TW202323585A - 基板處理裝置，半導體裝置的製造方法及程式 - Google Patents

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Abstract

本發明的課題是在於提供一種迴避在從基板保持具脫裝基板時，基板與基板保持具藉由被形成的膜而固著，無法使基板從基板保持具剝離的情形之技術。 其解決手段是在於提供一種具有下列構成的技術， 基板保持具，其係設有載置基板的基板載置部； 基板移載機構，其係對於基板載置部裝填或脫裝基板； 處理容器，其係收容保持了基板的基板保持具； 成膜氣體供給系，其係對於處理容器內的基板供給成膜氣體； 控制部，其係被構成為可控制基板移載機構及成膜氣體供給系，使得開始對於基板供給成膜氣體的成膜處理之後，在基板上形成所望的厚度的膜為止的期間，至少中斷1次成膜處理的實施，進行被載置於基板載置部上的基板的剝離處理。

Description

基板處理裝置，半導體裝置的製造方法及程式
本案是關於基板處理裝置，半導體裝置的製造方法及程式。
作為半導體裝置的製造工序之一工序，有在被保持於基板保持具的基板上形成所望的厚度的膜，然後進行從基板保持具裝卸基板的處理(例如參照專利文獻1，2)。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2005-252105號公報 [專利文獻2]WO2005/055314公報
(發明所欲解決的課題)
本案的目的是在於提供一種迴避在從基板保持具脫裝基板時，基板與基板保持具藉由被形成的膜而固著，無法使基板從基板保持具剝離的情形之技術。 (用以解決課題的手段)
若根據本案之一形態，則提供一種具有下列構成的技術， 基板保持具，其係設有載置基板的基板載置部； 基板移載機構，其係對於前述基板載置部裝填或脫裝基板； 處理容器，其係收容保持了基板的前述基板保持具； 成膜氣體供給系，其係對於前述處理容器內的基板供給成膜氣體； 控制部，其係被構成為可控制前述基板移載機構及前述成膜氣體供給系，使得開始對於基板供給前述成膜氣體的成膜處理之後，在前述基板上形成所望的厚度的膜為止的期間，至少中斷1次前述成膜處理的實施，進行被載置於前述基板載置部上的基板的剝離處理。 [發明的效果]
若根據本案，則可提供一種迴避在從基板保持具脫裝基板時，基板與基板保持具藉由被形成的膜而固著，無法使基板從基板保持具剝離的情形之技術。
＜本案之一形態＞
以下，說明有關本案之一形態。。另外，在以下的說明中使用的圖面是皆為模式性者，被顯示於圖面的各要素的尺寸的關係、各要素的比率等是不一定與現實者一致。並且，在複數的圖面的相互間也各要素的尺寸的關係、各要素的比率等是不一定一致。
(1)基板處理裝置的全體構成例 如圖1所示般，基板處理裝置1是被構成為分批式縱型熱處理裝置。基板處理裝置1是具備耐壓容器的框體101，在其內部是例如設有處理爐202，在其外部是設有控制部的控制器124。在將作為基板的晶圓200往框體101的內外搬送時，使用作為基板搬送容器的晶盒(cassette)100。晶盒100是被構成可收容複數片(例如25片)的晶圓200。在框體101是設有將晶盒100往框體101內外搬送的晶盒搬送口(未圖示)。
在框體101是設有作為晶盒交接台的晶盒平台(stage)105(以下稱為平台105)。晶盒100是藉由外部搬送裝置(未圖示)來搬入至平台105上，還從平台105上搬出。
在平台105的附近是設有收納晶盒100的晶盒架109。晶盒架109是被構成為以複數段複數列來保管至少1個以上的晶盒100。設有收納成為後述的基板移載機構112的搬送對象的晶盒100之移載架123，作為晶盒架109的一部分。
在平台105的上方是設有保管預備的晶盒100的預備晶盒架110。在平台105與晶盒架109之間是設有：可保持晶盒100升降的晶盒升降機115(以下稱為「升降機115」)；及搬送晶盒100的晶盒搬送機構114(以下稱為搬送機構114)。被構成為藉由升降機115與搬送機構114的連動動作，在平台105、晶盒架109、預備晶盒架110之間搬送晶盒100。
在框體101的內部上方是設有處理爐202。處理爐202的下端部是被構成為藉由爐口擋板116來開閉。在處理爐202的下方是設有對於處理爐202使作為基板保持具的晶舟217升降的晶舟升降機121(以下稱為升降機121)。在作為被連結至升降機121的升降台之連結具的升降構件122是作為蓋體的密封蓋219會被水平地安裝。密封蓋219是被構成為垂直地支撐晶舟217，且可閉塞處理爐202的下端部。並且，在處理爐202的下方是設有進行晶圓200的裝填、脫裝、後述的晶圓200的剝離處理等之待機室141。
晶舟217是具備複數本的晶舟柱部221。在晶舟柱部221是設置複數個載置晶圓200的基板載置部222(參照圖5)，晶舟217是被構成為多段支撐複數片(例如200~250片)的晶圓200。
如圖1所示般，在升降機121與晶盒架109之間是設有基板移載機構112。基板移載機構112是具備以水平姿勢保持晶圓200的預定數(例如5個)的鑷子(tweezers)111，被安裝於使基板移載機構112升降的基板移載機構升降機113(以下稱為升降機113)。被構成為藉由升降機113、基板移載機構112及鑷子111的連動動作，對於晶舟217的基板載置部222裝填晶圓200，還從基板載置部222上脫裝晶圓200。又，在基板移載機構112是具備檢測後述的剝離處理的成否的感測器119(參照圖7(c)、圖7(d))。
在晶盒架109的上方是設置有供給清淨化的氣氛亦即淨化空氣的淨化單元118。淨化單元118是具備供給風扇及防塵過濾器(皆未圖示)，被構成為使淨化空氣流通至框體101的內部。
