CN106098591B - 衬底处理装置及半导体器件的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够抑制颗粒的产生的衬底处理装置及半导体器件的制造方法。其具有：处理容器，对衬底进行处理；处理气体供给部，向处理容器供给处理气体；衬底载置台，设置于处理容器内；处理容器侧排气部，与处理容器连接；轴，以上端支承所述衬底载置台；轴支承部，对轴进行支承；开口孔，设置于贯穿有轴的处理容器的底壁；波纹管，具有配置于开口孔与轴支承部之间的可伸缩的波纹管壁，波纹管壁的内侧空间与处理容器的空间连通；波纹管侧气体供给排出部，将非活性气体向波纹管壁的内侧空间的供给与内侧空间的气氛的排气并行地进行。

Description

衬底处理装置及半导体器件的制造方法
技术领域
本发明涉及衬底处理装置及半导体器件的制造方法。
背景技术
近年来，闪存等半导体器件存在高集成化的趋势。随之，图案尺寸显著微细化。
发明内容
在经微细化的图案中，由于颗粒的影响变得更加显著，所以要求抑制颗粒的产生。
鉴于上述课题，本发明的目的在于一种能够抑制颗粒的产生的技术。
根据本发明的一方案，提供一种技术，其具有：
处理容器，对衬底进行处理；
处理气体供给部，向所述处理容器供给处理气体；
衬底载置台，设置于所述处理容器内；
处理容器侧排气部，与所述处理容器连接；
轴，对所述衬底载置台进行支承；
轴支承部，对所述轴进行支承；
开口孔，设置于贯穿有所述轴的所述处理容器的底壁；
波纹管，具有配置于所述开口孔与所述轴支承部之间的可伸缩的波纹管壁，所述波纹管壁的内侧空间与所述处理容器的空间连通；
波纹管侧气体供给排出部，并行地进行将非活性气体向所述波纹管壁的内侧空间的供给与所述内侧空间的气氛的排气。
根据本发明，可提供一种能够抑制颗粒的产生的技术。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的衬底处理装置的图。
图2是第一实施方式的第一分散机构的说明图。
图3是表示使用磁流体密封件使衬底载置台旋转的例子的图。
图4是表示图1所示的衬底处理装置的衬底处理工序的流程图。
图5是表示图1所示的成膜工序的详情的流程图。
图6是用于说明衬底载置台的晶片搬送位点的图。
具体实施方式
以下，说明本发明的第一实施方式。
＜装置构成＞
将本实施方式的衬底处理装置100的构成示于图1。如图1所示，衬底处理装置100以单片式的衬底处理装置的形式构成。
(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之间设置有分隔板204。
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在下部容器202b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。
闸阀205包括阀体205a和驱动体205b。阀体205a固定于驱动体205b的一部分。打开闸阀时，驱动体205b以远离处理容器202的衬底搬入搬出口206的方式工作，使阀体205a与处理容器202的侧壁分离。关闭闸阀时，驱动体205b朝向处理容器202的衬底搬入搬出口206移动，将阀体205a压靠于处理容器202的侧壁，从而关闭衬底搬入搬出口206。
在处理空间201内设置有支承晶片200的衬底载置台212。衬底载置台212主要包括载置晶片200的载置面211、和内置于衬底载置台212的作为加热源的加热器213。在衬底载置台212中，在与提升销207对应的位置处分别设置有供提升销207贯通的贯通孔214。。
衬底载置台212通过轴217进行支承。在图中，衬底载置台212被轴217的上端支承，但只要轴217支承衬底载置台212即可，也可以不用上端支承。例如，可以为下述结构，即，在衬底载置台212的底部设置孔穴，并在轴217的侧面设置支承机构。这种情况下，将轴217插入所述孔穴，并通过设置于轴217的侧面的支承机构来支承衬底载置台。
轴217的主部贯穿设置于处理容器202的底壁的、直径比轴217的直径大一些的开口孔208，进而经由支承板216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及支承台212升降，能够使载置于衬底载置面211上的晶片200升降。需要说明的是，轴217的下方被波纹管219覆盖。处理容器202内保持气密。需要说明的是，支承台212也称为轴支承部。在轴支承部中可以包括升降机构218。在升降机构218中设置有用于控制轴的升降的升降控制部171。升降控制部171例如为升降机。升降控制部171主要包括使支承轴217的升降机构218升降的工作部171a。工作部171a具有包含例如用于实现升降的电动机的升降机构171b。需要说明的是，在升降控制部171内，作为升降控制部171的一部分，还可以设置用于向工作部171b进行旋转指示的指示部171c。指示部171c与控制器280电连接。指示部171e基于控制器280的指示，控制工作部171a。
波纹管219例如由不锈钢构成。波纹管219由以将多个圆周状的不锈钢板熔接从而形成蛇腹状的方式连接而成的波纹管壁构成。波纹管壁为可伸缩的结构。
在波纹管219的上端与处理容器202的底壁之间设置有上按压部220。作为非活性气体供给部的一部分的非活性气体供给管221a与上按压部220连接，并与波纹管219的内侧空间连通。
