TW202113972A - 基板處理裝置、半導體裝置的製造方法、基板處理裝置的洗淨方法以及程式 - Google Patents
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Abstract
本發明提供提高潔淨處理的效率之技術。基板處理裝置具有:反應容器,其具有可存取基板的開口;加熱器,其在反應容器的外部以不堵塞開口的方式設置,並朝向反應容器輻射熱;蓋,其堵塞開口;氣體供給機構,其向反應容器內供給多種氣體;以及冷卻機構,其冷卻反應容器的開口側,藉由氣體供給機構供給不同的兩種潔淨氣體、氣體供給機構從不同的兩部位供給潔淨氣體、以及加熱器和冷卻機構使反應容器的內表面的溫度在中心側和開口側不同中的至少一者,同時進行反應容器的開口側和中心側的內表面的潔淨。
Description
本揭示關於基板處理裝置、半導體裝置的製造方法以及基板處理裝置的洗淨方法。
作為半導體裝置(設備)的製造工程的一工程,有時進行成膜處理,該成膜處理是對處理室內的基板供給原料氣體、反應氣體,在基板上形成膜。當進行成膜處理時,有時在處理室內會附著沉積物。因此,有時在進行成膜處理後進行潔淨處理,該潔淨處理是向處理室內供給潔淨氣體,去除附著於處理室內的沉積物。
現有技術文獻
專利文獻
專利文獻1:日本特開2011-233570號公報
專利文獻2:日本特開2014-209572號公報
專利文獻3:日本特開2018-26460號公報
發明所要解決的課題
本揭示的課題在於提供一種提高潔淨處理的效率的技術。
解決課題的手段
根據本揭示的一方案,提供一種技術,其具有:
反應容器,其具有配置基板的第一區域和不配置基板的第二區域;
加熱器,其加熱上述第一區域;
氣體供給機構,其供給多種氣體,該多種氣體包括對上述反應容器內進行潔淨的潔淨氣體;及
控制部,其控制上述氣體供給機構或上述加熱器和冷卻機構,以便藉由上述氣體供給機構供給不同的兩種潔淨氣體、上述氣體供給機構從不同的兩部位供給潔淨氣體、以及上述加熱器使溫度在上述第一區域和上述第二區域不同中的至少一者,以不同的條件對上述第一區域和上述第二區域進行潔淨。
發明效果
根據本揭示,能夠提高潔淨處理的效率。
以下,關於本揭示的實施方式,參照圖1~10進行說明。基板處理裝置1構成為在半導體裝置的製造工程中使用的裝置的一例。
基板處理裝置1具備:頂板,其堵塞上端;圓筒狀的反應管2,其具備將下端開口的的開口部,且在鉛垂方向上延伸;作為加熱單元(加熱機構)的加熱器3,其設置於反應管2的外周。反應管2由例如石英(SiO)、碳化矽(SiC)等形成。在反應管2設置有溫度檢測器4。溫度檢測器4沿反應管2的內壁豎立設置。
在反應管2的下端開口部經由O形環等密封部件6連結有後述的入口凸緣(歧管)5,入口凸緣5支撐反應管2的下端。入口凸緣5由例如不銹鋼等金屬形成。由反應管2和入口凸緣5形成作為反應容器的處理容器7。在處理容器7的內部形成有對作為基板的晶圓W進行處理的處理室8。
另外,反應管2具有以向外(半徑方向)突出的方式互相對置地形成的供給緩衝室2A和排氣緩衝室2B。供給緩衝室2A被上下延伸的隔壁劃分成多個空間。在供給緩衝室2A的各劃區分別設置有噴嘴23a、噴嘴23b、噴嘴23c。供給緩衝室2A及排氣緩衝室2B與處理室8的邊界壁形成為與未設置供給緩衝室2A等的部位的反應管2的內徑相同的內徑,由此,晶圓W的周圍被與晶圓W同心的壁包圍。在邊界壁設有使其兩側連通的多個狹縫。在供給緩衝室2A的下方形成有用於插拔噴嘴23a、噴嘴23b、噴嘴23c的開口部2E。開口部2E形成為與供給緩衝室2A大致相同的寬度。此外,無論將開口部2E設為怎樣的形狀,都難以消除開口部2E與噴嘴23a、噴嘴23b、噴嘴23c的基部之間的間隙,因此,氣體藉由該間隙在供給緩衝室2A的內外流通。
處理室8在內部收納作為基板保持件的晶舟14,該晶舟14將以預定的間隔排列的多片、例如25~150片晶圓W垂直地以擱板狀保持。晶舟14例如由石英、SiC等形成,晶舟14支撐於隔熱結構體15的上方。由晶舟14和隔熱結構體15構成基板保持體。處理容器7的內部分為包括配置晶圓W的區域的第一區域和包括被入口凸緣包圍的區域的第二區域。
隔熱結構體15的外形為圓柱狀,由貫通蓋部9的旋轉軸13支撐。旋轉軸13與反應管2的管軸一致,且與設置於蓋部9的下表面的旋轉機構16連接。在旋轉軸13的貫通蓋部9的部分設有例如磁性流體密封,旋轉軸13構成為能夠在氣密地密封反應管2的內部的狀態下旋轉。藉由旋轉軸13旋轉,隔熱結構體15和晶舟14一體地旋轉。蓋部9由作為升降機的晶舟升降器17在上下方向上驅動。藉由晶舟升降器17使基板保持體及蓋部9一體地升降,晶舟14經由反應管2的開口部搬入搬出。即,反應管2經由開口部可存取地容納晶舟14,蓋部9以使晶舟14可存取的方式阻塞入口凸緣5的下端開口。
基板處理裝置1具有氣體供給機構18,該氣體供給機構18向處理室8內供給作為用於基板處理的處理氣體的原料氣體、反應氣體、惰性氣體、潔淨氣體。氣體供給機構18供給的處理氣體根據形成的膜的種類選擇。在本實施方式中,氣體供給機構18包括原料氣體供給部、反應氣體供給部、惰性氣體供給部、第一淨化氣體供給部、第二淨化氣體供給部、潔淨氣體供給部。
原料氣體供給部具備氣體供給管19a。在氣體供給管19a,從上游方向起依次設有作為流量控制器(流量控制部)的質量流量控制器(MFC)21a及作為開閉閥的閥22a。氣體供給管19a的下游端連接於貫通入口凸緣5的側壁的噴嘴23a。噴嘴23a在反應管2內沿反應管2的內壁在上下方向(平行於管軸)上豎立設置,且形成有朝向保持於晶舟14的晶圓W開口的多個供給孔24a。經由噴嘴23a的供給孔24a,沿與管軸垂直的方向對晶圓W供給原料氣體。
以下,藉由同樣的結構,從反應氣體供給部經由氣體供給管19b、MFC21b、閥22b、噴嘴23b、供給孔24b沿與管軸垂直的方向對晶圓W供給反應氣體。從惰性氣體供給部經由氣體供給管19c、19d,19e、MFC21c、21d、21e、閥22c、22d、22e、噴嘴23a、23b、23c、供給孔24a、24b、24c沿與管軸垂直的方向對晶圓W供給惰性氣體。