(2)基板處理裝置1的動作例
以垂直姿勢裝填晶圓200的晶盒100是藉由外部搬送裝置來以晶盒100的晶圓出入口會朝向上方的方式載置於平台105上。然後，以晶圓200會成為水平姿勢的方式，晶盒100藉由平台105來使90°旋轉。
其次，晶盒100是從平台105上往晶盒架109或預備晶盒架110的指定的架位置，藉由升降機115與搬送機構114的連動動作來搬送，暫時性地保管之後，被移載至移載架123。或，晶盒100是從平台105上藉由升降機115與搬送機構114的連動動作來直接搬送至移載架123。
一旦晶盒100被移載至移載架123，則晶圓200會從晶盒100藉由被設在基板移載機構112的鑷子111來拾取，被裝填於設在晶舟217的基板載置部222。將晶圓200交接至晶舟217的基板移載機構112回到晶盒100，對晶舟217的基板載置部222裝填其次的晶圓200。
一旦被預先指定的片數(例如100~200片)的晶圓200被裝填至晶舟217的基板載置部222，則關閉處理爐202的下端部的爐口擋板116開啟，處理爐202的下端部會被開放。然後，保持晶圓200群的晶舟217會藉由升降機121的上昇動作來搬入(裝載(loading))至處理爐202內，處理爐202的下部會藉由密封蓋219閉塞。
裝載後，對於晶圓200實施預定的處理。處理後，以上述的相反的程序，晶圓200及晶盒100は框體101的外部釋出。
(3)處理爐202的構成例
如圖2所示般，處理爐202是具有作為溫度調整器(加熱部)的加熱器207。加熱器207是圓筒形狀，藉由被支撐於保持板來垂直安裝。加熱器207是亦作為以熱來使氣體活化(激發)的活化機構(激發部)機能。
在加熱器207的內側，與加熱器207同心圓狀地配設有反應管203。反應管203是例如含有石英(SiO 2)或碳化矽(SiC)等的耐熱性材料，被形成上端閉塞且下端開口的圓筒形狀。在反應管203的下方是與反應管203同心圓狀地配設有集合管209。集合管209是例如含有不鏽鋼(SUS)等的金屬材料，被形成上端及下端開口的圓筒形狀。集合管209的上端部是與反應管203的下端部卡合，被構成為支撐反應管203。在集合管209與反應管203之間是設有作為密封構件的O型環220a。反應管203是與加熱器207同樣地垂直安裝。主要藉由反應管203及集合管209來構成處理容器(反應容器)。在處理容器的筒中空部是形成處理室201。處理室201是被構成可收容作為基板的晶圓200。在此處理室201內進行對於晶圓200的處理。
在處理室201內是作為第1，第2供給部的噴嘴249a，249b會分別被設為貫通集合管209的側壁。亦將噴嘴249a，249b分別稱為第1噴嘴、第2噴嘴。噴嘴249a，249b是例如含有石英或SiC等的耐熱性材料。噴嘴249a，249b是分別連接氣體供給管232a，232b。噴嘴249a，249b是彼此毗鄰設置。
在氣體供給管232a，232b是從氣體流的上游側依序分別設有流量控制器(流量控制部)的質量流控制器(MFC)241a，241b及開閉閥的閥243a，243b。在氣體供給管232a的比閥243a更下游側是連接氣體供給管232c。在氣體供給管232c是從氣體流的上游側依序設有MFC241c、閥243c。在氣體供給管232b的比閥243b更下游側是連接氣體供給管232d。在氣體供給管232d是從氣體流的上游側依序設有MFC241d、閥243d。氣體供給管232a~232d是例如含有SUS等的金屬材料。
如圖3所示般，噴嘴249a，249b是分別設為在反應管203的內壁與晶圓200之間平面視圓環狀的空間沿著反應管203的內壁的下部至上部朝向晶圓200的配列方向上方立起。亦即，噴嘴249a，249b是分別設為在配列有晶圓200的晶圓配列區域的側方的水平包圍晶圓配列區域的區域沿著晶圓配列區域。在噴嘴249a，249b的側面是分別設有供給氣體的氣體供給孔250a，250b。氣體供給孔250a，250b是分別平面視朝向晶圓200的中心開口，可朝向晶圓200供給氣體。氣體供給孔250a，250b是從反應管203的下部到上部設置複數個。
從氣體供給管232a是成膜氣體之一的原料氣體會經由MFC241a、閥243a、噴嘴249a來朝處理室201內供給。
從氣體供給管232b是成膜氣體之一的摻雜劑氣體會經由MFC241b、閥243b、噴嘴249b來朝處理室201內供給。
從氣體供給管232c，232d是惰性氣體會分別經由MFC241c，241d、閥243c，243d、氣體供給管232a，232b、噴嘴249a，249b來朝處理室201內供給。惰性氣體是作為淨化氣體、載流氣體、稀釋氣體等作用。
主要藉由氣體供給管232a，232b、MFC241a，241b、閥243a，243b來構成成膜氣體供給系(原料氣體供給系、摻雜劑氣體供給系)。主要藉由氣體供給管232c，232d、MFC241c，241d、閥243c，243d來構成惰性氣體供給系。
上述的各種供給系之中，任一個或全部的供給系是亦可被構成為閥243a~243d、MFC241a~241d等被集聚而成的集聚型供給系統248。集聚型供給系統248是被構成為對於氣體供給管232a~232d的各者連接，往氣體供給管232a~232h內的各種物質(各種氣體)的供給動作，亦即閥243a~243d的開閉動作或MFC241a~241d的調整流量動作等會藉由後述的控制器124來控制。集聚型供給系統248是被構成為一體型或分割型的集聚單元，可對於氣體供給管232a~232d等以集聚單元單位來進行裝卸，被構成為可以集聚單元單位來進行集聚型供給系統248的維修、更換、增設等。
