CN107078052B - 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

本发明的课题在于提供一种能够高效率地进行处理室内的排气的技术。本发明的解决手段为，衬底处理装置具有：处理室，对衬底进行处理；处理气体供给系统，向处理室内供给处理气体；第一排气系统，与第一泵和类型不同于第一泵的第二泵连接，且对处理室内进行排气；第二排气系统，与第二泵连接且对处理室内进行排气；以及控制部，以对第一排气系统及第二排气系统进行如下控制的方式构成：在将供给至处理室内的处理气体从处理室内排出时，优先从第二排气系统对处理室内进行排气，当处理室内的压力达到规定压力后，将排气路径从第二排气系统切换成第一排气系统，并从第一排气系统对处理室内进行排气。

Description

衬底处理装置、半导体器件的制造方法及记录介质
技术领域
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
随着半导体器件(设备)的微细化及晶片大口径化，有使处理室内的容积增大的趋势。若处理室内的容积增大的话，则在将处理室内的残留气体排出时会比以往更花费时间。由此，存在成膜所需的时间与以往的工艺相比变长的影响。
在下述的专利文献1中，公开了将排气特性不同的3种泵同时驱动来进行处理室内的排气。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平9-184482号公报
发明内容
若处理室内的排气效率低下的话，则会在排气时花费时间，并给生产率带来不良影响。
本发明的目的在于提供一种能够高效率地进行处理室内的排气的技术。
根据本发明的一方案，提供一种技术，具有：
处理室，其对衬底进行处理；
处理气体供给系统，其向所述处理室内供给处理气体；
第一排气系统，其与第一泵和类型不同于所述第一泵的第二泵连接，且对所述处理室内进行排气；
第二排气系统，其与所述第二泵连接且对所述处理室内进行排气；以及
控制部，其构成为以如下方式对所述第一排气系统及所述第二排气系统进行控制：在将供给至所述处理室内的所述处理气体从所述处理室内排出时，先从所述第二排气系统对所述处理室内进行排气，当所述处理室内的压力达到规定压力后，将排气路径从所述第二排气系统切换成所述第一排气系统，并从所述第一排气系统对所述处理室内进行排气。
发明效果
根据本发明，能够提供一种能够高效率地进行处理室内的排气的技术。
附图说明
图1是本发明的实施方式中的衬底处理装置的立体透视图。
图2是本发明的实施方式中的处理炉的垂直剖视图。
图3是本发明的实施方式中的处理炉的水平剖视图。
图4是本发明的实施方式中的气体排气系统的概略图。
图5中，(a)是表示以往例中的处理室内的压力变化的图，(b)是表示本发明的实施方式中的处理室内的压力变化的图。
图6是本发明的实施方式中适用的衬底处理装置的控制器的概略构成图，是用框图表示控制器的控制系统的图。
具体实施方式
在用于实施本发明的方式中，利用图1对实施作为半导体器件(IC)的制造工序之一的衬底处理工序的衬底处理装置的结构示例进行说明。
如图1所示，本发明的一实施方式的衬底处理装置10具备壳体101。为了将由硅等构成的衬底即晶片200向壳体101内外搬送，使用晶片盒(pod)110来作为晶片载体(衬底收纳器)。
在壳体101的正面前方侧设置有I/O台(晶片盒交付台)105。晶片盒110以通过壳体101外的工序内搬送装置(未图示)被搬入且载置到I/O台105上、并从I/O台105上被搬出到壳体101外的方式构成。
在壳体101内的前后方向上的大致中央部，设置有晶片盒架(衬底收纳器载置架)114。晶片盒架114构成为以多层、多列来保管多个晶片盒110。作为晶片盒架114的一部分，设置有移载架123，并在移载架123上收纳成为后述晶片移载机构112的搬送对象的晶片盒110。此外，在移载架123上，设置有对晶片盒的盖进行开闭的晶片盒开启工具(未图示)。
在I/O台105与晶片盒架114之间，设置有晶片盒搬送装置(衬底收纳器搬送装置)115。晶片盒搬送装置115能够在I/O台105、晶片盒架114、和移载架123之间搬送晶片盒110。
在移载架123的后方，设置有晶片移载机构(衬底移载机构)112。晶片移载机构112具备将晶片200以水平姿势保持的钳状物(tweezer)(衬底移载用保持器具)，能够将晶片200从移载架123上的晶片盒110内拾取并向后述的舟皿(衬底保持器具)217装填(装载)，或者将晶片200从舟皿217取下(卸载)并收纳到移载架123上的晶片盒110内。