第一淨化氣體供給部具備氣體供給管19f。在氣體供給管19f,從上游方向起依次設有MFC21f及閥22f。氣體供給管19f的下游端連接於形成在旋轉軸13的周圍的中空部24。中空部24被磁性流體密封在軸承的跟前密封,在上端、即在反應管2的內部開放。另外,形成有從中空部24到保護板12的上表面連通的空間,該空間與形成於隔熱結構體15和保護板12之間的間隙45連續,形成第一淨化氣體流路。這樣,從第一淨化氣體供給部供給的第一淨化氣體28一邊淨化間隙45,一邊向作為爐口部的處理容器7下方供給。也就是說,第一淨化氣體28在上游淨化旋轉軸13的周圍並在下游淨化爐口部後,最終從形成於反應管2的下端的排氣口26排出。此外,作為淨化氣體,只要是與原料氣體、反應氣體不反應的氣體即可。
第二淨化氣體供給部具備氣體供給管19g。在氣體供給管19g,從上游方向起依次設有MFC21g及閥22g。氣體供給管19g的下游端貫通蓋部9,在蓋部9的上表面形成有第二淨化氣體供給口。因此,第二淨化氣體供給口形成於蓋部9的上表面,且在第二淨化氣體流路27開口。第二淨化氣體供給口的開口位置是噴嘴23a、23b、23c的附近。第二淨化氣體流路27是環狀或者大致環狀(loop狀),同心地形成於保護板12的下表面。供給到第二淨化氣體流路27內的第二淨化氣體49一邊在第二淨化氣體流路27內流通,一邊從保護板12與蓋部9之間的間隙46(參照圖2)向周圍洩漏,淨化蓋部9的上表面、入口凸緣5。
潔淨氣體供給部具備連接於氣體供給管19a的氣體供給管60a、60b及氣體供給管60c。在氣體供給管60a,從上游方向起依次設有MFC61a和閥62a。在氣體供給管60a的前端部經由氣體供給管19a連接有作為第一噴嘴的噴嘴23a。在氣體供給管60b,從上游方向起依次設有MFC61b和閥62b。在氣體供給管60b的前端部經由氣體供給管19a連接有噴嘴23a。在氣體供給管60c,從上游方向起依次設有MFC61c和閥62c,在比該閥62c更靠下游側連接有氣體供給管60d。在氣體供給管60d,從上游方向起依次連接有MFC61d和閥62d。在氣體供給管60c的前端部連接有作為第二噴嘴的噴嘴63c。噴嘴63c是從入口凸緣朝向管軸水平地延伸的短管,在俯視下,配置於排氣緩衝室2B的附近(參照圖6)。噴嘴63c在其前端附近具有在反應管2的周向上開口的兩個氣體供給孔64c。此外,在圖1中,噴嘴23a、23b、23c、排氣管32等的位置由於圖示的關係而便於顯示地示出。
在形成於排氣緩衝室2B的外壁的排氣口26安裝有排氣管32。在排氣管32經由作為對處理室8內的壓力進行檢測的壓力檢測器(壓力檢測部)的壓力感測器33、及作為壓力調整器(壓力調整部)的APC(Auto Pressure Controller)閥34連接有作為真空排氣裝置的真空泵35。藉由這樣的結構,能夠將處理室8內的壓力設為與處理相應的處理壓力。排氣管32設置於與噴嘴23a、23b、23c對置的位置。
在旋轉機構16、晶舟升降器17、氣體供給機構18的MFC21a~21g、閥22a~22g以及APC閥34連接有控制它們的控制器36。控制器36具有例如具備CPU的微處理器(電腦),且構成為對基板處理裝置1的動作進行控制。在控制器36連接有構成為例如觸控面板等的輸入輸出裝置37。
在控制器36連接有作為記憶媒體的記憶部38。在記憶部38可讀取地記憶有對基板處理裝置1的動作進行控制的控制程式、根據處理條件使基板處理裝置1的各構成部執行處理的程式(也稱為配方)。
記憶部38也可以是內置於控制器36的記憶裝置(硬碟或快閃記憶體),也可以是可攜式的外部記錄裝置(磁帶、軟碟、硬碟等磁碟、CD、DVD等光碟、MO等磁光碟、USB記憶體、記憶卡等半導體記憶體)。另外,向電腦的程式的提供也可以使用網際網路、專線等通信手段進行。根據必要,依據來自輸入輸出裝置37的指示等從記憶部38讀取程式,控制器36根據讀出的配方進行處理,從而基板處理裝置1在控制器36的控制下執行所期望的處理。
另外,在控制器36連接有溫度控制器60,該溫度控制器60對設置於入口凸緣5的外周面的作為加熱單元的加熱器50進行控制。溫度控制器60由控制器36設定與配方相應的目標溫度等。例如,在一系列的基板處理中,至少設定為如下溫度:在可產生成為問題的副生成物的氣體被供給,或者充滿於處理室8的期間,抑制該副生成物附著於入口凸緣5。
接著,基於圖2~圖5對作為爐口部的入口凸緣5及其周邊部的結構進行說明。
如圖2所示,入口凸緣5包括:在上端與反應管2的下端的凸緣部2C氣密地連接的上凸緣5a;在下端與蓋部9氣密地連接的下凸緣5b;以及連接上凸緣5a和下凸緣5b的筒部5c。
上凸緣5a包括:從筒部5c向外周方向突出的外凸緣5a-1;以及向內周方向突出的內凸緣5a-2。內凸緣5a-2支撐反應管2的圓筒部(內部管)、供給緩衝室2A及排氣緩衝室2B的內壁。外凸緣5a-1支撐反應管2的凸緣部2C的前端。凸緣部2C的前端與緊固件5d卡合,緊固件5d螺紋固定於外凸緣5a-1,從而按壓於外凸緣5a-1的上表面的O形環等密封部件6。此時,緊固件5d與入口凸緣5也熱學良好地結合。
緊固件5d以除了設有排氣管32的部位外與凸緣部2C的大致整周卡合的方式構成為分割成兩個C型部件。緊固件5d還具有在內部流通冷卻水的流路,具有保護密封部件6免受高溫影響的功能。此外,在緊固件5d與凸緣部2C之間可***有用於緩衝或者用於提高熱傳遞的合成樹脂製成的彈性部件58。
另外,入口凸緣5的下端開口部(處理容器7的下端開口部)藉由圓盤狀的蓋部9開閉。在蓋部9的上表面設置有O形環等密封部件11,藉由密封部件11,反應管2和外部空氣被氣密地密封。
另外,如圖3所示,在入口凸緣5的筒部5c的外周面具備四個氣體導入埠51a、51b、51c及51d。在氣體導入埠51a、51b、51c及51d分別連接有氣體供給管19a、19b、19e及60c。另外,在氣體導入埠51a、51b、51c及51d的入口凸緣5的內周面側分別裝配有噴嘴23a、23b、23c及63c。在噴嘴23a、23b、23c各自的兩旁,從凸緣內周面朝向中心突出地設置有支撐它們的部件。
另外,在入口凸緣5的筒部5c的外周面設有對入口凸緣5從外周面側進行加熱的加熱器50。
