TWI578395B - 立式熱處理裝置之運轉方法 - Google Patents

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Description

立式熱處理裝置之運轉方法
本發明係依據2013年3月29日提出申請之日本特許出願第2013-072831號案之優先權的利益，將該日本發明專利之內容，全部作為參考文獻援用至此。
本發明係關於一種將複數片基板夾持於基板夾持具而施行成膜處理的立式熱處理裝置之運轉方法、立式熱處理裝置、及記錄有用於使該裝置運轉的程式之非暫時性記錄媒體。
作為半導體製程中對半導體晶圓(以下稱作晶圓)施行成膜之處理中的一個，自對於微細圖案之階梯覆蓋性(嵌入特性)良好、薄膜之緻密性高等觀點來看，施行將反應產物的原子層或分子層堆疊之處理。此一成膜處理係藉由如下方法施行：於加熱的基板吸附第1氣體，接著使第2氣體與基板上之第1氣體的分子反應而將該分子例如氮化或氧化，將此一處理重複複數次。
為了將此等成膜處理對複數晶圓整批施行，例如使用立式熱處理裝置，列舉將自互為相異之氣體噴嘴交互地供給矽烷系之氣體與氨氣至反應容器內，於晶圓上將氮化矽膜成膜的例子作為其一例。而氨氣，係為了促進矽烷系的分子之氮化而降低反應產物中之雜質，將其電漿化而供給至晶圓上。雖亦知不將氨氣電漿化的處理，但在可減低晶圓的加熱溫度之觀點上，利用電漿之手法為有利手法。
若施行此等成膜處理，則不僅晶圓，在反應容器內亦形成薄膜，若其膜厚變厚則引起膜剝離而容易造成微粒汙染，故一旦累積膜厚超過設定值則以清洗氣體清洗反應容器內。作為清洗氣體，例如在使氮化矽膜為成膜對象之情況，使用氟系氣體。進一步在清洗後，以交互重複矽烷系氣體的供給與伴隨電漿之氨氣的供給藉而在反應容器之內壁成為既定膜厚的方式，施行成膜處理。此一處理被稱作預塗布等，在對於維修後之製品晶圓的初期成膜處理中，為了使晶圓批次間的處理氣體氛圍之環境為一定以確保穩定的成膜處理而加以施行。
然而若如同上述地在施行清洗與預塗布後，對製品晶圓施行成膜處理，則在第1批中發生對晶圓的微粒汙染。因此有該批晶圓的良率低等問題。
本發明提供一種，在使用立式熱處理裝置交互地對基板供給原料氣體及反應氣體並將反應氣體電漿化而施行成膜處理時，降低反應容器內清洗後之微粒汙染的立式熱處理裝置之運轉方法、立式熱處理裝置、及非暫時性記錄媒體。
本發明之一實施形態的立式熱處理裝置之運轉方法，使具備如下元件之立式熱處理裝置運轉：第1氣體噴嘴，用於供給原料氣體亦即第1氣體；以及第2氣體噴嘴，用於供給與第1氣體的分子反應而產生反應產物的反應氣體亦即第2氣體；該立式熱處理裝置之運轉方法包含如下步驟：清洗步驟，對周圍設置有加熱部的立式之反應容器內供給清洗用的氣體，清洗該反應容器內；預塗布步驟，於該清洗步驟後，藉由將自該第1氣體噴嘴供給第1氣體至該反應容器內的階段、以及自該第2氣體噴嘴供給第2氣體至該反應容器內並使第2氣體電漿化的階段交互施行複數次，而於反應容器內形成薄膜；電性中和步驟，於該清洗步驟後，將夾持有虛設用的半導體基板或導電性基板之基板夾持具搬入該反應容器內，以不施行供給該第1氣體至反應容器內的階段之方式，施行自該第2氣體噴嘴供給第2氣體至該反應容器內並使第2氣體電漿化的階段；搬入步驟，在施行該預塗布步驟及電性中和步驟後，將夾持有複數片製品用的半導體基板之基板夾持具搬入該反應容器內；成膜步驟，而後，藉由將自該第1氣體噴嘴供給第1氣體至該反應容器內的階段、以及自該第2氣體噴嘴供給第2氣體至該反應容器內並使第2氣體電漿化的階段交互施行複數次，而於反應容器內形成薄膜。
