TWI557830B - A substrate processing apparatus, a manufacturing method of a semiconductor device, and a mouthpiece cover - Google Patents

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TWI557830B
TWI557830B TW104107733A TW104107733A TWI557830B TW I557830 B TWI557830 B TW I557830B TW 104107733 A TW104107733 A TW 104107733A TW 104107733 A TW104107733 A TW 104107733A TW I557830 B TWI557830 B TW I557830B
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Shinya Morita
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Description

基板處理裝置、半導體裝置之製造方法及爐口部蓋件
本發明，係關於基板處理裝置、半導體裝置之製造方法及爐口部蓋件。
在基板處理裝置之一例方面，已知悉半導體製造裝置。
基板處理裝置，係例如，具備就基板作收容之反應管、於反應管內供應處理氣體之氣體導入管、就反應管內之基板作加熱的加熱裝置、就反應管內之空氣作排氣的排氣管、及就複數個基板作保持而搬入反應管內之基板保持具，將就複數個基板作保持的基板保持具從反應管之下端(爐口)搬入反應管後，邊就搬入於反應管內之基板藉加熱裝置作加熱，邊於反應管內從氣體導入管而供應處理氣體，從而於基板上形成期望之膜(專利文獻1參照)。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本發明專利公開2009-99608號公報
於上述之裝置，有時以在反應管之下端設置例如金屬製的爐口部，於此爐口部就氣體導入管作固定之方式而構成。附著於此爐口部之內周面的副產物，係可能成為顆粒的產生之原因。
本發明之目的，係在於提供可就顆粒之產生作抑制的技術。
依本發明之一態樣，提供一種基板處理裝置，具有：就基板作處理之反應管；設置於前述反應管之下端，於其上表面之內周面側遍及一周而形成凹陷部、及形成有將前述凹陷部與前述內周面作連通的至少一個切槽之突出部的爐口部；從前述爐口部之內周面隔著既定之間隔而設置，被覆前述爐口部之至少前述內周面的蓋件；以及對於前述爐口部之前述凹陷部供應氣體的至少一個供氣部。
依本發明，即可抑制顆粒的產生。
100‧‧‧基板處理裝置
200‧‧‧晶圓
201‧‧‧處理室
202‧‧‧處理爐
203‧‧‧反應管
207‧‧‧加熱器
209、409‧‧‧爐口部
209d、409d‧‧‧爐口部溝
209e、409e‧‧‧孔
217‧‧‧晶舟
219‧‧‧密封蓋
231‧‧‧排氣管
232‧‧‧供氣部
319‧‧‧埠
320、520‧‧‧爐口部蓋件
320a‧‧‧爐口部蓋件溝
322‧‧‧間隙
324‧‧‧間隙
325‧‧‧間隙
[圖1]在本發明之實施形態下所適用的基板處理裝置之示意構成圖。
[圖2]就在本發明之實施形態下所適用的爐口部209作繪示之俯視圖。
[圖3]就於在本發明之實施形態下所適用的爐口部209將爐口部蓋件320進行裝戴之狀態作繪示的透視圖。
[圖4]圖3之B-B線之透視剖面圖。
[圖5]就在本發明之實施形態下所適用的反應管之下端部，亦即就惰性氣體供應口321周邊作繪示的縱剖面圖。
[圖6]針對就於本發明之實施形態相關的基板處理裝置所適用的成膜程序與清潔程序作說明的流程圖進行繪示之圖。
[圖7]就在本發明之實施形態下所適用的基板處理裝置之反應管的下端部作繪示之透視剖面圖。
[圖8]就本發明之其他實施形態相關的基板處理裝置之反應管的下端部作繪示之透視剖面圖。
[圖9]就本發明之其他實施形態相關的爐口部409作繪示之俯視圖。
[圖10]就於本發明之其他實施形態相關的爐口部409 將爐口部蓋件520進行裝戴之狀態作繪示的透視圖。
[圖11]就本發明之其他實施形態相關的爐口部蓋件構材520-1作繪示之(a)係透視圖，(b)係(a)之C-C線剖面圖。
[圖12]圖10之D-D線的透視剖面圖。
[圖13]就本發明之其他實施形態相關的反應管之下端部，亦即就惰性氣體供應口321周邊作繪示的縱剖面圖。
接著，就本發明之實施形態基於圖式作說明。
如圖1所示，處理爐202係具有作為加熱手段(加熱機構)之加熱器207。加熱器207係圓筒狀，被作為保持板之加熱器底座作支撐從而被裝配成垂直。
於加熱器207之內側，係作為反應管之處理管203被配設成與加熱器207同心圓狀。處理管203，係例如由石英(SiO2)、碳化矽(SiC)等之耐熱性材料而成，形成為上端閉塞且下端開口之圓筒狀。於處理管203之筒中空部係形成有處理室201，構成為可就作為基板之晶圓200，藉作為基板保持具之晶舟217而在以水平姿勢多階排列於垂直方向的狀態下作收容。