在反應管203的側壁下方是設有將處理室201內的氣氛排氣的排氣口231a。排氣口231a是亦可沿著反應管203的側壁的下部到上部，亦即沿著晶圓配列區域而設。排氣口231a是連接排氣管231。排氣管231是例如含有SUS等的金屬材料。排氣管231是經由作為檢測出處理室201內的壓力的壓力檢測器(壓力檢測部)的壓力感測器245及作為壓力調整器(壓力調整部)的APC(Auto Pressure Controller)閥244來連接作為真空排氣裝置的真空泵246。APC閥244是被構成為在使真空泵246作動的狀態下開閉閥，藉此可進行處理室201內的真空排氣及真空排氣停止，進一步，在使真空泵246作動的狀態下，根據藉由壓力感測器245所檢測出的壓力資訊來調節閥開度，藉此可調節處理室201內的壓力。主要藉由排氣管231、APC閥244、壓力感測器245來構成排氣系。亦可將真空泵246含在排氣系中。
在集合管209的下方是設有可將使集合管209的下端開口氣密地閉塞之作為爐口蓋體的密封蓋219。密封蓋219是例如含有SUS等的金屬材料，被形成圓盤狀。在密封蓋219的上面是設有與集合管209的下端抵接之作為密封構件的O型環220b。在密封蓋219的下方是設置有使晶舟217旋轉的旋轉機構267。旋轉機構267的旋轉軸255是例如含有SUS等的金屬材料，貫通密封蓋219而連接至晶舟217。旋轉機構267是被構成為藉由使晶舟217旋轉而使晶圓200旋轉。密封蓋219是被構成為藉由被設置於反應管203的外部的作為升降機構的升降機121來升降於垂直方向。
作為基板支撐具的晶舟217是具備複數個支撐晶圓200的基板載置部222，被構成為使例如25~200片的晶圓200以水平姿勢且彼此中心一致的狀態下排列於垂直方向而多段地支撐，亦即空出間隔而配列。晶舟217是例如藉由石英或SiC等的耐熱性材料來構成。在晶舟217的下部是例如含有石英或SiC等的耐熱性材料的隔熱板218會被多段地支撐。
在反應管203內是設置有作為溫度檢測器的溫度感測器263。根據藉由溫度感測器263所檢測出的溫度資訊，調整往加熱器207的通電情況，處理室201內的溫度成為所望的溫度分佈。溫度感測器263是沿著反應管203的內壁而設。
如圖4所示般，控制部(控制手段)即控制器124是被構成為具備CPU(Central Processing Unit)124a、RAM(Random Access Memory)124b、記憶裝置124c、I/O埠124d的電腦。RAM124b、記憶裝置124c、I/O埠124d是被構成為可經由內部匯流排124e來與CPU124a作資料交換。控制器124是連接例如構成為觸控面板等的輸出入裝置125。並且，控制器124是可連接外部記憶裝置126。
記憶裝置124c是例如以快閃記憶體、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)等所構成。在記憶裝置124c內是可讀出地記錄儲存有控制基板處理裝置1的動作的控制程式，或記載後述的基板處理的程序或條件等的製程處方等。製程處方是被組合為可使後述的基板處理的各程序藉由控制器124來實行於基板處理裝置1，可取得預定的結果，作為程式機能。以下，亦將製程處方或控制程式等總簡稱為程式。又，亦將製程處方簡稱為處方。在本說明書中使用程式的用語時，是有只包含處方單體時，只包含控制程式單體時，或包含該等的雙方時。RAM124b是被構成為暫時性地保持藉由CPU124a所讀出的程式或資料等之記憶區域(工作區域)。
I/O埠124d是被連接至上述的MFC241a~ 241d、閥243a~243d、壓力感測器245、APC閥244、真空泵246、溫度感測器263、加熱器207、旋轉機構267、升降機121、爐口擋板116等。
CPU124a是被構成為從記憶裝置124c讀出控制程式而實行，且可按照來自輸出入裝置125的操作指令的輸入等，從記憶裝置124c讀出處方。CPU124a是被構成為可按照讀出的處方的內容，控制MFC241a~241d的各種物質(各種氣體)的流量調整動作、閥243a~243d的開閉動作、APC閥244的開閉動作及根據壓力感測器245的APC閥244的壓力調整動作、真空泵246的啟動及停止、根據溫度感測器263的加熱器207的溫度調整動作、藉由旋轉機構267的晶舟217的旋轉及旋轉速度調節動作、藉由晶舟升降機121的晶舟217的升降動作等。
控制器124是可藉由將被儲存於外部記憶裝置126的上述的程式安裝於電腦來構成。外部記憶裝置126是例如包括HDD等的磁碟、CD等的光碟、MO等的光磁碟、USB記憶體、SSD等的半導體記憶體等。記憶裝置124c或外部記憶裝置126是被構成為電腦可讀取的記錄媒體。以下，亦可將該等總簡稱為記錄媒體。在本說明書中使用記錄媒體的用語時，是有只包含記憶裝置124c單體時，只包含外部記憶裝置126單體時，或包含該等雙方時。另外，對電腦的程式的提供是亦可不使用外部記憶裝置126，而利用網際網路或專用線路等的通訊手段來進行。
(4)基板處理工序 其次，利用圖6及圖7來說明有關本案之一形態的基板處理工序。在以下的說明中，構成基板處理裝置1的各部的動作是藉由控制器124來控制。
在本形態中，作為一例，說明有關對於晶圓200，例如供給矽烷系氣體，作為成膜氣體之一的原料氣體，例如供給含有摻雜劑的一種的磷(P)的氣體，作為成膜氣體之一的摻雜劑氣體，在晶圓200上形成多晶矽膜(poly-Si膜、多結晶Si膜)的例子。
又，本形態是說明有關在晶圓200上形成例如14μm的厚度的多晶矽膜作為所望的厚度的膜的情況，作為一例。另外，將「所望的厚度」設為14μm，究竟只是一例，並非排除將14μm以外的厚度的多晶矽膜設為所望的厚度的膜者。
