CN110809818A - 保护板、衬底处理装置及半导体器件的制造方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种抑制副产物向反应管的炉口部附着的保护板。该保护板设在将下端开放的圆筒状的反应管的开口气密地封堵的盖部上，构成为，具备：大致圆盘状的圆板部，其以至少下表面的一部分与上述盖部的上表面接触的方式设置；侧壁部，其从该圆板部的外周端垂直地延伸；环状的槽，其形成于上述下表面；和层差部，其形成于上述下表面的比上述槽靠外周侧的位置，且在与上述盖部的上表面之间产生规定间隙，从形成于上述盖部的气体供给口供给到上述槽的气体从上述盖部与上述层差部之间通过而向上述侧壁部的整个外侧供给。

Description

保护板、衬底处理装置及半导体器件的制造方法
技术领域
本发明涉及对衬底进行薄膜生成等处理的保护板、衬底处理装置及半导体器件的制造方法。
背景技术
作为进行半导体器件的制造工序中的衬底处理的衬底处理装置，具有纵式衬底处理装置。在纵式衬底处理装置中，在使多张衬底多层地层叠而保持的状态下，将其装入到处理室内，一次性处理多张衬底。
在处理中，处理室下部的炉口部有可能在处理室内成为最低温。当原料气体向该处扩散时，会附着原料气体的反应副产物，而成为产生颗粒的原因。以往，已知向处理气体浓度变高的炉口部供给吹扫气体来抑制副产物向金属部件附着的衬底处理装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：WO2017/37937号公报
专利文献2：日本特开2006-310857号公报
专利文献3：日本特开2006-269646号公报
专利文献4：日本特开2002-009010号公报
发明内容
但是，在某种衬底处理装置中，因炉口部的结构导致原料气体的稀释不充分，而存在基于原料气体产生的副产物附着于炉口部的情况。尤其当将金属部件用于炉口部时，副产物容易附着。因此，清洁周期变短，并且有产生颗粒的隐患。
本发明提供抑制基于原料气体产生的副产物向炉口部附着的保护板、衬底处理装置及半导体器件的制造方法。
本发明的一个方案是设在将筒状的反应管的下端开口气密地封堵的盖部上的保护板，涉及如下保护板的技术，该保护板构成为具备：大致圆盘状的圆板部(45、28)，其以至少下表面的一部分与上述盖部的上表面接触的方式设置；侧壁部(12)，其从该圆板部的外周端垂直地延伸；大致环状的槽(27)，其形成于上述下表面；和层差部(52)，其形成于上述下表面的比上述槽靠外周侧的位置，且在与上述盖部的上表面之间产生规定间隙，从形成于上述盖部的气体供给口供给到上述槽的气体从上述盖部与上述层差部之间通过而向上述侧壁部的整个外侧供给。
发明效果
根据一个方案，能够抑制副产物的附着及颗粒的产生，能够谋求提高生产率。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施例的衬底处理装置的纵剖视图。
图2是表示该衬底处理装置的炉口部的纵剖视图。
图3的(A)是表示上述衬底处理装置中使用的保护板的俯视立体图，图3的(B)是表示该保护板的仰视立体图。
图4的(A)是表示上述衬底处理装置中使用的保护板的俯视图，图4的(B)示出(A)的A-A向视图。
图5是表示上述炉口部中的第2吹扫气体的流速分布的说明图。
图6的(A)是表示以往构造的上述炉口部的处理气体浓度分布的纵剖视图，图6的(B)是表示以往构造的上述炉口部的处理气体浓度分布的横剖视图。
图7的(A)是表示第1实施例的上述炉口部的处理气体浓度分布的纵剖视图，图7的(B)是表示第1实施例的上述炉口部的处理气体浓度分布的横剖视图。
图8是对第1实施例中的炉口部的处理气体浓度分布和以往构造中的炉口部的处理气体浓度分布进行比较的曲线图。
图9的(A)是表示本发明的第2实施例的衬底处理装置中使用的保护板的俯视图，图9的(B)是表示该保护板的仰视图，图9的(C)是(A)的B-B向视图。
具体实施方式
以下一边参照附图一边说明本发明的实施例。此外，在以下附图中，对相同或相对应的结构，标注相同或相对应的附图标记，并省略其说明。
在第1实施例中，衬底处理装置构成为纵式衬底处理装置(以下称为处理装置)1，作为半导体器件(device)的制造方法中的制造工序之一而实施热处理等衬底处理工序。
