TW201834064A - 基板處理裝置、反應管、半導體裝置之製造方法及程式 - Google Patents

基板處理裝置、反應管、半導體裝置之製造方法及程式 Download PDF

Info

Publication number
TW201834064A
TW201834064A TW107102191A TW107102191A TW201834064A TW 201834064 A TW201834064 A TW 201834064A TW 107102191 A TW107102191 A TW 107102191A TW 107102191 A TW107102191 A TW 107102191A TW 201834064 A TW201834064 A TW 201834064A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
gas
reaction tube
chamber
gap
gas supply
Prior art date
Application number
TW107102191A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI657501B (zh
Inventor
西堂周平
佐佐木隆史
吉田秀成
岡嶋優作
Original Assignee
日商日立國際電氣股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商日立國際電氣股份有限公司 filed Critical 日商日立國際電氣股份有限公司
Publication of TW201834064A publication Critical patent/TW201834064A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI657501B publication Critical patent/TWI657501B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563—Gas nozzles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/34—Nitrides
    • C23C16/345—Silicon nitride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4412—Details relating to the exhausts, e.g. pumps, filters, scrubbers, particle traps
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45502—Flow conditions in reaction chamber
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45544—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus
    • C23C16/45546—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus specially adapted for a substrate stack in the ALD reactor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563—Gas nozzles
    • C23C16/45578—Elongated nozzles, tubes with holes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
    • C23C16/4584—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally the substrate being rotated
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
    • H01L21/0217—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material being a silicon nitride not containing oxygen, e.g. SixNy or SixByNz
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02296—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
    • H01L21/02299—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer pre-treatment
    • H01L21/02312—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer pre-treatment treatment by exposure to a gas or vapour
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67109—Apparatus for thermal treatment mainly by convection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

本發明揭示一種使反應管內之處理氣體之速度分佈於晶圓間變得均勻之技術。裝置具備：基板保持器，其保持複數片基板；筒部，其設置於反應管內部，具有收容基板保持器且對基板進行處理之處理室；噴嘴配置室，其係將反應管與筒部之間隙劃分而設置；氣體噴嘴，其配置於噴嘴配置室內，且將處理氣體供給至處理室內；氣體供給口，其以噴嘴配置室與處理室連通之方式形成於筒部；氣體排氣口，其以使間隙與處理室連通之方式形成於筒部，且將處理室內之環境氣體排氣至間隙；及排氣部，其連接於反應管，且將間隙內之環境氣體排氣。

