CN105374705A - 衬底处理装置、半导体器件的制造方法及记录介质 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及衬底处理装置、半导体器件的制造方法及记录介质。提供一种即使在利用排气缓冲室进行气体排气的情况下也能形成良好特性的膜的技术。衬底处理装置，包括：处理空间，对载置于衬底载置台的衬底载置面上的衬底进行处理；气体供给系统，从与所述衬底载置面相对的一侧向所述处理空间内供给气体；排气缓冲室，其构成为至少具有连通孔和气流阻断壁，所述连通孔在所述处理空间的侧方与该处理空间连通，所述气流阻断壁在将通过所述连通孔的气流阻断的方向上延伸；以及第一加热部，设于所述气流阻断壁。

Description

衬底处理装置、半导体器件的制造方法及记录介质
技术区域
本发明涉及衬底处理装置、半导体器件的制造方法及记录介质。
背景技术
通常，在半导体器件的制造工序中，使用对晶片等衬底进行成膜处理等工艺处理的衬底处理装置。作为衬底处理装置，随着衬底的大型化、工艺处理的高精度化等，每次处理一片衬底的单片式装置逐渐普及。
在单片式装置中，为了提高气体的使用效率，是例如从衬底处理面的上方供给气体，从衬底的侧方将气体排气的结构。设置有用于在从侧方排气时使排气均匀的缓冲室。
在上述的排气缓冲室被供给残留气体等，存在由于该残留气体而在缓冲室的壁附着膜的隐患。这样的膜在处理室中逆向生长，可能会对衬底的膜特性等带来不良影响。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种即使在利用排气缓冲室进行气体排气的情况下，也能形成良好特性的膜的技术。
根据本发明的一方案，提供如下技术：
提供一种衬底处理装置，包括：处理空间，对载置于衬底载置台的衬底载置面上的衬底进行处理；气体供给系统，从与所述衬底载置面相对的一侧向所述处理空间内供给气体；排气缓冲室，其构成为至少具有连通孔和气流阻断壁，所述连通孔在所述处理空间的侧方与该处理空间连通，所述气流阻断壁在将通过所述连通孔的气流阻断的方向上延伸；以及第一加热部，设于所述气流阻断壁。
根据本发明，即使在利用排气缓冲室进行气体排气的情况下，也能形成良好特性的膜。
附图说明
图1是本发明的一实施方式的单片式的衬底处理装置的概略构成图。
图2是示意性表示图1的衬底处理装置中的排气缓冲室的整体形状的一具体例的立体图。
图3是示意性表示图1的衬底处理装置中的排气缓冲室的截面形状的一具体例的侧剖视图。
图4是表示本发明的一实施方式的衬底处理工序及清洁工序的流程图。
图5是表示图4的成膜工序的详情的流程图。
图6是示意性表示图2的排气缓冲室的整体形状的另一实施方式的立体图。
附图标记的说明
100、半导体制造装置；200、晶片(衬底)；201、处理空间；209、排气缓冲室；209a、加热器；209b、气流阻断壁；209c、连通孔；211、衬底载置面；222、第二排气管；230、簇射头；242、共用气体供给管；249、加热器控制部。
具体实施方式
＜本发明的一实施方式＞
以下，参照附图说明本发明的一实施方式。
(1)衬底处理装置的构成
本实施方式的衬底处理装置构成为对作为处理对象的衬底每一次处理一片衬底的单片式衬底处理装置。
作为成为处理对象的衬底，例如可举出制作半导体器件(半导体元器件)的半导体晶片衬底(以下，简称为“晶片”)。作为对这种衬底进行的处理，可举出蚀刻、灰化、成膜处理等，本实施方式中尤其是进行成膜处理。作为成膜处理的典型例，有交替供给处理。
以下，参照图1说明本实施方式的衬底处理装置的构成。
图1是本实施方式的单片式的衬底处理装置的概略构成图。
(处理容器)
如图1所示，衬底处理装置100包括处理容器202。处理容器202构成为例如横截面为圆形且扁平的密封容器。另外，处理容器202例如由铝(Al)、不锈钢(SUS)等金属材料构成。在处理容器202内形成有：处理作为衬底的硅晶片等晶片200的处理空间201、和在将晶片200向处理空间201搬送时供晶片200通过的搬送空间203。处理容器202由上部容器202a和下部容器202b构成。在上部容器202a与下部容器202b之间设置了分隔板204。
在上部容器202a的内部的外周端缘近旁设有排气缓冲室209。在排气缓冲室209设有用于对排气缓冲室加热的加热器209a。关于排气缓冲室209，将在后面详述。
在下部容器202b的侧面设置有与闸阀205相邻的衬底搬入搬出口206，晶片200经由衬底搬入搬出口206在与未图示的搬送室之间移动。在下部容器202b的底部设置有多个提升销207。而且，下部容器202b接地。
(衬底支承部)
在处理空间201内设有支承晶片200的衬底支承部210。衬底支承部210主要具有载置晶片200的衬底载置面211、在表面具有衬底载置面211的衬底载置台212以及由衬底载置台212内包的作为加热源的加热器213(第二加热部)。在衬底载置台212中，在与提升销207对应的位置分别设置有供提升销207贯通的贯通孔214。
衬底载置台212由轴217支承。轴217贯通处理容器202的底部，并且在处理容器202的外部与升降机构218连接。通过使升降机构218工作而使轴217和衬底载置台212升降，能够使载置在衬底载置面211上的晶片200升降。需要说明的是，轴217下端部的周围由波纹管219覆盖，处理容器202内部被气密性地保持。
衬底载置台212在晶片200的搬运时下降至衬底载置面211与衬底搬入搬出口206相对的位置(晶片搬送位置)，在晶片200的处理时，如图1所示，晶片200上升至处理空间201内的处理位置(晶片处理位置)。
具体而言，在使衬底载置台212下降至晶片搬送位置时，提升销207的上端部从衬底载置面211的上表面突出，提升销207从下方支承晶片200。另外，在使衬底载置台212上升至晶片处理位置时，提升销207相对于衬底载置面211的上表面埋没，衬底载置面211从下方支承晶片200。需要说明的是，由于提升销207与晶片200直接接触，所以优选以例如石英、氧化铝等材质形成提升销207。