在非活性气体供给管221a上，从上游开始依次设置有非活性气体供给源221b、阀221c、质量流量控制器221d、压力检测器221e。从非活性气体供给源221b供给的非活性气体经由阀221c、质量流量控制器221d，被供给至波纹管219的上端与处理容器202的底壁之间。非活性气体供给部221主要由阀221c、质量流量控制器221d、非活性气体供给管221a构成。在非活性气体供给部221中可以包括非活性气体供给管221a、非活性气体供给源221b、压力检测器221e。需要说明的是，还可以将非活性气体供给部221称为波纹管侧非活性气体供给部、或第一非活性气体供给部。
作为波纹管侧气体排出部222的一部分的排气管222a与支承板216连接，并与波纹管219的内侧空间连通。
在波纹管侧排气管222a上，从上游开始设置有阀222b、泵222c。打开阀222b，使泵222c工作，由此能够排出波纹管219的内侧空间的气氛。波纹管侧气体排出部222主要由阀222b、波纹管侧排气管222a构成。另外，在波纹管侧气体排出部222中可以包括泵222c。需要说明的是，将第一非活性气体供给部221和波纹管侧气体排出部222统称为波纹管侧气体供给排出部。
需要说明的是，所谓波纹管219的内侧空间，是表示波纹管壁的内侧空间。此处称为波纹管219的内侧空间。
对于衬底载置台212，在搬送晶片200时，如图6所示，衬底载置面211下降至与衬底搬入搬出口206相对的位置(晶片搬送位置、晶片搬送位点)，在处理晶片200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、晶片处理位点)。
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从下方支承晶片200。需要说明的是，提升销207由于与晶片200直接接触，所以优选由例如石英、氧化铝等材质形成。
在处理容器202中设置有压力传感器221f。压力传感器221f对反应容器202的压力进行检测。压力传感器221f设置于例如处理容器的底壁、开口孔208的附近。通过设置于这样的位置，从而检测处理容器202内的孔穴周围的压力。
在处理空间201的上部(上游侧)设置有作为气体分散机构的簇射头230。在簇射头230的盖231上设置有供第一分散机构241插入的贯穿孔231a。第一分散机构241包括插入于簇射头内的前端部241a、和固定于盖231的凸缘241b。
图2是说明第一分散机构241的前端部241a的说明图。虚线箭头表示气体的供给方向。前端部241a为柱状，例如以圆柱状构成。在圆柱的侧面设置有分散孔241c。从后述的气体供给部(供给系统)供给的气体经由前端部241a及分散孔241c被供给至缓冲空间232内。
簇射头的盖231由具有导电性的金属形成，并作为用于在缓冲空间232或处理空间201内生成等离子体的电极使用。在盖231与上部容器202a之间设置有绝缘块233，该绝缘块233使盖231与上部容器202a之间绝缘。
簇射头230包括作为用于使气体分散的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201。在分散板234中设置有多个贯穿孔234a。分散板234以与衬底载置面211相对的方式配置。
在盖231中设置有对簇射头230进行加热的簇射头加热部231b。簇射头加热部231b加热至供给至缓冲空间232的气体不再发生液化的温度。例如，以加热至100℃左右的方式进行控制。
分散板234例如以圆盘状构成。贯穿孔234a设置于分散板234整个面内。邻接的贯穿孔234a例如以等间隔进行配置，配置于最外周的贯穿孔234a被配置在比载置于衬底载置台212上的晶片的外周更靠外侧的位置。
进而，具有将从第一分散机构241供给的气体引导至分散板234的气体引导件235。气体引导件235为随着朝向分散板234而直径扩大的形状，气体引导件235的内侧由锥体形状(例如圆锥状，也称为纺锤状)构成。气体引导件235以其下端位于比形成于分散板234的最外周侧的贯穿孔234a更靠外周侧的位置的方式形成。
上部容器202a具有绝缘块233、凸缘233a，在凸缘233a上载置并固定有绝缘块233。在凸缘233a上载置并固定有分散板234。进而，盖231固定于绝缘块233的上表面。通过形成这样的结构，能够从上方按照盖231、分散板234、绝缘块233的顺序进行拆卸。
此外，后述的成膜工序具有将缓冲空间232的气氛排出的吹扫工序。在所述成膜工序中，交替地供给不同气体，并且进行在供给不同气体的间隔将残留气体除去的吹扫工序。由于该交替供给法要重复多次直到达到所期望的膜厚，所以存在成膜时间长的问题。因此，在进行上述交替供给工艺时，要求尽可能缩短时间。另一方面，为了提高成品率，要求使衬底面内的膜厚、膜质均匀。
因此，在本实施方式中，具有将气体均匀分散的分散板，并以分散板上游的缓冲空间的容积缩小的方式构成。例如，使其小于处理室201的容积。通过如上所述操作，能够缩短将缓冲空间的气氛排出的吹扫工序。
(供给系统)
第一分散机构241与设置于簇射头230的盖231的气体导入孔231a连接。公共气体供给管242与第一分散机构241连接。在第一分散机构241中设置有凸缘，其通过螺丝等固定于盖231、公共气体供给管242的凸缘。
第一分散机构241和公共气体供给管242在管的内部连通，从公共气体供给管242供给的气体经由第一分散机构241、气体导入孔231a被供给至簇射头230内。
在公共气体供给管242上，连接有第一气体供给管243a、第二气体供给管244a、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244e与公共气体供给管242连接。
