TWI496213B - Substrate processing device - Google Patents
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- C23C16/448—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
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Description
該發明係關於對半導體晶圓等之被處理基板執行處理之基板處理裝置。
在半導體裝置之製造工程中,為了在被處理基板之半導體晶圓(以下,單表記為晶圓)上形成積體電路,執行形成絕緣膜、金屬膜以及金屬化合物膜等之薄膜的製程。成膜處理係使用CVD裝置、PVD裝置、ALD裝置等之成膜裝置當作基板處理裝置而執行。
成膜裝置為了形成薄膜,使用多數製程氣體。例如,使用於閘極絕緣膜等之高介電常數絕緣膜(High-k膜),使用前驅物、還原劑、電漿用氣體、添加劑等以當作製程氣體。製程氣體係例如專利文獻1所記載般,自製程氣體供給源經氣體配管被供給至基板處理裝置之製程氣體導入部。
[專利文獻1]日本特表2007-530796號公報
對基板處理裝置之處理製程氣體的供給係經氣體配管而執行,但氣體配管不僅有管路或軟管,也需要多數例如用以方向轉換之角材或彎頭,用以分歧之T字分歧或十字分歧等之各種接頭。該些接頭和管路或軟管係使用自動熔接而連接,被組裝加工。
如此一來,氣體配管所需之零件成為多數。而且,由於組裝多數零件而予以加工,故構造成為複雜,例如配管蓋等也必須加工成型呈複雜形狀。再者,雖然在氣體配管也安裝有加熱製程氣體之外罩加熱器,但是依據配管構造,也有必需準備特別形狀之外罩加熱器之情形。
由於該些主要原因,則有使基板處理裝置,例如成膜裝置製品成本容易變高之情形。
再者,由於氣體配管使用多數零件,故例如於維修之時,分解、零件之檢查、再組裝需要較大勞力以及時間。因此,也妨礙維修之省力化、短時間化。
該發明之目的係提供可以降低製品成本,並且可以促進維修之省力化、短時間化之基板處理裝置。
為了解決上述課題,該發明之一態樣所涉及之基板處理裝置,係具備:處理室,用以對被處理基板,使用多數氣體施予處理;和氣體導入部,被設置在上述處理室,將上述多數氣體導入至上述處理室內;和引入口區塊,被配置在上述處理室上,於內部具有將上述多數氣體自氣體供給機構引導至上述氣體導入部之多數氣體流路,和加熱流動於該些氣體流路中之至少一條流路之氣體的加熱器。
若藉由該發明,則可以提供可以降低製品成本,並且可以促進維修之省力化、短時間化之基板處理裝置。
以下參照圖面說明本發明之一實施型態。在整個參照圖面全部,針對相同部份賦予相同參照符號。在該說明中,係針對將該發明適用於基板處理裝置,在此表示適用於在半導體晶圓(以下,單表記為晶圓)上形成薄膜之成膜裝置之時。就以成膜裝置之一例而言,為在晶圓上形成高介電常數絕緣膜,例如鉿系之高介電常數絕緣膜的ALD裝置。但是,該發明並不限定適用於ALD裝置,亦可以適用於CVD裝置、PVD裝置等之其他成膜裝置,不限於成膜裝置,亦可以適用於蝕刻裝置等,其他之基板處理裝置。
第1圖為表示該發明之一實施型態所涉及之基板處理裝置之一例的俯視圖,第2圖為沿著第1圖中之2-2線的剖面圖,第3圖為沿著第1圖中之3-3線之剖面圖。
如第1圖至第3圖所示般,基板處理裝置10具備有對晶圓W,使用製程氣體施予成膜處理之處理室11,和被設置在該處理室11,將製程氣體導入至處理室11內之氣體導入部12,和被設置在上述處理室11上,將製程氣體從製程氣體供給機構14引導至上述氣體導入部12之引入口區塊13。
本例之處理室11主要係由腔室11a,和被設置在腔室11a,將處理空間15中之氣體予以排氣的排氣環11b,和被設置在排氣環11b上之蓋體11c所構成。
在腔室11a之內部設置有載置晶圓W之載置台16,並且在腔室11a之側壁設置有將晶圓W搬入搬出至處理室11之內部之搬入搬出部17。載置台16係在腔室11a內上下動作,使晶圓W在腔室11a側和處理空間15側之間上下動作。
