TW202314901A - 基板處理裝置、半導體裝置之製造方法及程式 - Google Patents

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Abstract

本發明所提供的技術,其具備有:處理室,其係對複數片基板進行處理;以及移載室,其係連通於處理室的下方,且收容有:保持複數片基板的基板保持具、對複數片基板進行加熱的加熱部、及設置於基板保持具與加熱部之間的至少1個保溫部。

Description

基板處理裝置、半導體裝置之製造方法及程式
本發明係關於基板處理裝置、半導體裝置之製造方法及程式。
半導體裝置的製造步驟中,在對基板(晶圓)進行熱處理時係已使用例如直立式基板處理裝置。直立式基板處理裝置係利用基板保持具將複數片基板在垂直方向上排列保持,並將基板保持具搬入至處理室內。然後,在加熱處理室狀態下,朝處理室內導入處理氣體,而對基板進行薄膜形成處理。例如專利文獻1所記載。 [先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1:日本專利特開2003-100736號公報
(發明所欲解決之問題)
本發明係提供可使基板的加熱效率提升的技術。 (解決問題之技術手段)
根據本發明一態樣所提供的技術,其具備有:處理室,其係對複數片基板進行處理;以及移載室,其係連通於上述處理室的下方,且收容有:保持複數片基板的基板保持具、對複數片基板進行加熱的加熱部、及設置於基板保持具與加熱部之間的至少1個保溫部。 (對照先前技術之功效)
根據本發明可使基板的加熱效率提升。
以下,針對本發明之一實施形態,主要參照圖式進行說明。另外,以下說明所使用的圖式均僅為示意者,圖式所示各要件的尺寸關係、各要件比率等,未必與實際的狀況一致。又,複數個圖式間各要件的尺寸關係、各要件比率等亦未必一致。
(1)基板處理系統之構成 本實施形態的半導體製造裝置係構成直立式基板處理裝置(以下稱「基板處理系統」)1,基板處理系統1係半導體裝置(元件)的製造方法中,實施熱處理等基板處理步驟作為製造步驟之一步驟。如圖1所示,基板處理系統1係對基板10進行處理,主要由:IO平台61、大氣搬送室1200、裝載鎖定室1300、真空搬送室170、及基板處理裝置101構成。
圖1所示係支撐複數片基板10的晶舟200,下降至在真空搬送室170側邊的腔180下方所設置移載室300之狀態;圖2係圖1的其中一部分圖,作為基板保持具之晶舟200上升而位於第1反應管110內部的狀態。另外,真空搬送室170亦稱為「傳送模組」。又,基板處理裝置101亦稱為「製程模組」。接著,針對各構成進行具體說明。
[大氣搬送室・IO平台] 在基板處理系統1的近前處設有IO平台(晶圓載入口)61。構成在IO平台61上可搭載複數個作為收納容器的晶圓盒62。晶圓盒62係作為搬送矽(Si)晶圓等基板10的載具,在晶圓盒62內分別以水平姿勢收納複數片基板10的方式所構成。另外,在晶圓盒62內收納有最大25片的基板10。
在晶圓盒62中設有蓋60,利用後述的晶圓盒開盒機1210進行開閉。晶圓盒開盒機1210係將IO平台61上所載置的晶圓盒62的蓋60進行開閉,藉由將基板搬出搬入口1280予以開放/封閉,可對晶圓盒62進行基板10的搬出搬入。晶圓盒62係利用未圖示的步驟內搬送裝置(RGV),對IO平台61進行供應及排出。
IO平台61鄰接於大氣搬送室1200。大氣搬送室1200係在不同於IO平台61之面上,連結後述的裝載鎖定室1300。
在大氣搬送室1200內設有作為移載基板10之第1搬送機器人的大氣搬送機器人1220。大氣搬送機器人1220以利用在大氣搬送室1200中所設置的升降機1230進行升降的方式構成,並且以利用線性致動器1240在左右方向上進行往復移動的方式構成。
在大氣搬送室1200的上部,設置有供應潔淨空氣的潔淨單元1250。
在大氣搬送室1200的框體1270前側,設置有用以將基板10對大氣搬送室1200進行搬入搬出的基板搬出搬入口1280、及晶圓盒開盒機1210。以隔著基板搬出搬入口1280,在與晶圓盒開盒機1210的相反側(即,框體1270的外側)設置IO平台(晶圓載入口)61。
在大氣搬送室1200的框體1270後側,設有用以將基板10對裝載鎖定室1300進行搬入搬出的基板搬出搬入口1290。基板搬出搬入口1290係藉由利用後述的閘閥1330進行開放/封閉,而可進行基板10的搬出搬入。
[裝載鎖定(L/L)室] 裝載鎖定室1300鄰接於大氣搬送室1200。構成裝載鎖定室1300的框體1310所具有的面中,在不同於大氣搬送室1200的面上,如後述般配置有真空搬送室170。裝載鎖定室1300係由於框體1310內的壓力會配合大氣搬送室1200的壓力與真空搬送室170的壓力進行變動,因而構成為可承受負壓的構造。