在壳体101的后侧上方设置有处理炉202。处理炉202的下端部以能够通过炉口闸门(炉口开闭机构)116进行开闭的方式构成。关于处理炉202的结构详见后述。
在处理炉202的下方，设置有使舟皿217升降来将其向处理炉202内外搬送的作为驱动机构的舟皿升降机(衬底保持器具升降机构)121。在舟皿升降机121上设置有作为升降台的臂122。在臂122上，以水平姿势设置有密封盖219。密封盖219对舟皿217进行垂直支承，并且在舟皿217通过舟皿升降机121而上升了时，作为将处理炉202的下端部气密地封闭的盖体而发挥作用。
舟皿217具备多根晶片保持部件(支柱)，并且构成为使多张(例如25张～200张左右)晶片200以水平姿势且以其中心对齐的状态沿垂直方向排列成多层来进行保持。关于舟皿217的具体结构详见后述。
接着，利用图1对本发明的衬底处理装置10的动作概要进行说明。需要说明的是，衬底处理装置10通过后述的控制器280来进行控制。首先，通过未图示的工序内搬送装置将晶片盒110载置到I/O台105上。通过晶片盒搬送装置115将I/O台105上的晶片盒110向晶片盒架114的指定位置搬送并交付。将晶片盒110在晶片盒架114的指定位置上进行暂时保管后，再次通过晶片盒搬送装置115将其从晶片盒架114搬送至移载架123。或者，将晶片盒110直接从I/O台105搬送至移载架123。
当晶片盒110被搬送至移载架123时，通过晶片盒开启工具将晶片盒110的盖打开。通过晶片移载装置112从晶片盒110的晶片出入口拾取晶片盒110内的晶片200，并装填(装载)至舟皿217。
当预先指定张数的晶片200被装填至舟皿217时，使将处理炉202的下端部封闭的炉口闸门116进行打开动作，从而将处理炉202的下端部的开口打开。接着，通过舟皿升降机121使载置有舟皿217的密封盖219上升，由此将保持有作为处理对象的晶片200组的舟皿217搬入至处理炉202内(舟皿装载)。在舟皿装载之后，通过密封盖219将处理炉202的下端部开口封闭，将处理炉202内减压至规定压力，并对晶片200实施任意处理。关于相关处理详见后述。
在处理之后，按照与上述步骤相反的步骤将晶片200及晶片盒110向壳体101外部搬出。
接着，利用图2、图3对本实施方式的处理炉202的结构进行说明。
处理炉202在其内侧具备作为立式外部反应管的外管(outer tube)221。外管221形成为上端封闭且下端开口的大致圆筒形状，以开口的下端朝向下方、且筒方向的中心线成为垂直的方式纵向配置，并由壳体101固定地支承。在外管221的内侧，设置有作为内部反应管的内管(inner tube)222。内管222及外管221在本例中均通过石英(SiO2)或碳化硅(SiC)等耐热性高的材料分别一体成形为大致圆筒形状。通过内管222及外管221构成作为反应管的处理管(process tube)203。
内管222形成为上端封闭且下端开口的大致圆筒形状。在内管222内形成有处理室204，该处理室204将通过作为衬底保持器具的舟皿217以水平姿势多层地保持的多张晶片200收纳并进行处理。内管222的下端开口构成用于供保持有晶片200组的舟皿217出入的炉口205。因此，内管222的内径设定为比保持晶片200组的舟皿217的最大外径大。
外管221的内径设定为比内管222的外径大。外管221形成为上端封闭且下端开口的大致圆筒形状，并以包围内管222的外侧的方式与内管222设为同心圆状。
内管222与外管221的下端部分别通过水平截面为大致圆环状的歧管206而被气密地封闭。内管222及外管221为了其保养检查作业和清洁作业而装卸自由地安装在歧管206上。通过使歧管206支承于壳体101，处理管203成为垂直安装在壳体101上的状态。
在歧管206的侧壁的一部分上，连接有对处理室204内的环境气体进行排气的排气管207a。在歧管206与排气管207a的连接部，形成有对处理室204内的环境气体进行排气的排气口207。排气管207a经由排气口207与由形成在内管222和外管221之间的间隙构成的排气通道209连通。该排气通道209的水平截面形状为大致恒定宽度的圆环状。排气管207a和排气口207构成后述排气系统的一部分。
接着，利用图4对排气系统的结构进行说明。
如图4所示，在排气管207a上连接有第一排气管207b和第二排气管207c。即，排气管207a以分叉为第一排气管207b和第二排气管207c的方式设置。第一排气管207b在其下游侧与第二排气管207c连接。第一排气管207b与第二排气管207c还能在其下游侧汇合，从而一体化。