在本說明書中使用「晶圓」的用語時，是有意思晶圓本身時，或意思晶圓與被形成於其表面的預定的層或膜的層疊體時。在本說明書中使用「晶圓的表面」的用語時，是有意思晶圓本身的表面時，或被形成於晶圓上的預定的層等的表面時。在本說明書中記載為「在晶圓上形成預定的層」時，是有意思在晶圓本身的表面上直接形成預定的層時，或在被形成於晶圓上的層等上形成預定的層時。在本說明書中使用「基板」的用語時，是與使用「晶圓」的用語時同義。
(晶圓充填：S102) 晶圓200會藉由基板移載機構112來從移載架123上的晶盒100內往待機室141內的晶舟217裝填(晶圓充填)。具體而言，例如，晶圓200會各5片藉由5個的鑷子111來從移載架123上的晶盒100內裝填至晶舟217的基板載置部222此處理是被進行至預定的全部的晶圓200(例如100~200片的晶圓200)往晶舟217的裝填完了為止。
(晶舟裝載：S104) 然後，爐口擋板116移動，集合管209的下端開口被開放(擋板開啟)。然後，如圖2所示般，保持晶圓200的晶舟217是藉由升降機121來舉起而往處理室201內搬入(晶舟裝載)。在此狀態下，密封蓋219是成為隔著O型環220b來將集合管209的下端密封的狀態。如此一來，晶圓200是成為被提供至處理室201內的情形。
(壓力調整及溫度調整：S106) 然後，以處理室201內亦即存在晶圓200的空間會成為所望的壓力(真空度)之方式，藉由真空泵246來真空排氣(減壓排氣)。此時，處理室201內的壓力是以壓力感測器245來測定，根據此被測定的壓力資訊來反饋控制APC閥244。又，以處理室201內的晶圓200會成為所望的處理溫度之方式，藉由加熱器207來加熱。此時，以處理室201內會成為所望的溫度分佈之方式，根據溫度感測器263所檢測出的溫度資訊來反饋控制往加熱器207的通電情況。並且，開始旋轉機構267所致的晶圓200的旋轉。而且，開啟閥243c，243d，開始經由噴嘴249a，249b的各者來朝處理室201內的惰性氣體的供給。處理室201內的排氣、晶圓200的加熱及旋轉、惰性氣體的供給皆是至少後述的成膜處理(S108)終了為止的期間繼續進行。
(成膜處理：S108) 一旦處理室201內到達所望的壓力、溫度，則開啟閥243a，朝氣體供給管232a內流動原料氣體。與此併行，開啟閥243b，朝氣體供給管232b內流動摻雜劑氣體。原料氣體、摻雜劑氣體是分別藉由MFC241a，MFC241b來調整流量，經由噴嘴249a，噴嘴249b來朝處理室201內供給，從排氣口231a排氣。此時，從晶圓200的側方，對於晶圓200一起且同時供給成膜氣體(原料氣體、摻雜劑氣體)(成膜氣體供給)。
作為在本步驟供給成膜氣體時的處理條件是舉以下所示為例。 處理溫度：300~700℃ 處理壓力：1~10000Pa 原料氣體供給流量：0.001~10slm 摻雜劑氣體供給流量：0.0001~2slm 原料氣體及摻雜劑氣體供給時間：1~1000分 惰性氣體供給流量(氣體供給管每)：0.0001~10slm。
另外，本說明書的「300~700℃」之類的數值範圍的表記是意思下限值及上限值為含在其範圍中。因此，例如，所謂「300~700℃」是意思「300℃以上700℃以下」。有關其他的數值範圍也同樣。又，本說明書的所謂處理溫度是意思晶圓200的溫度或處理室201內的溫度，所謂處理壓力是意思處理室201內的壓力。又，供給流量包含0slm時，所謂0slm是意思不供給該氣體的情況。
在上述的處理條件下對於晶圓200供給例如矽烷系氣體作為原料氣體，供給例如含P的氣體作為摻雜劑氣體，藉此可使含P的矽(Si)堆積於晶圓200的表面上。藉此，可在晶圓200上形成摻雜有作為摻雜劑的P的多晶矽膜(以下亦稱為摻雜P的Si膜或簡稱Si膜)300，作為膜(參照圖7(a)、圖7(b))。如圖7(b)所示般，Si膜300是不僅被形成於晶圓200上，在基板載置部222上也被形成，晶圓200是成為藉由Si膜300來接著於晶舟217的狀態。在此所謂的「接著」是意思晶圓200與晶舟217會藉由Si膜300而緊貼在一起，但可藉由基板移載機構112來使晶圓200從晶舟217剝離的狀態，未到達後述的「固著」的狀態。
原料氣體是例如可使用含有作為構成在晶圓200上形成的膜的主元素的Si之上述的矽烷系氣體。矽烷系氣體是例如可使用甲矽烷(SiH 4)氣體、乙矽烷(Si 2H 6)氣體、丙矽烷(Si 3H 8)氣體、丁矽烷(Si 4H 10)氣體、戊矽烷(Si 5H 12)氣體、己矽烷(Si 6H 14)氣體等的氫化矽氣體。原料氣體是可使用該等之中1個以上。此點是在後述的成膜處理(S124)中也同樣。
摻雜劑氣體是例如可使用含有III族元素(第13族元素)及V族元素(第15族元素)之中任一個的元素的氣體。摻雜劑氣體是例如可使用磷化氫(PH 3)氣體等的含有P作為V族元素的氣體、三氫化砷(AsH 3)氣體等的含有砷(As)作為V族元素的氣體。又，摻雜劑氣體是可使用乙硼烷(B 2H 6)氣體、三氯化硼(BCl 3)氣體等的含有硼(B)作為III族元素的氣體。摻雜劑氣體是可使用該等之中1個以上。此點是在後述的成膜處理(S124)中也同樣。
惰性氣體是例如可使用氮(N 2)氣體、氬(Ar)氣體、氦(He)氣體、氖(Ne)氣體、氙(Xe)氣體等的稀有氣體。惰性氣體是可使用該等之中1個以上。此點是在後述的成膜處理(S124)中也同樣。