Description

基板處理裝置、反應管、半導體裝置之製造方法及程式
本發明係關於一種基板處理裝置、反應管、半導體裝置之製造方法及程式。
作為基板處理裝置或半導體製造裝置之一例，已知有立式裝置。立式裝置於反應管內具有作為將基板(晶圓)多層地保持之基板保持構件之晶舟，以保持該複數個基板之狀態於反應管內之處理室對基板進行分批處理(例如，參照專利文獻1及2)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利特開2010-147432號公報
專利文獻2：國際特開第2015/041376號公報
然而，於立式裝置中，反應管內之排氣側(晶圓下游)之壓力損失較大，因此，存在處理氣體之速度分佈於晶圓間變得不均勻而導致處理氣體之分解之促進程度不同之情況。因此，存在因 通過晶圓期間產生之分解程度之差而於上下層之晶圓間產生膜厚差之情況。
本發明之目的在於提供一種可使晶圓間之處理氣體之速度分佈均勻之技術。
根據本發明之一態樣，提供一種技術，其包括：基板保持器(217)，其保持複數片基板；筒部(209)，其設置於反應管內部，具有收容上述基板保持器且對上述基板進行處理之處理室；噴嘴配置室(222)，其係將上述反應管與上述筒部之間隙劃分而設置；氣體噴嘴(340a-340c)，其配置於上述噴嘴配置室內，且將處理氣體供給至上述處理室內；氣體供給口(235)，其以上述噴嘴配置室與上述處理室連通之方式形成於上述筒部；氣體排氣口(236、237)，其以使上述間隙與上述處理室連通之方式形成於上述筒部，且將上述處理室內之環境氣體排氣至上述間隙；及排氣部(230、231)，其連接於上述反應管，且將上述間隙內之環境氣體排氣。
根據本發明，可使晶圓間之處理氣體之速度分佈均勻。
10‧‧‧基板處理裝置
115‧‧‧晶舟升降機
121‧‧‧控制器
121a‧‧‧CPU
121b‧‧‧RAM
121c‧‧‧記憶裝置
121d‧‧‧I/O端口
121e‧‧‧內部匯流排
122‧‧‧輸入輸出裝置
123‧‧‧外部記憶裝置
200‧‧‧晶圓(基板)
201‧‧‧處理室
202‧‧‧處理爐
203‧‧‧反應管
207‧‧‧加熱器
209‧‧‧筒部
217‧‧‧晶舟(基板保持器)
218‧‧‧晶舟支撐台
219‧‧‧密封蓋
220‧‧‧氣密構件
222‧‧‧噴嘴配置室(供給緩衝區)
226‧‧‧歧管
230‧‧‧排氣口(排氣部)
231‧‧‧排氣管(排氣部)
234a~234d‧‧‧氣體供給孔
235‧‧‧氣體供給狹縫(氣體供給口)
236‧‧‧第1氣體排氣口
237‧‧‧第2氣體排氣口
244‧‧‧APC閥
245‧‧‧壓力感測器
246‧‧‧真空泵
248‧‧‧內壁
256‧‧‧開口部
265‧‧‧旋轉軸
267‧‧‧晶舟旋轉機構
280‧‧‧控制器
310a~310f‧‧‧氣體供給管
320a~320f‧‧‧MFC
330a~330f‧‧‧閥
340、340a~340d‧‧‧噴嘴
350、350a~350d‧‧‧噴嘴支撐部
360a‧‧‧第1處理氣體供給源
360b‧‧‧第2處理氣體供給源
360c‧‧‧第3處理氣體供給源
360d‧‧‧惰性氣體供給源
S‧‧‧間隙
W‧‧‧寬度
圖1係實施形態之基板處理裝置之立式處理爐之縱剖面圖。
圖2係實施形態之基板處理裝置之反應管之橫剖面圖。
圖3係實施形態之基板處理裝置之反應管之立體剖面圖。
圖4係實施形態之基板處理裝置之反應管部分之縱剖面圖。
圖5係將實施形態之基板處理裝置之反應管之上部放大之放大圖。
圖6係實施形態之基板處理裝置之控制器之方塊圖。
圖7係表示呈現實施形態之反應管內之氣體之流動之情況之解析結果的圖。
圖8(A)及(B)係表示實施形態之基板處理裝置及比較例之基板處理裝置之反應管內之壓力分佈的圖。
圖9係表示本實施形態之基板處理裝置及比較例之基板處理裝置之反應管內之晶圓中心之氣體速度分佈的圖。
圖10係表示本實施形態之基板處理裝置及比較例之基板處理裝置之反應管內之晶圓中心之原料分壓分佈的圖。
以下，使用圖1對本發明之實施形態進行說明。實施形態中之基板處理裝置構成為用於半導體裝置之製造之半導體製造裝置之一例。
如圖1所示，處理爐202具有作為加熱手段(加熱機構)之加熱器207。加熱器207為圓筒形狀，藉由被作為保持板之加熱器底座(未圖示)支撐而垂直地安設。加熱器207亦可作為利用熱使處理氣體活化(激發)之活化機構(激發部)而發揮功能。
於加熱器207之內側配設有與加熱器207呈同心圓狀 且構成反應容器(處理容器)的反應管203。反應管203例如由石英(SiO2)或碳化矽(SiC)等耐熱性材料構成。反應管203以下端部開放且上端部由平坦狀之壁體封閉之有頂壁之形狀形成。於反應管203之內部具備：筒部209，其形成為圓筒狀；噴嘴配置室222，其被劃分於筒部209與反應管203之間；作為氣體供給口之氣體供給狹縫235，其形成於筒部209；第1氣體排氣口236，其形成於筒部209；及第2氣體排氣口237，其形成於筒部209，且形成於第1氣體排氣口236之下方。筒部209以下端部開放且上端部由平坦狀之壁體封閉之有頂壁之形狀形成。又，筒部209係以包圍晶圓200之方式設置於晶圓200之附近。於反應管203之筒部209之內部形成有處理室201。處理室201構成為可對作為基板之晶圓200進行處理。又，處理室201構成為可收容晶舟217，該晶舟217係作為能夠將晶圓200以水平姿勢且以於垂直方向多層地排列之狀態保持之基板保持器。
反應管203之下端由圓筒體狀之歧管226支撐。歧管226例如由鎳合金或不鏽鋼等金屬構成，或者由石英或SiC等耐熱性材料構成。於歧管226之上端部形成有凸緣，於該凸緣上設置並支撐反應管203之下端部。於該凸緣與反應管203之下端部之間介置O形環等氣密構件220而使反應管203內為氣密狀態。
於歧管226之下端之開口部，經由O形環等氣密構件220而氣密性地安裝有密封蓋219，從而氣密性地堵塞反應管203之下端之開口部側、即歧管226之開口部。密封蓋219例如由鎳合金或不鏽鋼等金屬構成，且形成為圓盤狀。密封蓋219亦可構成為利用石英(SiO2)或碳化矽(SiC)等耐熱性材料覆蓋其外側。