加熱器50避開氣體導入埠51a~51d,並且被分開配設。加熱器50由六個加熱器元件50a、50b、50c、50d、50e、50f構成,各加熱器元件50a~50f的截面形成為圓弧狀。也就是說,各加熱器元件50a~50f配設成,避開配管類等氣體導入埠51a、51b、51c等沿著入口凸緣5的外周面將入口凸緣整周分割成多個。作為各加熱器元件50a~50f,使用例如在圓弧狀金屬塊埋入盒式加熱器的元件。此外,在本實施方式中,加熱器元件50c和50d以夾著氣體導入埠51a~51c的方式配置,並被分組。另外,加熱器元件50a和50f配置於排氣口26的兩旁,並被分組。
加熱器元件50c和50d以夾著氣體導入埠51a~51c的方式配置,並被分組。另外,加熱器元件50a和50f配置於排氣口26的兩旁,並被分組。另外,加熱器元件50b和50e配置於從氣體導入埠51a~51c、及排氣口26的任一個都分離的位置,並被分組。此外,在較遠地分開的加熱器元件50a和50b之間配置有與噴嘴63c對應的氣體導入埠51d。
另外,在作為在上部配置有排氣管32的排氣口側的加熱器元件50b附近的入口凸緣5的外周面設有溫度感測器52a。另外,在作為氣體導入埠51a~51c側的加熱器元件50d附近的入口凸緣5的外周面設有溫度感測器52b。另外,在加熱器元件50b附近的入口凸緣5的外周面設有溫度感測器52b。
這些溫度感測器52a~52c用於對根據相距排氣口的距離分成三個組的加熱器50按組進行溫度控制。
如圖4所示,在連接於排氣管32的排氣口26的根部形成有用於使與反應管2的連接便於且提高強度的堆焊部54。堆焊部54的下端在排氣管32的正下方與反應管2的凸緣部2C連續地連接,並一體化。因此,無法在該位置設置緊固件5b,無法藉由冷卻水路25進行充分冷卻。
也就是說,在本實施方式中,在堆焊部54的下方,在下凸緣5b的下表面上設置構成為可流通冷卻水的冷卻塊56。於是,與上述的緊固件5d的冷卻水路25協動,將冷卻凸緣部2C的整周冷卻,能夠維持為更接近均勻的溫度。另外,冷卻塊56也與入口凸緣5熱學良好地結合。
另外,在內凸緣5a-2形成有使爐口部內直接連通於排氣緩衝室2B的孔5a-3。孔5a-3的作用主要在於使第一及第二淨化氣體向排氣緩衝室2B逃逸。
如圖5所示,在基板處理裝置1,作為附帶設備,具備向冷卻水路25、冷卻塊56等冷卻器供給冷卻水的供給系統。在供給系統,作為水源,連接有自來水或者冷卻到預定溫度的循環冷卻水。閥41及閥42根據基於配方且來自控制器36的指令控制向冷卻水路25及冷卻塊56的冷卻水的供給量。通常,大致恒定的水壓或流量的水供給至供給系統,閥41及閥42構成為,藉由以指定的開度打開,使為了將密封部件6保持在其耐熱溫度以下而所需要的流量的冷卻水向冷卻器流通。
在後述的潔淨工程中將入口凸緣5內面冷卻為室溫以下的情況下,能夠在冷卻水路25、冷卻塊56流動被冷卻裝置冷卻的水。爐口部的溫度控制(加熱冷卻控制)在單純的控制下始終以最大流量流動冷卻水,並且藉由加熱器50的加熱控制設為恒定溫度。更環保的方法是,在設定溫度以下時,停止冷卻水而僅控制加熱,在設定溫度以上時,停止加熱而僅控制水量(水溫)。
在本實施方式中,如上述的圖4所示,將配設於入口凸緣5的外周面的加熱器50分割成六個加熱器元件50a~50f,並將加熱器元件50a~50f分為三個組。而且,溫度控制器60基於由設置於各組的溫度感測器52a~52c檢測出的檢測溫度,對三個組中的每一組獨立地控制向加熱器元件50a~50f的供給電力,由此能夠對需要的部位進行需要的加熱,能夠降低反應管2的爐口部的圓周方向的溫度不均,積極地加熱難以被加熱的區域。
而且,藉由在圓周方向整體上加熱至適當的溫度,能夠防止副生成物的附著。
接著,使用上述的基板處理裝置1,對在晶圓W上形成膜的處理(成膜處理)進行說明。在此,對如下例子進行說明,即,對晶圓W供給作為原料氣體的DCS(SiH2
Cl2
:二氯矽烷)和作為反應氣體的NH3
(氨)氣體,從而在晶圓W上形成氮化矽(SiN)膜。此外,在以下的說明中,構成基板處理裝置1的各部的動作由控制器36控制。
(晶圓裝料及晶舟裝載)
當多片晶圓W裝填於晶舟14(晶圓裝料)時,晶舟14被晶舟升降器17搬入處理室8內(晶舟裝載),反應管2的下部以下成為被蓋部9氣密地堵塞(密封)的狀態。另外,此時,從第一淨化氣體供給部將N2
氣體作為第一淨化氣體28經由間隙45供給至噴嘴23a~23c的基部。另外,從第二淨化氣體供給部將N2
氣體作為第二淨化氣體49經由第二淨化氣體流路27供給至間隙46。第一淨化氣體28、第二淨化氣體49的供給至少持續至成膜處理完成。
(壓力調整及溫度調整)
以處理室8內成為預定的壓力(真空度)的方式藉由真空泵35進行真空排氣(減壓排氣)。處理室8內的壓力由壓力感測器33測定,並基於測定出的壓力資訊,對APC閥34進行回饋控制。另外,以處理室8內的晶圓W成為預定的溫度的方式藉由加熱器3進行加熱。此時,以處理室8成為預定的溫度分佈的方式,基於溫度檢測器4檢測出的溫度資訊,對向加熱器3的通電狀況進行回饋控制。另外,開始基於旋轉機構16進行的晶舟14及晶圓W的旋轉。
另外,這時,藉由各加熱器元件50a~50f,入口凸緣5被加熱至例如作為設定溫度的200℃以上且不足300℃。此時,以配置於入口凸緣5的各區域的加熱器元件成為設定溫度的方式,藉由溫度控制器60對向各組的加熱器元件50a~50f的通電狀況進行回饋控制。設定溫度能夠設定為例如使副生成物的分壓不超過設定溫度下的飽和蒸氣壓。副生成物不限於一個,除了氯化銨、氯矽烷聚合物等之外、還可以包括沉積於晶圓W以外的表面的矽。此外,對該各加熱器元件50a~50f的加熱至少持續至成膜處理完成。
(成膜處理)
[原料氣體供給工程]
當處理室8內的溫度穩定在預先設定的處理溫度時,對處理室8內的晶圓W供給DCS氣體。DCS氣體由MFC21a以成為所期望的流量的方式控制,並經由氣體供給管19a及噴嘴23a供給至處理室8內。此時,從第一淨化氣體供給部、第二淨化氣體供給部對爐口部供給N2
氣體。由此,能夠利用第一淨化氣體28集中淨化噴嘴23a~23c的基部和周邊部,並且利用第二淨化氣體49淨化除此以外的部分,能夠稀釋爐口部的原料氣體濃度。
[原料氣體排氣工程]
接著,停止DCS氣體的供給,藉由真空泵35對處理室8內進行真空排氣。這時,也可以從惰性氣體供給部將N2
氣體作為惰性氣體供給至處理室8內(惰性氣體淨化)。在該排氣工程中,APC閥34暫時全開,在排氣口26以大流量流動高溫的排氣,從而能夠進行加熱。
[反應氣體供給工程]
接著,對處理室8內的晶圓W供給NH3
氣體。NH3