(成膜處理中斷：S110) 開始成膜處理之後，在晶圓200上形成所望的厚度亦即14μm的厚度的Si膜為止的期間，中斷成膜處理。更具體而言，開始成膜處理之後，在晶圓200上形成所望的厚度亦即14μm的厚度的Si膜為止的期間，在晶圓200上形成臨界厚度的膜(Si膜)之前，中斷成膜處理。所謂「臨界厚度」是一旦形成更以上的厚度，則基板移載機構112所致的剝離處理成為不可能時的膜的厚度。更具體而言，一旦形成更以上的厚度，則晶圓200與晶舟217會固著，在基板移載機構112無法使晶圓200從晶舟217剝離時的晶圓200上形成的膜(Si膜)的厚度。在此，所謂「剝離處理」是藉由基板移載機構112來舉起被載置於基板載置部222上的晶圓200之後，使下降至基板載置部222上的原來的位置的處理。所謂「固著」是意指晶圓200與晶舟217藉由Si膜300而緊貼在一起，基板移載機構112無法使晶圓200從晶舟217剝離的狀態。
本形態是說明有關將「臨界厚度的膜」設為例如6μm的厚度的膜，在晶圓200上形成臨界厚度的膜(Si膜)之前，例如形成5μm的厚度的膜時，中斷成膜處理的情況，作為一例。
(晶舟卸載：S112) 之後，密封蓋219會藉由升降機121而下降，集合管209的下端會被開口。然後，使晶舟217從處理室201內往待機室141內移動(晶舟卸載)。晶舟卸載之後，爐口擋板116會移動，集合管209的下端開口會藉由爐口擋板116而密封(擋板關閉)。
(晶圓冷卻：S114) 晶舟卸載的晶圓200是在被支撐於晶舟217的狀態下，在待機室141內被冷卻至預定的溫度。
(剝離處理：S116) 然後，在被載置於晶舟217的基板載置部222上的晶圓200的下面插入基板移載機構112的鑷子111，舉起晶圓200。此時，藉由Si膜300而接著的晶圓200與晶舟217(基板載置部222)會被剝離(參照圖7(c))。本形態是在晶圓200上形成5μm的Si膜300時中斷成膜氣體的供給，進行剝離處理，藉此，如後述般，即使在晶圓200上形成所望的厚度的膜(例如14μm的厚度的Si膜)時，再度進行成膜處理(S108)，在晶圓200上進一步形成Si膜，也可防止晶圓200與晶舟217的固著。然後，從基板載置部222剝離的晶圓200是藉由基板移載機構112來下降，被載置於基板載置部222上的原來的位置(參照圖7(d))。另外，本形態的基板移載機構112是具備5個的鑷子111，因此剝離處理是例如對於5片的晶圓200同時進行，但在圖7(c)、圖7(d)中，基於方便起見，顯示其中的1個的鑷子111實行剝離處理的狀態。
在本步驟(S116)是藉由基板移載機構112所具備的感測器119來判定剝離處理的成否。所謂剝離處理的失敗是例如意指包含晶舟217、基板移載機構112、晶圓200的至少任一個破損的情形，以及基板移載機構112的既定的扭矩(torque)無法使晶圓200從晶舟217剝離的情形的至少任一者。當感測器119檢測到剝離處理的失敗時，中斷基板處理工序的其後的處理，使鑷子111從晶舟217退避，進行警報的發報。
另外，當感測器119檢測到剝離處理的失敗時，亦可實行藉由鑷子111的再度的剝離處理亦即重試(retry)處理。重試處理是可進行1次以上的預定的次數。重試處理的實行後，當感測器119檢測到重試處理的剝離處理的成功時，前進至其次的步驟(S118)，當檢測到重試處理的剝離處理的失敗時，中斷之後的處理，使鑷子111從晶舟217退避，亦可進行警報的發報。此情況，其次的分批處理是不進行為理想。另外，在重試處理中，不一定要使5個的鑷子111作動，例如亦可只使對應於被檢測出剝離處理的失敗的晶圓200的片數之數量的鑷子111作動。
在此，所謂重試處理的剝離處理的成功是例如意指不使成為重試處理的對象的全部的晶圓200破損，可從晶舟217剝離。所謂重試處理的剝離處理的失敗是例如意指無法從晶舟217剝離成為重試處理的對象的晶圓的200之中至少1片的晶圓200的情形，或在剝離時使晶圓200破損的情形。在檢測到重試處理的剝離處理的失敗時，例如，成為重試處理的對象的晶圓200之中，可從晶舟217剝離的晶圓200為1片以上時，有關該晶圓200是前進至其次的步驟(S118)，此時，有關自晶舟217的剝離失敗的晶圓200是例如、亦可使固著於晶舟217不動，或亦可藉由預定的方法來從晶舟217除去。
(判定工序：S118) 若完成晶圓剝離處理(S116)，則以上述的一連串的處理(S104~S116)作為1個的循環，判定該1循環是否實施了預定次數(2次)，亦即在成膜處理(S108)中，被形成的膜的厚度是否到達10μm。然後，若未實施預定次數(2次)實施，則重複從晶舟裝載(S104)到剝離處理(S116)的1循環。另一方面，當判定成實施了預定次數時，前進至其次的步驟(S120)。
然後，藉由與上述的晶舟裝載(S104)同樣的處理程序，將晶舟217搬入至處理室201內(晶舟裝載：S120)，藉由與上述的壓力調整及溫度調整(S106)同樣的處理程序、處理條件，進行處理室201內的壓力調整及溫度調整(壓力調整及溫度調整：S122)。
(成膜處理：S124) 然後，藉由與上述的成膜處理(S108)同樣的處理程序，對於晶圓200供給成膜氣體(原料氣體、摻雜劑氣體)。
作為在本步驟供給成膜氣體時的處理條件，舉原料氣體及摻雜劑氣體供給時間：400~800分鐘為例表示。其他的處理條件可設為與在成膜處理(S108)中供給成膜氣體時的處理條件同樣。
如上述般，在晶圓200上是已經形成有10μm的厚度的Si膜，因此為了形成所望的厚度的14μm的厚度的Si膜，在本步驟中，藉由在上述的條件下對於晶圓200供給成膜氣體，形成剩餘的4μm的厚度的Si膜，調整膜厚。
然後，藉由與上述的晶舟卸載(S112)同樣的處理程序，使晶舟217從處理室201內往待機室141內移動(晶舟卸載：S126)，藉由與上述的晶圓冷卻(S114)同樣的處理程序、處理條件，將處理完了的晶圓200在待機室141內冷卻至形成預定的溫度為止(晶圓冷卻：S128)。