框體1310中,在鄰接真空搬送室170之一側,設有基板搬出搬入口1340。基板搬出搬入口1340藉由閘閥1350進行開放/封閉,而可進行基板10的搬出搬入。
進而,在裝載鎖定室1300內,設置有載置基板10的基板載置台1320。
[真空搬送室170] 基板處理系統1係具備有在負壓下可進行基板10搬送的搬送空間作為搬送室的真空搬送室(傳送模組)170。在真空搬送室170的各邊,連結裝載鎖定室1300、及對基板10進行處理的基板處理裝置101。在真空搬送室170的大致中央處,將凸緣35作為基部設置移載機30,該移載機30作為真空搬送機器人在負壓下將基板10於裝載鎖定室1300與腔180間進行移載(搬送)。
移載機30係具備有:例如支撐1片基板10的鑷子31、可伸縮的臂32、旋轉軸33、基部34、凸緣35、升降機構部36等。真空搬送室170構成為利用升降機構部36及凸緣35維持氣密性。利用該升降機構部36使移載機30動作,構成為可在裝載鎖定室1300與晶舟200之間搬送基板10。
[基板處理裝置101] 基板處理裝置101係具備有:反應管,由在鉛直方向延伸的圓筒形狀的第1反應管110、和配置於該第1反應管內側的第2反應管120所構成;以及反應管加熱部100,作為第1加熱部(爐體),其配置於第1反應管110的外周。構成反應管的第1反應管110與第2反應管120係由例如石英(SiO 2)、碳化矽(SiC)等材料形成。第1反應管110的內部係利用未圖示的手段而對外氣形成氣密式密封。第2反應管120內部形成處理室115。此處,第1反應管110亦稱為「外筒」、「外管」、「外套管(outer tube)」。又,第2反應管120亦稱為「內筒」、「內管」、「內套管(inner tube)」。另外,此處反應管係例示由第1反應管110與第2反應管120構成的例子,惟其並不侷限於此。例如,反應管僅由第1反應管110構成,亦可適用本發明的技術。
另外,反應管加熱部100亦可構成為分區加熱器,該分區加熱器以在上下方向上可分區控制的方式,在上下方向上具備有複數個分區。
[基板保持具] 作為基板保持具的晶舟200係經由隔熱部150,而由支撐桿160支撐。晶舟200係具備有:直立的複數根支柱202、相隔一定間隔且由複數根支柱202支撐的圓板201、以及在圓板201間由支柱202支撐的基板支撐部203所構成。晶舟200係在由複數片圓板201所隔間的空間中,將基板支撐部203安裝於支柱202上,藉由將基板10載置於該基板支撐部203上,而以水平姿勢且中心相互對齊的狀態,在垂直方向上整齊地多層支撐複數片(例如5片)基板10。於該處,基板10係隔開一定間隔排列。晶舟200係例如由石英、碳化矽等耐熱性材料形成。基板保持體由隔熱部150與晶舟200構成。進行基板處理時,晶舟200係如圖2所示,被收納於第2反應管120的內部。另外,此處例示晶舟200支撐5片基板10的例子,惟並不侷限於此。例如亦可構成以5~50片程度支撐基板10的晶舟200。另外,圓板201亦被稱為「隔板」。
[隔熱部150] 隔熱部150係具有使上下方向的熱的傳導或傳遞變小之構造。又,亦可構成為在隔熱部150內部具有空洞。另外,亦可在隔熱部150的下表面形成孔。藉由設置該孔,隔熱部150的內部與外部不會產生壓力差,而隔熱部150的壁面不需要加厚。另外,亦可在隔熱部150內設置蓋加熱器152。
[腔180] 腔180係設置於第2反應管120的下部,具備有作為移載室300的移載空間330、及加熱空間340。在移載室300的內部,收納有晶舟200及由支撐桿160支撐的隔熱部150。在移載室300的外部(例如外側下方)設有作為晶舟200之升降機構的晶舟升降機40。移載空間330係構成為將基板10對晶舟200進行載置(搭載)及取出的空間。加熱空間340係構成為對晶舟200所載置基板10進行加熱的空間。
另外,移載空間330的垂直方向長度係構成為較加熱空間340的垂直方向長度為短。換言之,加熱空間340的垂直方向長度係構成為較移載空間330的垂直方向長度為長。藉由構成如此般的大小關係,則可縮短後述的從基板10載置於晶舟200起直到基板10的加熱為止的時間。
在基板搬入口331有被設置冷卻流路190的情況。在此情況下,藉由來自經加熱的晶舟200、反應管加熱部100及後述的移載室加熱部321的熱,朝冷卻流路190傳遞,而使得新的基板10的升溫速率降低。
藉由構成如此般的大小關係,新的基板10則可遠離冷卻流路190附近的低溫區域,而可改善新的基板10之升溫速率。另外,如此般的加熱空間340的垂直方向長度,亦可謂包含隔熱部150與晶舟200之基板載置區域全體在內的長度。
此處,腔180係由SUS(不鏽鋼)或Al(鋁)等金屬材料構成。在此情況下,依據加熱空間340則會有導致腔180之移載室300膨脹的情況。在此情況下,如圖1所示,亦可在腔180的移載室300外側設置冷卻流路191,而構成可對移載室300進行冷卻。