本發明之其他實施形態的立式熱處理裝置，具備：立式之反應容器，周圍設置有加熱部；第1氣體噴嘴，用於將原料氣體亦即第1氣體對該反應容器內供給；第2氣體噴嘴，用於將與第1氣體的分子反應而產生反應產物的反應氣體亦即第2氣體對該反應容器內供給；以及清洗氣體供給部，用於對該反應容器內供給清洗用的氣體；該立式熱處理裝置中，具備輸出控制訊號以施行如下步驟的控制部：清洗步驟，對該反應容器內供給該清洗用的氣體而清洗反應容器內； 預塗布步驟，於該清洗步驟後，藉由將自該第1氣體噴嘴供給第1氣體至該反應容器內的階段、以及自該第2氣體噴嘴供給第2氣體至該反應容器內並使第2氣體電漿化的階段交互施行複數次，而於反應容器內形成薄膜；電性中和步驟，於該清洗步驟後，在將夾持有虛設用的半導體基板或導電性基板之基板夾持具搬入該反應容器內的狀態下，以不施行供給該第1氣體至反應容器內的階段之方式，施行自該第2氣體噴嘴供給第2氣體至該反應容器內並使第2氣體電漿化的階段；以及成膜步驟，施行該預塗布步驟及電性中和步驟後，在將夾持有複數片製品用的半導體基板之基板夾持具搬入該反應容器內的狀態下，藉由交互施行複數次將第1氣體供給至該反應容器內的階段、以及將第2氣體供給至該反應容器內並使第2氣體電漿化的階段，而於反應容器內形成薄膜。
本發明之另一實施形態的非暫時性記錄媒體，記錄有用以施行熱處理的電腦程式，該電腦程式使用於，將夾持有複數片基板之基板夾持具，搬入周圍設置有加熱部的立式之反應容器內而施行熱處理的立式熱處理裝置；該電腦程式，組合步驟群組以實行該立式熱處理裝置之運轉方法。
1‧‧‧反應容器
2‧‧‧歧管
4‧‧‧晶圓舟
9‧‧‧控制部
10‧‧‧立式熱處理裝置
11‧‧‧頂棚板
12‧‧‧凸緣
15‧‧‧冷卻氣體供給源
20‧‧‧開口部
21‧‧‧密封構件
22‧‧‧蓋體
23‧‧‧凸緣
24‧‧‧密封構件
25‧‧‧遮擋構件
31‧‧‧晶舟升降部
32‧‧‧旋轉軸
33‧‧‧氣體供給管
34、35、52、62、64‧‧‧供給設備群
36、37、53、63、65‧‧‧氣體供給源
41‧‧‧支柱
50‧‧‧第1原料氣體供給管
51‧‧‧第1原料氣體供給噴嘴
51a‧‧‧氣體噴吐孔
60‧‧‧第2原料氣體供給管
61‧‧‧第2原料氣體供給噴嘴
61a‧‧‧氣體噴吐孔
70‧‧‧電漿產生部
71‧‧‧開口部
72‧‧‧區隔壁
73‧‧‧電漿電極
74‧‧‧高頻電源
75‧‧‧供電線
76‧‧‧絕緣保護蓋
78‧‧‧排氣口
79‧‧‧排氣覆蓋構件
80‧‧‧氣體出口
81‧‧‧真空泵
82‧‧‧壓力調整部
83‧‧‧排氣管
84‧‧‧加熱器
100‧‧‧帶負電之微粒
M‧‧‧旋轉機構
PS‧‧‧電漿產生區域
S1~S7‧‧‧步驟
W‧‧‧晶圓
W1‧‧‧虛設晶圓
將附圖引入作為本說明書之一部分，顯示本發明之實施形態，與上述的一般說明及後述實施形態的詳細內容，一同說明本發明之概念。
【圖1】係立式熱處理裝置之縱剖面圖。
【圖2】係立式熱處理裝置之橫剖面圖。
【圖3】係該裝置所產生之處理的流程圖。
【圖4】係該裝置所產生之成膜處理步驟中的氣體供給之時序圖。
【圖5】(a)、(b)、(c)係顯示該裝置所產生之本發明的比較例之處理步驟的說明圖。
【圖6】(a)、(b)、(c)、(d)係顯示該裝置所產生之本發明的處理步驟之說明圖。
【圖7】係該裝置所產生之電性中和步驟中的氣體供給之時序圖。