氣體由MFC21b以成為所期望的流量的方式控制,並經由氣體供給管19b及噴嘴23b供給至處理室8內。這時,從第一淨化氣體供給部、第二淨化氣體供給部對爐口部供給N2
氣體。
[反應氣體排氣工程]
接著,停止NH3
氣體的供給,藉由真空泵35對處理室8內進行真空排氣。這時,也可以從惰性氣體供給部向處理室8內供給N2
氣體(惰性氣體淨化)。另外,與原料氣體排氣工程同樣地,能夠控制冷卻水、設定溫度。
藉由將進行上述的四個工程的循環進行預定次數(一次以上),能夠在晶圓W上形成預定組成及預定膜厚的SiN膜。
(晶舟卸載及晶圓卸料)
在形成預定膜厚的膜之後,從惰性氣體供給部供給N2
氣體,處理室8內被置換成N2
氣體,並且處理室8的壓力恢復為常壓。然後,蓋部9藉由晶舟升降器17下降,晶舟14從反應管2被搬出(晶舟卸載)。然後,從晶舟14取出處理完成晶圓W(晶圓卸料)。
作為在晶圓W形成SiN膜時的處理條件,例如例示下述條件。
處理溫度(晶圓溫度):300℃~700℃
處理壓力(處理室內壓力):1Pa~4000Pa
DCS氣體:100sccm~10000sccm
NH3
氣體:100sccm~10000sccm
N2
氣體:100sccm~10000sccm
藉由將各個處理條件設定為各個範圍內的值,能夠適當地進行成膜處理。此外,成膜處理不限於在晶圓W上形成SiN膜,例如,也能夠適當地應用於在晶圓W上形成SiO2
膜、SiON膜等的情況。
[潔淨工程]
接著,進行處理室8內的潔淨。在SiN膜的形成工程時,在反應管2及入口凸緣5的內壁、晶舟14的表面等也形成沉積物、副生成物(沉積膜)。該沉積膜由於反復進行上述的批量處理而累積,逐漸增厚。該累積的沉積膜由於在之後的處理中剝離並附著於晶圓W等,成為異物的主要原因。因此,為以後的處理做準備,在沉積膜的厚度到達預定的厚度的時刻,從處理室8內除去沉積膜。在噴嘴內、爐內(反應管2)以及爐口(入口凸緣5),沉積物等的性質(組成、膜厚等)不同,通常,傾向於沉積物等多附著於原料氣體的噴嘴23a內、爐口側的低溫部分。另外,與處理室8內的高溫區域(被加熱器3包圍的區域、且水平包圍晶圓排列區域的區域)相比,在低溫區域(未被加熱器3包圍的區域、且水平地包圍晶圓排列區域的區域以外的區域)更容易附著沉積物等。
向噴嘴內及爐內供給F2
(氟)氣體和NO(一氧化氮)氣體作為第一潔淨氣體,向爐口部供給HF(氟化氫)氣體作為第二潔淨氣體。也就是說,在第一潔淨氣體和第二潔淨可同時存在於處理容器7內的狀況下,藉由各個氣體進行潔淨。這時,關於高溫,由於HF氣體對反應管的損傷小,因此,提高反應管溫度,另一方面,為了提高HF氣體的蝕刻速率,降低爐口部溫度。此外,作為第一潔淨氣體,除了F2
氣體之外,能夠使用NF3
、ClF3
等含氟氣體。另外,作為第二潔淨氣體,除了NO氣體之外,能夠使用一氧化二氮(N2
O)氣體、二氧化氮(NO2
)氣體等含有氮元素和氧元素的氣體。優選地,使用F2
氣體和NO氣體。如圖7所示,潔淨工程能夠按照以下步驟進行。
(晶舟裝載:S1)
藉由與上述的晶舟裝載相同的步驟將未裝填晶圓W的狀態的晶舟14(空的晶舟14)搬入處理室8內。
(壓力調整及溫度調整:S2)
以處理室8內成為所期望的壓力(真空度)的方式,藉由真空泵35進行真空排氣。此時,處理室8內的壓力由壓力感測器33測定,並基於該測定出的壓力資訊對APC閥34進行回饋控制(壓力調整)。真空泵35至少在直到處理室8內的殘留潔淨氣體的淨化(S5)完成為止的期間始終維持工作的狀態。這時,從氣體供給管19f作為第一淨化氣體28供給N2
氣體。另外,從氣體供給管19f作為第二淨化氣體49供給N2
氣體。第一淨化氣體28、第二淨化氣體49的供給至少持續至潔淨處理完成。尤其在供給第一潔淨氣體、第二潔淨氣體的期間,第一淨化氣體28、第二淨化氣體49的流量比成膜處理時的流量增加。第一淨化氣體28和第二淨化氣體49的流量的合計優選比第一潔淨氣體、第二潔淨氣體的流量的合計大。
以處理室8內成為預定的第一溫度(T1)的方式控制加熱器3的通電狀況,將處理室8內降溫。此時,以處理室8內成為所期望的溫度分佈的方式,基於爐內的多個溫度檢測器4檢測出的溫度資訊對向加熱器3通電的狀況及加熱器3的冷卻機構(未圖示)的冷卻進行回饋控制(溫度調整)。第一溫度(T1)為例如200~400℃的範圍內。另外,以使爐口部成為預定的第二溫度(T2)的方式,藉由基於加熱器50進行的加熱及基於冷卻水路25和冷卻塊56進行的冷卻進行溫度控制。第二溫度(T2)比第一溫度(T1)低,在例如5~75℃的範圍內。此時,以使爐口部成為預定的溫度分佈的方式,基於溫度感測器52a、52b、52c檢測出的溫度資訊,對向加熱器50通電的狀況及閥41、42的開閉進行回饋控制(溫度調整)。加熱器3對處理室8內的溫度控制和加熱器50、冷卻水路25以及冷卻塊56對爐口部的溫度控制至少在直到處理室8內的潔淨完成為止的期間持續進行。第一溫度範圍和第二溫度範圍至少在溫度測定點相差100℃以上,不重疊。
接著,藉由旋轉機構16使晶舟14旋轉。旋轉機構16對晶舟14的旋轉至少在直到處理室8內的潔淨完成為止的期間持續進行。此外,晶舟14也可以不旋轉。
(潔淨氣體供給:S3)
接著,從作為第一噴嘴的噴嘴23a供給作為第一潔淨氣體的F2
氣體和NO氣體,並且從第二噴嘴的噴嘴63c供給作為第二潔淨氣體的HF氣體。
噴嘴23a用於供給形成於晶圓W上的原料氣體,因此,朝向容納於處理室8內的晶圓W的附近供給氣體。因此,相較於入口凸緣5側,噴嘴23a容易向處理室8內的容納晶圓W的部分(圖1中上方)、即反應管2側供給氣體。因此,藉由來自噴嘴23a的氣體供給,相較於入口凸緣5側,反應管2側更容易被潔淨。
與之相對,相較於噴嘴23a,噴嘴63c向入口凸緣5側供給氣體。因此,相較於反應管2側,噴嘴63c容易對入口凸緣5側、例如入口凸緣5的內壁面供給氣體。因此,藉由來自噴嘴63c的氣體供給,相較於反應管2側,入口凸緣5側更容易被潔淨。
這時,藉由將各個蝕刻氣體的潔淨的物件物設定為能夠有效地潔淨的溫度,能夠防止對潔淨的物件以外的損傷,且可靠地潔淨物件物。
對潔淨氣體供給工程(S3)更具體地進行說明。
在步驟S3a1中,打開氣體供給管60a的閥62a,在氣體供給管60a內流動F2
氣體。F2
氣體從氣體供給管60a流出,並被MFC61a進行流量調整。進行了流量調整的F2