(簇射头)
在处理空间201的上部(气体供给方向上游侧)设有作为气体分散机构的簇射头230。在簇射头230的盖231设有气体导入口241，在该气体导入口241连接后述的气体供给系统。从气体导入口241导入的气体被供给到簇射头230的缓冲空间232。
簇射头的盖231由具有导电性的金属形成，并用作用于在缓冲空间232或处理空间201内生成等离子体的电极。在盖231与上部容器202a之间设置有绝缘块233，使盖231与上部容器202a之间绝缘。
簇射头230包括用于使经气体导入口241从气体供给系统供给的气体分散的分散板234。该分散板234的上游侧是缓冲空间232，下游侧是处理空间201。在分散板234上设置有多个贯通孔234a。分散板234配置成与衬底载置面211对置。
在缓冲空间232中设置有形成被供给的气体的流动的气体引导件235。气体引导件235为以孔231a为顶点并随着朝向分散板234方向而直径扩大的圆锥状。与形成在分散板234的最外周侧的贯通孔234a相比，气体引导件235形成为其下端位于更外周。
(等离子体生成部)
在簇射头的盖231上连接有整合器251、高频电源252。通过用高频电源252、整合器251调整阻抗，在簇射头230、处理空间201中生成等离子体。
(气体供给系统)
在设于簇射头230的盖231上的气体导入孔241连接有共用气体供给管242。共用气体供给管242通过与气体导入孔241的连接而连通于簇射头230内的缓冲空间232。此外，在共用气体供给管242上连接有第一气体供给管243a、第二气体供给管244a以及第三气体供给管245a。第二气体供给管244a经由远程等离子体单元(RPU)244e连接于共用气体供给管242。
其中，从包含第一气体供给管243a的原料气体供给系统243主要供给原料气体，从包含第二气体供给管244a的反应气体供给系统244主要供给反应气体。在处理晶片时，从包含第三气体供给管245a的吹扫气体供给系统245主要供给惰性气体，在清洁簇射头230、处理空间201时从包含第三气体供给管245a的吹扫气体供给系统245主要供给清洁气体。需要说明的是，关于从气体供给系统供给的气体，有时将原料气体称为第一气体，将反应气体称为第二气体，将惰性气体称为第三气体，将清洁气体(处理空间201用)称为第四气体。
(原料气体供给系统)
从上游方向开始，在第一气体供给管243a上依次设置有原料气体供给源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。从第一气体供给管243a将原料气体经由MFC243c、阀243d以及共用气体供给管242供给至簇射头230内。
原料气体为处理气体之一，例如是含有Si(硅)元素的原料即Si2Cl6(六氯化二硅(Disiliconhexachloride)或六氯乙硅烷(Hexachlorodisilane))气体(即Si2Cl6气体)。需要说明的是，作为原料气体，在常温常压下可以是固体、液体以及气体中的任一者。原料气体在常温常压下为液体的情况下，可在第一气体供给源232b与质量流量控制器243c之间设置未图示的气化器。在此，设为气体来进行说明。
主要由第一气体供给管243a、MFC243c、阀243d构成原料气体供给系统243。需要说明的是，可以认为在原料气体供给系统243包含原料气体供给源243b和后述的第一惰性气体供给系统。此外，原料气体供给系统243供给作为处理气体之一的原料气体，因此其相当于处理气体供给系统之一。
在第一气体供给管243a的阀243d的下游侧，连接有第一惰性气体供给管246a的下游端。从上游方向开始，在第一惰性气体供给管246a上依次设置有惰性气体供给源246b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)246c以及作为开闭阀的阀246d。并且，从第一惰性气体供给管246a将惰性气体经由MFC246c、阀246d、第一气体供给管243a而供给到簇射头230内。
惰性气体作为原料气体的载体气体发挥作用，优选使用不与原料发生反应的气体。具体而言，例如可使用氮气(N2)。此外，作为惰性气体，除了N2气体外，能够使用例如氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)等稀有气体。
另外，主要由第一惰性气体供给管246a、MFC246c以及阀246d构成第一惰性气体供给系统。需要说明的是，也可认为在第一惰性气体供给系统中包含惰性气体供给源236b、第一气体供给管243a。此外，第一惰性气体供给系统可以认为包含于原料气体供给系统243。
(反应气体供给系统)
在第二气体供给管244a的下游设置有RPU244e。从上游方向开始，在上游依次设置有反应气体供给源244b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)244c以及作为开闭阀的阀244d。并且，从第二气体供给管244a将反应气体经由MFC244c、阀244d、RPU244e、共用气体供给管242而供给到簇射头230内。反应气体通过远程等离子体单元244e而成为等离子体状态，被照射到晶片200上。
反应气体是处理气体之一，例如使用氨气(NH3)。
主要由第二气体供给管244a、MFC244c、阀244d构成反应气体供给系统244。需要说明的是，可以认为在反应气体供给系统244包含反应气体供给源244b、RPU244e和后述的第二惰性气体供给系统。此外，反应气体供给系统244供给作为处理气体之一的反应气体，因此其相当于处理气体供给系统的另一个。
在第二气体供给管244a的阀244d的下游侧，连接有第二惰性气体供给管247a的下游端。从上游方向开始，在第二惰性气体供给管247a上依次设置有惰性气体供给源247b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)247c以及作为开闭阀的阀247d。并且，从第二惰性气体供给管247a将惰性气体经由MFC247c、阀247d、第二气体供给管244a、RPU244e而供给到簇射头230内。