如图1所示，处理装置1具备圆筒状的反应管2和设置于反应管2外周的作为加热手段(加热机构)的加热器3。反应管2由例如石英(SiO)或碳化硅(SiC)等形成。在反应管2上设置有温度检测器4。温度检测器4沿反应管2的内壁立起设置。
在反应管2的下端开口部，经由O型环等密封部件6而连结有筒状的歧管5，歧管5支承反应管2的下端。歧管5由例如不锈钢等金属形成。由反应管2和歧管5形成处理容器7。在处理容器7的内部，形成有对作为衬底的晶片W进行处理的处理室8。
另外，反应管2以向外侧(半径方向)突出的方式，分别相对地形成有供给缓冲室2A和排气缓冲室2B。供给缓冲室2A及排气缓冲室2B通过隔壁而被划分成多个空间。在供给缓冲室2A的各划分空间中分别设置有喷管23a、喷管23b、喷管23c(后述)。供给缓冲室2A及排气缓冲室2B与处理室8的边界壁形成为与反应管的没有设置供给缓冲室2A等的部位处的内径相同的内径，且设有使两侧连通的多个狭缝。在供给缓冲室2A的内壁下方形成有用于供喷管23a、喷管23b、喷管23c插拆的开口部2E。开口部2E形成为与供给缓冲室2A大致相同的宽度。在此，由于难以消除开口部2E与喷管23a、喷管23b、喷管23c的基部之间的间隙，所以难以防止反应气体等从该间隙流出。
歧管5的下端开口部(处理容器7的下端开口部)通过圆盘状的盖部9而进行开闭。盖部9例如由金属形成。在盖部9的上表面，设置有O型环等密封部件11，通过密封部件11将反应管2和外部气体气密地密封。在盖部9的上表面，设置有后述的作为盖部罩的保护板12。在盖部9的中央形成有孔，供后述的旋转轴13穿插。为了保护密封部件6和密封部件11，期望将它们保存在200℃以下，在反应管2和歧管5的凸缘安装有水套(未图示)。
处理室8将垂直地呈架状支承多张例如25～150张晶片W的作为衬底保持件的舟皿14收纳于内部。舟皿14由例如石英、SiC等形成，舟皿14支承于隔热构造体15的上方。
隔热构造体15的外形为圆柱状，由贯穿盖部9的旋转轴13支承。旋转轴13与设置于盖部9下方的旋转机构16连接。在旋转轴13的贯穿盖部9的部分设有例如磁性流体密封件，旋转轴13构成为能够在气密地密封反应管2内部的状态下旋转。通过旋转轴13旋转，而隔热构造体15和舟皿14一体地旋转。盖部9通过作为升降机的舟皿升降器17而被向上下方向驱动。通过舟皿升降器17，衬底保持体及盖部9一体地升降，而相对于反应管2将舟皿14搬入搬出。
处理装置1具有气体供给机构18，作为衬底处理中使用的处理气体而将原料气体、反应气体和非活性气体供给到处理室8内。气体供给机构18所供给的处理气体根据成膜的膜的种类而进行选择。在第1实施例中，气体供给机构18包含原料气体供给部、反应气体供给部、非活性气体供给部、第1吹扫气体供给部、第2吹扫气体供给部。
原料气体供给部具备气体供给管19a。在气体供给管19a上，从上游方向按顺序设有作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)21a及作为开闭阀的阀22a。气体供给管19a的下游端与贯穿歧管5的侧壁的喷管23a连接。喷管23a沿着反应管2的内壁在上下方向上立起设置于反应管2内，形成有多个朝向保持于舟皿14的晶片W开口的供给孔。经由喷管23a的供给孔，对晶片W供给原料气体。
以下，通过相同的结构，从反应气体供给部，经由气体供给管19b、MFC21b、阀22b、喷管23b对晶片W供给反应气体。从非活性气体供给部，经由气体供给管19c、19d、19e、MFC21c、21d、21e、阀22c、22d、22e、喷管23a、23b、23c对晶片W供给非活性气体。
第1吹扫气体供给部(供给机构)具备气体供给管19f。在气体供给管19f上从上游方向按顺序设有MFC21f及阀22f。气体供给管19f的下游端与形成在旋转轴13周围的中空部24连接。中空部24通过磁性流体密封件而在轴承近前被密封，向上端、即反应管2的内部开放。另外，形成有从中空部24连通至保护板12上表面的空间，该空间与形成在隔热构造体15与保护板12之间的间隙41(后述，参照图2)连续，形成第1吹扫气体流路25(参照图2)。
第2吹扫气体供给部(供给机构)具备气体供给管19g。在气体供给管19g上从上游方向按顺序设有MFC21g及阀22g。气体供给管19g的下游端贯穿盖部9，在盖部9的上表面形成第2吹扫气体供给口。因此，第2吹扫气体供给口形成于盖部9的上表面，向第2吹扫气体流路27开口。第2吹扫气体供给口的开口位置为喷管23a、23b、23c附近(参照图3的(B))。对从阀22g到第2吹扫气体供给口之间的气体供给管19a使用波纹管那样的挠性配管。第2吹扫气体流路27为大致环状(圆圈状)，在保护板12的下表面的整周范围内形成。