在排气管207a的上游部分，设置有用于检测处理室204内的压力的压力传感器211。在第一排气管207b上，从上游侧起依次设置有作为第一排气阀的闸阀(gate valve)301、和作为第一泵的轴流泵即涡轮分子泵(TMP)302。TMP302设置在从处理室204离开规定距离(流路距离、配管长度)的位置上。在第二排气管207c上，从上游侧依次设置有作为第二排气阀的APC阀304、和作为第二泵的干式真空泵(DP)303。作为第二泵的DP303可以说是与作为第一泵的TMP302不同类型的泵。此外，图4中示出了在第一排气管207b与第二排气管207c的汇合部设置有DP303的示例，但DP303也可以设置在第二排气管207c的比与第一排气管207b的汇合部(连接部)更靠下游侧的位置上。总之，根据该结构，在经由第一排气管207b对处理室204内的环境气体进行排气时，使用TMP302及DP303两者进行排气，在经由第二排气管207c对处理室204内的环境气体进行排气时，不使用TMP302而是单独使用DP303进行排气。
第一排气系统主要通过第一排气管207b和闸阀301构成。也可以考虑将排气管207a、压力传感器211包含到第一排气系统内。第一排气系统与TMP302和DP303连接。另外，第二排气系统主要通过第二排气管207c和APC阀304构成。也可以考虑将排气管207a、压力传感器211包含到第二排气系统内。第二排气系统与DP303连接。排气系统主要通过第一排气系统和第二排气系统构成。需要说明的是，在本说明书中使用术语“排气系统”时，存在仅包含第一排气系统的情况、仅包含第二排气系统的情况、或者包含上述两者的情况。
TMP302及DP303与控制部280电连接。控制部280构成为，对TMP302及DP303进行控制以使TMP302、DP303在所希望的定时驱动或停止。
处理管203(处理室204)与TMP302之间的距离优选设为1m以内。若处理管203与TMP302之间的距离超过1m的话，则由于从处理管203到TMP302为止的排气路径(排气管207a及第一排气管207b)的配管容积及配管表面积增加，所以不只是处理室204内，该部分的排气也会成为负担，无法充分地有效利用TMP302的排气性能。若将闸阀301的设置空间和第一排气系统的排气配管长度考虑在内的话，则处理管203与TMP302之间的距离设为1m以内是最佳尺寸，通过在该1m以内设置TMP302，能够使TMP302有效地进行驱动。TMP302为了配置在离处理管203比较近的位置上，还可以设置在处理管203与壳体101之间、即衬底处理装置10内。另外，TMP302与DP303相比设置在离处理管203更近的位置上。即，关于从处理管203起的排气路径的长度，TMP302比DP303短。
将歧管206的下端开口封闭的密封盖219从垂直方向下侧与歧管206抵接。密封盖219形成为具有与外管221的外径同等以上的外径的圆盘形状，并通过垂直装配在外管221外部的舟皿升降机121而在将圆盘形状保持为水平姿势的状态下沿垂直方向升降。
在密封盖219上，垂直支承保持晶片200的作为衬底保持器具的舟皿217。舟皿217具备上下一对的端板、和跨在两端板之间垂直设置的多根(本例中为3根)晶片保持部件(舟皿支柱)。端板及晶片保持部件例如由石英(SiO2)或碳化硅(SiC)等耐热性高的材料构成。
在各晶片保持部件上，在整个长度方向上等间隔地设置有沿水平方向刻上的多条保持槽。各晶片保持部件以保持槽彼此相对、且各晶片保持部件的保持槽的垂直位置(垂直方向上的位置)一致的方式设置。构成为，通过将晶片200的周缘分别插入至多根晶片保持部件中的同一层保持槽内，多片晶片200以水平姿势且以晶片的中心彼此对齐的状态多层地被保持。
另外，在舟皿217与密封盖219之间设置有舟皿支承台210。舟皿支承台210例如由石英(SiO2)或碳化硅(SiC)等耐热性材料构成。通过舟皿支承台210抑制来自后述加热器单元208的热向歧管206侧传递。
在密封盖219的下侧(与处理室204相反一侧)，设置有使舟皿217旋转的舟皿旋转机构267。舟皿旋转机构267的舟皿旋转轴贯穿密封盖219并从下方支承舟皿217。通过使舟皿旋转轴旋转，能够在处理室204内使晶片200旋转。
密封盖219以通过上述舟皿升降机121沿垂直方向升降的方式构成，由此，能够将舟皿217向处理室204内外搬送。
舟皿旋转机构267及舟皿升降机121与控制部280电连接。控制部280构成为以使舟皿旋转机构267及舟皿升降机121在所希望的定时进行所希望的动作的方式进行控制。
在外管221的外部以包围外管221的方式设置有作为加热机构的加热器单元208，其将整个处理管内部加热成均匀或规定的温度分布。加热器单元208通过支承在衬底处理装置10的壳体101上而成为垂直安装于其上的状态，例如通过石墨加热器等电阻加热器构成。
