TW202414539A - 變換用配管、基板處理裝置、基板處理方法及半導體裝置之製造方法 - Google Patents

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Abstract

本案發明之課題在於提供可以減少排氣管中氣體流動之停滯之產生的技術。 本案發明之解決手段，係提供一種技術，其具備：具有包含在長邊方向上延伸之平行的2邊之第1開口，提供與第1對象側之開口可裝拆地連接的第1連接部；具有略圓形之第2開口，構成為與第2對象側之開口可連接的第2連接部；以及具有形成為多面體形狀之內部空間，使前述第1開口與前述第2開口流體連通的管。

Description

變換用配管、基板處理裝置、基板處理方法及半導體裝置之製造方法
本發明係關於變換用配管、基板處理裝置、基板處理方法及半導體裝置之製造方法。
作為半導體裝置之製造步驟的一步驟，係有：處理氣體在處理基板之反應管內流動，經由以複數個配管所構成之排氣管而連結至反應管的真空泵，藉以排出已處理過之氣體(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2004-104034號公報
(發明所欲解決之問題)
藉由構成排氣管之配管構造，會產生氣體流動之停滯，變得容易堆積副產物，有產生顆粒的情形。
本發明係提供可以減少排氣管中氣體流動之停滯之產生的技術。 (解決問題之技術手段)
根據本發明之一態樣，可提供一種技術，其係具備： 具有包含在長邊方向上延伸之平行的2邊之第1開口，提供與第1對象側之開口可裝拆地連接的第1連接部； 具有略圓形之第2開口，構成為與第2對象側之開口可連接的第2連接部； 具有形成為多面體形狀之內部空間，使前述第1開口與前述第2開口流體連通的管。 (對照先前技術之功效)
根據本發明，可以減少排氣管中氣體流動之停滯之產生。
＜本發明之一態樣＞ 以下，針對本發明之一態樣，主要係參照圖1至圖7來加以說明。另外，在以下之說明中所使用之圖式係均屬示意圖，圖式上所示各個要件之尺寸的關係、各個要件之比率等係未必與現實一致。又，即便是複數之圖式彼此之間，各個要件之尺寸的關係、各個要件之比率等係未必一致。
(1)基板處理裝置之構成 如圖1所示，處理爐202係具有作為溫度調整部(加熱部)之加熱器207。加熱器207係圓筒形狀，藉由保持板支撐而垂直固定著。加熱器207係亦作為以熱來使氣體活性化(激發)之活性化機構(激發部)之功能。
在加熱器207內側，與加熱器207呈同心圓狀地配設有反應管203。反應管203係由例如石英(SiO 2)或碳化矽(SiC)等耐熱性材料所構成，形成為上端封閉著而下端開口之圓筒形狀。在反應管203下方，與反應管203呈同心圓狀地配設有歧管(入口)209。歧管209係由例如不鏽鋼(SUS)等之金屬材料所構成，形成為上端及下端開口的圓筒形狀。歧管209之上端部係扣合於反應管203之下端部，構成為支撐著反應管203。在歧管209與反應管203之間，設置有作為密封構件之O型環220a。反應管203係與加熱器207同樣地，垂直固定著。主要是藉由反應管203與歧管209而構成處理容器(反應容器)。於處理容器之筒中空部，形成有處理室201。處理室201係構成為可收納作為基板之晶圓200。在此處理室201內，進行對晶圓200之處理。
在處理室201內，以貫通歧管209側壁的方式而分別設置有作為第1~第3供給部之噴嘴249a~249c。將噴嘴249a~249c也分別稱為第1~第3噴嘴。噴嘴249a~249c係由例如石英或SiC等耐熱性材料所構成。在噴嘴249a~249c，分別連接有氣體供給管232a~232c。噴嘴249a~249c係為分別不同的噴嘴，噴嘴249a、249c係分別鄰接於噴嘴249b而設置。
在氣體供給管232a~232c，從氣流之上游側依序分別設置有屬於流量控制器(流量控制部)之質流控制器(MFC)241a~241c及屬於開關閥之閥243a~243c。在較氣體供給管232a之閥243a更為下游側，分別連接有氣體供給管232d、232f。在較氣體供給管232b之閥243b更為下游側，分別連接有氣體供給管232e、232g。在較氣體供給管232c之閥243c更為下游側，連接有氣體供給管232h。在氣體供給管232d~232h，從氣流之上游側依序分別設置MFC241d~241h及閥243d~243h。氣體供給管232a~232h係例如由SUS等之金屬材料所構成。
如圖2所示，噴嘴249a~249c係在反應管203之內壁與晶圓200之間的俯視圖中，於圓環狀之空間內，從反應管203內壁之下部沿著上部，以朝向晶圓200之排列方向上方立起的方式，而分別設置。亦即，噴嘴249a~249c係分別設置成：在排列有晶圓200之晶圓排列區域側面之，水平地包圍住晶圓排列區域之區域上，沿著晶圓排列區域。於俯視中，噴嘴249b係配置成：夾住搬入至處理室201內之晶圓200的中心，與後述之排氣口209a在一直線上相對。噴嘴249a、249c係配置成：將通過噴嘴249b與排氣口209a之中心的直線L沿著反應管203之內壁(晶圓200之外周部)從兩側夾住。直線L也是通過噴嘴249b與晶圓200之中心的直線。亦即，噴嘴249c亦為夾住直線L而設置在與噴嘴249a相反之側上。噴嘴249a、249c係以直線L為對稱軸，配置成線對稱。於噴嘴249a~249c之側面，分別設置供給氣體之氣體供給孔250a~250c。氣體供給孔250a~250c係分別在俯視中，以與排氣口209a相對向(對面)的方式開口，成為可以朝向晶圓200供給氣體。氣體供給孔250a~250c係從反應管203之下部跨渡至上部而複數設置。