於處理管203之下方，係設有就處理室201內之空氣作排氣的排氣管231。於排氣管231，係隔著作為壓力檢測器之壓力感測器245及作為壓力調整器之APC (Auto Pressure Controller)閥243，而連接著作為真空排氣裝置之真空泵浦246，構成為根據藉壓力感測器245而檢測出之壓力資訊就APC閥243之開度作調整，使得可真空排氣為處理室201內之壓力成為既定之壓力(真空度)。另外，APC閥243係以就閥作開閉而可進行處理室201內之真空排氣、真空排氣停止，可進而就閥開度作調整而調整處理室201內之壓力的方式而構成之開閉閥。
於處理管203之下方(下端)，係配設有與處理管203同心圓狀而形成之爐口部(有時亦稱作入口或歧管)209。爐口部209，係例如，由不銹鋼(SUS材)、鎳(Ni)合金等之金屬所成，形成為上端及下端開口之圓筒狀。於此爐口部209，係固定著氣體導入部等。此外，爐口部209，係以就處理管203作支撐的方式而設。另外，於爐口部209與處理管203之間，係設有作為密封構材之O環220a。藉處理管203與爐口部209而形成反應容器。
於爐口部209，係作為第1氣體導入部之第1噴嘴233a、作為第2氣體導入部之第2噴嘴233b、及作為第3氣體導入部之第3噴嘴233e，被以貫通爐口部209之側壁(具體而言，設於爐口部209之側壁的埠)的方式而連接。第1噴嘴233a、第2噴嘴233b、及第3噴嘴233e，係分別為具有水平部與垂直部之L字狀，水平部連接於爐口部209之側壁，垂直部被以於在處理管203之內壁與晶圓200之間的圓弧狀之空間，沿著比處理管203之 下部靠上部之內壁，朝向晶圓200之積載方向而立起的方式而設。於第1噴嘴233a、第2噴嘴233b、及第3噴嘴233e之垂直部的側面，係分別設有作為供應氣體之供應孔的第1供氣孔248a、第2供氣孔248b、及第3供氣孔248e。
於處理管203內，係作為溫度檢測器之溫度感測器263，被以貫通爐口部209之側壁的方式而設。以根據藉溫度感測器263而檢測出之溫度資訊就往加熱器207之通電狀態作調整，使得處理室201內之溫度成為既定的溫度分布之方式而構成。溫度感測器263，係如同第1噴嘴233a、第2噴嘴233b及第3噴嘴233e，沿著處理管203之內壁而設。
在本實施形態，於第1噴嘴233a，係連接著供應原料氣體與惰性氣體之供氣部232a，於第2噴嘴233b，係連接著供應反應氣體與惰性氣體之供氣部232b。亦即，在本實施形態，係就原料氣體與反應氣體，藉各自的噴嘴作供應。於第3噴嘴233e，係連接著供應清潔氣體之清潔氣體供應部232e。
再者，於爐口部209，係連接著供應N2氣體(氮)等之惰性氣體的惰性氣體供應部232c、232d。
於爐口部209之下方，係設有作為可氣密地就爐口部209之下端開口作閉塞的爐口蓋體之密封蓋219。密封蓋219，係呈從垂直方向下側抵接於爐口部209之下端。密封蓋219，係由例如不銹鋼等之金屬所成，形 成為圓盤狀。於密封蓋219之上表面，係設有與爐口部209之下端作抵接的作為密封構材之O環220b。於密封蓋219之處理室201的相反側，係設置後述之使晶舟217旋轉的旋轉機構267。旋轉機構267之旋轉軸255，係以將密封蓋219貫通，而連接於晶舟217，使晶舟217旋轉，從而使晶圓200旋轉的方式而構成。晶舟217及密封蓋219，係以藉配置於處理管203之外部的作為升降機構之晶舟升降機215，而升降於垂直方向的方式而構成，藉此使得可將晶舟217對於處理室201內作搬入搬出。
晶舟217，係由例如石英(SiO2)、碳化矽(SiC)等所成。
另外，於晶舟217之下部，係設有由例如石英(SiO2)、碳化矽(SiC)等之耐熱材料所成的隔熱構材218，以來自加熱器207之熱難以傳至密封蓋219側的方式而構成。
如示於圖2，爐口部209，係由例如不銹鋼(SUS材)、鎳(Ni)合金等之金屬所成，形成為上端及下端開口之圓筒狀。爐口部209，係具有上表面209a、內周面209b、下表面209c(後述之圖4參照)，於內周面209b，係設有複數個裝載供氣部232a、232b、惰性氣體供應部232c、232d、清潔氣體供應部232e、及溫度感測器263之埠319，於本實施形態，係設有埠319a、319b、319c、319d、319e及319f。
於埠319a係裝戴了供氣部232a。於埠319b 係裝戴了供氣部232b。此外，於埠319c及319d，係分別裝載了供應N2等之惰性氣體的惰性氣體供應部232c、232d。此外，於埠319e，係裝戴了清潔氣體供應部232e。此外，於埠310f，係裝戴了溫度感測器263。
