衬底处理装置以及半导体器件的制造方法

申请号 CN201610158951.0 申请日 2016-03-18 公开(公告)号 CN106960806A 公开(公告)日 2017-07-18
申请人 株式会社日立国际电气; 发明人 芦原洋司;
摘要 本 发明 提供一种衬底处理装置以及 半导体 器件的制造方法。本发明提供能够在具有多个腔室的装置中实现高温处理的技术。包括:腔室,在其内侧对衬底进行处理;气体供给部,其向腔室交替地供给第一气体和第二气体;第一排气配管,其对第一气体和第二气体进行排气;加热器,其设于第一排气配管,将上述第一排气配管加热到比第一气体在蒸气压下成为气体的 温度 高的温度;处理模 块 ,其相邻地设有多个腔室; 电子 设备系统,其以与收纳第一排气配管的一部分的气体箱相邻的方式配置,按每个腔室设置;和热量降低构造,其以将设于相邻的腔室的多个第一排气配管包围的方式设置,降低从加热器对电子设备系统的热影响。
权利要求

1.一种衬底处理装置,包括:
腔室,在其内侧对衬底进行处理;
气体供给部,其向所述腔室交替地供给第一气体和第二气体;
第一排气配管,其对所述第一气体和所述第二气体进行排气;
加热器,其设于所述第一排气配管,将所述第一排气配管加热到比所述第一气体的原料在蒸气压下成为气体的温度高的温度;
处理模,其相邻地设有多个所述腔室;
电子设备系统,其以与收纳所述第一排气配管的一部分的气体箱相邻的方式配置,按每个所述腔室设置;和
热量降低构造,其以将设于相邻的所述腔室的多个所述第一排气配管包围的方式设置,降低从所述加热器对所述电子设备系统的热影响。
2.根据权利要求1所述的衬底处理装置,其中,
在所述排气管的上设有第二排气管,该第二排气管的下游与除害装置连接,在所述第二排气管设有能够将所述第二排气管设定为比所述第一排气管的温度高的温度的加热器。
3.根据权利要求1所述的衬底处理装置,其中,
所述第一排气管的一部分为弯头形状,所述热量降低构造构成为至少包围所述弯头形状。
4.根据权利要求2所述的衬底处理装置,其中,
所述第一排气管的一部分为弯头形状,所述热量降低构造构成为至少包围所述弯头形状。
5.根据权利要求1所述的衬底处理装置,其中,
所述衬底处理装置具有真空搬送室和多个所述处理模块,
所述多个处理模块以所述真空搬送室为中心呈放射状配置。
6.根据权利要求4所述的衬底处理装置,其中,
所述衬底处理装置具有真空搬送室和多个所述处理模块,
所述多个处理模块以所述真空搬送室为中心呈放射状配置。
7.根据权利要求5所述的衬底处理装置,其中,
在所述真空搬送室的内部中央配置有真空搬送机械手,并且,在所述真空搬送室的外部设有所述真空搬送机械手的轴,在所述轴的周围设有热量降低构造。
8.根据权利要求6所述的衬底处理装置,其中,
在所述真空搬送室的内部中央配置有真空搬送机械手,并且,在所述真空搬送室的外部设有所述真空搬送机械手的轴,在所述轴的周围设有热量降低构造。
9.根据权利要求7所述的衬底处理装置,其中,
所述热量降低构造为圆柱状。
10.根据权利要求8所述的衬底处理装置,其中,
所述热量降低构造为圆柱状。
11.根据权利要求1所述的衬底处理装置,其中,
所述热量降低构造具有构成真空空间的隔间,在所述隔间内设有对气体环境进行控制的气体环境控制部。
12.根据权利要求4所述的衬底处理装置,其中,
所述热量降低构造具有构成真空空间的隔间,在所述隔间内设有对气体环境进行控制的气体环境控制部。
13.根据权利要求7所述的衬底处理装置,其中,
所述热量降低构造具有构成真空空间的隔间,在所述隔间内设有对气体环境进行控制的气体环境控制部。
14.根据权利要求11所述的衬底处理装置,其中,
在所述气体环境控制部设有第三排气管,所述第一排气管和所述第三排气管在下游侧与排气泵连接。
15.根据权利要求12所述的衬底处理装置,其中,
在所述气体环境控制部设有第三排气管,所述第一排气管和所述第三排气管在下游侧与排气泵连接。
16.根据权利要求1所述的衬底处理装置,其中,
所述第一气体为具有卤化物的原料气体,所述第二气体为与所述卤化物气体发生反应的反应气体。
17.根据权利要求1所述的衬底处理装置,其中,
所述第一排气管构成为,一端与所述腔室连接,另一端与排气控制部连接,所述一端与所述另一端之间的主部配置于所述处理腔室的下方。
18.一种半导体器件的制造方法,包括以下工序:
向衬底处理装置中的各腔室搬入衬底的工序,该衬底处理装置包括:所述腔室,其在内侧对衬底进行处理;气体供给部,其向所述腔室交替地供给第一气体和第二气体;第一排气配管,其对所述第一气体和所述第二气体进行排气;处理模块,其相邻地设有多个所述腔室;电子设备系统,其以与收纳所述第一排气配管的一部分的气体箱相邻的方式配置,按每个所述腔室设置;和热量降低构造,其以将设于相邻的所述腔室的多个所述第一排气配管包围的方式设置,降低从所述加热器对所述电子设备系统的热影响;以及向各所述腔室交替地供给所述第一气体和所述第二气体、并且在将所述第一排气管加热到比所述第一气体的原料在蒸气压下成为气体的温度高的温度的状态下对所述第一气体或者所述第二气体进行排气的工序。

说明书全文

衬底处理装置以及半导体器件的制造方法

技术领域

[0001] 本发明涉及衬底处理装置、半导体器件的制造方法、程序以及记录介质。

背景技术

[0002] 例如,在对半导体衬底实施规定处理的半导体制造装置这样的衬底处理装置中,为了实现高生产率,存在具有多个腔室的装置。例如存在呈放射状配置腔室的集群型的装置。
[0003] 现有技术文献
[0004] 专利文献
[0005] 专利文献1:日本特开2012-54536号公报

发明内容

[0006] 在如前述的装置那样具有多个腔室的装置中,具有在各腔室中对衬底实施高温处理的情况。为了实现高温处理,在各腔室的周围设有加热器。不过,在相邻的腔室之间会受到热影响,因此,考虑到会对在高温下动作效率变差的等部件带来不良影响。
[0007] 本发明鉴于上述问题,目的在于提供一种在具有多个腔室的装置中能够实现高温处理的技术。
[0008] 本发明的一个技术方案可提供一种技术,包括:腔室,在其内侧对衬底进行处理;气体供给部,其向上述腔室交替地供给第一气体和第二气体;第一排气配管,其对上述第一气体和上述第二气体进行排气;加热器,其设于上述第一排气配管,将上述第一排气配管加热到比上述第一气体在蒸气压下成为气体的温度高的温度;处理模,其相邻地设有多个上述腔室;电子设备系统,其以与收纳上述第一排气配管的一部分的气体箱相邻的方式配置,按每个上述腔室设置;和热量降低构造,其以将设于相邻的上述腔室的多个上述第一排气配管包围的方式设置,降低从上述加热器对上述电子设备系统的热影响。
[0009] 发明效果
[0010] 根据本发明,能够提供一种在具有多个腔室的装置中能够实现高温处理的技术。附图说明
[0011] 图1是表示本发明的一个实施方式的衬底处理装置的结构例的横剖视图。
[0012] 图2是表示本发明的一个实施方式的衬底处理装置的结构例的图1的α-α’处的纵剖视图。
[0013] 图3是表示本发明的一个实施方式的模块及其周边的结构的说明图。
[0014] 图4是说明本发明的一个实施方式的腔室及其周边构造的图。
[0015] 图5是本发明的一个实施方式的集群装置的省略了腔室的俯视图。
[0016] 图6是说明本发明的一个实施方式的衬底处理流程的图。
[0017] 图7是说明本发明的一个实施方式的衬底处理流程的图。
[0018] 图8是说明本发明的一个实施方式的气体的状况的图。
[0019] 图9是说明本发明的一个实施方式的热量降低构造、排气管的图。
[0020] 附图标记说明
[0021] 100:衬底处理装置
[0022] 130:加载互真空
[0023] 146:第一热量降低构造
[0024] 200:晶圆(衬底)
[0025] 201a、201b、201c、201d:处理模块
[0026] 202a、202b、202c、202d:腔室
[0027] 205:处理空间