(晶圓釋放：S130) 然後，藉由基板移載機構112，從待機室141內的被設在晶舟217的基板載置部222上脫裝處理完了的晶圓200(晶圓釋放)至移載架123上的晶盒100內。具體而言，例如，藉由5個的鑷子111來從晶舟217的基板載置部222搬送晶圓200各5片至移載架123上的晶盒100內。此處理是被進行至被預定的全部的晶圓200(例如100~200片的晶圓200)從晶舟217脫裝完了為止。然後，結束基板處理工序。
(5)本形態所致的效果 若根據本形態，則可取得以下所示的1個或複數的效果。
(a)開始成膜處理之後，在晶圓200上形成所望的厚度的膜為止的期間，至少中斷1次成膜處理的實施，進行被載置於基板載置部222上的晶圓200的剝離處理，藉此可防止晶圓200與晶舟217的固著，在晶圓200上形成所望的厚度的膜之後，可迴避無法使晶圓200從晶舟217剝離的情形。
(b)開始成膜處理之後，在晶圓200上形成所望的厚度的膜為止的期間，藉由進行預定次數依序進行供給成膜氣體的處理及在晶圓200上形成臨界厚度的膜之前中斷成膜氣體的供給的處理以及剝離處理之循環，可確實防止晶圓200與晶舟217的固著。
藉由在控制器124的記憶裝置124c內可讀出地儲存有記載了上述的基板處理(例如S102~S130)的程序或條件等的製程處方，只要讀出該製程處方來實行1次，便可一面確實地防止晶圓200與晶舟217的固著，一面在晶圓200上形成所望的厚度的膜。結果，可使成膜處理的操作形成容易。
(c)在上述的條件下，剝離處理，亦即藉由基板移載機構112來舉起被載置於基板載置部222上的晶圓200之後，進行只使下降至基板載置部222上的原來的位置的處理，不進行至晶圓200的脫裝、裝填，藉此可縮短基板處理工序所要的時間，使生產性提升。在此所謂「脫裝」是意指藉由基板移載機構112來將處理完了的晶圓200從待機室141內的被設在晶舟217的基板載置部222上搬送至移載架123上的晶盒100內。所謂「裝填」是意指藉由基板移載機構112來將未處理的晶圓200從移載架123上的晶盒100內搬送至待機室141內的晶舟217。
(d)基板移載機構112是具備複數的鑷子111，藉由對於複數片的晶圓200同時進行剝離處理，可縮短基板處理工序所要的時間，使生產性提升。
(e)在剝離處理的實行中，藉由在基板移載機構112具備的感測器119來檢測到剝離處理的失敗時，藉由其後的處理被中斷，可實現基板品質的提升、生產效率的提升。又，藉由進行警報的發報，可通知操作者異常事態。另外，藉由實行重試處理，可確實防止晶圓200與晶舟217的固著，因此可抑制晶圓200的損失。
＜本案的其他的形態＞ 以上，具體說明本案的形態。然而，本案不是被限定於上述的形態者，可在不脫離其主旨的範圍實施各種變更。
在上述的形態中，說明了關於使用一次處理複數片的基板的分批式的基板處理裝置1來形成膜的例子。本案是不被限定於上述的形態，例如，在使用一次處理1片或數片的基板的單片式的基板處理裝置來形成膜的情況，也可良好地適用。使用單片式的基板處理裝置來形成膜時，剝離處理是在處理容器內進行為理想。具體而言，成膜處理是在被設於處理容器內的基板載置部(基座)上載置晶圓的狀態下進行。如圖8所示般，在處理容器內是設有舉起被載置於基板載置部上的晶圓之後使下降至基板載置部上的原來的位置之升降銷等的基板移動機構。進行成膜處理之後是進行藉由基板移動機構來舉起基板載置部上的晶圓之後使下降至基板載置部上的原來的位置之剝離處理。藉由重複預定次數成膜處理及剝離處理，可在晶圓上形成所望的厚度的膜。藉由如此在處理容器內進行剝離處理，可縮短基板處理工序所要的時間，使生產性提升。
又，上述的形態是說明有關使用具有熱壁型的處理爐的基板處理裝置來形成膜的例子。本案是不被限定於上述的形態，在使用具有冷壁型的處理爐的基板處理裝置來形成膜的情況也可良好地適用。
在使用該等的基板處理裝置時，可用與上述的形態同樣的處理程序、處理條件來進行各處理，能取得與上述的形態同樣的效果。
上述的形態是將剝離處理規定為藉由基板移載機構112來舉起被載置於基板載置部222上的晶圓200之後，使下降至基板載置部222上的原來的位置的處理，但本案是不被限定於此。例如，剝離處理是亦可為藉由基板移載機構112來使被載置於基板載置部222上的晶圓200在基板載置部222上錯開移動之後，再度挪移回到基板載置部222上的原來的位置的處理。在上述的剝離處理(S116)中，可使用該等的剝離處理之中的至少任一個。在該等的情況中也可取得與上述的形態同樣的效果。
又，同樣，剝離處理是亦可為藉由基板移載機構112，將被載置於基板載置部222上的晶圓200脫裝之後，裝填至基板載置部222上的原來的位置的處理。在此情況中，上述的形態的效果可確實地取得。
上述的形態是說明有關在晶圓200上形成被摻雜了摻雜劑的導電性多晶矽膜的例子，但本案是不被限定於此。例如，在晶圓200上形成被摻雜了摻雜劑的導電性非晶矽膜(a-Si膜、非晶質Si膜)、被摻雜了摻雜劑的導電性單結晶矽膜(單結晶Si膜)等的膜時也可適用本案。又，不使用摻雜劑氣體，在晶圓200上形成無摻雜多晶矽膜、無摻雜非晶矽膜、無摻雜單結晶矽膜的情況也可適用本案。又，作為成膜氣體，除了原料氣體等以外，更使用含氮(N)氣體、含氧(O)氣體、含碳(C)氣體、含N及C氣體、含硼(B)氣體等的反應氣體，在晶圓200上形成矽氮化膜(SiN膜)、矽氧化膜(SiO膜)、矽碳化膜(SiC膜)、矽碳氮化膜(SiCN膜)、矽氧氮化膜(SiON膜)、矽氧碳化膜(SiOC膜)、矽氧碳氮化膜(SiOCN膜)、矽硼碳氮化膜(SiBCN膜)、矽硼氮化膜(SiBN膜)等的多元系Si膜時也可適用本案。供給各種成膜氣體時的處理程序、處理條件是例如可設為與上述的形態同樣。在該等的情況中也可取得與上述的形態同樣的效果。
