TWI683364B - 保護板、基板處理裝置及半導體裝置之製造方法 - Google Patents

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Abstract

揭示抑制副生成物朝反應管之爐口部附著的保護板。一種保護板，其係被設置在氣密地封閉下端被開放的圓筒狀之反應管之開口的蓋部上，該保護板具備：略圓盤狀之圓板部，其被設置成至少下面之一部分與上述蓋部之上面相接；側壁部，其係從該圓板部之外周端垂直延伸；迴圈狀之溝部，其被形成在下面；及階差部，其係被形成在較上述下面之上述溝部更外周側，使在與上述蓋部之上面之間產生特定間隙，被構成從被形成在上述蓋部之氣體供給口被供給至上述溝部的氣體，通過上述蓋部和上述階差部之間而被供給至上述側壁部之外側全體。

Description

保護板、基板處理裝置及半導體裝置之製造方法
本發明係關於進行在基板生成薄膜等之處理的保護板、基板處理裝置及半導體裝置之製造方法。
作為在半導體裝置之製造工程中進行基板處理之基板處理裝置，有縱型基板處理裝置。在縱型基板處理裝置中，成為以在多層疊層複數片之基板而予以保持的狀態下，裝入至處理室內，一次處理複數片基板。
在處理中，處理室之下部之爐口部在處理室內會成為最低溫。當原料氣體朝此擴散時，附著原料氣體之反應副生成物，成為產生微粒之原因。以往，所知的有對處理氣體濃度變高之爐口部供給沖洗氣體，抑制副生成物朝金屬零件附著之基板處理裝置。 先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：WO2017/37937號公報 　　專利文獻2：日本特開2006-310857號公報 　　專利文獻3：日本特開2006-269646號公報 　　專利文獻4：日本特開2002-009010號公報
發明所欲解決之課題
然而，在某種基板處理裝置中，由於爐口部之構成導致原料氣體之稀釋不充分，有在爐口部附著原料氣體所致的副生成物之情形。尤其在爐口部使用金屬零件時，容易附著副生成物。因此，有洗淨周期變短，並且產生微粒之虞。
本發明係提供抑制原料氣體所致的副生成物朝爐口部附著的保護板、基板處理裝置及半導體裝置之製造方法。 用以解決課題之手段
本發明之一態樣係關於保護板之技術，該保護板係被設置在氣密地封閉筒狀之反應管之下端開口的蓋部上，該保護板具備：略圓盤狀之圓板部(45、28)，其被設置成至少下面之一部分與上述蓋部之上面相接；側壁部(12)，其係從該圓板部之外周端垂直延伸；略環狀之溝部(27)，其被形成在上述下面；及階差部(52)，其係被形成在較上述下面之上述溝部更外周側，使在與上述蓋部之上面之間產生特定間隙，被構成從被形成在上述蓋部之氣體供給口被供給至上述溝部的氣體，通過上述蓋部和上述階差部之間而被供給至上述側壁部之外側全體。 [發明效果]
若藉由一態樣，可以抑制副生成物之附著及微粒之發生，可以謀求生產性的提升。
以下，邊參照圖面邊針對本發明之實施例予以說明。並且，在以下之圖面中，針對相同或對應之構成，標示相同或對應之符號，省略其說明。
在第1實施例中，基板處理裝置被構成實施作為在半導體裝置(裝置)之製造方法中之製造工程之一工程的熱處理等之基板處理工程的縱型基板處理裝置(以下，稱為處理裝置)1。
如圖1所示般，處理裝置1具備圓筒狀之反應管2、被設置在反應管2之外周的加熱手段(加熱機構)之加熱器3。反應管2藉由例如石英(SiO)或碳化矽(SiC)等而形成。在反應管2設置溫度檢測器4。溫度檢測器4沿著反應管2之內壁而被豎立設置。