惰性气体作为反应气体的载体气体或稀释气体发挥作用。具体而言，例如可使用氮气(N2)。此外，作为惰性气体，除了N2气体外，能够使用例如氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)等稀有气体。
主要由第二惰性气体供给管247a、MFC247c以及阀247d构成第二惰性气体供给系统。需要说明的是，也可认为在第二惰性气体供给系统中包含惰性气体供给源247b、第二气体供给管243a、RPU244e。此外，第二惰性气体供给系统可以认为包含于反应气体供给系统244。
(吹扫气体供给系统)
从上游方向开始，在第三气体供给管245a上依次设置有吹扫气体供给源245b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)245c以及作为开闭阀的阀245d。并且，在衬底处理工序中，作为吹扫气体的惰性气体从第三气体供给管245a经由MFC245c、阀245d以及共用气体供给管242供给至簇射头230内。此外，在处理空间清洁工序中，根据需要，作为清洁气体的载体气体或稀释气体的惰性气体经由MFC245c、阀245d以及共用气体供给管242供给至簇射头230内。
从吹扫气体供给源245b供给的惰性气体在衬底处理工序中作为将积存于处理容器202、簇射头230内的气体吹扫的吹扫气体而发挥作用。此外，在处理空间清洁工序，可以作为清洁气体的载体气体或稀释气体发挥作用。具体而言，具体而言，作为惰性气体，例如可使用氮气(N2)。此外，除了N2气体外，能够使用例如氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)等稀有气体。
主要由第三气体供给管245a、MFC245c以及阀245d构成吹扫气体供给系统245。需要说明的是，可以认为吹扫气体供给系统245包含吹扫气体供给源245b和后述的处理空间清洁气体供给系统。
(处理空间清洁气体供给系统)
在第三气体供给管245a的阀245d的下游侧，连接有处理空间清洁气体供给管248a的下游端。从上游方向开始，在处理空间清洁气体供给管248a依次设置有处理空间清洁气体供给源248b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)248c、及作为开闭阀的阀248d。并且，第三气体供给管245a在处理空间清洁工序中将清洁气体经由MFC248c、阀248d和共用气体供给管242供给到簇射头230内。
从处理空间清洁气体供给源248b供给的清洁气体，在处理空间清洁工序中作为将在簇射头230、处理容器202附着的副生成物等除去的清洁气体而发挥作用。具体而言，作为清洁气体，例如可以使用三氟化氮(NF3)气体。此外，例如既可以使用氟化氢(HF)气体、三氟化氯(CIF3)气体、氟(F2)气体等，也可以将它们组合使用。
主要由处理空间清洁气体供给管248a、MFC248c及阀248d构成处理空间清洁气体供给系统。需要说明的是，可以认为处理空间清洁气体供给系统包含处理空间清洁气体供给源248b、第三气体供给管245a。此外，也可以认为处理空间清洁气体供给系统包含于吹扫气体供给系统245。
(气体排气系统)
将处理容器202的气氛排出的排气系统具有连接于处理容器202的多个排气管。具体而言，具有：与下部容器202b的搬送空间203连接的第一排气管(未图示)、与上部容器202a的排气缓冲室209连接的第二排气管222、和与簇射头230的缓冲空间232连接的第三排气管236。在第二排气管222设有作为第三加热部的加热器225、和作为检测第二排气管222的温度的温度检测部的热电偶226。加热器225控制成达到在第二排气管222流过的气体不附着于壁的温度。
(第一气体排气系统)
第一排气管(未图示)连接于搬送空间203的侧面。在第一排气管设有涡轮分子泵(TMP：TurboMolecularPump，未图示)作为实现高真空或超高真空的真空泵。此外，在第一排气管中，在TMP的上游侧设有作为搬送空间用第一排气阀的阀。在第一排气管中，在TMP的下游侧也设有阀。需要说明的是，在第一排气管，除了TMP之外，还可以设置未图示的干燥泵(DP：DryPump)。DP在TMP动作时作为其辅助泵发挥作用。也就是说，TMP及DP经由第一排气管将搬送空间203的气氛排出。并且，此时，由于作为高真空(或超高真空)泵的TMP难以单独进行直到大气压的排气，因此作为辅助进行直到大气压的排气的辅助泵而使用DP。
主要由第一排气管及阀构成第一气体排气系统。需要说明的是，可以将TMP、DP包含于第一气体排气系统。
(第二气体排气系统)
第二排气管222经由设于排气缓冲室209的上表面或侧方的排气孔221而与排气缓冲室209内连接。在第二排气管222设有将与排气缓冲室209连通的处理空间201内控制为规定压力的压力控制器即APC(AutoPressureController)223。APC223具有可调整开度的阀体(未图示)，根据来自后述的控制器260的指示而调整第二排气管222的流导。在第二排气管222，在APC223的下游侧设有真空泵224。真空泵224经由第二排气管222将排气缓冲室209及与其连通的处理空间201的气氛排出。此外，在第二排气管222，在APC223的下游侧或上游侧、或这二者设有未图示的阀。
主要由第二排气管222、APC223及未图示的阀构成第二气体排气系统。需要说明的是，可以将真空泵224包含于第二气体排气系统。而且，真空泵224可以共用第一气体排气系统中的DP。
(第三气体排气系统)
第三排气管236连接于缓冲空间232的上表面或侧面。也就是说，第三排气管236连接于簇射头230，由此与簇射头230内的缓冲空间232连通。在第三排气管236设有阀237。此外，在第三排气管236，在阀237的下游侧设有压力调整器238。而且，在第三排气管236，在压力调整器238的下游侧设有真空泵239。真空泵239经由第三排气管236将缓冲空间232的气氛排出。
