TWI677940B - 基板保持機構及使用其之基板處理裝置 - Google Patents

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Abstract

一種將基板保持於晶座上的既定基板保持區域上之基板保持機構，係具有：基板保持構件，係設置於該基板保持區域周圍，且藉由從該基板保持區域外側朝內側轉動，便可以既定接觸面來接觸於該基板保持區域上所載置的該基板側面部；蓄勢彈力機構，係藉由接觸於該基板側面部來將可保持該基板而朝內側方向的蓄勢彈力施予至該基板保持構件；以及釋放構件，係藉由將抵抗該蓄勢彈力機構之該蓄勢彈力的力量施予至該基板保持構件，便可在能將該基板抬升於垂直方向的狀態下來釋放該基板保持構件。

Description

基板保持機構及使用其之基板處理裝置
本發明係關於一種基板保持機構及使用其之基板處理裝置。
自以往，便已知一種在真空容器內所設置之旋轉台，將複數基板分別載置於周圍方向所配置之複數凹部，而藉由旋轉旋轉台來讓基板依序通過處理氣體之供給位置，來在基板上形成薄膜的第1成膜裝置。相關成膜裝置中，為了防止基板因通過區域中之壓力差而從旋轉台飛出的情事，係已知一種將沿著基板周圍方向而環狀地形成在基板載置區域周緣的環構件固定於貫穿旋轉台而升降自如的升降銷，並在將基板搬送至凹部內後，讓升降銷下降而將環構件載置於基板表面周緣部所相接之位置或稍微要上方的位置，而可在基板欲上浮時卡固以防止飛出的構造。
又，已知一種第2成膜裝置，係使用有機金屬化合物之原料氣體來在被處理體W表面形成薄膜的第2成膜裝置，具有：處理容器；載置台，係設置有加熱器；以及氣體導入機構，係對向設置於載置台，並且以遊嵌狀態來將環狀之密封環可裝卸地設置於載置台本體外側面，而一同地防止朝載置台本體側壁的成膜及朝半導體晶圓內面之成膜。
如此般，在成膜裝置中，於基板從基板載置區域或基板載置台持續上浮而進行成膜處理時，便會有在使用旋轉台來進行成膜之成膜裝置中基板會飛出之虞，又，由於即便在非旋轉台式之成膜裝置的情況，仍會有於基板內面進行不需要之成膜之虞，故上述第1及第2裝置中，便會採用防止該等疑慮之構成。
然而，由於上述第1成膜裝置之構成中，環構件會覆蓋基板表面周緣部的一部分，故會使得設置有環構件之處的成膜變得不夠充分，又，用以成膜而供給之氣流亦會因環構件的存在而產生變化，而會有所謂對成膜整體造成不良影響的情況之問題。
又，由於第2成膜裝置之構成係如第1成膜裝置般之旋轉台式的成膜裝置，會因旋轉台之旋轉而使得基板飛出，故會有所謂有無法直接採用旋轉台式之成膜裝置的問題。
於是，本發明係提供一種在基板表面完全露出的狀態下，可確實地防止基板上浮而保持基板的基板保持機構及使用其之基板處理裝置。
本發明一態樣相關之基板保持機構係將基板保持於晶座上的既定基板保持區域上之基板保持機構，具有：基板保持構件，係設置於該基板保持區域周圍，且藉由從該基板保持區域外側朝內側轉動，便可以既定接觸面來接觸於該基板保持區域上所載置的該基板側面部；蓄勢彈力機構，係藉由接觸於該基板側面部來將可保持該基板而朝內側方向的蓄勢彈力施予至該基板保持構件；以及釋放構件，係藉由將抵抗該蓄勢彈力機構之該蓄勢彈力的力量施予至該基板保持構件，便可在能將該基板抬升於垂直方向的狀態下來釋放該基板保持構件。
本發明其他態樣相關之基板處理裝置係具有：上述基板保持機構；處理容器，係收納晶座；至少3個貫穿孔，係貫穿基板保持區域；複數升降銷，係可升降地設置於該貫穿孔；以及搬送臂，係可在該升降銷上收授該基板，且可在該基板與該處理容器外部之間搬送該基板；該釋放構件係不與該升降銷連動而被獨立驅動。
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
7a‧‧‧保護板
10‧‧‧搬送臂
11‧‧‧頂板
12‧‧‧容器本體
13‧‧‧密封構件
14‧‧‧底面部
15‧‧‧搬送口
16‧‧‧升降銷
20‧‧‧殼體
20a‧‧‧凸緣部
21‧‧‧核心部
22‧‧‧旋轉軸
23‧‧‧驅動部
24‧‧‧載置部
25‧‧‧基板保持區域
31、32‧‧‧處理氣體噴嘴
31a、32a‧‧‧氣體導入埠
33、40‧‧‧噴出孔
41、42‧‧‧分離氣體噴嘴
41a、42a‧‧‧氣體導入埠
43‧‧‧溝部
44、45‧‧‧下面
46‧‧‧彎曲部
48A‧‧‧第1區域
48B‧‧‧第2區域
50、52‧‧‧空間
51‧‧‧分離氣體供給管
61、62‧‧‧排氣口
63‧‧‧排氣管
64‧‧‧真空泵
65‧‧‧壓力調整器
71a、71b‧‧‧區塊構件
72、73‧‧‧沖淨氣體供給管
80‧‧‧基板保持構件
80a‧‧‧接觸面
80b‧‧‧切凹部
81‧‧‧旋轉軸
82‧‧‧連結構件
83‧‧‧按壓構件
90‧‧‧彈簧
91‧‧‧彈簧支撐部
100‧‧‧按壓銷
110‧‧‧停止器
120‧‧‧基板保持機構
150‧‧‧控制部
150a‧‧‧程序控制器
150b‧‧‧使用者介面部