氮化氣體係從氣體供給管232a經由MFC241a、閥243a、噴嘴249a而往處理室201內供給。
原料氣體係從氣體供給管232b經由MFC241b、閥243b、噴嘴249b而往處理室201內供給。
蝕刻氣體係從氣體供給管232c經由MFC241c、閥243c、噴嘴249c而往處理室201內供給。
氧化氣體係從氣體供給管232d經由MFC241d、閥243d、氣體供給管232a、噴嘴249a而往處理室201內供給。
還原氣體係從氣體供給管232e經由MFC241e、閥243e、氣體供給管232b、噴嘴249b而往處理室201內供給。
惰性氣體係分別從氣體供給管232f~232h經由MFC241f~241h、閥243f~243h、氣體供給管232a~232c、噴嘴249a~249c而往處理室201內供給。惰性氣體係可作為迫淨氣體、載體氣體、稀釋氣體等之作用。
主要係由氣體供給管232a、MFC241a、閥243a而構成氮化氣體供給系統。主要係由氣體供給管232b、MFC241b、閥243b而構成原料氣體供給系統。主要係由氣體供給管232c、MFC241c、閥243c而構成蝕刻氣體供給系統。主要係由氣體供給管232d、MFC241d、閥243d而構成氧化氣體供給系統。主要係由氣體供給管232e、MFC241e、閥243e而構成還原氣體供給系統。主要係由氣體供給管232f~232h、MFC241f~241h、閥243f~243h而構成惰性氣體供給系統。
在上述之各種供給系統之中，任一者或所有的供給系統係也可構成為閥243a~243h和MFC241a~241h等積集而成之積集型供給系統248。積集型供給系統248係分別對氣體供給管232a~232h進行連接。積集型供給系統248係構成為藉由後述之控制器121來控制：朝向氣體供給管232a~232h內之各種物質(各種氣體)的供給動作，亦即，閥243a~243h之開關動作、MFC241a~241h所造成之流量調整動作等積集型供給系統248係能夠以一體型或分割型的積集單元而構成。積集型供給系統248係可構成為：能夠以積集單元單位來針對氣體供給管232a~232h等來進行裝拆，以積集單元單位來進行積集型供給系統248之維修、交換、增設等。
在歧管209之側壁，設置將處理室201內之環境予以排氣的排氣口209a。如圖2所示，排氣口209a係在俯視中，設置在夾住晶圓200、與噴嘴249a~249c(氣體供給孔250a~250c)相對向(對面)的位置。排氣口209a係也可由反應管203側壁之下部沿著上部，亦即，沿著晶圓排列區域而設置。排氣管231經由後述之排氣埠211及變換用配管212而連接於排氣口209a。排氣管231係經由作為檢測出處理室201內之壓力之壓力檢測器(壓力檢測部)的壓力感測器246及作為壓力調整器(壓力調整部)之APC(Auto Pressure Controller)閥244而連接至作為真空排氣裝置之真空泵246。APC閥244係藉由在使真空泵246作動的狀態下將閥開關，而能夠進行處理室201內之真空排氣及真空排氣停止。APC閥244係藉由在進一步使真空泵246作動的狀態下，根據由壓力感測器245所檢測出之壓力資訊來調節閥的開關度，而構成為可以調整處理室201內之壓力。主要是藉由排氣管231、APC閥244、壓力感測器245而構成排氣系統。也可將真空泵246包含在排氣系統中。
在歧管209之下方，設置有可以將歧管209之下端開口封閉成氣密之作為爐口蓋體的密封蓋219。密封蓋219係由例如SUS等之金屬材料而構成，形成為圓盤狀。在密封蓋219之上面，設置有作為與歧管209下端抵接之密封構件的O型環220b。於密封蓋219下方，設置有使後述之晶舟217旋轉之旋轉機構267。旋轉機構267之旋轉軸255係貫通密封蓋219，連接於晶舟217。旋轉機構267係可構成為：藉由使晶舟217旋轉而使晶圓200旋轉。密封蓋219係構成為：藉由作為設置在反應管203之外部之升降機構的晶舟升降機115而在垂直方向上升降。晶舟升降機115係可構成為：藉由使密封蓋219升降，而將晶圓200搬入及搬出(搬送)於處理室201內外的搬送裝置(搬送機構)。
在歧管209之下方，以將使密封蓋219下降之晶舟217從處理室201內搬出的狀態下，設置有可以將歧管209之下端開口封閉成氣密之作為爐口蓋體的匣門219s。匣門219s係由例如SUS等之金屬材料而構成，形成為圓盤狀。於匣門219s之上面，設置有作為與歧管209下端抵接之密封構件的O型環220c。匣門219s之開關動作(升降動作、旋轉動作等)係藉由匣門開關機構115s來控制。
