TW201715630A - 基板處理裝置、半導體裝置之製造方法及記錄媒體 - Google Patents

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Hitachi Int Electric Inc
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Abstract

本發明之課題在於縮短搬送室內之氧濃度之降低時間。本發明之基板處理裝置包括：搬送室，其自收容基板之收納容器搬送上述基板；沖洗氣體供給機構，其對搬送室內供給沖洗氣體；及壓力控制機構，其設置於排放搬送室內之環境氣體之排氣路，控制搬送室內之壓力；且壓力控制機構包含：排氣擋板，其使排氣路全開或全閉；及調整擋板，其設置於排氣擋板內，且將搬送室內保持為既定之壓力。

Description

基板處理裝置、半導體裝置之製造方法及記錄媒體
本發明係關於一種基板處理裝置、半導體裝置之製造方法及記錄媒體。
於半導體裝置(device)之製造步驟中之基板之熱處理中，例如使用縱型基板處理裝置。於縱型基板處理裝置中，於配設於對晶圓進行處理之處理室之下方側之搬送室內，進行晶圓對基板保持體(晶舟)之裝填(晶圓裝填(wafer charge))、及卸下(晶圓卸取(wafer discharge))。然後，於搬送室內，為了將自處理室內搬出之高溫之晶圓冷卻至既定溫度，而藉由潔淨空氣形成氣流。該氣流係藉由沿搬送室之一側之側壁設置內置有過濾器與吹風器之清潔單元，並自該清潔單元對搬送室內吹出潔淨空氣而形成(例如參照專利文獻1)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利特開2002-175999號公報
然而，存在作為基板搬送區域之搬送室內之氧濃度之 降低時間變長之問題。
本發明之目的在於提供一種可縮短搬送室內之氧濃度之降低時間之技術。
根據本發明之一樣態，提供如下之技術，其包括：搬送室，其自收容基板之收納容器搬送上述基板；沖洗氣體供給機構，其對上述搬送室內供給沖洗氣體；及壓力控制機構，其設置於排放上述搬送室內之環境氣體之排氣路，控制上述搬送室內之壓力；且上述壓力控制機構包含：排氣擋板，其使上述排氣路全開或全閉；及調整擋板，其設置於上述排氣擋板內，將上述搬送室內保持為既定之壓力。
根據本發明，可縮短搬送室內之氧濃度之降低時間。
4‧‧‧基板處理裝置
8‧‧‧處理爐
12‧‧‧搬送室
16‧‧‧準備室
34‧‧‧加熱器
36‧‧‧反應管
38‧‧‧處理室
40‧‧‧晶舟
42‧‧‧噴嘴
42A‧‧‧氣體供給孔
44a、44b‧‧‧氣體供給管
46‧‧‧晶舟升降機
46a、46b‧‧‧MFC
48a、48b‧‧‧閥
50‧‧‧排氣管
52‧‧‧壓力感測器
54‧‧‧APC閥
56‧‧‧真空泵
58‧‧‧溫度檢測部
60‧‧‧密封蓋
60A‧‧‧O形環
60B‧‧‧密封蓋板
62‧‧‧旋轉機構
62B‧‧‧旋轉軸
100‧‧‧晶圓盒
106‧‧‧負載埠單元
106A‧‧‧框體
106B‧‧‧平台
106C‧‧‧開蓋器
106D‧‧‧沖洗氣體供給埠
106E‧‧‧排氣埠
124‧‧‧基板移載機
128‧‧‧閘閥
131‧‧‧移載機升降機
132‧‧‧線性致動器
134‧‧‧基板搬入搬出口
150‧‧‧壓力控制機構
151‧‧‧自動擋板
152、168B‧‧‧排氣路
153‧‧‧按壓擋板
153A‧‧‧按壓部
153B‧‧‧驅動部
154‧‧‧調整擋板
156‧‧‧排氣擋板
156A‧‧‧蓋部
156B‧‧‧驅動部
156C‧‧‧開口部
158‧‧‧進氣擋板
160‧‧‧檢測器
162‧‧‧沖洗氣體供給機構
164‧‧‧吸出部
166‧‧‧過濾器單元
168‧‧‧路徑
168A‧‧‧循環路
168C‧‧‧排氣路徑
170‧‧‧第一空間
172‧‧‧降流
174‧‧‧多孔板
176‧‧‧第二空間
178‧‧‧循環風扇
180‧‧‧框體
210‧‧‧控制器
212‧‧‧CPU
214‧‧‧RAM
216‧‧‧記憶裝置
218‧‧‧I/O埠
220‧‧‧內部匯流排
222‧‧‧輸入輸出裝置
224‧‧‧外部記憶裝置
W‧‧‧晶圓
圖1係本發明之實施形態中可較佳使用之基板處理裝置之縱剖面圖。
圖2係本發明之實施形態中可較佳使用之基板處理裝置之橫剖面圖。
圖3係本發明之實施形態中可較佳使用之基板處理裝置之縱型處理爐之概略構成圖，且係處理爐部分之縱剖面圖。
圖4係本發明之實施形態中可較佳使用之基板處理裝置之控制 器之概略構成圖，且係以方塊圖表示控制器之控制系統之圖。
圖5(a)係表示壓力控制機構之全閉動作之構造圖。圖5(b)係表示開啟壓力控制機構之自動擋板及按壓擋板之狀態之構造圖。圖5(c)係表示壓力控制機構之全開動作之構造圖。
圖6係本發明之實施形態中可較佳使用之搬送室之縱剖面圖。
圖7係本發明之實施形態中可較佳使用之負載埠單元之縱剖面圖。
圖8係表示本發明之實施形態中可較佳使用之負載埠單元之排氣路徑之圖。
圖9係本發明之實施形態中可較佳使用之壓力控制機構之縱剖面圖。