再者,在腔180的移載室300中,安裝有朝內部供應惰性氣體的惰性氣體供應管301。亦可從惰性氣體供應管301朝移載室300內部供應惰性氣體,而將移載室300內部的壓力調整為高於第1反應管110內部的壓力。藉由如此之構成,則可抑制供應至第1反應管110內部的處理室115之處理氣體,進入移載室300的內部。
[加熱裝置320] 加熱空間340係利用由移載室加熱部321等構成的加熱裝置320,對基板10進行加熱的空間,且設置於移載空間330的下方。在腔180中加熱基板時,晶舟200係在移載空間330中待機。此時,晶舟200待機的空間亦稱為「晶舟待機區」。如圖2至圖4所示,加熱裝置320係由移載室加熱部321、以及保溫板322構成,移載室加熱部321作為加熱基板10之第二加熱部,保溫板322作為保溫部且於移載室300內配置於晶舟200與移載室加熱部321之間。即,保溫板322係配置於移載室加熱部321與晶舟待機區之間。換言之,移載室加熱部321係設置於晶舟200的周邊,保溫板322係設置於晶舟200的周邊。在移載室加熱部321的外側(與面向保溫板322之一側為相反側的背面側),即構成腔180的壁側,亦可設置利用冷卻水對移載室加熱部321進行冷卻的冷卻部。藉此可防止真空腔內的溫度上升。
移載室加熱部321亦可由棒狀的燈加熱器構成,該棒狀的燈加熱器在對應於移載室300內所配置的晶舟200的位置,例如對複數片基板10於垂直方向延伸且在水平方向上被設置有複數個。作為燈加熱裝置的複數個燈加熱器,係對晶舟200所保持的複數片基板10,從側面經由保溫板322進行加熱。燈加熱器較佳為使用例如直管的鹵素燈或紅外線燈。又,移載室加熱部321亦可對基板10於水平方向延伸,且在垂直方向上設置複數個棒狀的燈加熱器。
保溫板322如圖3所示,形成為俯視觀察時呈四角形等多角形的筒狀。具有複數個側面的保溫板322設置為與由晶舟200所載置的基板10垂直。藉此,晶舟200與移載室加熱部321之間被保溫板322包圍。保溫板322較佳為由熱的吸收率高、且熱導率高的材料形成,該熱係從移載室加熱部321發出。藉由使用熱導率高的材料,即便使用加熱面較小的移載室加熱部321,仍可藉由增大保溫板322的加熱面,而增大對晶舟的加熱面積。保溫板322較佳為由熱膨脹率小、且具耐蝕性的材料形成。藉此,可防止真空腔內發生粉塵。保溫板322較佳為由例如碳化矽形成。因為燈加熱器等係近紅外線(波長1.0~1.1μm),因而會因有無光照射而發生加熱不均情形。但是,藉由保溫板322包圍晶舟200,使加熱空間340內的熱均勻化,則可抑制加熱不均。
保溫板322係如圖8所示,亦可由複數片分離的板322a構成。即,板322a係以遮蔽晶舟200的方式設置複數片。在此情況下,亦可使用由SUS等形成的押板從兩側面支撐板322a。
[移載空間330] 在移載空間330中,使用移載機30經由基板搬入口331,將晶舟200上所搭載的基板10從晶舟200中取出,並將新的基板10載置於晶舟200上。另外,在基板搬入口331設有將移載空間330與腔180之間予以隔離的閘閥(GV)332。
支撐桿160係由晶舟升降機40支撐。驅動晶舟升降機40使支撐桿160上下移動,而使晶舟200對於第2反應管120進行搬入或搬出。支撐桿160係連接於晶舟升降機40所設置的旋轉驅動部42。利用旋轉驅動部42使支撐桿160旋轉,可使隔熱部150及晶舟200旋轉。
基板處理系統1係從後述的氣體供應系統在第2反應管120內部所配置的噴嘴130,供應基板處理所使用的氣體。從噴嘴130供應的氣體可對應於成膜的種類而作適當之更換。從噴嘴130朝第2反應管120的內部供應原料氣體、反應氣體及惰性氣體等。噴嘴130係例如具有2支噴嘴130a、噴嘴130b,分別可供應不同種類的氣體。噴嘴130亦稱為「氣體供應構造」。
噴嘴130係連接於圖9所記載的氣體供應部。 圖9中,元件符號250係第一氣體供應系統,元件符號270係第二氣體供應系統。第一氣體供應系統250係具備有可連通於噴嘴130a的氣體供應管251。第二氣體供應系統270係具備有可連通於噴嘴130b的氣體供應管271。
第一氣體供應系統250係如圖9的(a)所記載,從氣體供應管251的上游方向起依序設有:第一氣體源252、作為流量控制器(流量控制部)的質量流量控制器(MFC)253、以及作為開關閥的閥254。
第一氣體源252係含有第一元素的第一氣體(亦稱為「含第一元素氣體」)源。含第一元素氣體係原料氣體(即處理氣體)之一種。此處,第一元素係例如矽(Si)。具體而言,係可例如:六氯二矽烷(Si 2Cl 6、簡稱:HCDS)氣體、單氯矽烷(SiH 3Cl、簡稱:MCS)氣體、二氯矽烷(SiH 2Cl 2、簡稱:DCS)、三氯矽烷(SiHCl 3、簡稱:TCS)氣體、四氯矽烷(SiCl 4、簡稱:STC)氣體、八氯三矽烷(Si 3Cl 8、簡稱:OCTS)氣體等含Si-Cl鍵的氯矽烷原料氣體。
