基板处理装置的制作方法

文档序号:11214242
基板处理装置的制造方法

本发明涉及一种基板处理装置。



背景技术:

以往公知有一种包括以下工序的半导体装置的制造方法:向设置在反应管的内部的处理室搬入在与基板处理面垂直的方向上配置有多张的基板,该反应管以被加热装置包围外周的方式设置;向以至少到达加热装置的外侧的方式设置在反应管的内部且设置在反应管的侧面的位于处理基板的区域的部分的气体导入管导入气体,从以在与基板处理面垂直的方向上跨着至少两张以上基板的大小设置成狭缝状的喷出口向处理室喷出气体,处理基板。

在该半导体装置的制造方法中,在基板处理工序中,向后述的多个气体导入划分部导入气体,从分别设置在多个气体导入划分部的喷出口向处理室喷出气体,针对多个气体导入划分部的每个气体导入划分部形成侧流,使进入到基板之间的气体量均匀,欲提升多张基板的面内、面间的均匀性;前述的气体导入划分部设置在气体导入管内,是在与基板处理面垂直的方向上由划分壁划分成的。



技术实现要素:

发明要解决的问题

但是,在上述的半导体装置的制造方法的结构中,即使气体导入划分部被划分壁划分,在划分壁和基板之间也存在在垂直方向上未划分的间隙,成为气体能够通过该间隙上下往来的状态,因此,存在难以在气体导入划分部内形成具有均匀的气体量的侧流这样的问题。

此外,在处理室内中,在上部和下部易于产生微粒,但由于该微粒也能够在上述的间隙中上下自由地移动,因此,很难有效地抑制微粒散布在基板上。

因此,本发明提供一种这样的基板处理装置:能够抑制气体和微粒在划分区域之间往来,面间均匀性和面内均匀性良好,并且能够抑制微粒向基板上散布。

用于解决问题的方案

本发明的一个技术方案的基板处理装置包括:

基板保持工具,其能够将多个基板在铅垂方向上具有间隔地堆叠为多层,具有在铅垂方向上分隔所述多个基板所堆叠的区域的多个分隔板;

处理容器,其能够收容该基板保持工具;

突出部,其以从该处理容器内的与所述分隔板的外周侧面相对的内周壁面朝向所述分隔板的外周侧面向内侧突出的方式延伸,在形成于突出了的顶端的内周侧面和所述分隔板的外周侧面之间形成间隙;以及

气体供给部件,其能够向形成在该突出部的所述内周侧面和所述分隔板的外周侧面之间的所述间隙供给非活性气体而形成压力比周围的压力高的正压部。

附图说明

附图作为本说明书的一部分编入而表示本申请的实施方式,与上述一般的说明和后述的实施方式的详细内容一同说明本申请的概念。

图1是表示本发明的第1实施方式的基板处理装置的一例子的整体结构的图。

图2是将本发明的第1实施方式的基板处理装置的晶圆舟皿和内管的相对面附近的结构放大地表示的剖视图。

图3是表示本发明的第2实施方式的基板处理装置的一例子的剖视图。

图4是表示本发明的第3实施方式的基板处理装置的一例子的剖视图。

图5是表示本发明的第4实施方式的基板处理装置的一例子的剖视图。

具体实施方式

以下,参照附图说明用于实施本发明的方式。在下述详细的说明中,为了能够充分地理解本申请,赋予大量具体的详细说明。但是,不进行这样详细的说明本领域技术人员也能够做成本申请是不言而喻的事项。在其他的例子中,为了避免使各种各样的实施方式难以理解,并未详细地表示公知的方法、过程、系统、构成要素。

〔第1实施方式〕

图1是表示本发明的第1实施方式的基板处理装置的一例子的整体结构的图。参照图1,基板处理装置具有在内部沿上下方向以预定的间隔层叠并收容多张基板(以下是晶圆w)的处理容器4和覆盖处理容器4的侧面和上表面的加热装置48。