主要由第三排气管236、阀237和压力调整器238构成第三气体排气系统。需要说明的是，可以将真空泵239包含于第三气体排气系统。而且，真空泵239可以共用第一气体排气系统中的DP。
在第一排气管263、第二排气管222、第三排气管236的下游设有未图示的DP(DryPump。干燥泵)。DP分别经由第一排气管、第二排气管222和第三排气管236而将缓冲空间232、处理空间201及搬送空间203的各自的气氛排出。此外，DP在TMP动作时作为其辅助泵发挥作用。即，由于作为高真空(或超高真空)泵的TMP难以单独进行直到大气压的排气，因此作为辅助进行直到大气压的排气的辅助泵而使用DP。上述的排气系统的各阀例如可使用气阀。
(控制器)
衬底处理装置100具有控制衬底处理装置100的各部的动作的控制器260。控制器260至少具有运算部261和存储部262。控制器300与上述的各构成连接，根据上位控制器和/或使用者的指示来从存储部262调出程序和/或制程，并根据其内容控制各构成的动作。具体而言，控制器260控制闸阀205、升降机构218、加热器213、高频电源252、整合器251、MFC243c、244c、245c、246c、247c、248c、阀243d、244d、245d、246d、247d、248d、APC223、TMP、DP、真空泵224、239、阀237等的动作。
需要说明的是，控制器260可以构成作为专用计算机，也可以构成作为通用的计算机。例如，准备存储了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、存储卡等半导体存储器)，通过使用该外部存储装置向通用的计算机安装程序而能构成本实施方式的控制器260。
此外，用于向计算机提供程序的手段不限于经由外部存储装置提供的情况。例如也可以使用互联网或专用线路等通信手段，不经由外部存储装置地提供程序。需要说明的是，存储部262、外部存储装置构成为计算机可读取记录介质。以下，也将它们统括地简称为记录介质。需要说明的是，在本说明书中使用了记录介质这样的措辞的情况下，有时仅包含存储部262，有时仅包含外部存储装置，或者包含上述两者。
(2)排气缓冲室的详情
在此，参照图2～图3详细说明在处理容器202的上部容器202a内形成的排气缓冲室209。
图2是示意性表示本实施方式的排气缓冲室的整体形状的一具体例的立体图。图3是示意性表示本实施方式的排气缓冲室209的截面形状的一具体例的侧剖视图。
(整体形状)
排气缓冲室209是作为在将处理空间201内的气体向侧方周围排出时的缓冲空间发挥作用的部件。因此，如图2所示，排气缓冲室209具有以将处理空间201的侧方外周包围的方式设置的空间。也就是说，排气缓冲室209具有在俯视下呈环状(圆环状)地形成于处理空间201的外周侧的空间。
(截面形状)
如图3所示，排气缓冲室209所具有的空间中，由上部容器202a形成空间的顶板面及两侧壁面，由分隔板204形成空间的地面。并且，在空间的内周侧设有与处理空间201连通的连通孔209c，构成为使供给到处理空间201内的气体通过该连通孔209c流入空间内。流入到空间内的气体，被构成该空间的外周侧的侧壁面209b而阻断流动，与其侧壁面209b冲撞。也就是说，构成空间的一个侧壁(外周侧的侧壁)作为气流阻断壁209b发挥作用，所述气流阻断壁209b沿着将通过连通孔209c的气流阻断的方向延伸。此外，在与气流阻断壁209b相对的另一侧壁(内周侧的侧壁)设有与处理空间201连通的连通孔209c。如此，排气缓冲室209至少包括：在处理空间201的侧方与该处理空间201连通的连通孔209c、和沿着将通过连通孔209c的气流阻断的方向延伸的气流阻断壁209b。
需要说明的是，排气缓冲室209所具有的空间构成为以将处理空间201的侧方外周包围的方式延伸。因此，对于设于空间的内周侧侧壁的连通孔209c，也设置成在处理空间201的侧方外周的全周范围延伸。此时，考虑到将排气缓冲室209作为气体排气的缓冲空间发挥作用，则优选是使连通孔209c的侧截面高度方向的大小，小于排气缓冲室209所具有的空间的侧截面高度方向的大小(空间的高度)。
(排气系统连接)
如图2所示，在排气缓冲室209所具有的空间连接有第二气体排气系统的第二排气管222。由此，供给到处理空间201内的气体通过作为处理空间201与排气缓冲室209之间的气体流路的连通孔209c而流入排气缓冲室209(参照图中箭头)，该流入的气体通过第二排气管222而被排气。通过做成这样的构造，能够将处理空间201的气体迅速排出。而且，能够从晶片向外周方向均匀地排气。因而，能够对晶片表面均匀地供给气体，结果能够对衬底面内进行均匀处理。
(缓冲室加热部)
沿着排气缓冲室209的外周而设置作为第一加热部的加热器209a。加热器209a例如设于气体阻断壁的内部。在加热器209a经由电力供给线而连接加热器控制部249。加热器控制部249控制对加热器209a的电力供给，由此控制加热器209a的温度。加热器209a是至少对排气气体最容易碰撞的气流阻断壁209b的内周面209d加热的结构。这是由于，经由连通孔209c而排气的气体量变多，气体附着于气流阻断壁209b的内周面209d的可能性高。在图6示出沿着排气缓冲室209的外周设置加热器209a的例子。
更优选是，在缓冲室的上壁、底壁或二者设置加热器。在该情况下，可以按气流阻断壁209b、上壁和底壁分别控制温度。通过控制各自的温度，能够进行基于附着于各壁的气体的量的加热控制。例如，可以使上壁、底壁为气体自分解的温度以上且能够形成膜的程度的温度，使气流阻断壁209b的温度为比它们高的温度。通过做成高温，由此能够形成更致密、膜应力均匀的膜，因此即使气体冲撞到气流阻断壁209b，也能抑制物理背离。需要说明的是，在上壁、底壁的情况下，不存在大量的气体冲撞，因此可以使其为比气流阻断壁209b低的应力，具体而言，可以是与气流阻断壁相比密度稀疏的膜。