以下，參考附圖對本發明之各種實施形態詳細記述。下述之詳細說明中，給予大量具體的詳細內容以可充分理解本發明。然而，應理解所屬技術領域中具有通常知識者即便無此等詳細說明仍可獲得本發明。其他例子中，為了避免不易理解各種實施形態，未對習知之方法、程序、系統、構成要素加以詳細表示。
圖1及圖2為本發明之立式熱處理裝置10的概略縱剖面圖及概略橫剖面圖。此一立式熱處理裝置10，此例中以在晶圓W表面藉由ALD(Atomic layer deposition，原子層沉積)，將氮化矽膜(以下稱作SiN膜)成膜的方式構成。圖1及圖2的1，例如為以石英形成為立式圓柱狀的反應容器(處理容器)，於此一反應容器1內的頂棚，設置石英製之頂棚板11而將其封閉。此外，於此一反應容器1之下端開口部的邊緣部將凸緣12一體化地形成，於該凸緣12的底面，例如藉由O型環等密封構件21，而與以不鏽鋼形成為圓筒狀之歧管2連結。
該歧管2之下端，作為搬出入口(爐喉)而開口，於其開口部20之邊緣部將凸緣23一體化地形成。在該歧管2的下方，於凸緣23之底面藉由O型環等密封構件24將開口部20氣密性地閉塞，例如設置為使石英製之蓋體22藉由晶舟升降部31而可於上下方向開閉。在該蓋體22之中央部貫通設置旋轉軸32，於其上端部搭載係基板夾持具之晶圓舟4。晶圓舟4，例如由石英構成。圖中41為構成晶圓舟4之支柱。圖中M為藉由旋轉軸32使晶圓舟4旋轉之旋轉機構。
於該歧管2之側壁，插入設置L字型之第1原料氣體供給管50，在該第1原料氣體供給管50的前端部，如圖2所示地，將2個於反應容器1內往上方延伸之由石英管構成的第1原料氣體供給噴嘴51，以包夾後述之電漿產生部70的細長開口部71之方式配置。此等第1原料氣體供給噴嘴51、51，沿著其長度方向隔著既定間隔形成複數(多數)個氣體噴吐孔51a，可自各氣體噴吐孔51a、51a起朝向水平方向略均一地噴吐氣體。此外於該第1原料氣體供給管50之基端側，隔著供給設備群52而與第1原料氣體亦即矽烷系氣體例如DCS(SiH2Cl2：二氯矽烷)氣體的供給源53相連接。
此外於該歧管2之側壁，插入設置L字型之第2原料氣體供給管60，在該第2原料氣體供給管60的前端部設置由石英構成之第2原料氣體供給噴嘴61，該第2原料氣體供給噴嘴61於反應容器1內往上方延伸並在中途彎曲，設置於後述電漿產生部70內。於此一第2原料氣體供給噴嘴61，沿著其長度方向將隔著既定間隔形成複數(多數)個氣體噴吐孔61a，可自各氣體噴吐孔61a起朝向水平方向略均一地噴吐氣體。此外該第2原料氣體供給管60之基端側分支為二，一方之第2原料氣體供給管60隔著供給設備群62而與第2原料氣體亦即NH3(氨)氣體的供給源63 相連接，另一方之第2原料氣體供給管60隔著供給設備群64而與N2(氮)氣體的供給源65相連接。
進一步於歧管2之側壁，插入設置清洗氣體供給管33之一端。氣體供給管33之另一端分支，分別隔著供給設備群34、35，而與F2(氟)氣體之氣體供給源36、HF(氟化氫)的氣體供給源37各自連接。藉此，可對反應容器1內，供給F2與HF之混合氣體作為清洗氣體。另，該供給設備群34、35、52、62、64係由閥及流量調整部等構成。
此外於該反應容器1之側壁的一部分，沿著其高度方向設置電漿產生部70。該電漿產生部70以如下方式構成：藉由將該反應容器1之側壁沿著上下方向刮去既定寬度而形成上下細長的開口部71，使包覆此一開口部71而剖面呈凹部狀之上下細長的例如石英製之區隔壁72，與反應容器1的外壁氣密性地溶接接合。被此一區隔壁72包圍之區域成為電漿產生區域PS。該開口部71，以可於高度方向中覆蓋夾持於晶圓舟4之全部晶圓W的方式，於上下方向長度足夠地形成。