处理容器4由具有有盖的圆筒形状的外管6和具有有盖的圆筒形状且同心状地配置在外管6的内侧的内管8构成。外管6和内管8由具有耐热性的材料、例如石英形成。此外,外管6和内管8从其下端部被例如由不锈钢、铝等金属制作的歧管10保持。此外,歧管10固定在底板12上。

在歧管10的下端部的开口部夹着o形密封圈等密封构件16气密地安装有例如由不锈钢、铝等金属制作的圆盘状的盖部14。此外,在盖部14的中心部利用例如磁性流体密封件18气密地贯穿有能够旋转的旋转轴20。该旋转轴20的下端连接于旋转机构22。旋转轴20的上端固定有例如由金属形成的载物台24。

在载物台24上设有例如石英制的保温筒26。此外,在保温筒26上载置有例如石英制的晶圆舟皿60作为基板保持工具。在晶圆舟皿60上以预定的间隔、例如10mm左右间隔的间距在铅垂方向上堆叠有例如50张~150张晶圆w。晶圆舟皿60具有例如3根~4根支柱61。而且,在形成于支柱61的内周面且在水平方向上挖出的槽(未图示)的底面上载置晶圆w。晶圆舟皿60、保温筒26、载物台24及盖部14利用例如作为舟皿升降机的升降机构30一体地在处理容器4内装载、卸载。

晶圆舟皿60具有用于将堆叠的晶圆w在铅垂方向上分隔的多张分隔板62。分隔板62是为了在晶圆舟皿60形成在铅垂方向上分隔开的多个区域、针对分隔开的每个区域形成侧流而供给处理气体、对晶圆w进行均匀的基板处理而设置的。分隔板62由厚度比晶圆w的厚度厚的板状构件构成。由于晶圆w基本上具有圆盘状的形状,内管8也具有圆筒形状,因此,分隔板也构成为具有圆盘形状的圆板构件。

由于分隔板62具有作为铅垂方向上的划分壁的功能,因此,其构成为外周端相比晶圆w和支承晶圆w的支柱61向外侧突出,与晶圆w平行地水平设置。在晶圆舟皿60的多处设有这样的直径比支柱61大且厚度也比晶圆w的厚度厚的分隔板62,将堆叠的多张晶圆w在铅垂方向上分割并分隔成多个区域。

如图1所示,分隔板62优选为至少设置在上端和下端。详细见后述,由于在内管8内部的下部因常压恢复时的气体卷起等而易于产生微粒,另外,微粒从上部落下来,因此还是易于产生微粒。因而,从防止微粒进入的方面考虑,分隔板62优选以至少包围堆叠的晶圆w的上端和下端的方式设置在堆叠的最上层的晶圆w的上方、最下层的晶圆w的下方。

在内管8的内周壁面80的与分隔板62相对的位置设有朝向分隔板62的外周侧面向内侧突出的突出部81。突出部81具有与分隔板62的厚度大致相同程度的厚度,具有朝向分隔板62的外周侧面突出的形状。因而,分隔板62的外周侧面和突出部81的内周侧面相对,在相对空间中形成有狭窄的间隙70。详细见后述,向间隙70中供给非活性气体而与周围相比较成为正压,形成正压部。由此,由分隔版62和突出部81形成的区域被分隔,能够在区域内形成侧流。另外,若分隔板62具有圆盘形状,则突出部81的内周面也成为圆形,正压部成为圆环状的环状正压部。