在内管222内设置有作为温度检测器的未图示的温度传感器290。加热器单元208和温度传感器290与控制部280电连接。
控制部280构成为，基于由温度传感器290检测到的温度信息对向加热器单元208的通电量进行控制，以使处理室204内的温度在所希望的定时成为所希望的温度分布。
利用图2对处理气体供给系统进行说明。如图2所示，向处理室204内供给作为处理气体的原料气体的原料气体供给喷嘴223设置成，贯穿歧管206的侧壁，并以沿着内管222的内壁(即处理室204的内壁)的方式在垂直方向上以及晶片200的装载方向上延伸。在图2的示例中原料气体供给喷嘴为一个，但也能使用多个。
另外，向处理室204内供给作为处理气体的反应气体的反应气体供给喷嘴231(参照图3)与原料气体供给喷嘴223相同地设置成，贯穿歧管206的侧壁，并以沿着内管222的内壁(即处理室204的内壁)的方式在垂直方向上以及晶片200的装载方向上延伸。
如图2所示，在原料气体供给喷嘴223上连接有作为原料气体供给管路的原料气体供给管224。在原料气体供给管224上，从上游起依次分别设置有：供给例如二氯硅烷(SiH2Cl2、简称：DCS)气体等原料气体的原料气体供给源240a；作为流量控制装置的MFC(质量流量控制器)241a；以及开闭阀243a。
另外，在反应气体供给喷嘴231上连接有作为反应气体供给管路的反应气体供给管225。在反应气体供给管225上，从上游起依次分别设有：供给例如氧(O2)气等反应气体的反应气体供给源240b；MFC241b；以及开闭阀243b。
MFC241a、241b及开闭阀243a、243b与控制部280电连接。控制部280构成为，对MFC241a、241b及开闭阀243a、243b进行控制，以使向处理室204内供给的气体的类型在所希望的定时成为所希望的气体类型，并且向处理室204内供给的气体的流量在所希望的定时成为所希望的流量。
如图2和图3所示，在处理室204内的原料气体供给喷嘴223、反应气体供给喷嘴231的筒部上，以沿垂直方向排列的方式设置有多个喷出口223a、231a。喷出口223a和231a的个数例如以与保持在舟皿217内的晶片200的张数一致的方式形成。各喷出口223a、231a的高度位置例如以与保持在舟皿217内的上下相邻的晶片200之间的空间相对的方式分别设定。此外，各喷出口223a、231a的口径还可以分别在上下方向上设定为不同的大小，以使向各晶片200的气体供给量变得均匀。
从原料气体供给喷嘴223、反应气体供给喷嘴231供给至处理室204内的气体在从内管222的上侧开放端流入排气通道209内后，经由排气口207流入排气管207a内并向处理炉202外排出。
原料气体供给系统主要通过原料气体供给管224、MFC241a、和开闭阀243a构成。也可以考虑将原料气体供给源240a、原料气体供给喷嘴223包含到原料气体供给系统内。另外，反应气体供给系统主要通过反应气体供给管225、MFC241b、和开闭阀243b构成。也可以考虑将反应气体供给源240b、反应气体供给喷嘴231包含到反应气体供给系统内。另外，通过原料气体供给系统和反应气体供给系统构成处理气体供给系统。在将原料气体称为第一处理气体的情况下，也能将原料气体供给系统称为第一处理气体供给系统。另外，在将反应气体称为第二处理气体的情况下，也能将反应气体供给系统称为第二处理气体供给系统。需要说明的是，在本说明书中使用术语“处理气体”时，存在仅包含第一处理气体的情况、仅包含第二处理气体的情况、或者包含上述两者的情况。
如图6所示，作为控制部(控制机构)的控制器280构成为具备CPU(CentralProcessing Unit，中央处理单元)321a、RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)321b、存储装置321c、I/O端口321d的计算机。RAM321b、存储装置321c、I/O端口321d以能够经由内部总线321e与CPU321a进行数据交换的方式构成。在控制器280上连接有构成为例如触摸面板等的输入输出装置322。
存储装置321c例如由闪存、HDD(Hard Disk Drive)等构成。在存储装置321c内可读取地存储有：控制衬底处理装置的动作的控制程序、记载有后述衬底处理的步骤和条件等的工艺配方等。工艺配方是以使控制器280执行后述衬底处理工序中的各步骤、并能获得规定结果的方式组合得到的，其作为程序发挥作用。以下，也将该工艺配方和控制程序等统一简称为程序。在本说明书中使用术语“程序”时，存在仅单独包含工艺配方的情况、仅单独包含控制程序的情况、或者包含上述两者的情况。RAM321b构成为存储区域(工作区)，该存储区域暂时保持通过CPU321a读取出的程序和数据等。