作為基板支撐器之晶舟217係可構成為：將複數片，例如25~200片之晶圓200以水平姿勢且彼此中心對齊的狀態，而於垂直方向上整列並多段支撐，亦即，使隔開間隔而排列。晶舟217係由例如石英、SiC等之耐熱性材料而構成。於晶舟217之下部，多段支撐有由例如石英、SiC等之耐熱性材料所構成之隔熱板218。
在反應管203內，設置了作為溫度檢測器之溫度感測器263。藉由根據溫度感測器263所檢測出之溫度資訊而調整對於加熱器207之通電程度，處理室201內之溫度成為所需之溫度分布。溫度感測器263係沿著反應管203之內壁而設置。
(排氣埠) 如圖1所示，在歧管209之側壁上所設置之排氣口209a上，連接有排氣埠211。排氣埠211係從歧管209上升而逐漸往外延伸。另外，排氣埠211亦可為從歧管209下降而逐漸往外延伸。於此，歧管209與排氣埠211係藉由熔接而接合。排氣埠211之與歧管209相反側之端部係經由變換用配管212而連接於排氣管231。藉由設置排氣埠211，則與變換用配管212之連接變得容易。
排氣口209a係例如在橫向方向上形成為較長的四角形狀(長方形狀、略長方形)，具體來說，在長方形的4個角落，以圓弧成為外側的方式，分別形成有4分之一個圓。亦即，長方形狀或略長方形係包含在長邊方向上延伸的平行2邊。如圖3所示，排氣埠211係由具有長方形狀之剖面形狀的筒狀體211a、與設置在變換用配管212側之長方形狀之開口的凸緣211b所構成。筒狀體211a之排氣口209a側之開口的形狀(筒狀體211a之剖面形狀)係形成為可符合排氣口209a。
(變換用配管) 針對變換用配管之結構，採用圖3及圖4來加以說明。變換用配管212係由第1連接部101、第2連接部102、管103、蛇腹104所構成。第1連接部101係具有長方形狀之剖面形狀。第2連接部102係具有8角形之剖面形狀及圓形之剖面形狀。管103係形成為多面體之形狀，將第1連接部101及第2連接部102之彼此不同之剖面部互相接合。蛇腹104係將第2連接部102與排氣管231連接。變換用配管212係可形成為排氣埠211(第1對象)側之第1開口101a與排氣管231(第2對象)側之開口104a的剖面形狀不同。
第1開口101a之形狀(第1連接部101之剖面形狀)係略長方形，能夠符合排氣埠211之凸緣211b側之開口。在第1連接部101，於平坦的密封面，設置用以與排氣埠211之凸緣211b連接之第1凸緣101b。另外，排氣埠211之凸緣212b與第1凸緣101b之間的固定係以4個角落之螺栓來進行，於其連接面設置有作為密封材料之墊片(金屬中空O型環)或一般的O型環。第1連接部101係保持著與排氣埠211之氣密性並且可裝拆地連接。
第2連接部102係由具有8角形輪廓及略圓形之第2開口102a之框狀體(板)102b、與連接於第2開口102a並朝向排氣管231側延伸之圓管102c所構成。於此，框狀體102b與圓管102c係可藉由熔接而接合。框狀體102b係在管103側具有8角形狀之開口102d，開口102d之剖面積係大於第2開口102a之剖面積。框狀體102b係在圓管102c側具有將開口102d與第2開口102a之階段差填平之壁。圓管102c之開口的形狀(圓管102c之剖面形狀)係可形成為符合第2開口102a。藉由如此構成，第2連接部102係能夠與管103及蛇腹104連接。
蛇腹104係由可連接於第2連接部102之圓管102c的圓形筒狀體104c、可連接於排氣管231的圓形筒狀體104d、將圓形筒狀體104c與圓形筒狀體104d連接且可伸縮及彎折的連接部104e所構成。於此，圓形筒狀體104c與圓管102c、圓形筒狀體104c與連接部104e、及連接部104e與圓形筒狀體104d係分別可藉由熔接而接合。
圓形筒狀體104c之第2連接部102側之開口的形狀(圓形筒狀體104c之剖面形狀)係形成為可符合圓管102c之開口。又，圓形筒狀體104d係因剖面形狀可與圓形排氣管231連接，而開口104a之形狀形成為可與排氣管231相同之構成的圓形。在此開口104a，於平坦的密封面，設置用以與排氣管231連接之第2凸緣104b。
蛇腹104係以流體連通狀態來將第2連接部102之第2開口102a與開口104a連接。亦即，第2開口102a係構成為可與排氣管231連接。藉此，第2開口102a係連接於真空泵246。另外，排氣管231與第2凸緣104b的固定係以夾鉗(Claw Clamp)213來進行，於其連接面，設置有作為密封材料之墊片(金屬中空O型環)或一般的O型環。藉此，蛇腹104係保持著與排氣管231之氣密性並且呈可裝拆地連接。又，蛇腹104因為具有伸縮性，故而變換用配管212與排氣管231的連接變得容易。
管103係具有形成為多面體之形狀的內部空間103a。多面體係除了連接於第1連接部101之開放的面103b、與連接於第2連接部102之開放的面103c之外，還具有6個梯形的面、配置在梯形之各個面之間的4個之3角形的面。於此，連接於第1連接部101之開放的面103b之形狀係可形成為4角形狀。藉此，可以符合4角形狀之第1開口101a。連接於第2連接部102之開放的面103c之形狀係可形成為8角形狀。藉此，可以符合8角形狀之開口102d。藉由將梯形的面及3角形的面予以組合的多面體，則形狀變換變得可能。另外，例如在連接於第2連接部102之開放的面103c之形狀為6角形狀的情形，3角形的面成為2個。
