基板处理装置及基板处理方法
基板处理装置及基板处理方法
【专利摘要】本发明提供一种基板处理装置及基板处理方法，该基板处理装置通过执行多次将在容器内相互发生反应的至少两种反应气体依次供给到基板的表面的供给循环，从而在所述基板上形成含有反应产物的膜。该基板处理装置包括：旋转台，其设于所述容器内，并形成有用于在表面载置所述基板的凹部和与所述凹部连通的通孔；升降机构，其具有在对载置于所述凹部的所述基板进行移载时使用的升降销；以及控制部，其用于控制所述升降机构的动作。所述控制部控制所述升降机构，以使得在所述升降销经由所述通孔抵接于所述基板的状态下，一边使所述升降销向铅垂上方移动，一边使所述升降销向所述旋转台的径向内侧移动，从而从所述凹部输出所述基板。
【专利说明】基板处理装置及基板处理方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及基板处理装置及基板处理方法。
【背景技术】
[0002]在半导体装置的制造中，针对作为被处理体的半导体晶圆(以下，称作晶圆)，利用原子层沉积(ALD:Atomic Layer Deposit1n)法等方法实施各种成膜处理。在实施该成膜处理的基板处理装置中，在载置晶圆的基座上设有加热部件，一边利用该加热部件间接地对晶圆进行加热，一边进行各种成膜反应。
[0003]近年来，作为实施ALD法的成膜装置，像日本特许第4661990号所公开的那样，正在进行所谓的旋转台式的成膜装置的研究开发。该成膜装置具有旋转台，该旋转台以能够旋转的方式配置在真空容器内，并形成有凹部，该凹部分别用于载置多个晶圆，且具有比晶圆稍微大的直径。而且，具有被划分于该旋转台的上方的反应气体A的供给区域、反应气体B的供给区域以及分离这些供给区域的分离区域。
[0004]但是，在日本特许第4661990号等所记载的旋转台的成膜装置中，在成膜结束后，在离心力的作用下，晶圆靠近凹部的旋转方向外周侧。若为了在该状态下从凹部输出晶圆而使晶圆向铅垂上方移动，则晶圆有时与凹部的外壁相摩擦，而产生微粒。
【发明内容】
[0005]针对上述课题，提供一种能够抑制晶圆输出时的微粒产生的基板处理装置。
[0006]根据本发明的一技术方案，提供一种基板处理装置，其通过执行多次将在容器内相互发生反应的至少两种反应气体依次供给到基板的表面的供给循环，从而在所述基板上形成含有反应产物的膜。
[0007]该基板处理装置包括:
[0008]旋转台，其设于所述容器内，并形成有用于在表面载置所述基板的凹部和与所述凹部连通的通孔；
[0009]升降机构，其具有在对载置于所述凹部的所述基板进行移载时使用的升降销；以及
[0010]控制部，其用于控制所述升降机构的动作。
[0011]所述控制部控制所述升降机构，以使得在所述升降销经由所述通孔抵接于所述基板的状态下，一边使所述升降销向铅垂上方移动，一边使所述升降销向所述旋转台的径向内侧移动，从而从所述凹部输出所述基板。
[0012]根据本发明的其他技术方案，提供一种基板处理方法，旋转台设于容器内，并形成有用于在表面载置基板的凹部和与所述凹部连通的通孔，在该旋转台的所述凹部上载置有所述基板的状态下，一边使所述旋转台旋转一边对所述基板实施处理，之后使用具有升降销的升降机构，输出被载置于所述凹部的所述基板。
[0013]在该方法中，在所述升降销经由所述通孔抵接于所述基板的状态下，一边使所述升降销向铅垂上方移动，一边使所述升降销向所述旋转台的径向内侧移动，从而从所述凹部输出所述基板。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本实施方式的基板处理装置的一例的概略剖视图。
[0015]图2是本实施方式的基板处理装置的内部结构的一例的概略立体图。
[0016]图3是本实施方式的基板处理装置的内部结构的一例的概略俯视图。
[0017]图4是本实施方式的基板处理装置的沿着旋转台的同心圆的剖视图。
[0018]图5是表示本实施方式的基板处理装置的腔室的设有顶面的区域的剖视图。
[0019]图6A?图6D是用于说明本实施方式的基板输入方法的一例的概略图。
[0020]图7A?图7D是用于说明本实施方式的基板输入方法的其他例子的概略图。
[0021]图8A?图8D是用于说明本实施方式的基板输出方法的一例的概略图。
[0022]图9A?图9D是用于说明升降销和晶圆的移动的概略图。
[0023]图10是本实施方式的基板处理方法后的微粒数的一例。
【具体实施方式】
[0024]以下，参照附图，说明适合于实施本实施方式的基板处理方法的基板处理装置。
[0025](基板处理装置的结构)
[0026]在本实施方式中，作为基板处理装置的一例，说明使用了所谓的旋转台(后述)的基板处理装置、即通过交替供给相互发生反应的两种以上的反应气体来对多个基板的表面进行成膜处理的装置。
[0027]图1中表示本实施方式的基板处理装置的一例的概略剖视图。另外，图2中表示本实施方式的基板处理装置的内部结构的一例的概略立体图，图3中表示概略俯视图。另夕卜，图1表示沿着图3的I 一 I’线的剖视图，在图2和图3中，为了便于说明，省略了顶板11 (参照图1)。
[0028]参照图1?图3，基板处理装置100包括具有大致圆形的俯视形状的扁平的腔室I和设于该腔室I内、并在腔室I的中心具有旋转中心的旋转台2。腔室I是用于收纳成为处理对象的基板、并对基板进行成膜处理的容器。如图1所示，腔室I包括具有有底的圆筒形状的容器主体12和以能够借助例如O形密封圈等密封构件13相对于容器主体12的上表面气密地装卸的方式配置的顶板11。
[0029]另外，也可以是，腔室I具有连接于真空泵640的排气口 610，而构成为能够进行真空排气的真空容器。
[0030]旋转台2是用于载置基板的载置台。基板不必限定于半导体晶圆W，以下，列举使用半导体晶圆W(以下，称作“晶圆W”。)作为基板的例子进行说明。在旋转台2的表面上，具有表面呈圆形凹坑状的凹部24，将晶圆W支承在凹部24上。在图3所示的例子中，在旋转台2的表面上，沿着旋转方向(周向)设有用于载置多个(在图示的例子中为5张)晶圆W的凹部24。在图1中，示出了在凹部24上载置有晶圆W的状态，另外，在图3中，为了方便而仅在I个凹部24上示出了晶圆W。
[0031]凹部24具有比晶圆W的直径稍微大具体地说大Imm?4mm左右的内径。另外，凹部24的深度构成为，与晶圆W的厚度大致相等，或者比晶圆W的厚度大。因而，若将晶圆W收纳于凹部24，则晶圆W的表面与旋转台2的未载置有晶圆W的区域的表面成为相同的高度，或者晶圆W的表面比旋转台2的表面低。另外，即使在凹部24的深度比晶圆W的厚度深的情况下，若过深，则会对成膜带来影响，因此优选凹部24的深度设到晶圆W的厚度的3倍左右的深度。
[0032]旋转台2例如利用石英来制作，在中心部固定于圆筒形状的芯部21。芯部21固定于沿铅垂方向延伸的旋转轴22的上端。旋转轴22贯穿腔室I的底部14，旋转轴22的下端安装于使旋转轴22 (参照图1)绕铅垂轴线旋转的马达23。旋转轴22和马达23收纳于上表面开口的筒状的壳体20内。该壳体20的设于其上表面的凸缘部分气密地安装于腔室I的底部14的下表面，而维持着壳体20的内部气氛与外部气氛之间的气密状态。
[0033]如图3所示，在腔室I的侧壁上形成有用于在外部的输送臂10与旋转台2之间进行晶圆W的交接的输送口 15。该输送口 15利用未图示的闸阀进行开闭。另外，旋转台2的作为晶圆载置区域的凹部24在与该输送口 15相面对的位置与输送臂10之间进行晶圆W的交接。因此，在凹部24的底面侧设有用于支承晶圆W的背面并使晶圆W升降的晶圆保持机构25。后面说明本实施方式中的、晶圆保持机构25的详细内容和晶圆的输出输入方法的详细内容。
[0034]如图2和图3所示，在旋转台2的上方，在腔室I的周向(旋转台2的旋转方向(参照图3))上相互隔开间隔地分别配置有例如由石英构成的反应气体喷嘴31、反应气体喷嘴32及分离气体喷嘴41、42。在图示的例子中，自输送口 15绕顺时针依次排列有分离气体喷嘴41、反应气体喷嘴31、分离气体喷嘴42以及反应气体喷嘴32。
[0035]通过将作为各个喷嘴31、32、41、42的基端部的气体导入部31a、32a、41a、42a (参照图3)固定于容器主体12的外周壁，从而这些喷嘴31、32、41、42从腔室I的外周壁导入到腔室I内，并以沿着容器主体12的半径方向相对于旋转台2水平地延伸的方式进行安装。
[0036]反应气体喷嘴31借助未图示的配管和流量控制器等连接于未图示的第I反应气体的供给源。反应气体喷嘴32借助未图示的配管和流量控制器等连接于未图示的第2反应气体的供给源。分离气体喷嘴41、42均借助未图示的配管和流量控制阀等连接于未图示的分离气体供给源。