在歧管5的排气口26安装有排气管32。在排气管32上，经由检测处理室8内的压力的作为压力检测器(压力检测部)的压力传感器33、及作为压力调整器(压力调整部)的APC(Auto Pressure Controller：自动压力控制器)阀34，而连接有作为真空排气装置的真空泵35。通过这样的结构，能够使处理室8内的压力为与处理相应的处理压力。排气管32被设置在与喷管23a、23b、23c相对的位置。
在旋转机构16、舟皿升降器17、气体供给机构18的MFC21a～21g、阀22a～22g及APC阀34上连接有控制它们的控制器36。控制器36例如由具备CPU(中央处理器)的微型处理器(计算机)构成，构成为控制处理装置1的动作。在控制器36上，连接有构成为例如触摸面板等的输入输出装置37。
在控制器36上连接有作为存储介质的存储部38。在存储部38中，以可读出的方式保存有控制处理装置1的动作的控制程序、根据处理条件使处理装置1的各结构部执行处理的程序(也称为配方(recipe))。
存储部38可以为内置于控制器36的存储装置(硬盘或闪存)，也可以为可搬性的外部记录装置(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)。另外，向计算机提供程序也可以使用英特网或专用线路等通信手段来进行。根据需要并基于来自输入输出装置37的指示等从存储部38读出程序，由控制器36执行遵照所读出的配方的处理，由此处理装置1在控制器36的控制下执行所期望的处理。
设于盖部9的上表面的保护板12由例如石英等耐热耐腐蚀材料(耐蚀材料)形成。通过保护板12覆盖金属制的盖部9，而抑制处理气体向盖部9接触，从而抑制因处理气体导致的盖部9的腐蚀和劣化。
图2示出炉口部及隔热构造体15的内部构造。隔热构造体15具有圆柱状的筒体39和由旋转轴13支承的金属制的圆盘状的底板40。筒体39由例如石英等耐热材料形成，成为下端开放的中空构造，载置于底板40。另外，在筒体39内，中空筒状的隔热板支承柱42设在底板40之上。
隔热板支承柱42将由例如石英等耐热材料形成的圆板状的隔热板43多层地层叠而保持。在隔热板支承柱42内，穿插有副加热器44。副加热器44在隔热板支承柱42的上方成为环状，通过副加热器44对筒体39的上表面及处理室8的下部进行加热。为了供副加热器44穿插，旋转轴13也具有中空构造，从设于旋转轴13的磁密封件附近的侧部的贯穿孔13c将从第1吹扫气体分支的第3吹扫气体导入到旋转轴13内。
从第1吹扫气体供给部供给的第1吹扫气体在旋转轴13的外周上升后，将进路变成水平，一边对底板40与保护板12之间的狭窄的间隙41进行吹扫，一边相对于作为炉口部的处理容器7下方供给。也就是说，第1吹扫气体在上游对旋转轴13的周围进行吹扫，在下游对保护板12的露出面和喷管23a～23c的基部进行吹扫后，最终从形成于反应管2的下端的排气口26排出。
在保护板12上，除去配置有喷管23a、23b、23c的部位以外，形成有延伸至歧管5附近的第1薄壁部28。另外，在第1薄壁部28的外周端形成有沿着歧管5的内壁垂直地延伸的侧壁部29。在第1薄壁部28与盖部9之间形成有规定间隔的间隙，在侧壁部29与歧管5之间也形成有规定间隔的间隙31。
供给到第2吹扫气体流路27的第2吹扫气体一边从第2吹扫气体流路27向半径方向流出并从间隙31通过，一边对保护板12的背面和歧管5的内表面进行吹扫，然后从排气口26排出。
在中空部24中从第1吹扫气体分支的第3吹扫气体从旋转轴13与副加热器44之间的间隙及隔热板支承柱42与副加热器44之间的间隙通过，被导入到隔热构造体15内。这些间隙构成第3吹扫气体流路30。此外，作为第3吹扫气体的排出孔，在底板40上例如以相等角度间距形成有多个开口40A。第3吹扫气体从第3吹扫气体流路30通过，从隔热板支承柱42的上端向筒体39内供给。筒体39内的第3吹扫气体沿着筒体39的内周面下降，从开口40A排出而与第1吹扫气体合流，被向炉口部内放出。在第3吹扫气体被向炉口部内放出的过程中，筒体39内被吹扫。以使第3吹扫气体的流量比第1吹扫气体多的方式，设计各个流路的流导。此外，作为吹扫气体，只要是不与原料气体和反应气体发生反应的气体即可。