排氣環11b具有排氣路徑18。排氣路徑18係環狀被形成在腔室11a之上方,在本例中,形成包圍成為圓筒狀之處理空間15之周圍。排氣路徑18之至少一處連接於無圖式之排氣管等之排氣機構。在排氣路徑18和處理空間15之間,設置有側壁狀之緩衝環19。在緩衝環19形成有將釋放至處理空間15之製程氣體予以排氣之多數排氣孔19a。
蓋體11c係被設置在排氣環11b上。處理空間15係藉由蓋體11c和排氣環11b被包圍,在本例中係藉由緩衝環19和上升至緩衝環19底部之載置台16被包圍,依此被形成。在本例中,處理空間15係如上述般被形成,但是處理空間15之形成並非限定於此。即使為不具有排氣環11b,自腔室11a之下方排氣製程氣體,並且設成腔室11a和蓋體11c形成處理空間15之一般構成亦可。
在蓋體11c之處理空間15側設置有上側平板20a以及下側平板20b。下側平板20b之處理空間15側之表面係呈盤狀凹陷,在其中央部設置有釋放製程氣體之氣體釋放部21。本例之氣體釋放部21雖然為半球型,但是氣體釋放部21並不限定於半球型,即使為例如噴淋頭型等之任何形狀亦可。
氣體導入部12為將經引入口區塊13被引導之製程氣體導入至氣體釋放部21之部分。在本例中,氣體導入部12係當作氣體流路被形成在蓋體11c、上側平板20a以及下側平板20b。
控制部50係控制基板處理裝置10之各構成部。控制部50具備有由實行各構成部之控制的微處理器(電腦)所構成之製程控制器51,和操作員為了管理基板處理裝置10執行指令之輸入操作等的鍵盤,或使基板處理裝置10之運轉狀況可視化而予以顯示之顯示器等的使用者介面52,和在製程控制器51之控制下用以實現在基板處理裝置10所實行之各種處理的控制程式,或記憶有用以依照各種資料以及處理條件而使處理裝置之各構成部實行處理之程式即是處理程式的記憶部53。使用者介面52及記憶部53係被連接於製程控制器51。處理程式係被記憶於記憶部53之中的記憶媒體。記憶媒體即使為硬碟亦可,即使為CD-ROM、DVD、快閃記憶體等之可搬運性者亦可。再者,即使自其他裝置經例如專用迴路適當傳送處理程式至記憶媒體亦可。任意之處理程式依其所需,以來自使用者介面52之指示等自記億部53叫出,使製程控制器51實行,依此,基板處理裝置10在製程控制器51之控制下,執行所欲之基板處理。
引入口區塊13係將製程氣體,自被設置在處理室11,且接受自製程氣體供給部14所供給之製程氣體的氣體供給部22經處理室11上引導入至上述氣體導入部12的部份。該部分以往雖然係藉由組裝氣體配管予以加工而構成,但是在本例中,係由一個區塊(一體品)所構成。區塊之一例為金屬,金屬之一例為導熱性良好之鋁。在本說明中將此稱為引入口區塊13。第4圖A表示引入口區塊13之一例。再者,以參考例而言,在第4圖B表示氣體配管之例。第4圖A及第4圖B各為剖面圖。
如第4圖A所示般,引入口區塊13具備例如金屬製母材13a,且具有在該金屬製母材13a之內部開設孔,例如將金屬製母材13a挖成中空而所形成之氣體流路13b。在本例中,具有例如4條氣體流路13b,將在製程氣體供給機構14中所產生之四種類製程氣體從氣體供給部22引導至氣體導入部12。可以在四條氣體流路13b流動例如作為製程氣體之前驅物、還原劑、電漿用氣體、添加劑等。作為使用如此之製程氣體而形成之膜的例,可以舉出高介電常數絕緣膜,例如鉿系之絕緣膜。
也與第4圖B所示之參考例相同,經四條氣體配管113,將四種類之製程氣體從氣體供給部22引導至氣體導入部12。但是,多數氣體配管113係藉由互相連接管路113a,以及連接管路113a彼此之接頭113b而形成。因此,需要多數零件。
對此,在第4圖A所示之一例中,因藉由在金屬製母材13a之內部開設孔而形成多數氣體流路13b,故零件基本上僅有金屬製母材13a即可。因此,可以刪減零件數量,降低製品成本。
