件
72~75...吹淨氣體供應管
80...收納空間
80a...凹部
81...支柱
82...旋轉套筒
83...馬達
84...驅動齒輪部
85...齒輪部
86、87、88...軸承部
100...控制部
101...搬送容器
102...大氣搬送室
103...基板搬送機構
104、105...裝載室
106...真空搬送室
107a、107b...基板搬送機構
108、109...成膜裝置
200...基板載置構件
201、201a~201c...位置規範部
202...溝槽
203...貫穿孔
204...頂升機構
205...頂升銷
206...升降構件
207...定位構件
208...凸部
209...定位用凹部
210...基板載置構件
211...中央部分
212...周緣部分
213...頂升機構
214...貫穿孔
220...基板載置構件
221...貫穿孔
230...基板頂升機構
231...升降銷
232...升降構件
233...貫穿孔
240...位置規範部
250...基板載置構件
251...凹部
252...孔部
圖1係顯示一實施形態之成膜裝置的縱剖面之圖式。
圖2係顯示上述成膜裝置內部的概略結構之立體圖。
圖3為上述成膜裝置的橫剖俯視圖。
圖4A及圖4B係顯示上述成膜裝置中的處理區域及分離區域之縱剖面圖。
圖5係顯示上述成膜裝置所設置的基板載置構件之立體圖。
圖6係顯示該基板載置構件之俯視圖與縱剖面圖。
圖7為上述成膜裝置的部份剖面立體圖。
圖8為上述成膜裝置的部分縱剖面圖。
圖9係顯示分離氣體或吹淨氣體的流動樣態之說明圖。
圖10A~圖10C係顯示上述成膜裝置的作用之俯視圖。
圖11A~圖11C係顯示上述成膜裝置的作用之縱剖面圖。
圖12A~圖12C係顯示上述成膜裝置的作用之縱剖面圖。
圖13係顯示第1反應氣體及第2反應氣體因分離氣體而被分離並排除的樣態之說明圖。
圖14係顯示基板載置構件的其他範例之立體圖。
圖15係顯示該基板載置構件之俯視圖與縱剖面圖。
圖16係顯示基板載置構件的再一其他範例之俯視圖與縱剖面圖。
圖17係顯示另一實施形態之成膜裝置之縱剖面圖。
圖18係顯示使用成膜裝置之基板處理系統的一例之概略俯視圖。
圖19A及圖19B係顯示變形例結構之縱剖面圖。
圖20A及圖20B係顯示其他變形例結構之縱剖面圖。
C...中心部區域
1...真空容器
2...迴轉筒
5...突出部
6...排氣區域
7...加熱器單元
11...頂板
12...容器本體
13...O型環
14...底面部
20...殼體
21...核心部
22...旋轉軸
23...驅動部
44...第1頂面
50...間隙
51...分離氣體供應管
61...第1排氣口
63...排氣管
64...真空幫浦
65...閘閥
71...覆蓋組件
72、73...吹淨氣體供應管
100...控制部
Claims (5)
- 一種基板處理裝置,其包含有:真空容器;旋轉台,係於該真空容器內旋轉;基板載置構件,係可自由裝卸地裝設於該旋轉台,並與該旋轉台一體成型地提供一將基板載置於該旋轉台的上面側之凹部,而於該凹部內構成一載置有該基板的底面;位置規範部,係設置於該旋轉台及該基板載置構件的至少其中一者,而於該旋轉台旋轉時規範因離心力導致之該基板的移動;反應氣體供應部,係將反應氣體供應至該旋轉台的該上面側;及真空排氣機構,係將該真空容器內的氣體排除。
- 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置,其係更進一步地包含有:頂升機構,係將該基板載置構件頂升,以在與外部的基板搬送機構之間進行該基板的收授;及吹淨氣體供應部,係將吹淨氣體供應至該旋轉台的下方側;其中該旋轉台係具有當該頂升機構通過而該基板載置構件未被頂升時會被該基板載置構件塞住之貫穿孔。
- 如申請專利範圍第2項之基板處理裝置,其中當外部的基板搬送機構在與該基板載置構件之間進行基板的收授時,該基板載置構件的上面側係形成有供該基板搬送機構進入之溝槽。
- 如申請專利範圍第2項之基板處理裝置,其中該基板載置構件包含有:中央部分;及環狀周緣部分,係包圍該中央部分而與該中央部分為分離狀態;其中該頂升機構係將該基板載置構件的該中央部分頂升。
- 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置,其係更進一步地包含有將該基板頂升之基板頂升機構,以在與外部的基板搬送機構之間進行該基板的收授;該基板載置構件與該旋轉台係具有供該基板頂升機構通過之貫穿孔。
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