於密封蓋219上設置有支撐晶舟217之晶舟支撐台218。晶舟支撐台218成為例如由石英或SiC等耐熱性材料構成而作為隔熱部發揮功能並且支撐晶舟之支撐體。晶舟217立設於晶舟支撐台218上。晶舟217例如由石英或SiC等耐熱性材料構成。晶舟217具有如下構成：具有可搭載於晶舟支撐台218之底板、及配置於上方之頂板，且於底板與頂板之間架設有3~4根支柱。於晶舟217保持有複數片晶圓200。複數片晶圓200一面相互隔開固定之間隔一面保持水平姿勢且以相互使中心對齊之狀態沿反應管203之管軸方向多層地堆載並支撐於晶舟217之支柱。
於密封蓋219之與處理室201相反之側設置有使晶舟旋轉之晶舟旋轉機構267。晶舟旋轉機構267之旋轉軸265貫通密封蓋且連接於晶舟支撐台218，藉由利用晶舟旋轉機構267經由晶舟支撐台218使晶舟217旋轉，而使晶圓200旋轉。
密封蓋219藉由設置於反應管203之外部之作為升降機構之晶舟升降機115而於垂直方向升降，藉此，可相對於處理室201內而將晶舟217搬入搬出。
於歧管226，以貫通歧管226之方式設置有噴嘴支撐部350a~350d，噴嘴支撐部350a~350d支撐作為將處理氣體供給至處理室201內之氣體噴嘴之噴嘴340a~340d。此處，設置有4根噴嘴支撐部350a~350d。噴嘴支撐部350a~350d例如由鎳合金或不鏽鋼等材料構成。於噴嘴支撐部350a~350c之反應管203側之一端分別連接有向處理室201內供給氣體之氣體供給管310a~310c。又，於噴嘴支撐部350d之反應管203側之一端連接有氣體供給管310d，該氣體供給管310d向形成於反應管203與筒部209 之間之間隙S供給氣體。又，於噴嘴支撐部350a~350d之另一端分別連接有噴嘴340a~340d。噴嘴340a~340d例如由石英或SiC等耐熱性材料構成。
於氣體供給管310a，自上游方向起分別依序設置有供給第1處理氣體之第1處理氣體供給源360a、作為流量控制器(流量控制部)之質量流量控制器(MFC)320a及作為開閉閥之閥330a。於氣體供給管310b，自上游方向起分別依序設置有供給第2處理氣體之第2處理氣體供給源360b、MFC320b及閥330b。於氣體供給管310c，自上游方向起分別依序設置有供給第3處理氣體之第3處理氣體供給源360c、MFC320c及閥330c。於氣體供給管310d，自上游方向起分別依序設置有供給惰性氣體之惰性氣體供給源360d、MFC320d及閥330d。於氣體供給管310a、310b之較閥330a、330b更下游側分別連接有供給惰性氣體之氣體供給管310e、310f。於氣體供給管310e、310f，自上游方向起分別依序設置有MFC320e、320f及閥330e、330f。
主要由氣體供給管310a、MFC320a、閥330a構成第1處理氣體供給系統。亦可考慮使第1處理氣體供給源360a、噴嘴支撐部350a、噴嘴340a包含於第1處理氣體供給系統中。又，主要由氣體供給管310b、MFC320b、閥330b構成第2處理氣體供給系統。亦可考慮使第2處理氣體供給源360b、噴嘴支撐部350b、噴嘴340b包含於第2處理氣體供給系統中。又，主要由氣體供給管310c、MFC320c、閥330c構成第3處理氣體供給系統。亦可考慮使第3處理氣體供給源360c、噴嘴支撐部350c、噴嘴340c包含於第3處理氣體供給系統中。又，主要由氣體供給管310d、 MFC320d、閥330d構成惰性氣體供給系統。亦可考慮使惰性氣體供給源360d、噴嘴支撐部350d、噴嘴340d包含於惰性氣體供給系統中。再者，於本說明書中，使用處理氣體之用語之情形有僅包含第1處理氣體之情形、僅包含第2處理氣體之情形、僅包含第3處理氣體之情形、僅包含惰性氣體之情形、或者包含所有該等氣體之情形。又，使用處理氣體供給系統之用語之情形有僅包含第1處理氣體供給系統之情形、僅包含第2處理氣體供給系統之情形、僅包含第3處理氣體供給系統之情形、僅包含惰性氣體供給系統之情形、或者包含所有該等供給系統之情形。
於反應管203形成有排氣口230。排氣口230形成於較第2氣體排氣口237更下方，且連接於排氣管231。於排氣管231，經由作為對處理室201內之壓力進行檢測之壓力檢測器(壓力檢測部)之壓力感測器245及作為壓力調整器(壓力調整部)之APC(Auto Pressure Controller，自動壓力控制器)閥244而連接有作為真空排氣裝置之真空泵246，構成為能夠以處理室201內之壓力成為既定之壓力(真空度)之方式進行真空排氣。真空泵246之下游側之排氣管231連接於廢氣處理裝置(未圖示)等。再者，APC閥244係可將閥開閉而進行處理室201內之真空排氣/真空排氣停止，進而可調節閥開度而調整導流來進行處理室201內之壓力調整的開閉閥。主要由排氣管231、APC閥244、壓力感測器245構成作為排氣部發揮功能之排氣系統。再者，亦可使真空泵246包含於排氣系統中。
於反應管203內設置有作為溫度檢測器之溫度感測器(未圖示)，且以如下方式構成：藉由基於由溫度感測器檢測出之溫度資訊而調整對加熱器207之供給電力，而使處理室201內之溫 度成為所期望之溫度分佈。
於以上之處理爐202中，在要分批處理之複數片晶圓200多層地堆載於晶舟217之狀態下，將晶舟217一面利用晶舟支撐台218支撐一面插入至處理室201，加熱器207將插入至處理室201之晶圓200加熱至既定之溫度。
其次，參照圖2~圖5，對較佳地用於本實施形態之反應管203之構成進行說明。再者，於圖3中，省略噴嘴340、晶舟217等之記載。
如圖2及圖3所示，於筒部209形成有複數個氣體供給狹縫235，該氣體供給狹縫235用以將處理氣體供給至處理室201內。氣體供給狹縫235將噴嘴配置室222與處理室201連通。噴嘴配置室(供給緩衝區)222係劃分形成於筒部209之外表面與反應管203之內表面之間。噴嘴配置室222之壁係作為反應管203之壁之一部分，而形成為與反應管203呈同心圓狀。又，噴嘴配置室222之壁係作為筒部209之壁之一部分，而形成為與筒部209呈同心圓狀。藉由此種構成，可提高流入至晶圓表面之氣體之比例。又，噴嘴配置室222以下端部開放且上端之一部分(或全部)由平坦狀之板封閉之有頂壁之形狀構成。又，噴嘴配置室222之頂壁部之上端與筒部209之頂壁部之上端為相同高度。筒部209與反應管203之頂壁部一體地構成。
又，筒部209配設成與反應管203呈同心圓狀，於筒部209與反應管203之間形成有間隙S。