另外於該區隔壁72之兩側壁的外側面，以沿著其長度方向(上下方向)彼此相對向之方式設置細長的一對電漿電極73。74為高頻電源，75為供電線，76為絕緣保護蓋。
此外在與該電漿產生部70相對向之反應容器1的相反側，形成藉由將反應容器1之側壁例如往上下方向削刮而形成的細長型排氣口78。於此排氣口78藉由溶接而安裝排氣覆蓋構件79。此一排氣覆蓋構件79，沿著該反應容器1之側壁往上方延伸，覆蓋反應容器1之上方側而構成，於該排氣覆蓋構件79之頂棚側形成氣 體出口80。此一氣體出口80和排氣管83相連接，排氣管83具備成為真空排氣機構之真空泵81及壓力調整部82。
如圖1所示地以包圍反應容器1之外周的方式，設置加熱手段亦即加熱器84。進一步，於反應容器1之下方設置遮擋構件25，用於在將晶圓舟4自反應容器1卸載(搬出)時，封閉該開口部20。15為，對未圖示之壁部的內側、與反應容器1及排氣覆蓋構件79的外側之間的空間，供給用於將反應容器1冷卻之例如室溫空氣的冷卻氣體供給源。
立式熱處理裝置10具備控制部9，該控制部9，例如由電腦組成，構成為控制晶舟升降部31、加熱器84、供給設備群34、35、52、62、64、高頻電源74、壓力調整部82等。更具體而言，控制部9具備：記憶有供實行在反應容器1內施行之後述一連串處理的步驟所用之順序程式的記憶部、以及讀取各程式之命令而對各部輸出控制訊號的機構等。另，此一程式係以例如儲存於硬碟、軟性磁碟、光碟、磁光碟(MO)、記憶卡等記錄媒體的狀態收納於控制部9。
接著，參考顯示該運轉時施行之處理的流程之圖3，並對上述立式熱處理裝置10之運轉方法的一例加以說明。於一連串的處理，使用製品用的基板亦即製品晶圓W、及虛設用的基板亦即虛設晶圓W1。單記載為晶圓W之情況，係指製品晶圓。該虛設晶圓W1，例如晶圓W與同樣地為半導體，例如以矽構成。
首先，將複數片晶圓W，例如50片晶圓W於晶圓舟4棚架狀地載置，自反應容器1之下方搬入(裝載)其內，以蓋體22封閉開口部20，將反應容器1密閉。而後 藉由真空泵81例如以665.5Pa(5Torr)的壓力將反應容器1內抽真空，並將反應容器1內的溫度加熱至例如500℃。
之後，供給各氣體而於晶圓W形成SiN膜。圖4為，顯示形成該SiN膜時之各氣體的供給及高頻電源74的開閉之時間點的時序圖，亦參考該圖4加以說明。自第1及第2原料氣體供給噴嘴51、61，對反應容器1內，將DCS氣體及N2氣體分別以例如1000sccm、2000sccm的流量，在高頻電源74關閉之狀態下供給例如3秒。藉此，在旋轉之晶圓舟4中，於各晶圓W的表面吸附DCS氣體的分子。
而後，停止DCS氣體的供給，對反應容器1內持續供給N2氣體，並將反應容器1內的壓力設定為例如120Pa(0.9Torr)，以N2氣體沖洗反應容器1內。其次，將反應容器1內的壓力設定為例如54Pa(0.4Torr)，自第2原料氣體供給噴嘴61，對反應容器1內將NH3氣體及N2氣體分別以例如5000sccm、2000sccm的流量，在高頻電源74開啟之狀態下供給例如1秒。藉此將反應容器1內之各氣體的分子電離而形成電漿，使N自由基、H自由基、NH自由基、NH2自由基、NH3自由基等活性種與晶圓W表面之DCS氣體的分子反應，產生氮化矽物。而後，停止NH3氣體的供給，對反應容器1內持續供給N2氣體，並使反應容器1內的壓力為例如106Pa(0.8Torr)，藉由N2氣體沖洗反應容器1內。