[0028] 340:气体箱
[0029] 343:第一排气管
[0030] 346:第二热量降低构造
[0031] 350:电子设备系统箱
[0032] 354:第二排气管
[0033] 355:第三排气管
[0034] 356:第三热量降低构造

具体实施方式

[0035] (第一实施方式)
[0036] 以下,说明本发明的第一实施方式。
[0037] 以下说明本实施方式的衬底处理装置。
[0038] (1)衬底处理装置的结构
[0039] 使用图1、图2来对本发明的一个实施方式的衬底处理装置的概要结构进行说明。图1是表示本实施方式的衬底处理装置的结构例的横剖视图。图2是表示本实施方式的衬底处理装置的结构例的图1的α-α’处的纵剖视图。
[0040] 在图1和图2中,应用本发明的衬底处理装置100对作为衬底的晶圆200进行处理,主要由IO载物台110、大气搬送室120、加载互锁真空室130、真空搬送室140、模块201构成。接下来对各构成具体地进行说明。在图1的说明中,对于前后左右,X1方向为右,X2方向为左,Y1方向为前,Y2方向为后。
[0041] (大气搬送室、IO载物台)
[0042] 在衬底处理装置100的近前设置有IO载物台(装载部)110。在IO载物台110上搭载有多个容器(pod)111。容器111被用作搬送(Si)衬底等晶圆200的承载件(carrier),构成为,在容器111内分别以姿态容纳有多个未处理的晶圆200或多个处理完毕的晶圆200。
[0043] 在容器111上设有盖112,由后述的容器开闭器121进行开闭。容器开闭器121对载置到IO载物台110的容器111的盖112进行开闭,打开、关闭衬底出入口,由此使晶圆200能够相对于容器111出入。容器111通过未图示的AMHS(Automated Material Handling Systems、自动晶圆搬送系统)而相对于IO载物台110进行供给和排出。
[0044] IO载物台110与大气搬送室120相邻。大气搬送室120在与IO载物台110不同的面上连结有后述的加载互锁真空室130。
[0045] 在大气搬送室120内设置有移载晶圆200的大气搬送机械手122。如图2所示,大气搬送机械手122构成为通过设置于大气搬送室120的升降机123进行升降,并且构成为利用线性致动器124沿着左右方向往复移动。
[0046] 在大气搬送室120的上部设置有供给清洁空气的清洁单元125。在大气搬送室120的左侧设置有对形成于晶圆200的槽口或者定向平面进行对准的装置(以下称为预对准器)126。
[0047] 在大气搬送室120的壳体127的前侧设置有容器开闭器121和用于将晶圆200相对于大气搬送室120搬入搬出的衬底搬入搬出口128。在隔着衬底搬入搬出口128与容器开闭器121相反的一侧、即壳体127的外侧设置有IO载物台(装载部)110。
[0048] 在大气搬送室120的壳体127的后侧设有用于将晶圆200相对于加载互锁真空室130搬入搬出的衬底搬入搬出口129。衬底搬入搬出口129通过由闸阀133打开、关闭,而使晶圆200能够出入。
[0049] (加载互锁真空室)
[0050] 加载互锁真空室130与大气搬送室120相邻。如后文中所述,在构成加载互锁真空室130的壳体131所具有的面中的、与大气搬送室120不同的面上配置有真空搬送室140。加载互锁真空室130与大气搬送室120的压和真空搬送室140的压力相应地使壳体131内的压力变动,因此构成为可耐得住负压的构造。
[0051] 在壳体131中的、与真空搬送室140相邻的那一侧设有衬底搬入搬出口132。衬底搬入搬出口132通过由闸阀134打开、关闭,而使晶圆200能够出入。
[0052] 并且,在加载互锁真空室130内设置有衬底载置台136,该衬底载置台136至少具有两个载置晶圆200的载置面135。衬底载置面135之间的距离根据后述的机械手170的臂所具有的末端执行器之间的距离设定。
[0053] (真空搬送室)
[0054] 衬底处理装置100具备作为搬送室(成为可在负压下搬送晶圆200的搬送空间)搬送的真空搬送室(搬送模块)140。构成真空搬送室140的壳体141俯视形成为例如五边形,五边形的各边与加载互锁真空室130和对晶圆200进行处理的模块201a~201d连结。真空搬送室140的大致中央部设置有以凸缘144作为基部的机械手170,该机械手170作为在负压下移载(搬送)晶圆200的搬送机械手。
[0055] 在壳体141的侧壁中的、与加载互锁真空室130相邻的那一侧设有衬底搬入搬出口142。衬底搬入搬出口142通过由闸阀134打开、关闭,而使晶圆200能够出入。
[0056] 设置于真空搬送室140内的真空搬送机械手170构成为,能够利用轴145和凸缘144在维持真空搬送室140的气密性的同时升降。
[0057] 在轴145内主要具有对真空搬送机械手170的轴进行支承的支承轴145a和使支承轴145a升降或旋转的动作部145b。动作部145b具有例如包括用于实现升降的电机的升降机构145c、和用于使支承轴145a旋转的齿轮旋转机构145d。此外,也可以在轴145内设置用于指示动作部145b升降、旋转的指示部145e。
[0058] 升降机构145c具有内置有润滑脂润滑剂的电机。另外,旋转机构145d具有多个齿轮,在齿轮之间涂敷有润滑脂等润滑剂。指示部145e由半导体芯片等精密器件构成。在升降机构145c、旋转机构145d的情况下,若施加有热负载,则润滑脂消耗或凝固而引起动作不良。另外,在指示部145e的情况下,若施加热负载,则引起半导体芯片等的不良。因此,设为以下构造,即由(第一)热量降低构造146围在轴145的周围而降低来自配置于周围的气体箱(详细内容后述)等的热量的影响。该热量降低构造146为了与轴145密合而呈与轴145的外周相同的形状的圆柱状。通过包围外周,能够均匀地降低来自呈放射状配置的气体箱的热量的影响。
[0059] 如图1所示,壳体141的五面侧壁中的、没有设置加载互锁真空室130的一侧与对晶圆200进行期望的处理的模块(处理模块)201a、201b、201c、201d连结。
[0060] 在模块201a、201b、201c、201d的每一个中设有腔室202。具体地说,在模块201a中设有腔室202a(1)、202a(2)。在模块201b中设有腔室202b(1)、202b(2)。在模块201c中设有腔室202c(1)、202c(2)。在模块201d中设有腔室202d(1)、202d(2)。
[0061] 设于模块201的两个腔室202构成为,在腔室202之间设有隔壁204,以使后述的处理空间205的气体环境不混合,各腔室成为独立的气体环境。
[0062] 在壳体141的侧壁中的、与各腔室相对的壁上设有衬底搬入搬出口148。例如,如图2所记载那样,在与腔室202c(1)相对的壁上设有衬底搬入搬出口148c(1)。
[0063] 在图2中,在将腔室202c(1)置换为腔室202a(1)的情况下,在与腔室202a(1)相对的壁上设有衬底搬入搬出口148a(1)。
[0064] 同样地,在将腔室202c(1)置换为腔室202a(2)的情况下,在与腔室202a(2)相对的壁上设有衬底搬入搬出口148a(2)。
[0065] 在将腔室202c(1)置换为腔室202b(1)的情况下,在与腔室202b(1)相对的壁上设有衬底搬入搬出口148b(1)。
[0066] 在将腔室202c(1)置换为腔室202b(2)的情况下,在与腔室202b(2)相对的壁上设有衬底搬入搬出口148b(2)。
[0067] 在将腔室202c(1)置换为腔室202c(2)的情况下,在与腔室202c(2)相对的壁上设有衬底搬入搬出口148c(2)。
[0068] 在将腔室202c(1)置换为腔室202d(1)的情况下,在与腔室202d(1)相对的壁上设有衬底搬入搬出口148d(1)。
[0069] 在将腔室202c(1)置换为腔室202d(2)的情况下,在与腔室202d(2)相对的壁上设有衬底搬入搬出口148d(2)。