第一氣體供應系統250(亦稱為「含矽氣體供應系統」)主要由氣體供應管251、MFC253、閥254構成。
氣體供應管251中,氣體供應管255連接於閥254的下游端。在氣體供應管255中從上游方向起依序設有:惰性氣體源256、MFC257、以及作為開關閥的閥258。從惰性氣體源256供應惰性氣體(例如氮(N 2)氣體)。
第一惰性氣體供應系統主要由氣體供應管255、MFC257、閥258構成。從惰性氣體源256供應的惰性氣體,在基板處理步驟中作為吹掃氣體將反應管內滯留的氣體予以吹掃而發揮作用。亦可將第一惰性氣體供應系統加入於第一氣體供應系統250中。
如圖9的(b)所記載,在氣體供應管271中,從上游方向起依序設有:第二氣體源272、作為流量控制器(流量控制部)的MFC273、以及作為開關閥的閥274。
第二氣體源272係含有第二元素的第二氣體(以下亦稱為「含第二元素氣體」)源。含第二元素氣體係處理氣體之一種。另外,含第二元素氣體亦可考慮為反應氣體或改質氣體。
此處,含第二元素氣體係含有不同於第一元素的第二元素。第二元素係例如氧(O)、氮(N)、碳(C)中之任一者。本態樣的含第二元素氣體係例如含氮氣體。具體而言,係可例如:氨(NH 3)、二氮烯(N 2H 2)氣體、聯氨(N 2H 4)氣體、N 3H 8氣體等含N-H鍵的氮化氫系氣體。
第二氣體供應系統270主要由氣體供應管271、MFC273、閥274構成。
氣體供應管271中,氣體供應管275連接於閥274的下游端。在氣體供應管275中從上游方向起依序設有:惰性氣體源276、MFC277、及作為開關閥的閥278。從惰性氣體源276供應惰性氣體(例如氮(N 2)氣體)。
第二惰性氣體供應系統主要由氣體供應管275、MFC277、閥278構成。從惰性氣體源276供應的惰性氣體。在基板處理步驟中作為吹掃氣體將反應管內滯留的氣體予以吹掃而發揮作用。第二惰性氣體供應系統亦可加入於第二氣體供應系統270中。
本態樣中,亦可將第一氣體供應系統250與第二氣體供應系統270統稱為「氣體供應系統」。又,此處針對使用二個氣體供應系統的例子進行說明,依照處理內容可使用一個氣體供應系統、或使用三個以上的氣體供應系統。
從噴嘴130供應給第2反應管120內部的氣體中,未參與成膜的反應氣體會通過第2反應管120與第1反應管110的上側間隙121及下側開口部122,並從作為排氣部之排氣管140藉由未圖示的排氣泵而被排氣至外部。
[控制器260] 如圖1及圖5所示,基板處理裝置101、或基板處理系統1具有對各部的動作進行控制的控制器260。
如圖5所示。控制部(控制手段)的控制器260,係被構成為,具有:CPU(Central Processing Unit,中央處理器)260a、RAM(Random Access Memory,隨機存取記憶體)260b、記憶裝置260c、以及I/O埠260d的電腦。RAM260b、記憶裝置260c、I/O埠260d係經由內部匯流排260e,構成為可與CPU260a進行資料交換。控制器260構成為可與例如作為觸控面板等所構成的輸入輸出裝置261、外部記憶裝置262連接。
記憶裝置260c係由例如快閃記憶體、HDD(Hard Disk Drive,硬碟機)等構成。在記憶裝置260c內,可讀出地儲存有控制基板處理裝置的動作的控制程式、以及記載有後述的基板處理程序、條件等製程配方等。另外,製程配方係以使控制器260執行後述的基板處理步驟的各程序而可獲得既定結果的方式加以組合者,其作為程式而發揮機能。以下,將該程式配方、控制程式等簡單地統稱為「程式」。另外,本說明書中使用「程式」用詞時,係有僅單獨包含程式配方的情況、僅單獨包含控制程式的情況、或包含雙方的情況。又,RAM260b係構成暫時性儲存有由CPU260a所讀出的程式或資料等的記憶體區域(工作區)。
I/O埠260d係連接於閘閥1330,1350,332、升降機構部36、晶舟升降機40、反應管加熱部100、移載室加熱部321、壓力調整器(未圖示)、真空泵(未圖示)等。又,亦可連接於作為真空搬送機器人的移載機30、大氣搬送機器人1220、裝載鎖定室1300、氣體供應部(質量流量控制器MFC(未圖示)、閥(未圖示))等。另外,本發明所謂的「連接」係包含各部利用物理性纜線連接的含義,亦包含可直接或間接地傳送/接收各部信號(電子資料)的含義。例如在各部之間亦可設置中繼信號的機材、轉換或運算信號的機材。
CPU260a係構成為可讀出來自記憶裝置260c的控制程式並執行,且對應於來自控制器260的操作指令的輸入等,而從記憶裝置260c讀出製程配方。然後,CPU260a被構成為,依據所讀出的製程配方的內容,對閘閥1330,1350,332的開閉動作、升降機構部36與晶舟升降機40的升降動作、旋轉驅動部42的旋轉動作、對反應管加熱部100與移載室加熱部321的電力供應動作、作為真空搬送機器人的移載機30、大氣搬送機器人1220等進行控制。進而,其執行氣體供應部(質量流量控制器MFC(未圖示)、閥(未圖示))的控制,但圖示被省略。