接下来，说明炉口部的处理气体的浓度(分压)。图6的(A)、图6的(B)示出以往的炉口部、即不进行基于第2吹扫气体54(后述)的吹扫的情况下的炉口部的处理气体浓度(气体分压)分布。如图6的(A)、图6的(B)所示，判明了在以往结构的情况下，在炉口部中，在位于排气口26的相反侧(相对的一侧)的喷管23a～23c的基部的部分(喷管23侧)处，处理气体浓度变高。另外，确认到在喷管23a～23c的基部的部分处，显著地观察到副产物附着。
此时的歧管5的内周面处的处理气体浓度在喷管23侧为2.5Pa以上，另一方面，在喷管23的相反侧(排气口26侧)为1Pa以下，在该部分未实质地观察到副产物附着。此外歧管的温度在整周内大致固定，为200℃左右。由此，可以认为只要在炉口部中将处理气体浓度设为比不会产生副产物的临界值(1～2.5Pa之间的值。例如2Pa)低的值(例如1Pa)，就能够充分地抑制副产物向炉口部的附着。
可以想到在排气口26侧处理气体浓度变低是由于吹扫气体容易朝向排气口26流动。另一方面，由于与吹扫气体向排气口26流动相应地，难以向喷管23a～23c侧充分地供给吹扫气体，所以可以想到在喷管23a～23c侧处理气体浓度会变高。因此，可以想到通过也相对于喷管23a～23c侧供给充分流量的吹扫气体来充分地稀释喷管23a～23c侧的处理气体，而能够使喷管23侧的处理气体浓度成为比不会产生副产物的临界值低的值。
炉口部的处理气体浓度随着吹扫气体的流量越多则越降低。但是，了解到在吹扫气体的流量为某个临界值以上的情况下(例如在比500sccm大的情况下)，炉口部的吹扫气体会到达晶片处理区域，而给成膜处理(例如面间均匀性)造成坏影响。为了保持成膜处理的品质，优选的是将吹扫气体流量设为500sccm以下。但是，了解到在该情况下，存在炉口部的处理气体浓度会成为临界值(例如1Pa)以上而副产物附着于炉口部的情况。在此，面间均匀性表示每个衬底的处理均匀性。例如，表示位于舟皿14下方的衬底的处理状态和位于上方的衬底的处理状态接近相同状态。
于是发明人等发现，通过对于处理气体浓度高、副产物容易附着的部分、例如炉口部中的喷管23a～23c基部的周边部分而使所供给的吹扫气体流量比其他部分多，即通过局部增加吹扫气体的流量，而能够不给成膜处理造成坏影响地抑制炉口部整体的副产物附着。另外，发明人等考虑，通过向喷管23a～23c的基部及其周边部供给第1吹扫气体53的大部分，并针对其他部分沿着歧管5的内壁面供给第2吹扫气体54，而能够将吹扫气体流量抑制到临界值以下，同时向处理气体浓度高的部位集中地供给吹扫气体，并且针对其他部分也供给吹扫气体，从而能够抑制副产物附着。
以下，在图3的(A)、图3的(B)及图4的(A)、图4的(B)中，说明用于将第1吹扫气体53向喷管23a～23c的基部集中地供给、对其以外的部分供给第2吹扫气体54的保护板12的构造。此外，在图3的(A)、图3的(B)、图4的(A)中，以实线箭头示出第1吹扫气体53的流动，以虚线箭头示出第2吹扫气体54的流动。另外，在图3的(A)、图3的(B)及图4的(A)、图4的(B)中，为方便起见将喷管23a～23c(喷管23a～23c的设置位置)示为孔。
如图3的(A)、图4的(B)所示，在保护板12的表面形成有厚壁部45、第1薄壁部28、第2薄壁部47和第3薄壁部48。厚壁部45成为一部分被切缺的大致圆形，在中心部穿设有用于供隔热板支承柱42穿插的孔46。此外，由厚壁部45、第1薄壁部28、第2薄壁部47和第3薄壁部48构成圆盘状的圆板部。
第1薄壁部28形成于厚壁部45的外周侧。第1薄壁部28的厚度比厚壁部45小，成为一部分被切缺的环状。另外，与第1薄壁部28的外周端连续地垂直形成有侧壁部29。第1薄壁部28被切缺的部位成为厚度比第1薄壁部28小的第2薄壁部47。第2薄壁部47以避开与喷管23a～23c接触的目的，形成在与其设置位置相对应的部位(喷管23a～23c的基部及其周边部)。此外，在第2薄壁部47的外周端没有形成侧壁部29。
厚壁部45被切缺的部位成为厚度比厚壁部45小、且具有与第1薄壁部28同等或大致同等的厚度的第3薄壁部48。第3薄壁部48与第2薄壁部47的半径方向内侧连续，成为与第2薄壁部47同心且具有规定宽度的圆弧状的部位。另外优选的是，第3薄壁部48的厚度构成为比第2薄壁部47的厚度厚。通过像这样构成，而能够减小从保护板12的中心侧向喷管23a～23c的流路阻力。即，能够使气体的供给量从保护板12的中心侧向喷管23a～23c增大。