在反應管2之下端開口部，經由O形環等之密封構件6連結筒狀之分歧管5，支持反應管2之下端。分歧管5係藉由例如不鏽鋼等之金屬而被形成。在反應管2和分歧管5形成處理容器7。在處理容器7之內部，形成處理作為基板之晶圓W的處理室8。
再者，反應管2係以朝外側(半徑方向)突出之方式，形成供給緩衝室2A和排氣緩衝室2B彼此相向。供給緩衝室2A內及排氣閥室2B，藉由隔牆被區劃成複數空間。在供給緩衝室2A之各區劃，分別設置噴嘴23a、噴嘴23b、噴嘴23c(後述)。供給緩衝室2A及排氣緩衝室2B和處理室8之境界壁，被形成與無設置有供給緩衝室2A等之處的反應管內徑相同的內徑，設置使兩側連通的複數縫隙。在供給緩衝室2A之內壁下方，形成有用以插脫噴嘴23a、噴嘴23b、噴嘴23c之開口部2E。開口部2E被形成與供給緩衝室2A略相同的寬度。在此，因為難以消除開口部2E和噴嘴23a、噴嘴23b、噴嘴23c之基部之間的間隙，故難以防止從該間隙流出反應氣體等。
分歧管5之下端開口部(處理容器7之下端開口部)藉由圓盤狀之蓋部9被開關。蓋部9藉由例如金屬而被形成。在蓋部9之上面，設置有O形環等之密封構件11，藉由密封構件11氣密密封反應管2和外氣。在蓋部9之上面設置有作為後述之蓋部蓋體之保護板12。在蓋部9之中央形成孔部，插通後述的旋轉軸13。為了保護密封構件6或密封構件11，該些被保持在200℃以下為佳，可以在反應管2或分歧管5之凸緣安裝水套(無圖示)。
處理室8在內部收納作為垂直棚架狀地支持複數片例如25～150片之晶圓W的基板保持具的晶舟14。晶舟14係藉由例如石英或SiC等而被形成，晶舟14被支持在隔熱構造體15之上方。
隔熱構造體15之外形成為圓柱狀，藉由貫通蓋部9之旋轉軸13而被支持。旋轉軸13被連接於被設置在蓋部9之下方的旋轉機構16。在貫通旋轉軸13之蓋部9之部分，設置有例如磁性流體密封件，旋轉軸13被構成在氣密密封反應管2之內部之狀態下能夠旋轉。藉由旋轉軸13旋轉，隔熱構造體15和晶舟14一體旋轉。蓋部9係藉由作為升降機構之晶舟升降器17，在上下方向被驅動。藉由晶舟升降器17，基板保持體及蓋部9一體升降，對反應管2搬入搬出晶舟14。
處理裝置1具有對處理室8內供給原料氣體、反應氣體或惰性氣體作為被使用於基板處理之處理氣體的氣體供給機構18。氣體供給機構18供給的處理氣體因應被成膜之膜的種類被選擇。在第1實施例中，氣體供給機構18包含原料氣體供給部、反應氣體供給部、惰性氣體供給部、第1沖洗氣體供給部、第2沖洗氣體供給部。
原料氣體供給部具備氣體供給管19a。在氣體供給管19a，從上游方向依序設置有流量控制器(流量控制部)亦即質量流量控制器(MFC)21a及開關閥亦即閥22a。氣體供給管19a之下游端被連接於貫通分歧管5之側壁之噴嘴23a。噴嘴23a係在反應管2內沿著反應管2之內壁而豎立設置在上下方向，形成朝向被保持於晶舟14之晶圓W開口的複數供給孔。經由噴嘴23a之供給孔而對晶圓W供給原料氣體。
以下，以相同之構成，從反應氣體供給部經由氣體供給管19b、MFC21b、閥22b、噴嘴23b對晶圓W供給反應氣體。從惰性氣體供給部經由氣體供給管19c、19d、19e、MFC21c、21d、21e、閥22c、22d、22e、噴嘴23a、23b、23c而對晶圓W供給惰性氣體。