[0037]在反应气体喷嘴31、32上，沿着反应气体喷嘴31、32的长度方向以例如1mm的间隔排列有朝向旋转台2开口的多个气体喷出孔33。反应气体喷嘴31的下方区域成为用于使第I反应气体吸附于晶圆W的第I处理区域Pl。反应气体喷嘴32的下方区域成为在第I处理区域Pl中吸附于晶圆W的第I反应气体与利用反应气体喷嘴32供给的第2反应气体发生反应的第2处理区域P2。
[0038]如图2和图3所示，在腔室I内设有两个凸状部4。凸状部4与分离气体喷嘴41、42 一起构成了分离区域D，因此如后所述，凸状部4以朝向旋转台2侧突出的方式安装于顶板11的背面。另外，凸状部4具有顶部被切断为圆弧状的扇型的俯视形状，在本实施方式中，内圆弧连结于突出部5(后述)，外圆弧以沿着腔室I的容器主体12的内周面的方式进行配置。
[0039]图4中表示腔室I的从反应气体喷嘴31到反应气体喷嘴32沿着旋转台2的同心圆的截面。另外，图5中表示示出设有顶面44的区域的剖视图。
[0040]凸状部4安装于顶板11的背面，在腔室I内形成有作为凸状部4的下表面的平坦的较低的顶面44 (第I顶面)和位于该顶面44的周向两侧的、比顶面44高的顶面45 (第2顶面)。
[0041]如图3所示，顶面44具有顶部被切断为圆弧状的扇型的俯视形状。另外，在凸状部4的周向中央形成有以沿半径方向延伸的方式形成的槽部43，分离气体喷嘴42收纳于该槽部43内。另外，在另一个凸状部4上也同样地形成有槽部43，在该槽部43内收纳有分离气体喷嘴41。
[0042]另外，在存在于顶面44的周向两侧的顶面45的下方的空间内分别设有反应气体喷嘴31、32。这些反应气体喷嘴31、32与顶面45分开，并设于晶圆W附近。另外，为了便于说明，如图4所不,用附图标记481表不用于设置反应气体喷嘴31的顶面45的下方的空间，用附图标记482表示用于设置反应气体喷嘴32的顶面45的下方的空间。
[0043]另外，在收纳于凸状部4的槽部43内的分离气体喷嘴41、42上，分别沿着分离气体喷嘴41、42的长度方向以例如1mm的间隔排列有朝向旋转台2侧开口的多个气体喷出孔42h(参照图4)。
[0044]顶面44与旋转台2之间形成有作为比空间481、482窄的空间的分离空间H。若从分离气体喷嘴42的喷出孔42h供给分离气体，则该分离气体通过分离空间H朝向空间481和空间482流动。此时，由于分离空间H的容积小于空间481、482的容积，因此能够利用分离气体使分离空间H的压力高于空间481和482的压力。S卩，在空间481和482之间形成有压力较高的分离空间H。另外，从分离空间H向空间481和482流出的N2气体作为相对于来自第I区域Pl的第I反应气体与来自第2区域P2的第2反应气体的逆流(日文:力々 > 夕一 7 口一)发挥作用。因而，来自第I区域Pl的第I反应气体与来自第2区域P2的第2反应气体被分离空间H分离。由此，在腔室I内，能够抑制第I反应气体与第2反应气体混合而发生反应。
[0045]另外，优选的是，根据成膜时的腔室I内的压力、旋转台2的转速、供给的分离气体的供给量等，本领域技术人员能够适当地设定顶面44的距旋转台2的上表面的高度hl，以使得分离空间H的压力高于空间481和482的压力。
[0046]另一方面，在顶板11的下表面上，以将用于固定旋转台2的芯部21的外周包围的方式设有突出部5 (参照图1?图3)。在本实施方式中，该突出部5与凸状部4的靠旋转中心侧的部位相连续，突出部5的下表面的高度形成为与顶面44的高度相同。
[0047]另外，如图5所示，在扇型的凸状部4的周缘部(靠腔室I的外缘侧的部位)形成有以与旋转台2的外端面相对的方式呈L字型弯曲的弯曲部46。该弯曲部46与凸状部4相同地抑制反应气体从分离区域D的两侧进入，抑制两反应气体的混合。扇型的凸状部4设于顶板11，顶板11能够从容器主体12上卸下，因此在弯曲部46的外周面与容器主体12之间稍微存在间隙。弯曲部46的内周面与旋转台2的外端面之间的间隙、以及弯曲部46的外周面与容器主体12之间的间隙也可以设定为例如与顶面44的距旋转台2的上表面的高度相同程度的尺寸。
[0048]如图5所示，容器主体12的内周壁在分离区域D中接近弯曲部46的外周面并形成为铅垂面，但是在除分离区域D以外的部位，如图1所示，例如从与旋转台2的外端面相对的部位直到底部14向外侧凹陷。以下，为了便于说明，将具有大致矩形的截面形状的凹陷的部分记为排气区域。具体地说，将与第I处理区域Pi连通的排气区域记为第I排气区域E1，将与第2处理区域P2连通的区域记为第2排气区域E2。如图1?图3所示，在该第I排气区域El和第2排气区域E2的底部分别形成有第I排气口 610和第2排气口 620。如图1所示，第I排气口 610和第2排气口 620分别借助排气管630、压力控制器650连接于作为真空排气部件的例如真空泵640。
[0049]如图1和图5所示，在旋转台2与腔室I的底部14之间的空间内设有加热器单元7，隔着旋转台2将旋转台2上的晶圆W加热到通过工艺制程确定的温度。另外，在旋转台2的周缘附近的下方侧，划分为从旋转台2的上方空间到排气区域El、E2的气氛和配置有加热器单元7的气氛，为了抑制气体向旋转台2的下方区域的进入而设有环状的盖构件71。
[0050]如图5所示，盖构件71包括内侧构件71a和外侧构件71b，该内侧构件71a以自下方侧与旋转台2的外缘部和比外缘部靠外周侧的部分相面对的方式设置，该外侧构件71b设于该内侧构件71a与反应容器I的内壁面之间。外侧构件71b在分离区域D中形成于凸状部4的外缘部的弯曲部46的下方与弯曲部46相接近地设置，内侧构件71a在旋转台2的外缘部下方(以及比外缘部稍微靠外侧的部分的下方)整周包围加热器单元7。
[0051]底部14的比配置有加热器单元7的空间靠近旋转中心的部位处的部分以接近旋转台2的下表面的中心部附近的芯部21的方式向上方侧突出而形成突出部12a。该突出部12a与芯部21之间成为较窄的空间，另外，供贯穿底部14的旋转轴22贯穿的通孔的内周面与旋转轴22之间的间隙变窄，这些较窄的空间与壳体20连通。而且，在壳体20上设有用于向较窄的空间内供给作为吹扫气体的N2气体来进行吹扫的吹扫气体供给管72。
[0052]另外，在腔室I的底部14，在加热器单元7的下方沿周向以预定的角度间隔设有用于对加热器单元7的配置空间进行吹扫的I个或多个吹扫气体供给管73。另外，在加热器单元7与旋转台2之间，为了抑制气体向设有加热器单元7的区域的进入而设有在整个周向上对外侧构件71b的内周壁(内侧构件71a的上表面)与突出部12a的上端部之间进行覆盖的盖构件7a。盖构件7a例如能够用石英来制作。
[0053]另外，在腔室I的顶板11的中心部连接有分离气体供给管51，构成为向顶板11与芯部21之间的空间52内供给分离气体。供给到该空间52内的分离气体经由突出部5与旋转台2之间的较窄的间隙50(空间50)沿着旋转台2的凹部24侧的表面朝向周缘喷出。空间50能够利用分离气体维持为比空间481和空间482高的压力。因而，利用空间50，抑制向第I处理区域Pl供给的第I反应气体与向第2处理区域P2供给的第2反应气体通过中心区域C进行混合。S卩，空间50(或中心区域C)能够与分离空间H(或分离区域D)相同地发挥作用。
[0054]控制部101是用于向基板处理装置100的各个结构指示动作、并控制各个结构的动作的部件。控制部101执行被存储于存储部102 (图1)的程序，通过与硬件协作，从而将晶圆W输入(载置)到旋转台2的凹部24上，对晶圆W进行各种处理，并从凹部24内输出晶圆W。另外，控制部102能够由包括公知技术的CPU (Central Processing Unit:中央处理单元)和存储器(ROM、RAM等)等的运算处理装置构成。
[0055]具体地说，控制部102将用于使基板处理装置100实施后述的基板处理方法的程序存储在内置的存储器内。该程序例如编有步骤组。基板处理装置100将存储于介质103 (图1)中的上述程序读入到存储部102，之后，安装于控制部102(所内置的存储器)。另外，介质103能够使用例如硬盘、光盘、光磁盘、存储卡、软盘等。
[0056]另外，控制部102通过控制反应气体喷嘴31(第I气体供给部)的动作，能够控制向旋转台2的上表面供给第I反应气体的动作。另外，控制部102通过控制反应气体喷嘴32(第2气体供给部)的动作，能够控制向旋转台2的上表面供给第2反应气体的动作。另夕卜，控制部102通过控制分离气体喷嘴41、42(分离气体供给部)的动作，能够控制向旋转台2的上表面供给分离气体的动作。