[0070] 如图1所示,闸阀149设于每个腔室202。具体地说,在真空搬送室140与腔室202a(1)之间设有闸阀149a(1),在真空搬送室140与腔室202a(2)之间设有闸阀149a(2)。在真空搬送室140与腔室202b(1)之间设有闸阀149b(1),在真空搬送室140与腔室202b(2)之间设有闸阀149b(2)。在真空搬送室140与腔室202c(1)之间设有闸阀149c(1),在真空搬送室140与腔室202c(2)之间设有闸阀149c(2)。在真空搬送室140与腔室202d(1)之间设有闸阀149d(1),在真空搬送室140与腔室202d(2)之间设有闸阀149d(2)。
[0071] 通过由各闸阀149进行打开、关闭,使晶圆200能够经由衬底搬入搬出口148出入。
[0072] 使用图2、图5、图9对排气管343进行说明。图9是说明本实施方式中的气体排气路径的说明图。
[0073] 从模块201c内的腔室202c(1)设有第一排气管343。在模块201c的下方配置有气体箱340,在气体箱340内收纳有第一排气管343的主部、用于加热第一排气管343的加热器347和在内部具有构成真空空间的隔间的第二热量降低构造346。
[0074] 衬底处理装置100被设置于建筑物内,并被配置于建筑物地面400之上。第一排气管343经由气体箱340在配置于建筑物地面400下方的维护区域中与质量流量控制器353、344(也将这些统称为排气控制部357)连接。也就是说,第一排气管343构成为,其一端与腔室202c(1)连接,另一端与排气控制部357连接,上述第一排气管343的位于一端和另一端之间的主部配置于上述处理腔室202c(1)的下方。泵344的下游与第二排气管354连接。对于第二排气管354,将与模块201a连通的管称为排气管354a,将与模块201b连通的管称为排气管
354b,将与模块201c连通的管称为排气管354c,将与模块201d连通的管称为排气管354d。
[0075] 在载置有衬底处理装置100的清洁室中,出于设备的配置效率的观点考虑,将排气系统设备等汇总在一个场所。因而,排气管354a、排气管354b、排气管354c、排气管354d分别以朝向一处的方式配置。特别是,排气管越长越存在堆积物增加的险,因此期望的是以尽可能短的距离与清洁室的排气系统连接。根据这样的条件,期望的是排气管354a、排气管354b、排气管354c、排气管354d相邻地配置。通过相邻地配置,防止占地面积的扩大。
[0076] 在第二排气管354中设有用于加热第二排气管354的加热器358。具体地说,在排气管354a中设有加热器358a,在排气管354b中设有加热器358b,在排气管354c中设有加热器358c,在排气管354d中设有加热器358d。
[0077] 如前所述那样排气管354a、排气管354b、排气管354c、排气管354d分别相邻,因此,加热器358a、加热器358b、加热器358c、加热器358d也相邻。若加热器之间相邻,则其周围成为高温状态,因此,将排气管354a、排气管354b、排气管354c、排气管354d设于第三热量降低构造356内,在该第三热量降低构造356的内部具有构成真空空间的隔间。通过如此构成,能够紧凑地形成衬底处理装置100。在各个第二排气管354的下游设有作为排气处理装置的除害装置345,除害装置345的下游将排气向未图示的室外排出。
[0078] 为了加热第一排气管343而设置的加热器347将上述第一排气管343加热到比作为第一气体的原料气体在蒸气压下成为气体的温度高的温度。为了加热第二排气管354而设置的加热器358位于泵344的下游,因此,如后文中所述,能够以比加热器347高的温度进行加热。
[0079] 接着,使用图5来对配置于各模块201a~201d下方的气体箱340和电子设备系统箱(ELEC BOX)350的配置进行说明。图5是从上面观察集群装置而得到的图。此外,在图5中,省略了各模块201a~201d,以容易理解气体箱340和电子设备系统箱350的配置。
[0080] 在各模块201a~201d的下方设有用于对各腔室进行气体的供给/排气的气体箱340和内置有控制各模块的动作的电子设备的电子设备系统箱350。气体箱340内置有气体供给管、气体排气管等。电子设备系统箱350内置有耐热性低的半导体芯片等电子器件类。
出于部件配置的效率化的观点考虑,气体箱340和电子设备系统箱350相邻地配置。如后文中所述,设于气体箱340内的排气管由加热器347进行热控制,以成为在蒸气压下成为气体那样的温度。然而,内置有由耐热性低的电气部件构成的控制部等的电子设备系统箱350相邻,因此,在气体箱340内的排气管中的加热器347的周围设有绝热材料。作为绝热材料,设有例如在内部具有构成真空空间的隔间的后述的热量降低构造。在热量降低构造中设有作为气体供给/排气机构的后述的气体环境控制部,以能够控制其中的气体环境。
[0081] 从气体箱延伸的合流管343如由虚线记载那样经由真空搬送室140下方的维护区域401延伸。其结果,如后文中所述,构成为,“气体排气管341、气体排气管342、气体排气管343的容积之和”比“腔室202c(1)的处理空间205的容积和腔室202c(2)的处理空间205的容积之和”大。
[0082] (模块)
[0083] 接下来,以图1、图2、图3为例说明模块201。图3是图1的β-β’的剖视图,是说明模块201与模块201中的气体供给部、气体排气部之间的关联的说明图。
[0084] 模块201由壳体203构成。具体地说,模块201a由壳体203a构成,模块201b由壳体203b构成,模块201c由壳体203c构成,模块201d由壳体203d构成。
[0085] 在构成腔室202a(1)的壁中的、腔室202a(1)与真空搬送室140相邻的壁上设有衬底搬入搬出口148a(1)。在其他模块中也同样地,在腔室202a(2)与真空搬送室140相邻的壁上设有衬底搬入搬出口148a(2)。在腔室202b(1)与真空搬送室140相邻的壁上设有衬底搬入搬出口148b(1)。在腔室202b(2)与真空搬送室140相邻的壁上设有衬底搬入搬出口148b(2)。在腔室202c(1)与真空搬送室140相邻的壁上设有衬底搬入搬出口148c(1)。在腔室202c(2)与真空搬送室140相邻的壁上设有衬底搬入搬出口148c(2)。在腔室202d(1)与真空搬送室140相邻的壁上设有衬底搬入搬出口148d(1)。在腔室202d(2)与真空搬送室140相邻的壁上设有衬底搬入搬出口148d(2)。
[0086] 以下,参照图3、图9主要以模块201c为例对模块的具体的构造进行说明,在其他模块201a、模块201b、模块201d中也是同样的构造。因而,在此也存在省略说明的情况。
[0087] 如图3所记载那样,在壳体203c中设有对晶圆200进行处理的腔室202c(1)和腔室202c(2)。在腔室202c(1)和腔室202c(2)之间设有隔壁204c。通过如此设置,将腔室202c(1)内的气体环境与腔室202c(2)内的气体环境隔离。
[0088] 在各腔室202的内侧设有支承晶圆200的衬底支承部210。
[0089] 在模块201c中设有向腔室202c(1)和腔室202c(2)供给处理气体的气体供给部310。气体供给部310具备气体供给管311。如后文中所述,在气体供给管311上从上游起设有气体供给源、质量流量控制器、阀。在图3中,将气体供给管、质量流量控制器、阀统称为气体供给构造312。
[0090] 气体供给管311在阀(气体供给构造312)的下游一分为二,各自的前端与腔室202c(1)的气体供给孔321和腔室202c(2)的气体供给孔322连接。