第1沖洗氣體供給部(供給機構)具備氣體供給管19f。在氣體供給管19f從上游方向起依序設置有MFC21f及閥22f。氣體供給管19f之下游端被連接於被形成在旋轉軸13之周圍的中空部24。中空部24係藉由磁性流體密封件在軸承之前方被密封，在上端，即是反應管2之內部被開放。再者，形成從中空部24連通至保護板12之上面的空間，該空間與被形成在隔熱構造體15和保護板12之間的間隙41(參照後述圖2)連續，形成第1沖洗氣體流路25(參照圖2)。
第2沖洗氣體供給部(供給機構)具備氣體供給管19g。在氣體供給管19g從上游方向起依序設置有MFC21g及閥22g。在氣體供給管19g之下游端貫通蓋部9，在蓋部9之上面形成第2沖洗氣體供給口。因此，第2沖洗氣體供給口被形成在蓋部9之上面，在第2沖洗氣體流路27開口。第2沖洗氣體供給口之開口位置係噴嘴23a、23b、23c之附近(參照圖3b)。從閥22g至第2沖洗氣體供給口之間的氣體供給管19a使用波紋管般之可撓性配管。第2沖洗氣體流路27為略環狀(迴圈狀)，形成在保護板12之下面的整個全周圍。
在分歧管5之排氣口26，安裝排氣管32。在排氣管32連接有作為檢測處理室8內之壓力的壓力檢測器(壓力檢測部)之壓力感測器33及作為壓力調整器(壓力調整部)之APC(Auto Pressure Controller)閥34，連接有作為真空排氣裝置之真空閥35。藉由如此之構成，可以將處理室8內之壓力設為因應處理的處理壓力。排氣管32被設置在與噴嘴23a、23b、23c相向之位置。
在旋轉機構16、晶舟升降器17、氣體供給機構18之MFC21a～21g、閥22a～22g及APC閥34電性連接控制該些之控制器36。控制器36係由例如具備CPU(Central Processing Unit)之微處理器(電腦)所構成，被構成控制處理裝置1之動作。在控制器36連接有作為例如觸控面板等而被構成的輸入輸出裝置37。
再者，在控制器36連接有作為記憶媒體的記憶部38。在記憶部38以能夠讀出之方式儲存控制處理裝置1之動作的控制程式，或用以因應處理條件對處理裝置1之各構成部實行處理的程式(也稱為「配方程式」)。
記憶部38即使為被內置在控制器36之記憶裝置(硬碟或快閃記憶體)亦可，即使為可攜式之外部記錄裝置(磁帶、軟碟或硬碟等之磁碟、CD或DVD等之光碟、MO等之光磁碟、USB記憶體或記憶卡等之半導體記憶體)亦可。再者，對電腦提供程式即使使用網路或專用線路等之通訊手段亦可。程式係因應所需以來自輸入輸出裝置37之指示等從記憶部38被讀出，藉由控制器36實行依據被讀出之配方程式的處理，處理裝置1在控制器36之控制下，實行期望的處理。
被設置在蓋部9之上面的保護板12係由例如石英等之耐熱耐腐蝕材料(耐蝕材料)所形成。藉由保護板12覆蓋金屬製之蓋部9，抑制處理氣體朝蓋部9接觸，抑制處理氣體所致的蓋部9之腐蝕或劣化。
圖2表示爐口部及隔熱構造體15之內部構造。隔熱構造體15具有圓柱狀之筒體39，和藉由旋轉軸13被支持的金屬製之圓盤狀之底板40。筒體39係以例如石英等之耐熱材料所形成，下端被開放的中空構造，被載置於底板40。又，在筒體39內於底板40之上設置中空筒狀之隔熱板支持柱42。
隔熱板支持柱42多層地疊層保持以例如石英等之耐熱材料所形成之圓板狀的隔熱板43。在隔熱板支持柱42內被插通副加熱器44。副加熱器44係在隔熱板支持柱42之上方成為環狀，成為藉由副加熱器44加熱筒體39之上面及處理室8之下部。為了插通副加熱器44，旋轉軸13也具有中空構造，從第1沖洗氣體分歧的第3沖洗氣體從被設置在旋轉軸13之磁性密封件附近之側部的貫通孔13c被導入至旋轉軸13內。