150c‧‧‧記憶體裝置
150d‧‧‧電腦可讀取記憶媒體
W‧‧‧晶圓
α、β‧‧‧開角
B1‧‧‧上側斜角部
B2‧‧‧下側斜角部
C‧‧‧中心區域
D1、D2‧‧‧分離區域
H‧‧‧空間
h1、h2、h15‧‧‧高度
O‧‧‧中心孔
R‧‧‧***部
RD‧‧‧箭頭
P1、P2‧‧‧處理區域
添附圖式係作為本說明書之一部分而被併入來顯示本揭露之實施形態，並與上述一般說明及後述實施形態的細節來一同地說明本揭露之概念。
圖1係本發明實施形態相關之基板處理裝置的剖面圖。
圖2係顯示圖1之基板處理裝置內部的概略構成之立體圖。
圖3係圖1之基板處理裝置的俯視圖。
圖4係顯示圖1之基板處理裝置中的處理區域及分離區域之一範例的剖面圖。
圖5係圖1之成膜裝置的其他剖面圖。
圖6係圖1之成膜裝置的另一剖面圖。
圖7係圖1之成膜裝置的一部分之截斷立體圖。
圖8(a)及圖8(b)係顯示本發明實施形態相關的基板保持機構的一範例之圖式。
圖9係顯示本發明實施形態相關的基板保持機構一範例的基板保持構件之接觸面的平面形狀之圖式。
圖10係用以說明本發明實施形態相關的基板保持機構一範例之接觸面的垂直剖面形狀之圖式。
圖11係本發明實施形態相關的基板保持機構一範例之基板保持構件的接觸面之垂直剖面形狀的放大圖。
以下，便參照圖式，來進行用以實施本發明的形態之說明。在下述詳細的說明中，係以可充分地理解本揭露的方式來給予較多具體的細節。然而，即便無此般詳細的說明，所屬技術領域中具有通常知識者仍可完成本揭露係屬自明事項。其他範例中，係為了避免難以了解各種實施形態，關於習知之方法、順序、系統或構成要素便不詳細地表示。
首先，便就適於搭載本發明實施形態相關的基板保持機構的本發明實施形態相關之基板處理裝置的整體構成來加以說明。雖本實施形態相關之基板保持機構及基板處理裝置可適用於需要保持基板之各種基板處理裝置，但本實施形態係舉將本實施形態相關之基板處理裝置作為成膜裝置而構成之範例來加以說明。
本發明實施形態的成膜裝置如圖1(沿著圖3之I-I線的剖面圖)及圖2 所示，係具備有：具有略圓形之平面形狀的扁平真空容器1；以及設置於此真空容器1內，且於真空容器1中心具有旋轉中心的旋轉台2。真空容器1係由容器本體12以及可從其分離的頂板11所構成。頂板11係透過例如O型環等的密封構件13來安裝於容器本體12，並藉由其來氣密地密封真空容器1。頂板11及容器本體12係可以例如鋁(Al)來加以製作。由於真空容器1會在其內部進行晶圓W之處理，故亦可被稱為處理室。
參照圖1，旋轉台2係在中央具有圓形開口部，在開口部之周圍藉由圓筒狀之核心部21來從上下被夾置保持。核心部21係固定在延伸於垂直方向的旋轉軸22上端。旋轉軸22會貫穿容器本體12之底面部14，其下端會安裝於讓該旋轉軸22繞垂直軸旋轉的驅動部23。藉由此構成，旋轉台2便可以其中心軸為旋轉中心來加以旋轉。另外，旋轉軸22及驅動部23會被收納於上面有開口之筒狀殼體20內。此殼體20會透過其上面所設置之凸緣部20a而氣密地安裝於真空容器1之底面部14下面，藉此來從外部氛圍隔離出殼體20之內部氛圍。
如圖2及圖3所示，係於旋轉台2上面，以等角度間隔來形成有個別載置晶圓W之複數(圖示之範圍為5個)的圓形凹部狀之載置部24。但是，圖3中係僅顯示1片晶圓W。
如圖2及圖3所示，載置部24周圍係設置有基板保持機構120。基板保持機構120係用以保持晶圓W之機構，並以即便旋轉台2會旋轉，仍可使晶圓W不從載置部24飛出的方式來固定保持晶圓W。另外，關於基板保持機構120之細節係在圖8以後再更詳細地說明。
參照圖4，係顯示載置部24與載置部24所載置之晶圓W的剖面。如圖所示，載置部24係具有較晶圓W直徑稍微(例如4mm)要大之直徑以及等於晶圓W之厚度的深度。由於載置部24之深度與晶圓W之厚度幾乎相等，故在將晶圓W載置於載置部24時，晶圓W表面便會成為與旋轉台2除了載置部24以外的區域表面幾乎相同之高度。假設在晶圓W與其區域之間有較大之段差時，便會因該段差而使氣流產生亂流，使得晶圓W上之膜厚均勻性受到影響。為了降低此影響，便將2個表面成為幾乎相同之高度。雖然「幾乎相同之高度」係高度差為5mm以下即可，但較佳地係在加 工精度所允許的範圍內盡可能地靠近零。
參照圖2至圖4，係設置有沿著旋轉台2之旋轉方向(例如圖3之箭頭RD)而互相分離的2個凸狀部4。圖2及圖3中雖省略頂板11，但凸狀部4如圖4所示，係安裝於頂板11之下面45。又，從圖3便可得知，凸狀部4係具有幾乎為扇形的上面形狀，其頂部係位於真空容器1之略中心，圓弧係沿著容器本體12內周壁來設置。進一步地，如圖4所示，凸狀部4係配置為其下面44會從旋轉台2來位於高度h1。
又，參照圖3及圖4，凸狀部4會以將凸狀部4二分的方式來具有延伸於徑向之溝部43，溝部43係收納有分離氣體噴嘴41(42)。雖溝部43在本實施形態中係以將凸狀部4二等分的方式來加以形成，但在其他實施形態中，亦可例如以凸狀部4中的旋轉台2之旋轉方向上游側較寬的方式來形成溝部43。分離氣體噴嘴41(42)如圖3所示，係從容器本體12周壁部朝真空容器1內導入，並藉由將為其基端部之氣體導入埠41a(42a)安裝於容器本體12外周壁來被加以支撐。