於爐口部209之上表面209a係同心圓狀地形成有凹凸。具體而言，上表面209a，係從內周側依是凸部(突出部)之209a-1、是作為緩衝溝而構成了凹面(凹陷面)之凹部(凹陷部)的209a-2、是突出部之209a-3、是凹陷部之209a-4、及是突出部之209a-5而形成。於突出部209a-1，係形成複數個作為從凹陷部209a-2連通於內周面209b之連通路徑的爐口部溝209d。於本實施形態，爐口部溝209d，係以溝或切槽而形成。另外，爐口部溝209d，係亦可為貫通突出部209a-1之孔。於凹陷部209a-2之埠319c、埠319d上方，係形成有分別連通於此埠319c、埠319d之孔209e、209e。藉惰性氣體供應部232c、232d而供應之惰性氣體，係通過裝載惰性氣體供應部232c、232d之各者的埠319c、埠319d及連通於其等之孔209e、209e，供應至凹陷部209a-2。作為此緩衝溝之凹陷部209a-2，係作用為作為惰性氣體作流通之流路的間隙322(後述之圖4參照)。
複數個爐口部溝209d，係依與孔209e之分離距離而不均等作配置。優選上，爐口部溝209d之間隔，係最好採取隨著從孔209e遠離而變小。越靠近孔209e之爐口部溝209d則往爐口部209內周面之惰性氣體的供應 量越大，越從孔209e遠離之爐口部溝209d則往爐口部209內周面之惰性氣體的供應量越小。此係原因在於從孔209e所供應之惰性氣體在流過凹陷部209a-2(間隙322)之中途從被分別形成的爐口部溝209d而供應往爐口部209內周面，故到達從孔209e遠離之爐口部溝209d之前惰性氣體之流量本身會減少。使爐口部溝209d之間隔隨著從孔209e遠離而變小，使得對於從孔209e遠離之爐口部溝209d亦可供應充分的流量之惰性氣體，變得可使從各爐口部溝209d供應至爐口部209內周面的惰性氣體之供應量為均等。
此外，依爐口部209之溫度分布、供氣部之配置關係等，在爐口部209表面產生特別容易附著副產物之處，或反之產生不易附著副產物之處。於如此之情況下，亦適當就爐口部溝209d之間隔作調整，使得可對於來自各爐口部溝209d之惰性氣體的供應量設定大小關係。例如，亦可作成在副產物不易附著之區域係增加爐口部溝209d之形成間隔，在副產物容易附著之區域係縮窄爐口部溝209d之形成間隔。
再者，來自各爐口部溝209d之惰性氣體的供應量，係亦可藉改變爐口部溝209d之大小而調整。例如，亦可越靠近孔209e之爐口部溝209d使開口面積越小，越遠離孔209e之爐口部溝209d使開口面積越大。
如示於圖3，於爐口部209，係裝戴作為就爐口部之內周面209b作被覆的蓋件構材之爐口部蓋件 320。爐口部蓋件320，係由例如石英(SiO2)等之耐熱性材料所成，以就構成處理室201的爐口部209上表面之突出部209a-1及凹陷部209a-2與內周面209b之全周或大致全周就被覆方式而構成。亦即，爐口部蓋件320係由沿著內周面209b之側面、及側面之上端被往水平方向作彎曲之水平部分而形成，被構成為其剖面為L字狀。
爐口部蓋件320之內周面，係形成複數個供以於埠319裝戴作為氣體導入部之噴嘴233a、233b、233e及溫度感測器263用的切槽部323。於爐口部蓋件320，係在上表面外周側形成複數個爐口部蓋件溝320a。於本實施形態，爐口部蓋件溝320a，係以溝或切槽而形成。另外，爐口部蓋件溝320a，係亦可為貫通爐口部蓋件320之上表面的孔。藉此，可從間隙322往爐口部蓋件320之上方供應惰性氣體，可防止於爐口部209之與處理管203的接觸面附著副產物。
於此，爐口部蓋件溝320a間之間隔係最好隨著從孔209e遠離而變小。藉此，防止越從惰性氣體供應部232c、232d分離則惰性氣體之供應量降越低，可均等對於爐口部蓋件320內周面供應惰性氣體(淨化氣體)。
如示於圖5，於爐口部209裝戴爐口部蓋件320之狀態下，在爐口部209之上表面的凹陷部209a-2與爐口部蓋件320之間形成作為惰性氣體作流通的流路之間隙322。此外，於爐口部209之內周面209b與爐口部蓋件320之間形成作為惰性氣體作流通的流路之間隙324。 此外，爐口部蓋件320之下方，係形成有作為惰性氣體作流通之流路的間隙325。
亦即，N2氣體等之惰性氣體從連接於埠319c、319d之惰性氣體供應部232c、232d透過孔209e而流過間隙322內，透過爐口部溝209d，而流過是爐口部209之內周面全周的間隙324，亦即流過爐口部209與爐口部蓋件320之間的空間、及間隙325，爐口部209之上表面及內周面被淨化。
於本實施形態，係就於爐口部209之上表面形成間隙322的構成作說明，惟不限於此，亦可作成在對向於爐口部209之上表面的爐口部蓋件320之面形成間隙，而連通於爐口部之內周面209b。藉此，可均等於爐口部209與爐口部蓋件320之間供應惰性氣體，可更有效抑制顆粒之產生。
此外，雖就於埠319c、319d連接惰性氣體供應部232c、232d，於爐口部209之內周面與爐口部蓋件320之間供應惰性氣體(淨化氣體)之例作了說明，惟亦可於第三埠319c及/或第四埠319d連接供應氟化氫(HF)等之清潔氣體的清潔氣體供應部232e。於爐口部209之內周面與爐口部蓋件320之間供應清潔氣體，使得可除去副產物，防止顆粒產生。
屬控制部(控制手段)之控制器280，係就APC閥243、加熱器207、溫度感測器263、真空泵浦246、旋轉機構267、及晶舟升降機215等之動作作控 制。