此外，底板40的外径比厚壁部45的外径小，第3薄壁部48的内周端的位置成为比底板40的内周端靠中心侧。因此，在底板40与第3薄壁部48之间，形成有比底板40与厚壁部45之间大的间隙41，因此在该间隙41中流路阻力比底板40与厚壁部45之间小。因此，如图3的(A)及图4的(A)所示，沿着筒体39的内周面下降的第1吹扫气体53中的大部分从第3薄壁部48通过而被向喷管23a～23c的下方供给，喷管23a～23c的基部及周边部被吹扫。
此外，将原料气体或反应气体的浓度高并需要使第1吹扫气体53集中地流动的区域的两端部、和保护板12的中心以线连结而形成的区域成为扇形区域S，第2薄壁部47和第3薄壁部48位于扇形区域S内。扇形区域S的中心角(开角)α例如为60°，根据喷管的设置根数等而在0°<α<120°的范围内适当设定。此外，在中心角α超过120°的情况下，处理气体浓度有超过临界值的隐患，在处理容器7内有可能会附着副产物，因此不优选。
在厚壁部45，形成有从与第3薄壁部48的边界(第3薄壁部48的内周端)向半径方向外侧突出至第3薄壁部48的外周端的突出部49。形成有突出部49的位置例如为与排气口26相对的位置(排气口26的相反侧)。突出部49的上表面保持与薄壁部的内侧相同的高度。
如图3的(B)所示，在厚壁部45及突出部49的背面，沿着厚壁部45及突出部49的外周端部，刻设有具有规定宽度、规定深度的槽27(以下称为第2吹扫气体流路)。第2吹扫气体流路27由第1流路27a、第2流路27b、27b和环状的第3流路27c构成，其中第1流路27a从突出部49的前端部向中心方向延伸，第2流路27b、27b在突出部49的基端部分支并向周向弯曲，沿着第3薄壁部48的内周端部延伸，第3流路27c在第3薄壁部48的侧端部向半径方向外侧弯曲，进一步沿着厚壁部45的外周端部向周向弯曲，沿着厚壁部45的外周端部延伸，与第2流路27b、27b连续。
在保护板12的背面中的、比第2吹扫气体流路27靠外周侧(第1薄壁部28、第2薄壁部47、第3薄壁部48的背面)的部分以减小厚度的方式形成有层差部52。因此，在将保护板12设置到盖部9上时，比第2吹扫气体流路27靠中心侧的中心部(厚壁部45的背面)51和盖部9的上表面接触，在盖部9的上表面与层差部52之间形成有微小的间隙。
第2吹扫气体供给部的气体供给管19g与第1流路27a的前端部(外周侧)连通，从第1流路27a的前端部供给第2吹扫气体54。供给到第1流路27a的第2吹扫气体54按第1流路27a、第2流路27b、第3流路27c的顺序依次流通。此时，盖部9的上表面和中心部51接触，在盖部9的上表面与层差部52之间形成有微小的间隙。因此，第2吹扫气体54在从第1流路27a、第2流路27b及第3流路27c流通的过程中，从上述间隙流出，并从盖部9的上表面与层差部52之间、歧管5的内周面与侧壁部29之间流通，一边吹扫一边向炉口部放出。向炉口部放出的第2吹扫气体54被从排气口26排出。
此外，使第1流路27a、第2流路27b及第3流路27c向炉口部连通的间隙在整周成为固定间隔，至少在第3流路27c中能够比较均匀地使吹扫气体向炉口部流出。另一方面在第2流路27b中，间隙的长度成为加倍程度，流导降低，因此流出少。由于与该减少量相比，第1吹扫气体通过第3薄壁部48而增加的量更多，所以其结果为能够实现强化吹扫气体向喷管23a～23c的基部的供给。
图5以流线示出向第2吹扫气体流路27供给第2吹扫气体54时的第2吹扫气体54的流通状态。如图5所示，第2吹扫气体54几乎不从第1流路27a、第2流路27b流出，而一边朝向半径方向外侧流出一边从第3流路27c流通，对歧管5与侧壁部29之间进行吹扫。此外，严密地说第2吹扫气体54的流出量能越接近喷管23a～23c则越多，越接近排气口26则越少。此外，在图5中，示出了在排气口26附近没有第2吹扫气体54的流束，但实际上有少量在流动。
图7的(A)、图7的(B)示出第1实施例的、向喷管23a～23c的基部集中地供给第1吹扫气体53并向其以外的部位供给第2吹扫气体54的构造中的、炉口部的处理气体浓度(气体分压)分布。如图7的(A)、图7的(B)所示，可知在第1实施例的结构的情况下，炉口部的处理气体浓度在整个区域范围内减少，尤其在喷管23a～23c的基部及周边部(第1测定点、第2测定点附近)，处理气体浓度显著地降低。