[0057](基板处理方法)
[0058]参照【专利附图】
【附图说明】使用了上述基板处理装置100的、本实施方式的基板处理方法中的、特别是晶圆W的输入.输出。
[0059][基板的输入方法]
[0060]图6A?图6D中表不用于说明本实施方式的基板输入方法的一例的概略图。图6A?图6D是用于说明经由输入输出区域P2m (参照图2)将晶圆W输入到基板处理装置100的方法的概略图。
[0061]晶圆W的输入输出使用晶圆保持机构25来实施。因此，对晶圆保持机构25的结构简单地进行说明，之后，说明使用了晶圆保持机构25的基板处理方法(晶圆W的输入.输出方法)。
[0062]晶圆保持机构25包括例如3个升降销25a和能够收纳各个升降销25a并且能够升降的升降机构25b。
[0063]另外，在凹部24的底面24b形成有供升降销25a贯穿的通孔26。晶圆W向凹部24的输入输出借助通过通孔26的升降销25a来实施。因此，通孔26的孔径设计得比升降销25a的直径大。
[0064]升降机构25b构成为能够使升降销25a沿铅垂方向移动(能够升降)，并且构成为能够使升降销25a向旋转台2的径向内侧移动。升降销25a的向径向内侧的移动处于通孔26的直径相对于升降销25a的直径的余隙量(日文:々U 7 9 分)的范围内。
[0065]一般来说，通孔26的孔径与升降销25a的销径之间的差分成为升降销25a的径向上的最大移动量。升降销25a的销径例如可以为Φ3.5mm，通孔26的孔径例如可以为Φ9.5mm，但并不受到限定。另外，如上所述，凹部24具有比晶圆W的直径稍微大具体地说大Imm?4mm左右的内径。因此，升降销25a的向径向内侧的移动量比凹部24与晶圆W之间的径向的余隙大。
[0066]在晶圆W的输入中，首先，使旋转台2间歇地旋转，以使得预定的凹部24来到与输入输出区域P2m(参照图3)相面对的位置。然后，如图6A所示，在将升降销25a的端部保持得比凹部24高的状态下，使用输送臂10使晶圆W向升降销25a的上方移动。被输送到输送臂10的晶圆W的位置成为比升降销25a的端部高的位置。另外，在本实施方式中，使用输送臂10使晶圆W移动，以使得晶圆W的中心大致位于凹部24的中心。
[0067]接着，如图6B所示，进一步使升降销25a向上方移动，使升降销25a抵接于晶圆W。然后，进一步使升降销25a向上方移动。由此，晶圆W配置在向上方与输送臂10分开了预定的距离的位置。
[0068]然后,如图6C所不,使输送臂10从输送口 15向基板处理装置100的外侧移动。
[0069]最后，如图6D所示，通过使升降销25a向铅垂下方下降，从而将晶圆W载置在凹部24上。另外，在图6D中，利用虚线示出了图6C中的晶圆W的位置。
[0070]另外，如图6A所示，用于载置晶圆W的凹部24的直径D2具有比晶圆W的直径Dl稍微大具体地说大Imm?4mm左右的内径。另外，凹部24的深度d2构成为，与晶圆W的厚度dl大致相等，或者比晶圆W的厚度dl大。但是，在图6A?图6D中，为了便于说明，概略示出了凹部24的直径D2相对于晶圆W的直径Dl比较大的例子。另外，说明了凹部24的侧壁24a相对于凹部24的底面24b垂直地形成的例子，但是本发明并不限定于这一点，凹部24也可以具有凹部24的直径随着自底面24b离开而变大的锥形状。
[0071]关于晶圆W的向凹部24的输入，参照图7A?图7D说明更优选的实施方式。图7A?图7D中表示用于说明本实施方式的基板输入方法的其他例子的概略图。由于与图7A?图7C对应的工序同利用图6A?图6C说明了的工序相同，因此省略同样的说明。SP，在图7C中，由升降销25a抵接晶圆W，输送臂10从输送口 15向基板处理装置100的外侧移动。
[0072]在图7D中，升降销25a向铅垂下方移动，并且向与旋转台2的径向外侧移动。由此，在图7D中载置于凹部24内的晶圆W相对于图6D所示的晶圆W的载置位置移动到径向外侧。另外，在图7D中，利用虚线示出了图7C中的晶圆W的位置。
[0073]图7D中的向径向外侧的移动优选设为晶圆W不碰到凹部24的侧壁24a的程度。在晶圆W碰到侧壁24a的情况下，有时自接触部位产生微粒。另外，由于晶圆W与侧壁24a相摩擦，因此有时会划伤晶圆W的外表面。
[0074]在使用图6A?图6D及图7A?图7D说明的晶圆W向凹部24的载置之后，对晶圆W实施各种处理(例如成膜处理)。此时，由于旋转台2旋转，因此晶圆W在离心力的作用下向径向外侧移动。在图7A?图7D所示的实施方式中，晶圆W的载置位置与图6A?图6D所示的实施方式的情况相比移动到与旋转台2的径向外侧。由此，即使在借助之后的基板处理时(例如成膜处理时)的旋转台2的旋转而对晶圆W施加离心力、使其进一步向径向外侧移动的情况下，也能够抑制由晶圆W与侧壁24a的碰撞带来的冲击。即，与图6A?图6D所不的实施方式相比，能够抑制微粒的产生、由碰撞引起的外伤的产生。
[0075][基板的输出方法]
[0076]接着，参照【专利附图】
【附图说明】针对载置于凹部24内的晶圆W实施了例如成膜处理之后的、晶圆W的输出方法。
[0077]图8A?图8D中表不用于说明本实施方式的基板输出方法的一例的概略图。另外，图9A?图9D中表示用于说明图8A?图8B的升降销25a和晶圆W的移动的概略图。另外，在图9A?图9D中，为了便于说明，进一步概略示出了图8A?图8D的图。具体地说，概略示出了仅记载I个升降销25a、且凹部24的直径D2和深度d2分别相对于晶圆W的直径Dl和厚度dl比较大的例子。另外，各个图9A?图9D中的左图分别与图9A?图9D中的右图相对应，在左图的升降销25a从实线的位置直线地移动到虚线的位置时的、升降销25a的端部的位置分别与右图中的箭头的起点和终点相对应。
[0078]在晶圆W的输出中，首先，使旋转台2间歇地旋转，以使得预定的凹部24来到与输入输出区域P2m(参照图3)相面对的位置。
[0079]此时，如图8A所示，成膜处理后的晶圆W的中心相对于凹部24的中心位于径向外侦U。这是因为，晶圆W因旋转台2的旋转而受到离心力的影响。
[0080]在该状态下，如图9A所示，利用升降机构25b使升降销25a上升至晶圆W的底面附近或者抵接于晶圆W的底面。在图9A所示的例子表示升降销25a上升至晶圆W的底面附近的(即，与晶圆W的底面分开了预定的距离的)例子。另外，升降销25a由于在后述的图9B中向与旋转台2的径向内侧移动，因此在该阶段中，优选的是升降销25a以相对于通孔26的中心移动到径向外侧后的状态上升。
[0081]接着，如图9B所示，使升降销25a上升(Z轴方向)，并且使其向径向内侧(X轴方向)移动，使升降销25a的端部抵接于晶圆W的底面。
[0082]然后，如图9C所示，进一步使升降销25a上升，并且使其向径向内侧移动，使晶圆W与凹部24分开预定的距离。另外，图9B和图9C中的、升降销25a的移动矢量的朝向并不受到限定，也可以相同。另外，图9B的终点(S卩，图9C的始点)处的、升降销25a的位置也可以是凹部24的中心部。
[0083]图9A中的升降销25a的X轴方向位置与图9C的终点(图9D的始点)处的升降销25a的径向位置之差(的绝对值)成为升降销25a的径向的移动距离。本领域技术人员设定各种参数，以使得该差处于升降销25a的销径与通孔26的孔径之差(的绝对值)的范围内。
[0084]最后，如图9D所示，使升降销25a进一步上升，使晶圆W与凹部24分开能够将晶圆W载置于输送臂10的充分的距离。作为结果，图9D所示的状态成为与图SB所示的状态相同的状态。另外，在图9D中，示出了升降销25a向铅垂上方移动的例子，但是也可以是如利用图9C所说明那样向铅垂上方移动并且向径向内侧移动的结构。
[0085]在使晶圆W与凹部24充分地分开之后，如图8C所示，使输送臂10移动到晶圆W的底面与凹部24之间。然后,如图8D所不,将晶圆W载置于输送臂10,利用输送臂10将晶圆W输出到基板处理装置100的外侧。
[0086]本实施方式的基板输出方法是通过旋转台式的各种基板处理使移动到径向外侧的晶圆W向铅垂上方移动，并且向径向内侦彳移动。由此，由于晶圆W不与凹部24的侧壁24a相接触，因此能够抑制输出时的微粒产生量。另外，由于晶圆W不与凹部24的侧壁24a相接触，因此能够抑制输出时的晶圆W的破损。
[0087]另外，优选的是，使用图9C说明的、升降销25a接触到晶圆W的底面后的、升降销25a的向径向内侧的移动量Xl使用凹部24的直径D2和晶圆W的直径Dl而满足下述式(I)的关系。