I/O端口321d与上述MFC241a、241b、开闭阀243a、243b、闸阀301、压力传感器211、APC阀304、加热器208、未图示的温度传感器290、旋转机构267、舟皿升降机121等连接。
CPU321a以如下方式构成：从存储装置321c读取控制程序并执行，并且根据来自输入输出装置322的操作命令的输入等从存储装置321c读取工艺配方。CPU321a以如下方式构成：按照所读取出的工艺配方的内容，对由MFC241a、241b进行的各种气体的流量调节动作、开闭阀243a、243b的开闭动作、闸阀301的开闭动作及基于压力传感器211由APC阀304进行的压力调节动作、TMP302、DP303的驱动及停止、基于温度传感器的加热器208的温度调节动作、由旋转机构267进行的舟皿217的旋转及旋转速度调节动作、由舟皿升降机121进行的舟皿217的升降动作等进行控制。
控制器280并不限于构成为专用计算机的情况，也可以构成为通用的计算机。例如，通过准备存储有上述程序的外部存储装置(例如磁带、软盘和硬盘等磁盘、CD和DVD等光盘、MO等光磁盘、USB存储器和存储卡等半导体存储器)323，并使用该外部存储装置323将程序安装到通用的计算机上等，从而能够构成本实施方式的控制器280。但是，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323进行供给的情况。例如，还可以使用互联网或专用线路等通信手段而不经由外部存储装置323地供给程序。存储装置321c和外部存储装置323构成为计算机可读取的记录介质。以下，也将它们统一简称为记录介质。在本说明书中使用术语“记录介质”时，存在仅单独包含存储装置321c的情况、仅包含外部存储装置323的情况、或者包含上述两者的情况。
接着，以IC的制造方法中的成膜工序为例来说明本发明的衬底处理方法。首先，在晶片装载步骤中，将晶片200装填至舟皿217。具体而言，晶片200的圆周缘的多处分别以卡合的方式插入至多个晶片保持部件的保持槽内，该晶片200的多处周缘部卡合于各保持槽，并以支承晶片200的自重的方式装填(装载)而被保持。多张晶片200在处于舟皿217内的装载状态下，以其中心对齐的方式彼此平行且水平地排列为多层而被保持。
接着，在舟皿装载步骤中，将保持有多张晶片200的舟皿217搬入(舟皿装载)至大气压状态下的处理室204。具体而言，通过舟皿升降机121使装填有晶片200的舟皿217沿垂直方向上升，将其搬入至内管222内的处理室204并如图2所示那样保存在处理室204内。
接着，在成膜步骤中，在舟皿217旋转的同时，将处理气体(原料气体、反应气体)导入处理室204内。即，通过打开阀243a，规定的原料气体被供给至原料气体供给喷嘴223，并从多个喷出口223a被导入至内管222内的处理室204。另外，通过打开阀243b，规定的反应气体被供给至反应气体供给喷嘴231，并从多个喷出口231a被导入至内管222内的处理室204。
例如，在晶片200上形成氧化硅膜(SiO2膜、以下也简称为SiO膜)的情况下，相对于处理室204内的晶片200进行作为原料气体的DCS气体和作为反应气体的O2气体的交替供给。即，使相对于处理室204内的晶片200供给作为原料气体的DCS气体的工序、和相对于处理室204内的晶片200供给作为反应气体的O2气体的工序以中间隔着将处理室204内的气体排出的工序的方式交替进行规定次数。更具体而言，将原料气体(DCS气体)供给工序→原料气体排气工序→反应气体(O2气体)供给工序→反应气体排气工序作为一个循环，并将该循环进行规定次数。此外，在原料气体排气工序及反应气体排气工序中，也可以向处理室204内供给N2气等非活性气体。以下，有时也将原料气体排气工序和反应气体排气工序统一简称为排气工序。需要说明的是，在本说明书中使用术语“排气工序”时，存在仅包含原料气体排气工序的情况、仅包含反应气体排气工序的情况、或者包含上述两者的情况。
作为这时的处理条件，例示如下：
晶片10的温度：250～700℃
处理室内压力：1～4000Pa
DCS气体供给流量：1～2000sccm
O2气体供给流量：100～10000sccm
N2气体供给流量：100～10000sccm
通过以上述的处理步骤、处理条件对晶片200进行处理，由此在晶片200上形成规定膜厚的SiO膜。
以下，对排气工序时的动作进行说明。排气工序通过后述第一排气工序和第二排气工序进行。