此外，为了即使由于冲撞于气流阻断壁的气体使壁的温度降低也能形成膜，可以在补偿温度降低的同时控制为可形成膜的程度的温度。通过这样，即使由于冲撞于气流阻断壁的气体使气流阻断壁的温度降低，也能维持为形成膜的温度。
加热器209a是可被控制为比设于衬底载置台212的加热器213的温度高的结构。
(3)衬底处理工序
接着，作为半导体器件的制造方法的一工序，使用衬底处理装置100，对在晶片200上形成薄膜的工序进行说明。需要说明的是，在以下的说明中，构成衬底处理装置100的各部的动作由控制器260控制。
在此，说明了如下例子：作为原料气体(第一处理气体)而使用Si2Cl6气体，作为反应气体(第二处理气体)而使用NH3气体，在晶片200上通过交替供给法而形成作为SiN(氮化硅)膜含硅膜。
图4是表示本实施方式的衬底处理工序及清洁工序的流程图。
图5是表示图4的成膜工序的详情的流程图。
(衬底搬入载置、加热工序：S102)
在衬底处理装置100，首先，使衬底载置台212下降到晶片200的搬送位置，由此使提升销207贯通于衬底载置台212的贯通孔214。结果，提升销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205而使搬送空间203与移载室(未图示)连通。然后，使用晶片移载机(未图示)从该移载室将晶片200搬入搬送空间203，将晶片200移载到提升销207上。由此，晶片200以水平姿势被支承于从衬底载置台212的表面突出的提升销207上。
在将晶片200搬入处理容器202内后，使晶片移载机向处理容器202之外退避，关闭闸阀205将处理容器202内密闭。其后，通过使衬底载置台212上升，将晶片200载置于设于衬底载置台212的衬底载置面211上，进而使衬底载置台212上升，由此使晶片200上升到前述的处理空间201内的处理位置。
在将晶片200向处理容器202内搬入时，将第一气体排气系统的阀做成打开状态(开阀)，使搬送空间203与TMP265之间连通，并使TMP265与DP之间连通。另一方面，使第一气体排气系统中的阀以外的排气系统的阀为关闭状态(闭阀)。由此，利用TMP265及DP将搬送空间203的气氛排出，使处理容器202达到高真空(超高真空)状态(例如10－5Pa以下)。在该工序中使处理容器202为高真空(超高真空)状态，是为了减少与同样保持于高真空(超高真空)状态(例如10－6Pa以下)的移载室之间的压力差。在该状态下打开闸阀205，将晶片200从移载室搬入到搬送空间203。需要说明的是，在图4及图5所示的工序中，TMP及DP始终动作，以避免招致伴随它们的动作上升所致的处理工序的延迟。
在晶片200被搬入到搬送空间203后，当上升到处理空间201内的处理位置时，使第一气体排气系统中的阀为关闭状态。由此，搬送空间203与TMP265之间被阻断，基于TMP265的搬送空间203的排气结束。另一方面，打开第二气体排气系统的阀，使排气缓冲室209与APC223之间连通，并使APC223与真空泵224之间连通。APC223通过调整第二排气管222的流导来控制基于真空泵224的排气缓冲室209的排气流量，将与排气缓冲室209连通的处理空间201维持在规定压力。需要说明的是，其他排气系统的阀维持关闭状态。此外，将第一气体排气系统的阀关闭时，是在将位于TMP265的上游侧的阀为关闭状态之后，通过将位于TMP265的下游侧的阀为关闭状态，稳定地维持TMP265的动作。
需要说明的是，在本工序中，可以一边对处理容器202内排气，一边从惰性气体供给系统向处理容器202内供给作为惰性气体的N2气体。即，通过一边利用TMP265或DP而经由排气缓冲室209对处理容器202内进行排气，一边至少将第三气体供给系统的阀245d打开，从而可以向处理容器202内供给N2气体。由此，可以抑制对晶片200上的颗粒附着。
此外，在将晶片200载置于衬底载置台212上时，向埋入衬底载置台212的内部的加热器213供给电力，控制为使晶片200的表面达到规定的处理温度。与其并行地，向排气缓冲室209的加热器209a供给电力，控制为使排气缓冲室209的壁达到规定的处理温度。此时，加热器213的温度通过基于由温度传感器216检测到的温度信息来控制对加热器213的通电情况而加以调整。此外，加热器209a的温度通过基于由温度传感器250检测到的温度信息来控制对加热器209a的通电情况而加以调整。而且，加热器225的温度通过基于由温度传感器226检测到的温度信息来控制对加热器225的通电情况而加以调整。
如此，在衬底搬入载置工序(S102)中，将处理空间201内控制为使其成为规定的处理压力，并控制为使晶片200的表面温度达到规定的处理温度。而且，将第二排气管222的温度控制成为气体不附着的温度。
需要说明的是，更优选是，可以控制成使缓冲室209的壁的温度高于衬底载置台212的温度。在该情况下，由于加热器209a对衬底载置台212的外周侧面加热，因此可以防止从衬底载置台212的外周侧面的热逸出。
在此，规定的处理温度、处理压力是指在后述的成膜工序(S104)中通过交替供给法可形成SiN膜的处理温度、处理压力。即，是在第一处理气体(原料气体)供给工序(S202)中供给的原料气体不会自分解的程度的处理温度、处理压力。具体而言，处理温度是室温以上且500℃以下，优选是室温以上且400℃以下，处理压力可以是50～5000Pa。在后述的成膜工序(S104)中也维持该处理温度、处理压力。
此外，缓冲室209的温度为原料气体发生自分解的温度以上。具体而言，为400℃以上且700℃以下。而且使第二排气管222为200℃以上且500℃以下。在超低温氧化膜(ULTO：UltraLowTemperatureOxide)中，使处理空间201的温度为室温以上且300℃以下，缓冲室为100℃以上且400℃以下，排气配管为100℃以上且300℃以下。在TiN、TiO、AlO、AlN、HfO、ZrO中，处理空间201的温度为室温以上且400℃以下，缓冲室为200℃以上且500℃以下，排气配管为200℃以上且400℃以下。
(成膜工序：S104)