分離氣體噴嘴41(42)會連接於分離氣體之氣體供給源(未圖示)。分離氣體可為氮氣(N2)或非活性氣體，又，只要為不會對成膜造成影響的氣體的話，分離氣體的種類並不特別限制。本實施形態中，係使用N2氣體來作為分離氣體。又，分離氣體噴嘴41(42)係具有用以朝向旋轉台2表面來噴出N2氣體的複數噴出孔40(圖4)。噴出孔40係以既定間隔來配置於長度方向。本實施形態中，噴出孔40係具有約0.5mm之口徑，且以約10mm的間隔來沿著分離氣體噴嘴41(42)的長度方向加以配列。
根據上述構成，藉由分離氣體噴嘴41與對應於其的凸狀部4，來提供有區劃出分離空間H的分離區域D1。同樣地，藉由分離氣體噴嘴42與對應於其的凸狀部4，來提供有區劃出分離空間H的分離區域D2。又，相對於分離區域D1的旋轉台2之旋轉方向下游側係形成有以分離區域D1、D2、旋轉台2、頂板11之下面45(以下，稱為頂面45)以及容器本體12內周壁來大致圍繞出之第1區域48A(第1供給區域)。進一步地，相對於分離區域D1的旋轉台2之旋轉方向上游側係形成有以分離區域D1、D2、旋轉台2、頂面45以及容器本體12內周壁來大致圍繞出之第2區域48B(第2供給區 域)。分離區域D1、D2中，在從分離氣體噴嘴41、42來噴出N2氣體時，分離空間H會成為較高之壓力，N2氣體會從分離空間H朝向第1區域48A及第2區域48B流去。換言之，分離區域D1、D2中之凸狀部4會將來自分離氣體噴嘴41、42之N2氣體朝第1區域48A及第2區域48B引導。
又，參照圖2及圖3，係在第1區域48A中，從容器本體12周壁部朝旋轉台2之徑向來導入處理氣體噴嘴31，而在第2區域48B中，從容器本體12周壁部朝旋轉台2之徑向來導入處理氣體噴嘴32。該等處理氣體噴嘴31、32與分離氣體噴嘴41、42同樣，係藉由將為基端部之氣體導入埠31a、32a安裝於容器本體12外周壁來被加以支撐。另外，處理氣體噴嘴31、32亦可以相對於徑向而成為既定角度的方式來加以導入。
又，處理氣體噴嘴31、32係具有用以朝向旋轉台2上面(有晶圓W之載置部24的面)來噴出處理氣體之複數噴出孔33(參照圖4)。本實施形態中，噴出孔33係具有約0.5mm之口徑，且以約10mm的間隔來沿著處理氣體噴嘴31(32)的長度方向加以配列。
雖省略圖示，但處理氣體噴嘴31係連接於第1處理氣體之氣體供給源，處理氣體噴嘴32係連接於第2處理氣體之氣體供給源。雖第1處理氣體及第2處理氣體係可以後述氣體之組合為原點來使用各種氣體，但本實施形態中，係使用二(特丁胺基)矽烷(BTBAS)氣體來作為第1處理氣體，使用臭氧(O3)氣體來作為第2處理氣體。又，在下述說明中，便有將處理氣體噴嘴31之下方區域稱為用以讓BTBAS氣體吸附於晶圓W的處理區域P1，將處理氣體噴嘴32之下方區域稱為用以讓O3氣體與吸附於晶圓W之BTBAS氣體產生反應(氧化)的處理區域P2之情況。
再次參照圖4，分離區域D1係具有平坦的較低頂面44(雖未圖示，但分離區域D2中亦相同)，第1區域48A及第2區域48B係具有較頂面44要高之頂面45。因此，第1區域48A及第2區域48B的體積會較分離區域D1、D2中之分離空間H的體積要大。又，如後述，本實施形態之真空容器1係設置有用以將第1區域48A及第2區域48B分別進行排氣之排氣口61、62。藉此，便可將第1區域48A及第2區域48B維持為較分離區域D1、D2之分離空間H要低壓力。此情況，第1區域48A中處理氣體噴嘴31所 噴出之BTBAS氣體係因分離區域D1、D2之分離空間H的壓力較高，而無法穿過分離空間H而到達至第2區域48B。又，第2區域48B中處理氣體噴嘴32所噴出之O3氣體係因分離區域D1、D2之分離空間H的壓力較高，而無法穿過分離空間H而到達至第1區域48A。從而，兩處理氣體便會藉由分離區域D1、D2來加以分離，而幾乎不會在真空容器1內的氣相中混合。
另外，雖從較低頂面44之旋轉台2上面所測量的高度h1(圖4)亦可依據來自分離氣體噴嘴41(42)之N2氣體的供給量來加以設定，但仍會以可讓分離區域D1、D2之分離空間H的壓力高於第1區域48A及第2區域48B的壓力之方式來加以設定。較佳地，高度h1為例如0.5mm至10mm，更佳地係盡可能地變小。但是，為了避免因旋轉台2之旋轉晃動而使得旋轉台2衝撞於頂面44，高度h1為3.5mm至6.5mm左右即可。又，從收納於凸狀部4之溝部43的分離氣體噴嘴41(42)下端至旋轉台2表面的高度h2(圖4)亦同樣地為0.5mm~4mm即可。
根據具有上述構成之分離區域D1、D2，即便在讓旋轉台2以例如約240rpm之旋轉速度來旋轉的情況，仍可確實地分離BTBAS氣體與O3氣體。