[0091] 在模块201c中设有气体箱340,该气体箱340收纳从腔室202c(1)和腔室202c(2)进行气体的排气的气体排气部。构成气体排气部的排气管具有设于腔室202c(1)的排气孔331的排气管341、设于腔室202c(2)的排气孔332的排气管342、排气管341与排气管342合流而成的第一排气管(合流管)343。在合流管343上从上游起设有作为压力调整器的质量流量控制器353、和泵344,通过与气体供给部310协作对各腔室内的压力进行调整。排气管341、排气管342和第一排气管343的一部分被第二热量降低构造346包围。第二热量降低构造346与在上游连接有非活性气体源360的管361连接,在管361上设有阀351、质量流量控制器352。同样地,热量降低构造346与同泵344连通的第三排气管355连接。在第三排气管355上设有APC(Auto Pressure Controller)362。通过这些阀351、质量流量控制器352、第三排气管
355、APC362、泵344的协作,能够将第二热量降低构造346内的气体环境维持为真空。
[0092] 而且,在进行更换加热器347等的维护之际,通过作为非活性气体供给部的阀351、质量流量控制器352、管361与APC362的协作作业,能够将空间内恢复为大气。此外,将这些阀351、质量流量控制器352、管361、第三排气管355、APC362、泵344称为气体环境控制部。如图所示,第一排气管343的一部分具有排气管342的以圆虚线所示的弯头(elbow)形状348,上述第二热量降低构造构成为,至少包围上述弯头形状348。
[0093] 另外,考虑到在弯头形状的配管上设有以电阻加热构成的加热器的情况。在电阻加热状的加热器是例如电热线卷绕于弯头形状的配管的情况下,如图3的弯头形状348的放大图所记载那样,在弯折位置的内侧部分348a,电热线变密,在弯折位置的外侧部分348b,电热线变疏。
[0094] 若周围为大气,则由于热传导而在疏的部分348b产生热量逸出,另一方面,在密的部分348a产生热量集中从而成为高温。因此,即使在一个管内也有时温度变得不均。另一方面,气体在该弯头部分滞留,因此,存在堆积物容易存积这样的问题。出于这些观点考虑,需要设为堆积物在加热器变疏的部分348b也不附着这样的温度,但这样的话,密的部分的温度有可能显著变高,难以在以往的绝热构造中采用。因此,在本实施方式中,如前所述那样设为用一个第二热量降低构造346包围弯头形状的配管本身这样的构造。通过设为这样的真空构造,能够防止来自疏的部分348b的热量逸出,能够减小密的部分348a和疏的部分348b之间的温度差。因而,与周围为大气的情况相比,能够使堆积物即使在弯头形状的管中也难以存积。
[0095] 在泵344的下游设有第二排气管354,与除害装置345连接。在第二排气管354中设有加热器358。而且,第二排气管354和加热器358被第三热量降低构造356包围。第三热量降低构造356内被维持为真空气体环境。通过预先将第三热量降低构造356内设为真空气体环境,降低加热器358的热量对外部带来的影响。
[0096] 第三热量降低构造356与在上游连接有非活性气体源370的管371连接,在管371上设有阀372、质量流量控制器373。同样地,第三热量降低构造356与连通于泵374的排气管375连接。在排气管375上设有APC376。通过这些阀372、质量流量控制器373、管371、APC376、泵374的协作,能够将第三热量降低构造356内的气体环境维持为真空。
[0097] 而且,在进行更换加热器358等的维护之际,通过作为非活性气体供给部的阀372、质量流量控制器373、管371、与排气管375、APC376、泵374的协作作业,能够使空间内恢复成大气。此外,将这些阀372、质量流量控制器373、管371、排气管375、APC376、泵374称为气体环境控制部。
[0098] 在图9中示出了由模块201a、201b、201c、201d构成的衬底处理装置,例如与模块201a连接的排气管用附图标记343a、355a、358a表示,热量降低构造用附图标记346a、356表示。与模块201b连接的排气管用附图标记343b、355b、358b表示,热量降低构造用附图标记
346b、356表示,与模块201c连接的排气管用附图标记343c、355c、358c表示,热量降低构造用附图标记346c、356表示,与模块201d连接的排气管用附图标记343d、355d、358d表示,热量降低构造用附图标记346d、356表示,各个构成的动作和功能是与前述的图3的排气管
343、355、358、热量降低构造346、356同样的动作和功能,因此在此省略说明。
[0099] (腔室)
[0100] 接着,使用图4对腔室202及其周边的构造进行说明。如图1、图3所记载那样,腔室202具有相邻的腔室,但在此为了方便说明,省略了相邻的腔室。
[0101] 模块201具备图4所示的腔室202。腔室202构成为例如横截面为圆形且扁平的密闭容器。另外,腔室202例如由(Al)、不锈(SUS)等金属材料构成。在腔室202内形成有对作为衬底的硅晶圆等晶圆200进行处理的处理空间205、和在将晶圆200向处理空间205搬送之际供晶圆200通过的搬送空间203。腔室202由上部容器202a和下部容器202b构成。在上部容器202a和下部容器202b之间设有隔板208。
[0102] 在下部容器202b的侧面上设有与闸阀149相邻的衬底搬入搬出口148,晶圆200经由衬底搬入搬出口148在下部容器202b和未图示的搬送室之间移动。在下部容器202b的底部设有多个顶升销207。而且,下部容器202b接地。
[0103] 闸阀149具有阀体149a和驱动体149b。阀体149a被固定于驱动体149b的一部分。在打开闸阀149之际,驱动体149b以离开腔室202的方式动作,使阀体149a与腔室202的侧壁分离。在关闭闸阀之际,驱动体149b朝向腔室202运动而将阀体149a按压于腔室202的侧壁,从而闭阀。
[0104] 在处理空间205内设有支承晶圆200的衬底支承部210。衬底支承部210主要具有载置晶圆200的载置面211、在表面具有载置面211的载置台212、以及内置于衬底载置台212的作为加热源的加热器213。在衬底载置台212上,在与顶升销207相对应的位置分别设有供顶升销207贯穿的贯穿孔214。
[0105] 衬底载置台212由轴217支承。轴217的支承部贯穿设于腔室202的底壁上的孔215,还经由支承板216在腔室202的外部与升降机构218连接。通过使升降机构218动作而使轴217和支承台212升降,能够使载置于衬底载置面211上的晶圆200升降。此外,轴217下端部的周围被波纹管219覆盖。腔室202内被保持为气密。
[0106] 在搬送晶圆200时,衬底载置台212下降到衬底载置面211与衬底搬入搬出口148相对的位置(晶圆搬送位置、晶圆搬送方位),在对晶圆200进行处理时,如图4所示,衬底载置台212上升到晶圆200处于处理空间205内的处理位置(晶圆处理位置、晶圆处理方位)。
[0107] 具体地说,在使衬底载置台212下降到晶圆搬送位置时,顶升销207的上端部从衬底载置面211的上表面突出,顶升销207从下方支承晶圆200。另外,在使衬底载置台212上升到晶圆处理位置时,顶升销207从衬底载置面211的上表面没入,衬底载置面211从下方支承晶圆200。此外,顶升销207与晶圆200直接接触,因此,期望由例如石英化铝等材质形成。
[0108] 在处理空间205的上部(上游侧),设有作为气体分散机构的喷头240。在喷头240的盖231上设有供第一分散机构241插入的气体导入孔231a。第一分散机构241具有要插入喷头内的前端部241a和固定于盖231的凸缘241b。
[0109] 前端部241a为柱状,例如构成为圆柱状。在圆柱的侧面设有分散孔。从后述的腔室的气体供给部(供给系统)供给的气体经由前端部241a向缓冲空间232供给。
[0110] 喷头240具备用于使气体分散的作为第二分散机构的分散板234。该分散板234的上游侧为缓冲空间232,下游侧为处理空间205。在分散板234上设有多个贯穿孔234a。分散板234以与衬底载置面211相对的方式配置。