氣體從噴嘴23a的供給孔24a供給至處理室8內,與反應管2及晶舟14的表面等接觸,並從排氣管32排出。這時,打開氣體供給管19c的閥22c,藉由MFC21c進行流量調整,從噴嘴23a也供給作為惰性氣體的N2
氣體。這時,為了防止F2
氣體侵入噴嘴23b、23c內,打開氣體供給管19d、19e的閥22d、22e,從噴嘴23b、23c供給作為惰性氣體的N2
氣體。
經過預定時間、例如30秒後,在步驟S3a2中,關閉氣體供給管60a的閥62a後,打開氣體供給管60b的閥62b,在氣體供給管60b內流動NO氣體。NO氣體從氣體供給管60b流出,並被MFC61b進行流量調整。進行了流量調整的NO氣體與殘留在噴嘴23a內的F2
氣體混合而發揮較強的蝕刻作用,對噴嘴23a內進行潔淨。從噴嘴23a的供給孔24a供給至處理室8內,依次接觸供給緩衝室2A、反應管2及晶舟14、排氣緩衝室2B的表面等進行潔淨後,從排氣管32排出。這時,打開氣體供給管19c的閥22c,作為惰性氣體的N2
氣體被MFC21c進行流量調整,從噴嘴23a供給。另外,為了防止NO氣體侵入噴嘴23b、23c內,打開氣體供給管19d、19e的閥22d、22e,從噴嘴23b、23c供給作為惰性氣體的N2
氣體。
經過預定時間、例如30秒後,在步驟S3a3中,關閉氣體供給管60b的閥62b。這時,打開氣體供給管19c、19d、19e的閥22c、22d、22e,藉由MFC21c、MC21d、MC21e進行流量調整,從噴嘴23a、23b、23c供給作為惰性氣體的N2
氣體。此外,步驟S3a3不是必須的。另外,也可以在步驟S3a3後或者代替步驟S3a3而進行以下步驟:充分減小N2
氣體的流量,排氣至真空泵35的到達壓力附近。
將步驟S3a1~S3a3重複預定次數。此外,能夠同時進行步驟S3a1和步驟S3a2(也就是,在氣體供給管60a內混合氣體),且省略步驟S3a3,在該情況下,不是反復,而是持續地供給。
在與重複預定次數的步驟S3a1~S3a3並行的步驟S3b中,打開氣體供給管60c的閥62c,在氣體供給管60c內流動HF氣體。這時,關閉氣體供給管60d的閥62d。HF氣體從氣體供給管60c流出,被MFC61c進行流量調整。進行了流量調整的HF氣體從噴嘴63c的氣體供給孔64c供給至處理室8內,與入口凸緣5的內壁等接觸,並從排氣管32排出。此外,在進行步驟S3a3或排氣步驟的期間,能夠關閉氣體供給管60c的閥62c。
藉由從噴嘴23a供給的F2
與NO的混合氣體,主要對噴嘴23a、反應管2的內壁、晶舟14的表面等溫度較高的區域選擇性地進行潔淨(高溫部潔淨)。藉由從噴嘴63c供給的HF氣體,主要對入口凸緣5的內壁、蓋部9以及保護板12的上表面等溫度較低的區域選擇性地進行潔淨(低溫部潔淨)。
潔淨時,調整APC閥34,將處理室8內的壓力設為例如77Pa~53.2kPa的範圍內的壓力。由MFC61c控制的HF氣體的供給流量例如設為0.1slm~4slm的範圍內的流量。由MFC61a、61b控制的F2
氣體、NO氣體的供給流量例如設為0.1slm~4slm的範圍內的流量。由MFC21c控制的N2
氣體的供給流量例如設為0.2slm~10slm的範圍內的流量。在此,優選HF氣體與F2
氣體的流量比設為1:4以上或者4以上:1。1:4以上的流量比是指F2
氣體相比HF氣體以4倍以上流動,4以上:1的流量比是指HF氣體相比F2
氣體以4倍以上流動。
如圖8所示,由於水分的並存、HF氣體接近飽和蒸氣壓(變潮),在300℃以下,溫度越低,HF氣體的蝕刻速率(E.R)越提高。另外,就F2
氣體和NO氣體的蝕刻速率而言,由於由F2
和NO產生原子狀氟的反應的速率,在75℃~50℃附近蝕刻速率極小,在75℃~400℃的範圍內,隨著溫度的上升,蝕刻速率提高。因此,為了使選擇性最大化,處理室8內的第一溫度優選為200℃以上,入口凸緣5內的第二溫度優選為75℃以下。另一方面,若第二溫度超過75℃,則向入口凸緣5擴散的F2
氣體等過剩地蝕刻入口凸緣5,存在導致壽命縮短的問題。另外,若第一溫度低於200℃,則存在向反應管2擴散的HF氣體對反應管2造成損傷的問題,若超過400℃,則存在基於F2
氣體等進行的蝕刻過剩、產生不均的問題。
如圖9所示,在HF的蒸氣壓曲線中,大氣壓(100kPa)下的沸點為19.5℃,HF在室溫下為氣體。在53.2kPa (400Torr)以下,沸點為5℃以下。例如,在蒸氣壓為39.9kPa(300Torr)下為-15℃,在26.6kPa(200Torr)下為-17℃。如果潔淨時的處理室8內的壓力為53.2kPa以下,則即使入口凸緣5內的溫度為5℃,HF氣體也不會液化,不存在液化腐蝕等問題。因此,入口凸緣5內的第二溫度優選為5℃以上。另一方面,若入口凸緣5內的第二溫度不足5℃,則存在因液化的HF而導致腐蝕的問題。
(壓力調整及溫度調整:S4)
以處理室8內成為比步驟S3的潔淨氣體供給時更高真空的所期望的壓力(真空度)的方式,藉由真空泵35進行真空排氣,並且以處理室8內成為預定的第三溫度(T3)的方式控制加熱器3的加熱。此時,處理室8內的壓力由壓力感測器33測定,並基於該測定出的壓力資訊對APC閥34進行回饋控制(壓力調整)。另外,爐口部被冷卻,以將密封部件6保持在其耐熱溫度(例如300℃)以下的溫度。
(淨化及大氣壓恢復:S5、洩漏檢查:S6)
處理室8內成為預定的第三溫度(例如、750℃)後,打開閥22c、22d、22e、22f、22g、62d,從氣體供給管19c、19d、19e、19f、19g、60d的每一個向處理室8內供給作為惰性氣體的N2
氣體,並從排氣管32排出。N2
氣體作為淨化氣體發揮作用,處理室8內被惰性氣體淨化,殘留於處理室8內的氣體從處理室8內被除去(淨化)。然後,以處理室8內成為待機溫度的方式控制加熱器3的加熱。另外,關閉APC閥34,處理室8內被惰性氣體充滿,處理室8內的壓力恢復為常壓(大氣壓恢復)。這時,暫時停止全部的惰性氣體的供給,進行洩漏檢查。
(晶舟卸載:S7)
藉由與上述的晶舟卸載相同的步驟,將晶舟14搬出至反應管2的外部。然後,藉由閘門(未圖示)密封入口凸緣5的下端開口。
<其它實施方式>
也可以是,作為潔淨氣體供給工程(S3)的潔淨氣體供給,從噴嘴23a供給作為第一潔淨氣體的F2
(氟)氣體和NO(一氧化氮)氣體後,從噴嘴63c供給作為第二潔淨氣體的HF(氟化氫)氣體,將其重複多次來供給潔淨氣體。