將此等循環重複複數次，例如200次。藉此，於晶圓W之表面，使SiN膜之薄膜可說是逐層地堆疊沉積，在晶圓W表面形成期望厚度之SiN膜(步驟S1)。處理結束後，自反應容器1搬出晶圓舟4。接著，若清洗反應容器1內之後的SiN膜之累積膜厚(於各批次處理成膜之膜厚的合計值)，超過既定的規定值例如0.4μm，則再度施行清洗。此一清洗，如同下述地施行。
首先，在未夾持晶圓W之狀態下將晶圓舟4搬入反應容器1內，藉由蓋體22封閉該開口部20，將反應容器1內抽真空而設定為既定的壓力，並將其溫度設定為例如350℃。而後，將既述之由F2及HF構成的清洗氣體，自清洗氣體供給管33供給至反應容器1內。藉此，蝕刻成膜於反應容器1內及晶圓舟4的SiN膜，使其乘著排氣流而自反應容器1去除(步驟S2)。而後，停止清洗氣體的供給，結束反應容器1內的清洗。確認在此一清洗結束之時點，反應容器1內及晶圓舟4帶正電。確認特別是在晶圓舟4之下部側，此一帶電量大。吾人認為於清洗時，雖未產生電漿，但在蝕刻SiN膜時SiN膜的表面帶正電，去除SiN膜時於石英體的表面殘留正電荷。
接著，將反應容器1內設定為既定的壓力，將其溫度設定為例如630℃。而後，將步驟S1所說明之循環重複施行既定次數，於反應容器1內之表面及晶圓舟4之表面，例如將500Å之膜厚的SiN膜成膜(步驟S3)。此一步驟被稱作預塗布，係為了如下原因而施行：藉由預先於反應容器1及晶圓舟4將SiN膜成膜，而使後續施行之晶圓W的處理氣體氛圍之環境穩定，抑制批次間(在各次處理中夾持於晶圓舟4的晶圓W群與晶圓W群之間)的處理之差異。
在對下一個步驟S4說明之前，此處，對該步驟S1中之成膜處理時與步驟S3之預塗布時中的差異加以說明。該步驟S1中由於形成電漿，在反應容器1內之表面及晶圓舟4表面正電荷聚集而帶電。而在該步驟S1中，晶圓舟4的正電荷直接移動至晶圓W表面，此外反應容器1內之表面的正電荷，藉由電漿而移動至晶圓W表面。而由於此晶圓W為半導體，故電荷可於其內部移動。亦即，相對於自反應容器1及晶圓舟4往晶圓W表面移動的正電荷，負電荷於晶圓W內部移動，中和 此一表面的正電荷。因此，抑制在步驟S1之成膜處理結束後，反應容器1內及晶圓舟4表面帶正電的情形。然而，施行步驟S3之預塗布時，由於未在晶圓舟4搭載晶圓W，故無正電荷往該晶圓W移動之情形，因此，較多量的正電荷蓄積於反應容器1內之表面及晶圓舟4表面。
圖5為，在假定正電荷如上所述地蓄積之狀態下，對晶圓W施行與步驟S1相同之成膜處理的情況之示意圖。如同步驟S1所說明，將晶圓W搭載於晶圓舟4，裝載於反應容器1(圖5(a))。藉由如此地搭載晶圓W，而使蓄積於晶圓舟4之正電荷往晶圓W移動。而後，如同步驟S1說明地為了施行成膜而於反應容器1內施行電漿形成。如此一來，則蓄積於反應容器1之正電荷藉由電漿往晶圓W移動。因蓄積於晶圓舟4及反應容器1內之正電荷較大，故晶圓W無法完全中和，晶圓W表面仍帶正電(圖5(b))。
如此地使晶圓W表面帶正電，另一方面，存在於電漿中的微粒帶負電。此係因電漿中之電子的平均自由行程，較正離子的平均自由行程更大許多，故該電子與該微粒的碰撞機率高之緣故。如此地帶負電之微粒100(參考圖5(c))，被吸引至帶正電的晶圓W表面而附著。自此等理由來看，吾人認為如同背景技術之項目所記載地，對在清洗及預塗布後，最初施行成膜處理之一批晶圓W，產生微粒汙染。
回到圖3之流程的說明。此外在之後，亦適宜參考係顯示此流程的處理中之反應容器1內的狀態之示意圖的圖6而加以說明。步驟S3之預塗布結束後，使蓋體22下降而打開開口部20，開放反應容器1。而後藉由未圖示之搬運機構，取代晶圓W而將多數張虛設晶圓W1，與晶圓W同樣地棚架狀地載置於晶圓舟4。如上 所述虛設晶圓W1亦為半導體，故晶圓舟4之表面的正電荷，往虛設晶圓W1移動，被在虛設晶圓W1內移動的負電荷中和。