在此參照圖1、圖2及圖3，係設置有以圍繞核心部21的方式來安裝於頂板11之下面45的環狀突出部5。突出部5係在較核心部21要靠外側的區域中對向於旋轉台2。本實施形態中，係如圖6清楚地顯示般，起自空間50下面的旋轉台2上面之高度h15會較空間H之高度h1稍微要低。這是因為在旋轉軸2之中心附近的旋轉晃動較小之故。具體而言，高度h15為1.0mm至2.0mm左右即可。另外，其他實施形態中，高度h15與h1亦可相等，又，突出部5與凸狀部4可一體成形，亦可分別形成而結合。另外，圖2及圖3係顯示將凸狀部4留在真空容器1內而卸下頂板11的真空容器1內部。
參照為約圖1的一半之放大圖的圖5，真空容器1之頂板11中心部係連接有分離氣體供給管51，藉此，來將N2氣體供給至頂板11與核心部21之間的空間52。突出部5與旋轉台2上面之狹窄空間50可藉由供給至此空 間52之N2氣體，來維持為較第1區域48A及第2區域48B要高之壓力。因此，第1區域48A中處理氣體噴嘴31所噴出之BTBAS氣體便無法穿過較高壓力之空間50而到達至第2區域48B。又，第2區域48B中處理氣體噴嘴32所噴出之O3氣體亦無法穿過較高壓力之空間50而到達至第1區域48A。從而，兩處理氣體便會因空間50而被分離，且幾乎無法在真空容器1內的氣相中混合。亦即，本實施形態之成膜裝置中，為了分離BTBAS氣體與O3氣體，係設置有藉由旋轉台2之旋轉中心部與真空容器1來加以區劃，且可維持較第1區域48A及第2區域48B要高壓力之中心區域C。
圖6係顯示沿著圖3之II-II線的剖面圖之約一半，在此係圖示出凸狀部4以及與凸狀部4一體成形之突出部5。如圖所示，凸狀部4係在其外緣具有彎曲為L字狀之彎曲部46。彎曲部46會概略地填埋旋轉台2與容器本體12之間的空間，並阻止來自處理氣體噴嘴31之BTBAS氣體與來自處裡氣體噴嘴32之O3氣體會通過該間隙而混合。彎曲部46與容器本體12之間的間隙以及彎曲部46與旋轉台2之間的間隙只要例如為與旋轉台2上面至凸狀部4之頂面44的高度h1幾乎相同即可。又，由於具有彎曲部46，故來自分離氣體噴嘴41、42(圖3)之N2氣體會難以朝向旋轉台2外側流去。因此，便可促進N2氣體從分離區域D1、D2朝向第1區域48A及第2區域48B的流動。另外，若是在彎曲部46下方設置區塊構件71b的話，便可進一步地抑制分離氣體流至旋轉台2下方，故更佳。
另外，較佳地，彎曲部46與旋轉台2之間的間隙會考量旋轉台2之熱膨脹，而在藉由後述加熱器單元7來加熱旋轉台2的情況，設定為與上述高度(h1)大致相同。
另一方面，在第1區域48A及第2區域48B中，容器本體12內周壁如圖3所示，會朝向外側凹陷，而形成有排氣區域6。此排氣區域6底部如圖3及圖5所示，係設置有例如排氣口61、62。該等排氣口61、62會分別透過排氣管63來連接於為真空排氣裝置之例如共通之真空泵64。藉此，來主要將第1區域48A及第2區域48B進行排氣，從而，如上述，便可使得第1區域48A及第2區域48B之壓力低於分離區域D1、D2之分離空間H的壓力。
又，參照圖3，對應於第1區域48A之排氣口61會在旋轉台2外側(排氣區域6)位於處理氣體噴嘴31下方。藉此，便可讓處理氣體噴嘴31之噴出孔33(圖4)所噴出之BTBAS氣體沿著旋轉台2上面而於處理氣體噴嘴31之長邊方向朝向排氣口61流去。關於此般配置的優點係在之後詳述。
再次參照圖1，排氣管63係設置有壓力調整器65，藉此來調整真空容器1內之壓力。亦可將複數壓力調整器65相對於所對應之排氣口61、62來加以設置。又，排氣口61、62並不限於排氣區域6底部(真空容器1之底部14)，亦可設置於真空容器1之容器本體12周壁部。又，排氣口61、62亦可設置於排氣區域6中之頂板11。但是，在將排氣口61、62設置於頂板11的情況，由於真空容器1內之氣體會朝上方流去，故會捲起真空容器1內之粒子，而有污染晶圓W之虞。因此，排氣口61、62較佳地如圖1、圖2及圖5般，係設置於底部14，或是設置於容器本體12周壁部。又，由於若是將排氣口61、62設置於底部14的話，便可將排氣管63、壓力調整器65以及真空泵64設置於真空容器1下方，故在縮小成膜裝置之底面積的點上是有利的。
如圖1及圖5至圖8所示，旋轉台2與容器本體12之底部14之間的空間係設置有作為加熱部之環狀加熱器單元7，藉此來將旋轉台2上之晶圓W透過旋轉台2來加熱至既定溫度。又，由於區塊構件71a會在旋轉台2下方及外周附近設置為圍繞加熱器7，故會從加熱器單元7的外側區域來區劃出設置有加熱器單元7之空間。為了防止氣體流入至較區塊構件71a要靠內側，而配置為在區塊構件71a上面與旋轉台2下面之間維持些許間隙。在收納有加熱器單元7之區域為了沖淨此區域，係以貫穿容器本體12底部的方式而隔有既定角度間隔地來連接有各複數沖淨氣體供給管73。另外，在加熱器單元7上方中，保護加熱器單元7之保護板7a會藉由區塊構件71a與後述之***部R來被加以支撐，藉此即便假設BTBAS氣體及O3氣體會流入至設置有加熱器單元7之空間，仍可保護加熱器單元7。較佳地，保護板7a係由例如石英所製作。