[0088]Xl < D2 - Dl 式(I)
[0089]式(I)所示的关系式是在晶圆W的输出中防止晶圆W与凹部24的侧壁24a、即位于径向内侧的侧壁之间的接触的关系式。通过使晶圆W的向径向内向侧的移动距离小于预定的值，从而在物理上晶圆W不与凹部24的侧壁24a相接触。另外，式(I)中的D2 — Dl同图9C中的、实线所示的晶圆W的右端与凹部24的侧壁之间的距离相对应。
[0090]或者，也可以是，升降销25a接触到晶圆W的底面后的、升降销25a的向径向内侧的移动量Xl和升降销25a的向铅垂上方的移动量Zl使用凹部24的直径D2、晶圆W的直径Dl及凹部24的深度d2而满足下述式(2)的关系。
[0091]Z1/X1 > d2/(D2 — Dl) 式(2)
[0092]式⑵的关系是通过将升降销25a的倾斜度限定为比预定的值大的值来防止晶圆W与凹部24的侧壁24a、即位于径向内侧的侧壁之间的接触的关系。另外，式⑵中的Zl/Xl同图9C中的升降销25a的倾斜度相对应，式⑵中的d2/(D2 — Dl)同图9C中的连结升降销25a的右端与凹部24的侧壁的上端部的直线的倾斜度相对应。
[0093]另外，在式(I)和式(2)中，晶圆W的直径Dl的尺寸是关于例如成膜处理后等各种基板处理后的晶圆W的尺寸。在由于成膜处理、热处理等而改变晶圆W的尺寸的情况下，采用预先考虑了该改变量的晶圆W的直径Dl。
[0094]这样，本实施方式的基板处理方法(基板输送方法)通过在基板的输出时使升降销25a向铅垂上方移动、并且向与旋转台2的径向内侧移动，从而防止晶圆W与凹部24的侧壁24a相摩擦。作为结果，能够抑制自晶圆W产生微粒。
[0095]参照具体的实施例说明本实施方式的基板处理方法中的、通过使晶圆W向铅垂上方移动、并且向径向内侧移动来抑制微粒产生的效果。
[0096](实施例)
[0097]在使用图1说明的基板处理装置100中，使用图7A?图7D的基板输入方法在旋转台2上的两个凹部24上载置硅晶圆W。另外，晶圆W使用了直径Dl为Φ 300mm的晶圆，凹部24使用了直径D2为Φ302.ι、深度d2为1.8mm的凹部。
[0098]针对所载置的晶圆W，在下述处理条件下实施成膜处理。
[0099]作为处理条件，设为了
[0100]温度:600°C；
[0101]压力:6.7Torr ；
[0102]第I反应气体/流量:三(二甲氨基)硅烷(3DMAS)/300sccm;
[0103]第2反应气体/流量:N2/420sccm ；
[0104]转速:120rpm。
[0105]成膜处理后的晶圆W的直径D1’大约为Φ 301mm。
[0106]然后，利用在图8A?图8D中说明的升降销25a的轨道，从凹部24内输出I张晶圆W。另外，接触到晶圆W后的、升降销25a的向径向内侧的移动量Xl设为了 0.2mm。该移动量满足了式⑴的 Xl (0.2mm) < D2 (302mm) - Dl (301mm)的关系。
[0107]另外，同时，作为比较例，在不使升降销25a的轨道向径向内侧移动的情况下，将剩余的I张晶圆W向铅垂上方输出。
[0108]在晶圆W输出之后，针对各个凹部24测量微粒的产生量。将该步骤作为一个步骤，利用共计5次(实施例1?实施例5及比较例I?比较例5)步骤测量微粒的产生量。
[0109]图10中表示本实施例的基板处理方法后的微粒数的一例。
[0110]如图10所示可知，本实施例的基板处理方法由于在基板输出时晶圆W未与凹部24的侧壁部相摩擦，因此抑制了微粒的产生。
[0111]根据本发明的实施方式，能够提供一种能够抑制晶圆输出时的微粒产生的基板处理装置。
[0112]以上，详细说明了本发明的优选实施方式和实施例，但是本发明并不限制于上述实施方式和实施例，能够在不脱离本发明的范围的情况下对上述实施例施加各种变形和替换。
[0113]本申请基于2013年9月18日向日本特许厅提出申请的日本特许出愿2013 — 193412号要求优先权，并将日本特许出愿2013 — 193412号的全部内容引用于此。
【权利要求】
1.一种基板处理装置，其通过执行多次将在容器内相互发生反应的至少两种反应气体依次供给到基板的表面的供给循环，从而在所述基板上形成含有反应产物的膜，其中，该基板处理装置包括: 旋转台，其设于所述容器内，并形成有用于在表面载置所述基板的凹部和与所述凹部连通的通孔； 升降机构，其具有在对载置于所述凹部的所述基板进行移载时使用的升降销；以及 控制部，其用于控制所述升降机构的动作， 所述控制部控制所述升降机构，以使得在所述升降销经由所述通孔抵接于所述基板的状态下，一边使所述升降销向铅垂上方移动，一边使所述升降销向所述旋转台的径向内侧移动，从而从所述凹部输出所述基板。
2.根据权利要求1所述的基板处理装置，其中， 所述升降销抵接于所述基板后的、所述升降销的向所述径向内侧的移动量Xl使用载置于所述凹部的所述基板的直径Dl和所述凹部的直径D2而满足Xl < D2 - Dl的关系。
3.根据权利要求1所述的基板处理装置，其中， 所述升降销抵接于所述基板后的、向所述铅垂上方和所述径向内侧移动的期间内的、所述升降销的向所述径向内侧的移动量X1、所述升降销的向铅垂上方的移动量Z1、载置于所述凹部的所述基板的直径D1、所述凹部的直径D2以及所述凹部的深度d2满足Zl/Xl > d2/(D2 - Dl)的关系。
4.根据权利要求1所述的基板处理装置，其中， 该基板处理装置还包括: 第I反应气体供给部，其配置在所述容器内的第I供给区域内，用于向所述凹部上的所述基板供给第I反应气体；以及 第2反应气体供给部，其配置在沿着所述旋转台的旋转方向与所述第I供给区域分开的第2供给区域内，用于向所述凹部上的所述基板供给第2反应气体。
5.根据权利要求4所述的基板处理装置，其中， 该基板处理装置还包括分离气体供给部，该分离气体供给部设于所述旋转方向上的、所述第I反应气体供给部与所述第2反应气体供给部之间以及所述旋转方向上的、所述第2反应气体供给部与所述第I反应气体供给部之间，用于喷出使所述第I反应气体与所述第2反应气体分离的分离气体。
6.根据权利要求5所述的基板处理装置，其中， 所述分离气体供给部具有顶面，在该顶面与所述旋转台的载置所述基板的面之间形成具有预定的高度的分离空间， 形成所述分离气体供给部的空间的高度低于分别形成所述第I反应气体供给部和所述第2反应气体供给部的空间的高度。
7.根据权利要求1所述的基板处理装置，其中， 在所述旋转台内设有多个所述凹部， 针对各个所述凹部均设有3个所述升降销。
8.一种基板处理方法，旋转台设于容器内，并形成有用于在表面载置基板的凹部和与所述凹部连通的通孔，在该旋转台的所述凹部上载置有所述基板的状态下，一边使所述旋转台旋转一边对所述基板实施处理，之后使用具有升降销的升降机构，输出被载置于所述凹部的所述基板，其中， 在所述升降销经由所述通孔抵接于所述基板的状态下，一边所述升降销向铅垂上方移动，一边使所述升降销向所述旋转台的径向内侧移动，从而从所述凹部输出所述基板。
9.根据权利要求8所述的基板处理方法，其中， 所述升降销抵接于所述基板后的、所述升降销的向所述径向内侧的移动量X1、载置于所述凹部的所述基板的直径Dl以及所述凹部的直径D2满足Xl < D2 — Dl的关系。
10.根据权利要求8所述的基板处理方法，其中， 所述升降销抵接于所述基板后的、向所述铅垂上方和所述径向内侧移动的期间内的、 所述升降销的向所述径向内侧的移动量X1、所述升降销的向铅垂上方的移动量Z1、载置于所述凹部的所述基板的直径D1、所述凹部的直径D2以及所述凹部的深度d2满足Zl/Xl > d2/(D2 - Dl)的关系。
11.根据权利要求8所述的基板处理方法，其中， 所述升降销相对于所述基板的抵接通过如下操作来进行: 使所述升降销从所述基板的下方向铅垂上方移动，直至所述升降销与所述基板之间的距离成为预定的距离， 一边使所述升降销向铅垂上方移动，一边使所述升降销向与所述旋转台的径向内侧移动，使所述升降销抵接于所述基板。
12.根据权利要求8所述的基板处理方法，其中， 在输出所述基板的工序之后包括以下工序: 使保持所述基板用的基板保持臂向所述基板与所述凹部之间移动的工序；以及 使所述升降销下降、而将所述基板载置于所述基板保持臂的工序。
【文档编号】C23C16/455GK104451602SQ201410479020
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年9月18日 优先权日:2013年9月18日
【发明者】佐藤薫, 高桥喜一 申请人:东京毅力科创株式会社