[0111] 分散板234例如构成为圆盘状。贯穿孔234a设在分散板234的整个面上。相邻的贯穿孔234a例如以等距离配置,配置于最外周的贯穿孔234a与载置到衬底载置台212上的晶圆的外周相比配置于外侧。
[0112] 上部容器202a具有凸缘,支承块230被载置于凸缘上并被固定于凸缘上。支承块230具有凸缘233a,分散板234被载置于凸缘233a上并被固定于凸缘233a上。而且,盖231被固定于支承块230的上表面。通过设为这样的构造,能够从上方依次拆卸盖231、分散板234、支承块230。
[0113] (供给部)
[0114] 在此说明的腔室202的供给部是与图3的气体供给部310同样的结构,用于更详细地说明与一个腔室相对应的结构。
[0115] 设于喷头240的盖231上的气体导入孔231a(与图3的气体供给孔321或322相当。)与腔室侧的第一分散机构241连接。第一分散机构241与共用气体供给管242连接。该第一分散机构241、共用气体供给管242与图3的气体供给管311相当。
[0116] 在第一分散机构241上设置的凸缘利用螺钉等固定于盖231、共用气体供给管242的凸缘。
[0117] 第一分散机构241和共用气体供给管242在管的内部连通,从共用气体供给管242供给的气体经由第一分散机构241、气体导入孔231a向喷头240内供给。
[0118] 共用气体供给管242与第一气体供给管243a、第二气体供给管244a、第三气体供给管245a连接。
[0119] 从包括第一气体供给管243a的第一气体供给系统243主要供给第一元素含有气体,从包括第二气体供给管244a的第二气体供给系统244主要供给第二元素含有气体。
[0120] (腔室的第一气体供给系统)
[0121] 在第一气体供给管243a上从上游方向依次设有第一气体供给源243b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)243c、以及作为开闭阀的阀243d。
[0122] 从第一气体供给管243a将含有第一元素的气体(以下称为“第一元素含有气体”)经由质量流量控制器243c、阀243d、共用气体供给管242向喷头240供给。
[0123] 第一元素含有气体是具有卤化物的气体,是原料气体、即处理气体之一。在此,第一元素例如是硅(Si)。即,第一元素含有气体例如是含硅气体。具体地说,作为含硅气体,可使用二氯甲硅烷(SiH2Cl2。也称为DCS。)气体。
[0124] 此外,第一元素含有气体在常温常压下可以为固体、液体、和气体中的任一种。在第一元素含有气体在常温常压下为液体的情况下,在第一气体供给源243b和质量流量控制器243c之间设置未图示的气化器即可。在此,以气体进行说明。
[0125] 在第一气体供给管243a的比阀243d靠下游侧的位置连接有第一非活性气体供给管246a的下游端。在第一非活性气体供给管246a上从上游方向依次设有非活性气体供给源246b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)246c、和作为开闭阀的阀
246d。
[0126] 在此,非活性气体例如是氮(N2)气。此外,作为非活性气体,除了N2气体之外,能够使用例如氦(He)气、氖(Ne)气、氩(Ar)气等稀有气体。
[0127] 主要由第一气体供给管243a、质量流量控制器243c、阀243d构成第一元素含有气体供给系统243(也称为含硅气体供给系统)。
[0128] 另外,主要由第一非活性气体供给管246a、质量流量控制器246c和阀246d构成第一非活性气体供给系统。此外,也可以认为第一非活性气体供给系统包括非活性气体供给源246b、第一气体供给管243a。
[0129] 而且,也可以认为第一元素含有气体供给系统243包括第一气体供给源243b、第一非活性气体供给系统。
[0130] (腔室的第二气体供给系统)
[0131] 在第二气体供给管244a上从上游方向依次设有第二气体供给源244b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)244c、和作为开闭阀的阀244d。
[0132] 作为第二气体的含有第二元素的气体(以下称为“第二元素含有气体”)从第二气体供给管244a经由质量流量控制器244c、阀244d、共用气体供给管242向喷头240内供给。
[0133] 第二元素含有气体是处理气体之一。此外,也可以认为第二元素含有气体为反应气体或者改性气体。
[0134] 在此,第二元素含有气体含有与第一元素不同的第二元素。作为第二元素,例如是氧(O)、氮(N)、(C)中的任一种。在本实施方式中,第二元素含有气体例如是含氮气体。具体地说,作为含氮气体,可使用(NH3)气。
[0135] 主要由第二气体供给管244a、质量流量控制器244c、阀244d构成第二元素含有气体供给系统244(也称为含氮气体供给系统)。
[0136] 另外,在第二气体供给管244a的比阀244d靠下游侧的位置连接有第二非活性气体供给管247a的下游端。在第二非活性气体供给管247a上从上游方向依次设有非活性气体供给源247b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)247c、和作为开闭阀的阀247d。
[0137] 非活性气体从第二非活性气体供给管247a经由质量流量控制器247c、阀247d、第二气体供给管244a向喷头240内供给。非活性气体在薄膜形成工序(S104)中作为载气或者稀释气体发挥作用。
[0138] 主要由第二非活性气体供给管247a、质量流量控制器247c和阀247d构成第二非活性气体供给系统。此外,也可以认为第二非活性气体供给系统包括非活性气体供给源247b、第二气体供给管244a。
[0139] 而且,也可以认为第二元素含有气体供给系统244包括第二气体供给源244b、第二非活性气体供给系统。
[0140] (腔室的第三气体供给系统)
[0141] 在第三气体供给管245a上从上游方向依次设有第三气体供给源245b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)245c、和作为开闭阀的阀245d。
[0142] 作为吹扫气体的非活性气体从第三气体供给管245a经由质量流量控制器245c、阀245d、共用气体供给管242向喷头240供给。
[0143] 在此,非活性气体例如是氮(N2)气。此外,作为非活性气体,除了N2气体之外,也能够使用例如氦(He)气、氖(Ne)气、氩(Ar)气等稀有气体。
[0144] 主要由第三气体供给管245a、质量流量控制器245c、阀245d构成第三气体供给系统245。
[0145] 在衬底处理工序中,非活性气体从第三气体供给管245a经由质量流量控制器245c、阀245d、共用气体供给管242向喷头240内供给。
[0146] 从非活性气体供给源245b供给的非活性气体在衬底处理工序中作为对残留在腔室202、喷头240内的气体进行吹扫的吹扫气体发挥作用。
[0147] (排气部)
[0148] 排气部是与图3中的排气孔331、332的下游相当的结构。
[0149] 对腔室202的气体环境进行排气的排气系统具有与腔室202连接的多个排气管。具体地说,具有与缓冲空间232连接的排气管263、与处理空间205连接的排气管262、以及与搬送空间203连接的排气管261。另外,各排气管261、262、263的下游侧与排气管264连接。
[0150] 排气管261设于搬送空间203的侧面或者底面。在排气管261上设有泵265。在排气管261中,在泵265的上游侧设有作为搬送空间用第一排气阀的阀266。