管103係可藉由熔接而接合第1連接部101及第2連接部102。在梯形的面103d與梯形的面103e之間，配置有3角形的面103j，在梯形的面103f與梯形的面103g之間，配置有3角形的面103k，在梯形的面103g與梯形的面103h之間，配置有3角形的面103l，在梯形的面103i與梯形的面103d之間，配置有3角形的面103m。
管103係可構成為：將以鎳為主要成分之合金的平板予以機械彎曲加工，製作2個切割成一半的管(殼)，將該等予以熔接，接合成氣密。此情形下，一個切割成一半的管係由梯形的面103d、103e、103i及3角形的面103j、103m所構成，其他的切割成一半的管係由梯形的面103f、103g、103h及3角形的面103k、103l所構成。包含梯形的面103e與梯形的面103f之連接面及梯形的面103i與梯形的面103h之連接面的面係垂直於第1開口101a或第2開口102a的面。藉由如此構成，則彎曲角係成為90度以下，熔接係全部可由管外側熔接，施工性良好。
另外，亦可以具有一個梯形輪廓之平板或彎曲板形成梯形的面103e、103f，以具有一個梯形輪廓之平板或彎曲板形成梯形的面103h、103i。此時，管103係由4個梯形的面與4個3角形的面所構成。以具有梯形輪廓之平板或彎曲板形成其他梯形的面103d、103g，3角形的面103j~103m係以具有3角輪廓之平板或彎曲板而形成，管103係將梯形的面與3角形的面之邊彼此予以熔接而構成。
藉由上述之構成，管103係使第1開口101a與第2開口102a流體連通。又，第1開口101a係連接於處理室201，第2開口102a係連接於真空泵246。藉此，處理室201與真空泵246係流體連通著。
另外，第1開口101a與第2開口102a係平行形成為對於管103而互相逆向開口。又，於第1開口101a垂直通過其中心之第1直線(管軸)111與於第2開口102a垂直通過其中心之第2直線(管軸)112不一致。藉此，可以偏置(offset)變換。第1直線111與第2直線112係互相平行，在與第1開口101a之長邊方向垂直的方向(上下方向)上間隔開。藉此，能夠在上下方向上進行偏置變換。可以縮小：連結第1開口101a之中心與第2開口102a之中心的線延伸的方向、與上升並且朝向外部延伸之排氣埠211之中心線延伸的方向之偏置。
又，第2開口102a係具有第1開口101a之面積以上的面積，管103係在連接於第1連接部101之開放的面103b與連接於第2連接部102之開放的面103c之間，使流路剖面積連續地變化。
如圖3所示，變換用配管212係也可配置成第2連接部102形成與反應管203之外殼214之一面為相同面，變換用配管212之全部也可收納在外殼214內。藉此，經模組設計之基板處理裝置中，可以維持配管之連接的互換性。
(比較例) 比較例之變換用配管係排氣埠211側之開口具有與排氣埠211之長方形狀開口相同的形狀，以具有隨著朝向排氣管231側而擴開之開口的四方型配管所構成。此時，屬於四方型配管與圓型配管之剖面積的差之壁面的面積大，如圖5(a)之虛線圓A所示，變得容易產生氣流的停滯。藉此停滯而殘留氣體所造成之副產物變得容易堆積，有產生顆粒(PC)之虞。
於是，就實施形態而言，變換用配管212中，將從具有長方形狀開口之第1連接部往具有圓形狀開口之第2連接部的連接作成為由四角形狀往五角形以上之多角形狀(例如，八角形狀)切換的形狀。藉此，形成在第2連接部102之壁面的面積變得小於由角型配管與圓型配管所形成之壁面的面積。此結果係如圖5(b)之虛線圓B所示，可以減少氣流的停滯。藉此，減少因殘留氣體所造成之副產物的附著，能夠減少PC產生。
如圖6所示，屬於控制部(控制手段)之控制器121係以具備CPU(Central Processing Unit)121a、RAM(Random Access Memory)121b、記憶裝置121c、I/O埠121d之電腦形式而構成。RAM121b、記憶裝置121c、I/O埠121d係構成為經由內部匯流排121e而可與CPU121a數據交換。在控制器121上，連接著例如作為觸控面板等所構成之輸出裝置122。又，可以在控制器121上連接外部記憶裝置123。
記憶裝置121c係由例如快閃記憶體、HDD(硬式磁碟機，Hard Disk Drive)、SSD(固體磁碟機，Solid State Drive)等所構成。在記憶裝置121c內，係可讀取地儲存著：控制基板處理裝置之動作的控制程式、記載有後述之基板處理之手續順序和條件等之製程配方等。製程配方係以藉由控制器121而使後述之基板處理的各個手續順序在基板處理裝置上實行，可獲得既定之結果的方式來加以組合而成者，作為程式來發揮功能。以下，也將製程配方、控制程式等予以統稱，單純地稱為程式，又，也將製程配方單純地稱為配方。在本說明書中，於採用稱為程式的語言時，係有僅包含配方單體的情形、僅包含控制程式單體的情形、或包含該等之二者的情形。RAM121b係以能夠暫時保存透過CPU121a所讀取到的程式和數據等之記憶體區域(作業區域)的形式而構成。