對其它實施方式的潔淨氣體供給工程(S3)更具體地進行說明。
供給F2
氣體和NO氣體的步驟S3a將步驟S3a1~S3a3分別進行一次。步驟S3a1~S3a3與實施方式相同。但是,打開氣體供給管60d的閥62d,藉由MFC61d進行流量調整,從噴嘴63c供給作為惰性氣體的N2
氣體。
步驟S3a3後,在步驟S3b打開氣體供給管60c的閥62c,在氣體供給管60c內流動HF氣體。HF氣體從氣體供給管60c流出,並被MFC61c進行流量調整。進行了流量調整的HF氣體從噴嘴63c的氣體供給孔64c供給至處理室8內,與入口凸緣5的內壁等接觸,並從排氣管32排出。這時,關閉氣體供給管60d的閥62d。另外,打開氣體供給管19c、19d、19e的閥22c、22d、22e,藉由MFC21c、MC21d、MC21e進行流量調整,從噴嘴23a、23b、23c供給作為惰性氣體的N2
氣體。
將步驟Sa(步驟S3a1~S3a3)及步驟Sb重複預定次數。在此期間,反應管2內(反應容器7的中心側)的溫度保持在200℃~400℃,入口凸緣5內的溫度保持在5℃~75℃。第一潔淨氣體和第二潔淨氣體雖然分時地供給,但在一方的氣體充分排出之前供給另一方的種氣體,因此,在處理容器7內混合而同時存在。
<比較例>
使用圖10說明本發明人在本揭示之前研究的技術(比較例)。比較例的爐口部不具備溫度控制機構。由此,在將處理室8內溫度設定得較低並藉由HF氣體進行潔淨後,將處理室8內溫度設定得較高,並藉由F2
氣體和NO氣體進行潔淨。
(晶舟裝載:S1)
與實施方式的S1相同。藉由與上述的晶舟裝載相同的步驟將未裝填晶圓W的狀態的晶舟14(空的晶舟14)搬入處理室8內。
(壓力調整及溫度調整:S2a)
以處理室8內成為預定的壓力(真空度)的方式,與實施方式同樣地,藉由真空泵35進行真空排氣。
以處理室8內成為預定的第四溫度(T4)的方式,藉由加熱器3的冷卻機構(未圖示)與實施方式同樣地進行降溫。但是,第四溫度(T4)比第一溫度(T1)低,為了降溫,需要比實施方式更長的時間。
接下來,藉由旋轉機構16使晶舟14旋轉。旋轉機構16對晶舟14的旋轉至少在直到處理室8內的潔淨完成為止的期間持續進行。此外,晶舟14也可以不旋轉。
(潔淨氣體供給:S3b)
接著,向處理室8內供給潔淨氣體。從噴嘴63c作為潔淨氣體供給HF氣體。
在步驟S3b中,與實施方式同樣地,HF氣體從噴嘴63c的氣體供給孔64c供給至處理室8內,與入口凸緣5的內壁等接觸,並從排氣管32排出。但是,打開氣體供給管19c、19d、19e的閥22c、22d、22e,藉由MFC21c、MC21d、MC21e進行流量調整,從噴嘴23a、23b、23c供給作為惰性氣體的N2
氣體。
潔淨時,調整APC閥34,將處理室8內的壓力設為例如133(1Torr)~53200Pa(400Torr)的範圍內的壓力。由MFC61c控制的HF氣體的供給流量例如設為100sccm (0.1slm)~4000sccm(4slm)的範圍內的流量。加熱器3的溫度設定為使處理室8內的第四溫度(T4)成為例如75℃以上且不足100℃的範圍內的溫度。
(壓力調整:S4a、溫度調整:S4b)
以使處理室8內成為比步驟S3的潔淨氣體供給時更高真空的所期望的壓力(真空度)的方式,與實施方式的步驟S4同樣地,藉由真空泵35進行真空排氣。以處理室8內成為預定的第三溫度(T3)的方式,與實施方式的步驟S4同樣地,藉由加熱器3進行加熱。第四溫度(T4)比實施方式的第一溫度(T1)低,因此,為了加熱至第三溫度(T3),需要比實施方式更多的時間。
(淨化:S5a、洩漏檢查:S6)
處理室8內成為預定的第三溫度後,打開閥22c、22d、22e、22f、22g、62d,從氣體供給管19c、19d、19e、19f、19g、60d的每一個向處理室8內供給作為惰性氣體的N2
氣體,並從排氣管32排出。N2
氣體作為淨化氣體發揮作用,處理室8內被惰性氣體淨化,殘留於處理室8內的氣體從處理室8內被除去(淨化)。然後,以處理室8內成為預定的第一溫度(T1)的方式,藉由加熱器3的冷卻機構(未圖示),與實施方式同樣地降溫,並進行洩漏檢查(步驟S6)。
(潔淨氣體供給:S3a)
供給F2
氣體和NO氣體的步驟S3a(步驟S3a1~S3a3)與實施方式相同。但是,打開氣體供給管60d的閥62d,藉由MFC61d進行流量調整,從噴嘴63c供給作為惰性氣體的N2
氣體。
壓力調整及溫度調整(步驟S4)、淨化及大氣壓恢復(步驟S5)、晶舟卸載(步驟S7)與實施方式相同。
與比較例相比,實施方式在處理室8內的溫度更高的狀態下進行潔淨,因此,能夠縮短處理室8內的降溫時間,能夠消除圖10所示的時間ta。另外,在比比較例更低的溫度下進行基於HF氣體的潔淨,因此,能夠提高蝕刻速率,能夠消除圖10所示的時間tb。另外,相較於比較例,實施方式能夠減少溫度變化的次數。另外,由於並行地進行基於HF氣體的潔淨和F2
氣體及NO氣體的潔淨,因此,能夠消除圖10所示的時間tc及時間td。因此,與比較例相比較,在實施方式中能夠使潔淨時間成為一半以下。
根據實施方式,能夠起到下記的至少一項效果。
(1)氣體供給機構供給不同的兩種潔淨氣體,因此,能夠供給不同的特性的潔淨氣體來進行潔淨。
(2)氣體供給機構從不同的兩處供給潔淨氣體,因此,能夠進行兩種潔淨氣體的並列供給。
(3)加熱器和冷卻機構使反應容器的內表面的溫度在中心側(被加熱器3包圍的區域)和開口側不同,因此,能夠並行地供給不同的特性的潔淨氣體。
(4)藉由使第一溫度範圍比第一潔淨氣體的蝕刻速率的極小點高,使第二溫度範圍比第二潔淨氣體的蝕刻速率的極大點低,從而能夠以較高的局部性進行各自的蝕刻。同時,使第二溫度範圍比第二潔淨氣體(氟化氫)的凝結點高,從而能夠防止反應容器的腐蝕。
(5)出於減小噴嘴內、反應管內的蝕刻的不均,能夠將F2
氣體及NO氣體的供給時間、供給量、處理室的第一溫度的分佈作為參數利用。
<變形例>
以上,具體地說明瞭本揭示的實施方式。但是,本揭示不限定於上述的實施方式,在不脫離其主旨的範圍內能夠進行各種變更。
在實施方式中,噴嘴使用了從下方向上方延伸的I字型,但也可以如圖11、12所示地,是在反應管的上部側折回的U字型。
如圖11、12所示,在變形例中,除了實施方式的噴嘴23a、23b、23c,還具備供給N2