以下，使用圖1至3對本發明之一實施形態進行說明。
(1)基板處理裝置之構成
如圖1所示，於本實施形態中，基板處理裝置4係構成為實施IC(Integrated Circuit，積體電路)之製造方法中之熱處理步驟之縱型熱處理裝置(批次式縱型熱處理裝置)。再者，於應用本發明之縱型熱處理裝置中，作為將作為基板之晶圓W收容於內部之收納容器即載體，使用前開式晶圓盒(FOUP，Front Opening Unified Pod：以下稱晶圓盒)100。晶圓盒100亦用作用以於基板處理裝置間搬送晶圓W之搬送容器。又，於以下之說明中，前後左右以圖2為基準。即，將圖2所示之X1之方向設為右，將X2之方向設為左，將Y1之方向設為前，將Y2之方向設為後。基板處理裝置4包括下述處 理爐8、第1搬送室12、及第2搬送室16。
(第1搬送室)
於基板處理裝置4之框體內前側，配置有作為形成供搬送晶圓W之空間之搬送室的第1搬送室12(以下稱搬送室12)。於搬送室12之框體前側，配置有用以使晶圓盒100之蓋開閉而將晶圓W相對於搬送室12搬入搬出之作為晶圓盒開閉機構之負載埠單元106。對於負載埠單元106之構成將於下文敍述。
於搬送室12之框體後側配置有閘閥128。搬送室12係經由閘閥128而與下述第2搬送室16連結。於搬送室12，設置有作為移載晶圓W之基板移載機構(基板移載機器人)之移載機124。移載機124係以藉由作為設置於搬送室12內之驅動機構之移載機升降機131而升降，且可藉由線性致動器132而向前後左右方向移動的方式構成。搬送室12內係以可一面使沖洗氣體循環一面進行沖洗之方式構成。
(第2搬送室)
於搬送室12之後方，配置有作為形成供晶舟40升降之空間之準備室的第2搬送室16(以下稱準備室16)。於準備室16之頂壁部，形成有與下述反應管36連通之連通口。於準備室16之側壁，設置有作為使下述密封蓋60沿垂直方向升降之升降機構(搬送機構)的晶舟升降機46。晶舟升降機46係以可藉由使密封蓋60升降而將下述晶舟40向反應管36內外搬入搬出的方式構成。準備室16係以如下方式構成：可使沖洗氣體循環，又，可藉由設置於準備室16 內之氧濃度檢測器而偵測氧濃度，從而可控制準備室16內之氧濃度。
(處理爐)
於準備室16之上方設置有處理爐8。如圖3所示，處理爐8包含作為加熱手段(加熱機構)之加熱器34。加熱器34為圓筒形狀，藉由被支持於作為保持板之加熱器底座(未圖示)而垂直地固定。加熱器34亦作為利用熱使所述氣體活化(激發)之活化機構(激發部)而發揮功能。
於加熱器34之內側，配設有與加熱器34呈同心圓狀地構成反應容器(處理容器)之反應管36。反應管36例如包含石英或碳化矽(SiC)等耐熱性材料，且形成為上端封閉、下端開口之圓筒形狀。於反應管36之筒中空部，形成有處理室38。處理室38構成為可收容裝填有晶圓W之晶舟40。
於處理室38內，以貫通反應管36之下部之方式設置有噴嘴42。噴嘴42例如包含石英或SiC等耐熱性材料。於噴嘴42連接有氣體供給管44a。於氣體供給管44a，自上游方向起依序設置有作為流量控制器(流量控制部)之質量流量控制器(MFC)46a及作為開閉閥之閥48a。於較氣體供給管44a之閥48a更下游側，連接有供給惰性氣體之氣體供給管44b。於氣體供給管44b，自上游方向起依序設置有MFC46b及閥48b。主要藉由氣體供給管44a、MFC46a、及閥48a而構成作為處理氣體供給系統之處理氣體供給部。
噴嘴42係以於反應管36之內壁與晶圓W之間之圓 環狀之空間，自反應管36之內壁之下部起沿至上部而朝向晶圓W之排列方向上方上升的方式設置。於噴嘴42之側面，設置有複數個供給氣體之氣體供給孔42A。氣體供給孔42A係以朝向反應管36之中心之方式分別開口，可朝向晶圓W而供給氣體。
於反應管36，設置有排放處理室38內之環境氣體之排氣管50。於排氣管50，經由作為檢測處理室38內之壓力之壓力檢測器(壓力檢測部)之壓力感測器52、及作為壓力調整器(壓力調整部)之自動壓力控制器(APC，Auto Pressure Controller)閥54，而連接有作為真空排氣裝置之真空泵56。APC閥54係以如下方式構成：藉由使閥開閉，可進行處理室38內之真空排氣及真空排氣停止，進而，藉由基於利用壓力感測器52所檢測出之壓力資訊調節閥開度，可調整處理室38內之壓力。主要藉由排氣管50、APC閥54、及壓力感測器52而構成排氣系統。亦可視為真空泵56包含於排氣系統中。
於反應管36，設置有作為溫度檢測器之溫度檢測部58。以藉由基於利用溫度檢測部58所檢測出之溫度資訊調整對加熱器34之通電情況，而使處理室38內之溫度成為所需之溫度分佈的方式構成。溫度檢測部58係沿反應管36之內壁設置。
於反應管36之下方，設置有作為可將反應管36之下端開口氣密性地封閉之爐口蓋體的密封蓋60。於密封蓋60之上表面，設置有作為與反應管36之下端抵接之密封構件的O形環60A。又，於密封蓋60之上表面中之較O形環60A更內側區域，設置有保護密封蓋60之密封蓋板60B。密封蓋60係以自垂直方向下側抵接於反應管36之下端之方式構成。