接著，就本發明之一實施形態相關的基板處理程序，邊參照圖1及圖6邊作說明。本實施形態相關之基板處理程序，係具有於晶圓200上形成SiO膜之SiO膜形成程序(S100)、及就附著在處理室201之內壁等的堆積物作除去之清潔程序(S200)。另外，於以下之說明，構成基板處理裝置之各部分的動作，係由控制器280所控制。
於此，從供應於處理管203之下端部的供氣部232a、232b、惰性氣體供應部232c、232d，係至少在晶圓200被處理之狀態下被供應作為惰性氣體的惰性氣體。另外，平常亦可供應惰性氣體，惟優選上，係於如旋轉軸255等之一部分曝露於處理室內之金屬恐被腐蝕的狀態時，例如，於對於處理室201內供應腐蝕性氣體之狀態、殘留腐蝕性氣體的狀態時，供應惰性氣體即可。
<SiO膜形成程序(S100)>在本程序，係對於晶圓200，重複作為原料氣體而採用是氯矽烷系原料氣體之六氯二矽烷(Si2Cl6、簡稱：HCDS氣體)之往晶圓200上的含矽層之形成、及在不足大氣壓之壓力空氣下的採用O2氣體之含矽層的氧化處理，從而於晶圓200上形成SiO膜。於以下，就SiO膜形成程序(S100)具體作說明。
(步驟S101、步驟S102)
複數個晶圓200被裝填於晶舟217(晶圓裝填S101)時，爐口部209之下端開口被開放。如示於圖1，就複數個晶圓200作支撐之晶舟217，係藉晶舟升降機215作舉起而搬入至處理室201內(晶舟裝載S102)。在此狀態下，密封蓋219係成為隔著O環220b而將爐口部209之下端作密封的狀態。
(步驟S103)
以處理室201內成為期望之壓力(真空度)的方式而藉壓力感測器245、APC閥243及真空泵浦246作壓力調整。此外，以處理室201內成為期望之溫度的方式而就溫度感測器263及加熱器207作加熱、調溫。之後，依序執行後述之4個膜形成步驟(S104~S107)。
(步驟S104)
使真空泵浦246動作下，從第1噴嘴233a流放作為原料氣體之一例的HCDS氣體。HCDS氣體，係藉質流控制器(未圖示)而作流量調整。受流量調整之HCDS氣體，係透過第1噴嘴233a而供應至處理室201內，被從排氣管231排氣(HCDS供氣)。此時，同時對於第1噴嘴233a內流放N2氣體等之惰性氣體。惰性氣體，係與HCDS氣體一起被供應至處理室201內，被從排氣管231排氣。
作為含Si之原料，係除了HCDS氣體以外， 不僅例如二氯矽烷(SiH2Cl2，簡稱DCS)氣體、四氯矽烷(SiCl4、簡稱：TCS)氣體、甲矽烷(SiH4)氣體等之無機原料，亦可採用胺基矽烷系之四二甲基胺基矽烷(Si(N(CH3)2)4、簡稱：4DMAS)氣體、三二甲基胺基矽烷(Si(N(CH3)2)3H、簡稱：3DMAS)氣體、雙二乙基胺基矽烷(Si(N(C2H5)2)2H2、簡稱：2DEAS)氣體、雙第三丁基胺基(SiH2(NH(C4H9))2、簡稱：BTBAS)氣體等之有機原料。作為惰性氣體，係除了N2氣體以外，亦可採用例如Ar氣體、He氣體、Ne氣體、Xe氣體等之稀有氣體。
(步驟S105)
於晶圓200之表面等形成含矽層後，停止HCDS氣體之供應。此時，排氣管231之APC閥243係保持打開，藉真空泵浦246就處理室201內作真空排氣，將殘留之HCDS氣體從處理室201內作排除。此時，若將惰性氣體往處理室201內作供應，則將殘留之HCDS氣體作排除的效果會更加提高(淨化)。
(步驟S106)
將處理室201內淨化後，從第2噴嘴233b流放作為含氧氣體之O2氣體與N2氣體等之惰性氣體。O2氣體及惰性氣體，係從第2供氣孔248b供應至處理室201內後，被從排氣管231排氣。
作為含氧氣體，係氧(O2)氣體以外，亦可採用例如臭氧(O3)氣體等。
(步驟S107)
將含矽層往矽氧化層作改質後，停止O2氣體之供應。此時，排氣管231之APC閥243係保持打開，藉真空泵浦246就處理室201內作真空排氣，將殘留之O2氣體從處理室201內作排除。此時，若將惰性氣體往處理室201內作供應，則將殘留之O2氣體作排除的效果會更加提高。
(步驟S108)
然後，以上述之步驟S104~步驟S107為1循環，實施此循環既定次數。藉此，可於晶圓200上及晶舟217的表面、處理室201內壁等之處理室201內的構材等，形成既定膜厚之SiO膜。
(步驟S109、步驟S110)
形成既定膜厚之SiO膜時，從第1噴嘴233a、第2噴嘴233b之各者將惰性氣體往處理室201內作供應，從排氣管231作排氣。惰性氣體係作用為淨化氣體，藉此處理室201內被以惰性氣體作淨化，殘留於處理室201內之氣體被從處理室201內除去(淨化)。之後，處理室201內之空氣被置換成惰性氣體，處理室201內之壓力回歸常 壓(大氣壓回歸)。
(步驟S111、步驟S112)
之後，藉晶舟升降機215使得密封蓋219下降，爐口部209之下端被開口，同時在處理完畢之晶圓200被保持於晶舟217的狀態下從爐口部209之下端搬出至反應管203之外部(晶舟卸載)。晶舟卸載之後，係爐口部209之下端開口被透過O環220c而藉不圖示之遮蔽件作密封(遮蔽件關閉)。之後，處理完畢之晶圓200係從晶舟217作取出(晶圓卸除)。
接著，就在本發明之優選的實施形態下之處理爐202的清潔程序S200作說明。