接著將該晶圓舟4，自反應容器1下方搬入(裝載)至其內，以蓋體22封閉開口部20，將反應容器1密閉(圖6(a))。而後藉由真空泵81將反應容器1內抽真空至既定壓力為止，並使反應容器1內的溫度為例如500℃。
自第2原料氣體供給噴嘴61對反應容器1內，將NH3氣體以既定的流量在高頻電源74開啟之狀態下供給例如1秒。藉此將NH3電離，於反應容器1內產生電漿。蓄積於反應容器1內的正電荷，藉由該電漿而往虛設晶圓W1移動，被在虛設晶圓W1內移動的負電荷中和(圖6(b))。此外，自此電漿產生之晶圓舟4表面的正電荷，亦往虛設晶圓W1移動而被中和。而後，例如停止NH3氣體的供給1秒，並關閉高頻電源74。
圖7為，顯示如此地裝載搭載有虛設晶圓W1的晶圓舟4時之氣體供給及高頻電源74的開閉之時間點的時序圖。如此一圖7所示地，重複施行高頻電源74開啟之狀態下的NH3氣體之供給、及高頻電源74關閉之狀態下的NH3氣體供給之停止的循環，進行反應容器1內之電性中和。此一循環的實施中，如同上述地藉由電漿使微粒帶負電。若往虛設晶圓W1之正電荷的供給變得過剩，使虛設晶圓W1帶正電，則此等微粒被虛設晶圓W1吸引而附著(步驟S4)。由於此一步驟S4並非以成膜為目的，故與步驟S1不同，不施行DCS氣體的供給。
若將該循環重複既定次數，例如100次，則使蓋體22下降，將反應容器1內開放，卸載晶圓舟4。該微粒，維持附著於虛設晶圓W1之狀態，而自反應容器1 內被去除。藉由晶圓之搬運機構，將此一虛設晶圓W1自晶圓舟4搬出，取而代之如同步驟S1所說明地將晶圓W搭載於晶圓舟4。而後，將晶圓舟4裝載於反應容器1內(圖6(c))，與步驟S1同樣地，依循圖4所示之時序圖，施行各種氣體的供給及高頻電源74的開閉，施行對晶圓W之SiN膜的形成(步驟S5)。
由於以上述之步驟S4將反應容器1內及晶圓舟4電性中和，故抑制此一步驟S5的成膜處理中，正電荷藉由電漿往晶圓W移動之情形，此外亦抑制將上述晶圓W往晶圓舟4搭載時，自晶圓舟4往晶圓W移動之正電荷的量。亦即，抑制晶圓W帶正電之情形。因此電漿中，即便微粒帶負電，仍抑制其被吸引往晶圓W而附著之情形。此外，由於以步驟S4將反應容器1內之微粒去除，故抑制此一成膜中的晶圓W周圍之微粒數目。自此點來看，亦抑制微粒往晶圓W附著之情形(圖6(d))。一旦形成期望膜厚的SiN膜，則如同上述地將晶圓舟4卸載，藉由遮擋構件25封閉開口部20。
接著將反應容器1內的溫度設定為例如800℃，並將NH3氣體自第2原料氣體供給噴嘴61對反應容器1內供給，使NH3氣體之分壓為例如16000Pa(120Torr)。維持此一狀態既定時間，沖洗反應容器1內。此一沖洗，係為了對因步驟S5之成膜處理而附著於反應容器1內及晶圓舟4的SiN膜，將含氮率小而含矽率大的富矽膜氮化而施行。
而後，對反應容器1周圍的空間自冷卻氣體供給源15供給冷卻氣體並將該空間排氣，使反應容器1內的溫度自800℃急速降溫至例如250℃為止，將反應容器1內的壓力設定為例如1.33Pa(0.01Torr)。如此地藉由將反應容器1急速冷卻，而 藉附著於反應容器1內的SiN膜與由石英構成的反應容器1之熱收縮的差，使應力作用於SiN膜而產生裂縫，藉此使SiN膜剝離，將其自反應容器1去除(步驟S6)。