如圖2及圖3所示，於噴嘴配置室222之內部形成有內壁248，該內壁248將噴嘴配置室222內空間劃分為複數個空間。 內壁248係由與反應管203相同之材料形成，例如由石英或SiC等耐熱性材料形成。
將噴嘴配置室222內劃分之2個內壁248係以將噴嘴配置室222自下端側劃分至上端側為止而形成分別隔離之3個空間之方式設置。於噴嘴配置室222之各空間分別設置有噴嘴340a~340c。由於各噴嘴340a~340c藉由內壁248而分別設置於獨立之空間內，故而可抑制自各噴嘴340a~340c供給之處理氣體於噴嘴配置室222內混合。藉由此種構成，可抑制處理氣體於噴嘴配置室222內混合而形成薄膜或者生成副產物。
又，於筒部209與反應管203之間之間隙S，沿著其長度方向(上下方向)而設置有噴嘴340d。間隙S於剖面觀察時，以包圍筒部209之方式形成為環狀。間隙S之寬度大於筒部209與晶圓200之間之間隙之寬度W(圖5)。作為一例，間隙S之寬度設定為大於W之2倍。
噴嘴340a~340c沿著其長度方向(上下方向)而設置於較噴嘴配置室222內之下部更靠上部，噴嘴340d沿著其長度方向(上下方向)而設置於較間隙S內之下部更靠上部。噴嘴340a~340d分別構成為I字型之長噴嘴。於噴嘴340a~340d之側面分別設置有供給氣體之氣體供給孔234a~234d。氣體供給孔234a~234c分別以朝向反應管203之中心之方式開口，氣體供給孔234d以朝向反應管203之周向之方式開口。如此，於噴嘴配置室222設置有3根噴嘴340a~340c，而構成為能夠向處理室201內供給複數種氣體。又，於間隙S設置有噴嘴340d，而構成為能夠向間隙S內供給惰性氣體(沖洗氣體)。藉由此種構成，可有效率地沖洗筒部背面 側，筒部背面側之氣體之滯留得以抑制而可縮短沖洗時間。進而，藉由筒部背面側之氣體之滯留被抑制，而可減少微粒。又，藉由自筒部背面側供給沖洗氣體，而可輔助高壓製程時之處理室201內之升壓。
於筒部209之與形成有噴嘴配置室222之一側面對向之另一側面形成有第1氣體排氣口236。第1氣體排氣口236係以於與噴嘴配置室222之間夾著處理室201之收容有晶圓200之區域之方式配置。並且，第1氣體排氣口236形成於自處理室201之收容晶圓200之下端側至上端側為止之區域(晶圓區域)。又，於筒部209之第1氣體排氣口236之下方之側面形成有第2氣體排氣口237。又，排氣管231於反應管203之靠下端之位置向與第2氣體排氣口237相同之方向開口。如此，第1氣體排氣口236、第2氣體排氣口237及排氣口237於自筒部209之中心觀察時，設置於與氣體供給狹縫相反之側。即，第1氣體排氣口236係將處理室201與間隙S連通，並將處理室201內之環境氣體排氣至間隙S之氣體排氣口。自第1氣體排氣口236排氣之氣體經由筒部209之背面側(筒部209與反應管203之間)之間隙S，介由排氣口230而自排氣管231朝反應管203外排氣。又，第2氣體排氣口237將處理室201下方之環境氣體(主要為沖洗氣體)朝間隙S排氣。根據此種構成，藉由將通過晶圓後之氣體經由筒部背面側整體而排氣，可減小排氣部之壓力與晶圓區域之壓力之差而使壓力損失為最小限度。並且，可藉由最小限度之壓力損失而降低晶圓區域之壓力，從而可提高晶圓區域之流速而緩和負載效應。
圖4係表示氣體供給狹縫235之構成之圖，省略了晶 舟217等之記載。如圖4所示，氣體供給狹縫235形成為於上下左右方向為複數層、複數行之矩陣狀。與噴嘴配置室222內之由內壁248劃分之各空間分別對向之橫長之狹縫於上下方向形成有複數個。
較佳為，氣體供給狹縫235之筒部209周向之長度設為與噴嘴配置室222內之各空間之周向之長度相同，若如此則氣體供給效率提高，故而較佳。又，較佳為，氣體供給狹縫235將內壁248與筒部209之連結部分除外而橫長地縱向形成複數層，若如此則氣體供給效率提高，故而較佳。又，較佳為，氣體供給狹縫235之行數形成為與所劃分之空間相同之數量。於本實施形態中，與所劃分之3個空間對應地形成有3行氣體供給狹縫235。換言之，氣體供給孔234a~234c、對應之氣體供給狹縫235及第1氣體排氣口236位於直線上，且各直線通過處理室201之大致中心。
氣體供給狹縫235以作為四角之邊緣部描繪曲面之方式平滑地形成。藉由對邊緣部進行圓弧化等而使其為曲面狀，可抑制邊緣部周緣之氣體之滯留，而可抑制邊緣部之膜之形成，進而，可抑制形成於邊緣部之膜之膜剝離。
又，於筒部209之噴嘴配置室222側之側面之下端形成有開口部256，該開口部256用以將噴嘴340a~340c設置於噴嘴配置室222內。噴嘴340a~340c以其下端安裝於噴嘴支撐部350a~350c之狀態固定於歧管226。噴嘴支撐部350a~350c成為預先安裝有噴嘴340a~340c之部分、及預先固定於歧管226之部分之2段構成。噴嘴之設置係藉由自開口部256之下方將噴嘴340a~340c插入至各空間，並使2段嵌合之後利用螺栓等固定而進行。再者， 可適當使用對位置或角度進行微調整之零件(未圖示)。
噴嘴配置室222內之內壁248自噴嘴配置室222之頂壁部形成至反應管203之下端部上部為止。具體而言，內壁248之下端形成至較開口部256之上端更靠下側為止。內壁248之下端係形成為較反應管203之下端部更靠上側且較噴嘴支撐部350之上端部更靠下側之區域。
如圖5所示，氣體供給狹縫235係以分別配置於相鄰之晶圓200與晶圓200之間之方式形成，上述相鄰之晶圓200與晶圓200係複數層載置於收容在處理室201之狀態之晶舟217。於圖5中，省略晶舟217而進行說明。較佳為，以於可載置於晶舟217之最下層之晶圓200與在其下側相鄰之晶舟217之底板之間、各晶圓200間、及最上層之晶圓200與在其上側相鄰之晶舟217之頂板之間各1層地對向之方式形成為宜。
噴嘴340a~340c之氣體供給孔234a~234c以相對於各氣體供給狹縫235逐一對應之方式形成於各氣體供給狹縫235之縱寬之中央部分為宜。例如，於形成有26個氣體供給狹縫235時，分別形成26個氣體供給孔234a~234c為宜。即，氣體供給狹縫235及氣體供給孔234a~234c形成有所載置之晶圓200之片數+1個為宜。
另一方面，第1氣體排氣口236形成於筒部209之晶圓區域，處理室201與間隙S連通。第2氣體排氣口237自較氣體排氣口230之上端更高之位置形成至較排氣口230之下端更高之位置為止。藉由設為此種狹縫構成，可於各晶圓200上形成與晶圓200平行之處理氣體之流動(參照圖5之箭頭)。為了抑制在晶圓200之 外側迂迴之氣體之流動，而筒部209與晶圓200之間之間隙之寬度W可在能夠將晶舟217安全地插入並使其旋轉之範圍內設定為最小。