第一排气工序
当处理室204内的排气开始时，关闭闸阀301并打开APC阀304，使作为第二泵的DP303驱动，从第二排气系统开始处理室204内的真空排气。由DP303进行的排气一直持续到处理室204内的压力达到规定(100Pa～10Pa左右)压力值(真空附近状态)时、即变得接近高真空范围为止。处理室内的压力由压力传感器211来测量。
第二排气工序
当处理室204内的压力达到规定压力值时，通过使TMP302驱动、并在打开闸阀301的同时关闭APC阀304，而将排气路径从第二排气系统向第一排气系统切换，并从第一排气系统进行处理室204内的排气。这时，使DP303保持驱动。此外，也可以在处理室204内的压力达到规定压力值之前使TMP302驱动。
利用图5的(a)、图5的(b)来比较仅使用DP303以单独的排气路径对处理室204内进行排气的情况(以往例)、与使用DP303和TMP302在处理室204内达到规定压力时切换排气路径来对处理室204内进行排气的情况(本发明)。
图5的(a)示出了以往例中的处理室204内的压力变化。将第一处理气体供给至处理室内，接着开始排气。这时，仅用DP303进行排气。如图5的(a)所示，DP303的排气速度随着变成低压、即随着对处理室204内进行排气而变慢，从而排气效率下降。尤其是，从某压力值起压力梯度变缓，该压力值约为1000Pa。
图5的(b)示出了本发明中的处理室204内的压力变化。第一处理气体的供给时间与图5的(a)相同。首先，使用DP303开始处理室204内的排气。处理室204内的压力逐渐降低，与图5的(a)相同地，从某压力值起排气效率下降，且压力梯度变缓，但一直排气到规定压力(例如100Pa～10Pa左右)为止之后，将排气路径从第二排气系统切换到第一排气系统来进行排气。即，在用DP303将处理室204内排气到规定压力为止之后，使用TMP302进行处理室204内的排气。
当处理室内的压力约为100Pa时，DP的排气速度约为10000L/min，相对于此，TMP的排气速度约为120L/min。另外，当处理室内的压力约为1Pa时，DP的排气速度约为2000L/min，相对于此，TMP的排气速度约为60000L/min。这样，由于TMP与DP相比在低压区域内的排气效率优异，所以与图5的(a)的情况相比，图5的(b)的情况能够谋求提前ΔT来缩短排气时间。而且，与单独用DP303排气的情况相比，针对一次吹扫处理，就能够将排气时间缩短图5的(a)中所示的ΔT。
通常，TMP在TMP内的叶片上附着了副产物或膜时，性能会下降或者发生故障，因此以往无法将TMP应用于成膜工序的排气。然而，在本发明中，在第一排气工序中，将处理室内残留的处理气体和副产物除去至不会给TMP带来不良影响的程度。即，通过排气到规定压力，能够将处理室内残留的处理气体和副产物的量降低至不会给TMP带来不良影响的量。由此，在本发明中能够将TMP应用于成膜工序的排气。
上述的排气工序可以适用于原料气体排气工序及反应气体排气工序这两道排气工序，也可以仅适用于原料气体排气工序或反应气体排气工序中的一道排气工序。
根据以上说明的实施方式，能够获得以下所示的一个或多个效果。
(1)通过根据处理室内压力对第二排气系统和第一排气系统进行切换，能够使处理室内高效率地排气，并能在所有的压力区域内增大排气速度且获得充分的最终达到压力(真空度)。
(2)通过在将处理室内残留的成膜气体和反应副产物的量设为不会影响TMP的量之后驱动TMP来进行排气，虽然是成膜工序但也能使用TMP而不会使其发生故障。
(3)通过根据处理室内压力对DP和TMP进行切换，排气时间被缩短，由此能够提高生成能力。
(4)由于能够使处理室内充分地进行排气，所以能够提高处理室内的清洁度。
在上述实施方式中，对在成膜步骤中交替供给原料气体和反应气体的情况进行了说明，但在同时供给原料气体和反应气体的情况下也能适用本发明。例如，也能够适用于具有如下工序的处理：向处理室内供给原料气体和反应气体的工序、以及将原料气体和反应气体从处理室内排出的工序。
另外，在上述实施方式中，对使用DCS气体作为原料气体的示例进行了说明，但作为原料气体，除了DCS气体外例如还能使用：一氯甲硅烷(SiH3Cl、简称：MCS)气体、六氯乙硅烷(Si2Cl6、简称：HCDS)气体、四氯硅烷即四氯化硅(SiCl4、简称：STC)气体、三氯硅烷(SiHCl3、简称：TCS)气体、四氟化硅(SiF4、简称：TFS)气体、六氟乙硅烷(Si2F6、简称：HFDS)气体、丙硅烷(Si3H8、简称：TS)气体、乙硅烷(Si2H6、简称：DS)气体、甲硅烷(SiH4、简称：MS)气体等无机原料气体；和四(二甲基氨基)硅烷(Si[N(CH3)2]4、简称：4DMAS)气体、三(二甲基氨基)硅烷(Si[N(CH3)2]3H、简称：3DMAS)气体、双(二乙基氨基)硅烷(Si[N(C2H5)2]2H2、简称：BDEAS)气体、双(叔丁基氨基)硅烷(SiH2[NH(C4H9)]2、简称：BTBAS)气体等有机原料气体。