與施行關閉該遮擋構件25的狀態下之SiN膜的去除(遮擋構件沖洗)並行，自晶圓舟4搬出以步驟S6將SiN成膜之晶圓W，而後將待成膜處理之晶圓W移載至晶圓舟4。若停止該冷卻氣體的供給，開啟遮擋構件25，則將該晶圓舟4裝載於反應容器1，與上述步驟S1、S5同樣地施行成膜處理(步驟S7)。此一成膜處理結束後，施行步驟S6之沖洗，沖洗結束後再度施行步驟S7之成膜處理。如此地重複施行步驟S6之沖洗、與步驟S7之成膜處理，一旦上述之累積膜厚超過規定值，則施行步驟S2以後的步驟。另，無非得施行該遮擋構件沖洗的必要。
依此一立式熱處理裝置10，則在施行反應容器1內的清洗，進一步施行預塗布後，將虛設晶圓W1搭載於晶圓舟4，搬入反應容器1，對反應容器1內供給NH3氣體，將此NH3氣體電漿化。藉此，反應容器1內及晶圓舟4的正電荷往虛設晶圓W1移動而使虛設晶圓W1帶正電，且存在於反應容器1中的微粒，因該電漿而帶負電。此一結果，使該微粒附著於虛設晶圓W1。之後，對製品用的晶圓W藉由ALD施行成膜處理時，反應容器1內及晶圓舟4的正電荷，移動至虛設晶圓W1藉而減低，抑制往晶圓W移動之正電荷的量。進一步，藉由將反應容器1內的微粒吸附於虛設晶圓W1，而使其量變少。因此，抑制微粒附著於晶圓W之情形。實際上吾人確認，藉由以此一實施形態的流程施行處理，而對在反應容器1之清洗後，最初施行成膜處理之晶圓W批次，降低微粒的附著量。
而如此地施行之使用虛設晶圓W1的電性中和處理，不具有對該虛設晶圓施行成膜的必要，故具有可重複使用虛設晶圓W1的優點。亦即，若於預塗布時施 行將虛設晶圓W1搬入至反應容器1的運用，則致使虛設晶圓W1成膜，因而具有使高價之虛設晶圓W1的使用壽命變短等缺點，但上述的運用中，未對虛設晶圓W1施行此等成膜，故可抑制處理成本的增加。此外，對晶圓W之成膜處理中，為了形成既定膜厚的膜，而必須有對應於該膜厚之時間。然而，此一電性中和處理所需之時間，並無此等限制，與成膜處理所需之時間相比以較少時間完成。因此，即便施行此等電性中和處理，仍抑制處理量的降低。
如同上述地，確認反應容器1清洗結束時的反應容器1內之正電荷的量，與施行該清洗前相比變多。因此，亦可在該清洗結束後，施行預塗布前，將虛設晶圓W1搬入反應容器1而施行電漿的形成。亦即在上述之流程，以步驟S2→S4→S3的順序施行處理亦可。
反應容器1內之電性中和處理亦即上述步驟S4，自電漿電極73間歇性地產生電場，將NH3氣體電漿化藉以施行。此係為了抑制反應容器1內之電漿所產生的損害，但亦可施行連續產生該電場之處理。此外，使NH3氣體連續地流入反應容器1內，間歇性地產生電漿亦可。
上述的例子中，作為第2氣體，雖可使用用於將構成第1氣體，吸附於晶圓W的分子氮化之NH3氣體，但亦可使用用於將該吸附的分子氧化之氣體，例如臭氧氣體。第2氣體，為此等氧化用的氣體之情況，作為第1氣體除了二氯矽烷以外亦可使用各種氣體。例如列舉：HCD[六氯二矽甲烷(hexachlorodisilane)]、TMA[三甲基鋁(trimethyl aluminum)]、3DMAS[參-二甲胺基矽烷(tris-dimethylaminosilane)]、TEMAZ[肆-乙基甲基胺基鋯(tetrakis-ethylmethylaminozirconium)]、TEMAH[肆乙甲胺基鉿 (tetrakis-ethylmethylaminohafnium)]、Sr(THD)2[雙(四甲基庚二酮酸)鍶(bis(tetramethylheptanedionate strotium)]、Ti(MPD)(THD)2[(甲基戊二酮)雙(四甲基庚二酮酸)鈦(methylpentanedionate bis(tetramethylhepatanedionate)titanium]、二異丙基胺基矽烷(DIPAS)等。