如圖6所示，作為控制部(控制手段)之控制器280構成為具備CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)121a、RAM(Random Access Memory，隨機存取記憶體)121b、記憶裝置121c、I/O端口121d的電腦。RAM121b、記憶裝置121c、I/O端口121d構成為可經由內部匯流排121e而與CPU121a交換資料。於控制器280連接有例如構成為觸控面板等之輸入輸出裝置122。
記憶裝置121c例如由快閃記憶體、HDD(Hard Disk Drive，硬碟驅動器)等構成。於記憶裝置121c內，可讀出地儲存有控制基板處理裝置之動作之控制程式、及記載有下述基板處理之程序或條件等之製程配方等。製程配方係使控制器280執行下述基板處理步驟中之各程序並以可獲得既定之結果之方式組合而成者，其作為程式而發揮功能。以下，亦將製程配方或控制程式等簡單地統稱為程式。於本說明書中，使用程式之用語之情形有僅包含製程配方單體之情形、僅包含控制程式單體之情形、或者包含其等兩者之情形。RAM121b係構成為暫時保持由CPU121a讀出之程式或資料等之記憶區域(工作區)。
I/O端口121d連接於上述MFC320a~320f、閥330a~330f、壓力感測器245、APC閥244、真空泵246、加熱器207、溫度感測器、晶舟旋轉機構267、晶舟升降機115等。
CPU121a構成為自記憶裝置121c讀出並執行控制程式，並且根據來自輸入輸出裝置122之操作指令之輸入等而自記憶 裝置121c讀出製程配方。CPU121a構成為以按照讀出之製程配方之內容之方式控制利用MFC320a~320f之各種氣體之流量調整動作、閥330a~330f之開閉動作、APC閥244之開閉動作及基於壓力感測器245之APC閥244之壓力調整動作、真空泵246之啟動及停止、基於溫度感測器之加熱器207之溫度調整動作、利用晶舟旋轉機構267之晶舟217之旋轉及旋轉速度調節動作、利用晶舟升降機115之晶舟217之升降動作等。
控制器280並不限定於構成為專用之電腦之情形，亦可構成為通用之電腦。例如，可準備儲存有上述程式之外部記憶裝置(例如，硬碟等磁碟、CD(Compact Disc，壓縮光碟)等光碟、MO(Magnetic Optical，碟性光碟)等磁光碟、USB(Universal Serial Bus，通用串列匯流排)記憶體等半導體記憶體)123，並使用該外部記憶裝置123將程式安裝於通用之電腦等，藉此構成本實施形態之控制器280。其中，用以將程式供給至電腦之手段並不限定於經由外部記憶裝置123而供給之情形。例如，亦可使用網際網路或專用線路等通信手段，不經由外部記憶裝置123而供給程式。記憶裝置121c或外部記憶裝置123係構成為可由電腦讀取之記錄媒體。以下，亦將該等簡單地統稱為記錄媒體。於本說明書中，使用記錄媒體之用語之情形有僅包含記憶裝置121c單體之情形、僅包含外部記憶裝置123單體之情形、或者包含其等兩者之情形。
其次，對本發明相關之基板處理裝置之動作概要進行說明。再者，基板處理裝置由控制器280控制。
將載置有既定片數之晶圓200之晶舟217插入至反應管203內，並利用密封蓋219將反應管203氣密性地封閉。於被氣 密性地封閉之反應管203內，對晶圓200進行加熱，並且將處理氣體供給至反應管203內，對晶圓200進行加熱等熱處理。
作為熱處理，例如，藉由交替地供給作為第1處理氣體之NH3氣體、作為第2處理氣體之HCDS(hexachlorodisilane，六氯乙矽烷)氣體、及作為第3處理氣體之N2氣體(將HCDS氣體供給→N2沖洗→NH3氣體供給→N2沖洗作為1週期而以既定次數反覆進行該週期)，而於晶圓200上形成SiN膜。處理條件例如如下所述。晶圓200之溫度：100~600℃，處理室內壓力：1~3000Pa，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：10~10000sccm，SiN膜之膜厚：0.2~10nm。
首先，自第2處理氣體供給系統之氣體供給管310b經由噴嘴340b之氣體供給孔234b、氣體供給狹縫235而將HCDS氣體供給至處理室201內。具體而言，藉由打開閥330b、330f，而開始將HCDS氣體與載氣一併自氣體供給管310b朝處理室201內供給。此時，調整APC閥244之開度，而將處理室201內之壓力維持為既定之壓力。經過既定時間之後，關閉閥330b，而停止HCDS氣體之供給。
供給至處理室201內之HCDS氣體被供給至晶圓200，於晶圓200上平行地流動之後，通過第1氣體排氣口236而於間隙S自上部向下部流動，並經由第2氣體排氣口237、排氣口230而自排氣管231排氣。
再者，向處理室201內供給HCDS氣體之期間，若將連接於氣體供給管310a之惰性氣體供給管之閥330e及氣體供給管 310c、310d之閥330c、330d打開而使N2等惰性氣體流動，則可防止HCDS氣體迴繞至氣體供給管310a、310c、310d內。
關閉閥330b，而停止向處理室201內供給HCDS氣體之後，將處理室201內排氣，而將殘留於處理室201內之HCDS氣體或反應產物等排除。此時，若自氣體供給管310a、310b、310c、310d將N2等惰性氣體分別供給至處理室201內及間隙S而進行沖洗，則可進一步提高將來自處理室201內及間隙S之殘留氣體排除之效果。
其次，自第1處理氣體供給系統之氣體供給管310a經由噴嘴340a之氣體供給孔234a、氣體供給狹縫235而將NH3氣體供給至處理室201內。具體而言，藉由打開閥330a、330e，而開始將NH3氣體與載氣一併自氣體供給管310a朝處理室201內供給。此時，調整APC閥244之開度，而將處理室201內之壓力維持為既定之壓力。經過既定時間之後，關閉閥330a，而停止NH3氣體之供給。
供給至處理室201內之NH3氣體被供給至晶圓200，於晶圓200上平行地流動之後，通過第1氣體排氣口236而於間隙S自上部向下部流動，並經由第2氣體排氣口237、排氣口230而自排氣管231排氣。