另外,控制器260並不侷限於以專用電腦所構成的情況,亦可以用泛用電腦構成。例如準備儲存有上述程式的外部記憶裝置(例如:磁帶;軟碟、硬碟等磁碟;CD、DVD等光碟;MO等光磁碟;USB記憶體、記憶卡等半導體記憶體)262,使用該外部記憶裝置262將程式安裝於通用電腦等,藉此可構成本實施形態的控制器260。另外,對電腦提供程式的手段並不侷限於經由外部記憶裝置262提供的情況。例如亦可使用網路263(網際網路、或專用線路)等通訊手段,以未經由外部記憶裝置262的方式提供程式。另外,記憶裝置260c、或外部記憶裝置262係構成電腦可讀取的記錄媒體。以下,將該等簡單地統稱為「記錄媒體」。另外,本說明書中,使用「記錄媒體」用詞時,係有僅單獨包含記憶裝置260c的情況、僅單獨包含外部記憶裝置262單體的情況、或者二者均包含的情況。
(2)基板處理步驟 接著,對使用上述的基板處理裝置進行半導體裝置(半導體元件)之製造步驟之一步驟,在基板上形成絕緣膜,例如對作為含矽膜之矽氧化(SiO)膜進行成膜的例子,參照圖6及圖7進行說明。圖7中,例示為由晶舟200支撐13片基板10的例子。另外,以下說明中,構成基板處理裝置101的各部的動作係由控制器260所控制。
另外,本發明中使用「基板」用詞的情況,亦與使用「晶圓」用詞的情況相同,在此情況下,於上述說明中亦可將「基板」置換為「晶圓」。
以下,對半導體裝置之製造步驟之一步驟,例示包括在基板10上進行成膜的成膜步驟S203之一連串基板處理步驟之流程例。
[事先環境調整步驟:S200] 首先,利用反應管加熱部100將處理室115內、或晶舟200加熱至成膜步驟S203的既定溫度。此時,晶舟200係依配置於圖7的(a)所示處理位置的狀態實施。在達到既定溫度後,以處理室115內部成為所期望的壓力(真空度)的方式,利用未圖示真空泵從排氣管140(參照圖1)真空排氣。另外,藉由反應管加熱部100的處理室115內之加熱、或處理室115內之排氣,其至少持續進行至對基板10的處理完成為止之期間。
再者,亦可將移載室加熱部321設為「ON」,使加熱空間340內成為既定溫度的方式進行預熱。
[基板搬入步驟:S201] 接著,進行基板搬入步驟S201。在基板搬入步驟中,至少進行基板載置步驟S201a與第1基板加熱步驟S201b。
[基板載置步驟:S201a・第1基板加熱步驟:S201b] 此處,基板載置步驟S201a與第1基板加熱步驟S201b被並行地實施。該等步驟中,將移載室加熱部321設為「ON」,以加熱空間340內成為既定溫度的方式加熱。
[基板載置步驟:S201a] 首先,針對基板載置步驟S201a進行說明。進行在晶舟200上載置基板10的步驟。具體而言,自從圖7的(a)的狀態,使設置於圖7的(b)所示的晶舟200最下側的基板支撐部203,成為插入至移載室300的移載空間330內狀態。1間距(載置一個基板的基板支撐部203)係被插入至移載空間330內的狀態。此時,晶舟200大部分係與反應管加熱部100相向,成為被加熱的狀態。在此狀態下,經由移載空間330的基板搬入口331,從移載機30(參照圖1)將基板10載置於晶舟200的基板支撐部203上。由晶舟升降機40(參照圖1)使支撐桿160(參照圖1)逐次下降晶舟200的基板支撐部203之1間距量(晶舟下降),並重複進行該動作,而使基板10載置於晶舟200的所有層的基板支撐部203上。
[第1基板加熱步驟:S201b] 接著,針對第1基板加熱步驟S201b,使用圖7的(b)進行說明。第1基板加熱步驟S201b係依照在上述的基板載置步驟S201a中載置至晶舟200上的基板10的順序來進行。然後,載置於晶舟200上的基板10利用移載室加熱部321進行加熱。如此,將加熱基板10的步驟稱為「第1基板加熱步驟S201b」。如圖7的(c)所示,第1基板加熱步驟S201b係持續至晶舟200的所有層的基板支撐部203均載置有基板10為止。該步驟中,基板10會被加熱至例如200~450℃左右範圍的溫度帶。
再者,基板載置步驟S201a中,晶舟200的旋轉係處於停止狀態。由於晶舟200的旋轉停止,因而晶舟200的旋轉方向(基板10的圓周方向)中,在基板10、或晶舟200的旋轉方向(圓周方向)上會有形成溫度差(溫度分佈)的情況。例如面向基板搬入口331之部分的溫度會有較低於其他部分的溫度之情況。為解決該溫度差,較佳為在晶舟200最上面的基板支撐部203上載置新的基板10後,使晶舟200旋轉。