从包括第一气体供给管243a的第一气体供给系统243主要供给含有第一元素的气体，从包括第二气体供给管244a的第二气体供给系统244主要供给含有第二元素的气体。在处理晶片时，从包括第三气体供给管245a的第三气体供给系统245主要供给非活性气体，在清洁簇射头230、处理空间201时，从包括第三气体供给管245a的第三气体供给系统245主要供给清洁气体。
(第一气体供给系统)
在第一气体供给管243a上，从上游方向依次设置有第一气体供给源243b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)243c、及作为开闭阀的阀243d。
包含第一元素的气体(以下，“含有第一元素的气体”)从第一气体供给管243a经由质量流量控制器243c、阀243d、公共气体供给管242被供给至簇射头230内。
含有第一元素的气体为原料气体、即处理气体之一。此处，第一元素例如为钛(Ti)。即，含有第一元素的气体例如为含钛气体。需要说明的是，含有第一元素的气体在常温常压下可以为固体、液体及气体中的任意。含有第一元素的气体在常温常压下为液体时，只要在第一气体供给源243b与质量流量控制器243c之间设置未图示的气化器即可。此处以气体的形式进行说明。
在比第一气体供给管243a的阀243d更靠下游一侧，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，从上游方向依次设置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、及作为开闭阀的阀246d。
此处，非活性气体例如为氮气(N2)。需要说明的是，作为非活性气体，除N2气外，例如可以使用氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)等稀有气体。
含有第一元素的气体供给系统243(也称为含钛气体供给系统)主要由第一气体供给管243a、质量流量控制器243c、阀243d构成。
另外，第一非活性气体供给系统主要由第一非活性气体供给管246a、质量流量控制器246c及阀246d构成。需要说明的是，在第一非活性气体供给系统内可以包括非活性气体供给源234b、第一气体供给管243a。
进而，在含有第一元素的气体供给系统243内可以包括第一气体供给源243b、第一非活性气体供给系统。
在本说明书中，也将第一气体供给系统称为第一气体供给部或原料气体供给部。
(第二气体供给系统)
在第二气体供给管244a上，在下游设置有远程等离子体单元244e。在上游从上游方向依次设置有第二气体供给源244b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)244c，及作为开闭阀的阀244d。
包含第二元素的气体(以下，“含有第二元素的气体”)从第二气体供给管244a经由质量流量控制器244c、阀244d、远程等离子体单元244e、公共气体供给管242被供给至簇射头230内。通过远程等离子体单元244e使含有第二元素的气体成为等离子体状态，然后将其照射到晶片200上。
含有第二元素的气体为处理气体之一。需要说明的是，可以将含有第二元素的气体视为反应气体或改质气体。
此处，含有第二元素的气体含有与第一元素不同的第二元素。作为第二元素，例如为氧(O)、氮(N)、碳(C)中的任意一种。在本实施方式中，含有第二元素的气体例如为含氮气体。具体而言，作为含氮气体，可使用氨气(NH3)。
含有第二元素的气体供给系统244(也称为含氮气体供给系统)主要由第二气体供给管244a、质量流量控制器244c、阀244d构成。
另外，在比第二气体供给管244a的阀244d更靠下游一侧，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，从上游方向依次设置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、及作为开闭阀的阀247d。
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、远程等离子体单元244e被供给至簇射头230内。非活性气体在薄膜形成工序(S104)中作为载气或稀释气体发挥作用。
第二非活性气体供给系统主要由第二非活性气体供给管247a、质量流量控制器247c及阀247d构成。需要说明的是，在第二非活性气体供给系统内可以包括非活性气体供给源247b、第二气体供给管243a、远程等离子体单元244e。
进而，在含有第二元素的气体供给系统244内可以包括第二气体供给源244b、远程等离子体单元244e、第二非活性气体供给系统。
在本说明书中，也将第二气体供给系统称为第二气体供给部或反应气体供给部。
(第三气体供给系统)
在第三气体供给管245a上，从上游方向依次设置有第三气体供给源245b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)245c、及作为开闭阀的阀245d。
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、公共气体供给管242被供给至簇射头230。
此处，非活性气体例如为氮气(N2)。需要说明的是，作为非活性气体，除N2气外，例如可以使用氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)等稀有气体。