I/O埠121d係連接著上述之MFC241a~241h、閥243a~243h、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、晶舟升降機115、匣門開關機構115s等。
CPU121a係構成為：可以從記憶裝置121c讀取控制程式並加以實行，同時能夠對應於來自輸入/輸出裝置122之操作指令的輸入等而從記憶裝置121c讀取配方。CPU121a係構成為：能夠以照著所讀取出之配方的內容的方式，控制來自MFC241a~241h之各種物質(各種氣體)的流量調整動作、閥243a~243h之開關動作等。又，CPU121a係構成為：能夠以照著所讀取出之配方的內容的方式，控制APC閥244之開關動作及來自於根據壓力感測器245之APC閥244的壓力調整動作、真空泵246之啟動及停止、根據溫度感測器263之加熱器207的溫度調整動作等。又，CPU121a係構成為：能夠以照著所讀取出之配方的內容的方式，控制源自於旋轉機構267之晶舟217之旋轉及旋轉速度調節動作、來自於晶舟升降機115之晶舟217的升降動作、來自於匣門開關機構115s之匣門219s的開關動作等。
控制器121係構成為可藉由將儲存在外部記憶裝置123之上述程式安裝於電腦中。外部記憶裝置123係包含例如HDD等之磁碟、CD等之光碟、MO等之光磁碟、USB記憶體和SSD等之半導體記憶體等。記憶裝置121c和外部記憶裝置123係作為可電腦讀取之記錄媒體而構成。以下，將該等予以統稱，也單純地稱為記錄媒體。在本說明書中，於採用稱為記錄媒體之語言時，係有僅包含記憶裝置121c單體的情形、僅包含外部記憶裝置123單體的情形、或包含該等之二者的情形。另外，對於電腦之程式提供係不使用外部記憶裝置123，而也可以使用網路、專用線路等之通訊手段。
(2)基板處理步驟 針對使用上述之基板處理裝置，以半導體裝置之製造步驟的一步驟而處理基板的方法，亦即，將既定膜形成於作為基板之晶圓200之表面的例子，使用圖7來加以說明。另外，在以下的說明中，構成基板處理裝置之各部的動作係藉由控制器121來加以控制。
就本實施形態之成膜處理而言，藉由施行既定次數(1次以上)之非同時進行下述步驟之循環，而在晶圓200上形成膜。 (a)對處理室201內之晶圓200供給原料氣體的步驟(S641) (b)從處理室201內去除掉原料氣體(殘留氣體)的步驟(S642) (c)對處理室201內之晶圓200供給氧化氣體的步驟(S643) (d)從處理室201內去除掉氧化氣體(殘留氣體)的步驟(S644) (e)對處理室201內之晶圓200供給氮化氣體的步驟(S645) (f)從處理室201內去除掉氮化氣體(殘留氣體)的步驟(S646)
在本說明書中所使用之稱為「晶圓」的用語係有：意指晶圓本身的情形、意指晶圓與其表面上所形成之既定層、膜的積層體的情形。在本說明書中所使用之稱為「晶圓表面」的用語係有：意指晶圓本身之表面的情形、意指形成在晶圓上之既定層等之表面的情形。在本說明書中，記載「將既定層形成於晶圓上」時，係有：意指將既定層直接形成於晶圓本身之表面上的情形、將既定層形成於晶圓上所形成之層等之上的情形。在本說明書中，也有使用稱為「基板」之用語的情形，與使用稱為「晶圓」之用語時同義。
(S61：晶圓補充、S62：晶舟裝載) 當複數片之晶圓200被裝填(晶圓填充)於晶舟217時，藉由匣門開關機構115s而使匣門219s移動，歧管209之下端開口被打開(匣門開啟)，其後，如圖1所示，支撐著複數片晶圓200之晶舟217係藉由晶舟升降機115而抬起，往處理室201內搬入(晶舟裝載)。此狀態下，密封蓋219係經由O型環220b而成為將歧管209之下端予以密封的狀態。如此一來，晶圓200係被搬入至處理室201內。
(S63：減壓真空抽吸) 在晶舟裝載結束之後，使處理室201內，亦即，晶圓200存在的空間成為所需之壓力(真空度)，藉由真空泵246予以真空排氣(減壓排氣)。此時，處理室201內之壓力係由壓力感測器245來加以測定，根據此測定到之壓力資訊，APC閥244被回饋控制著。又，透過加熱器207而處理室201內之晶圓200被加熱成所期望之處理溫度(第1溫度)。此時，以處理室201內成為所需之溫度分布的方式，根據溫度感測器263所檢測出之溫度資訊，對於加熱器207之通電程度被回饋控制著。又，開始源於旋轉機構267之晶圓200的旋轉。處理室201內之排氣、晶圓200之加熱及旋轉皆至少在對於晶圓200之處理還未結束之期間仍持續進行。
(S64：成膜處理) 當處理室201內之溫度安定地成為所預先設定之處理溫度時，依序實行接下來的6個子步驟，亦即，S641、S642、S643、S644、S645及S646。另外，此期間，透過旋轉機構267，經由旋轉軸255而晶舟217旋轉，藉而晶圓200旋轉。