[第2基板加熱步驟:S202] 在使晶舟200上升前,進行第2基板加熱步驟S202。第2基板加熱步驟S202係在圖7的(c)所示狀態下,使晶舟200在晶舟待機區待機既定時間,進而為了消除基板10圓周方向的溫度差,一邊使晶舟200旋轉,一邊利用移載室加熱部321將加熱空間340內的基板10加熱至既定溫度。例如加熱至200~450℃程度範圍的溫度帶。
接著,在晶舟200的所有層的基板支撐部203上均載置有基板10的狀態下,如圖7的(d)所示,利用晶舟升降機40使支撐桿160上升,而將晶舟200搬入至第2反應管120的內部(晶舟裝載)。圖7的(d)所示的狀態係移載室加熱部321設為「ON」(運轉狀態)。
另外,在晶舟裝載時,處理室115下端的溫度會有過衝(overshoot)情況。在此情況下,反應管加熱部100較佳為構成具有在上下方向分割分區的分區加熱器,並將下部的分區加熱器的輸出設為較小於其他分區加熱器的輸出。
在該狀態下,由於移載室300與處理室115的內部利用未圖示真空泵從排氣管140進行真空排氣,因而晶舟係在真空狀態下從移載室300搬入至處理室115中。藉此,在將晶舟200從移載室300搬入至處理室115中之後,不需要對處理室115進行真空排氣的時間,而可縮短全體的處理時間。如此,藉由將晶舟200從移載室300向處理室115的搬入係在真空狀態下進行,可抑制處理室115的溫度降低。又,經加熱後的基板10在從移載室300的加熱空間340移動至處理室115的期間,可抑制基板10的溫度降低。
如圖7的(e)所示,搬入晶舟200後,以處理室115內成為所期望的溫度的方式利用反應管加熱部100進行加熱。此時,由於晶舟200與基板10已在移載室300中被加熱,因而溫度上升至開始進行成膜處理所需要的溫度為止的時間,與在移載室300中未加熱而以室溫狀態搬入至處理室115內部的情況相比,可大幅縮短時間。藉此,可縮短基板處理的時間,而可提升產能。另外,圖7的(e)所示的狀態係移載室加熱部321設為「OFF」(未運轉狀態)。
[成膜步驟:S203] 接著,從未圖示的氣體供應系統經由噴嘴130朝第2反應管120內部供應原料氣體,並通過第2反應管120與第1反應管110的上側的間隙121與下側的開口部122,利用未圖示排氣泵從排氣管140排氣至外部。
藉由重複進行包括經由該噴嘴130將原料氣體供應給第2反應管120的內部,並利用排氣泵排氣至外部的步驟在內之數個處理步驟,而在晶舟200所搭載基板10的表面上形成所期望的厚度的薄膜。
接著,針對處理步驟之一例的交替供應處理進行說明。交替供應處理係交替供應不同氣體,而在基板上形成所期望的膜。
例如在第一步驟中,從第一氣體供應系統250朝處理室115供應第一氣體,在接著的第二步驟中,從第二氣體供應系統270朝處理室115供應第二氣體而形成所期望的膜。在第一步驟與第二步驟之間,具備有將處理室115的環境進行排氣的吹掃步驟。藉由第一步驟、吹掃步驟及第二步驟的組合至少進行一次以上,較佳為進行複數次,而在基板10上形成例如含Si膜。
[環境調整步驟:S204] 在基板10的表面上形成所期望厚度的薄膜後,進行環境調整步驟S204。從氣體供應系統經由噴嘴130朝第2反應管120內部供應N 2氣體,並從排氣管140利用未圖示排氣泵排氣至外部,利用惰性氣體對處理室115內進行吹掃,而將處理室115內殘留的氣體與副產物從處理室115內除去。
[判定步驟:S205] 接著,對未處理的新的基板10,進行是否重複實施上述的成膜步驟S203的判定步驟S205。當存在有未處理的基板10的情況下則判定為「YES」,而進行基板替換步驟S206a與第1基板加熱步驟S206b。當不存在有未處理的基板10的情況下則判定為「NO」,而進行基板搬出步驟S207。
[基板替換步驟:S206a・第1基板加熱步驟:S206b] 此處基板替換步驟S206a與第1基板加熱步驟S206b係並行地實施。
[基板替換步驟:S206a] 然後,從圖7的(a)所示的狀態驅動晶舟升降機40使支撐桿160下降,而如圖7的(b)所示,將搭載有在表面上形成有既定厚度薄膜之基板10的晶舟200搬送至移載室300中。
在將該搭載形成有薄膜之基板10的晶舟200搬送至腔180時,本實施形態係經由移載空間330的基板搬入口331,從晶舟200中取出形成有薄膜的基板10,驅動晶舟升降機40使晶舟200進行間距進給,逐次1片1片地將新的基板10搭載於晶舟200上。
基板10的替換順序雖有從上起的順序、從下起的順序、從晶舟200中間附近起的順序等各種方式,但從晶舟200下方起依序替換則可縮短基板10的升溫時間。但是,由於晶舟200上所搭載的最上方與最下方的基板10,會有溫度較高於在晶舟200中間附近所搭載的基板10的傾向,因而亦可從晶舟200中間附近起依序替換。
如圖7的(c)所示,該動作執行直到將晶舟200上所搭載的形成有薄膜的基板10全部置換為新的基板10為止。