參照圖5，底部14係於環狀加熱器單元7內側具有***部R。***部R上面會靠近旋轉台2及核心部21，在***部R上面與旋轉台2下面之間 以及***部R上面與核心部21下面之間留有些許間隙。又，底部14係具有旋轉軸22會穿過之中心孔O。此中心孔O之內徑會較旋轉軸22之直徑稍微要大，而留有通過凸緣部20a而連通於殼體20的間隙。沖淨氣體供給管72會連接於凸緣部20a上部。
藉由此般構成，如圖5所示，N2氣體會從沖淨氣體供給管72通過旋轉軸22與底部14之中心孔O之間的間隙、核心部21與底部之***部R之間的間隙以及底部14之***部R與旋轉台2下面之間的間隙而朝加熱器單元7上的空間流去。又，N2氣體會從沖淨氣體供給管73來朝加熱器單元7的下方空間流去。然後，該等N2氣體會通過區塊構件71a上面與旋轉台2下面之間的間隙而朝排氣口61流入。如此般所流通之N2氣體係作為防止BTBAS氣體(O3氣體)之處理氣體會迴流至旋轉台2之下方空間而與O3氣體(BTBAS)氣體混合的分離氣體來作動。
參照圖2、圖3及圖7，容器本體12周壁部係形成有搬送口15。晶圓W會通過搬送口15而藉由搬送臂10來朝真空容器1中或從真空容器1朝外部搬送。此搬送口15係設置有閘閥(未圖示)，並藉此來開閉搬送口15。又，凹部24底面係形成有3個貫穿孔(未圖示)，並可通過該等貫穿孔來讓3根升降銷16(圖7)上下移動。升降銷16會支撐晶圓W下面來讓該晶圓W升降，以進行晶圓W在旋轉台2與搬送臂10之間的收授。
圖8係顯示本發明之其他實施形態相關的基板保持機構之一範例的圖式。圖8(a)係顯示本發明之其他實施形態相關的基板保持機構在將晶圓W載置於載置部上之前的狀態之圖式。圖8(b)係顯示本發明之實施形態相關的基板保持機構保持有晶圓W的狀態之圖式。
如圖8(a)、(b)所示，本實施形態相關之基板保持機構120係具有基板保持構件80、旋轉軸81、連結構件82、按壓構件83、彈簧90、彈簧支撐部91、按壓銷100以及停止器110。
如圖8(a)、(b)所示，基板保持機構120係設置於載置部24之外周附近。如圖8(b)所示，係於載置部24內設置有固定保持有晶圓W之基板保持區域25，基板保持構件120係設置於基板保持區域25周圍。亦即，基板保持區域25係藉由基板保持機構120來正確地保持晶圓W之區域，係被包含於 載置部24之區域。載置部24係具有較旋轉台2表面要凹陷之形狀而加以設置，基板保持機構120係設置於載置部24外側與下方。
又，雖基板保持機構120係不討論其個數，但較佳地如圖2、3所示般，設置有複數個，從可確實地防止晶圓W上浮之觀點看來，較佳地係至少設置有3個。
基板保持構件80係接觸保持晶圓W之構件，因此，內側面會成為與晶圓W接觸之接觸面80a。旋轉軸81係可轉動地支撐基板保持構件80的中心軸，並以連接旋轉台2之中心與外周的方式來沿著旋轉台2之徑向加以設置。因此，基板保持構件80便會藉由從基板保持區域25外側朝向內側繞旋轉軸81旋轉，來與晶圓W側面部接觸，以保持晶圓W。雖基板保持構件80可構成為各種形狀，但需要具有可接觸保持晶圓W側面部程度的平坦度或具有曲率的接觸面80a以及可保持與晶圓W為非接觸狀態的具有開角之切凹部80b。又，基板保持構件80需要具有能可轉動地保持於旋轉軸81的形狀及構造。
雖基板保持構件80可由各種材料來構成，但由於會露出在真空容器1內之處理空間，故較佳地係以揚塵較少，且高耐熱性的材料來構成。例如，較佳地，基板保持構件80係與旋轉台2同樣地以石英來構成，或是由陶瓷等的高耐熱性且揚塵較少的材料來構成。
連結構件82係用以連結基板保持構件80與彈簧90之構件。本實施形態相關之基板保持機構120會藉由彈簧90之蓄勢彈力來進行基板保持構件80之開閉。因此，為了將彈簧90之蓄勢彈力傳遞至基板保持構件80，便設置有連結基板保持構件80與彈簧90的連結構件82。
按壓構件83係成為按壓銷100之標的(按壓對象)的構件，藉由按壓於按壓銷100，來將抵抗彈簧90之蓄勢彈力的力量傳遞至連結構件82。按壓構件83會連結於彈簧90及連結構件82，且雖然通常會接受彈簧90之蓄勢彈力，但藉由對按壓構件83施加抵抗彈簧90之蓄勢彈力的力量，來施加與彈簧90之蓄勢彈力為相反方向的力量。
具體而言，圖8(a)所示的狀態係按壓構件83接受按壓銷100之向上按壓力的狀態，藉此，按壓構件83便會朝上方移動，而連結於按壓構件83 的連結構件82亦會朝上方移動。藉由連結構件82朝上方移動，基板保持構件80便會向外轉動，而開啟接觸面80a，而成為可將晶圓W載置於載置部24上的狀態。
圖8(a)之狀態下的基板保持構件80的載置部24之面所相對的開角α需要開啟至可接受晶圓W的角度，較佳地係開啟至少略90度。另一方面，由於雖然若為90度以上的話，基板保持構件80不論開啟至幾度都可接受晶圓W，但開啟到大於所需，在處理上並無意義，到不如說只會浪費多餘的時間，故只要開啟到略90度的話便已足夠。因此，較佳地，基板保持構件80之接受晶圓W時的開角α為80~95度，更佳地係設定為略90度。