<清潔程序(S200)>重複上述之SiO膜形成程序(S100)時，於處理室201內之構材，會累積SiO。亦即，含SiO之堆積物附著並累積於處理管203的內壁等。在附著並累積於此內壁等的堆積物之厚度達到於堆積物發生剝離、落下前之既定的厚度(例如1μm~5μm)之時間點，進行處理管203內之清潔。清潔，係對於被加熱成既定之溫度的處理室201內，作為清潔氣體而單獨供應例如HF氣體，或供應以惰性氣體作了稀釋之HF氣體，就堆積(累積)於處理室201內之堆積物作除去從而進行。於以下，具體就清潔程序(S200)作說明。
(步驟S201)
處理完畢之晶圓200被從晶舟217取出後，空的晶舟217被藉晶舟升降機215作舉起而搬入至處理室201內(晶舟裝載)。在此狀態下，密封蓋219係成為隔著O環220b而將爐口部209之下端作密封的狀態。
(步驟S202)
以處理室201內成為期望之壓力(真空度)的方式而藉真空泵浦246作真空排氣。此情況下，處理室201內之壓力係以壓力檢測器245作測定，根據此被測定之壓力資訊使得APC閥243被回授控制(壓力調整)。此外，以處理室201內成為期望之溫度的方式而藉加熱器207作加熱。此情況下，以處理室201內成為期望之溫度(清潔溫度)的方式，根據溫度感測器263所檢測出之溫度資訊而使往加熱器207之通電狀態被回授控制(調溫)。
(步驟S203)
接著，在處理室201內之溫度、壓力分別被維持於既定之溫度、既定之壓力的狀態下，使作為清潔氣體之HF氣體流至第3噴嘴233e內(HF供氣)。HF氣體，係從第3噴嘴233e供應至晶舟217、處理室201之內壁等，被從排氣管231排氣。
導入至處理室201內之HF氣體、或被稀釋之HF氣體，係於通過處理室201內時與包含累積在處理室201之內壁、晶舟217之表面的SiO等之薄膜的堆積物作 接觸，於此時藉熱化學反應而使堆積物被除去。亦即，因HF氣體之熱解而產生的活性物種與堆積物之蝕刻反應使得堆積物被除去。
(步驟S204)
經過預先設定的堆積物之蝕刻時間，處理室201內之清潔結束時，停止HF氣體、或被稀釋的HF氣體之往處理室201內的供應。之後，對於處理室201內供應N2氣體等之惰性氣體，從排氣管231作排氣使得處理室201內被淨化。
作為清潔氣體，係除了HF氣體以外，亦可採用例如三氟化氯(ClF3)氣體、三氟化氮(NF3)氣體、氟(F2)氣體等之含氟氣體。
(步驟S205)
處理室201內被以惰性氣體作淨化，殘留於處理室201內之氣體被從處理室201內除去時，處理室201內之空氣被置換成惰性氣體，處理室201內之壓力回歸常壓(大氣壓回歸)。
(步驟S206)
之後，藉晶舟升降機215使得密封蓋219下降，爐口部209之下端被開口，同時空的晶舟217被從爐口部209之下端搬出至處理管203之外部(晶舟卸載)。
如示於圖7，惰性氣體，係從連接於埠319c、319d之惰性氣體供應部232c、232d流過爐口部209上表面之間隙322內，透過爐口部溝209d，而流過是爐口部209之內周面全周的間隙324、及間隙325，爐口部209之上表面及內周面被淨化。藉此，爐口部之表面係為惰性氣體所被覆。因此，減少爐口部209之上表面、內周面與處理氣體作接觸之面積，即使於處理氣體方面使用腐蝕性之氣體，仍可抑制爐口部腐蝕，抑制顆粒的產生。此外，透過間隙322而對於爐口部209之內周面209b與爐口部蓋件320之間供應惰性氣體，使得在爐口部209與爐口部蓋件320之間的間隙324之惰性氣體之流動成為向下流，故即使附著於間隙322及間隙324之副產物發生剝離，仍可抑制其在晶圓區以顆粒而飛揚。
於此，要提高爐口部之淨化效果，係如示於圖7，爐口部209與爐口部蓋件320之間係狹者較佳，優選上，係最好為2mm以下。藉此，有效防止往爐口部209之內周面的副產物之附著。附著於爐口部209之內周面的副產物，係可藉從埠319c及埠319d供應惰性氣體，從而除去。此外，亦可於埠319c及埠319d連接清潔氣體供應部而供應清潔氣體。
接著，利用圖8而就本發明之其他實施形態相關的基板處理裝置作說明。在圖8之實施形態，係將連接了惰性氣體供應部232c、232d之埠319c及埠319d從爐口部209之側壁予以貫通，而於不透過間隙322下，對 於形成在爐口部209內周面與爐口部蓋件320之間的間隙324內供應惰性氣體。
如示於圖8，將爐口部209之內周面與爐口部蓋件320之間加寬亦可形成惰性氣體之流路，可抑制爐口部腐蝕，抑制顆粒的產生。另外，代替惰性氣體而採用清潔氣體，亦可提高清潔效率，而縮短保養時間。另外，本實施形態，係在採用複雜的形狀之爐口部的情況下亦可形成惰性氣體之流路。
因此，以被覆爐口部209之上表面與內周面的方式而設置爐口部蓋件320，對於此爐口部209與爐口部蓋件320之間供應惰性氣體及/或清潔氣體，使得爐口部209之處理室201內側的表面係被惰性氣體及/或清潔氣體被覆，往爐口部209之副產物的附著、腐蝕受到防止。
接著，就本發明之第2實施形態作詳述。另外，就與本發明之第1實施形態共通之構成亦省略其說明。
圖9，係就本發明之其他實施形態相關的爐口部409作繪示之俯視圖。