[0151] 排气管262设于处理空间205的侧方。在排气管262上设有将处理空间205内控制成规定压力的作为压力控制器的APC(Auto Pressure Controller)276。APC276具有能够调整开度的阀体(未图示),根据来自后述的控制器的指示来对排气管262的流导(conductance)进行调整。另外,在排气管262中,在APC276的上游侧设有阀275。将排气管262、阀275以及APC276统称为处理室排气部。
[0152] 排气管263同与连接于处理室205的面不同的面连接。例如与构成缓冲空间232的壁的侧面连接。在排气管263上具备阀279。将排气管263、阀279统称为喷头排气部。
[0153] 在排气管264上设有DP(Dry Pump。干式泵)278。如图所示那样,排气管264从其上游侧与排气管263、排气管262、排气管261连接,还在这些管的下游设有DP278。DP278分别经由排气管262、排气管263、排气管261对缓冲空间232、处理空间205和搬送空间203各自的气体环境进行排气。另外,DP278在TMP265动作时也作为TMP265的辅助泵发挥功能。即,作为高真空(或者超高真空)泵的TMP265难以单独进行直到大气压为止的排气,因此,可将DP278用作进行直到大气压为止的排气的辅助泵。上述排气系统的各阀例如可使用气阀。DP278的下游与第一排气管343连接。
[0154] (控制器)
[0155] 如图1所记载那样,衬底处理装置100具有对衬底处理装置100的各部分的动作进行控制的控制器280。控制器280至少具有运算部281和存储部282。控制器280与上述各构成连接,根据上位控制器、使用者的指示从存储部282读出程序、制程(recipe),根据程序、制程的内容对各构成的动作进行控制。此外,控制器280既可以构成为专用的计算机,也可以构成为通用的计算机。例如,准备已储存有上述程序的外部存储装置(例如、磁带、软盘硬盘等磁盘、CD、DVD等光盘、MO等光磁盘、USB存储器(USB Flash Drive)、存储卡等半导体存储器)283,使用外部存储装置283而将程序安装于通用的计算机,由此能够构成本实施方式的控制器280。另外,用于向计算机供给程序的手段并不限于经由外部存储装置283供给的情况。例如,也可以使用网络、专用线路等通信单元来供给程序而不经由外部存储装置283供给程序。此外,存储部282、外部存储装置283构成为计算机可读取的记录介质。以下,也将这些仅统称为记录介质。此外,在本说明书中,在使用记录介质这样的用语的情况下,存在如下情况:仅包括存储部282单体的情况、仅包括外部存储装置283单体的情况、或者包括这两者的情况。
[0156] <衬底处理工序>
[0157] 接着,对使用衬底处理装置100在晶圆200上形成薄膜的工序进行说明。此外,在以下的说明中,构成衬底处理装置100的各部分的动作由控制器280控制。
[0158] (从大气搬送室向加载互锁真空室的搬送工序)
[0159] 例如,在25张未处理的晶圆200被收纳于容器111的状态下,利用工序内搬送装置将容器111搬送到实施加热处理工序的衬底处理装置。如图1和图2所示,搬送来的容器111被从工序内搬送装置交接而载置于IO载物台110之上。容器111的盖112由容器开闭器121取下,容器111的衬底出入口被打开。
[0160] 若容器111被容器开闭器121打开,则设置于大气搬送室120的大气搬送机械手122从容器111拾取晶圆200而向加载互锁真空室130内搬入,将晶圆200移载至衬底载置台136。在该移载作业过程中,加载互锁真空室130的靠真空搬送室140侧的闸阀134被关闭,真空搬送室140内的压力被维持。真空搬送室140的压力例如为1Torr,被调整成真空搬送模式的压力。
[0161] 两张晶圆200被移载到衬底载置面135后,闸阀133关闭,加载互锁真空室130内被排气装置(未图示)排气而成为负压。
[0162] (从加载互锁真空室向真空搬送室的搬送工序)
[0163] 若加载互锁真空室130内成为预先设定的压力值,则闸阀134被打开,加载互锁真空室130和真空搬送室140连通。此时,真空搬送室140的压力被维持成真空搬送模式时的压力。
[0164] 接着,机械手170将晶圆200从加载互锁真空室130内向真空搬送室140内搬入。具体地说,通过机械手170所具备的臂180、190中的、搬送未处理的晶圆200的臂190,利用水平移动、旋转移动、升降移动的功能,从衬底载置台136拾取两张晶圆200,并将其向真空搬送室140内搬入。此时,将晶圆200分别载置于末端执行器(end effector)191、末端执行器192。在晶圆200被搬入真空搬送室140内且闸阀134被关闭之后,例如闸阀149c(1)和闸阀
149c(2)打开,真空搬送室140与腔室202c(1)、腔室202c(2)连通。
[0165] 在此,对晶圆200向腔室202c(1)、腔室202c(2)内的搬入、伴随着加热处理的衬底处理、与晶圆200向腔室202c(1)、腔室202c(2)内的搬出相伴的机械手170的动作进行说明。
[0166] (从真空搬送室向腔室的搬入工序)首先,机械手170将搭载有晶圆200的末端执行器191、末端执行器192从真空搬送室140内分别搬入至腔室202c(1)、腔室202c(2)内。之后,在各腔室202中,通过与腔室202内的顶升销207、衬底支承台212的协作,将晶圆200载置于衬底载置面211。
[0167] 在载置了晶圆200之后,使臂190的末端执行器191、末端执行器192退避到腔室202a外。接着,关闭闸阀149c(1)、闸阀149c(2)。之后,在各个腔室202中使衬底支承部210上升,使其上升到可处理晶圆200的晶圆处理方位。
[0168] (升温、压力调整工序)
[0169] 接下来说明升温、压力调整工序。在此,以一个腔室为例进行说明,但不限于此,在其他腔室中也进行同样的处理。
[0170] 埋入于衬底支承台212中的加热器213被预先加热。晶圆200例如在从室温~700℃的范围内被加热器213加热到衬底处理温度。使用真空泵246和APC阀242将腔室202a内的压力维持在例如0.1Pa~300Pa的范围内。
[0171] 利用埋入于衬底支承台212的加热器213加热晶圆200,但考虑到直到达到期望的温度为止花费时间的情况。因此,在想要尽快达成高温状态的情况下,除了设有加热器213之外,还可以设有成为发出红外光的光源的作为衬底加热体的灯加热装置(灯加热器)。在升温、压力调整工序中,根据需要辅助使用该灯加热装置,将晶圆200加热到超过700℃的衬底处理温度。
[0172] (成膜工序)
[0173] 接下来说明成膜工序的概要。详细在后文中论述。在此,以一个腔室中的处理为例进行说明,但在其他腔室中也进行同样的处理。
[0174] 在将晶圆200升温到衬底处理温度之后,一边将晶圆200保持为规定温度一边进行伴随着加热处理的以下的衬底处理。即,经由共用气体供给管242、喷头240将与氧化、氮化、成膜、蚀刻等期望的处理相应的处理气体朝向配置于腔室202a内的晶圆200的表面(处理面)呈喷淋状供给,对晶圆200进行处理。
[0175] (从腔室向真空搬送室的搬出工序)
[0176] 结束了在腔室202c(1)、腔室202c(2)内的处理后的晶圆200被臂180搬出。此时以与晶圆200的搬入相反的动作向腔室202c(1)、腔室202c(2)外搬送。
[0177] 具体地说,若对晶圆200的衬底处理完成,则闸阀149c(1)、闸阀149c(2)打开。之后,衬底支承台212下降到搬送晶圆200的位置,晶圆200被载置于顶升销207上。处理完毕的晶圆200被进入到腔室202c(1)、腔室202c(2)的末端执行器181、182拾取。之后,末端执行器181、182退避,处理完毕的晶圆200被搬出至真空搬送室140内。搬出后,闸阀149c(1)、闸阀
149c(2)被关闭。
[0178] 以上,晶圆200向腔室202c(1)、腔室202c(2)内的搬入、伴随着加热处理的衬底处理、晶圆200从腔室202c(1)、腔室202c(2)的搬出各自的动作结束。