從第1沖洗氣體供給部被供給之第1沖洗氣體在旋轉軸13之外周上升之後，將進路改變成水平，一面沖洗底板40和保護板12之間的狹窄間隙41，一面對爐口部亦即處理容器7下方供給。即是，第1沖洗氣體係在上游沖洗旋轉軸13之周圍，在下游，沖洗保護板12之露出面或噴嘴23a～23c之基部之後，最終藉由被形成在反應管2之下端的排氣口26而被排出。
在保護板12除了配設有噴嘴23a、23b、23c之處外，形成有延伸至分歧管5之附近的第1薄壁部28。再者，在第1薄壁部28之外周端，形成有沿著分歧管5之內壁而垂直延伸的側壁部29。在第1薄壁部28和蓋部9之間形成特定間隔之間隙，在側壁部29和分歧管5之間，也形成有特定間隔的間隙31。
被供給至第2沖洗氣體流路27之第2沖洗氣體，一面從第2沖洗氣體流路27流出至半徑方向而通過間隙31，一面沖洗保護板12之背面或分歧管5之內面之後，藉由排氣口26被排出。
在中空部24，從第1沖洗氣體分歧之第3沖洗氣體通過旋轉軸13和副加熱器44之間隙及隔熱板支持柱42和副加熱器44之間隙，被導入至隔熱構造體15內。該些間隙構成第3沖洗氣體流路30。另外，作為第3沖洗氣體之排出孔，在底板40以例如等角度間距形成複數開口40A。第3沖洗氣體通過第3沖洗氣體流路30，從隔熱板支持柱42之上端被供給至筒體39內。筒體39內之第3沖洗氣體沿著筒體39之內周面下降，從開口40A被排出而與第1沖洗氣體匯流，被釋放至爐口部內。在第3沖洗氣體被釋放至爐口部內之過程，筒體39內被沖洗。以第3沖洗氣體之流量較第1沖洗氣體多之方式，設計各個流路的傳導度。另外，作為沖洗氣體若為不與原料氣體或反應氣體反應的氣體即可。
接著，針對爐口部之處理氣體之濃度(分壓)進行說明。圖6(A)、圖6(B)表示以往之爐口部，即是不進行根據第2沖洗氣體54(後述)的沖洗之情況之爐口部之處理氣體濃度(氣體分壓)分布。如圖6(A)、圖6(B)所示般，判明在以往之構成之情況，在爐口部，在位於排氣口26之相反側(相向之側)之噴嘴23a～23c之基部之部分(噴嘴23側)，處理氣體濃度變高。再者，確認出在噴嘴23a～23c之基部之部分，可明顯觀察到副生成物之附著。
此時在分歧管5之內周面的處理氣體濃度，在噴嘴側23側為2.5Pa以上，另外，在噴嘴23之相反側(排氣口26側)，成為1Pa以下，在該部分，實質上無觀察到副生成物之附著。另外，在分歧管之溫度在全周幾乎一定，為200℃左右。藉由該些，若在爐口部將處理氣體濃度設為較不產生副生成物之臨界值(1～2.5Pa之間之值，例如2Pa)低的值(例如，1Pa)時，應可以充分抑制副生成物朝爐口部的附著。
在排氣口26側，處理氣體濃度變低應該係因為沖洗氣體容亦朝向排氣口26流動之故。另外，由於以沖洗氣體朝排氣口26流動的份量，難以朝噴嘴23a～23c側充分地供給沖洗氣體，因此可想在噴嘴23a～23c側處理氣體濃度變高。因此，可想即使對噴嘴23a～23c側供給充分的流量之沖洗氣體，藉由充分地稀釋噴嘴23a～23c側之處理氣體，亦可以將噴嘴23側之處理氣體濃度設成不產生副生成物之臨界值低的值。
爐口部之處理氣體濃度係沖洗氣體之流量越多越下降。然而，在沖洗氣體之流量在某臨界值以上之情況(例如，大於500sccm之情況)，可知爐口部之沖洗氣體到達至晶圓處理區域，對成膜處理(例如，面間均勻性)造成壞影響。為了保持成膜處理之品質，將沖洗氣體流量設為500sccm以下。然而，在此情況，爐口部之處理氣體濃度成為臨界值(例如，1Pa)以上，可知有在爐口部附著副生成物之情形。在此，面間均勻性意味著每基板之處理均勻性。例如，意味著位於晶舟14之下方之基板的處理狀態，和位於上方之基板的處理狀態接近相同狀態。