【专利摘要】本发明提供一种基板处理装置及基板处理方法，该基板处理装置通过执行多次将在容器内相互发生反应的至少两种反应气体依次供给到基板的表面的供给循环，从而在所述基板上形成含有反应产物的膜。该基板处理装置包括：旋转台，其设于所述容器内，并形成有用于在表面载置所述基板的凹部和与所述凹部连通的通孔；升降机构，其具有在对载置于所述凹部的所述基板进行移载时使用的升降销；以及控制部，其用于控制所述升降机构的动作。所述控制部控制所述升降机构，以使得在所述升降销经由所述通孔抵接于所述基板的状态下，一边使所述升降销向铅垂上方移动，一边使所述升降销向所述旋转台的径向内侧移动，从而从所述凹部输出所述基板。
【专利说明】基板处理装置及基板处理方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及基板处理装置及基板处理方法。
【背景技术】
[0002]在半导体装置的制造中，针对作为被处理体的半导体晶圆(以下，称作晶圆)，利用原子层沉积(ALD:Atomic Layer Deposit1n)法等方法实施各种成膜处理。在实施该成膜处理的基板处理装置中，在载置晶圆的基座上设有加热部件，一边利用该加热部件间接地对晶圆进行加热，一边进行各种成膜反应。
[0003]近年来，作为实施ALD法的成膜装置，像日本特许第4661990号所公开的那样，正在进行所谓的旋转台式的成膜装置的研究开发。该成膜装置具有旋转台，该旋转台以能够旋转的方式配置在真空容器内，并形成有凹部，该凹部分别用于载置多个晶圆，且具有比晶圆稍微大的直径。而且，具有被划分于该旋转台的上方的反应气体A的供给区域、反应气体B的供给区域以及分离这些供给区域的分离区域。
[0004]但是，在日本特许第4661990号等所记载的旋转台的成膜装置中，在成膜结束后，在离心力的作用下，晶圆靠近凹部的旋转方向外周侧。若为了在该状态下从凹部输出晶圆而使晶圆向铅垂上方移动，则晶圆有时与凹部的外壁相摩擦，而产生微粒。
【发明内容】
[0005]针对上述课题，提供一种能够抑制晶圆输出时的微粒产生的基板处理装置。
[0006]根据本发明的一技术方案，提供一种基板处理装置，其通过执行多次将在容器内相互发生反应的至少两种反应气体依次供给到基板的表面的供给循环，从而在所述基板上形成含有反应产物的膜。
[0007]该基板处理装置包括:
[0008]旋转台，其设于所述容器内，并形成有用于在表面载置所述基板的凹部和与所述凹部连通的通孔；
[0009]升降机构，其具有在对载置于所述凹部的所述基板进行移载时使用的升降销；以及
[0010]控制部，其用于控制所述升降机构的动作。
[0011]所述控制部控制所述升降机构，以使得在所述升降销经由所述通孔抵接于所述基板的状态下，一边使所述升降销向铅垂上方移动，一边使所述升降销向所述旋转台的径向内侧移动，从而从所述凹部输出所述基板。
[0012]根据本发明的其他技术方案，提供一种基板处理方法，旋转台设于容器内，并形成有用于在表面载置基板的凹部和与所述凹部连通的通孔，在该旋转台的所述凹部上载置有所述基板的状态下，一边使所述旋转台旋转一边对所述基板实施处理，之后使用具有升降销的升降机构，输出被载置于所述凹部的所述基板。
[0013]在该方法中，在所述升降销经由所述通孔抵接于所述基板的状态下，一边使所述升降销向铅垂上方移动，一边使所述升降销向所述旋转台的径向内侧移动，从而从所述凹部输出所述基板。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本实施方式的基板处理装置的一例的概略剖视图。
[0015]图2是本实施方式的基板处理装置的内部结构的一例的概略立体图。
[0016]图3是本实施方式的基板处理装置的内部结构的一例的概略俯视图。
[0017]图4是本实施方式的基板处理装置的沿着旋转台的同心圆的剖视图。
[0018]图5是表示本实施方式的基板处理装置的腔室的设有顶面的区域的剖视图。
[0019]图6A?图6D是用于说明本实施方式的基板输入方法的一例的概略图。
[0020]图7A?图7D是用于说明本实施方式的基板输入方法的其他例子的概略图。
[0021]图8A?图8D是用于说明本实施方式的基板输出方法的一例的概略图。
[0022]图9A?图9D是用于说明升降销和晶圆的移动的概略图。
[0023]图10是本实施方式的基板处理方法后的微粒数的一例。
【具体实施方式】
[0024]以下，参照附图，说明适合于实施本实施方式的基板处理方法的基板处理装置。
[0025](基板处理装置的结构)
[0026]在本实施方式中，作为基板处理装置的一例，说明使用了所谓的旋转台(后述)的基板处理装置、即通过交替供给相互发生反应的两种以上的反应气体来对多个基板的表面进行成膜处理的装置。
[0027]图1中表示本实施方式的基板处理装置的一例的概略剖视图。另外，图2中表示本实施方式的基板处理装置的内部结构的一例的概略立体图，图3中表示概略俯视图。另夕卜，图1表示沿着图3的I 一 I’线的剖视图，在图2和图3中，为了便于说明，省略了顶板11 (参照图1)。
[0028]参照图1?图3，基板处理装置100包括具有大致圆形的俯视形状的扁平的腔室I和设于该腔室I内、并在腔室I的中心具有旋转中心的旋转台2。腔室I是用于收纳成为处理对象的基板、并对基板进行成膜处理的容器。如图1所示，腔室I包括具有有底的圆筒形状的容器主体12和以能够借助例如O形密封圈等密封构件13相对于容器主体12的上表面气密地装卸的方式配置的顶板11。
[0029]另外，也可以是，腔室I具有连接于真空泵640的排气口 610，而构成为能够进行真空排气的真空容器。
[0030]旋转台2是用于载置基板的载置台。基板不必限定于半导体晶圆W，以下，列举使用半导体晶圆W(以下，称作“晶圆W”。)作为基板的例子进行说明。在旋转台2的表面上，具有表面呈圆形凹坑状的凹部24，将晶圆W支承在凹部24上。在图3所示的例子中，在旋转台2的表面上，沿着旋转方向(周向)设有用于载置多个(在图示的例子中为5张)晶圆W的凹部24。在图1中，示出了在凹部24上载置有晶圆W的状态，另外，在图3中，为了方便而仅在I个凹部24上示出了晶圆W。
[0031]凹部24具有比晶圆W的直径稍微大具体地说大Imm?4mm左右的内径。另外，凹部24的深度构成为，与晶圆W的厚度大致相等，或者比晶圆W的厚度大。因而，若将晶圆W收纳于凹部24，则晶圆W的表面与旋转台2的未载置有晶圆W的区域的表面成为相同的高度，或者晶圆W的表面比旋转台2的表面低。另外，即使在凹部24的深度比晶圆W的厚度深的情况下，若过深，则会对成膜带来影响，因此优选凹部24的深度设到晶圆W的厚度的3倍左右的深度。
[0032]旋转台2例如利用石英来制作，在中心部固定于圆筒形状的芯部21。芯部21固定于沿铅垂方向延伸的旋转轴22的上端。旋转轴22贯穿腔室I的底部14，旋转轴22的下端安装于使旋转轴22 (参照图1)绕铅垂轴线旋转的马达23。旋转轴22和马达23收纳于上表面开口的筒状的壳体20内。该壳体20的设于其上表面的凸缘部分气密地安装于腔室I的底部14的下表面，而维持着壳体20的内部气氛与外部气氛之间的气密状态。
[0033]如图3所示，在腔室I的侧壁上形成有用于在外部的输送臂10与旋转台2之间进行晶圆W的交接的输送口 15。该输送口 15利用未图示的闸阀进行开闭。另外，旋转台2的作为晶圆载置区域的凹部24在与该输送口 15相面对的位置与输送臂10之间进行晶圆W的交接。因此，在凹部24的底面侧设有用于支承晶圆W的背面并使晶圆W升降的晶圆保持机构25。后面说明本实施方式中的、晶圆保持机构25的详细内容和晶圆的输出输入方法的详细内容。
[0034]如图2和图3所示，在旋转台2的上方，在腔室I的周向(旋转台2的旋转方向(参照图3))上相互隔开间隔地分别配置有例如由石英构成的反应气体喷嘴31、反应气体喷嘴32及分离气体喷嘴41、42。在图示的例子中，自输送口 15绕顺时针依次排列有分离气体喷嘴41、反应气体喷嘴31、分离气体喷嘴42以及反应气体喷嘴32。
[0035]通过将作为各个喷嘴31、32、41、42的基端部的气体导入部31a、32a、41a、42a (参照图3)固定于容器主体12的外周壁，从而这些喷嘴31、32、41、42从腔室I的外周壁导入到腔室I内，并以沿着容器主体12的半径方向相对于旋转台2水平地延伸的方式进行安装。
[0036]反应气体喷嘴31借助未图示的配管和流量控制器等连接于未图示的第I反应气体的供给源。反应气体喷嘴32借助未图示的配管和流量控制器等连接于未图示的第2反应气体的供给源。分离气体喷嘴41、42均借助未图示的配管和流量控制阀等连接于未图示的分离气体供给源。