另外，在上述实施方式中，对使用O2气体作为反应气体的示例进行了说明，但作为反应气体，除了O2气体外还能使用水蒸气(H2O气体)、一氧化氮(NO)气体、一氧化二氮(N2O)气体、二氧化氮(NO2)气体、一氧化碳(CO)气体、二氧化碳(CO2)气体、臭氧(O3)气体、H2气体+O2气体、H2气体+O3气体等含氧气体(氧化性气体)。
此外，在使用H2O气体作为反应气体的情况下、或在成膜过程中产生H2O气体的情况下，由于H2O气体难以被排出，所以处理室内的排气需要花费时间，成膜所需的时间变长。若至少在使用H2O气体作为反应气体后的排气工序或产生H2O气体的工序之后适用上述的排气工序的话，则能够谋求排气所需时间的大幅度缩短，并且通过本发明获得的效果变得尤其显著。
另外，在上述实施方式中，对形成氧化硅膜的示例进行了说明，但本发明还能适用于硅氮化膜(Si3N4膜、以下也简称为SiN膜)、硅氮氧化膜(SiON膜)、硅碳氮化膜(SiCN膜)、硅氧碳氮化膜(SiOCN膜)、硅碳氧化膜(SiOC膜)等CVD膜的所有成膜，进一步地，能够适用于具有氧化工序、扩散工序、退火工序等半导体器件的制造工序中的减压排气工序的所有衬底处理工序。
需要说明的是，本发明并不限定于上述实施例，当然还能在不脱离其主旨的范围内进行各种改变。
在上述实施方式中说明了对晶片施加处理的情况，但处理对象也可以是光掩膜、印刷布线衬底、液晶面板、CD或磁盘等。
另外，在上述实施方式中，对使用一次处理多张衬底的批量式衬底处理装置来形成薄膜的示例进行了说明。本发明并不限定于上述实施方式，例如还能适用于使用一次处理一张或几张衬底的枚叶式衬底处理装置来形成薄膜的情况。另外，在上述实施方式中，对使用具有Hot-Wall型处理炉的衬底处理装置来形成薄膜的示例进行了说明。本发明并不限定于上述实施方式，还能适用于使用具有Cold-Wall型处理炉的衬底处理装置来形成薄膜的情况。在这些情况下，处理步骤、处理条件也能设为例如与上述实施方式相同的处理步骤、处理条件。
需要说明的是，本申请以2014年9月30日申请的日本申请特愿2014-200883为基础主张优先权的利益，并在此通过引用将其全部公开内容援引入本申请。
工业实用性
根据本发明的衬底处理装置、半导体器件的制造方法及记录介质，能够高效率地进行处理室内的排气，并能提高生产率。
附图标记说明
晶片：200
处理室：204
排气管：207a
第一排气管：207b
第二排气管：207c
控制器：280
闸阀：301
涡轮分子泵：302
干式真空泵：303
APC阀：304

Claims (13)

1.一种衬底处理装置，其特征在于，具有：
热壁型的处理室，其对沿垂直方向排列成多层的衬底进行处理；
加热机构，其以包围所述处理室的方式设置，将整个所述处理室内加热成均匀或规定的温度分布；
处理气体供给系统，其向所述处理室内供给包括原料气体和反应气体的处理气体；
排气管，其与所述处理室的侧壁的一部分连接，对所述处理室内的环境气体进行排气；
第一排气系统，其具有从所述排气管以直角分支的第一排气管和设于所述第一排气管的中途的第一泵，并在下游侧与类型不同于所述第一泵的第二泵连接，且对所述处理室内进行排气；
第二排气系统，其具有与所述排气管连接的第二排气管，与所述第二泵连接，且对所述处理室内进行排气；以及
控制部，其构成为以如下方式对所述第一排气系统及所述第二排气系统进行控制：在将供给至所述处理室内的所述处理气体从所述处理室内排出时，先从所述第二排气系统对所述处理室内进行排气，当所述处理室内的压力达到规定压力后，将排气路径从所述第二排气系统切换成所述第一排气系统，并从所述第一排气系统对所述处理室内进行排气，
所述第一排气系统在比所述第一泵靠上游侧的位置包含排气阀，所述第二排气系统在比所述第二泵靠上游侧的位置包含APC阀，
使相对于所述处理室内的所述衬底供给原料气体的工序、和相对于所述衬底供给反应气体的工序以中间隔着对所述处理室内的气体进行排气的工序的方式交替进行规定次数而在所述衬底上成膜，在所述进行排气的工序中，所述控制部通过以打开所述排气阀并关闭所述APC阀的方式进行控制，而将所述排气路径从所述第二排气系统切换到所述第一排气系统。
2.根据权利要求1所述的衬底处理装置，其特征在于，与所述第二泵相比，所述第一泵在低压区域内的排气效率更高，