[0179] 臂180将从腔室202c(1)搬出来的处理完毕的晶圆200向加载互锁真空室130内搬送。在晶圆200被移载到加载互锁真空室130内的衬底载置台136之后,加载互锁真空室130由闸阀134关闭。
[0180] 通过反复进行以上的动作,规定张数、例如25张的晶圆200被依次处理。
[0181] (从加载互锁真空室向大气搬送室侧的搬送工序)
[0182] 若闸阀134被关闭,则加载互锁真空室130内通过非活性气体恢复成大致大气压。若加载互锁真空室130内恢复成大致大气压,则闸阀133被打开,载置到IO载物台110的空的容器111的盖112被容器开闭器121打开。
[0183] 接着,大气搬送机械手122从加载互锁真空室130内的衬底载置台136拾取晶圆200而向大气搬送室120内搬出,将其进一步收纳于容器111。若晶圆200向容器111的收纳完成,则容器111的盖112被容器开闭器121关闭。关闭后的容器111被工序内搬送装置从IO载物台111之上向下一工序搬送。
[0184] 以上的动作以使用模块201c的情况为例进行了说明,但在使用模块201a、模块202b、模块202d的情况下也实施同样的动作。
[0185] (衬底处理工序)
[0186] 接着,对搬入到各腔室的晶圆200的处理工序的详细内容进行说明。在此,作为在各腔室中共通的处理,使用腔室202来说明。
[0187] 图6是表示本实施方式的衬底处理工序的流程图。图7是表示图6的成膜工序的详细内容的流程图。
[0188] 以下,以使用DCS气体作为第一处理气体、使用氨(NH3)气作为第二处理气体、在晶圆200上形成氮化硅膜作为薄膜的例子进行说明。
[0189] (衬底搬入、载置工序S102)
[0190] 在处理装置100中,通过使衬底载置台212下降到晶圆200的搬送位置(搬送方位),使顶升销207贯穿衬底载置台212的贯穿孔214。其结果,顶升销207成为比衬底载置台212表面突出了规定高度的状态。接着,打开闸阀149而使搬送空间203与移载室(未图示)连通。然后,使用晶圆移载机(未图示)将晶圆200从该移载室向搬送空间203搬入,将晶圆200移载于顶升销207上。由此,晶圆200被以水平姿态支承于从衬底载置台212的表面突出的顶升销207上。
[0191] 将晶圆200搬入到腔室202内之后,使晶圆移载机退避到腔室202外,关闭闸阀149而使腔室202内密闭。之后,通过使衬底载置台212上升,使晶圆200载置于被设于衬底载置台212的衬底载置面211上,通过使衬底载置台212进一步上升,使晶圆200上升到前述的处理空间205内的处理位置(衬底处理方位)。
[0192] 在晶圆200被搬入到搬送空间203之后,若上升到处理空间205内的处理位置,则将阀266和阀267关闭。由此,搬送空间203和TMP265之间、以及TMP265和排气管264之间被切断,由TMP265对搬送空间203进行的排气结束。另一方面,打开阀277和阀275,使处理空间205和APC276之间连通,并且使APC276和DP278之间连通。APC276通过对排气管263的流导进行调整,而控制由DP278对处理空间205进行排气的排气流量,将处理空间205维持为规定的压力(例如10-5Pa~10-1Pa的高真空)。
[0193] 此外,在该工序中,也可以一边对腔室202内进行排气,一边从非活性气体供给系统向腔室202内供给作为非活性气体的N2气体。即,也可以一边利用TMP265或者DP278对腔室202内进行排气,一边至少打开第三气体供给系统的阀245d,由此向腔室202内供给N2气体。
[0194] 另外,在将晶圆200向衬底载置台212之上载置之际,向埋入到衬底载置台212内部的加热器213供给电力,进行控制,以使晶圆200的表面成为规定的温度。晶圆200的温度例如是室温以上且800℃以下,优选是室温以上且700℃以下。此时,加热器213的温度可通过基于未图示的温度传感器检测出的温度信息对向加热器213的通电情况进行控制来调整。
[0195] (成膜工序S104)
[0196] 接着,进行薄膜形成工序S104。以下,参照图7对成膜工序S104进行详细说明。此外,成膜工序S104是反复进行交替地供给不同的处理气体的工序的交替供给处理。
[0197] (第一处理气体供给工序S202)
[0198] 若加热晶圆200而达到期望的温度,则打开阀243d,并对质量流量控制器243c进行调整以使DCS气体的流量成为规定的流量。此外,DCS气体的供给流量为例如100sccm以上且800sccm以下。此时,打开第三气体供给系统的阀245d,从第三气体供给管245a供给N2气体。
另外,也可以从第一非活性气体供给系统使N2气体流出。另外,也可以在该工序之前从第三气体供给管245a开始N2气体的供给。
[0199] 经由第一分散机构241供给到处理空间205的DCS气体被向晶圆200上供给。通过DCS气体与晶圆200之上接触而在晶圆200的表面形成作为“第一元素含有层”的含硅层。
[0200] 含硅层例如与腔室202内的压力、DCS气体的流量、衬底支承台212的温度、从处理空间205通过所花费的时间等相应地以规定的厚度和规定的分布形成。此外,也可以在晶圆200上预先形成有规定的膜。另外,也可以在晶圆200上或者规定的膜上预先形成有规定的图案。
[0201] 在从开始DCS气体的供给经过了规定时间之后,关闭阀243d,停止DCS气体的供给。在上述S202的工序中,如图8所示,打开阀275和DP278,由APC276进行控制以使处理空间205的压力成为规定的压力。在S202中,阀275和DP278以外的排气系统的阀全部关闭。
[0202] (吹扫工序S204)
[0203] 接着,从第三气体供给管245a供给N2气体,进行喷头240和处理空间205的吹扫。此时,阀275和DP278也被打开,由APC276进行控制以使处理空间205的压力成为规定的压力。另一方面,阀275和DP278以外的排气系统的阀全部关闭。由此,在第一处理气体供给工序S202中未能与晶圆200结合的DCS气体通过DP278而经由排气管262从处理空间205去除。
[0204] 接着,从第三气体供给管245a供给N2气体,进行喷头240的吹扫。此时,压力检测部280成为运转的状态。阀275和DP278被关闭而阀279被打开。其他排气系统的阀保持关闭的状态。即,在进行喷头240的吹扫时,将处理空间205和APC276之间切断,同时将APC276和排气管264之间切断,由APC276进行的压力控制停止,另一方面,缓冲空间232和DP278之间连通。由此,残留在喷头240(缓冲空间232)内的DCS气体经由排气管263被DP278从喷头240排出。
[0205] 若喷头240的吹扫结束,则打开DP278和阀275,使由APC276进行的压力控制再次开始,同时关闭阀279而将喷头240和排气管264之间切断。其他排气系统的阀保持关闭状态。此时,也继续进行来自第三气体供给管245a的N2气体的供给,继续进行喷头240和处理空间
205的吹扫。此外,在吹扫工序S204中,在经由排气管262进行吹扫的前后经由排气管263进行吹扫,但也可以仅经由排气管262进行吹扫。另外,也可以同时进行经由排气管262进行的吹扫和经由排气管263进行的吹扫。
[0206] (第二处理气体供给工序S206)
[0207] 在吹扫工序S204后,打开阀244d,经由喷头240向处理空间205内开始氨气的供给。
[0208] 此时,对质量流量控制器244c进行调整,以使氨气的流量成为规定的流量。此外,氨气的供给流量例如为100sccm以上且6000sccm以下。此外,也可以与氨气一起从第二非活性气体供给系统使N2气体作为载气流出。另外,在该工序中,第三气体供给系统的阀245d也打开,从第三气体供给管245a供给N2气体。
[0209] 经由第一分散机构241供给到腔室202的等离子体状态的氨气被向晶圆200上供给。已经形成的含硅层被氨气改性,从而在晶圆200之上形成例如含有硅元素和氮元素的层。