[0037]在反应气体喷嘴31、32上，沿着反应气体喷嘴31、32的长度方向以例如1mm的间隔排列有朝向旋转台2开口的多个气体喷出孔33。反应气体喷嘴31的下方区域成为用于使第I反应气体吸附于晶圆W的第I处理区域Pl。反应气体喷嘴32的下方区域成为在第I处理区域Pl中吸附于晶圆W的第I反应气体与利用反应气体喷嘴32供给的第2反应气体发生反应的第2处理区域P2。
[0038]如图2和图3所示，在腔室I内设有两个凸状部4。凸状部4与分离气体喷嘴41、42 一起构成了分离区域D，因此如后所述，凸状部4以朝向旋转台2侧突出的方式安装于顶板11的背面。另外，凸状部4具有顶部被切断为圆弧状的扇型的俯视形状，在本实施方式中，内圆弧连结于突出部5(后述)，外圆弧以沿着腔室I的容器主体12的内周面的方式进行配置。
[0039]图4中表示腔室I的从反应气体喷嘴31到反应气体喷嘴32沿着旋转台2的同心圆的截面。另外，图5中表示示出设有顶面44的区域的剖视图。
[0040]凸状部4安装于顶板11的背面，在腔室I内形成有作为凸状部4的下表面的平坦的较低的顶面44 (第I顶面)和位于该顶面44的周向两侧的、比顶面44高的顶面45 (第2顶面)。
[0041]如图3所示，顶面44具有顶部被切断为圆弧状的扇型的俯视形状。另外，在凸状部4的周向中央形成有以沿半径方向延伸的方式形成的槽部43，分离气体喷嘴42收纳于该槽部43内。另外，在另一个凸状部4上也同样地形成有槽部43，在该槽部43内收纳有分离气体喷嘴41。
[0042]另外，在存在于顶面44的周向两侧的顶面45的下方的空间内分别设有反应气体喷嘴31、32。这些反应气体喷嘴31、32与顶面45分开，并设于晶圆W附近。另外，为了便于说明，如图4所不,用附图标记481表不用于设置反应气体喷嘴31的顶面45的下方的空间，用附图标记482表示用于设置反应气体喷嘴32的顶面45的下方的空间。
[0043]另外，在收纳于凸状部4的槽部43内的分离气体喷嘴41、42上，分别沿着分离气体喷嘴41、42的长度方向以例如1mm的间隔排列有朝向旋转台2侧开口的多个气体喷出孔42h(参照图4)。
[0044]顶面44与旋转台2之间形成有作为比空间481、482窄的空间的分离空间H。若从分离气体喷嘴42的喷出孔42h供给分离气体，则该分离气体通过分离空间H朝向空间481和空间482流动。此时，由于分离空间H的容积小于空间481、482的容积，因此能够利用分离气体使分离空间H的压力高于空间481和482的压力。S卩，在空间481和482之间形成有压力较高的分离空间H。另外，从分离空间H向空间481和482流出的N2气体作为相对于来自第I区域Pl的第I反应气体与来自第2区域P2的第2反应气体的逆流(日文:力々 > 夕一 7 口一)发挥作用。因而，来自第I区域Pl的第I反应气体与来自第2区域P2的第2反应气体被分离空间H分离。由此，在腔室I内，能够抑制第I反应气体与第2反应气体混合而发生反应。
[0045]另外，优选的是，根据成膜时的腔室I内的压力、旋转台2的转速、供给的分离气体的供给量等，本领域技术人员能够适当地设定顶面44的距旋转台2的上表面的高度hl，以使得分离空间H的压力高于空间481和482的压力。
[0046]另一方面，在顶板11的下表面上，以将用于固定旋转台2的芯部21的外周包围的方式设有突出部5 (参照图1?图3)。在本实施方式中，该突出部5与凸状部4的靠旋转中心侧的部位相连续，突出部5的下表面的高度形成为与顶面44的高度相同。
[0047]另外，如图5所示，在扇型的凸状部4的周缘部(靠腔室I的外缘侧的部位)形成有以与旋转台2的外端面相对的方式呈L字型弯曲的弯曲部46。该弯曲部46与凸状部4相同地抑制反应气体从分离区域D的两侧进入，抑制两反应气体的混合。扇型的凸状部4设于顶板11，顶板11能够从容器主体12上卸下，因此在弯曲部46的外周面与容器主体12之间稍微存在间隙。弯曲部46的内周面与旋转台2的外端面之间的间隙、以及弯曲部46的外周面与容器主体12之间的间隙也可以设定为例如与顶面44的距旋转台2的上表面的高度相同程度的尺寸。
[0048]如图5所示，容器主体12的内周壁在分离区域D中接近弯曲部46的外周面并形成为铅垂面，但是在除分离区域D以外的部位，如图1所示，例如从与旋转台2的外端面相对的部位直到底部14向外侧凹陷。以下，为了便于说明，将具有大致矩形的截面形状的凹陷的部分记为排气区域。具体地说，将与第I处理区域Pi连通的排气区域记为第I排气区域E1，将与第2处理区域P2连通的区域记为第2排气区域E2。如图1?图3所示，在该第I排气区域El和第2排气区域E2的底部分别形成有第I排气口 610和第2排气口 620。如图1所示，第I排气口 610和第2排气口 620分别借助排气管630、压力控制器650连接于作为真空排气部件的例如真空泵640。
[0049]如图1和图5所示，在旋转台2与腔室I的底部14之间的空间内设有加热器单元7，隔着旋转台2将旋转台2上的晶圆W加热到通过工艺制程确定的温度。另外，在旋转台2的周缘附近的下方侧，划分为从旋转台2的上方空间到排气区域El、E2的气氛和配置有加热器单元7的气氛，为了抑制气体向旋转台2的下方区域的进入而设有环状的盖构件71。
[0050]如图5所示，盖构件71包括内侧构件71a和外侧构件71b，该内侧构件71a以自下方侧与旋转台2的外缘部和比外缘部靠外周侧的部分相面对的方式设置，该外侧构件71b设于该内侧构件71a与反应容器I的内壁面之间。外侧构件71b在分离区域D中形成于凸状部4的外缘部的弯曲部46的下方与弯曲部46相接近地设置，内侧构件71a在旋转台2的外缘部下方(以及比外缘部稍微靠外侧的部分的下方)整周包围加热器单元7。
[0051]底部14的比配置有加热器单元7的空间靠近旋转中心的部位处的部分以接近旋转台2的下表面的中心部附近的芯部21的方式向上方侧突出而形成突出部12a。该突出部12a与芯部21之间成为较窄的空间，另外，供贯穿底部14的旋转轴22贯穿的通孔的内周面与旋转轴22之间的间隙变窄，这些较窄的空间与壳体20连通。而且，在壳体20上设有用于向较窄的空间内供给作为吹扫气体的N2气体来进行吹扫的吹扫气体供给管72。
[0052]另外，在腔室I的底部14，在加热器单元7的下方沿周向以预定的角度间隔设有用于对加热器单元7的配置空间进行吹扫的I个或多个吹扫气体供给管73。另外，在加热器单元7与旋转台2之间，为了抑制气体向设有加热器单元7的区域的进入而设有在整个周向上对外侧构件71b的内周壁(内侧构件71a的上表面)与突出部12a的上端部之间进行覆盖的盖构件7a。盖构件7a例如能够用石英来制作。
[0053]另外，在腔室I的顶板11的中心部连接有分离气体供给管51，构成为向顶板11与芯部21之间的空间52内供给分离气体。供给到该空间52内的分离气体经由突出部5与旋转台2之间的较窄的间隙50(空间50)沿着旋转台2的凹部24侧的表面朝向周缘喷出。空间50能够利用分离气体维持为比空间481和空间482高的压力。因而，利用空间50，抑制向第I处理区域Pl供给的第I反应气体与向第2处理区域P2供给的第2反应气体通过中心区域C进行混合。S卩，空间50(或中心区域C)能够与分离空间H(或分离区域D)相同地发挥作用。
[0054]控制部101是用于向基板处理装置100的各个结构指示动作、并控制各个结构的动作的部件。控制部101执行被存储于存储部102 (图1)的程序，通过与硬件协作，从而将晶圆W输入(载置)到旋转台2的凹部24上，对晶圆W进行各种处理，并从凹部24内输出晶圆W。另外，控制部102能够由包括公知技术的CPU (Central Processing Unit:中央处理单元)和存储器(ROM、RAM等)等的运算处理装置构成。
[0055]具体地说，控制部102将用于使基板处理装置100实施后述的基板处理方法的程序存储在内置的存储器内。该程序例如编有步骤组。基板处理装置100将存储于介质103 (图1)中的上述程序读入到存储部102，之后，安装于控制部102(所内置的存储器)。另外，介质103能够使用例如硬盘、光盘、光磁盘、存储卡、软盘等。
[0056]另外，控制部102通过控制反应气体喷嘴31(第I气体供给部)的动作，能够控制向旋转台2的上表面供给第I反应气体的动作。另外，控制部102通过控制反应气体喷嘴32(第2气体供给部)的动作，能够控制向旋转台2的上表面供给第2反应气体的动作。另夕卜，控制部102通过控制分离气体喷嘴41、42(分离气体供给部)的动作，能够控制向旋转台2的上表面供给分离气体的动作。