[第1基板加熱步驟:S206b] 第1基板加熱步驟S206b係依照與上述第1基板加熱步驟S201b同樣地進行基板10的加熱。然後,進行第2基板加熱步驟S202以後的步驟。
另外,上述實施形態係例示從晶舟200中取出形成有薄膜的基板10,驅動晶舟升降機40使晶舟200進行間距進給而逐次1片1片地將新的基板10搭載至晶舟200上的例子,但亦可從晶舟200中同時取出複數片基板10,且同時將複數片新的基板10搭載至晶舟200上。在此情況下,晶舟升降機40僅使晶舟200進給複數片基板10之合計份額的間距。
再者,亦可從晶舟200中同時取出複數片基板10,並同時將複數片新的基板10搭載至晶舟200上,並將晶舟200上新搭載的所有處理前的基板10統括加熱。
另外,當利用晶舟升降機40使晶舟200下降,將晶舟200上所搭載形成有薄膜的基板10,置換為新的基板10時,亦可持續利用基板處理裝置101的反應管加熱部100來加熱。藉此,則可防止晶舟200上部的溫度降低,且藉由縮短更換新的基板10後晶舟200上部的基板10在加熱空間340的加熱時間,可某程度解除與晶舟200下部的基板10間之溫度差。
另外,在基板替換步驟S206a中,亦可持續蓋體加熱器152的「ON」(運轉),並進行晶舟下降、晶舟裝載,如此構成亦可。藉由使蓋體加熱器152持續設為「ON」,則可抑制隔熱部150、或晶舟200下部的基板支撐部203之溫度降低。
[基板搬出步驟:S207] 基板搬出步驟S207係在沒有新的基板10的情況實施。基板搬出步驟S207的動作亦可在基板替換步驟S206a中未載置新的基板10,如此所構成。
如此進行本實施形態的基板處理步驟。
根據本實施形態可具有以下之一項或複數項效果。
(1)連通於處理室下方的移載室,係收容有:支撐複數片基板的基板保持具、加熱複數片基板的加熱部、以及設置於基板保持具與加熱部之間的至少1個保溫部。藉此經加熱部進行加熱的保溫部可防止搬送處理中的基板保持具的溫度降低。可減少在處理室中的升溫時間,而可提升基板處理裝置的生產性。
(2)加熱部係設置於基板保持具的周邊。藉此,熱源與基板間之距離較短,因此可提升熱效率。
(3)保溫部係設置於基板保持具的周邊。藉此,保溫部與基板間之距離較短,因此可提高保溫性。
(4)保溫部係以遮蔽基板保持具的方式被設置複數個。藉此,可抑制加熱不均之情形。
(5)加熱部係燈加熱裝置。藉此可縮短升溫時間。又,其係將發熱體密封於石英管內的加熱裝置,因此真空腔內遭污染的風險較低。
(6)保溫部係由碳化矽形成。因為具有均熱性,因此可提高保溫性。又,由於未使用由玻璃纖維形成的隔熱材,因此真空腔內部可獲得潔淨的保溫構造。
以上,已對本發明根據實施形態進行具體說明,惟本發明並不侷限於上述實施形態,在不脫逸主旨的範疇內理所當然可進行各種變更。例如上述實施形態雖係為可輕易理解本發明所作的詳細說明,但本發明未必侷限於具備說明中所有的構成。又,有關各實施形態的構成其中一部分,亦可被追加其他構成、或刪除、或置換為其他構成。
1:基板處理系統 10:基板 30:移載機 31:鑷子 32:臂 33:旋轉軸 34:基部 35:凸緣 36:升降機構部 40:晶舟升降機 42:旋轉驅動部 60:蓋 61:IO平台 62:晶圓盒 100:反應管加熱部 101:基板處理裝置 110:第1反應管 115:處理室 120:第2反應管 121:間隙 122:開口部 130,130a,130b:噴嘴 140:排氣管 150:隔熱部 152:蓋加熱器 160:支撐桿 170:真空搬送室 180:腔 190,191:冷卻流路 200:晶舟(基板保持具) 201:圓板 202:支柱 203:基板支撐部 250:第一氣體供應系統 251,255,275:氣體供應管 252:第一氣體源 253:質量流量控制器(MFC) 254,258,274,278:閥 256,276:惰性氣體源 257,273,277:MFC 260:控制器 260a:CPU 260b:RAM 260c:記憶裝置 260d:I/O埠 260e:內部匯流排 261:輸入輸出裝置 262:外部記憶裝置 263:網路 270:第二氣體供應系統 272:第二氣體源 300:移載室 301:惰性氣體供應管 320:加熱裝置 321:移載室加熱部(加熱部) 322:保溫板(保溫部) 322a:板 330:移載空間 331:基板搬入口 332,1330,1350:閘閥(GV) 340:加熱空間 1200:大氣搬送室 1210:晶圓盒開盒機 1220:大氣搬送機器人 1230:升降機 1240:線性致動器 1250:潔淨單元 1270,1310:框體 1280,1290,1340:基板搬出搬入口 1300:裝載鎖定室 1320:基板載置台