與第1實施形態之差異，係在於爐口部蓋件520被分割成複數個圓弧狀。於爐口部409之內周面409b，係設有複數個供以安裝突出於內周側之爐口部蓋件520用之突起部410。此等突起部410，係其間隔被配置成不均等。
如示於圖10，爐口部蓋件520，係由被於圓周方向作分割之大小複數的爐口部蓋件構材所構成。在圖10，係於爐口部409，針對除了形成有噴嘴233、就噴嘴233作支撐的噴嘴支撐部521之處以外的部分藉大小複數之爐口部蓋件構材作被覆從而保護爐口部409。爐口部蓋件520，係例如，由4個爐口部蓋件構材而構成，於爐口部409裝戴4個爐口部蓋件構材520-1、520-2、520-3、520-4。藉此，爐口部409之腐蝕被防止。
爐口部蓋件構材520-1~520-4係大小不同惟主要之構成係共通。在此，係利用圖11而以爐口部蓋件構材520-1為例作說明。
爐口部蓋件構材520-1，係圓弧狀，具有：於內周側突出於水平方向之上部520a；以及從上部520a之外周側形成為略垂直，對面於爐口部520之內周面409b的側面部520b。於側面部520b，係形成例如2個是供於在爐口部409之L字狀之突起部410設置爐口部蓋件構材520用的開口之開口部522。於2個的開口部522、522之間，係具有突出於外周側(爐口部409側)之突出部524。爐口部蓋件構材520係2個的開口部522分別被掛於突起部410從而設置在爐口部409。此外，爐口部蓋件構材520係設置於爐口部409時，其高度至少比爐口部409之上表面的凹陷部409a-2還高。更優選上，係突出部409a-1之上表面以上的高度。
爐口部蓋件構材520-1~520-4，係被覆構成 處理室201的爐口部409之內周面409b的大致全周，而開口部522被掛於爐口部409之突起部410，突出部524抵接而裝戴於爐口部409之內周面。藉此，爐口部蓋件520係確保與爐口部409之內周面的間隙而形成作為惰性氣體作流通之流路的間隙。此外，相對於爐口部409之爐口部蓋件520的鬆動被抑制。此外，作成將爐口部蓋件520掛於爐口部409之構成，使得即使不卸除爐口部409仍可簡單交換爐口部蓋件520。
另外，就爐口部蓋件520之上端於內周側突出成L字狀的例作了說明，惟不限於此，以爐口部蓋件520之上端進一步1~2mm程度突出於外周側的方式，而構成為剖面為T字狀亦可。亦即，爐口部蓋件320係亦可由沿著內周面209b之側面、及側面之上端遍及側面之前後的往水平方向而拉伸之延伸部分而形成。此外，亦可作成使突起部410為方塊狀(柱狀)，而非L字狀，使開口部522嵌入於突起部410而設置爐口部蓋件構材520。
如示於圖12及圖13，於爐口部409之上表面409a上裝戴處理管203之下表面。於爐口部409裝戴處理管203之狀態下，在爐口部409之上表面的凹陷部409a-2與處理管230的下表面之間形成作為惰性氣體作流通的流路之間隙322。此外，於爐口部409之內周面409b與爐口部蓋件520的外周面之間形成作為惰性氣體作流通的流路之間隙324。此外，爐口部蓋件520之下方，係形成有作為惰性氣體作流通之流路的間隙325。
亦即，N2等之惰性氣體從連接於埠319c、319d之惰性氣體供應部232c、232d透過孔409e而從間隙322於圓周方向流過處理管203之下表面，透過爐口部溝409d，而流過是爐口部409之內周面全周的間隙324，亦即流過爐口部409與爐口部蓋件520之間的空間、及間隙325，爐口部409之上表面及內周面被淨化。藉此，爐口部之表面係為惰性氣體所被覆。因此，爐口部409之上表面、內周面與處理氣體作接觸之面積係少，即使於處理氣體方面使用腐蝕性之氣體，爐口部腐蝕的情形仍會被抑制，可抑制顆粒的產生。此外，透過間隙322及爐口部溝409d而對於間隙324及間隙325供應惰性氣體，使得在爐口部409與爐口部蓋件520之間的間隙324之惰性氣體之流動成為向下流，可防止往晶圓區之顆粒的侵入、堵塞。
於本實施形態，係就從埠319c及埠319d供應惰性氣體之例作了說明，惟不限於此，亦可代替惰性氣體而供應HF氣體等之清潔氣體，亦可作成將惰性氣體與清潔氣體合在一起作供應。
以上，依所說明之實施形態，即會發揮以下(1)~(6)的效果之中，至少1個或複數個效果。(1)以被覆爐口部209之上表面與內周面的方式而設置爐口部蓋件320，對於此爐口部209與爐口部蓋件320之間供應惰性氣體及/或清潔氣體，使得爐口部209之處理室201內側的表面係被惰性氣體及/或清潔氣體被覆，往 爐口部209之副產物的附著、腐蝕受到防止。(2)使爐口部溝209d之間隔隨著從孔209e遠離而變小，使得可防止越從孔209e遠離則惰性氣體之供應量降越低，可有效淨化(排氣、置換)爐口部209內周面。(3)就爐口部溝209d之間隔、開口面積之大小作適當調整，使得可就往爐口部209內周面之惰性氣體的供應量作調整，可更高效作淨化。(4)於爐口部蓋件320之上表面外周側形成複數個爐口部蓋件溝320a，使得可從間隙322往爐口部蓋件320之上方供應惰性氣體，可防止於爐口部209之與處理管203的接觸面附著副產物。另外，爐口部蓋件溝320a間之間隔係最好隨著從孔209e遠離而變小。