作為基板支持具之晶舟40係以如下方式構成：使支持複數片、例如25~200片晶圓W以水平姿勢、且以中心相互對齊之狀態沿垂直方向整齊排列，從而呈多段地進行支撐，即，使該等晶圓隔開間隔而排列。
於密封蓋60之與處理室38為相反側，設置有使晶舟40旋轉之旋轉機構62。旋轉機構62之旋轉軸62B貫通密封蓋60而連接於晶舟40。旋轉機構62係以藉由使晶舟40旋轉而使晶圓W旋轉之方式構成。
其次，使用圖1、圖2、圖6對本實施形態之搬送室12之構成進行詳細敍述。如圖6所示，搬送室12包括：對形成於搬送室12之周圍之管道供給沖洗氣體之沖洗氣體供給機構162、及進行搬送室12內之壓力控制之壓力控制機構150。沖洗氣體供給機構162係以根據檢測搬送室12內之氧濃度之檢測器160所得之檢測值，對管道內供給沖洗氣體的方式構成。檢測器160係設置於作為氣體供給機構之清潔單元166之上方(上游側)，該作為氣體供給機構之清潔單元166係去除灰塵或雜質，對搬送室12內供給沖洗氣體。可藉由沖洗氣體供給機構162及壓力控制機構150而控制搬送室12內之氧濃度。此處，檢測器160亦可以除檢測氧濃度以外，亦可檢測水分濃度之方式構成。
如圖6所示，於搬送室12之頂壁部，左右各配置有1個清潔單元166。於移載機124之水平移動臂之正下方，設置有作為調整沖洗氣體之流動之整流板的多孔板174。多孔板174包含複數個孔，例如係以沖孔板形成。藉由設置多孔板174，而將搬送室12內之空間劃分為作為上部空間之第一空間170與作為下部空 間之第二空間176。即，於頂壁部與多孔板174之間之空間內形成有作為晶圓搬送區域之第一空間170，又，於多孔板174與搬送室12之底面之間之空間內形成有作為氣體排放區域之第二空間176。
於作為搬送室12之下方之第二空間176之下部，隔著基板移載機124而於左右分別各配置有1個使於搬送室12內流動之沖洗氣體循環及排放的吸出部164。又，亦隔著基板移載機124而於左右分別形成有作為循環路徑及排氣路徑之路徑168，該作為循環路徑及排氣路徑之路徑168將左右一對吸出部164及左右一對過濾器單元166分別連結。於路徑168，藉由設置使流體冷卻之冷卻機構(散熱器)，可控制循環沖洗氣體之溫度。
路徑168分支為作為循環路徑之循環路168A及排氣路168B該2條路徑。左右之排氣路168B於下游側合流為一條排氣路152。
晶圓盒100內之壓力、搬送室12內之壓力及準備室16內之壓力均被控制為較大氣壓高10~200Pa(表壓)左右之壓力。較佳為使搬送室12內之壓力高於準備室16內之壓力，又，使準備室16內之壓力高於晶圓盒100內之壓力。
如圖7所示，負載埠單元106包括框體106A、平台106B、及開蓋器106C。平台106B係以載置晶圓盒100，且使晶圓盒100接近形成於搬送室12之框體前方之基板搬入搬出口134之方式構成。框體106A於與基板搬入搬出口134對向之位置具有開口。開蓋器106C係設置於框體106A內之空間，以使晶圓盒100之蓋開閉，並且可封閉開口之方式構成。開蓋器106C於保持有晶圓盒100之蓋之狀態下退避至框體106A內下方之空間。於框體 106A之頂壁部，為了對框體106A內及晶圓盒100內進行局部沖洗而形成有供給沖洗氣體之沖洗氣體供給埠106D。對框體106A內及晶圓盒100內進行沖洗後之沖洗氣體係自形成於框體106A之下部之排氣埠106E而排放至框體106A外。
如圖8所示，對負載埠單元106內及晶圓盒100內進行沖洗後之沖洗氣體未排放至搬送室12內，而是經由與搬送室12內之排氣路徑獨立之排氣路徑排放。例如，將形成為作為形成搬送室12之構造物之框架(柱)的方管內之中空部分設為排氣路徑168C，經由該排氣路徑168C而進行排放。即，形成於框體106A之下部之排氣埠106E係連接於構成搬送室12之框架之中空部分。複數個負載埠單元106之排氣路徑168C係以於負載埠單元106之上方分別合流，而將沖洗氣體直接排放至設備側之排氣管道的方式構成。藉由此種構成，可抑制負載埠單元106內之環境氣體流入搬送室12內，從而可抑制搬送室12內之氧濃度上升。
其次，對壓力控制機構150進行說明。如圖9所示，壓力控制機構150係以可藉由控制調整擋板154及排氣擋板156之開閉，而將搬送室12內控制為任意壓力的方式構成。壓力控制機構150包含以將搬送室12內保持為既定之壓力之方式構成的調整擋板154、及以使排氣路152全開或全閉之方式構成之排氣擋板156。藉由此種構成，而可進行搬送室12內之壓力控制。調整擋板154包含：自動擋板(背壓閥)151，其係以當搬送室12內之壓力高於既定之壓力則打開之方式構成；及按壓擋板153，其係以控制自動擋板151之開閉之方式構成。
排氣擋板156包含：蓋部156A，其封閉排氣路152； 及作為第1驅動部之驅動部156B，其係驅動蓋部156A之驅動機構。蓋部156A形成為側面敞開且下表面封閉之箱形狀。於蓋部156A之下表面，形成有與排氣路152連通之開口部156C，調整擋板154係以進行開口部156C之開閉之方式設置於蓋部156A內。