彈簧90會透過連結構件82來將蓄勢彈力賦予至基板保持構件80用之機構。如圖8(b)所示，彈簧90會藉由收縮來讓連結構件82產生朝下方拉伸的蓄勢彈力。藉由將連結構件82朝下方拉伸，連結構件82所連接之基板保持構件80便會施加有朝內側轉動的力量。藉此，基板保持構件80便會將晶圓W側面部朝向旋轉台2之中心側，更正確而言，係將晶圓W從外側上方朝向中心下方而斜向按壓的力量施加至晶圓W。藉此，晶圓W會成為因蓄勢彈力而被有彈性地保持的狀態，而可不損傷晶圓W表面來確實地保持。
彈簧支撐部91係用以支撐彈簧90的支撐台，為了從下方來支撐彈簧90，而設置於彈簧90下方。
彈簧90係可以各種材料來構成，例如亦可以陶瓷來構成。如上述，較佳地，真空容器1內之構件係由揚塵較少且具有耐熱性之石英或陶瓷所構成。然而，石英係缺乏彈性而難以形成彈簧90。因此，彈簧90亦可由例如陶瓷所構成。
又，雖然彈簧90之形狀係可對應於用途來成為各種形狀，但除了圖8(a)、(b)所示之螺旋彈簧之外，亦可以板簧來構成。由於在為圖8(a)、(b)所示之螺旋彈簧時，彈簧90彼此會接觸而有產生沾染之虞，故以構件數較少之板簧來構成的一方會更佳。因此，彈簧90亦可以板簧來構成。
如圖8(b)所示，在彈簧90將連結構件82朝下方蓄勢時，基板保持構件80便會成為保持晶圓W的狀態。亦即，彈簧90在通常狀態下會維持保 持晶圓W的狀態。此時，基板保持構件80之接觸面80a的開角β可為例如70~85度，較佳地亦可為75~80度。如此般，藉由讓基板保持構件80之接觸面80a彈性地維持較直角要稍微向內側傾斜的開角β，便可確實地在露出表面的狀態下保持晶圓W。亦即，在基板保持構件80之接觸面80a的開角β過於接近90度時，晶圓W的保持力便會變弱。反之，在基板保持構件80之接觸面80a的開角β過小時，晶圓保持構件80便會覆蓋在晶圓W表面，而有無法在基板處理時對晶圓W周緣部進行充分處理之虞。因此，本實施形態相關之基板保持機構120中，基板保持構件80會藉由將蓄勢彈力賦予至晶圓W側面部，來不對處理造成不良影響而確實地保持晶圓W。
按壓銷100係具有作為釋放基板保持構件80之保持的釋放構件之機能。具體而言，係在將彈簧90收縮之蓄勢彈力作用於連結構件82，而使得基板保持構件80成為關閉以保持晶圓W時，會抵抗彈簧90之蓄勢彈力而將按壓構件83朝上方按壓來使得彈簧90伸長，並將連結於按壓構件83之連結構件82朝上方上推。藉由連結構件82的上升，基板保持構件80便會朝外側轉動，而釋放晶圓W。藉此，晶圓W便會成為可藉由升降銷16之上升來移動於垂直方向的狀態。
作為限制機構之停止器110係限制按壓構件83在按壓時的移動界限的限制構件。具體而言，停止器110係設置於按壓構件83上方的既定位置，並決定按壓構件83朝上方的移動界限。如圖8(b)所示，停止器110係設置於較載置部24之面要靠下方，並以按壓構件83不會移動至較載置部24要靠上方的方式來限制按壓界限。藉此，即便基板保持構件80成為開啟狀態，按壓構件83仍會按壓晶圓W內面而可防止晶圓W上浮，並可確實地維持將晶圓W保持在基板保持區域25內的狀態。
另外，如圖8(a)所示，在按壓銷100從下方來按壓按壓構件83，而使得按壓構件83朝上方移動時，停止器110便會因按壓構件83而成為從側面看不見之狀態。這是因為構成為在按壓構件83表面形成有溝，而可與停止器110卡合之故，亦可將按壓構件83與停止器110構成為可如此般卡合或可嵌合的形狀。又，反之，亦可不設置此般卡合構造或嵌合構造，而將按壓構件83構成為平坦板狀。
接著，便就基板保持機構120的動作來加以說明。
首先，如圖8(a)般，升降銷16會上升，而從搬送臂10來接受晶圓W。之後，升降銷16會下降，而成為圖8(a)所示之狀態。在此，按壓銷100係將按壓構件83朝上方按壓，並藉此來使得按壓構件83及連結構件82上升，而讓內側端連結於連結構件82外側端之基板保持構件80繞旋轉軸81朝外側轉動，而開啟基板保持構件80之接觸面80a。藉此來成為可將晶圓W載置於載置部24上的狀態。
接著，如圖8(b)所示，升降銷16會下降至較載置部24之面要靠下方，並在將晶圓W載置於載置部24上之後，接著讓按壓銷100下降。藉此，彈簧90之收縮力變會作用，而使得按壓構件83及連結構件82下降。伴隨著連結構件82下降，基板保持構件80便會繞旋轉軸81而朝內側轉動，而接觸於晶圓W側面部，並且按壓晶圓W側面部。由於基板保持構件80係持續作用有彈簧90之蓄勢彈力，故可將晶圓W確實地保持於基板保持區域25上，亦即載置部24上。藉此，即便旋轉旋轉台2而開始晶圓W之處理，仍可在接觸於基板保持區域25上的狀態下來保持晶圓W，以處理晶圓W表面。由於晶圓W會在接觸於基板保持區域25上的狀態下來被加以保持，故可防止對內面不需要的處理。