[0057](基板处理方法)
[0058]参照【专利附图】
【附图说明】使用了上述基板处理装置100的、本实施方式的基板处理方法中的、特别是晶圆W的输入.输出。
[0059][基板的输入方法]
[0060]图6A?图6D中表不用于说明本实施方式的基板输入方法的一例的概略图。图6A?图6D是用于说明经由输入输出区域P2m (参照图2)将晶圆W输入到基板处理装置100的方法的概略图。
[0061]晶圆W的输入输出使用晶圆保持机构25来实施。因此，对晶圆保持机构25的结构简单地进行说明，之后，说明使用了晶圆保持机构25的基板处理方法(晶圆W的输入.输出方法)。
[0062]晶圆保持机构25包括例如3个升降销25a和能够收纳各个升降销25a并且能够升降的升降机构25b。
[0063]另外，在凹部24的底面24b形成有供升降销25a贯穿的通孔26。晶圆W向凹部24的输入输出借助通过通孔26的升降销25a来实施。因此，通孔26的孔径设计得比升降销25a的直径大。
[0064]升降机构25b构成为能够使升降销25a沿铅垂方向移动(能够升降)，并且构成为能够使升降销25a向旋转台2的径向内侧移动。升降销25a的向径向内侧的移动处于通孔26的直径相对于升降销25a的直径的余隙量(日文:々U 7 9 分)的范围内。
[0065]一般来说，通孔26的孔径与升降销25a的销径之间的差分成为升降销25a的径向上的最大移动量。升降销25a的销径例如可以为Φ3.5mm，通孔26的孔径例如可以为Φ9.5mm，但并不受到限定。另外，如上所述，凹部24具有比晶圆W的直径稍微大具体地说大Imm?4mm左右的内径。因此，升降销25a的向径向内侧的移动量比凹部24与晶圆W之间的径向的余隙大。
[0066]在晶圆W的输入中，首先，使旋转台2间歇地旋转，以使得预定的凹部24来到与输入输出区域P2m(参照图3)相面对的位置。然后，如图6A所示，在将升降销25a的端部保持得比凹部24高的状态下，使用输送臂10使晶圆W向升降销25a的上方移动。被输送到输送臂10的晶圆W的位置成为比升降销25a的端部高的位置。另外，在本实施方式中，使用输送臂10使晶圆W移动，以使得晶圆W的中心大致位于凹部24的中心。
[0067]接着，如图6B所示，进一步使升降销25a向上方移动，使升降销25a抵接于晶圆W。然后，进一步使升降销25a向上方移动。由此，晶圆W配置在向上方与输送臂10分开了预定的距离的位置。
[0068]然后,如图6C所不,使输送臂10从输送口 15向基板处理装置100的外侧移动。
[0069]最后，如图6D所示，通过使升降销25a向铅垂下方下降，从而将晶圆W载置在凹部24上。另外，在图6D中，利用虚线示出了图6C中的晶圆W的位置。
[0070]另外，如图6A所示，用于载置晶圆W的凹部24的直径D2具有比晶圆W的直径Dl稍微大具体地说大Imm?4mm左右的内径。另外，凹部24的深度d2构成为，与晶圆W的厚度dl大致相等，或者比晶圆W的厚度dl大。但是，在图6A?图6D中，为了便于说明，概略示出了凹部24的直径D2相对于晶圆W的直径Dl比较大的例子。另外，说明了凹部24的侧壁24a相对于凹部24的底面24b垂直地形成的例子，但是本发明并不限定于这一点，凹部24也可以具有凹部24的直径随着自底面24b离开而变大的锥形状。
[0071]关于晶圆W的向凹部24的输入，参照图7A?图7D说明更优选的实施方式。图7A?图7D中表示用于说明本实施方式的基板输入方法的其他例子的概略图。由于与图7A?图7C对应的工序同利用图6A?图6C说明了的工序相同，因此省略同样的说明。SP，在图7C中，由升降销25a抵接晶圆W，输送臂10从输送口 15向基板处理装置100的外侧移动。
[0072]在图7D中，升降销25a向铅垂下方移动，并且向与旋转台2的径向外侧移动。由此，在图7D中载置于凹部24内的晶圆W相对于图6D所示的晶圆W的载置位置移动到径向外侧。另外，在图7D中，利用虚线示出了图7C中的晶圆W的位置。
[0073]图7D中的向径向外侧的移动优选设为晶圆W不碰到凹部24的侧壁24a的程度。在晶圆W碰到侧壁24a的情况下，有时自接触部位产生微粒。另外，由于晶圆W与侧壁24a相摩擦，因此有时会划伤晶圆W的外表面。
[0074]在使用图6A?图6D及图7A?图7D说明的晶圆W向凹部24的载置之后，对晶圆W实施各种处理(例如成膜处理)。此时，由于旋转台2旋转，因此晶圆W在离心力的作用下向径向外侧移动。在图7A?图7D所示的实施方式中，晶圆W的载置位置与图6A?图6D所示的实施方式的情况相比移动到与旋转台2的径向外侧。由此，即使在借助之后的基板处理时(例如成膜处理时)的旋转台2的旋转而对晶圆W施加离心力、使其进一步向径向外侧移动的情况下，也能够抑制由晶圆W与侧壁24a的碰撞带来的冲击。即，与图6A?图6D所不的实施方式相比，能够抑制微粒的产生、由碰撞引起的外伤的产生。
[0075][基板的输出方法]
[0076]接着，参照【专利附图】
【附图说明】针对载置于凹部24内的晶圆W实施了例如成膜处理之后的、晶圆W的输出方法。
[0077]图8A?图8D中表不用于说明本实施方式的基板输出方法的一例的概略图。另外，图9A?图9D中表示用于说明图8A?图8B的升降销25a和晶圆W的移动的概略图。另外，在图9A?图9D中，为了便于说明，进一步概略示出了图8A?图8D的图。具体地说，概略示出了仅记载I个升降销25a、且凹部24的直径D2和深度d2分别相对于晶圆W的直径Dl和厚度dl比较大的例子。另外，各个图9A?图9D中的左图分别与图9A?图9D中的右图相对应，在左图的升降销25a从实线的位置直线地移动到虚线的位置时的、升降销25a的端部的位置分别与右图中的箭头的起点和终点相对应。
[0078]在晶圆W的输出中，首先，使旋转台2间歇地旋转，以使得预定的凹部24来到与输入输出区域P2m(参照图3)相面对的位置。
[0079]此时，如图8A所示，成膜处理后的晶圆W的中心相对于凹部24的中心位于径向外侦U。这是因为，晶圆W因旋转台2的旋转而受到离心力的影响。
[0080]在该状态下，如图9A所示，利用升降机构25b使升降销25a上升至晶圆W的底面附近或者抵接于晶圆W的底面。在图9A所示的例子表示升降销25a上升至晶圆W的底面附近的(即，与晶圆W的底面分开了预定的距离的)例子。另外，升降销25a由于在后述的图9B中向与旋转台2的径向内侧移动，因此在该阶段中，优选的是升降销25a以相对于通孔26的中心移动到径向外侧后的状态上升。
[0081]接着，如图9B所示，使升降销25a上升(Z轴方向)，并且使其向径向内侧(X轴方向)移动，使升降销25a的端部抵接于晶圆W的底面。
[0082]然后，如图9C所示，进一步使升降销25a上升，并且使其向径向内侧移动，使晶圆W与凹部24分开预定的距离。另外，图9B和图9C中的、升降销25a的移动矢量的朝向并不受到限定，也可以相同。另外，图9B的终点(S卩，图9C的始点)处的、升降销25a的位置也可以是凹部24的中心部。
[0083]图9A中的升降销25a的X轴方向位置与图9C的终点(图9D的始点)处的升降销25a的径向位置之差(的绝对值)成为升降销25a的径向的移动距离。本领域技术人员设定各种参数，以使得该差处于升降销25a的销径与通孔26的孔径之差(的绝对值)的范围内。
[0084]最后，如图9D所示，使升降销25a进一步上升，使晶圆W与凹部24分开能够将晶圆W载置于输送臂10的充分的距离。作为结果，图9D所示的状态成为与图SB所示的状态相同的状态。另外，在图9D中，示出了升降销25a向铅垂上方移动的例子，但是也可以是如利用图9C所说明那样向铅垂上方移动并且向径向内侧移动的结构。
[0085]在使晶圆W与凹部24充分地分开之后，如图8C所示，使输送臂10移动到晶圆W的底面与凹部24之间。然后,如图8D所不,将晶圆W载置于输送臂10,利用输送臂10将晶圆W输出到基板处理装置100的外侧。
[0086]本实施方式的基板输出方法是通过旋转台式的各种基板处理使移动到径向外侧的晶圆W向铅垂上方移动，并且向径向内侦彳移动。由此，由于晶圆W不与凹部24的侧壁24a相接触，因此能够抑制输出时的微粒产生量。另外，由于晶圆W不与凹部24的侧壁24a相接触，因此能够抑制输出时的晶圆W的破损。
[0087]另外，优选的是，使用图9C说明的、升降销25a接触到晶圆W的底面后的、升降销25a的向径向内侧的移动量Xl使用凹部24的直径D2和晶圆W的直径Dl而满足下述式(I)的关系。
[0088]Xl < D2 - Dl 式(I)