[0210] 经过了规定的时间之后,关闭阀244d,停止含氮气体的供给。
[0211] 在S206中,也与上述S202同样地,打开阀275和DP278,由APC276进行控制以使处理空间205的压力成为规定的压力。另外,阀275和DP278以外的排气系统的阀全部关闭。
[0212] (吹扫工序S208)
[0213] 接着,执行与S204同样的吹扫工序。各部分的动作与S204是同样的,因此省略说明。
[0214] (判断S210)
[0215] 控制器280对是否实施了规定次数(n个循环:n cycle)的上述1个循环进行判断。
[0216] 在没有实施规定次数时(S210中为否的情况下),反复进行第一处理气体供给工序S202、吹扫工序S204、第二处理气体供给工序S206、吹扫工序S208的循环。在实施了规定次数时(S210中为是的情况下),结束图7所示的处理。
[0217] 返回到图6的说明,接着,执行衬底搬出工序S106。
[0218] 另外,发明者进行了深入研究,结果发现了如下内容:在如本实施方式那样分别对两个腔室202a(1)、202a(2)交替地供给、排出两种气体的情况下,如图8所记载那样,“配管343的气体A流量(volume)”和“配管343的气体B流量”一部分重叠。即、发现了两种气体(气体A、气体B)在排气配管343中混合。
[0219] 其一个原因在于,为了提高晶圆200的处理速度,尽可能快地进行气体的更换。为了实现这一点,在对气体A进行吹扫的工序中,为了去除腔室202(例如腔室202c(1)、腔室202c(2))内的气体A,持续供给吹扫气体规定的时间。在经过了规定的时间之后,停止吹扫气体的供给。在此所谓的规定的时间是指,从腔室202c(1)的处理空间205、腔室202c(2)的处理空间205去除气体A的时间。在经过了规定的时间之后,为了提高处理速度,上开始气体B的供给。
[0220] 另外,在这样的处理的期间内,在排气管343中成为如下这样的状况。在排气管343中,在经过了规定的时间之后停止吹扫气体的供给,因此,在经过了规定的时间后,吹扫气体无法将排气管341内的残留气体吹净。其理由在于,“气体排气管341、气体排气管342、气体排气管343的容积之和”大于“腔室202c(1)的处理空间205的容积和腔室202c(2)的处理空间205的容积之和”。因而,即使停止吹扫气体的供给而从各处理空间205去除了气体A,在气体排气管341、气体排气管342、气体排气管343中也会残留气体。特别是,在作为气体排气管的下游侧的排气管343中,如图8所记载那样残留变得明显。气体B也是同样的。
[0221] 因而,残留气体(例如气体A)和接下来供给的气体(例如气体B)在排气管343内混合。
[0222] 在多种气体如此混合了的情况下,有时在排气管内产生以氯为主要成分的副产物(例如氯化氨),该副产物附着于排气配管。
[0223] 所附着的副产物剥落而在腔室内逆流、或缩窄排气管的内径,对衬底处理带来不良影响。因此,需要将排气管加热到副产物在蒸气压下成为气体那样的温度,以使副产物不附着。
[0224] 不过,在是本实施方式那样的集群装置、而且追求了COO(购置成本:Cost Of ownership)的情况下,由于气体箱340、电子设备系统箱350汇集,因此卷绕于排气配管343的加热器347会对电子设备系统箱350带来热影响(参照图5)。因此,在本实施方式中,如图3所示,设为与腔室202c(1)连接的排气管341和与腔室202c(2)连接的排气管342统一由一个热量降低构造包围。通过统一包围,在本实施方式这样的具有多个腔室的模块的下方,与在各个排气管设有热量降低构造相比,也能够更紧凑地设置热量降低构造。因而,不会增加衬底处理装置100的设置面积。
[0225] 而且,发明者进行了深入研究,结果发现了如下内容:在如本实施方式那样分别对两个腔室202a(1)、202a(2)交替地供给、排出两种气体的情况下,如图8所记载那样,“配管354的气体A排气流量”和“配管354的气体B排气流量”一部分重叠。在此,发现了“配管354的气体A排气流量”和“配管354的气体B排气流量”以比“配管343的气体A流量”和“配管343的气体B流量”重叠的时间长的时间重叠。
[0226] 其一个原因在于处于泵344下游排气管354的下游侧没有连接泵的构造这一点。由于在排气管354的下游没有连接泵,因此,难以将排气管354的气体环境积极地排出。因而,在泵344的下游,成为与上游相比气体更容易滞留的条件。其结果,如图8记载那样“配管354的气体A排气流量”和“配管354的气体B排气流量”重叠的区域变多。
[0227] 而且,如上所述没有连接泵,因此,配管354的压力高于配管343的压力。因而,经由泵344从配管343流动到配管345的气体即使能够维持温度,也根据蒸气压曲线的关系变化成液体或者固体。
[0228] 因而,在配管354中,残留气体(例如气体A)和接下来供给的气体(例如气体B)在排气管343内混合的现象与排气管343相比变得更显著,并且压力变高,因此,担心比排气管343产生更多的副产物。
[0229] 因此,在本实施方式中,在排气管345内的压力为蒸气压的情况下,以将排气管345的温度维持于原料气体成为气体的温度的方式对加热器358进行控制。通过由加热器358如此加热,能够抑制在排气管345内产生副产物。
[0230] 而且,通过使排气管345的加热温度高于排气管343的加热温度,气体不会滞留在泵的前后而能够对气体进行排气。此外,如图9所记载那样,在排气管345的外周设有第三热量降低构造356。如此将至少二根以上的配管354a~354d汇总而由一个热量降低构造进行绝热,能够紧凑地形成衬底处理装置100。
[0231] (衬底搬出工序S106)
[0232] 在衬底搬出工序S106中,使衬底载置台212下降,使晶圆200支承在从衬底载置台212的表面突出的顶升销207上。由此,晶圆200从处理位置成为搬送位置。在此期间,臂180转移至冷却模式而被冷却。之后,打开闸阀149,使用臂180将晶圆200搬出腔室202外。此时,关闭阀245d,停止从第三气体供给系统向腔室202内供给非活性气体。
[0233] 接着,若晶圆200移动到搬送位置,则将阀275关闭,将处理空间205和排气管264之间切断。另一方面,打开阀266和阀267,利用TMP265(和DP278)对搬送空间203的气体环境进行排气,由此将腔室202维持为高真空(超高真空)状态(例如10-5Pa以下),降低与同样地维持为高真空(超高真空)状态(例如10-6Pa以下)的移载室之间的压力差。
[0234] 在搬出晶圆200之后,能够对下一个待机的晶圆200进行工序S102、S104、S106。
[0235] 以上,作为本发明的各种典型的实施方式,对成膜技术进行了说明,但本发明并不限定于这些实施方式。例如,本发明也能够应用于进行除了上述例示的薄膜以外的成膜处理、扩散处理、氧化处理、氮化处理、光刻处理等其他衬底处理的情况。另外,本发明除了能够应用于退火处置装置之外,还能够应用于薄膜形成装置、蚀刻装置、氧化处理装置、氮化处理装置、涂敷装置、加热装置等其他衬底处理装置。另外,能够将某一个实施方式的构成的一部分置换为其他实施方式的构成,另外,也能够在某一个实施方式的构成中添加其他实施方式的构成。另外,对于各实施方式的构成的一部分,也能够进行其他构成的追加、削除、置换。
[0236] 另外,在上述实施例中,作为第一元素含有气体,以DCS为例进行了说明,作为第一元素,以Si为例进行了说明,但并不限于此。例如,作为第一元素,也可以是Ti、Zr、Hf等各种元素。另外,作为第二元素含有气体,以NH3为例进行了说明,作为第二元素,以N为例进行了说明,但并不限于此。例如,作为第二元素,也可以是O等。
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