按壓擋板153包括：按壓部153A，其連接於自動擋板151之上表面而按壓自動擋板151；及作為第2驅動部之驅動部153B，其係驅動按壓部153A之驅動機構。藉由使按壓部153A按壓自動擋板151之上表面，而強制性地關閉自動擋板151。此處，打開按壓擋板153係指未藉由按壓部153A而按壓自動擋板151之狀態。又，關閉按壓擋板153係指藉由按壓部153A而按壓自動擋板151之狀態。自動擋板151為了將搬送室12內保持為既定之壓力，而包含鉸鏈、及固定於鉸鏈之平衡器，藉由使開口部156C開閉而使排氣路152開閉(參照圖5)。當搬送室側(一次側)之壓力大於既定之壓力時(搬送室內壓力>既定之壓力)自動擋板151打開。藉由調整平衡器之重量，可決定既定之壓力。例如，藉由增加平衡器之重量而可使既定之壓力變高，相反地，藉由減少平衡器之重量，可使既定之壓力變低。
此處，自動擋板151亦可與蓋部156A一體形成。於圖9中，排氣路152係以自壓力控制機構150之下表面連接，且自壓力控制機構150之側面進行排氣的方式構成。以如下方式構成：於位於壓力控制機構150之與進行排氣之側面為相反側之側面側的開口部156C之一端形成鉸鏈，朝向壓力控制機構150之進行排氣之側面而使自動擋板151開閉。藉由此種構成，使得於壓力控制機構150內不會形成空氣之沈澱，從而可順利地進行排氣。
其次，對壓力控制機構150之動作進行說明。如圖5(a)(c)所示，排氣擋板156係以可與蓋部156A一體地驅動調整擋板154之方式構成。藉由此種構成，可使排氣路152全開(full open)或全閉(full close)。即，藉由於利用按壓部153A按壓自動擋板151而關閉開口部156C之狀態下驅動蓋部156A，可使排氣路152全開或全閉。如此，藉由控制自動擋板151、按壓擋板153、及排氣擋板156之動作，可控制搬送室12內之壓力，從而可控制搬送室12內之氫濃度或氧濃度。
其次，對搬送室12內之沖洗氣體之流動進行說明。如圖6所示，經流量控制之作為沖洗氣體之惰性氣體即N2氣體係自沖洗氣體供給機構162導入搬送室12內。N2氣體係經由清潔單元166而自搬送室12之頂壁部供給至搬送室12內，於搬送室12內形成降流172。藉由於搬送室12內設置多孔板174，將搬送室12內之空間劃分為第一空間170與第二空間176，可於第一空間170與第二空間176之間形成差壓。此時，第一空間170之壓力高於第二空間176之壓力。藉由此種構成，可抑制自臂下方之移載機升降機131或線性致動器132等驅動部產生之微粒向晶圓搬送區域內飛散。又，可抑制搬送室12之底面之微粒被揚起而進入晶圓搬送區域。
藉由吸出部164而自搬送室12吸出之N2氣體於吸出部164之下游分開為循環路168與排氣路152該2條流路。循環路168係連接於清潔單元166之上游側而再次對搬送室12內供給沖洗氣體之流路。排氣路152係連接於壓力控制機構150而排放N2氣體之流路。此處，於循環路168之導流較小之情況下，亦可於左右 之吸出部164設置作為促進N2氣體之循環之送風機的風扇178。藉由設置風扇178，可使N2氣體之流動良好，從而容易形成循環氣流。於排氣路152之下游側，設置有壓力控制機構150。如此，藉由分左右2個系統進行循環及排氣，可於搬送室12內形成均勻之氣流。
其次，對壓力控制機構150之動作進行說明。於將搬送室12內自大氣環境之狀態置換為N2氣體環境之狀態而降低氧濃度時，關閉調整擋板154及排氣擋板156，自沖洗氣體供給機構162供給N2氣體。即，關閉自動擋板151、按壓擋板153及排氣擋板156。藉由以此種方式進行控制，可將搬送室12內之氧濃度強制性地降低。當降低至既定之氧濃度時，打開調整擋板154，即打開自動擋板151及按壓擋板153(參照圖5(b))。藉此，一面抑制搬送室12內之壓力上升一面維持既定之氧濃度。
當使N2氣體於搬送室12內循環時，打開調整擋板154，關閉排氣擋板156。即，打開自動擋板151及按壓擋板153，關閉排氣擋板156。又，以使搬送室12內之壓力為負載埠單元106內之壓力以上，且使負載埠單元106內之壓力成為高於晶圓盒100之壓力的方式，控制搬送室12內之壓力。更佳為，以使搬送室12內之壓力高於負載埠單元106內之壓力之方式，控制搬送室12內之壓力。藉由以此種方式進行控制，可使搬送室12內之壓力高於晶圓盒100內或負載埠單元106內之壓力，從而可抑制晶圓盒100內或負載埠單元106內之環境氣體擴散至搬送室12內。藉此，可減少自晶圓盒100內或負載埠單元106內向搬送室12內擴散之氧或水分之量。
於將搬送室12內自N2環境氣體置換為大氣環境時，打開設置於搬送室12之框體180之上部之進氣擋板158，自框體外部將大氣引入搬送室12內。此時，關閉調整擋板154，即關閉自動擋板151、按壓擋板153且打開排氣擋板156。即，使排氣路152全開。