圖1係本發明實施形態的基板處理系統之概略構成的方塊圖。 圖2係本發明實施形態的基板處理裝置中,將已搭載基板的晶舟搬入至處理室狀態下,處理室與晶舟收納室的概略剖面圖。 圖3係本發明實施形態的加熱裝置的俯視圖。 圖4係本發明實施形態的加熱裝置的剖面圖。 圖5係使本發明實施形態基板處理裝置的各部產生動作之控制部的概略構成的方塊圖。 圖6係本發明實施形態的半導體裝置製造步驟的流程圖。 圖7中,(a)係本發明實施形態的基板處理裝置中,在事先環境調整步驟狀態下,或晶舟所搭載基板在處理室中進行處理狀態下,處理室與移載室的概略剖面圖;(b)係本發明實施形態的基板處理裝置中,將已搭載基板的晶舟從處理室中搬出狀態下,處理室與移載室的概略剖面圖;(c)係本發明實施形態的基板處理裝置中,已搭載基板的晶舟搬入至移載室中的狀態下,處理室與移載室的概略剖面圖;(d)係本發明實施形態的基板處理裝置中,將已搭載基板的晶舟搬入至處理室狀態下,處理室與移載室的概略剖面圖;(e)係本發明實施形態的基板處理裝置中,將已搭載基板的晶舟搬入至處理室狀態下,處理室與移載室的概略剖面圖。 圖8係本發明另一實施形態的加熱裝置的俯視圖。 圖9中,(a)係本發明實施形態的第一氣體供應系統的概略構成圖;(b)係本發明實施形態的第二氣體供應系統的概略構成圖。
10:基板
40:晶舟升降機
100:反應管加熱部
110:第1反應管
120:第2反應管
121:間隙
122:開口部
130,130a,130b:噴嘴
140:排氣管
150:隔熱部
160:支撐桿
180:腔
190:冷卻流路
200:晶舟(基板保持具)
201:圓板
202:支柱
203:基板支撐部
300:移載室
301:惰性氣體供應管
320:加熱裝置
321:移載室加熱部(加熱部)
322:保溫板(保溫部)
330:移載空間
331:基板搬入口
340:加熱空間

Claims (19)

  1. 一種基板處理裝置,其具備有: 處理室,其係對複數片基板進行處理;以及 移載室,其係連通於上述處理室的下方,且收容有:保持上述複數片基板的基板保持具、對上述複數片基板進行加熱的加熱部、及設置於上述基板保持具與上述加熱部之間的至少1個保溫部。
  2. 如請求項1之基板處理裝置,其中,上述保溫部係設置於上述基板保持具的周邊。
  3. 如請求項1之基板處理裝置,其中,上述保溫部係以遮蔽上述基板保持具的方式被設置複數個。
  4. 如請求項1之基板處理裝置,其中,上述保溫部係相對於上述基板設置於垂直方向。
  5. 如請求項1之基板處理裝置,其中,上述保溫部係由複數片的板構成。
  6. 如請求項1之基板處理裝置,其中,上述保溫部係形成為俯視觀察時呈多角形的筒狀。
  7. 如請求項1之基板處理裝置,其中,上述保溫部係由對從上述加熱部所產生的熱的吸收率高、且熱傳導質高的材料所形成。
  8. 如請求項1之基板處理裝置,其中,上述保溫部係由熱膨脹率小、具耐蝕性的材料所形成。
  9. 如請求項1之基板處理裝置,其中,上述保溫部係由碳化矽所形成。
  10. 如請求項1之基板處理裝置,其中,上述加熱部係設置於上述基板保持具的周邊。
  11. 如請求項1之基板處理裝置,其中,上述加熱部係相對於上述基板於水平方向上被設置的複數個加熱器。
  12. 如請求項11之基板處理裝置,其中,上述加熱器係呈棒狀,其於水平方向上被設置複數個。
  13. 如請求項1之基板處理裝置,其中,上述加熱部係燈加熱裝置。
  14. 如請求項1之基板處理裝置,其中,上述基板係在上述移載室內,利用上述加熱部以成為既定溫度的方式被加熱。
  15. 如請求項1之基板處理裝置,其中,在上述移載室內,從上述基板保持部中取出由上述基板保持部所保持的上述基板,並將新的上述基板載置於上述基板保持部。
  16. 一種半導體裝置之製造方法,其具備有: 在具備有處理室及移載室的基板處理裝置之基板保持具上,載置複數片基板的步驟;該處理室係對上述複數片基板進行處理,該移載室係連通於上述處理室的下方,且收容有:保持上述複數片基板的上述基板保持具、對上述複數片基板進行加熱的加熱部、及設置於上述基板保持具與上述加熱部之間的至少1個保溫部;以及 在上述處理室內對上述複數片基板進行處理的步驟。
  17. 如請求項16之半導體裝置之製造方法,其具備有:在上述移載室內,以上述複數片基板成為既定溫度的方式進行加熱的步驟。
  18. 如請求項16之半導體裝置之製造方法,其具備有:將上述複數片基板搬入至上述處理室的步驟。
  19. 一種利用電腦使基板處理裝置執行下述程序之程式: 在具備有處理室及移載室的基板處理裝置之基板保持具上,載置複數片基板的程序;該處理室係對上述複數片基板進行處理,該移載室係連通於上述處理室的下方,且收容有:保持上述複數片基板的上述基板保持具、對上述複數片基板進行加熱的加熱部、及設置於上述基板保持具與上述加熱部之間的至少1個保溫部;以及 在上述處理室內對上述複數片基板進行處理的程序。
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