上述的形態是說明有關在晶圓200上形成所望的厚度的膜時，在最後(第3次)的成膜處理中調整膜厚的例子，但本案是不被限定於此。例如，亦可在第1次的成膜處理、第2次的成膜處理的任一個調整膜厚。
上述的形態是說明有關在成膜處理(S108，S124)中進行將複數種類的成膜氣體同時且連續性地供給至處理室201內的CVD(chemical vapor deposition)處理之例，但本案是不被限定於此。例如，亦可進行間歇性地供給成膜氣體的循環CVD處理。又，例如，亦可進行重複交替地供給原料氣體及上述的反應氣體的工序之交替供給處理。亦即，亦可以原料氣體供給→淨化→反應氣體供給→淨化作為1循環，預定次數進行此循環。該等的情況，例如，亦可藉由重複20次每1循環使含Si層成長250nm的循環，形成5μm的厚度的含Si膜。
另外，循環CVD處理或交替供給處理時，亦可在淨化步驟中，以淨化･真空排氣作為1循環，重複此循環。此情況，可取得晶圓面內均一性提升等的效果。
記載有上述的程序或條件等，被用在各處理的處方是按照處理內容來個別地準備，經由電氣通訊線路或外部記憶裝置126來儲存於記憶裝置124c內為理想。而且，開始各處理時，CPU124a從被儲存於記憶裝置124c內的複數的處方之中，按照處理內容來適當選擇合適的處方為理想。藉此，可用1台的基板處理裝置來再現性佳形成各種的膜種、組成比、膜質、膜厚的膜。又，可減低操作員的負擔，可一面迴避操作錯誤，一面迅速地開始各處理。
上述的處方是不限於新作成的情況，例如，亦可藉由變更已被安裝於基板處理裝置的既存的處方而準備。變更處方時，亦可經由電氣通訊線路或記綠了該處方的記錄媒體來將變更後的處方安裝於基板處理裝置。又，亦可操作既存的基板處理裝置所具備的輸出入裝置125，直接變更已被安裝於基板處理裝置的既存的處方。
上述的形態是可適當組合使用。此時的處理程序、處理條件是例如可與上述的形態的處理程序、處理條件同樣。
＜本案的理想的形態＞ 以下，附記有關本案的理想的形態。
(附記1) 若根據本案之一形態，則提供一種基板處理裝置，具有： 基板保持具，其係設有載置基板的基板載置部； 基板移載機構，其係對於前述基板載置部裝填或脫裝基板； 處理容器，其係收容保持了基板的前述基板保持具； 成膜氣體供給系，其係對於前述處理容器內的基板供給成膜氣體； 控制部，其係被構成為可控制前述基板移載機構及前述成膜氣體供給系，使得開始對於基板供給前述成膜氣體的成膜處理之後，在前述基板上形成所望的厚度的膜為止的期間，至少中斷1次前述成膜處理的實施，進行被載置於前述基板載置部上的基板的剝離處理。
(附記2) 如附記1記載的基板處理裝置，其中，前述控制部係被構成為可控制前述基板移載機構及前述成膜氣體供給系，使得開始前述成膜處理之後在前述基板上形成所望的厚度的膜為止的期間，進行預定次數依序進行供給前述成膜氣體的處理及在前述基板上形成臨界厚度的膜之前中斷前述成膜氣體的供給的處理以及前述剝離處理之循環。
(附記3) 如附記2記載的基板處理裝置，其中，所謂前述臨界厚度，係一旦形成更以上的厚度，則前述基板移載機構所致的前述剝離處理成為不可能時的膜的厚度。
(附記4) 如附記1~3的任一項記載的基板處理裝置，其中，所謂前述剝離處理，係藉由前述基板移載機構來舉起被載置於前述基板載置部上的基板之後，可使下降至前述基板載置部上的原來的位置之處理。
(附記5) 如附記1~3的任一項記載的基板處理裝置，其中，所謂前述剝離處理，係藉由前述基板移載機構來使被載置於前述基板載置部上的基板在前述基板載置部上錯開移動之後，可再度挪移回到前述基板載置部上的原來的位置之處理。
(附記6) 如附記1~3的任一項記載的基板處理裝置，其中，所謂前述剝離處理，係藉由前述基板移載機構來脫裝被載置於前述基板載置部上的基板之後，可裝填於前述基板載置部上的原來的位置之處理。
(附記7) 如附記1~6的任一項記載的基板處理裝置，其中，前述剝離處理係可對於複數片的基板同時進行之處理。
(附記8) 如附記1~6的任一項記載的基板處理裝置，其中，前述剝離處理係可在前述處理容器內進行之處理。
(附記9) 如附記1~8的任一項記載的基板處理裝置，其中，前述基板移載機構係具備檢測前述剝離處理的成否之感測器， 前述控制部係被構成為當前述感測器檢測到前述剝離處理的失敗時，可使其後的處理中斷。
(附記10) 如附記1~9的任一項記載的基板處理裝置，其中，前述基板移載機構係具備檢測前述剝離處理的成否之感測器， 前述控制部係被構成為當前述感測器檢測到前述剝離處理的失敗時，可使進行警報的發報。
(附記11) 若本案的其他的形態，則提供一種半導體裝置的製造方法，具有： 對於被設在基板保持具的基板載置部，藉由基板移載機構來裝填基板的工序； 將保持了基板的前述基板保持具搬送至處理容器內的工序；及 對於前述處理容器內的基板供給成膜氣體的工序， 在對於前述基板供給成膜氣體的工序中，開始對於前述基板的前述成膜氣體的供給之後，在前述基板上形成所望的厚度的膜為止的期間，至少中斷1次前述成膜氣體的供給，進行被載置於前述基板載置部上的基板的剝離處理。
(附記12) 若本案的另外其他的形態，則提供一種程式，係藉由電腦來使下列程序實行於基板處理裝置， 對於被設在基板保持具的基板載置部，藉由基板移載機構來裝填基板的程序； 將保持了基板的前述基板保持具搬送至處理容器內的程序；及 對於前述處理容器內的基板供給成膜氣體的程序， 在對於前述基板供給成膜氣體的程序中，開始對於前述基板的前述成膜氣體的供給之後，在前述基板上形成所望的厚度的膜為止的期間，至少中斷1次前述成膜氣體的供給，進行被載置於前述基板載置部上的基板的剝離處理。
112:基板移載機構 124:控制器 200:晶圓(基板) 217:晶舟 222:基板載置部