閘閥128係以只要搬送室12內之壓力及準備室16內之壓力未滿足指定之條件便無法進行開閉之方式被控制。例如，將搬送室12內之壓力為準備室16內之壓力以上設為指定之條件。例如，較佳為將搬送室12內之壓力設為50~300Pa，且將PM內之壓力設為40~300Pa。又，例如，較佳為將搬送室12內之壓力設為較準備室16內之壓力高20Pa左右之壓力。即，較佳為將搬送室12內之壓力設為準備室16內之壓力之1倍~7.5倍。於搬送室12內之壓力低於準備室16內之壓力之情況下，有因準備室16內之環境氣體流入搬送室12內而使污染物自準備室16內混入搬送室12內之虞。又，於搬送室12內之壓力過度高於準備室16內之壓力之情況下(於搬送室12內之壓力高於準備室16內之壓力之7.5倍之情況下)，有搬送室12內之環境氣體被揚起而搬送部12內之微粒混入準備室16內之虞。藉由將搬送室12內之壓力設為50~300Pa(表壓)，且將PM內之壓力設為40~300Pa(表壓)(藉由將搬送室12內之壓力設為準備室16內之壓力之1倍~7.5倍)，可抑制污染物自準備室16混入搬送室12內，進而，可抑制來自搬送室12內之基板移載機124等之驅動部之微粒混入準備室16內。進而，以於按壓擋板153關閉時，不打開閘閥128之方式進行控制。由於按壓擋板153關閉時為使排氣路152全閉或全開時，且為置換搬送室12 內之環境氣體時，因此於該情況下較佳為不打開閘閥128。
閘閥128之開閉亦可將氧濃度而並非壓力值設為臨限值進行控制。例如，亦可以當準備室16內之氧濃度低於臨限值時打開閘閥128之方式進行控制。於該情況下，準備室16內之氧濃度之臨限值係設定為搬送室12內之氧濃度。即，以當準備室16內之氧濃度低於搬送室12內之氧濃度時，可打開閘閥128之方式進行控制。
藉由調節按壓擋板153之驅動部153B所產生之按壓部153A之按壓程度，可調節自動擋板151之開閉程度。藉此，可任意調節排氣路152之開度，從而可任意設定搬送室12內之壓力。即，藉由將驅動部153B之按壓量設定複數個檔位，可任意控制搬送室12內之壓力。
如圖4所示，作為控制部(控制手段)之控制器210構成為包括中央處理單元(CPU，Central Processing Unit)212、隨機存取記憶體(RAM，Random Access Memory)214、記憶裝置216、及輸入輸出(I/O，Input/Output)埠218之電腦。RAM214、記憶裝置216、I/O埠218係以可經由內部匯流排220而與CPU212進行資料交換之方式構成。於控制器210，例如連接有構成為控制面板等之輸入輸出裝置222。
記憶裝置216例如包含快閃記憶體、及硬碟驅動器(HDD，Hard Disk Drive)等。於記憶裝置216內，可讀出地儲存有控制基板處理裝置之動作之控制程式、或記載有下述基板處理之程序或條件等之製程配方等。製程配方係以可使控制器210執行下述基板處理步驟中之各程序，並獲得既定之結果之方式組合而成者， 且作為程式而發揮功能。以下，亦將該製程配方或控制程式等僅總稱為程式。於本說明書中，於使用程式這一詞語之情況下，存在僅包含製程配方單體之情況、僅包含控制程式單體之情況、或包含其兩者之情況。RAM214係構成為暫時保持藉由CPU212而讀出之程式或資料等之記憶體區域(工作區域)。
I/O埠218係連接於上述MFC46a、46b、閥48a、48b、壓力感測器52、APC閥54、壓力控制機構150、檢測器160、移載機124、風扇178、沖洗氣體供給機構162、及閘閥128等。
CPU212係以自記憶裝置216讀出並執行控制程式，並且根據來自輸入輸出裝置222之操作命令之輸入等而自記憶裝置216讀出製程配方的方式構成。CPU212係以如下方式構成：以按照所讀出之製程配方之內容之方式，控制MFC46a、46b對各種氣體之流量調整動作、閥48a、48b之開閉動作、APC閥54之開閉動作及基於壓力感測器52而藉由APC閥54進行之壓力調整動作、真空泵56之起動及停止、基於溫度檢測部58之加熱器34之溫度調整動作、晶舟40藉由旋轉機構62之旋轉及旋轉速度調節動作、晶舟40藉由晶舟升降機46之升降動作、基板藉由基板移載機124之移載、基於檢測器160之檢測值而藉由壓力控制機構150及沖洗氣體供給機構162進行之搬送室12內之壓力調整、及藉由閘閥128進行之開閉動作等。
控制器210可藉由將外部記憶裝置(例如磁帶、軟碟或硬碟等磁碟、光碟(CD，Compact Disc)或數位多功能光碟(DVD，Digital Versatile Disc)等光碟、磁光碟(MO，Magnet Optical)等磁光碟、通用串列匯流排(USB，Universal Serial Bus)記憶體或記憶卡等 半導體記憶體)224中儲存之上述程式安裝於電腦而構成。記憶裝置216或外部記憶裝置224係構成為電腦可讀取之記錄媒體。以下，亦將該等僅總稱為記錄媒體。於本說明書中，於使用記錄媒體這一詞語之情況下，存在僅包含記憶裝置216單體之情況、僅包含外部記憶裝置224單體之情況、或包含其兩者之情況。再者，程式對電腦之提供亦可不使用外部記憶裝置224，而使用網際網路或專用線路等通信手段進行。