在衬底搬入载置工序(S102)之后，进行成膜工序(S104)。以下，参照图5，详细说明成膜工序(S104)。需要说明的是，成膜工序(S104)是重复进行交替供给不同处理气体的工序的循环处理。
(第一处理气体供给工序：S202)
在成膜工序(S104)，首先，进行第一处理气体(原料气体)供给工序(S202)。需要说明的是，在第一处理气体例如为TiCl4等液体原料的情况下，使原料气化而生成(预备气化)原料气体(即TiCl4气体)。原料气体的预备气化可以与上述的衬底搬入载置工序(S102)并行进行。这是因为，要稳定地生成原料气体需要花费规定的时间。
在供给第一处理气体时，打开阀243d，并调整质量流量控制器243c以使原料气体的流量成为规定流量，由此开始向处理空间201内的原料气体(Si2Cl6气体)供给。原料气体的供给流量例如为100～500sccm。原料气体被簇射头230分散而均匀地供给到处理空间201内的晶片200上。
此时，打开第一惰性气体供给系统的阀246d，从第一惰性气体供给管246a供给惰性气体(N2气体)。惰性气体的供给流量例如为500～5000sccm。需要说明的是，可以从吹扫气体供给系统的第三气体供给管245a流过惰性气体。
多余的原料气体从处理空间201内向排气缓冲室209均匀流入，在第二气体排气系统的第二排气管222内流过而被排气。具体而言，将第二气体排气系统的阀为打开状态，利用APC223进行控制以使处理空间201的压力成为规定的压力。需要说明的是，除第二气体排气系统中的阀以外的排气系统的阀全部关闭。
此时的处理空间201内的处理温度、处理压力为原料气体不会发生自分解的程度的处理温度、处理压力。因此，在晶片200上吸附原料气体的气体分子。
在排气缓冲室209中，原料气体发生自分解，在处理室壁形成含有原料的膜。
在开始原料气体的供给起经过了规定时间后，关闭阀243d，停止原料气体的供给。原料气体及载体气体的供给时间例如为2～20秒。
(第一簇射头排气工序：S204)
停止了原料气体的供给之后，从第三气体供给管245a供给惰性气体(N2气体)，进行簇射头230的吹扫。关于此时的气体排气系统的阀，第二气体排气系统的阀为关闭状态，而第三气体排气系统的阀237为打开状态。其他气体排气系统的阀保持关闭状态。即，在进行簇射头230的吹扫时，将排气缓冲室209与APC223之间阻断，停止基于APC223的压力控制，而使缓冲空间232与真空泵239之间连通。由此，残留于簇射头230(缓冲空间232)内的原料气体经由第三排气管236而被真空泵239从簇射头230排气。需要说明的是，此时，APC223的下游侧的阀可以打开。
第一簇射头排气工序(S204)中的惰性气体(N2气体)的供给流量例如为1000～10000sccm。此外，惰性气体的供给时间例如为2～10秒。
(第一处理空间排气工序：S206)
当簇射头230的吹扫结束时，接着从第三气体供给管245a供给惰性气体(N2气体)，进行处理空间201的吹扫。此时，使第二气体排气系统的阀为打开状态，并利用APC223控制成使得处理空间201的压力成为规定的压力。另一方面，除第二气体排气系统的阀以外的气体排气系统的阀全部为关闭状态。由此，在第一处理气体供给工序(S202)未能吸附于晶片200的原料气体通过第二气体排气系统的真空泵224，经由第二排气管222及排气缓冲室209而从处理空间201除去。
第一处理空间排气工序(S206)的惰性气体(N2气体)的供给流量例如为1000～10000sccm。此外，惰性气体的供给时间例如为2～10秒。
需要说明的是，在此，在第一簇射头排气工序(S204)之后进行第一处理空间排气工序(S206)，但进行这些工序的顺序可以相反。此外，可以同时进行这些工序。
(第二处理气体供给工序：S208)
在簇射头230及处理空间201的吹扫完成后，接着，进行第二处理气体(反应气体)供给工序(S208)。在第二处理气体供给工序(S208)中，打开阀244d，经由远程等离子体单元244e和簇射头230开始向处理空间201内供给反应气体(NH3气体)。此时，调整MFC244c，以使反应气体的流量成为规定流量。反应气体的供给流量例如为1000～10000sccm。
等离子体状态的反应气体被簇射头230分散而均匀地供给到处理空间201内的晶片200上，与吸附于晶片200上的含有原料气体膜发生反应，在晶片200上生成SiN膜。
此时，打开第二惰性气体供给系统的阀247d，从第二惰性气体供给管247a供给惰性气体(N2气体)。惰性气体的供给流量例如为500～5000sccm。需要说明的是，可以从吹扫气体供给系统的第三气体供给管245a流过惰性气体。
多余的反应气体、反应副生成物从处理空间201内流入排气缓冲室209，在第二气体排气系统的第二排气管222内流过而被排气。具体而言，使第二气体排气系统的阀为打开状态，通过APC223进行控制以使处理空间201的压力成为规定的压力。需要说明的是，除了第二气体排气系统的阀以外的排气系统的阀全部关闭。
然而，由于排气缓冲室209被加热到比原料气体的分解温度高的温度、例如反应气体与原料气体发生反应的温度，因此多余的反应气体的大部分与附着于排气缓冲室的壁的含有原料气体膜发生反应，形成致密的SiN膜。所形成的致密的膜由于是膜应力均匀的膜而难以剥离。因而，不会存在剥下的膜在处理室逆向流动的情况。另一方面，缓冲室209内的多余气体经由第二排气管222被排气。第二排气管222与缓冲室不同，被控制为气体不会附着的温度，因此能被排气而不会附着于第二排气管222的内壁。此外，由于使缓冲室209的温度高于第二排气管222，因此在连通的排气孔221的近旁，缓冲室209的压力高于第二排气管222的压力。因而，形成从缓冲室209向第二排气管222的气流，排气效率变高。通过提高了排气效率，抑制多余气体向处理室逆流。
在开始反应气体的供给起经过了规定时间后，关闭阀244d，停止反应气体的供给。反应气体及载体气体的供给时间例如为2～20秒。
(第二簇射头排气工序：S210)