(S641：原料氣體供給) 此步驟中，對處理室201內之晶圓200供給原料氣體，於晶圓200之最外表面上，形成第1層。具體來說，開啟閥243b，原料氣體往氣體供給管232b內流入。原料氣體係透過MFC241b來進行流量調整，經由噴嘴249b之氣體供給孔250b，往處理室201內之處理區域供給，經由排氣口209a、排氣埠211及變換用配管212，從排氣管231排氣。又，同時開啟閥243g，惰性氣體往氣體供給管232g內流入。惰性氣體係透過MFC241g來進行流量調整，經由噴嘴249b之氣體供給孔250b，與原料氣體一起朝向處理室201內之處理區域供給，經由排氣口209a、排氣埠211及變換用配管212，從排氣管231排氣。又，惰性氣體係同時地經由噴嘴249a、249c之氣體供給孔250a、250c，往處理室201內之處理區域供給，經由排氣口209a、排氣埠211及變換用配管212，從排氣管231排氣。此時，控制器121係進行將第1壓力設為目標壓力之定壓控制。
於此，作為原料氣體，可使用例如含矽(Si)氣體。具體來說，能夠使用六氯二矽烷(Si 2Cl 6，簡稱：HCDS)氣體。
(S642：原料氣體排氣) 在第1層形成之後，關閉閥243b，停止原料氣體的供給，同時進行將APC閥244全開的控制。藉此，將處理室201內予以真空排氣，從處理室201內排出殘留在處理室201內之未反應或已作用於第1層形成後之原料氣體。另外，以開啟閥243g的狀態，可以供給往處理室201內之惰性氣體，使殘留氣體迫淨。來自噴嘴249b之迫淨氣體的流量係設定為：在排氣經過路徑中，使低蒸氣壓氣體之分壓低於飽和蒸汽壓、或在反應管203內之流速成為超過擴散速度的速度。
(S643：氧化氣體供給) 在步驟S642結束之後，開啟閥243d，在氣體供給管232d內，流入氧化氣體，針對處理室201內之晶圓200，亦即，在晶圓200上所形成之第1層，供給氧化氣體。氧化氣體係透過MFC241d進行流量調整，經由噴嘴249a之氣體供給孔250a，往處理室201內之處理區域供給，經由排氣口209a、排氣埠211及變換用配管212，從排氣管231排氣。又，同時開啟閥243f，惰性氣體往氣體供給管232f流入。惰性氣體係透過MFC241f進行流量調整，經由噴嘴249a之氣體供給孔250a，與氧化氣體一起往處理室201內之處理區域供給，經由排氣口209a、排氣埠211及變換用配管212，從排氣管231排氣。又，惰性氣體係同時經由噴嘴410、430之氣體供給孔410a、430a，往處理室201內之處理區域供給，經由排氣口209a、排氣埠211及變換用配管212，從排氣管231排氣。此時，控制器121係進行將第2壓力設為目標壓力之定壓控制。
於此，作為氧化氣體，為由例如氧(O)所構成之氣體。較佳的是以氧單體所構成之氣體。具體來說，可以使用氧(O 2)氣。
(S644：氧化氣體供給) 從開始氧化氣體之供給經過既定時間之後，關閉閥243d，停止氧化氣體的供給，同時進行將目標壓力設為0之定壓控制(亦即全開控制)。藉此，將處理室201內予以真空排氣，從處理室201內排出殘留在處理室201內之未反應或已作用於第1層形成後之氧化氣體。此時，與步驟S642同樣地，可以將既定量之惰性氣體當作迫淨氣體而往處理室201內供給。
(S645：氮化氣體供給) 在步驟S644結束之後，開啟閥243a，在氣體供給管232d內，流入氮化氣體，針對處理室201內之晶圓200，亦即，形成於晶圓200上之第1層，供給氮化氣體。氮化氣體係透過MFC241a進行流量調整，經由噴嘴249a之氣體供給孔250a，往處理室201內之處理區域供給，經由排氣口209a、排氣埠211及變換用配管212，從排氣管231排氣。又，同時開啟閥243f，惰性氣體往氣體供給管232f流入。惰性氣體係透過MFC241f進行流量調整，經由噴嘴249a之氣體供給孔250a，與氮化氣體一起往處理室201內之處理區域供給，經由排氣口209a、排氣埠211及變換用配管212，從排氣管231排氣。又，惰性氣體係同時經由噴嘴410、430之氣體供給孔410a、430a，往處理室201內之處理區域供給，經由排氣口209a、排氣埠211及變換用配管212，從排氣管231排氣。此時，控制器121係進行將第3壓力設為目標壓力之定壓控制。第1壓力或第2壓力、第3壓力係其一例為100~5000Pa。
於此，作為氮化氣體，可使用例如氨(NH 3)氣。
另外，在本說明書中之如「100~5000Pa」般之數值範圍的記載係意指包含下限值及上限值之範圍。依此，例如所謂的「100~5000Pa」係意指「100Pa以上且5000Pa以下」。關於其他數值範圍亦相同。
(S644：氮化氣體排氣) 從開始氮化氣體之供給經過既定時間之後，關閉閥243a，停止氮化氣體的供給，同時進行將目標壓力設為0之定壓控制(亦即全開控制)。藉此，將處理室201內予以真空排氣，從處理室201內排出殘留在處理室201內之未反應或已作用於第1層形成後之氮化氣體。此時，與步驟S642同樣地，可以將既定量之惰性氣體當作迫淨氣體而往處理室201內供給。原料氣體排氣、氧化氣體排氣或氮化氣體排氣中之到達壓力為100Pa以下，較佳為10~50Pa。處理室201內之壓力係供給時與排氣時可以相差10倍以上。