其次，對於作為半導體裝置(device)之製造步驟之一步驟，使用上述基板處理裝置4於基板上形成膜之處理(以下亦稱成膜處理)之順序例進行說明。此處，對如下例進行說明：藉由對於作為基板之晶圓W，交替地供給作為第1處理氣體(原料氣體)之六氯二矽烷(Si2Cl6，簡稱：HCDS)氣體、及作為第2處理氣體(反應氣體)之氨(NH3)氣體，而於晶圓W上形成氮化矽膜(Si3N4膜，以下亦稱SiN膜)。再者，於以下說明中，構成基板處理裝置4之各部之動作係藉由控制器210進行控制。
於本實施形態中之成膜處理中，將對處理室38內之晶圓W供給HCDS氣體之步驟、自處理室38內去除HCDS氣體(殘留氣體)之步驟、對處理室38內之晶圓W供給NH3氣體之步驟、及自處理室38內去除NH3氣體(殘留氣體)之步驟以非同時進行之週期進行既定次數(1次以上)，藉此於晶圓W上形成SiN膜。
於本說明書中，亦存在為求方便而如以下般表示該成膜順序之情況。再者，於以下之變形例或其他實施形態之說明中，亦使用相同表述。
(HCDS→NH3)×nSiN
(晶圓裝填及晶舟載入)
當複數片晶圓W裝填(晶圓裝填)於晶舟40時，晶舟40係藉由晶舟升降機46而搬入(晶舟載入)處理室38內。此時，密封蓋60成為經由O形環60A而氣密性地封閉反應管36之下端之狀態。
(壓力調整及溫度調整)
以使處理室38內成為既定之壓力之方式，藉由真空泵56而進行真空排氣(減壓排氣)。此時，處理室38內之壓力係藉由壓力感測器52而測定，基於該測定出之壓力資訊，對APC閥54進行反饋控制。真空泵56至少於對晶圓W之處理結束前之期間維持始終進行動作之狀態。
又，以使處理室38內之晶圓W成為既定之溫度之方式，藉由加熱器34進行加熱。此時，以使處理室38成為既定之溫度分佈之方式，基於溫度檢測部58所檢測出之溫度資訊，對向加熱器34之通電情況進行反饋控制。加熱器34對處理室38內之加熱係至少於對晶圓W之處理結束前之期間持續進行。
又，開始藉由旋轉機構62使晶舟40及晶圓W旋轉。晶舟40及晶圓W之藉由旋轉機構62之旋轉係至少於對晶圓W之處理結束前之期間持續進行。
(成膜處理)
當處理室38內之溫度穩定為預先設定之處理溫度時，依序執行步驟1~2。
[步驟1]
於該步驟中，對處理室38內之晶圓W供給HCDS氣體。
打開閥48a，使HCDS氣體流入至氣體供給管44a內。HCDS氣體係藉由MFC46a而進行流量調整，經由噴嘴42而供給至處理室38內，並自排氣管50排放。此時，對晶圓W供給HCDS氣體。此時，同時打開閥48b，使N2氣體流入至氣體供給管44b內。N2氣體係藉由MFC46b而進行流量調整，與HCDS氣體共同供給至處理室38內，且自排氣管50排放。藉由對晶圓W供給HCDS氣體，而於晶圓W之最表面上形成含矽(Si)之層作為第1層。
形成第1層後，關閉閥48a，停止HCDS氣體之供給。此時，保持打開APC閥54，藉由真空泵56而對處理室38內進行真空排氣，將殘留於處理室38內之未反應或已參與第1層之形成後之HCDS氣體自處理室38內排出。此時，保持打開閥48b，維持向處理室38內供給N2氣體。N2氣體係作為沖洗氣體而發揮作用，藉此，可提高將殘留於處理室38內之氣體自處理室38內排出之效果。
此時，亦可不完全排出殘留於處理室38內之氣體，亦可不對處理室38內進行完全沖洗。若殘留於處理室38內之氣體為微量，則不會於其後進行之步驟2中產生不良影響。向處理室38內供給之N2氣體之流量亦無須設為大流量，例如藉由供給與反應管36(處理室38)之容積相同程度之量之N2氣體，可進行於步驟2中不會產生不良影響之程度之沖洗。如此，藉由不完全沖洗處理室38內，可縮短沖洗時間，從而提昇產能。亦可將N2氣體之消耗抑 制為所需最小限度。
[步驟2]
於步驟1結束後，對處理室38內之晶圓W、即形成於晶圓W上之第1層供給NH3氣體。NH3氣體係以熱經活化而對晶圓W供給。
於該步驟中，以與步驟1中之閥48a、48b之開閉控制相同之程序進行閥48a、48b之開閉控制。NH3氣體係藉由MFC46a而進行流量調整，經由噴嘴42而向處理室38內供給，且自排氣管50排放。此時，對晶圓W供給NH3氣體。對晶圓W供給之NH3氣體與步驟1中形成於晶圓W上之第1層、即含Si之層之至少一部分反應。藉此，第1層係無電漿地熱氮化，變化(改質)為包含Si及N之第2層、即氮化矽層(SiN層)。再者，此時，亦可藉由對晶圓W供給經電漿激發之NH3氣體，使第1層電漿氮化，從而使第1層變化為第2層(SiN層)。
形成第2層後，關閉閥48a，停止NH3氣體之供給。然後，藉由與步驟1相同之處理程序，而將殘留於處理室38內之未反應、或參與形成第2層後之NH3氣體或反應副產物自處理室38內排出。此時，與步驟1同樣地，亦可不完全排出殘留於處理室38內之氣體等。
(實施既定次數)
藉由進行既定次數(n次)使上述2個步驟不同時地、即不同步地進行之週期，可於晶圓W上形成既定組成及既定膜厚之SiN膜。 再者，較佳為反覆進行複數次上述週期。
作為進行成膜處理時之處理條件，例如可例示：處理溫度(晶圓溫度)：250~700℃，處理壓力(處理室內壓力)：1~4000Pa，HCDS氣體供給流量：1~2000sccm，NH3氣體供給流量：100~10000sccm，N2氣體供給流量：100~10000sccm。