並且,因刪減零件數量,故比起零件數量多時,例如維修時之分解、零件檢查、再組裝則變得容易。因此,也促進維修之省力化、短時間化。例如,在本例中,分解僅以將引入口區塊13自處理室11上取下即可,再組裝則僅將引入口區塊13安裝在處理室11上即可。
再者,在第4圓B所示之參考例中,使用自動熔接連接管路113a和接頭113b。在參考例中,四條氣體配管113雖然被配置在高度方向,但是將多數氣體配管113配置在高度方向之時,必須使氣體配管113彼此僅持有自動熔接機進入之間隔d互相間隔開。因此,氣體配管113之高度容易變高,妨礙基板處理裝置之小型化。
對此,在第4圓A所示之一例中,因藉由在金屬製母材13a之內部開設孔而形成配置在高度方向之多數氣體流路13b,故不需要用以形成氣體流路13b之自動熔接機。因此,即使將多數氣體流路13b配置在高度方向,亦可以使氣體流路13b彼此之間隔d比氣體配管113窄。因此,比起使用氣體配管113之基板處理裝置,亦可使基板處理裝置成為小型化。
如此一來,若藉由一實施型態,藉由具備有引入口區塊13,比起使用氣體配管113之基板處理裝置,可以降低製品成本,並且促進維修之省力化、短時間化。
並且,若藉由一實施型態,於將多數氣體流路13b多層設置在高度方向之時,比起使用氣體配管113之基板處理裝置,亦可以縮窄氣體流路13b彼此之間隔d,可以使基板處理裝置小型化。
但是,在製程氣體中,具有例如在製程氣體供給機構14加熱,使液體汽化而所產生之氣體,再者也有為了使處理空間15內部反應等必須加熱至適當溫度的製程氣體。針對如此之製程氣體,必須加熱成在通過氣體配管中溫度不會下降。自如此之觀點來看,在使用氣體配管113之裝置中,以鋁製之配管蓋覆蓋氣體配管113。在配管蓋之外面捲繞外罩加熱器,使氣體配管113加熱。第5圖A至第5圖C表示當作參考例之配管蓋。第5圖A為剖面圖,第5圖B為表示沿著第5圖A之5B-5B線之剖面圖,第5圖C為表示在配管蓋捲繞外罩加熱器之狀態的斜視圖。
如第5圖A至第5圖C所示般,在配管蓋114,必須形成通過管路113a之部分114a,收容接頭113b之部分114b等。因此,配管蓋114之形狀成為複雜,難以加工。再者,在彎曲部份等,難以加工之處,也有準備彎曲部分用之配管蓋而與直線部分用之配管蓋連接之情形。藉由如此使用配管蓋,零件數量變得更多,使得製品成本提高。
對此,在第4圖A所示之一例中,因在金屬製母材13a本體形成氣體流路13b,故不需要配管蓋。針對不需要配管蓋之點,比起需要配管蓋之基板處理裝置,可以抑制製品成本之上升。
並且,在一實施型態中,就以加熱氣體流路13b之設計而言,係在引入口區塊13之內部具備有加熱器。在本例中,如第1圖至第3圖所示般,使用形狀較外罩加熱器簡單,並且較外罩加熱器便宜之桿體加熱器23。桿體加熱器23之一例係可以使用在金屬製護套(套筒)之中內藏例如鎳鉻線以當作加熱體者。為了使在引入口區塊13之內部具備桿體加熱器23,本例係例如第4圖A所示般,在金屬製母材13a直線狀開設桿體加熱器***用孔13c,且使桿體加熱器23***至桿体加熱器***孔13c中。
並且,在本例中,氣體流路13b係藉由形成在引入口區塊13之高度方向之縱氣體流路13bv,和形成在引入口區塊13之平面方向之橫氣體離13bh之組合而構成。就以如此構成中之桿體加熱器***用孔13c之形成例而言,在本例中,係形成桿體加熱器***用縱孔13cv,和桿體加熱器***用橫孔13ch。
桿體加熱器***用縱孔13cv係沿著縱氣體流路13bv被形成在引入口區塊13之高度方向,桿體加熱器***用橫孔13ch係沿著橫氣體流路13bh而被形成在引入口區塊之平面方向。沿著縱氣體流路13bv形成桿體加熱器***用縱孔13cv,沿著橫氣體流路13bh形成桿體加熱器***用橫孔13ch,依此即使流動於縱氣體流路13bv之製程氣體,以及流動於橫氣體流路13bh之製程氣體之雙方為使用桿體加熱器之時,亦可以有效率予以加熱。並且,為了有效率予以加熱,即使金屬製母材13a選擇導熱性佳之材料亦可。熱傳導性佳之材料之一例,為鋁,或是含鋁之合金。