(S647：既定次數實施) 藉由不使上述S641至S647之步驟在時間上重疊而依序進行既定次數(n次，n為1以上之整數)之循環，可以在晶圓200上形成既定組成及既定膜厚之膜。例如，當使用HCDS氣體作為原料氣體、使用O 2氣體作為氧化氣體、及使用NH 3氣體作為氮化氣體時，可以形成氮氧化矽膜(SiON膜)。
(步驟S65：迫淨步驟) 在成膜步驟結束之後，從噴嘴249a~249c分別往處理室201內供給作為迫淨氣體之惰性氣體，經由排氣口209a、排氣埠211及變換用配管212，從排氣管231排氣。藉此，處理室201內被迫淨，從處理室201內去除掉殘留在處理室201內之氣體和副產物等(後續迫淨)。其後，處理室201內之環境被取代為惰性氣體(惰性氣體取代)，處理室201內之壓力恢復成常壓(大氣壓恢復)。
(S67：晶舟卸載，S68：晶圓取出) 其後，藉由晶舟升降機115而密封蓋219下降，歧管209之下端被開口。然後，處理完畢之晶圓200係以由晶舟217支撐著的狀態從歧管209之下端而往反應管203外部搬出(晶舟卸載)。晶舟卸載之後係使匣門219s移動，歧管209之下端開口經由O型環220c而藉由匣門219s被密封(匣門關閉)。已處理過之晶圓200係在往反應管203外部搬出之後，由晶舟217取出(晶圓取出)。
(3)本態樣之效果 根據本態樣，則可獲得以下所示之一個或複數之效果。
(a)變換用配管212之管103係具有形成為多面體之形狀的內部空間，使略長方形之第1開口101a與略圓形之第2開口102a流體連通。藉此，可以形狀變換。
(b)變換用配管212之管103係具有形成為多面體之形狀的內部空間，使略長方形之第1開口101a與略圓形之第2開口102a流體連通。藉此，可以減少從角型管變換成圓型管時的階段差，使角部中之氣流停滯消失，藉而可防止副產物朝向角部堆積，能抑制PC產生。
(c)由於管103是由多面體所構成，故而相較於以複雜的曲面構成時，製作變得容易。
(d)由於管103是由多面體所構成，故而可以縮短變換所需要之管的長度。
(e)變換用配管212之第1連接部101係與對象側之開口(排氣埠211之開口)可裝拆地連接。藉此，因為並非與歧管209一體化而可以分離，所以不會成為歧管209之裝拆的阻礙。
(f)管103係構成為於第1開口101a垂直通過其中心之第1直線(管軸)111與於第2開口102a垂直通過其中心之第2直線(管軸)112不一致。藉此，可以偏置變換。
(g)第2連接部102之開口102d係具有第1開口101a之面積以上的面積，管103係在連接於第1開口101a之開放的面103b與連接於第2連接部102之開口102d之開放的面103c之間，使流路剖面積連續地變化。藉此，可以進行直徑變換。
(h)管103係以1個配管即可以同時進行形狀變換、直徑變換、偏置變換。藉此，相較於由複數個構件而階段性變換的情形，流路之凹凸變少，可減少導度(conductance)。又，配管加熱容易變得低溫之連接部變少，能夠減少副產物的堆積。又，靜滯區(dead space)變少。
(i)因為管103可以進行直徑變換，所以能夠擴大排氣管231的直徑。藉此，因為可以提升排氣效率，所以能夠增加在處理室201內流動之原料氣體的流量。藉此，使裝置結構之3維化、圖案之細微化有所進展，且謀求更高之膜均勻性的細微化圖案之裝置和3維結構之裝置的成膜處理變成可能。
＜本發明之其他態樣＞ 以上，已具體說明本發明之態樣。然而，本發明並非限定於上述態樣，在未脫離其主旨之範圍，可以進行各種變更。
上述態樣中，係針對採用一次處理複數片基板之批次式基板處理裝置來形成膜的例子來加以說明。本發明係並非限定於上述態樣，例如，即便是採用一次處理1片或數片基板之枚葉式基板處理裝置來形成膜的情形，仍可適當應用。又，就上述態樣而言，係針對採用具有熱壁型處理爐之基板處理裝置來形成膜的例子來加以說明。本發明係並非限定於上述態樣，即便是採用具有冷壁型處理爐之基板處理裝置來形成膜的情形，仍可適當應用。
即便是在使用該等基板處理裝置的情形，仍能夠依與上述態樣中之處理程序、與處理條件相同的處理程序、處理條件進行各個處理，可以獲得與上述態樣及變化例相同的效果。
101:第1連接部 101a:第1開口 101b:第1凸緣 102:第2連接部 102a:第2開口 102b:框狀體 102c:圓管 102d:開口 103:管 103a:內部空間 103b:開放的面 103c:開放的面 103d:梯形的面 103e:梯形的面 103f:梯形的面 103g:梯形的面 103h:梯形的面 103i:梯形的面 103j:3角形的面 103k:3角形的面 103l:3角形的面 103m:3角形的面 104:蛇腹 104a:開口 104b:第2凸緣 104c:圓形筒狀體 104d:圓形筒狀體 104e:連接部 111:第1直線 112:第2直線 115:晶舟升降機 115s:匣門開關機構 121:控制器 121a:CPU 121b:RAM 121c:記憶裝置 121d:I/O埠 121e:內部路徑 122:輸入/輸出裝置 123:外部記憶裝置 200:晶圓 201:處理室 202:處理爐 203:反應管 207:加熱器 209:歧管 209a:排氣口 211:排氣埠 211a:筒狀體 211b:凸緣 212:變換用配管 213:夾鉗 214:外殼 217:晶舟 218:隔熱板 219:密封蓋 219s:匣門 220a~220c:O型環 231:排氣管 232a~232h:氣體供給管 241a~241h:MFC 243a~243h:閥 244:APC閥 245:壓力感測器 246:真空泵 248:積集型供給系統 249a~249c:噴嘴 250a~250c:氣體供給孔 255:旋轉軸 263:溫度感測器 267:旋轉機構