在晶圓W處理結束後，按壓銷100會將按壓構件83朝上方按壓，而開啟基板保持構件80。由於按壓構件83朝上方之移動會因停止器110而被限制，故基板保持構件80會靜止在例如相對於載置部24之面而拉開略90度的位置。接著，如圖8(a)所示，升降銷16會上升，而支撐晶圓W朝上方抬升。之後，搬送臂10便會接受晶圓W，而將處理後之晶圓W搬出至真空容器1外部。
如此般，根據本實施形態相關之基板保持機構120，便可在露出晶圓W表面整面的狀態下來確實地保持晶圓W，而可不對晶圓W表面處理造成不良影響，且確實地防止對內面的不需要之處理。
圖9係顯示本實施形態相關之基板保持機構120的一範例之基板保持構件80的接觸面80a之平面形狀的圖式。雖圖11中係顯示有基板保持機構120之基板保持構件80的放大圖，但基板保持機構80之接觸面80a亦 可構成為沿著晶圓W外周形狀的形狀。亦即，雖然晶圓W一般而言係具有略圓形，但基板保持構件80之接觸面80a亦可構成為具有以沿著其之方式來凹陷為圓弧狀的彎曲形狀。藉此，便可增加晶圓W外周與接觸面80a的接觸面積，而可更確實地保持晶圓W。
圖10係用以說明本發明實施形態相關的基板保持機構120之一範例的基板保持構件80a的垂直剖面形狀之圖式。雖然圖10中係顯示有基板保持構件80之接觸面80a與晶圓W側面部接觸的狀態，但接觸面80a亦可以對應於晶圓之斜角形狀的彎曲形狀來加以構成。
圖11係顯示於晶圓W側面部形成有斜角部，而基板保持構件80之接觸面80a會構成為具有以沿著斜角形狀的方式來朝內側彎曲之範例的圖式。如圖11所示，晶圓W側面部係形成有上側斜角部B1與下側斜角部B2。然後，基板保持構件80之接觸面80a係具有沿著上側斜角部B1般之彎曲形狀。藉此，便可增加基板保持構件80之接觸面80a與晶圓W側面部的接觸面積，而可更確實地保持晶圓W。
如此般，基板保持構件80之接觸面80a係可依需要來構成為平面形狀般、側面形狀般或是沿著晶圓W外周形狀之形狀。藉此，便可進一步地提高基板保持機構120之晶圓W的保持能力。
另外，本實施形態的成膜裝置如圖3所示，係設置有用以進行裝置整體動作之控制的控制部150。此控制部150係具有例如以電腦所構成之程序控制器150a、使用者介面部150b以及記憶體裝置150c。使用者介面部150b係具有顯示成膜裝置之作動狀態的顯示器、用以進行成膜裝置操作者選擇程序配方或程序管理者變更程序配方之參數的鍵盤以及觸控面板(未圖示)等。又，控制部150亦可控制基板保持構件120的基板保持動作。
記憶體裝置150c係記憶有讓程序控制器150a實施各種程序之控制程式、程序配方以及各種程序中之參數等。又，該等程式係具有擁有例如用以進行後述清潔方法之步驟群。該等控制程式或程序配方會依照來自使用者介面部150b之指示，而以程序控制器150a讀取來加以實行。又，該等程式係可儲存於電腦可讀取記憶媒體150d，而透過對應於該等的輸出裝置(未圖示)來安裝於記憶體裝置150c。電腦可讀取記憶媒體150d可為硬碟、 CD、CD-R/RW、DVD-R/RW、軟碟、半導體記憶體等。又，程式亦可透過通信電路來下載到記憶體裝置150c。
接著，便就本實施形態之成膜裝置動作(成膜方法)的一範例來加以說明。首先，以讓載置部24列整於搬送口15的方式來旋轉旋轉台2，並開啟閘閥(未圖示)。接著，藉由搬送臂10透過搬送口15來將晶圓W朝真空容器1內搬入。晶圓W會以升降銷16來被接收，而在搬送臂10從容器1移出後，藉由升降機構(未圖示)所驅動之升降銷16來朝載置部24下降。如圖8(a)、(b)所說明般，關於載置部24上所載置的晶圓W係進行利用基板保持機構120之晶圓W的保持。然後，重複上述一連串之動作5次，而將5片晶圓W載置於所對應之凹部24。
接著，真空容器1內會藉由真空泵64及壓力調整器65來維持為預定之壓力。從上方來觀察時，旋轉台2會順時針地開始旋轉。旋轉台2會藉由加熱器單元7來加熱至事前所定之既定溫度(例如300℃)，晶圓W會藉由載置於此旋轉台2而被加熱。在加熱晶圓W，並藉由溫度感應器(未圖示)來確認維持為既定溫度後，BTBAS氣體便會通過處理氣體噴嘴31而朝第1處理區域P1供給，O3氣體會通過處理氣體噴嘴32而朝第2處理區域P2供給。除此之外，還會從分離氣體噴嘴41、42來供給N2氣體。進一步地，會從中心區域C，亦即從突出部5與旋轉台2之間來沿著旋轉台2表面噴出N2氣體。又，亦會從分離氣體供給管51、沖淨氣體供給管72,73來供給N2氣體。
在晶圓W通過處理氣體噴嘴31下方之第1處理區域P1時，BTBAS分子會吸附於晶圓W表面，在通過處理氣體噴嘴32下方之第2處理區域P2時，O3分子會吸附於晶圓W表面，而藉由O3來氧化BTBAS分子。從而，在藉由旋轉台2之旋轉，而讓晶圓W通過處理區域P1、P2兩方一次時，便會於晶圓W表面形成有氧化矽的一層分子層(或是2層以上的分子層)。接著，晶圓W會交互地複數次通過區域P1、P2，而於晶圓W表面沉積出具有既定膜厚的氧化矽膜。此時，由於晶圓W會因基板保持機構120而沒有在載置部24上上浮並加以保持，故不會對內面進行不需要之成膜。又，由於晶圓W表面會在全部露出的狀態下被加以保持，故可在晶圓W表面進 行均勻的成膜。然後，在沉積出具有既定膜厚之氧化矽膜後，便停止BTBAS氣體及O3氣體之供給，並停止旋轉台2之旋轉。然後，晶圓W便會藉由與搬入動作相反之動作來依序以搬送臂10從容器1被搬出，而結束成膜程序。此時之晶圓W的搬出動作係如圖8(a)、(b)所說明般。