再者，向處理室201內供給NH3氣體之期間，若將連接於氣體供給管310b之惰性氣體供給管之閥330f及閥330c、330d打開而使N2等惰性氣體流動，則可防止NH3氣體迴繞至氣體供給管310b、310c、310d內。
關閉閥330a，而停止向處理室201內供給NH3氣體 之後，將處理室201內排氣，而將殘留於處理室201內之NH3氣體或反應產物等排除。此時，若自氣體供給管310a、310b、310c、310d將N2等惰性氣體分別供給至處理室201內及間隙S而進行沖洗，則可進一步提高將來自處理室201內及間隙S之殘留氣體排除之效果。
晶圓200之處理結束之後，按照上述動作之相反之順序，將晶舟217自反應管203內搬出。晶圓200由未圖示之晶圓移載機自晶舟217移載至移載架之匣盒，匣盒由匣盒搬送機自移載架移載至匣盒載置台，並由外部搬送裝置搬出至框體之外部。
於上述實施形態中，對交替地供給第1處理氣體及第2處理氣體之情形進行了說明，但本發明亦可應用於同時供給第1處理氣體及第2處理氣體之情形。
於上述實施形態中，將噴嘴配置室222劃分為3個空間，但亦可劃分為2個空間，還可劃分為4個以上之空間。可按照所期望之熱化學處理所需之噴嘴之根數而變更要劃分之空間之數量。又，只要為不相互反應之氣體，則亦可於1個區間配置複數個噴嘴。噴嘴340d於筒部209與反應管203之間隙S配置1個，但不限定於此，亦可配置2個以上之噴嘴。
又，可對噴嘴之形狀進行各種變更。例如，噴嘴之氣體供給孔並不限定於針對每個晶圓而設置之細孔，亦可為於噴嘴之長度方向橫跨複數個晶圓而延伸般之狹縫。又，存在如下情形：藉由使設置於中央之空間之噴嘴之氣體供給孔朝向噴嘴配置室之側壁開口而非朝向晶圓200開口，可使處理氣體於空間內擴散而自各氣體供給狹縫均勻地供給處理氣體。進而，噴嘴亦可為未到達最下 方之氣體供給狹縫之位置之長度之前端開口之單純之管。
噴嘴配置室222並不限定於在其內周側具有與筒部共通之壁者，亦可為其內周側之全部相對於處理室201開口。同樣地，噴嘴配置室222並不限定於在其外周側具有與反應管共通之壁者，亦可具有獨自之壁。例如，噴嘴配置室222可由使筒部向外側鼓出而成之袋體構成。
根據本實施形態，可獲得以下所示之1個或複數個效果。
(a)可使晶圓下游之壓力損失為最小限度而使晶圓間之速度分佈均勻。即，藉由將通過晶圓後之氣體經由筒部背面側而排氣，可使壓力損失為最小限度，藉此，可降低晶圓區域之壓力，藉由降低晶圓區域之壓力，可提高晶圓區域之流速而緩和負載效應。
(b)藉由在反應管與筒部之間設置噴嘴配置室，並將反應管保持為正圓之筒形狀，可使反應管之壁厚變薄，從而可減小處理室之容積。又，可減少焊接部位而使反應管之製造變得容易，且可提高強度，可縮短處理室內之升溫時間。
(c)藉由在晶圓附近以包圍晶圓之方式設置筒部，可提高流入至晶圓表面之氣體之比例。例如，於不使用本實施形態中之筒部之情形時，氣體流入率為6%左右，但藉由使用筒部，可提高至50%左右。
(d)藉由在筒部之背面側設置沖洗用之噴嘴，而有效率地沖洗筒部背面側，而筒部背面之氣體之滯留得以抑制而可縮短沖洗時間。又，藉由筒部背面之氣體之滯留被抑制，而可減少微粒。
(e)藉由在筒部之背面側設置沖洗用之噴嘴，而可輔助高壓製程時之升壓。
<實驗例>
圖7係表示使用本實施形態中之反應管203對氣體之流動進行解析所得之結果的圖。如圖7所示，自噴嘴340供給之氣體通過處理室201內之晶圓200間，經由第1氣體排氣口236、筒部209之背面側、第2氣體排氣口237而自排氣管231排氣。即，確認到，藉由將第1氣體排氣口236自晶圓200之下端側形成至上端側之晶圓區域，而氣體之通過截面面積變大，故而可減少壓力損失。
圖8(A)係表示比較例中之反應管內之壓力分佈之圖，圖8(B)係表示本實施形態中之反應管203內之壓力分佈之圖。圖8(A)所示之比較例中之反應管中，形成於筒部之氣體排氣口之構成與本實施形態中之反應管不同。於比較例中之反應管中，於與氣體供給狹縫對應之位置設置有與氣體供給狹縫相同形狀之氣體排氣狹縫。
關於比較例中之反應管，如圖8(A)所示，即便利用APC閥244、壓力感測器245、真空泵246等排氣部設定為5Pa，晶圓區域之壓力亦會因壓力損失而成為15Pa。另一方面，如圖8(B)所示，關於本實施形態中之反應管，即便利用排氣部設定為5Pa，亦可使晶圓區域之壓力為10Pa，與比較例相比，可將壓力損失減少5Pa。此處確認到，晶圓上之流速與晶圓上之壓力成反比，故而本實施形態中之反應管之晶圓上之流速成為比較例中之反應管之晶圓上之流速之1.5倍。
圖9係對使用本實施形態中之反應管與比較例中之反應管分別進行成膜處理時之晶圓中心之流速分佈進行比較並加以表示之圖。圖10係對使用本實施形態中之反應管與比較例中之反應管分別進行成膜處理時之原料分壓分佈進行比較並加以表示之圖。
於對大容量之晶圓進行處理之情形時，氣體之流速越大，副產物之清除之效率越是提高，從而改善面內之負載效應等，故而較理想。如圖9所示，於使用比較例中之反應管之情形時，上下層之晶圓中心之氣體速度分佈變為±8.07%，而流速分佈變得不均勻。即，於比較例中，會產生壓力損失，與上層之晶圓相比，下層之晶圓側之流速變大。又，如圖10所示，於上下層，晶圓中心之原料分壓分佈變為±1.65%，上層之晶圓與下層之晶圓相比膜厚變厚。
另一方面，如圖9所示，於使用本實施形態中之反應管之情形時，晶圓中心之氣體速度分佈提高為±2.95%，即便於以與比較例相同之條件進行實驗之情形時，流速亦較比較例快。即，與比較例相比，壓力損失降低，藉此，流速提高，與此同時，流速之均勻性亦提高。又，如圖10所示，於上下層，晶圓中心之原料分壓分佈變為±0.96%，成膜氣體之分解之促進程度於上層與下層變得大致均勻，而晶圓面間之膜厚均勻性提高。
利用基板處理裝置進行之成膜處理例如有CVD(Chemical Vapor Deposition，化學氣相沈積)、PVD(Physical Vapor Deposition，物理氣相沈積)、ALD(Atomic Layer Deposition，原子層沈積)、Epi(Epitaxy，磊晶)、其他形成氧化膜、氮化膜之處 理、形成包含金屬之膜之處理。進而，亦可為退火處理、氧化處理、擴散處理等處理。
以上，對本發明之各種典型之實施形態及實施例進行了說明，但本發明並不限定於該等實施形態及實施例，亦可適當組合而使用。