於是，發明者們發現藉由相對於處理氣體濃度高、容易附著副生成物之部分，例如爐口部之中噴嘴23a～23c基部之周邊部分，比其他部分更增加供給的沖洗氣體流量，即是局部性地增加沖洗氣體之流量，可以抑制對成膜處理造成壞影響，爐口部全體之副生成物附著的情形。又，發明者們想到對噴嘴23a～23c之基部和其周邊部供給第1沖洗氣體53之大部分，針對其他部分，沿著分歧管5之內壁面供給第2沖洗氣體54，依此可以邊將沖洗氣體流量抑制至臨界值以下，邊對處理氣體濃度高之處集中性地供給沖洗氣體，並且即使針對其他部分亦可以供給沖洗氣體，可以抑制副生成物之附著。
以下，針對在圖3(A)、圖3(B)及圖4(A)、圖4(B)，用以對噴嘴23a～23c之基部集中性地供給第1沖洗氣體53，對其此以外之部分，供給第2沖洗氣體54的保護板12之構造進行說明。另外，在圖3(A)、圖3(B)、圖4(A)中，以實線之箭號表示第1沖洗氣體53之氣流，以虛線之箭號表示第2沖洗氣體54之氣流。又，在圖3(A)、圖3(B)及圖4(A)、圖4(B)中，為了方便以孔表示噴嘴23a～23c(噴嘴23a～23c之設置位置)。
如圖3(A)、圖4(B)所示般，在保護板12之表面，形成厚壁部45、第1薄壁部28、第2薄壁部47和第3薄壁部48。厚壁部45成為一部分缺口的略圓形，在中心部貫通設置有用以插通隔熱板支持柱42之孔46。另外，以厚壁部45、第1薄壁部28、第2薄壁部47、第3薄壁部48構成圓盤狀之圓板部。
第1薄壁部28被形成厚壁部45之外周側。第1薄壁部28之厚度較厚壁部45小，成為一部分缺口之環狀。又，連續於第1薄壁部28之外周端，垂直形成側壁部29。第1薄壁部28缺口之處成為厚度較第1薄壁部28小之第2薄壁部47。第2薄壁部47係以避開噴嘴23a～23c之接觸的目的，被形成在與其設置位置對應之處(噴嘴23a～23c之基部及其周邊部)。另外，在第2薄壁部47之外周端無形成側壁部29。
厚壁部45缺口之處厚度較厚壁部45小，成為與第1薄壁部28同等，或具有略同等之厚度的第3薄壁部48。第3薄壁部48成為連續於第2薄壁部47之半徑方向內側，與第2薄壁部47同心且具有特定寬度之圓弧狀的部位。又，第3薄壁部48之厚度被構成較第2薄壁部47之厚度厚為佳。藉由構成如此，可以縮小從保護板12之中心側朝向噴嘴23a～23c的流路阻力。即是，能夠增大氣體從保護板12之中心側朝向噴嘴23a～23c之供給量。
並且，底板40之外徑較厚壁部45之外徑小，第3薄壁部48之內周端之位置成為較底板40之內周端更中心側。因此，因在底板40和第3薄壁部48之間，形成較底板40和厚壁部45之間更大的間隙41，故在該間隙41，流路阻力較底板40和厚壁部45之間更小。因此，如圖3(A)及圖4(A)所示般，沿著筒體39之內周面下降的第1沖洗氣體53之中大部分通過第3薄壁部48而被供給至噴嘴23a～23c之下方，噴嘴23a～23c之基部及周邊部被沖洗。
另外，原料氣體或反應氣體之濃度高，以線連結需要集中性地流出第1沖洗氣體53之區域的兩端部，保護板12之中心而被形成之區域成為扇形區域S，第2薄壁部47和第3薄壁部48位於扇形區域S內。扇形區域S之中心角(開放角)α為例如60°，因應噴嘴之設置根數，在0°＜α＜120°之範圍內適當設定。另外，當中心角α超過120°之情況，有處理氣體濃度超過臨界值之虞，因有副生成物附著於處理容器7內之可能性，故不理想。