氣體等惰性氣體的噴嘴23d、23e。
如圖11(b)所示,第一變形例的噴嘴23a、23b、23c是在反應管的上部折回的U字型,在折回的前端側具有多個供給孔。第一變形例的噴嘴23d、23e為I字型,其直徑比噴嘴23a、23b、23c的直徑小,其供給孔的數量比噴嘴23a、23b、23c的供給孔的數量多。
如圖11(c)所示,第二變形例的噴嘴23a、23b、23c與第一變形例相同。第二變形例的噴嘴23d、23e與第一變形例相同,為I字型,但其直徑與噴嘴23a、23b、23c的直徑相同,其供給孔的數量比第一變形例的噴嘴23d、23e的供給孔的數量少。另外,第二變形例的噴嘴23d的供給孔配置於作為前端側的上部側,噴嘴23e的供給孔配置於作為根部側的下部側。
圖12(b)所示的第三變形例的噴嘴23a、23d、23e與第一變形例相同。第三變形例的噴嘴23b、23c為I字型,其直徑與噴嘴23a的直徑相同,且分別相鄰地具備I字型的噴嘴23f、23g。第三變形例的噴嘴23f、23g的直徑與第三變形例的噴嘴23b、23c的直徑相同,其供給孔的數量比第三變形例的噴嘴23b、23c的供給孔的數量少。另外,第三變形例的噴嘴23f的供給孔配置於作為前端側的上部側,噴嘴23g的供給孔配置於作為根部側的下部側。
圖12(c)所示的第四變形例的噴嘴23a、23b、23c與第三變形例相同。第四變形例的噴嘴23d、23e與第三變形例的噴嘴23d、23e相同地為I字型,但其直徑比第三變形例的噴嘴23d、23e大。第四變形例的噴嘴23f、23g的形狀及其直徑與第三變形例的噴嘴23f、23g相同,但其供給孔的數量比第三變形例的噴嘴23f、23g的供給孔的數量少。另外,第四變形例的噴嘴23f的供給孔與第三變形例同樣地配置於作為前端側的上部側,噴嘴23g的供給孔與第三變形例同樣地配置於作為根部側的下部側。
<附記>
本揭示包括以下內容。
一種基板處理裝置,具有:
反應容器,其具有可存取基板的開口;
加熱器,其在反應容器的外部以不堵塞開口的方式設置,並朝向前述反應容器輻射熱;
蓋,其堵塞前述開口;
氣體供給機構,其向前述反應容器內供給包含潔淨氣體的多種氣體;以及
冷卻機構,其冷卻前述反應容器的開口側;
藉由前述氣體供給機構供給不同的兩種潔淨氣體、前述氣體供給機構從不同的兩部位供給潔淨氣體、或前述加熱器和前述冷卻機構使前述反應容器的內表面的溫度在中心側和開口側不同之中的至少一者,同時進行前述反應容器的開口側和中心側的內表面的潔淨。
一種基板處理裝置,其中
上述氣體供給機構具有:從上述反應容器的中心側且配置基板的區域的附近供給第一潔淨氣體的第一噴嘴;以及從上述開口的附近供給第二潔淨氣體的第二噴嘴,
在同時進行上述潔淨時,上述冷卻機構在上述反應容器的中心側的溫度為200℃以上且400℃以下的狀態下將上述反應容器的上述開口側的整周冷卻至5℃以上且75℃以下。
一種基板處理裝置,其中,
上述反應容器具備:耐熱耐腐蝕材料製成的反應管;以及入口凸緣,其將上述反應管的開口連接於上述反應容器的開口,並且具有將上述潔淨氣體導入上述反應容器內的埠;
上述第一噴嘴沿上述反應管的內表面與管軸平行地配置,且沿與管軸垂直的方向吐出含氟氣體與包含氧和氮的氣體的混合氣體作為第一潔淨氣體,
上述第二噴嘴沿上述入口凸緣的周向吐出氟化氫作為第二潔淨氣體,
上述冷卻機構以與上述反應容器的上述開口的實質上整周接觸的方式設置,並藉由在內部流通冷卻媒體來冷卻上述反應容器的上述開口側,
在對基板進行處理時,上述入口凸緣的內表面維持為200℃以上。
一種半導體裝置的製造方法,其使用了基板處理裝置,且具有如下工程:
在反應容器的中心側的溫度為第一溫度範圍內的狀態下,將上述反應容器的開口側的整周維持在比第一溫度範圍內低的第二溫度範圍內的工程;
在上述反應容器內的配置基板的區域的附近供給第一潔淨氣體的工程;
在上述反應容器內的上述開口側的附近供給與上述第一潔淨氣體不同的第二潔淨氣體的工程;以及
在供給的上述第一潔淨氣體和上述第二潔淨氣體同時存在於上述反應容器內的狀態下,實質上同時進行基於上述第一潔淨氣體的上述反應容器的中心側的潔淨、和基於上述第二潔淨氣體的上述開口側的潔淨的工程。
一種基板處理裝置的洗淨方法,其具有如下工程:
在反應容器的中心側的溫度為第一溫度範圍內的狀態下,將上述反應容器的開口側的整周維持在比第一溫度範圍內低的第二溫度範圍內的工程;
在上述反應容器內的配置基板的區域的附近供給第一潔淨氣體的工程;
在上述反應容器內的上述開口的附近供給第二潔淨氣體的工程;以及
在供給的上述第一潔淨氣體和上述第二潔淨氣體同時存在於上述反應容器內的狀態下,實質上同時進行基於上述第一潔淨氣體的上述反應容器的中心側的潔淨、和基於上述第二潔淨氣體的上述開口側的潔淨,
按照將上述第一潔淨氣體和上述第二潔淨氣體以1:4以上的流量比同時供給、以4以上:1的流量比同時供給、以及將上述第一潔淨氣體及上述第二潔淨氣體交替供給中的任一方法,供給上述第一潔淨氣體及上述第二潔淨氣體。
1:基板處理裝置
3:加熱器
7:處理容器(反應容器)
9:蓋部(蓋)
W:晶圓(基板)
[圖1]是表示基板處理裝置的立式處理爐的概略的縱剖視圖。
[圖2]是表示入口凸緣周邊的縱剖視圖。
[圖3]是表示在入口凸緣裝配有加熱器元件的狀態的橫剖視圖。
[圖4]是表示入口凸緣周邊的縱剖視圖。
[圖5]是表示向基板處理裝置的爐口部的冷卻水的供給系統的圖。
[圖6]是表示處理爐的概略的橫剖視圖。
[圖7]是說明潔淨工程的圖。
[圖8]是表示HF氣體的蝕刻速率與溫度的關係的圖。
[圖9]是表示HF的蒸氣壓與溫度的關係的圖。
[圖10]是說明比較例中的潔淨工程的圖。
[圖11]的(a)是表示第一變形例及第二變形例的處理爐的概略的橫剖視圖,(b)是第一變形例中的噴嘴的主視圖,(c)是第二變形例中的噴嘴的主視圖。
[圖12]的(a)是表示第三變形例及第四變形例的處理爐的概略的橫剖視圖,(b)是第三變形例中的噴嘴的主視圖,(c)是第四變形例中的噴嘴的主視圖。
1:基板處理裝置
2A:供給緩衝室
2B:排氣緩衝室
2E:開口部
3:加熱器
4:溫度檢測器
5:入口凸緣(歧管)
6:密封部件
7:處理容器(反應容器)
8:處理室
9:蓋部(蓋)
11:密封部件
12:保護板
13:旋轉軸
14:晶舟
15:隔熱結構體
16:旋轉機構
18:氣體供給機構