图8示出在图6的(B)、图7的(B)所示的第1测定点～第7测定点处测定气体分压并对测定结果进行比较的曲线图。此外，在图8中，实线示出以往构造的处理气体浓度分布，虚线示出第1实施例的构造的处理气体浓度分布。
如图8所示，可知在第1实施例的构造中，在被集中地供给第1吹扫气体53的喷管23a～23c的基部及其附近(第1测定点、第2测定点附近)，处理气体浓度与以往相比减少至1/2左右。另外，在形成有侧壁部29、且经由第2吹扫气体流路27向侧壁部29与歧管5之间供给有第2吹扫气体54的部分(第3测定点～第7测定点)，处理气体浓度与以往相比减少至1/4以下。
接下来，说明使用上述处理装置1在衬底上形成膜的处理(成膜处理)。在此，说明通过对晶片W作为原料气体供给DCS(SiH2Cl2：二氯硅烷)气体、作为反应气体供给O2气体(氧气)而在晶片W上形成氧化硅(SiO2)膜的例子。此外，在以下的说明中，构成处理装置1的各部分的动作由控制器36控制。
(晶片装入及舟皿装载)
当将多枚晶片W装填到舟皿14中(晶片装入)后，舟皿14通过舟皿升降器17被搬入到处理室8内(舟皿装载)，反应管2的下部以下的部分成为被盖部9气密地封堵(密封)的状态。此时，从第1吹扫气体供给部，作为第1吹扫气体53而将N2气体经由间隙41向喷管23a～23c的基部供给。另外，从第2吹扫气体供给部，作为第2吹扫气体54而将N2气体经由第2吹扫气体流路27向侧壁部29与歧管5之间供给。第1吹扫气体53、第2吹扫气体54的供给至少持续至成膜处理完成。
(压力调整及温度调整)
以处理室8内成为规定压力(真空度)的方式，通过真空泵35进行真空排气(减压排气)。处理室8内的压力由压力传感器33测定，基于测定出的压力信息反馈控制APC阀34。另外，以处理室8内的晶片W成为规定温度的方式，由加热器3进行加热。此时，以处理室8成为规定的温度分布的方式，基于温度检测器4检测出的温度信息反馈控制向加热器3的通电情况。另外，开始基于旋转机构16对舟皿14及晶片W实施的旋转。
(成膜处理)
[原料气体供给工序]
当处理室8内的温度稳定于预先设定的处理温度时，对处理室8内的晶片W供给DCS气体。DCS气体由MFC21a控制成所期望的流量，经由气体供给管19a及喷管23a向处理室8内供给。此时，从第1吹扫气体供给部、第2吹扫气体供给部对炉口部供给N2气体。由此，能够以第1吹扫气体53集中地对喷管23a～23c的基部和周边部进行吹扫，并且能够以第2吹扫气体54对除此以外的部分进行吹扫，从而稀释炉口部的原料气体浓度。此外，在该工序中，也可以暂时使基于第1吹扫气体供给部、第2吹扫气体供给部对N2气体的供给增加。
[原料气体排气工序]
接着，停止DCS气体的供给，通过真空泵35对处理室8内进行真空排气。此时，也可以从非活性气体供给部作为非活性气体而将N2气体向处理室8内供给(非活性气体吹扫)。
[反应气体供给工序]
接着，对处理室8内的晶片W供给O2气体。O2气体由MFC21b控制成所期望的流量，经由气体供给管19b及喷管23b向处理室8内供给。此时，从第1吹扫气体供给部、第2吹扫气体供给部对炉口部供给N2气体。由此，能够集中地对喷管23a～23c的基部和周边区域进行吹扫，并且也能够对其他部分进行吹扫，从而能够稀释炉口部中的反应气体浓度。
[反应气体排气工序]
接着，停止O2气体的供给，通过真空泵35对处理室8内进行真空排气。此时，也可以从非活性气体供给部将N2气体向处理室8内供给(非活性气体吹扫)。
通过实施规定次数(一次以上)的进行上述四道工序的循环，而能够在晶片W上形成规定组成及规定膜厚的SiO2膜。
(舟皿卸载及晶片卸下)
在形成规定膜厚的膜后，从非活性气体供给部供给N2气体，将处理室8内置换成N2气体，并且将处理室8的压力恢复成常压。然后，通过舟皿升降器17使盖部9下降，将舟皿14从反应管2搬出(舟皿卸载)。然后，将已处理晶片W从舟皿14取出(晶片卸下)。
作为在晶片W上形成SiO2膜时的处理条件，例如例示如下。
处理温度(晶片温度)：300℃～700℃，
处理压力(处理室内压力)：1Pa～4000Pa，
DCS气体：100sccm～10000sccm，
O2气体：100sccm～10000sccm，
N2气体：100sccm～10000sccm，
通过将各个处理条件设定成各自范围内的值，而能够使成膜处理恰当地进行。
如上述那样，在第1实施例中，在厚壁部45的与喷管23a～23c相对的部分形成第3薄壁部48，在第1薄壁部28的喷管23a～23c的基部及其周边部形成第2薄壁部47。