在内管8的内周壁面80的突出部81相互间的区域设有排气口85。由此,能够在由分隔板62分隔成的区域内进行处理气体的供给和独立排气,易于形成侧流。

另外,与这些分隔板62相关联的结构的详细内容见后述,说明其他的构成要素。

在歧管10的下部设有气体喷嘴34,该气体喷嘴34在一端部气密地贯通歧管10,沿着内管8的内周面向上方弯曲。气体喷嘴34的另一端部借助预定的配管连接于未图示的气体供给源。此外,在配管上设有例如质量流量控制器等流量控制装置、开闭阀(未图示),由此能够控制从气体喷嘴34向处理容器4内供给的气体的供给开始、供给停止以及流量等。另外,在图1中记载了1根气体喷嘴34,但也可以与使用的气体种类相应地设置多根气体喷嘴34。例如在利用基板处理装置在晶圆w上形成氧化硅膜的情况下,也可以设置含硅气体用的气体喷嘴34、氧化气体用的气体喷嘴34以及吹扫气体用的气体喷嘴34。

在歧管10的上部设有气体排气口36,在气体排气口36上连结有排气系统38。排气系统38具有连接于气体排气口36的排气通路40和依次连接于排气通路40的中途的压力调整阀42和真空泵44。利用排气系统38排出被供给到处理容器4的气体,并且调整处理容器4内的压力。

另外,也可以不设置歧管10,而处理容器4整体例如由石英制作。

加热装置48具有隔热体50,该隔热体50具有有盖的圆筒体状。隔热体50例如由导热性较低且无定形的二氧化硅和氧化铝的混合物形成。隔热体50的厚度通常是约30mm~约40mm。此外,隔热体50的内径比处理容器4的外径大出预定的长度,由此,在隔热体50的内表面和处理容器4的外表面之间形成有预定的空间。并且,在隔热体50的外周面以覆盖隔热体50整体的方式安装有例如由不锈钢形成的保护罩51。

此外,在隔热体50的内表面以螺旋状卷绕有加热器线材52,构成整体以圆筒状包围处理容器4的加热器。

接着,更详细地说明与分隔板62和突出部81相关联的结构。

图2是将本发明的第1实施方式的基板处理装置的晶圆舟皿和内管的相对面附近的结构放大地表示的剖视图。另外,在图2中,晶圆舟皿60的分隔板62和内管8的突出部81之间的位置关系与图1左右相反地表示,但从图1的背面侧观看是这样的结构,因此,与图1并不矛盾。

如图2所示,在晶圆舟皿60的堆叠有晶圆w的区域的上端的上方、下端的下方设有分隔板62,在它们之间还设有两张分隔板62,在铅垂方向上多张晶圆w分割成3个区域100。对于晶圆w,由于载置有多达例如50张~100张的晶圆w,因此,在由分隔板62分隔成的多个区域100内分别保持有多张晶圆w。

分隔板62各自具有比晶圆w和支柱61的直径大的直径,向外侧突出,分隔板62的外周侧面63设置得比晶圆w和支柱61靠外侧。分隔板62的厚度构成得比将多张晶圆w合在一起而成的厚度厚很多。

在内管8的内周壁面80的、与晶圆舟皿60的分隔板62相对的区域中,在内侧设有朝向分隔板62的外周侧面63突出地延伸的突出部81。突出部81延伸到分隔板62的外周侧面63附近,在突出部81的内周侧面82和分隔板62的外周侧面63之间形成有间隙70。

在晶圆舟皿60的支柱61和分隔板62的内部设用气体供给管路90。气体供给管路90是用于向间隙70供给非活性气体的气体供给部件。气体供给管路90具有贯通支柱61的内部地设置的合流管路91和贯通各分隔板62的内部地设置的分支管路92。从合流管路91供给来的非活性气体分支到各分支管路92,向形成在分隔板62的外周侧面63和突出部81的内周侧面82之间的间隙70供给非活性气体。由此,能够使间隙70成为压力比周围的气氛的压力高的正压,能够防止处理气体在由分隔板62分隔成的区域100相互间往来。

另外,如图2所示,在内管8的突出部81上设有沿着突出部81的上表面进一步突出到内侧的突出结构部83,在分隔板62上设有沿着分隔板的下表面进一步突出到外侧的突出结构部64。突出结构部64、83是以包围间隙70的方式设置的迷宫结构部。也就是说,突出结构部64、83互相协作地构成迷宫密封件。由此,能够可靠地将被分隔板62分隔成的多个区域100相互密封。