[圖1]是在本案之一形態所適用的基板處理裝置1的透視立體圖。 [圖2]是在本案之一形態所適用的基板處理裝置1的縱型處理爐的概略構成圖，以縱剖面圖來表示處理爐202部分的圖。 [圖3]是在本案之一形態所適用的基板處理裝置1的縱型處理爐的概略構成圖，以圖2的A-A線剖面圖來表示處理爐202部分的圖。 [圖4]是在本案之一形態所適用的基板處理裝置1所具備的控制器124的概略構成圖，以方塊圖來表示控制器124的控制系的圖。 [圖5]是在本案之一形態所適用的基板處理裝置1所具備的晶舟217的縱剖面部分擴大圖。 [圖6]是表示本案之一形態的基板處理工序的程序之一例的流程圖。 [圖7(a)]是在基板載置部222上載置晶圓200之後的晶舟217的縱剖面部分擴大圖，[圖7(b)]是在基板載置部222上的晶圓200形成臨界厚度的膜300之前的晶舟217的縱剖面部分擴大圖，[圖7(c)]是表示藉由鑷子111來舉起基板載置部222上的晶圓200的狀態的圖，[圖7(d)]是使藉由鑷子111來舉起的晶圓200載置於基板載置部222上的原來的位置的狀態的圖。 [圖8]是在本案的其他的形態所適用的基板處理裝置的處理容器的要部的縱剖面圖。

Claims (18)

  1. 一種基板處理裝置，其特徵係具有： 基板保持具，其係設有載置基板的基板載置部； 基板移載機構，其係對於前述基板載置部裝填或脫裝基板； 處理容器，其係收容保持了前述基板的前述基板保持具； 成膜氣體供給系，其係對於前述處理容器內的基板供給成膜氣體； 控制部，其係被構成為可控制前述基板移載機構及前述成膜氣體供給系，使得開始對於前述基板供給前述成膜氣體的成膜處理之後，在前述基板上形成所望的厚度的膜為止的期間，至少中斷1次前述成膜處理的實施，進行被載置於前述基板載置部上的前述基板的剝離處理。
  2. 如請求項1記載的基板處理裝置，其中，前述控制部係被構成為可控制前述基板移載機構及前述成膜氣體供給系，使得開始前述成膜處理之後在前述基板上形成所望的厚度的膜為止的期間，進行預定次數依序進行供給前述成膜氣體的處理及在前述基板上形成臨界厚度的膜之前中斷前述成膜氣體的供給的處理以及前述剝離處理之循環。
  3. 如請求項2記載的基板處理裝置，其中，所謂前述臨界厚度，係一旦形成更以上的厚度，則前述基板移載機構所致的前述剝離處理成為不可能時的膜的厚度。
  4. 如請求項1記載的基板處理裝置，其中，所謂前述剝離處理，係藉由前述基板移載機構來舉起被載置於前述基板載置部上的基板之後，可使下降至前述基板載置部上的原來的位置之處理。
  5. 如請求項1記載的基板處理裝置，其中，所謂前述剝離處理，係藉由前述基板移載機構來使被載置於前述基板載置部上的基板在前述基板載置部上錯開移動之後，可再度挪移回到前述基板載置部上的原來的位置之處理。
  6. 如請求項1記載的基板處理裝置，其中，所謂前述剝離處理，係藉由前述基板移載機構來脫裝被載置於前述基板載置部上的基板之後，可裝填於前述基板載置部上的原來的位置之處理。
  7. 如請求項1記載的基板處理裝置，其中，前述剝離處理係可對於複數片的基板同時進行之處理。
  8. 如請求項1記載的基板處理裝置，其中，前述剝離處理係可在前述處理容器內進行之處理。
  9. 如請求項1記載的基板處理裝置，其中，前述基板移載機構係具備檢測前述剝離處理的成否之感測器， 前述控制部係被構成為當前述感測器檢測到前述剝離處理的失敗時，可使其後的處理中斷。
  10. 如請求項9記載的基板處理裝置，其中，前述控制部係被構成為當前述感測器檢測到前述剝離處理的失敗時，可使進行警報的發報。
  11. 如請求項9記載的基板處理裝置，其中，前述剝離處理的失敗係表示至少前述基板保持具、前述基板移載機構、前述基板的任一者破損。
  12. 如請求項9記載的基板處理裝置，其中，前述剝離處理的失敗係表示在前述基板移載機構的既定的扭矩，無法使前述基板從前述基板保持具剝離的情形。
  13. 如請求項9記載的基板處理裝置，其中，前述控制部係被構成為當前述感測器檢測到前述剝離處理的失敗時，可實行前述基板移載機構所致的重試處理。
  14. 如請求項13記載的基板處理裝置，其中，前述重試處理係可進行1次以上的預定的次數。
  15. 如請求項14記載的基板處理裝置，其中，前述控制部係當前述感測器檢測到前述剝離處理的失敗時，中斷其後的處理。
  16. 如請求項14記載的基板處理裝置，其中，前述控制部係當前述感測器在前述重試處理檢測到前述剝離處理的成功時，繼續下一個的處理。
  17. 一種半導體裝置的製造方法，其特徵係具有： 對於被設在基板保持具的基板載置部，藉由基板移載機構來裝填基板的工序； 將保持了基板的前述基板保持具搬送至處理容器內的工序；及 對於前述處理容器內的基板供給成膜氣體的工序， 在對於前述基板供給成膜氣體的工序中，開始對於前述基板的前述成膜氣體的供給之後，在前述基板上形成所望的厚度的膜為止的期間，至少中斷1次前述成膜氣體的供給，進行被載置於前述基板載置部上的基板的剝離處理。
  18. 一種程式，係藉由電腦來使下列程序實行於基板處理裝置， 對於被設在基板保持具的基板載置部，藉由基板移載機構來裝填基板的程序； 將保持了基板的前述基板保持具搬送至處理容器內的程序；及 對於前述處理容器內的基板供給成膜氣體的程序， 在對於前述基板供給成膜氣體的程序中，開始對於前述基板的前述成膜氣體的供給之後，在前述基板上形成所望的厚度的膜為止的期間，至少中斷1次前述成膜氣體的供給，進行被載置於前述基板載置部上的基板的剝離處理。
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