另外，雖本實施形態中係舉將基板保持機構120適用於使用旋轉台2之基板處理裝置的範例來加以說明，但本實施形態相關之基板保持機構120亦可適用於使用不旋轉而保持晶圓W的晶座之基板處理裝置。
根據本發明，便可在露出基板表面之全區域的狀態下，確實地固定保持基板。
以上，雖已就本發明較佳的實施形態來詳細說明，但本發明並不限制於上述實施形態，而可不超脫本發明之範圍來對上述實施形態添加各種變形及置換。
本揭露係基於2015年2月16日所提出之日本特許出願第2015-027717號的優先權之利益，而將該日本申請案之所有內容作為參照文獻而引用至此。

Claims (17)

  1. 一種基板保持機構，將基板保持於晶座上的既定基板保持區域上之基板保持機構，具有；基板保持構件，係設置於該基板保持區域周圍，且藉由從該基板保持區域外側朝內側轉動，便可以既定接觸面來接觸於該基板保持區域上所載置的該基板的側面部；蓄勢彈力機構，係藉由接觸於該基板的側面部來將可保持該基板而朝內側方向的蓄勢彈力施予至該基板保持構件；釋放構件，係藉由將抵抗該蓄勢彈力機構之該蓄勢彈力的力量施予至該基板保持構件，便可在能將該基板抬升於垂直方向的狀態下來釋放該基板保持構件；連結構件，係連結於該基板保持構件；按壓構件，係連結於該連結構件；以及限制機構，係限制因該釋放構件之抵抗該蓄勢彈力的力量所致之該按壓構件的移動範圍；藉由該限制機構來限制該基板保持構件之釋放角度；該蓄勢彈力機構係透過該連結構件來將該蓄勢彈力施予至該基板保持構件；該釋放構件係藉由按壓該按壓構件，來將抵抗該蓄勢彈力之力量透過該連結構件而施予至該基板保持構件。
  2. 如申請專利範圍第1項之基板保持機構，其中該基板保持構件係設置於較該基板保持區域外周要靠外側，且沿著該基板保持區域之徑向來被固定保持於可旋轉的旋轉軸。
  3. 如申請專利範圍第1項之基板保持機構，其中能將該基板抬升於垂直方向的狀態係該基板保持構件之該既定接觸面會相對於該基板保持區域的面而拉開為略90°的狀態。
  4. 如申請專利範圍第1項之基板保持機構，其中該連結構件、該按壓構件及該蓄勢彈力機構係設置於該基板保持區域下方。
  5. 如申請專利範圍第4項之基板保持機構，其中該釋放構件係可從下方來按壓該按壓構件的升降構件。
  6. 如申請專利範圍第1項之基板保持機構，其中該蓄勢彈力機構係彈簧；該蓄勢彈力係該彈簧之收縮力。
  7. 如申請專利範圍第6項之基板保持機構，其中該彈簧係由陶瓷所構成。
  8. 如申請專利範圍第6項之基板保持機構，其中該彈簧係板簧。
  9. 如申請專利範圍第1項之基板保持機構，其中該基板保持構件之該既定接觸面的水平剖面形狀係沿著該基板外周的形狀。
  10. 如申請專利範圍第1項之基板保持機構，其中該基板保持構件之該既定接觸面的垂直剖面形狀係朝上方而凸的彎曲形狀。
  11. 如申請專利範圍第1項之基板保持機構，其中該基板保持構件在保持該基板時，該既定接觸面相對於該基板保持區域的面之角度為70~85度。
  12. 如申請專利範圍第1項之基板保持機構，其中該基板保持構件之該既定接觸面會在該基板之該側面部形成有斜角面時，接觸於上側的斜角面。
  13. 如申請專利範圍第1項之基板保持機構，其中該基板保持構件、該蓄勢彈力機構及該釋放構件係複數設置於該基板保持區域周圍。
  14. 如申請專利範圍第13項之基板保持機構，其中該基板保持構件、該蓄勢彈力機構及該釋放構件係至少設置有3個在基板保持區域周圍。
  15. 如申請專利範圍第1項之基板保持機構，其中該基板保持區域係設置於較晶座表面要凹陷之既定基板載置區域內。
  16. 一種基板處理裝置，係具有：如申請專利範圍第15項之基板保持機構；處理容器，係收納晶座；至少3個貫穿孔，係貫穿基板保持區域；複數升降銷，係可升降地設置於該貫穿孔；以及搬送臂，係可在該複數升降銷與該處理容器外部之間搬送該基板；該釋放構件係不與該升降銷連動而被獨立驅動。
  17. 如申請專利範圍第16項之基板處理裝置，其中該晶座係構成為可旋轉之旋轉台；該基板載置區域係沿著該旋轉台之旋轉方向而複數設置，且進一步地具有：第1及第2處理區域，係沿著該旋轉台之旋轉方向而分離設置，並可分別供給第1及第2處理氣體；以及分離區域，係沿著該旋轉台之旋轉方向而設置於該第1及第2處理區域之間，且供給有可將該第1及第2處理氣體互相分離的分離氣體。
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