另外,并不是必须设置迷宫结构部,若仅向间隙70供给非活性气体就足够,则也并不一定需要突出结构部64、83,也可以将突出部81的内周侧面82和分隔板62的外周侧面63构成为平坦面。

此外,相反,在欲进一步提高密封性的情况下,也可以增加突出结构部64、83的数量。

另外,经由气体供给管路90向间隙70供给的非活性气体只要是不与处理气体反应的气体,就可使用各种气体,例如也可以使用氮、氩。

此外,优选在内管8的内周壁面80上针对各区域100的每个区域设置排气口85。也就是说,优选在内周壁面80的位于突出部81之间的部分上形成排气口85。由此,在针对由分隔板62分隔成的各区域100的每个区域供给了处理气体时,能够针对各区域100的每个区域排出处理气体,在各区域100内易于形成侧流。通过形成侧流,能够在各区域100内形成一个方向(水平方向)的层流,能够形成在晶圆w的中心区域、外周区域没有很大差别的均匀流。只要能够进行这样的处理气体的供给,就能够同时提高晶圆w的基板处理的晶圆之间(纵向方向)和晶圆面内(水平方向)的均匀性这两者。

此外,分隔板62的数量与用途相应地适当决定为佳,但优选在配置于最上层的晶圆w的上方设置1张分隔板62,在配置于最下层的晶圆w的下方设置1张分隔板62。由于在内管8的下部产生较多在从真空恢复到常压时卷起的微粒,在上部产生较多从顶面落下的微粒,因此,优选设为在上端和下端防止这些微粒进入的结构。

此外,即使在微粒进入到区域100的情况下,由于间隙70成为正压,构成环状正压部,因此,也能够抑制微粒在上下之间的往来。

这样,采用本发明的第1实施方式的基板处理装置,处理气体和微粒这两者在由分隔板62分隔成的区域100相互间的往来均被抑制,能够将区域100之间完全截断,能够进行面间和面内均匀性较高的基板处理。

另外,在图2中,构成为分隔板62从上层朝向下层而其直径逐渐变大,随之突出部81也从上层朝向下层而其突出量变小。其目的在于,设为在搬出晶圆舟皿60时使突出结构部64不与下层的突出结构部83接触的结构。也就是说,若将分隔板62全部设为相同的直径而像图2那样构成,则在搬出晶圆舟皿60时,分隔板62的突出结构部64会勾挂于处于下方的突出部81的突出结构部83,晶圆舟皿60不会脱离。

因而,利用这样逐渐扩展的结构构成分隔板62。

〔第2实施方式〕

图3是表示本发明的第2实施方式的基板处理装置的一例子的剖视图。如图3所示,在本发明的第2实施方式的基板处理装置中,将气体供给管路90a设置于内管8而不是晶圆舟皿60的内部。这样,气体供给管路90也可以设置于内管8而不是晶圆舟皿60。

如图3所示,分支管路92a以贯通突出部81的内部的方式设置。另一方面,合流管路91a设置在内管8的外侧。也可以这样在内管8的外部设置合流管路91a,仅使分支管路92a贯通突出部81的内部地设置。此外,若合流管路91a也贯通内管8的内部地设置的方式可以的话,则也可以这样构成。

这样,只要能够向间隙70供给非活性气体,气体供给管路90、90a就能够设置在各种位置。在第1实施方式和第2实施方式中,举例说明了将气体供给管路90、90a设置于晶圆舟皿60和内管8的例子,但并不限定于此,只要能够向间隙70供给非活性气体,使间隙70成为正压,就能够将专用的气体供给管路90、90a设置在各种位置。