在所述进行排气的工序的期间，所述处理室内的压力持续降低。
3.根据权利要求2所述的衬底处理装置，其特征在于，所述第一泵是轴流泵，所述第二泵是干式真空泵。
4.根据权利要求3所述的衬底处理装置，其特征在于，所述第一泵设置在从所述处理室离开规定距离的位置上。
5.根据权利要求4所述的衬底处理装置，其特征在于，所述规定距离为1m以下。
6.根据权利要求5所述的衬底处理装置，其特征在于，所述第一泵设置在所述衬底处理装置的壳体内。
7.根据权利要求1所述的衬底处理装置，其特征在于，所述衬底处理装置还具备压力传感器，该压力传感器设于所述排气管，并用于检测所述处理室内的压力，
所述排气阀是闸阀，
所述控制部基于所述压力传感器控制由所述APC阀进行的压力调整动作。
8.根据权利要求4所述的衬底处理装置，其特征在于，所述第一泵与所述第二泵相比设置在离所述处理室更近的位置上，
所述第一排气管及所述第二排气管朝向所述第二泵而向下方延伸。
9.根据权利要求1所述的衬底处理装置，其特征在于，所述规定压力为将所述处理室内残留的所述处理气体和副产物除去至不会给所述第一泵带来不良影响的程度的10～100Pa。
10.根据权利要求7所述的衬底处理装置，其特征在于，所述控制部构成为以如下方式对所述APC阀及所述闸阀进行控制：当所述处理气体的排气开始时，打开所述APC阀并关闭所述闸阀，当所述处理室内的压力达到所述规定压力时，关闭所述APC阀并打开所述闸阀。
11.根据权利要求10所述的衬底处理装置，其特征在于，所述控制部构成为以如下方式进行控制：在所述进行排气的工序中，向所述处理室内供给非活性气体，并且，先从所述第二排气系统对所述处理室内进行排气，当所述处理室内的压力达到规定压力后，将排气路径从所述第二排气系统切换成所述第一排气系统，并从所述第一排气系统对所述处理室内进行排气。
12.一种半导体器件的制造方法，其特征在于，具有以下工序：
向由将整个热壁型的处理室内加热成均匀或规定的温度分布的加热机构包围且收纳有沿垂直方向排列成多层的衬底的所述处理室内供给包括原料气体和反应气体的处理气体的工序；以及
从所述处理室内将所述处理气体排出的工序，
在将所述处理气体排出的工序中，先从具有与排气管连接的第二排气管且与类型不同于第一泵的第二泵连接的第二排气系统对所述处理室内进行排气，当所述处理室内的压力达到规定压力后，将排气路径从所述第二排气系统切换成第一排气系统，并从所述第一排气系统对所述处理室内进行排气，其中，所述排气管与所述处理室的侧壁的一部分连接，对所述处理室内的环境气体进行排气，所述第一排气系统具有从所述排气管以直角分支的第一排气管和设于所述第一排气管的中途的所述第一泵，并在下游侧与所述第二泵连接，
使相对于所述处理室内的所述衬底供给原料气体的工序、和相对于所述衬底供给反应气体的工序以中间隔着对所述处理室内的气体进行排气的工序的方式交替进行规定次数而在所述衬底上成膜，在所述进行排气的工序中，通过以打开设于所述第一排气系统中的比所述第一泵靠上游侧的位置处的排气阀并关闭设于所述第二排气系统中的比所述第二泵靠上游侧的位置处的APC阀的方式进行控制，而将所述排气路径从所述第二排气系统切换到所述第一排气系统。
13.一种记录介质，可由计算机读取，其特征在于，记录有使计算机执行如下步骤的程序：
向由将整个热壁型的处理室内加热成均匀或规定的温度分布的加热机构包围且收纳有沿垂直方向排列成多层的衬底的所述处理室内供给包括原料气体和反应气体的处理气体的步骤；以及
先从具有与排气管连接的第二排气管且与类型不同于第一泵的第二泵连接的第二排气系统对所述处理室内进行排气，当所述处理室内的压力达到规定压力后，将排气路径从所述第二排气系统切换成第一排气系统，并从所述第一排气系统对所述处理室内进行排气的步骤，其中，所述排气管与所述处理室的侧壁的一部分连接，对所述处理室内的环境气体进行排气，所述第一排气系统具有从所述排气管以直角分支的第一排气管和设于所述第一排气管的中途的所述第一泵，并在下游侧与所述第二泵连接，
使相对于所述处理室内的所述衬底供给原料气体的步骤、和相对于所述衬底供给反应气体的步骤以中间隔着对所述处理室内的气体进行排气的步骤的方式交替进行规定次数而在所述衬底上成膜，在所述进行排气的步骤中，通过以打开设于所述第一排气系统中的比所述第一泵靠上游侧的位置处的排气阀并关闭设于所述第二排气系统中的比所述第二泵靠上游侧的位置处的APC阀的方式进行控制，而将所述排气路径从所述第二排气系统切换到所述第一排气系统。
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