藉此，可防止越從惰性氣體供應部232c、232d分離則惰性氣體之供應量降越低，均等對於爐口部蓋件320內周面供應惰性氣體(淨化氣體)。此外，最好作成於爐口部蓋件溝320a之上方設有排氣管231。藉此，可更加均等且高效供應惰性氣體。(5)透過間隙322而對於爐口部209之內周面209b與爐口部蓋件320之間供應惰性氣體，使得在爐口部209與爐口部蓋件320之間的間隙324之惰性氣體之流動成為向下流，故即使附著於間隙322及間隙324之副產物發生剝離，仍可抑制其在晶圓區以顆粒而飛揚。(6)將爐口部蓋件520以複數個爐口部蓋件構材520-1~520-4構成，以此被覆構成處理室201的爐口部409之內周面409b的大致全周，而開口部522被掛於爐口部409之突起部410，突出部524抵接裝載於爐口部409之內周 面的方式而構，使得爐口部蓋件520係確保與爐口部409之內周面的間隙而形成作為惰性氣體作流通之流路的間隙，相對於爐口部409之爐口部蓋件520的鬆動被抑制。(7)使採取爐口部蓋件520於內周側突出於水平方向之L字狀的爐口部蓋件520為掛於爐口部409之構成，使得即使不卸除爐口部409仍可簡單交換爐口部蓋件520。(8)使設置於爐口部409時之爐口部蓋件520的高度比爐口部409之爐口部溝409d還高，使得可在不使通過爐口部溝409d之惰性氣體逃至處理爐內下，高效導入至間隙324。
因此，於基板處理裝置，基板之汙染被防止，可延長保養週期，提高生產效率。
於本實施形態，係就於爐口部209之上表面形成間隙322的構成作說明，惟不限於此，亦可作成在對向於爐口部209之上表面的爐口部蓋件320之面形成間隙，而連通於爐口部之內周面209b。藉此，可均等於爐口部209與爐口部蓋件320之間供應惰性氣體、清潔氣體，可更有效抑制顆粒之產生。
另外，本發明係非限定於前述實施形態者，以僅處理管之1層管規格作說明惟不限於此，例如，亦可採取外管、內管之2層管規格，為3層管以上之規格亦可適用。
此外，在本實施形態中，係於處理管203之下部設置2個惰性氣體供應部，惟不限於此，1個亦可。 於1個情況下，係構成在對向於排氣管231之側。藉此，可於氣體之供應與排氣之整體形成平穩的流路。
本發明，係關於半導體製造技術，尤其關於在將被處理基板收容於處理室而藉加熱器作加熱的狀態下實施處理的熱處理技術，例如，利用於在依供於對於建入半導體積體電路裝置(半導體裝置)之半導體晶圓進行氧化處理、擴散處理、離子注入後之載體活性化、平坦化用的迴銲、退火及熱CVD反應之成膜處理等所使用的基板處理裝置而可應用於有效者。
<本發明的優選態樣>以下，就本發明之優選態樣作附記。
(附記1)
依本發明之一態樣，提供一種基板處理裝置，具有：反應管；設於前述反應管之下部，於上表面形成溝與將前述溝連通於內周面之連通路徑的爐口部；從前述爐口部之內周面設定既定之空間而設置，被覆前述爐口部之至少前述內周面的爐口部蓋件；以及連接於前述爐口部，對於前述溝供應惰性氣體之惰性氣體供應部。
(附記2)
如附記1之裝置，其中，優選上，於前述爐口部蓋件之下方係形成使前述惰性氣體流通之間隙，供應於前述溝之惰性氣體，係依前述溝、前述連通路徑、前述爐口部與前述爐口部蓋件之間的前述既定之空間、及前述間隙之順序而通過。
(附記3)
如附記1或2之裝置，其中，優選上，前述爐口部，係於其內周具有突起部，前述爐口部蓋件，係具有掛於前述突起部之開口部。
(附記4)
如附記1至3中任一者的裝置，其中，優選上，前述爐口部蓋件，係具有突出於前述爐口部之內周方向的突出部。
(附記5)
如附記1至4中任一者的裝置，其中，優選上，前述爐口部蓋件，係由被於圓周方向作分割的複數個構材所構成。
(附記6)
如附記1至5中任一者的裝置，其中，優選上，前述流通路徑或前述溝係被形成複數個，各流通路徑 或各溝之間隔，係隨著從前述惰性氣體供應部遠離而變小。
(附記7)
如附記1至6中任一者的裝置，其中，優選上，前述爐口部，係連接著對於前述反應管供應處理氣體之供氣部，同時在連接著前述供氣部之位置形成前述流通路徑或前述溝。
(附記8)
如附記1至7中任一者的裝置，其中，優選上，前述爐口部蓋件，係以被覆前述爐口部之前述溝的方式而形成，同時具有將前述溝與前述爐口部蓋件之上表面作連通的第2流通路徑或孔。
(附記9)
如附記8之裝置，其中，優選上，前述第2流通路徑或孔係被形成複數個，該第2流通路徑或孔之間隔，係隨著從前述惰性氣體供應部遠離而變小。
(附記10)
如附記1至9中任一者的裝置，其中，優選上，具有對於前述爐口部與前述爐口部蓋件之間供應清潔 氣體的清潔氣體供應部。
(附記11)
如附記10之裝置，其中，優選上，具有將前述反應管內之氣體作排氣的排氣部，前述清潔氣體供應部，係設於與前述排氣部對向之位置。
(附記12)
依本發明之其他態樣，提供一種爐口部，設於基板處理裝置之反應管的下部，具有：形成於上表面之溝；以及將前述溝於內周面作連通之連通路徑；連接著對於前述溝供應惰性氣體之惰性氣體供應口。
(附記13)
如附記12之爐口部，其中，優選上，前述爐口部，係前述流通路徑或前述溝被形成複數個，各流通路徑或各溝之間隔，係隨著從連接著前述惰性氣體供應部之位置遠離而變小。
(附記14)