在比第三气体供给管245a的阀245d更靠下游一侧，连接有清洁气体供给管248a的下游端。在清洁气体供给管248a上，从上游方向依次设置有清洁气体供给源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。
第三气体供给系统245主要由第三气体供给管245a、质量流量控制器245c、阀245d构成。
另外，清洁气体供给系统主要由清洁气体供给管248a、质量流量控制器248c及阀248d构成。需要说明的是，在清洁气体供给系统内可以包括清洁气体供给源248b、第三气体供给管245a。
进而，在第三气体供给系统245内可以包括第三气体供给源245b、清洁气体供给系统。
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、公共气体供给管242被供给至簇射头230内。另外，在清洁工序中，清洁气体经由质量流量控制器248c、阀248d、公共气体供给管242被供给至簇射头230内。
在衬底处理工序中，从非活性气体供给源245b供给的非活性气体作为对滞留在处理容器202、簇射头230内的气体进行吹扫的吹扫气体发挥作用。另外，在清洁工序中，还可以作为清洁气体的载气或稀释气体发挥作用。
从清洁气体供给源248b供给的清洁气体在清洁工序中作为将附着于簇射头230、处理容器202的副产物等除去的清洁气体发挥作用。
此处，清洁气体例如为三氟化氮(NF3)气体。需要说明的是，作为清洁气体，例如，可以使用氟化氢(HF)气体、三氟化氯(ClF3)气体、氟气(F2)等，另外，还可以将它们组合使用。
需要说明的是，也将第三气体供给系统称为非活性气体供给部或处理室侧非活性气体供给部。另外，相对于第一非活性气体供给部，也将第三气体供给系统称为第二非活性气体供给部。
进而，将第一气体供给系统、第二气体供给系统、第三气体供给系统统称为气体供给部。
(排气系统)
将处理容器202的气氛排出的排气系统具有多根与处理容器202连接的排气管。具体而言，具有与缓冲空间232连接的排气管(第一排气管)263、与处理空间201连接的排气管(第二排气管)262、和与搬送空间203连接的排气管(第三排气管)261。另外，排气管(第四排气管)264与各排气管261、262、263的下游侧连接。
排气管261连接于搬送空间203的侧面或底面。在排气管261上设置有作为实现高真空或超高真空的真空泵的TMP(Turbo Molecular Pump，涡轮分子泵，第一真空泵)265。在排气管261上，在TMP265的上游侧设置有作为搬送空间用第一排气阀的阀266。将排气管261、TMP265统称为搬送空间排气部。
排气管262连接于处理空间201的侧方。在排气管262上设置有作为将处理空间201内控制为规定压力的压力控制器的APC(Auto Pressure Controller)276。APC276具有可调节开度的阀体(未图示)，根据后述的控制器的指示来调节排气管262的流导(conductance)。另外，在排气管262上，在APC276的上游侧设置有阀275。将排气管262、阀275和APC276统称为处理容器侧排气部。
排气管263连接于与和处理室201连接的面不同的面。在高度方向上，排气管263连接于分散孔234a与所述气体引导件235的下端之间。在排气管263上，具备阀279。将排气管263、阀279统称为簇射头排气部。
在排气管264上设置有DP(Dry Pump，干燥泵)282。如图示那样，在排气管264上，从其上游侧开始连接有排气管263、排气管262、排气管261，进而在它们的下游设置有DP282。DP282分别经由排气管262、排气管263、排气管261将缓冲空间232、处理空间201及搬送空间203各空间的气氛排出。另外，DP282在TMP265进行工作时，也作为其辅助泵发挥功能。即，由于作为高真空(或超高真空)泵的TMP265难以单独进行直到大气压为止的排气，所以使用DP282作为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使用气阀。
在排气管262上，在APC276与排气管264之间设置有阀278。阀278使通过排气管264的气体不流入APC276内。因此，除了从排气管264进行排气的工序以外，将阀278控制为关闭。需要说明的是，在处理容器侧排气部内可以包括阀278。
在排气管261上，在TMP265与排气管264之间设置有阀267。阀267使通过排气管264的气体不流入TMP265内。因此，除了从排气管264进行排气的工序以外，将阀267控制为关闭。需要说明的是，在搬送空间排气部内可以包括阀267。
(控制器)