Claims (14)

  1. 一種基板處理裝置，其具備：基板保持器，其保持複數片基板；筒部，其設置於反應管內部，具有收容上述基板保持器而對上述基板進行處理之處理室；氣體供給部，其接近上述筒部而沿著其延伸方向配置，將處理氣體供給至上述處理室內；氣體供給口，其以上述氣體供給部與上述處理室連通之方式形成；氣體排氣口，其以使上述反應管與上述筒部之間隙和上述處理室連通之方式形成於上述筒部，將上述處理室內之環境氣體排氣至上述間隙；及排氣部，其連接於上述反應管，將上述間隙內之環境氣體排氣。
  2. 如請求項1之基板處理裝置，其中，上述反應管之上端封閉，上述排氣部於較上述氣體排氣口更靠下方之位置連接於上述反應管。
  3. 如請求項2之基板處理裝置，其中，於上述筒部之較上述氣體排氣口更靠下方之位置形成有將上述處理室下方之環境氣體排氣之第2氣體排氣口。
  4. 如請求項3之基板處理裝置，其中，自上述氣體排氣口排氣之氣體經由上述筒部背面之上述間隙而自上述排氣部排氣至上述反應管外。
  5. 如請求項4之基板處理裝置，其中，上述筒部之上端封閉。
  6. 如請求項2之基板處理裝置，其中，上述氣體排氣口及上述排氣部於自上述筒部之中心觀察時，設置於與上述氣體供給口相反之 側。
  7. 如請求項6之基板處理裝置，其中，上述氣體供給部具有將上述間隙劃分而設置之緩衝室，且上述氣體供給口設置於上述緩衝室之內周側之壁即上述筒部。
  8. 如請求項7之基板處理裝置，其中，上述氣體供給部具有氣體噴嘴，該氣體噴嘴配置於上述噴嘴配置室內，並將處理氣體供給至上述處理室內。
  9. 如請求項8之基板處理裝置，其中，上述氣體供給孔設置於與上述氣體排氣口相面對之位置。
  10. 如請求項7之基板處理裝置，其中，藉由使用除上述噴嘴配置室以外之上述間隙之整體將上述處理室內之環境氣體自上述氣體排氣口朝上述排氣部排氣，而針對既定直徑之上述反應管，使上述氣體排氣口與上述排氣部之間之壓力損失最小化。
  11. 如請求項7之基板處理裝置，其中，於上述筒部背面之上述間隙設置向上述間隙供給惰性氣體之氣體噴嘴。
  12. 一種反應管，其係用於基板處理裝置者，其具備：筒部，其設置於反應管內部，且具有處理室，該處理室收容保持複數個基板之基板保持器並對上述基板進行處理；噴嘴配置室，其係將上述反應管與上述筒部之間隙劃分而設置，配置將處理氣體供給至上述處理室內之氣體噴嘴；氣體供給口，其以上述噴嘴配置室與上述處理室連通之方式形成於上述筒部；氣體排氣口，其以使上述間隙與上述處理室連通之方式形成於上述筒部，並將上述處理室內之環境氣體排氣至上述間隙；及 排氣口，其形成於上述反應管，並連接於將上述間隙內之環境氣體排氣之排氣部。
  13. 一種半導體裝置之製造方法，其具備如下步驟：將保持複數片基板之基板保持器搬送至設置於反應管內部之筒部內之處理室內之步驟；自氣體噴嘴經由氣體供給口而將處理氣體供給至上述處理室內之步驟，該氣體噴嘴配置於將上述反應管與上述筒部之間隙劃分而設置之噴嘴配置室內，該氣體供給口以上述噴嘴配置室與上述處理室連通之方式形成於上述筒部；及自以使上述間隙與上述處理室連通之方式形成於上述筒部之氣體排氣口將上述處理室內之環境氣體排氣至上述間隙，並將排氣至上述間隙之上述環境氣體自連接於上述反應管之排氣部排氣至上述反應管外之步驟。
  14. 一種程式，其藉由電腦而使基板處理裝置執行如下程序：將保持複數片基板之基板保持器搬送至設置於上述基板處理裝置之反應管內部之筒部內之處理室內之程序；自氣體噴嘴經由氣體供給口而將處理氣體供給至上述處理室內之程序，該氣體噴嘴配置於將上述反應管與上述筒部之間隙劃分而設置之噴嘴配置室內，該氣體供給口以上述噴嘴配置室與上述處理室連通之方式形成於上述筒部；及自以使上述間隙與上述處理室連通之方式形成於上述筒部之氣體排氣口將上述處理室內之環境氣體排氣至上述間隙，並將排氣至上述間隙之上述環境氣體自連接於上述反應管之排氣部排氣至上述反應管外之程序。
TW107102191A 2017-02-15 2018-01-22 基板處理裝置、反應管、半導體裝置之製造方法及程式 TWI657501B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017-026179 2017-02-15
JP2017026179 2017-02-15