藉由將各個處理條件設定為各個範圍內之某一值，可適當地進行成膜處理。
(沖洗及大氣壓恢復)
成膜處理結束後，打開閥48b，自氣體供給管44b對處理室38內供給N2氣體，並自排氣管50排放。N2氣體作為沖洗氣體而發揮作用。藉此，對處理室38內進行沖洗，將殘留於處理室38內之氣體或反應副產物自處理室38內去除(沖洗)。其後，將處理室38內之環境氣體置換為惰性氣體(惰性氣體置換)，將處理室38內之壓力恢復為常壓(大氣壓恢復)。
(晶舟卸載及晶圓卸取)
藉由晶舟升降機46而使密封蓋60下降，使反應管36之下端開口。然後，將經處理過之晶圓W以被支持於晶舟40之狀態，自反應管36之下端搬出至反應管36之外部(晶舟卸載)。將經處理過之晶圓W自晶舟40取出(晶圓卸取)。
<本實施形態之效果>
根據本實施形態，獲得以下所示之1種或數種效果。
(1)可於搬送室內形成惰性氣體環境，從而可抑制於晶圓上形成自然氧化膜。又，由於可於短時間內高效率地對搬送室內進行循環沖洗，因此可有助於縮短開發工期或經濟性。
(2)可迅速降低搬送室內之氧濃度及水分濃度，縮短成膜處理開始前之等待時間，從而可提昇生產性。
以上，對本發明之實施形態進行了具體說明。然而，本發明並不限定於上述實施形態，可於不脫離其主旨之範圍內進行各種變更。
例如，於上述實施形態中，對使用HCDS氣體作為原料氣體之例進行了說明。然而，本發明並不限定於此種樣態。例如，作為原料氣體，除使用HCDS氣體以外，還可使用單氯矽烷(SiH3Cl，簡稱：MCS)氣體、二氯矽烷(SiHCl2，簡稱：DCS)氣體、三氯矽烷(SiHCl3，簡稱：TCS)氣體、四氯矽烷即四氯化矽(SiCl4，簡稱：STC)氣體、八氯三矽烷(Si3Cl8，簡稱：OCTS)氣體等無機系鹵矽烷原料氣體；或三(二甲胺基)矽烷(Si[N(CH3)2]3H，簡稱：3DMAS)氣體、四(二甲胺基)矽烷(Si[N(CH3)2]4，簡稱：4DMAS)氣體、雙(二乙胺基)矽烷(Si[N(C2H5)2]2H，簡稱：BDEAS)氣體、雙(第三丁基胺基)矽烷(SiH[NH(C4H9)]2，簡稱：BTBAS)氣體等不含鹵基之胺基系(胺系)矽烷原料氣體。又，作為原料氣體，可使用單矽烷(SiH4，簡稱：MS)氣體、二矽烷(Si2H6，簡稱：DS)氣體、三矽烷(Si3H8，簡稱：TS)氣體等不含鹵基之無機系矽烷原料氣體。
又，例如，於上述實施形態中，對使用NH3氣體作為 反應氣體之例進行了說明。然而，本發明並不限定於此種樣態。例如，作為反應氣體，除使用NH3氣體以外，還可使用二亞胺(N2H)氣體、肼(N2H4)氣體、N3H8氣體等氮化氫系氣體、或包含該等之化合物之氣體等。又，作為反應氣體，可使用三乙胺((C2H5)3N，簡稱：TEA)氣體、二乙胺((C2H5)2NH，簡稱：DEA)氣體、單乙胺(C2H5NH，簡稱：MEA)氣體等乙胺系氣體；或三甲胺((CH3)3N，簡稱：TMA)氣體、二甲胺((CH3)2NH，簡稱：DMA)氣體、單甲胺(CH3NH，簡稱：MMA)氣體等甲胺系氣體等。又，作為反應氣體，可使用三甲基肼((CH3)2N2(CH3)H，簡稱：TMH)氣體等有機肼系氣體等。
又，例如，於上述實施形態中，對形成SiN膜之例進行了說明。然而，本發明並不限定於此種樣態。例如可形成SiO膜、SiON膜、SiOCN膜、SiOC膜、SiCN膜、SiBN膜、SiBCN膜等。於進行該等之成膜之情況下，亦可於與上述實施形態相同之處理條件下進行成膜，且可獲得與上述實施形態相同之效果。
又，例如於上述實施形態中，對形成SiN膜等矽系絕緣膜之例進行了說明。然而，本發明並不限定於此種樣態。例如，本發明亦可較佳用於在晶圓W上形成含有鈦(Ti)、鋯(Zr)、鉿(Hf)、鉭(Ta)、鈮(Nb)、鋁(Al)、鉬(Mo)、鎢(W)等金屬元素之膜、即形成金屬系膜之情況。
例如，本發明亦可較佳用於在晶圓W上形成TiN膜、TiO膜、TiON膜、TiOCN膜、TiOC膜、TiCN膜、TiBN膜、TiBCN膜、ZrN膜、ZrO膜、ZrON膜、ZrOCN膜、ZrOC膜、ZrCN膜、ZrBN膜、ZrBCN膜、HfN膜、HfO膜、HfON膜、HfOCN膜、HfOC膜、HfCN膜、HfBN膜、HfBCN膜、TaN膜、TaO膜、TaON膜、 TaOCN膜、TaOC膜、TaCN膜、TaBN膜、TaBCN膜、NbN膜、NbO膜、NbON膜、NbOCN膜、NbOC膜、NbCN膜、NbBN膜、NbBCN膜、AlN膜、AlO膜、AlON膜、AlOCN膜、AlOC膜、AlCN膜、AlBN膜、AlBCN膜、MoN膜、MoO膜、MoON膜、MoOCN膜、MoOC膜、MoCN膜、MoBN膜、MoBCN膜、WN膜、WO膜、WON膜、WOCN膜、WOC膜、WCN膜、WBN膜、WBCN膜等之情況。又，除該等以外，亦可較佳用於形成在該等之任一者中摻雜(添加)其他元素而成之膜、例如TiAlN膜、TaAlN膜、TiAlC膜、TaAlC膜、TiSiN、TiSiC膜等之情況。
又，於上述實施形態中，對在晶圓W上堆積膜之例進行了說明。然而，本發明並不限定於此種樣態。例如亦可較佳用於對於晶圓W或形成於晶圓W上之膜等進行氧化處理、擴散處理、退火處理、蝕刻處理等處理之情況。