如图1所示，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、存储部282、发送接收部284、比较部285。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调出程序、制程、表格，并根据其内容控制各构成的动作。如图16所示，表格例如是将温度信息和控制参数进行比较而得到的。需要说明的是，控制器280既可以以专用的计算机的形式构成，也可以以通用的计算机的形式构成。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(USB Flash Drive)、存储卡等半导体存储器)283，使用外部存储装置283向通用的计算机安装程序，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不限于经由外部存储装置283进行供给的情况。例如，可以使用互联网、专用线路等通信手段，不经由外部存储装置283地供给程序。需要说明的是，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，也将它们简单地统称为记录介质。需要说明的是，本说明书中使用术语记录介质时，有时仅单独包含存储部282，有时仅单独包含外部存储装置283，或者有时包含上述两者。发送接收部284与其他构成交换信息。例如，从温度监测器165接收温度。比较部285将从存储部282读取的表格等信息与从其他构成接收到的信息进行比较，抽取用于进行控制的参数等。例如，将从温度监测器165接收到的信息与记录在存储部中的表格进行比较，抽取用于使机械装置170工作的参数。
＜衬底处理工序＞
接下来，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，在以下说明中，利用控制器280来控制构成衬底处理装置100的各部分的动作。
图4是表示本实施方式的衬底处理工序的流程图。图5是表示图4的成膜工序的详情的流程图。
以下，对作为第一处理气体使用TiCl4气体、作为第二处理气体使用氨气(NH3)、在晶片200上形成氮化钛膜作为薄膜的例子进行说明。
(衬底搬入·载置工序S102)
在处理装置100中使衬底载置台212下降至晶片200的搬送位置(搬送位置，参见图6)，由此使提升销207贯穿衬底载置台212的贯穿孔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。接下来，打开闸阀205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)将晶片200从所述移载室搬入搬送空间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。
从非活性气体供给管221a开始向开口孔208及轴217供给非活性气体。与其并行地，从波纹管侧排气管222a开始波纹管219的内侧气氛的排气。
然而，由于衬底载置台212每次上下移动时波纹管219的板的连接部分吱嘎作响，所以反复操作的话连接部分发生劣化。由于波纹管的板用熔接等进行连接，所以发生劣化的话会在波纹管219的内侧空间产生细小的金属片。产生的金属片有可能随着轴的上下移动而卷起，扩散至处理容器内202内。
另外，如图3所示，存在下述装置形态：设置磁流体密封件290，将使衬底载置台212旋转的旋转轴291气密地密封且可使旋转轴291旋转地支承该旋转轴291。这种情况下，当磁流体密封件290经年劣化、附近存在热源时，磁流体密封件290进行干燥等，残留下磁性粒子，通过轴217的上下移动，磁性粒子从磁流体密封件290侵入波纹管219的内侧。
另外，存在下述情况：打开闸阀205时，颗粒进入波纹管219的内侧。这是因为，在打开闸阀205的同时，附着于衬底搬入搬出口206与闸阀205之间、其接触面、空隙等的膜发生剥落。附着于衬底搬入搬出口206和闸阀205的膜在后述的第一气体供给工序S202、第二气体供给工序S206中形成。剥落的膜的一部分通过TMP265等从处理容器排出，其他膜与轴217相撞，侵入波纹管219的内侧空间。
在金属片、颗粒、磁性粒子等尘粒(dust)侵入波纹管219内的空间的情况下，难以利用TMP265排出。因此，当在成膜处理中压力发生变动时等，从波纹管219卷起至处理容器202内，结果，尘粒有可能附着于衬底，造成不良影响。因此，理想的是，在衬底搬入搬出工序中，也使尘粒不侵入波纹管219内。
因此，在本实施方式中，在衬底搬入搬出工序期间，从非活性气体供给管221a供给非活性气体，以避免进入波纹管219内。
进而，为使由波纹管219、磁流体密封件290产生的尘垢不侵入处理室，而将波纹管219内的气氛从波纹管侧排气孔222a排出，使金属片不进入处理容器202内。
在处理容器202内搬入晶片200后，使晶片移载机后退至处理容器202外，关闭闸阀205将处理容器202内密闭。之后，通过使衬底载置台212上升，从而将晶片200载置在设置于衬底载置台212的衬底载置面211上，进而通过使衬底载置台212上升，从而使晶片200上升至上述处理空间201内的处理位置(衬底处理位置)。
在将晶片200搬入搬送空间203、然后上升至处理空间201内的处理位置后，将阀266和阀267关闭。由此，搬送空间203与TMP265之间、以及TMP265与排气管264之间被阻断，利用TMP265进行的搬送空间203的排气结束。另一方面，打开阀278和阀275，使处理空间201与APC276之间连通，并且使APC276与DP282之间连通。APC276通过调节排气管263的流导，从而利用DP282控制处理空间201的排气流量，将处理空间201维持为规定压力(例如10－5～10－1Pa的高真空)。
在此期间，即，在衬底载置台21位于处理位置期间，从非活性气体供给管221a向轴217与构成开口孔208的壁之间供给非活性气体。与其并行地，从波纹管侧排气管222a将波纹管219的内侧气氛排出。通过如上所述操作，能够防止旋绕在轴217下方的气体侵入波纹管219内，并且使由波纹管219、磁流体密封件290产生的尘埃不进入处理容器内。控制波纹管侧非活性气体供给部和波纹管侧气体排出部222，以使轴217与设置于底壁的开口孔208的侧壁之间的流导高于所述波纹管侧排气孔222a的流导。