因此，形成在隔热构造体15与保护板12之间的间隙41在从保护板12的中心朝向喷管23a～23c的方向上，开口面积变大。即，由于从间隙41通过时的流路阻力减小，所以隔热构造体15内的第1吹扫气体53的大部分从第3薄壁部48通过。另外，由于第2薄壁部47的厚度比第1薄壁部28小，所以从第3薄壁部48通过的第1吹扫气体53没有向周向扩散而被向喷管23a～23c的基部和周边部供给。
因此，喷管23a～23c的基部及其周边部的处理气体浓度减少，而能够抑制副产物附着。由此，能够抑制产生颗粒，从而能够谋求提高生产率。
另外，在第1实施例中，以在保护板12的背面形成第2吹扫气体流路27并且在保护板12的外周端形成垂直地立起设置的侧壁部29、且在保护板12与盖部9之间、侧壁部29与歧管5之间形成有规定间隙的方式，配置保护板12。
因此，被供给到第2吹扫气体流路27的第2吹扫气体54从保护板12与盖部9之间、侧壁部29与歧管5之间通过，向炉口部放出。通过形成侧壁部29，而能够减小第2吹扫气体54的流路截面积，因此能够一边抑制第2吹扫气体54的供给量，一边充分地对歧管5的内周面进行吹扫，从而能够大幅地减少处理气体浓度。由此，能够抑制副产物相对于歧管5的内周面的附着、抑制产生颗粒，从而能够谋求提高生产率。
另外，由于能够抑制第2吹扫气体54的供给量，所以无需将吹扫气体的总流量增加到所需以上。因此，能够抑制因吹扫气体对晶片处理造成的坏影响，从而能够提高成膜品质。
而且，由于第2吹扫气体54被从朝向喷管23a～23c侧突出的第1流路27a供给，所以来自第2吹扫气体流路27的第2吹扫气体54的流出量越接近喷管23a～23c则越多(参照图5)。即，由于会向处理气体浓度高的喷管23a～23c侧供给更多的第2吹扫气体54，所以能够与处理气体浓度的分布相匹配地高效地供给第2吹扫气体54。
以上，具体地说明了本发明的实施例。但是，本发明并不限定于上述实施例，能够在不脱离其要旨的范围内进行各种变更。
接下来，在图9的(A)～图9的(C)中，说明本发明的第2实施例。在第2实施例中，以从下方贯穿盖部9及保护板12的方式设有温度检测器4。
在使温度检测器4从下方贯穿的情况下，如图9的(B)所示，温度检测器4的贯穿位置位于形成于保护板12背面的第2吹扫气体流路27(第3流路27c)内。
因此，在第2实施例中，以从中心侧绕过温度检测器4的方式使第3流路27c弯曲成半圆状，形成迂回流路27d。设于盖部9的温度检测器4的导入孔为了维持密封性能而期望被吹扫。导入孔与迂回流路27d连通，在第2吹扫气体54从迂回流路27d流通时，能够对导入孔周围进行吹扫。
即使在第2实施例中，与第1实施例同样地，能够将第1吹扫气体53集中地向喷管23a～23c的基部及周边部供给，并且能够通过从第3流路27c流出的第2吹扫气体54对盖部9与层差部52之间、歧管5与侧壁部29之间进行吹扫。
此外，在第1及第2实施例中，虽然是以避开第3薄壁部48的方式形成第2吹扫气体流路(第2流路27b)，但在第3薄壁部48也能够确保足够的壁厚的情况下，第2吹扫气体流路也可以不避开第3薄壁部48而形成为固定半径的圆形。
此外，在上述第1实施例、第2实施例中，说明了作为原料气体而使用DCS气体的例子，但本发明并不限定于这样的方式。例如，作为原料气体，除了DCS气体以外，还能够使用HCDS(Si2Cl6：六氯乙硅烷)气体、MCS(SiH3Cl：氯硅烷)气体、TCS(SiHCl3：三氯硅烷)气体等无机类卤代硅烷原料气体、3DMAS(Si[N(CH3)2]3H：三(二甲胺基)硅烷)气体、BTBAS(SiH2[NH(C4H9)]2：双(叔丁基氨基)硅烷)气体等不含卤基的氮基类(胺类)硅烷原料气体、MS(SiH4：甲硅烷)气体、DS(Si2H6：乙硅烷)气体等不含卤基的无机类硅烷原料气体。
另外，在上述实施例中，说明了形成SiO2膜的例子。但是，本发明并不限定于这样的方式。例如，除此以外，或者在此基础上，能够使用氨(NH3)气体等含氮(N)气体(氮化气体)、丙烯(C3H6)气体等含碳(C)气体、三氯化硼(BCl3)气体等含硼(B)气体等，形成SiN膜、SiON膜、SiOCN膜、SiOC膜、SiCN膜、SiBN膜、SiBCN膜等。即使在进行这些成膜的情况下，能够在与上述实施例相同的处理条件下进行成膜，能够得到与上述实施例相同的效果。