上述例子中作為虛設晶圓W1，使用半導體基板。作為此半導體基板，除了Si以外可例如以GaAs(砷化鎵)等構成。而作為虛設用基板，使用導體取代上述虛設晶圓W1之情況，負電荷亦可於其內部移動，故認為可獲得與使用該虛設晶圓W1之情況相同的效果。自防止裝置10內之金屬汙染的觀點來看，例如使用碳作為該導體。
本案發明人推測，清洗後之反應容器內帶正電荷，若施行預塗布則該電荷量更為增大，之後產生電漿時電荷自反應容器往半導體基板移動而造成微粒汙染。因而，於清洗步驟後，對製品用的半導體基板施行成膜處理前，在將虛設用的半導體基板或導電性基板搬入反應容器內的狀態下，以不施行將原料氣體對反應容器內供給之階段的方式，對反應容器內供給反應氣體而使其電漿化。藉此，反應容器內之正電荷通過電漿而往虛設用的基板側移動。另一方面，因清洗而產生的微粒係帶負電，故微粒往虛設用的基板移動，反應容器內之微粒減少。此一結果，減少持續施行之製品用的半導體基板其成膜時附著於半導體基板的微粒。而此等電性中和步驟，由於未伴隨成膜，故可施行虛設用基板的回收使用，此外步驟所需之時間亦可在短時間完成。
應理解本次揭露之實施形態係以全部觀點例示而非限制。實際而言，上述實施形態可藉由多種形態實施。此外，上述之實施形態，亦可在未逸脫添附之 申請專利範圍及其主旨的情況，以各種形態省略、置換、變更。本發明之範圍，意在包含添附之申請專利範圍及其均等意涵與範圍內之全部變更內容。
S1~S7‧‧‧步驟

Claims (4)

  1. 一種立式熱處理裝置之運轉方法，使具備以下元件之立式熱處理裝置運轉：第1氣體噴嘴，用於供給原料氣體亦即第1氣體；以及第2氣體噴嘴，用於供給與第1氣體的分子反應而產生反應產物的反應氣體亦即第2氣體；該立式熱處理裝置之運轉方法包含如下步驟：清洗步驟，對周圍設置有加熱部的立式之反應容器內供給清洗用的氣體，以清洗該反應容器內；預塗布步驟，於該清洗步驟後，藉由交互施行複數次後述二階段，而於反應容器內形成薄膜：自該第1氣體噴嘴供給第1氣體至該反應容器內的階段、以及自該第2氣體噴嘴供給第2氣體至該反應容器內並使第2氣體電漿化的階段；電性中和步驟，於該清洗步驟後且有別於該預塗布步驟，將夾持有虛設用的半導體基板或導電性基板之基板夾持具搬入該反應容器內，停止施行供給該第1氣體的階段，及施行自該第2氣體噴嘴週期性供給第2氣體至該反應容器內並使第2氣體電漿化的階段；搬入步驟，在施行該預塗布步驟及電性中和步驟後，將夾持有複數片製品用的半導體基板之基板夾持具搬入該反應容器內；及成膜步驟，於該搬入步驟後，藉由交互施行複數次後述二階段，而於反應容器內形成薄膜：自該第1氣體噴嘴供給第1氣體至該反應容器內的階段、以及自該第2氣體噴嘴供給第2氣體至該反應容器內並使第2氣體電漿化的階段。
  2. 如申請專利範圍第1項之立式熱處理裝置之運轉方法，其中，在將該虛設用的半導體基板或導電性基板搬入反應容器內的狀態下施行之使第2氣體電漿化的階段，係藉由自電漿產生用電極使電場間歇性地產生而施行。
  3. 如申請專利範圍第1項之立式熱處理裝置之運轉方法，其中，該電性中和步驟，於該預塗布步驟之後施行。
  4. 如申請專利範圍第1項之立式熱處理裝置之運轉方法，其中，第1氣體為矽烷系之氣體，第2氣體為氨氣。
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