停止了反应气体的供给之后，进行第二簇射头排气工序(S210)，将残留于簇射头230的反应气体、反应副生成物除去。该第二簇射头排气工序(S210)，只要与已说明的第一簇射头排气工序(S204)同样地进行即可，因此省略说明。
(第二处理空间排气工序：S212)
在簇射头230的吹扫结束后，接着，进行第二处理空间排气工序(S212)，将残留于处理空间201的反应气体、反应副生成物除去。关于该第二处理空间排气工序(S212)，也是只要与已说明的第一处理空间排气工序(S206)同样地进行即可，因此省略说明。
(判定工序：S214)
将以上的第一处理气体供给工序(S202)、第一簇射头排气工序(S204)、第一处理空间排气工序(S206)、第二处理气体供给工序(S208)、第二簇射头排气工序(S210)和第二处理空间排气工序(S212)作为1次循环，控制器260判定是否实施了该循环规定次数(n次循环)(S214)。若实施了该循环规定次数，则在晶片200上形成所希望膜厚的氮化硅(SiN)膜。
(处理片数判定工序：S106)
在包括以上的各工序(S202～S214)的成膜工序(S104)之后，如图4所示，接着，判定在成膜工序(S104)处理后的晶片200是否达到了规定片数(S106)。
在成膜工序(S104)处理后的晶片200未达到规定片数，其后，将处理完毕的晶片200取出，接着开始对待机的新晶片200的处理，因此移至衬底搬出入工序(S108)。此外，在对规定片数的晶片200实施了成膜工序(S104)的情况下，将处理完毕的晶片200取出，成为处理容器202内不存在晶片200的状态，因此移至衬底搬出工序(S110)。
(衬底搬出入工序：S108)
在衬底搬出入工序(S108)，使衬底载置台212下降，将晶片200支承于从衬底载置台212的表面突出的提升销207上。由此，晶片200从处理位置变为搬送位置。其后，打开闸阀205，使用晶片移载机将晶片200向处理容器202之外搬出。此时，关闭阀245d，停止从第三气体供给系统向处理容器202内供给惰性气体。
在衬底搬出入工序(S108)，在晶片200从处理位置移动到搬送位置的期间，使第二气体排气系统的阀为关闭状态，停止基于APC223的压力控制。另一方面，使第一气体排气系统的阀为打开状态，利用TMP及DP将搬送空间203的气氛排出，由此将处理容器202维持为高真空(超高真空)状态(例如10－5Pa以下)，减少了与同样维持为高真空(超高真空)状态(例如10－6Pa以下)的移载室之间的压力差。在该状态下打开闸阀205，将晶片200从处理容器202搬出到移载室。
其后，在衬底搬出入工序(S108)，按照与前述的衬底搬入载置工序(S102)的情况同样的顺序，接着将待机的新晶片200向处理容器202搬入，使该晶片200上升到处理空间201内的处理位置，并使处理空间201内为规定的处理温度、处理压力，成为可开始下一成膜工序(S104)的状态。然后，对处理空间201内的新晶片200，进行成膜工序(S104)及处理片数判定工序(S106)。
(衬底搬出工序：S110)
在衬底搬出工序(S110)，按照与前述的衬底搬出入工序(S108)的情况同样的顺序，将处理完毕的晶片200从处理容器202内取出而搬出到移载室。但是，与衬底搬出入工序(S108)的情况不同，在衬底搬出工序(S110)，不接着进行将待机的新晶片200向处理容器202内搬入，而是保持在处理容器202内不存在晶片200的状态。
当衬底搬出工序(S110)结束，则其后移至清洁工序。
(4)清洁工序
接着，作为半导体器件的制造方法的一工序，就对衬底处理装置100的处理容器202内进行清洁处理的工序，接着参照图4进行说明。
(清洁工序：S112)
在衬底处理装置100，在每次衬底搬出工序(S110)结束时，即每次对规定片数的晶片200实施了成膜工序(S104)、其后成为处理容器202内不存在晶片200的状态时，进行清洁工序(S112)。
在此，在无衬底的状态下打开阀248d，向缓冲空间232、处理空间201、排气缓冲室209供给清洁气体。所供给的清洁气体将在形成缓冲空间232的壁、形成处理空间201的壁、或排气缓冲室209的壁上附着的膜除去，其后经由第二排气管222被排气。
在本实施方式中，在排气缓冲室209的壁附着了致密的膜。因此，即使清洁气体通过了排气缓冲室209，也不会存在将排气缓冲室209的壁过度蚀刻的情况。
然而，形成处理空间201的壁上的附着物是与排气缓冲室209内的附着物相比更难剥离的膜。这是由于，在排气缓冲室209的内壁附着的膜，只不过是控制了温度条件，与如处理室这样控制了压力、温度来制膜的情况相比，膜厚、膜密度等不稳定。另一方面，处理空间201内的附着物是在温度、压力与成膜条件相同的条件下附着的，因此成为膜厚、膜密度等稳定的膜。
因此，在供给对形成处理空间201的壁上的附着物进行清洁这样的高能量的清洁气体的情况下，考虑到缓冲室的内壁被过度蚀刻的情况。然而，经由缓冲空间232、处理空间201被供给到排气缓冲室209的清洁气体，在其过程中进行处理容器202、气体引导件235、分散板234、衬底载置台212等的表面或壁的蚀刻，因此清洁能量逐渐失活。因此，不会出现在缓冲室209过度蚀刻的情况。
(本发明的优选方案)
以下，附记本发明的优选方案。
〔附记1〕
一种衬底处理装置，包括：
处理空间，对载置于衬底载置台的衬底载置面上的衬底进行处理；
气体供给系统，从与所述衬底载置面相对的一侧向所述处理空间内供给气体；
排气缓冲室，其至少具有连通孔和气流阻断壁，所述连通孔在所述处理空间的侧方与该处理空间连通，所述气流阻断壁在将通过所述连通孔的气流阻断的方向上延伸；以及
第一加热部，对所述排气缓冲室进行加热。
〔附记2〕
附记1所述的衬底处理装置，其中，
在所述排气缓冲室连接有将排气缓冲室的气氛排出的排气系统。
〔附记3〕
附记1或2所述的衬底处理装置，其中，
所述缓冲室具有将所述气流阻断壁作为一个侧壁的空间，在与该一个侧壁相对的另一侧壁形成所述连通孔，所述空间以将所述处理空间的侧方外周包围的方式延伸地构成。
〔附记4〕