再者,橫氣體流路13bh比起縱氣體流路13bv距離容易變長。針對距離長之橫氣體流路13bh,藉由使用長度長之桿體加熱器予以加熱,比起僅形成桿體加熱器***用縱孔13cv之時,也有可以刪減桿體加熱器之根數的優點。
再者,即使在引入口區塊13貼附平面型加熱器例如雲母加熱器亦可,但是平面型加熱器之價格貴於桿體加熱器。從該觀點來看,使用桿體加熱器當加熱器也有助於抑制製品成本。
如此一來,在本例中,即使於使用需要加熱之製程氣體之時,比起使用氣體配管113之基板處理裝置亦可以簡單取得用以加熱所需之構成。因此,例如可以抑制加熱器所花費之製品成本。
並且,在一實施型態中,具有容易加工引入口區塊13之設計。該設計係如第1圖至第3圖所示般,使載置處理室11上之引入口區塊13之載置面11d,在本例中為蓋體11c之表面平坦。當在載置面11d上具有凹凸時,則必須配合該凹凸,加工引入口區塊13之下面。
對此,若自載置面11d消除凹凸,使成為平坦,僅對引入口區塊13之下面施予呈平坦之加工即可。也可以自如此之構成抑制製品成本之上升。
再者,將載置面11d設為平坦係因例如保溫或隔熱通過引入口區塊13之製程氣體,故即使將隔熱材***至載置面11d,和引入口區塊13之下面之間時,亦可以容易加工隔熱材,有效抑制製品成本。
並且,於自載置面11d消除凹凸之時,即使無使蓋體11c之表面全體成為平坦,若使蓋體11c表面中,至少載置引入口區塊13之部分成為平坦即可。
接著,針對引入口區塊13之一形成例予以說明。
第6圖A至第6圖D為表示引入口區塊13之一形成例的剖面圖。
首先,如第6圖A所示般,準備成為引入口區塊13之金屬製母材13a。金屬製母材13a之一例為含有鋁製或是含鋁合金製。
接著,如第6圖B所示般,對連接於金屬製母材13a之氣體導入部12之處,以及連接於氣體供給部22之處,形成縱氣體流路13bv-1、13bv-2以及桿體加熱器用縱孔13cv-1。縱氣體流路13bv-1、13bv-2以及桿體加熱器***用縱孔13cv-1係被形成於高度方向。縱氣體流路13bv-1以及13bv-2在本例中係從金屬製母材13a之下面形成至母材13a之途中,桿體加熱器***用縱孔13cv-1在本例中係從金屬製母材13a之上面形成至母材13a之途中。
接著,如第6圖C所示般,自金屬製母材13a之側面形成橫氣體流路13bh,和桿體加熱器***用橫孔13ch。橫氣體流路13bh以及13ch係被形成在平面方向。橫氣體流路13bh係通過縱氣體13bv-1以及13bv-2之上端部。橫氣體流路13bh係從金屬製母材13a之側面形成至母材13a之途中,在本例中形成至縱氣體流路13bv-1。桿體加熱器***用橫孔13ch係沿著橫氣體流路13bh,與橫氣體流路13bh相同,從金屬製母材13a之側面形成至母材13a之途中。
接著,如第6圖D所示般,以密封材24掩埋與橫氣體流路13bh之引入口區塊13之外部相通之一端,密封橫氣體流路bh之一端。並且,將桿體加熱器23***至桿體加熱器***用橫孔13ch以及桿體加熱器***用縱孔13cv-1。
如此一來,引入口區塊13之氣體流路13b可以藉由縱氣體流路13bv-1、13bv-2以及橫氣體流路13bh之組合來構成。
再者,例如藉由密封材24密封橫氣體流路13bh之一端,可以形成具備有氣體流路13b之引入口區塊13,該氣體流路在引入口區塊13之下面,可以將一端連接於氣體導入部12,且將另一端連接於氣體供給部22。在本例中,在縱氣體流路13bv-1連接氣體導入部12,在縱氣體流路13bv-2連接氣體供給部22。例如,如此一來,可以形成引入口區塊13。
以上,雖然藉由一實施型態說明該發明,但是該發明並不限定於一實施型態,可作各種變形。再者,在該發明之實施型態中,上述一實施型態並非唯一之實施型態。
例如,在上述一實施型態中,雖然例示處理半導體晶圓之基板處理裝置當作基板處哩裝置,但是即使對於處理例如代表液晶顯示裝置(LCD)用之玻璃基板的平面顯示器(FPD)用之基板等的基板處理裝置當然亦可以適用。
10...基板處理裝置
11...處理室