19a,19b,19c,19d,19e,19f,19g:氣體供給管
21a,21b,21c,21d,21e,21f,21g:質量流量控制器(MFC)
22a,22b,22c,22d,22e,22f,22g:閥
23a,23b,23c:噴嘴
24:中空部
26:排氣口
27:第二淨化氣體流路
28:第一淨化氣體
32:排氣管
33:壓力感測器
34:閥
35:真空泵
36:控制器
37:輸入輸出裝置
38:記憶部
45:間隙
49:第二淨化氣體
50:加熱器
60:溫度控制器
60a,60b,60c,60d:氣體供給管
61a,61b,61c,61d:質量流量控制器(MFC)
62a,62b,62c,62d:閥
63c:噴嘴
W:晶圓(基板)
Claims (19)
- 一種基板處理裝置,其特徵在於,具有: 反應容器,其具有配置基板的第一區域和不配置基板的第二區域; 加熱器,其對上述第一區域進行加熱; 氣體供給機構,其供給多種氣體,該多種氣體包括對上述反應容器內進行潔淨的潔淨氣體;以及 控制部,其控制上述氣體供給機構或上述加熱器和冷卻機構,以便藉由上述氣體供給機構供給不同的兩種潔淨氣體、上述氣體供給機構從不同的兩部位供給潔淨氣體、以及上述加熱器使溫度在上述第一區域和上述第二區域不同中的至少一者,以不同的條件對上述第一區域和上述第二區域進行潔淨。
- 根據請求項1所述的基板處理裝置,其中, 上述反應容器具備筒狀的反應管,上述反應管具有能夠穿過上述第二區域在上述第一區域存取上述基板的開口, 上述第一區域和上述第二區域進行流體連通, 在上述基板配置於上述第一區域的期間,在上述第二區域配置隔熱結構體。
- 根據請求項1所述的基板處理裝置,其中, 還具備冷卻上述反應容器的開口側的冷卻機構。
- 根據請求項1所述的基板處理裝置,其中, 上述氣體供給機構具有:從上述第一區域供給第一潔淨氣體的第一噴嘴;以及從上述第二區域供給第二潔淨氣體的第二噴嘴。
- 根據請求項1所述的基板處理裝置,其中, 上述第一噴嘴供給含氟氣體與包含氧及氮的氣體的混合氣體作為上述第一潔淨氣體, 上述第二噴嘴供給氟化氫氣體作為上述第二潔淨氣體。
- 根據請求項1所述的基板處理裝置,其中, 上述第一區域的溫度為200℃以上且400℃以下,上述第二區域的溫度為5℃以上且75℃以下。
- 根據請求項1所述的基板處理裝置,其中, 上述控制部控制上述氣體供給機構或上述加熱器和冷卻機構,以便藉由上述氣體供給機構供給不同的兩種潔淨氣體、上述氣體供給機構從不同的兩部位供給潔淨氣體、以及上述加熱器使溫度在上述第一區域和上述第二區域不同中的至少兩者,以不同的條件對上述第一區域和上述第二區域進行潔淨。
- 根據請求項3所述的基板處理裝置,其中, 上述氣體供給機構具有:從上述反應容器的中心側且配置基板的區域的附近供給第一潔淨氣體的第一噴嘴;以及從上述開口的附近供給第二潔淨氣體的第二噴嘴, 在同時進行上述潔淨時,上述冷卻機構在上述反應容器的中心側的溫度為200℃以上且400℃以下的狀態下將上述反應容器的上述開口側的整周冷卻至5℃以上且75℃以下。
- 根據請求項1所述的基板處理裝置,其中, 上述控制部控制上述氣體供給機構或上述加熱器和冷卻機構,以便藉由上述氣體供給機構從不同的兩部位供給不同的兩種潔淨氣體,且上述加熱器使溫度在上述第一區域和上述第二區域不同,以不同的條件對上述第一區域和上述第二區域進行潔淨。
- 根據請求項8所述的基板處理裝置,其中, 上述第一潔淨氣體包括F2 氣體。
- 根據請求項8所述的基板處理裝置,其中, 上述第一潔淨氣體包括一氧化氮。
- 根據請求項8所述的基板處理裝置,其中, 上述第二潔淨氣體包括氟化氫。
- 根據請求項3所述的基板處理裝置,其中, 上述反應容器具備:耐熱耐腐蝕材料製成的反應管;以及入口凸緣,其將上述反應管的開口連接於上述反應容器的開口,並且具有將上述潔淨氣體導入上述反應容器內的埠。
- 根據請求項13所述的基板處理裝置,其中, 上述第一噴嘴沿上述反應管的內表面與管軸平行地配置,且沿與管軸垂直的方向吐出含氟氣體與包含氧和氮的氣體的混合氣體作為第一潔淨氣體, 上述第二噴嘴沿上述入口凸緣的周向吐出氟化氫作為第二潔淨氣體。
- 根據請求項13所述的基板處理裝置,其中, 上述冷卻機構以與上述反應容器的上述開口的實質上整周接觸的方式設置,並藉由在內部流通冷卻媒體來冷卻上述反應容器的上述開口側, 在對基板進行處理時,上述入口凸緣的內表面維持為200℃以上。
- 根據請求項1所述的基板處理裝置,其中, 上述控制部按照將向上述第一區域供給的第一潔淨氣體和向上述第二區域供給的第二潔淨氣體以1:4以上的流量比同時供給、以4以上:1的流量比同時供給、以及將上述第一潔淨氣體及上述第二潔淨氣體交替供給中的任一方法,供給上述第一潔淨氣體及上述第二潔淨氣體。
- 一種半導體裝置的製造方法,其特徵在於,使用了基板處理裝置,且具有如下工程: 在具有配置基板的第一區域和不配置基板的第二區域的反應容器內的上述第一區域處理基板的工程;以及 在上述第一區域不配置基板的狀態下,藉由向上述反應容器內供給不同的兩種潔淨氣體、從不同的兩部位供給潔淨氣體、以及利用加熱器加熱上述第一區域而使溫度在上述第一區域和上述第二區域不同中的至少一者,以不同的條件對上述第一區域和上述第二區域進行潔淨的工程。
- 一種基板處理裝置的洗淨方法,其特徵在於, 在具有配置基板的第一區域和不配置基板的第二區域的反應容器內的上述第一區域不配置基板的狀態下,藉由向上述反應容器內供給不同的兩種潔淨氣體、從不同的兩部位供給潔淨氣體、以及利用加熱器加熱上述第一區域並利用冷卻機構冷卻上述第二區域而使溫度在上述第一區域和上述第二區域不同中的至少一者,以不同的條件對上述第一區域和上述第二區域進行潔淨。
- 一種程式,其特徵在於, 使基板處理裝置具有的電腦執行以下的步驟: 在具有配置基板的第一區域和不配置基板的第二區域的反應容器內的上述第一區域處理基板的步驟; 在上述第一區域不配置基板的狀態下,藉由向上述反應容器內供給不同的兩種潔淨氣體、從不同的兩部位供給潔淨氣體、以及利用加熱器加熱上述第一區域而使溫度在上述第一區域和上述第二區域不同中的至少一者,以不同的條件對上述第一區域和上述第二區域進行潔淨的步驟。
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