附记1～3中的任一项所述的衬底处理装置，其中，
所述第一加热部至少设于所述气流阻断壁上。
〔附记5〕
附记1～4中的任一项所述的衬底处理装置，其中，
所述衬底载置台具有第二加热部，
在向所述处理空间内供给处理气体的期间，以对所述第一加热部和所述第二加热部进行加热的方式进行控制。
〔附记6〕
附记5所述的衬底处理装置，其中，
所述第一加热部被控制为比所述第二加热部高的温度。
〔附记7〕
附记6所述的衬底处理装置，其中，
所述第二加热部的温度是气体不会分解的温度。
〔附记8〕
附记2～7中的任一项所述的衬底处理装置，其中，
所述排气系统包括具有第三加热部的排气配管，在向所述处理空间内供给处理气体的期间，所述第一加热部被控制为比所述第三加热部高的温度。
〔附记9〕
一种半导体器件的制造方法，包括如下工序：
在内置于处理空间的衬底载置台的衬底载置面上载置衬底；
一边对排气缓冲室加热，一边从与所述衬底载置面相对的一侧向所述处理空间内供给气体，所述排气缓冲室具有连通孔和气流阻断壁，所述连通孔在所述处理空间的侧方与该处理空间连通，所述气流阻断壁在将通过所述连通孔的气流阻断的方向上延伸。
〔附记10〕
一种程序，执行如下工序：
在内置于处理空间的衬底载置台的衬底载置面上载置衬底；
一边对排气缓冲室加热，一边从与所述衬底载置面相对的一侧向所述处理空间内供给气体，所述排气缓冲室具有连通孔和气流阻断壁，所述连通孔在所述处理空间的侧方与该处理空间连通，所述气流阻断壁在将通过所述连通孔的气流阻断的方向上延伸。
〔附记11〕
一种计算机可读取的记录介质，存储有执行如下工序的程序：
在内置于处理空间的衬底载置台的衬底载置面上载置衬底；
一边对排气缓冲室加热，一边从与所述衬底载置面相对的一侧向所述处理空间内供给气体，所述排气缓冲室具有连通孔和气流阻断壁，所述连通孔在所述处理空间的侧方与该处理空间连通，所述气流阻断壁在将通过所述连通孔的气流阻断的方向上延伸。

Claims (14)

1.一种衬底处理装置，包括：
处理空间，对载置于衬底载置台的衬底载置面上的衬底进行处理；
气体供给系统，从与所述衬底载置面相对的一侧向所述处理空间内供给气体；
排气缓冲室，其构成为至少具有连通孔和气流阻断壁，所述连通孔在所述处理空间的侧方与该处理空间连通，所述气流阻断壁在将通过所述连通孔的气流阻断的方向上延伸；以及
第一加热部，设于所述气流阻断壁。
2.根据权利要求1所述的衬底处理装置，其中，包括：
设于所述衬底载置台的第二加热部；以及
控制部，其被构成为：在向所述处理空间内供给处理气体的期间，以对所述第一加热部和所述第二加热部进行加热的方式控制所述气体供给系统、所述第一加热部和所述第二加热部。
3.根据权利要求1所述的衬底处理装置，其中，包括：
设于所述衬底载置台的第二加热部；以及
控制部，其被构成为：以使所述第一加热部被加热为比所述第二加热部高的温度的方式，控制所述第一加热部和所述第二加热部。
4.根据权利要求2所述的衬底处理装置，其中，
所述控制部以使所述第二加热部的温度成为所述处理气体不会被分解的温度的方式控制所述第二加热部。
5.根据权利要求2所述的衬底处理装置，其中，
所述控制部以使所述第一加热部的温度成为所述处理气体会分解的温度的方式控制所述第一加热部。
6.根据权利要求4所述的衬底处理装置，其中，
所述控制部以使所述第一加热部的温度成为所述处理气体会分解的温度的方式控制所述第一加热部。
7.根据权利要求2所述的衬底处理装置，其中，
所述排气系统包括具有第三加热部的排气配管，
所述控制部在向所述处理空间内供给处理气体的期间，将所述第一加热部控制为比所述第三加热部高的温度。
8.根据权利要求2所述的衬底处理装置，其中，
所述排气系统包括具有第三加热部的排气配管，
所述控制部在向所述处理空间内供给处理气体的期间，以达到在所述排气管中流动的气体不会附着于所述排气配管内的温度的方式控制所述第三加热部。
9.一种半导体器件的制造方法，包括如下工序：
在内置于处理空间的衬底载置台的衬底载置面上载置衬底；
一边用设于气流阻断壁的第一加热部对排气缓冲室加热，一边从与所述衬底载置面相对的一侧向所述处理空间内供给气体，所述排气缓冲室被构成为具有连通孔和气流阻断壁，所述连通孔在所述处理空间的侧方与该处理空间连通，所述气流阻断壁在将通过所述连通孔的气流阻断的方向上延伸。
10.根据权利要求9所述的半导体器件的制造方法，其中，
在所述衬底载置台设有第二加热部，
所述半导体器件的制造方法包括如下工序：在向所述处理空间内供给处理气体的期间，使所述第一加热部加热为比所述第二加热部高的温度。
11.根据权利要求9所述的半导体器件的制造方法，其中，
在所述衬底载置台设有第二加热部，
所述半导体器件的制造方法包括如下工序：
所述第一加热部以使所述气流阻断部的温度成为所述处理气体会分解的温度的方式进行加热；以及
所述第二加热部以成为所述衬底上的处理气体不会被分解的温度的方式进行加热。
12.一种计算机可读取的记录介质，存储有执行如下工序的程序：
在内置于处理空间的衬底载置台的衬底载置面上载置衬底；
一边用设于气流阻断壁的第一加热部对排气缓冲室加热，一边从与所述衬底载置面相对的一侧向所述处理空间内供给气体，所述排气缓冲室被构成为具有连通孔和气流阻断壁，所述连通孔在所述处理空间的侧方与该处理空间连通，所述气流阻断壁在将通过所述连通孔的气流阻断的方向上延伸。
13.根据权利要求12所述的计算机可读取的记录介质，记录有使计算机执行如下步骤的程序：在所述衬底载置台设有第二加热部，
在向所述处理空间内供给处理气体的期间，使所述第一加热部加热为比所述第二加热部高的温度。
14.根据权利要求12所述的计算机可读取的记录介质，记录有使计算机执行如下步骤的程序：在所述衬底载置台设有第二加热部，
所述第一加热部以使所述气流阻断部的温度成为所述处理气体会分解的温度的方式进行加热；以及
所述第二加热部以成为所述衬底上的处理气体不会被分解的温度的方式进行加热。
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