12...氣體導入部
13...引入口區塊
14...製程氣體供給機構
15...處理空間
16...載置台
23...加熱器(桿體加熱器)
24...密封材
第1圖為表示本發明之一實施型態所涉及之基板處理裝置之一例的俯視圖。
第2圖為沿著第1圖中之2-2線之剖面圖。
第3圖為沿著第1圖中之3-3線之剖面圖。
第4圖A為表示引入口區塊之一例的剖面圖,第4圖B為表示參考例所涉及之氣體配管的剖面圖。
第5圖為表示參考例所涉及之配管氣體之剖面圖。
第6圖為表示引入口區塊之一形成例的剖面圖。
10...基板處理裝置
11...處理室
11a...腔室
11b...排氣環
11c...蓋體
11d...載置面
12...氣體導入部
13...引入口區塊
13b...氣體流路
14...製程氣體供給機構
15...處理空間
16...載置台
18...排氣路徑
19...緩衝環
19a...排氣孔
20a...上側平板
20b...下側平板
21...氣體釋放部
22...氣體供給部
23...加熱器(桿體加熱器)
Claims (10)
- 一種基板處理裝置,其特徵為:具備處理室,其係對被處理基板,使用複數氣體施予處理;氣體供給機構,其係被設置在上述處理室,接受從上述氣體供給機構被供給之上述複數氣體;氣體導入部,其係被設置在上述處理室,將上述複數氣體從上述氣體供給部導入至上述處理室內;及引入口區塊,其係被配置在上述處理室上,於內部具有將上述複數氣體從上述氣體供給機構引導至上述氣體導入部之複數氣體流路,和加熱流動於該些氣體流路中之至少一條流路之氣體的加熱器,上述處理室之載置上述引入口區塊之載置面為平坦,上述氣體流路被連接於上述氣體供給部之部位,及上述氣體流路被連接於上述氣體導入部之部位分別被設置在上述引入口區塊之下面,上述引入口區塊之下面為平坦。
- 如申請專利範圍第1項所記載之基板處理裝置,其中,上述氣體流路係多層被設置在上述引入口區塊之高度方向。
- 如申請專利範圍第1項所記載之基板處理裝置,其中,上述加熱器為桿體加熱器, 上述引入口區塊具有桿體加熱器***用孔,上述桿體加熱器被***至上述桿體加熱器***用孔。
- 如申請專利範圍第1項所記載之基板處理裝置,其中,上述氣體流路係由形成在上述引入口區塊之高度方向的縱氣體流路,和形成在上述引入口區塊之平面方向之橫氣體流路之組合而構成。
- 如申請專利範圍第4項所記載之基板處理裝置,其中,上述加熱器為桿體加熱器,上述引入口區塊具有沿著上述縱氣體流路而形成於上述引入口區塊之高度方向的桿體加熱器***用縱孔,和沿著上述橫氣體流路而形成於上述引入口區塊之平面方向的桿體加熱器***用橫孔,上述桿體加熱器被***至上述桿體加熱器***用縱孔,以及上述桿體加熱器***用橫孔。
- 如申請專利範圍第1項所記載之基板處理裝置,其中,上述引入口區塊為鋁製或是含鋁之合金製。
- 如申請專利範圍第1項所記載之基板處理裝置,其中,上述基板處理裝置為在上述被處理基板上形成薄膜之裝置。
- 如申請專利範圍第7項所記載之基板處理裝置,其 中,形成上述薄膜之裝置為使用ALD法形成上述薄膜之裝置。
- 如申請專利範圍第1項所記載之基板處理裝置,其中,上述氣體流路係由形成在上述引入口區塊之高度方向的至少兩條之第1、第2縱氣體流路,和形成在上述引入口區塊之平面方向之至少一條之橫氣體流路之組合而構成。
- 如申請專利範圍第9項所記載之基板處理裝置,其中,上述第1縱氣體流路之一端與上述橫氣體流路之一處相通,上述第1縱氣體流路之另一端與上述引入口區塊之外部相通,且在上述第1縱氣體流路之另一端接受自上述氣體供給源供給氣體,上述第2縱氣體流路之一端與上述橫氣體流路之另一處相通,上述第2縱氣體流路之另一端與上述引入口區塊之外部相通,且上述第2縱氣體流路之另一端連接於上述氣體導入部,上述橫氣體流路之至少一端與上述引入口區塊之外部相通,上述橫氣體流路之一端藉由密封材被密封。
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