依本發明之再其他態樣，提供一種爐口部蓋件，就設於基板處理裝置之反應管的下部之爐口部之內周 面作被覆，具有：掛在形成於前述爐口部之內周面的突起部之開口部；以及突出於前述爐口部之內周面方向的突出部。
(附記15)
如附記14之爐口部蓋件，其中，優選上，前述爐口部蓋件，係由被於圓周方向作分割之複數個構材而構成。
(附記16)
依本發明之再其他態樣，提供一種半導體裝置之製造方法，具有：於在上表面形成溝與將前述溝連通於內周面之連通路徑的爐口部被設於下部之反應管的內部就基板作收容之基板收容程序；以及對於收容於前述反應管之內部的前述基板從處理氣體供應部供應處理氣體並就基板作處理之基板處理程序；於前述基板處理程序，對於被覆前述溝、前述連通路徑、及前述爐口部之至少前述內周面的爐口部蓋件與前述爐口部之間的空間從連接於前述爐口部之惰性氣體供應部供應惰性氣體。
另外，此申請案，係以於2014年3月26日申請專利之日本發明專利申請案2014-063073為基礎而主張優先權之利益者，將其揭露之全部透過引用而取進於此。
〔產業利用性〕
依本發明，即可抑制顆粒的產生。
200‧‧‧晶圓
201‧‧‧處理室
202‧‧‧處理爐
203‧‧‧反應管
207‧‧‧加熱器
209‧‧‧爐口部
215‧‧‧晶舟升降機
217‧‧‧晶舟
218‧‧‧隔熱構材
219‧‧‧密封蓋
220a、220b‧‧‧O環
231‧‧‧排氣管
232a、232b‧‧‧惰性氣體之供氣部
232c、232d‧‧‧惰性氣體供應部
232e‧‧‧清潔氣體供應部
233a‧‧‧第1噴嘴
233b‧‧‧第2噴嘴
233e‧‧‧第3噴嘴
243‧‧‧APC閥
248a‧‧‧第1供氣孔
248b‧‧‧第2供氣孔
248e‧‧‧第3供氣孔
245‧‧‧壓力感測器
246‧‧‧真空泵浦
255‧‧‧旋轉軸
263‧‧‧溫度感測器
267‧‧‧旋轉機構
280‧‧‧控制器
320‧‧‧爐口部蓋件

Claims (13)

  1. 一種基板處理裝置，具有：就基板作處理之反應管；設置於前述反應管之下端，於其上表面之內周面側遍及一周而形成凹陷部、及形成有將前述凹陷部與前述內周面作連通的至少一個切槽之突出部的爐口部；從前述爐口部之內周面隔著既定之間隔而設置，並被覆前述爐口部之至少前述內周面的蓋件；對於前述爐口部之前述凹陷部供應氣體的至少一個供氣部；以及將前述爐口部之下端作閉塞的蓋子；於前述蓋件與前述蓋子之間係形成有間隙。
  2. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，前述蓋件係以沿著前述爐口部之側面部、及與前述側面部之上端垂直交叉的水平部而形成。
  3. 如申請專利範圍第2項之基板處理裝置，其中，前述水平部係朝向前述爐口部方向而形成，前述水平部係以夾於前述突出部與前述反應管之間的方式而構成。
  4. 如申請專利範圍第2項之基板處理裝置，其中，前述爐口部係進一步具有供以設置前述蓋件用的突起部，前述蓋件係於前述側面部具有掛上前述突起部之開口部。
  5. 如申請專利範圍第4項之基板處理裝置，其中，前述水平部係朝向前述反應管中央方向而形成。
  6. 如申請專利範圍第2項之基板處理裝置，其中，於前述水平部之端部係形成有與前述凹陷部作連通之溝。
  7. 如申請專利範圍第4項之基板處理裝置，其中，於前述側面部具有突出於前述爐口部之前述內周方向的突出部。
  8. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，前述蓋件係被於圓周方向分割成複數個。
  9. 如申請專利範圍第4項之基板處理裝置，其中，前述突起部係被形成複數個，各突起部之間隔係被不均等配置。
  10. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，2個前述供氣部被連接於前述爐口部，前述供氣部係在圓周上連接於對向的位置。
  11. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其進一步具有對於前述爐口部供應清潔氣體之清潔氣體供應部。
  12. 一種半導體裝置之製造方法，具有：在於其上表面之內周面側遍及一周而形成凹陷部、及形成有將前述凹陷部與前述內周面作連通的至少一個切槽之突出部的爐口部被設於下端之反應管的內部的處理室就基板作收容，並將前述爐口部的下端以蓋子作閉塞之程 序；以及對於收容在前述反應管之內部的前述基板供應處理氣體而就基板作處理之程序；在前述基板處理程序，係對於前述凹陷部供應惰性氣體，透過前述切槽而對於被覆前述爐口部之中至少前述內周面的爐口部蓋件與前述爐口部之間的間隔流放惰性氣體，從前述蓋件與前述蓋體之間的間隙往前述處理室排出前述惰性氣體。
  13. 一種爐口部蓋件，就設於基板處理裝置之反應管的下部之爐口部之內周面作被覆，具有：沿著前述爐口部的側面部；形成於前述側面部，並掛上形成於前述爐口部之內周面的突起部之開口部；以及形成於前述側面部的上端，並突出於前述爐口部之內周面方向的突出部。
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