需要说明的是，在该工序中，还可以一边对处理容器202内进行排气，一边从非活性气体供给系统向处理容器202内供给作为非活性气体的N2气。即，还可以一边利用TMP265或DP282对处理容器202内进行排气，一边通过至少打开第三气体供给系统的阀245d从而向处理容器202内供给N2气。
另外，在将晶片200载置在衬底载置台212之上时，向埋入于衬底载置台212的内部的加热器213供给电力，并以使晶片200的表面成为规定温度的方式进行控制。晶片200的温度例如为室温以上500℃以下，优选为室温以上400℃以下。此时，加热器213的温度通过基于由未图示的温度传感器检测出的温度信息控制对加热器213的通电情况来进行调节。
(成膜工序S104)
接下来，进行薄膜形成工序S104。以下，参考图5，对成膜工序S104进行详细说明。需要说明的是，成膜工序S104是将交替供给不同处理气体的工序重复的交替供给处理。
(第一处理气体供给工序S202)
对晶片200进行加热达到所期望的温度后，打开阀243d，并且以TiCl4气体的流量成为规定流量的方式来调节质量流量控制器243c。需要说明的是，TiCl4气体的供给流量例如为100sccm以上5000sccm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。另外，可以从第一非活性气体供给系统流入N2气。另外，还可以在该工序之前从第三气体供给管245a开始N2气的供给。
进而，从非活性气体供给管221a开始向轴217与构成开口孔208的侧壁之间的空间供给非活性气体。与其并行地，从波纹管侧排气管222a开始波纹管219的内侧气氛的排气。此时，使非活性气体的供给量多于后述的吹扫工序S208。通过大量供给非活性气体，能够更可靠地防止第一气体侵入波纹管219内的空间。
更优的是，控制非活性气体的供给，以使处理容器202内的开口孔208附近的压力低于轴217与构成开口孔208的侧壁之间的空间的压力。通过如上所述操作，能够更可靠地防止处理容器202的气氛侵入波纹管219的内侧空间。
经由第一分散机构241供给至处理空间201内的TiCl4气体被供给至晶片200上。在晶片200的表面，TiCl4气体与晶片200上接触，由此形成作为“含有第一元素的层”的含钛层。另一方面，从第一分散机构241供给的TiCl4气体也滞留在空隙232b内。
与例如处理容器202内的压力、TiCl4气体的流量、衬底载置台212的温度、通过处理空间201花费的时间等相应地，以规定厚度及规定分布来形成含钛层。需要说明的是，还可以在晶片200上预先形成规定的膜。另外，还可以在晶片200或者规定的膜上预先形成规定的图案。
从开始供给TiCl4气体经过规定时间后，关闭阀243d，停止TiCl4气体的供给。在上述S202的工序中，如图4所示，打开阀275及阀278，通过APC276以使处理空间201的压力成为规定压力的方式进行控制。在S202中，除阀275、阀278及阀222b以外的排气系统的阀全部关闭。
(吹扫工序S204)
接下来，从第三气体供给管245a供给N2气，对簇射头230及处理空间201进行吹扫。此时，也打开阀275及阀278，通过APC276以使处理空间201的压力成为规定压力的方式进行控制。另一方面，除阀275及阀278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中无法结合于晶片200的TiCl4气体通过DP282经由排气管262从处理空间201除去。
接下来，从第三气体供给管245a供给N2气，对簇射头230进行吹扫。此时，关闭阀275及阀278，另一方面，打开阀279。其他排气系统的阀维持关闭的状态。即，在进行簇射头230的吹扫时，将处理空间201与APC276之间阻断，并且将APC276与排气管264之间阻断，停止利用APC276进行的压力控制，另一方面，将缓冲空间232与DP282之间连通。由此，残留在簇射头230(缓冲空间232)内的TiCl4气体经由排气管262通过DP282从簇射头230排出。
进而，紧接着第一处理气体供给工序S202，从非活性气体供给管221a向轴217与开口孔208之间的空间供给非活性气体。与其并行地，从波纹管侧排气管222a将波纹管219的内侧气氛排出。此时，使非活性气体的供给量比第一气体供给工序S202少。通过减少非活性气体的供给量，能够有效地使用气体。
簇射头230的吹扫结束后，打开阀278及阀275从而再次开始利用APC276进行的压力控制，并且关闭阀279从而将簇射头230与排气管264之间阻断。其他排气系统的阀维持关闭状态。此时，也继续从第三气体供给管245a供给N2气，继续吹扫簇射头230及处理空间201。需要说明的是，在吹扫工序S204中，在经由排气管262进行的吹扫的前后进行了经由排气管263进行的吹扫，但可以仅为经由排气管262进行的吹扫。另外，还可以同时进行仅由排气管262进行的吹扫和经由排气管263进行的吹扫。
(第二处理气体供给工序S206)
在吹扫工序S204之后，打开阀244d，经由远程等离子体单元244e、簇射头230，开始向处理空间201内供给处于等离子体状态的氨气。
此时，调节质量流量控制器244c，以使氨气的流量成为规定流量。需要说明的是，氨气的供给流量例如为100sccm以上5000sccm以下。需要说明的是，还可以与氨气一同从第二非活性气体供给系统流入N2气作为载气。另外，在该工序中，也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。