[0089]式(I)所示的关系式是在晶圆W的输出中防止晶圆W与凹部24的侧壁24a、即位于径向内侧的侧壁之间的接触的关系式。通过使晶圆W的向径向内向侧的移动距离小于预定的值，从而在物理上晶圆W不与凹部24的侧壁24a相接触。另外，式(I)中的D2 — Dl同图9C中的、实线所示的晶圆W的右端与凹部24的侧壁之间的距离相对应。
[0090]或者，也可以是，升降销25a接触到晶圆W的底面后的、升降销25a的向径向内侧的移动量Xl和升降销25a的向铅垂上方的移动量Zl使用凹部24的直径D2、晶圆W的直径Dl及凹部24的深度d2而满足下述式(2)的关系。
[0091]Z1/X1 > d2/(D2 — Dl) 式(2)
[0092]式⑵的关系是通过将升降销25a的倾斜度限定为比预定的值大的值来防止晶圆W与凹部24的侧壁24a、即位于径向内侧的侧壁之间的接触的关系。另外，式⑵中的Zl/Xl同图9C中的升降销25a的倾斜度相对应，式⑵中的d2/(D2 — Dl)同图9C中的连结升降销25a的右端与凹部24的侧壁的上端部的直线的倾斜度相对应。
[0093]另外，在式(I)和式(2)中，晶圆W的直径Dl的尺寸是关于例如成膜处理后等各种基板处理后的晶圆W的尺寸。在由于成膜处理、热处理等而改变晶圆W的尺寸的情况下，采用预先考虑了该改变量的晶圆W的直径Dl。
[0094]这样，本实施方式的基板处理方法(基板输送方法)通过在基板的输出时使升降销25a向铅垂上方移动、并且向与旋转台2的径向内侧移动，从而防止晶圆W与凹部24的侧壁24a相摩擦。作为结果，能够抑制自晶圆W产生微粒。
[0095]参照具体的实施例说明本实施方式的基板处理方法中的、通过使晶圆W向铅垂上方移动、并且向径向内侧移动来抑制微粒产生的效果。
[0096](实施例)
[0097]在使用图1说明的基板处理装置100中，使用图7A?图7D的基板输入方法在旋转台2上的两个凹部24上载置硅晶圆W。另外，晶圆W使用了直径Dl为Φ 300mm的晶圆，凹部24使用了直径D2为Φ302.ι、深度d2为1.8mm的凹部。
[0098]针对所载置的晶圆W，在下述处理条件下实施成膜处理。
[0099]作为处理条件，设为了
[0100]温度:600°C；
[0101]压力:6.7Torr ；
[0102]第I反应气体/流量:三(二甲氨基)硅烷(3DMAS)/300sccm;
[0103]第2反应气体/流量:N2/420sccm ；
[0104]转速:120rpm。
[0105]成膜处理后的晶圆W的直径D1’大约为Φ 301mm。
[0106]然后，利用在图8A?图8D中说明的升降销25a的轨道，从凹部24内输出I张晶圆W。另外，接触到晶圆W后的、升降销25a的向径向内侧的移动量Xl设为了 0.2mm。该移动量满足了式⑴的 Xl (0.2mm) < D2 (302mm) - Dl (301mm)的关系。
[0107]另外，同时，作为比较例，在不使升降销25a的轨道向径向内侧移动的情况下，将剩余的I张晶圆W向铅垂上方输出。
[0108]在晶圆W输出之后，针对各个凹部24测量微粒的产生量。将该步骤作为一个步骤，利用共计5次(实施例1?实施例5及比较例I?比较例5)步骤测量微粒的产生量。
[0109]图10中表示本实施例的基板处理方法后的微粒数的一例。
[0110]如图10所示可知，本实施例的基板处理方法由于在基板输出时晶圆W未与凹部24的侧壁部相摩擦，因此抑制了微粒的产生。
[0111]根据本发明的实施方式，能够提供一种能够抑制晶圆输出时的微粒产生的基板处理装置。
[0112]以上，详细说明了本发明的优选实施方式和实施例，但是本发明并不限制于上述实施方式和实施例，能够在不脱离本发明的范围的情况下对上述实施例施加各种变形和替换。
[0113]本申请基于2013年9月18日向日本特许厅提出申请的日本特许出愿2013 — 193412号要求优先权，并将日本特许出愿2013 — 193412号的全部内容引用于此。
【权利要求】
1.一种基板处理装置，其通过执行多次将在容器内相互发生反应的至少两种反应气体依次供给到基板的表面的供给循环，从而在所述基板上形成含有反应产物的膜，其中，该基板处理装置包括: 旋转台，其设于所述容器内，并形成有用于在表面载置所述基板的凹部和与所述凹部连通的通孔； 升降机构，其具有在对载置于所述凹部的所述基板进行移载时使用的升降销；以及 控制部，其用于控制所述升降机构的动作， 所述控制部控制所述升降机构，以使得在所述升降销经由所述通孔抵接于所述基板的状态下，一边使所述升降销向铅垂上方移动，一边使所述升降销向所述旋转台的径向内侧移动，从而从所述凹部输出所述基板。
2.根据权利要求1所述的基板处理装置，其中， 所述升降销抵接于所述基板后的、所述升降销的向所述径向内侧的移动量Xl使用载置于所述凹部的所述基板的直径Dl和所述凹部的直径D2而满足Xl < D2 - Dl的关系。
3.根据权利要求1所述的基板处理装置，其中， 所述升降销抵接于所述基板后的、向所述铅垂上方和所述径向内侧移动的期间内的、所述升降销的向所述径向内侧的移动量X1、所述升降销的向铅垂上方的移动量Z1、载置于所述凹部的所述基板的直径D1、所述凹部的直径D2以及所述凹部的深度d2满足Zl/Xl > d2/(D2 - Dl)的关系。
4.根据权利要求1所述的基板处理装置，其中， 该基板处理装置还包括: 第I反应气体供给部，其配置在所述容器内的第I供给区域内，用于向所述凹部上的所述基板供给第I反应气体；以及 第2反应气体供给部，其配置在沿着所述旋转台的旋转方向与所述第I供给区域分开的第2供给区域内，用于向所述凹部上的所述基板供给第2反应气体。
5.根据权利要求4所述的基板处理装置，其中， 该基板处理装置还包括分离气体供给部，该分离气体供给部设于所述旋转方向上的、所述第I反应气体供给部与所述第2反应气体供给部之间以及所述旋转方向上的、所述第2反应气体供给部与所述第I反应气体供给部之间，用于喷出使所述第I反应气体与所述第2反应气体分离的分离气体。
6.根据权利要求5所述的基板处理装置，其中， 所述分离气体供给部具有顶面，在该顶面与所述旋转台的载置所述基板的面之间形成具有预定的高度的分离空间， 形成所述分离气体供给部的空间的高度低于分别形成所述第I反应气体供给部和所述第2反应气体供给部的空间的高度。
7.根据权利要求1所述的基板处理装置，其中， 在所述旋转台内设有多个所述凹部， 针对各个所述凹部均设有3个所述升降销。
8.一种基板处理方法，旋转台设于容器内，并形成有用于在表面载置基板的凹部和与所述凹部连通的通孔，在该旋转台的所述凹部上载置有所述基板的状态下，一边使所述旋转台旋转一边对所述基板实施处理，之后使用具有升降销的升降机构，输出被载置于所述凹部的所述基板，其中， 在所述升降销经由所述通孔抵接于所述基板的状态下，一边所述升降销向铅垂上方移动，一边使所述升降销向所述旋转台的径向内侧移动，从而从所述凹部输出所述基板。
9.根据权利要求8所述的基板处理方法，其中， 所述升降销抵接于所述基板后的、所述升降销的向所述径向内侧的移动量X1、载置于所述凹部的所述基板的直径Dl以及所述凹部的直径D2满足Xl < D2 — Dl的关系。
10.根据权利要求8所述的基板处理方法，其中， 所述升降销抵接于所述基板后的、向所述铅垂上方和所述径向内侧移动的期间内的、 所述升降销的向所述径向内侧的移动量X1、所述升降销的向铅垂上方的移动量Z1、载置于所述凹部的所述基板的直径D1、所述凹部的直径D2以及所述凹部的深度d2满足Zl/Xl > d2/(D2 - Dl)的关系。
11.根据权利要求8所述的基板处理方法，其中， 所述升降销相对于所述基板的抵接通过如下操作来进行: 使所述升降销从所述基板的下方向铅垂上方移动，直至所述升降销与所述基板之间的距离成为预定的距离， 一边使所述升降销向铅垂上方移动，一边使所述升降销向与所述旋转台的径向内侧移动，使所述升降销抵接于所述基板。
12.根据权利要求8所述的基板处理方法，其中， 在输出所述基板的工序之后包括以下工序: 使保持所述基板用的基板保持臂向所述基板与所述凹部之间移动的工序；以及 使所述升降销下降、而将所述基板载置于所述基板保持臂的工序。
【文档编号】C23C16/455GK104451602SQ201410479020
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年9月18日 优先权日:2013年9月18日
【发明者】佐藤薫, 高桥喜一 申请人:东京毅力科创株式会社
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