另外,在第2实施方式中,由于其他的构成要素与第1实施方式是同样的,因此,对对应的构成要素标注相同的参照附图标记,并且省略其说明。

采用第2实施方式的基板处理装置,能够将气体供给管路90a固定设置在没有移动的内管8内,能够稳定地供给气体。

〔第3实施方式〕

图4是表示本发明的第3实施方式的基板处理装置的一例子的剖视图。如图4所示,本发明的第3实施方式的基板处理装置在构成迷宫结构部的突出结构部83a上下均自内管8的突出部81a的内周侧面82a突出、分隔板62a的外周侧面63成为平坦面的方面与第1实施方式的基板处理装置有所不同。

也可以这样仅在内管8侧的突出部81a上设置迷宫结构部。在这种情况下,也构成在上下方向上相对面相互间的间隔狭窄的部分,能够构成迷宫密封件,能够确保上下的区域100相互间的气密性。

通过采用该结构,能够使晶圆舟皿60a的多个分隔板62a的直径全部相同,并且能够将其外周侧面63a全部设为平坦面,能够简化晶圆舟皿60a的结构。

另外,只要构成为气体供给管路90也设置在第2实施方式那样的内管8侧,就能够进一步简化晶圆舟皿60a。

这样,采用第3实施方式的基板处理装置,能够在简化晶圆舟皿60a的结构的同时提高基板处理的面间和面内均匀性。

另外,由于其他的构成要素与第1实施方式是同样的,因此,对对应的构成要素标注相同的参照附图标记,并且省略其说明。

〔第4实施方式〕

图5是表示本发明的第4实施方式的基板处理装置的一例子的剖视图。如图5所示,本发明的第4实施方式的基板处理装置在构成迷宫结构部的突出结构部64b上下均自晶圆舟皿60b的分隔板62b的外周侧面63b突出、内管8的突出部81b的内周侧面82b成为平坦面方面与第1实施方式的基板处理装置有所不同。

也可以这样仅在晶圆舟皿60b的分隔板62b上设置迷宫结构部。在这种情况下,也构成在上下方向上相对面相互间的间隔狭窄的部分,能够构成迷宫密封件,能够确保上下的区域100相互间的气密性。

此外,通过采用该结构,能够使内管8的多个突出部81b的突出量全部相同,能够将其内周侧面82b全部设为平坦面,能够简化内管8的内周壁面80b的结构。

此外,就晶圆舟皿60b而言,分隔板62b的外周侧面63b的结构也复杂化,但分隔板62b的直径全部相同,能够使处理容易。

另外,只要构成为气体供给管路90也设置在第2实施方式那样的内管8侧,就能够进一步简化晶圆舟皿60b。

这样,采用第4实施方式的基板处理装置,能够在简化内管8的突出部81b的结构的同时提高基板处理的面间和面内均匀性。

另外,由于其他的构成要素与第1实施方式是同样的,因此,对对应的构成要素标注相同的参照附图标记,并且省略其说明。

这样,采用本发明的第1实施方式~第4实施方式的基板处理装置,通过设置环状正压部,能够提高由分隔板62、62a、62b分隔成的区域100相互间的密封性,抑制在互相的区域100中往来的处理气体和微粒,提升基板处理的面间和面内均匀性。

另外,在第1实施方式~第4实施方式中虽未表示,但迷宫结构也可以是在分隔板62的外周侧面63和突出部81的内周侧面82这两者上设有彼此相对的突出结构这样的结构。

此外,在第1实施方式~第4实施方式中表示了晶圆w是圆形且内管8是圆筒形的例子,但即使在处理对象的基板是多边形的情况下,只要是处理容器的内周侧面的突出部的内周侧面在与基板的外周侧面之间具有恒定距离的间隙地与其相对的结构,就也可以应用于这样的基板处理装置。

采用本发明,能够对多个基板进行均匀的基板处理。

以上,详细地说明了本发明的优选的实施方式,但本发明并不被限制于上述的实施方式,能够不脱离本发明的范围地对上述的实施方式施加各种变形和替换。

本申请基于2016年3月29日申请的日本特许出愿第2016-065250号的优先权的利益,该日本出愿的全部内容作为参照文献编入于此。

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