又，上述實施形態或變形例可適當組合使用。此時之處理條件例如可設為與上述實施形態或變形例相同之處理條件。
本申請案係以2015年8月4日提出申請之日本專利特願2015-154392為基礎並主張其優先權之權益，將其所有揭示以引用之形式併入本文。
124‧‧‧基板移載機
150‧‧‧壓力控制機構
151‧‧‧自動擋板
152‧‧‧排氣路
153‧‧‧按壓擋板
154‧‧‧調整擋板
156‧‧‧排氣擋板
158‧‧‧進氣擋板
160‧‧‧檢測器
162‧‧‧沖洗氣體供給機構
164‧‧‧吸出部
166‧‧‧過濾器單元
168A‧‧‧循環路
168B‧‧‧排氣路
170‧‧‧第一空間
172‧‧‧降流
174‧‧‧多孔板
176‧‧‧第二空間
178‧‧‧循環風扇
180‧‧‧框體

Claims (16)

  1. 一種基板處理裝置，其包括：搬送室，其自收容基板之收納容器搬送上述基板；沖洗氣體供給機構，其對上述搬送室內供給沖洗氣體；及壓力控制機構，其設置於排放上述搬送室內之環境氣體之排氣路，控制上述搬送室內之壓力；上述壓力控制機構包含：排氣擋板，其使上述排氣路全開或全閉；及調整擋板，其設置於上述排氣擋板內，將上述搬送室內保持為既定之壓力。
  2. 如請求項1之基板處理裝置，其進而包含使上述收納容器之蓋開閉之負載埠單元，並進而包含控制部，該控制部係以如下方式構成：以使上述搬送室內之壓力為上述負載埠單元之框體內之壓力及上述收納容器內之壓力以上，且上述負載埠單元之框體內之壓力高於上述收納容器內之壓力之方式，控制上述壓力控制機構及上述沖洗氣體供給機構。
  3. 如請求項2之基板處理裝置，其中，上述排氣擋板包含：蓋部，其封閉上述排氣路；及驅動部，其驅動上述蓋部；上述調整擋板係形成於上述蓋部。
  4. 如請求項3之基板處理裝置，其中，上述調整擋板包括：背壓閥，其係以當上述搬送室內之壓力高於上述既定之壓力時打開上述排氣路之方式構成；及 按壓擋板，其係以按壓上述背壓閥而強制性地將其關閉之方式構成。
  5. 如請求項4之基板處理裝置，其中，於上述蓋部形成有與上述排氣路連通之開口部，上述背壓閥係以藉由使上述開口部開閉而使上述排氣路開閉之方式構成。
  6. 如請求項5之基板處理裝置，其中，上述既定之壓力係藉由調整上述背壓閥之重量而設定。
  7. 如請求項6之基板處理裝置，其中，進而包含：準備室，其鄰接於上述搬送室，且將上述基板載置於基板保持具；及閘閥，其係設置於上述搬送室與上述準備室之間；上述控制部係以如下方式構成：以當上述排氣擋板關閉時打開上述閘閥之方式，控制上述閘閥。
  8. 如請求項7之基板處理裝置，其中，上述控制部係以如下方式構成：以當上述背壓閥打開時打開上述閘閥之方式，控制上述閘閥。
  9. 如請求項8之基板處理裝置，其中，上述控制部係以如下方式構成：以當上述準備室內之壓力高於上述搬送室內之壓力時打開上述閘閥之方式，控制上述閘閥。
  10. 如請求項9之基板處理裝置，其中，上述控制部係以如下方式構成：以當上述調整擋板關閉時關閉上述閘閥之方式，控制上述閘閥。
  11. 如請求項10之基板處理裝置，其中，進而包括一對吸出部，該等一對吸出部係設置於上述搬送室之下部且隔著上述移載機而左右設置，排放上述搬送室內之環境氣體。
  12. 如請求項11之基板處理裝置，其包括：一對過濾器單元，其等係設置於上述搬送室之頂壁；及循環路，其將上述一對吸出部與上述一對過濾器單元分別連結；上述一對吸出部係以分別分支為上述排氣路與上述循環路之2條流路，且各上述排氣路於下游側合流之方式構成。
  13. 如請求項12之基板處理裝置，其中，進而包括檢測器，該檢測器係設置於上述過濾器單元之上游側，檢測上述搬送室內之氧濃度。
  14. 如請求項13之基板處理裝置，其中，上述控制部係以如下方式構成：以當上述準備室之氧濃度低於上述搬送室之氧濃度時打開上述閘閥之方式，控制上述閘閥。
  15. 一種半導體裝置之製造方法，其包含如下步驟：藉由壓力控制機構而控制上述搬送室內之壓力之步驟，上述壓力控制機構包含：排氣擋板，其設置於排放搬送室內之環境氣體之排氣路，使上述排氣路全開或全閉；及調整擋板，其設置於上述排氣擋板內，將上述搬送室內保持為既定之壓力；於上述搬送室內，搬送收容基板之收納容器內之上述基板之步驟；將上述基板搬入處理室內之步驟；及於上述處理室內對上述基板進行處理之步驟。
  16. 一種電腦可讀取之記錄媒體，其記錄有藉由電腦使基板處理裝置執行如下程序之程式：藉由壓力控制機構而控制上述搬送室內之壓力之程序，上述壓力控制機構包含：排氣擋板，其設置於排放搬送室內之環境氣體之排 氣路，使上述排氣路全開或全閉；及調整擋板，其設置於上述排氣擋板內，將上述搬送室內調整為既定之壓力；於上述搬送室內，搬送收容基板之收納容器內之上述基板之程序；將上述基板搬入處理室內之程序；及於上述處理室內對上述基板進行處理之程序。
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