经由第一分散机构241供给至处理容器202内的处于等离子体状态的氨气被供给至晶片200上。已经形成的含钛层通过氨气的等离子体被改质，由此在晶片200上形成含有例如钛元素及氮元素的层。
与例如处理容器203内的压力、含氮气体的流量、衬底载置台212的温度、远程等离子体单元244e的电力供给状况等相应地，以规定厚度、规定分布、规定的氮成分等对含钛层的侵入深度来形成改质层。
经过规定时间后，关闭阀244d，停止含氮气体的供给。
在S206中，也与上述S202同样地，打开阀275及阀278，通过APC276以使处理空间201的压力成为规定压力的方式进行控制。另外，除阀275、阀278及阀222b以外的排气系统的阀全部关闭。
紧接着吹扫工序S204，从非活性气体供给管221a向轴217与开口孔208的侧壁之间的空间供给非活性气体。与其并行地，从波纹管侧排气管222a将波纹管219的内侧气氛排出。此时，使非活性气体的供给量比吹扫气体供给工序S204多。通过大量供给非活性气体，能够更可靠地防止第二气体的侵入。
(吹扫工序S208)
接下来，施行与S204同样的吹扫工序。各部分的动作与S204相同，故而省略说明。
(判定S210)
控制器280判定是否将上述1个循环实施了规定次数(ncycle)。
未实施规定次数时(在S210中为否时)，重复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。实施了规定次数时(在S210中为是时)，结束图5所示的处理。
需要说明的是，在第一处理气体供给工序S202中存在下述情况：第一处理气体从衬底载置台212与分隔板204之间泄漏而供给至搬送空间203，进而侵入衬底搬入搬出口206。第二处理气体供给工序也同样地存在下述情况：第二处理气体从衬底载置台212与分隔板204之间泄漏而供给至搬送空间203，进而侵入衬底搬入搬出口206。在吹扫工序S204、S206中，由于被衬底载置台212和分隔板204分开，所以难以将搬送室203的气氛排出。因此，侵入至衬底搬入搬出口206的气体彼此之间发生反应，在衬底搬入搬出口206的内侧表面、阀体205a的与搬送室203相对的面上形成膜。如上所述，所形成的膜在衬底搬入·载置工序S102中形成尘粒。因此，如在衬底搬入·载置工序S102所述那样，在衬底搬入·载置工序S10期间，至少从非活性气体供给管221a向轴217与开口孔208之间供给非活性气体。
若回到图4的说明，则接着施行衬底搬出工序S106。
(衬底搬出工序S106)
在衬底搬出工序S106中，使衬底载置台212下降，使晶片200支承在从衬底载置台212的表面突出的提升销207上。由此，晶片200从处理位置成为搬送位置。之后，打开闸阀205，使用晶片移载机将晶片200搬出处理容器202之外。此时，关闭阀245d，停止从第三气体供给系统向处理容器202内供给非活性气体。
接下来，如果晶片200移动至搬送位置，则关闭阀262，将搬送空间203与排气管264之间阻断。另一方面，打开阀266和阀267，通过TMP265(及DP282)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)，降低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。在此期间，从非活性气体供给管221a开始向轴217与开口孔208之间供给非活性气体，以使颗粒不侵入波纹管219内。与此并行地，从波纹管侧排气管222a开始波纹管219的内侧气氛的排气。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。
(处理次数判定工序S108)
搬出晶片200后，判定薄膜形成工序是否达到规定次数。若判断为达到了规定次数，则结束处理。若判断为未达到规定次数，则接着开始对待机的晶片200进行处理，故移至衬底搬入·载置工序S102。
以上，以本发明的各种典型的实施方式的形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，也可以适用于进行除上述例示过的薄膜之外的成膜处理、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形。另外，本发明除退火处置装置以外，也可以适用于薄膜形成装置、蚀刻装置、氧化处理装置、氮化处理装置、涂布装置、加热装置等其他衬底处理装置。另外，可以将某个实施方式的构成的一部分替换为其他实施方式的构成，另外，也可以在某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而言，也可以增加其他结构、进行删除或替换。
另外，在上述实施例中，作为含有第一元素的气体以TiCl4为例进行了说明，作为第一元素以Ti为例进行了说明，但并不限于此。例如，作为第一元素，可以为Si、Zr、Hf等多种元素。另外，作为含有第二元素的气体以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，可以为O等。
符号说明
100····衬底处理装置
200····晶片(衬底)
201····处理空间
202····反应容器
203····搬送空间
208····开口孔
217····轴
219····波纹管
221a···非活性气体供给管
222a···排气管
232····缓冲空间

Claims (12)