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201834064A true TW201834064A (zh) 2018-09-16
TWI657501B TWI657501B (zh) 2019-04-21

Family

ID=63170250

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW107102191A TWI657501B (zh) 2017-02-15 2018-01-22 基板處理裝置、反應管、半導體裝置之製造方法及程式

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10961625B2 (zh)
JP (1) JP6782350B2 (zh)
KR (1) KR102238585B1 (zh)
CN (1) CN110121764A (zh)
TW (1) TWI657501B (zh)
WO (1) WO2018150615A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112466794A (zh) * 2020-11-24 2021-03-09 长江存储科技有限责任公司 薄膜沉积装置及晶舟组件

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6462161B2 (ja) * 2016-02-09 2019-01-30 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 基板処理装置および半導体装置の製造方法
KR102126146B1 (ko) * 2016-03-28 2020-06-23 가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체
WO2019058553A1 (ja) * 2017-09-25 2019-03-28 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 基板処理装置、石英反応管、クリーニング方法並びにプログラム
WO2019180905A1 (ja) * 2018-03-23 2019-09-26 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラム
JP6770617B1 (ja) * 2019-08-09 2020-10-14 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 基板処理装置、半導体装置の製造方法及び基板保持具
KR20210043810A (ko) * 2019-10-14 2021-04-22 삼성전자주식회사 반도체 제조 장비
JP7048690B2 (ja) * 2020-09-25 2022-04-05 株式会社Kokusai Electric 基板処理装置、半導体装置の製造方法及び基板保持具
CN112349631B (zh) * 2020-11-04 2021-09-10 长江存储科技有限责任公司 一种输气管道、半导体机台
KR102635384B1 (ko) 2020-11-23 2024-02-14 세메스 주식회사 기판 처리 장치
KR102573602B1 (ko) 2020-11-23 2023-09-01 세메스 주식회사 기판 처리 장치
JP7344944B2 (ja) * 2021-09-24 2023-09-14 株式会社Kokusai Electric ガス供給システム、基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラム

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07297179A (ja) * 1994-04-28 1995-11-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd 熱処理炉の排気方法および熱処理炉
JP2000294511A (ja) * 1999-04-09 2000-10-20 Ftl:Kk 半導体装置の製造装置
WO2004027846A1 (ja) * 2002-09-20 2004-04-01 Hitachi Kokusai Electric Inc. 基板処理装置および半導体装置の製造方法
JP2006080101A (ja) * 2003-01-08 2006-03-23 Hitachi Kokusai Electric Inc 半導体製造装置
JP5184329B2 (ja) * 2008-12-22 2013-04-17 株式会社日立国際電気 基板処理装置、基板処理方法及び半導体装置の製造方法
JP5658463B2 (ja) * 2009-02-27 2015-01-28 株式会社日立国際電気 基板処理装置及び半導体装置の製造方法
KR20150041376A (ko) 2013-10-08 2015-04-16 송보경 플렉시블필름 코팅용 화학적 기상 증착장치
JP6270575B2 (ja) * 2014-03-24 2018-01-31 株式会社日立国際電気 反応管、基板処理装置及び半導体装置の製造方法
KR102268374B1 (ko) 2014-09-30 2021-06-23 가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 반응관
JPWO2017037937A1 (ja) * 2015-09-04 2018-04-26 株式会社日立国際電気 反応管、基板処理装置および半導体装置の製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112466794A (zh) * 2020-11-24 2021-03-09 长江存储科技有限责任公司 薄膜沉积装置及晶舟组件
CN112466794B (zh) * 2020-11-24 2021-12-03 长江存储科技有限责任公司 薄膜沉积装置及晶舟组件

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018150615A1 (ja) 2018-08-23
JPWO2018150615A1 (ja) 2019-11-07
JP6782350B2 (ja) 2020-11-11
KR20180121867A (ko) 2018-11-09
US10961625B2 (en) 2021-03-30
TWI657501B (zh) 2019-04-21
KR102238585B1 (ko) 2021-04-09
CN110121764A (zh) 2019-08-13
US20190330738A1 (en) 2019-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI657501B (zh) 基板處理裝置、反應管、半導體裝置之製造方法及程式
US20210159083A1 (en) Substrate processing device, manufacturing method for semiconductor device, and reaction tube
TWI701356B (zh) 基板處理裝置、反應管、半導體裝置之製造方法及記錄媒體
TWI764225B (zh) 基板處理裝置、半導體裝置之製造方法、基板保持器具及程式
US20110309562A1 (en) Support structure and processing apparatus
JP2018078323A (ja) 基板処理装置
JP6867496B2 (ja) 基板処理装置、反応管、基板処理方法、および、半導体装置の製造方法
CN115132560A (zh) 反应管、处理装置、和半导体装置的制造方法
JP7048690B2 (ja) 基板処理装置、半導体装置の製造方法及び基板保持具
US11898247B2 (en) Substrate processing apparatus, method of manufacturing semiconductor device and non-transitory computer-readable recording medium
US20220119949A1 (en) Substrate processing apparatus, recording medium, and method of processing substrate