圖1係本發明之一態樣中適合使用之基板處理裝置之縱型處理爐的概略構成圖，為以縱向剖面圖顯示出處理爐202部分的圖。 圖2係本發明之一態樣中適合使用之基板處理裝置之縱型處理爐的概略構成圖，為以圖1之A-A線剖面圖顯示出處理爐202部分的圖。 圖3係本發明之一態樣中之排氣埠、變換用配管及排氣管的斜視圖。 圖4係本發明之一態樣中之變換用配管的剖面圖。 圖5(a)係顯示出比較例之變換用配管中之氣體流動模擬結果的圖。圖5(b)係顯示出本發明之一態樣之變換用配管中之氣體流動模擬結果的圖。 圖6係本發明之一態樣中適合使用之基板處理裝置之控制器121的概略構成圖，為以塊狀圖顯示控制器121之控制系統的圖。 圖7係顯示出本發明之一態樣中之處理流程的圖。
101:第1連接部
101a:第1開口
101b:第1凸緣
102a:第2開口
102b:框狀體
102c:圓管
102d:開口
103a:內部空間
103b:開放的面
103c:開放的面
103d:梯形的面
103g:梯形的面
103h:梯形的面
103i:梯形的面
1031:3角形的面
103m:3角形的面
104a:開口
104b:第2凸緣
104c:圓形筒狀體
104d:圓形筒狀體
104e:連接部
111:第1直線
112:第2直線
212:變換用配管

Claims (20)

  1. 一種變換用配管，其係具備： 具有包含在長邊方向上延伸之平行的2邊之第1開口，提供與第1對象側之開口可裝拆地連接的第1連接部； 具有略圓形之第2開口，構成為可與第2對象側之開口連接的第2連接部； 具有形成為多面體形狀之內部空間，使該第1開口與該第2開口流體連通的管。
  2. 如請求項1之變換用配管，其中，該第1開口為略長方形，該多面體係與該第1連接部以4角形狀連接，與該第2連接部以5角形以上之多角形狀連接。
  3. 如請求項1之變換用配管，其中，該第1開口與該第2開口係平行地形成為互相逆向開口。
  4. 如請求項1之變換用配管，其中，該第1連接部係具有在平坦的密封面與該第1對象側直接連接之第1凸緣。
  5. 如請求項1之變換用配管，其係進一步具備：在平坦的密封面與該第2對象側之開口直接連接的第2凸緣；以流體連通狀態將該第2連接部之該第2開口與該第2凸緣連接的蛇腹(bellows)。
  6. 如請求項1之變換用配管，其中，該多面體係除了連接於該第1連接部之開放的面與連接於該第2連接部之開放的面之外，還具有4個以上之梯形的面、配置在該梯形之各個面之間的2個以上之3角形的面。
  7. 如請求項6之變換用配管，其中，連接於該第2連接部之開放的面係8角形，該3角形的面有4個。
  8. 如請求項6之變換用配管，其中，該梯形的面係以具有梯形輪廓之平板或曲板形成，該3角形的面係以具有3角輪廓之平板或曲板形成，該管係將該梯形之面與3角形之面的邊彼此予以熔接而構成。
  9. 如請求項1之變換用配管，其中，該第2連接部係具備：8角形輪廓；具有設置於其內側之圓形之第2開口的板；與連接該第2開口，朝向該第2對象側延伸的圓管。
  10. 如請求項1之變換用配管，其中，該管係將於該第1開口或第2開口以垂直之面所分割之至少2個殼接合成氣密而構成。
  11. 如請求項10之變換用配管，其中，該至少2個殼係鎳合金製，將平板予以彎曲加工而形成。
  12. 如請求項1之變換用配管，其中，於該第1開口垂直通過其中心之第1直線與於該第2開口垂直通過其中心之第2直線不一致。
  13. 如請求項12之變換用配管，其中，該第1直線與該第2直線係互相平行，在與第1開口之長邊方向垂直之方向上錯開。
  14. 如請求項1之變換用配管，其中，該第2開口係具有該第1開口之面積以上的面積， 該管係在連接於該第1連接部之開放的面與連接於該第2連接部之開放的面之間，使流路剖面積連續變化。
  15. 如請求項1之變換用配管，其中，該第1開口係連接至基板處理裝置之處理室，該第2開口係連接至排氣裝置。
  16. 一種基板處理裝置，其係具備請求項1之變換用配管。
  17. 如請求項16之基板處理裝置，其係具備具有可使基板出入之開口的反應管、連接至該反應管之開口的筒狀入口，該入口係在側面上具有對應至該第1開口之形狀的排氣埠，該第1連接部係連接至該排氣埠。
  18. 如請求項17之基板處理裝置，其中，該排氣埠係從該入口上升或下降且往外側延伸。
  19. 一種基板處理方法，其係使用請求項16之基板處理裝置。
  20. 一種半導體裝置之製造方法，其係使用請求項16之基板處理裝置。
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