另外，本发明在晶片W上形成含钛(Ti)、锆(Zr)、铪(Hf)、钽(Ta)、铌(Nb)、铝(Al)、钼(Mo)、钨(W)等金属元素的膜、即金属类膜的情况下，也能够优选适用。
工业实用性
能够适用于对半导体衬底等在减压下或处理气体环境下或高温下进行处理的装置，例如能够适用于CVD、PVD、ALD、外延生长等堆积、在表面上形成氧化膜、氮化膜的处理、扩散处理、蚀刻处理。
附图标记说明
1 处理装置
2 反应管
5 歧管
7 处理容器
8 处理室
9 盖部
12 保护板
14 舟皿
15 隔热构造体
18 气体供给机构
26 排气口
27 第2吹扫气体流路
28 第1薄壁部
29 侧壁部
45 厚壁部
47 第2薄壁部
48 第3薄壁部
49 突出部
52 层差部

Claims (9)

1.一种保护板，设在将下端开放的圆筒状的反应管的开口气密地封堵的盖部上，该保护板的特征在于，构成为，
具备：大致圆盘状的圆板部，其以至少下表面的一部分与所述盖部的上表面接触的方式设置；侧壁部，其从该圆板部的外周端垂直地延伸；环状的槽，其形成于所述下表面；和层差部，其形成于所述下表面的比所述槽靠外周侧的位置，且在所述层差部与所述盖部的上表面之间产生规定间隙，从形成于所述盖部的气体供给口供给到所述槽的气体从所述盖部与所述层差部之间通过而向所述侧壁部的整个外侧供给。
2.如权利要求1所述的保护板，其特征在于，构成为，
还具备薄壁部，该薄壁部形成于上表面的外周端部的一部分，且在所述薄壁部与接近上方地设置的部件之间局部地产生宽的间隙，供给到所述部件内的气体集中地从所述间隙流出。
3.一种衬底处理装置，其特征在于，构成为，
具备：处理容器，其在内部收纳要处理的衬底，下端开口；盖部，其气密地封堵所述开口；衬底保持件，其在所述处理容器内保持所述衬底；隔热构造体，其设于所述盖部与所述衬底保持件之间；处理气体供给机构，其包含向所述处理容器内供给处理气体的喷管；保护板，其设于所述盖部的上表面；第1吹扫气体供给机构，其经由形成在所述隔热构造体与所述保护板之间的间隙，向所述处理容器的下部的所述喷管的基部及基部周边供给第1吹扫气体；和第2吹扫气体供给机构，其经由形成在所述盖部与所述保护板之间的间隙，至少向所述处理容器的下部的除了所述喷管的基部及基部周边以外的部分供给第2吹扫气体，
所述处理容器具有：上端封堵的筒状的反应管；和与所述反应管的下端连接的、比反应管短的筒状的歧管，在该歧管上安装有所述喷管，所述反应管经由所述歧管而被所述盖部封堵，
所述保护板具备：大致圆盘状的圆板部，其以至少下表面的一部分与所述盖部的上表面接触的方式设置；侧壁部，其从该圆板部的外周端垂直地延伸；环状的槽，其形成于下表面；和层差部，其形成于所述下表面的至少比所述槽靠外周侧的位置，且在所述层差部与所述盖部的上表面之间产生规定间隙，所述第2吹扫气体供给机构经由形成于所述盖部的气体供给口将第2吹扫气体向所述槽供给，以规定范围内的流量或流速对所述侧壁部的外侧进行吹扫。
4.如权利要求3所述的衬底处理装置，其特征在于，构成为，
所述盖部与所述层差部之间成为所述第2吹扫气体的流路的一部分，构成为被供给到所述槽的所述第2吹扫气体在所述盖部与所述层差部之间朝向半径方向外侧流通，在所述侧壁部与所述歧管之间形成有规定间隙，所述侧壁部与所述歧管之间成为所述第2吹扫气体的流路的一部分。
5.如权利要求3或4所述的衬底处理装置，其特征在于，
所述处理容器具有与真空泵连接的排气口，该排气口设在所述喷管的相反侧。
6.如权利要求3或4所述的衬底处理装置，其特征在于，
所述侧壁部被从所述第1吹扫气体的供给路径去除，其中该第1吹扫气体是从所述第1吹扫气体供给机构供给的。
7.如权利要求3或4所述的衬底处理装置，其特征在于，
所述保护板还具备薄壁部，该薄壁部形成于所述保护板的上表面的外周端部的一部分，且在所述薄壁部与所述隔热构造体之间局部地产生宽的间隙。
8.如权利要求6所述的衬底处理装置，其特征在于，
在所述保护板的上表面形成有突出部，该突出部从所述薄壁部的内周端朝向外周端，以保持与所述薄壁部的内侧相同的高度的方式突出，所述气体供给口设于所述突出部的背面。
9.一种半导体器件的制造方法，使用权利要求3所述的衬底处理装置，
具有衬底搬入工序、衬底处理工序和衬底搬出工序，在所述衬底处理工序中，从所述第1吹扫气体供给机构和所述第2吹扫气体供给机构始终供给不影响成膜的规定量的吹扫气体。
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