1.一种衬底处理装置，其包括：
处理容器，对衬底进行处理；
处理气体供给部，向所述处理容器供给处理气体；
衬底载置台，设置于所述处理容器内；
处理容器侧排气部，与所述处理容器连接；
轴，对所述衬底载置台进行支承；
轴支承部，对所述轴进行支承；
开口孔，设置于贯穿有所述轴的所述处理容器的底壁；
波纹管，具有配置于所述开口孔与所述轴支承部之间的可伸缩的波纹管壁，所述波纹管壁的内侧空间与所述处理容器的空间连通；
波纹管侧气体供给排出部，并行地进行将非活性气体向所述波纹管壁的内侧空间的供给与所述内侧空间的气氛的排气，
其中，所述波纹管侧气体供给排出部具有：第一非活性气体供给部，与设置于所述波纹管壁的上端与所述处理容器的底壁之间的非活性气体供给孔连接，向所述内侧空间供给非活性气体；和波纹管侧气体排出部，设置于比所述非活性气体供给孔更靠下方的位置，经由将所述内侧空间的气氛排出的波纹管侧排气孔而与所述波纹管壁的内侧空间连通，
所述处理气体供给部具有供给原料气体的原料气体供给部和供给非活性气体的第二非活性气体供给部，
在所述原料气体供给部向所述处理容器供给原料气体的期间，所述波纹管侧气体供给排出部以第一供给量向所述内部空间供给非活性气体，在从所述第二非活性气体供给部向所述处理容器供给非活性气体的期间，所述波纹管侧气体供给排出部以少于所述第一供给量的供给量向所述内部空间供给非活性气体。
2.如权利要求1所述的衬底处理装置，其中，所述波纹管侧排气孔设置于比所述波纹管壁的下端更靠下方的位置。
3.如权利要求2所述的衬底处理装置，其中，
所述衬底载置台在搬送衬底期间设定于搬送位置，在处理衬底期间设定于处理位置，
当所述衬底载置台设定于处理位置期间，从所述非活性气体供给孔供给非活性气体，并从所述波纹管侧排气孔将所述内侧空间的气氛排出。
4.如权利要求2所述的衬底处理装置，其中，所述波纹管侧排气孔设置于比配置于所述轴的外周的磁流体密封件高的位置。
5.如权利要求2所述的衬底处理装置，其中，
所述处理气体供给部具有供给反应气体的反应气体供给部和供给非活性气体的第二非活性气体供给部，
在所述反应气体供给部向所述处理容器供给反应气体期间，所述波纹管侧气体供给排出部以第二供给量向所述内部空间供给非活性气体，
在从所述第二非活性气体供给部向所述处理容器供给非活性气体期间，所述波纹管侧气体供给排出部以少于所述第二供给量的供给量向所述内部空间供给非活性气体。
6.如权利要求1所述的衬底处理装置，其中，
所述衬底载置台在搬送衬底期间设定于搬送位置，在处理衬底期间设定于处理位置，
当所述衬底载置台设定于处理位置期间，从所述非活性气体供给孔供给非活性气体，并从所述波纹管侧排气孔将所述内侧空间的气氛排出。
7.如权利要求6所述的衬底处理装置，其中，所述波纹管侧排气孔设置于比配置于所述轴的外周的磁流体密封件高的位置。
8.如权利要求1所述的衬底处理装置，其中，
所述处理气体供给部具有供给反应气体的反应气体供给部和供给非活性气体的第二非活性气体供给部，
在所述反应气体供给部向所述处理容器供给反应气体期间，所述波纹管侧气体供给排出部以第二供给量向所述内部空间供给非活性气体，
在从所述第二非活性气体供给部向所述处理容器供给非活性气体期间，所述波纹管侧气体供给排出部以少于所述第二供给量的供给量向所述内部空间供给非活性气体。
9.如权利要求1所述的衬底处理装置，其中，控制所述第一非活性气体供给部和所述波纹管侧气体排出部，以使所述轴与所述开口孔的侧壁之间的流导高于所述波纹管侧排气孔的流导。
10.如权利要求9所述的衬底处理装置，其中，所述波纹管侧排气孔设置于比配置于所述轴的外周的磁流体密封件高的位置。
11.如权利要求1所述的衬底处理装置，其中，所述波纹管侧排气孔设置于比配置于所述轴的外周的磁流体密封件高的位置。
12.一种半导体器件的制造方法，
其具有：在衬底处理装置的处理容器内将衬底载置于被轴支承的衬底载置台的工序；原料气体供给部向所述处理容器供给原料气体的工序；和第二非活性气体供给部向所述处理容器供给非活性气体的工序，
所述衬底处理装置包括：
处理容器，对衬底进行处理；
处理气体供给部，向所述处理容器供给处理气体；
衬底载置台，设置于所述处理容器内；
处理容器侧排气部，与所述处理容器连接；
轴，对所述衬底载置台进行支承；
轴支承部，对所述轴进行支承；
开口孔，设置于贯穿有所述轴的所述处理容器的底壁；
波纹管，具有配置于所述开口孔与所述轴支承部之间的可伸缩的波纹管壁，所述波纹管壁的内侧空间与所述处理容器的空间连通；
波纹管侧气体供给排出部，并行地进行将非活性气体向所述波纹管壁的内侧空间的供给与所述内侧空间的气氛的排气，
其中，所述波纹管侧气体供给排出部具有：第一非活性气体供给部，与设置于所述波纹管壁的上端与所述处理容器的底壁之间的非活性气体供给孔连接，向所述内侧空间供给非活性气体；和波纹管侧气体排出部，设置于比所述非活性气体供给孔更靠下方的位置，经由将所述内侧空间的气氛排出的波纹管侧排气孔而与所述波纹管壁的内侧空间连通，
所述处理气体供给部具有供给原料气体的所述原料气体供给部和供给非活性气体的所述第二非活性气体供给部，
所述半导体器件的制造方法中，在所述原料气体供给部向所述处理容器供给原料气体的期间，所述波纹管侧气体供给排出部以第一供给量向所述内部空间供给非活性气体，在从所述第二非活性气体供给部向所述处理容器供给非活性气体的期间，所述波纹管侧气体供给排出部以少于所述第一供给量的供给量向所述内部空间供给非活性气体。
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