在厚壁部45，形成從與第3薄壁部48之境界(第3薄壁部48之內周端)，朝半徑方向外側突出至第3薄壁部48之外周端的突出部49。形成突出部49之位置成為與例如排氣口26相向之位置(排氣口26之相反側)。突出部49之上面保持與薄壁部之內側相同的高度。
如圖3(B)所示般，在厚壁部45及突出部49之背面，沿著厚壁部45及突出部49之外周端部，刻設有具有特定寬度、特定深度之溝部27(以下，稱為第2沖洗氣體流路)。第2沖洗氣體流路27係由從突出部49之前端部在中心方向延伸之第1流路27a、在突出部49之基端部分歧而向周方向彎曲，且沿著第3薄壁部48之內周端部延伸的第2流路27b、27b、在第3薄壁部48之側端部向半徑方向外側彎曲，並且沿著厚壁部45之外周端部向周方向彎曲，沿著厚壁部45之外周端部延伸，與第2流路27b、27b連續之環狀之第3流路27c所構成。
在保護板12之背面之中，在較第2沖洗氣體流路27外周側(第1薄壁部28、第2薄壁部47、第3薄壁部48之背面)以減少厚度之方式形成階差部52。因此，在蓋部9上設置保護板12之時，較第2沖洗氣體流路27中心側之中心部(厚壁部45之背面)51和蓋部9之上面接觸，在蓋部9之上面和階差部52之間形成些微間隙。
第2沖洗氣體供給部之氣體供給管19g與第1流路27a之前端部(外周側)連通，從第1流路27a之前端部供給第2沖洗氣體54。被供給至第1流路27a之第2沖洗氣體54以第1流路27a、第2流路27b、第3流路27c之順序依序流通。此時，蓋部9之上面和中心部51接觸，在蓋部9之上面和階差部52之間形成些微間隙。因此，第2沖洗氣體54係在流通第1流路27a、第2流路27b及第3流路27c之過程中，藉由上述間隙流出，在蓋部9之上面和階差部52之間，在分歧管5之內周面和側壁部29之間流通，邊沖洗邊朝爐口部被釋放。朝爐口部被釋放之第2沖洗氣體54藉由排氣口26被排氣。
另外，使第1流路27a、第2流路27b及第3流路27c連通至爐口部之間隙，在全周成為一定間隔，至少在第3流路27c能使沖洗氣體比較均勻流出至爐口部。另外，因在第2流路27b，間隙之長度成為倍程度，傳導度下降，故流出較少。由於比起該減少量，第1沖洗氣體藉由第3薄壁部48增加之量較多，其結果可以實現強化朝噴嘴23a～23c之基部供給沖洗氣體。
圖5係以流線表示對第2沖洗氣體流路27供給第2沖洗氣體54之時的第2沖洗氣體54之流通狀態。如圖5所示般，第2沖洗氣體54幾乎不從第1流路27a、第2流路27b流出，一面朝向半徑方向外側流出一面流通第3流路27c，沖洗分歧管5和側壁部29之間。另外，嚴格地說，第2沖洗氣體54之流出量越接近噴嘴23a～23c會越多，越接近排氣口26會越少。另外，在圖5中，雖然表示在排氣口26之附近，無第2沖洗氣體54之流通量，實際上少量流出。
圖7(A)、圖7(B)表示與第1實施例之構造有關的爐口部之處理氣體濃度(氣體分壓)分布，該構造係對噴嘴23a～23c之基部集中性地供給第1沖洗氣體53，對其他之處供給第2沖洗氣體54。如圖7(A)、圖7(B)所示般，在第1實施例之構成之情況，爐口部之處理氣體濃度在整個全區域下降，尤其，在噴嘴23a～23c之基部及周邊部(第1測定點、第2測定點附近)，明顯可知處理氣體濃度下降。
圖8係在圖6(B)、圖7(B)所示之第1測定點～第7測定點，測定氣體分壓，表示比較測定結果之曲線圖。另外，圖8中，實線表示以往之構造之處理氣體濃度分布，虛線表示第1實施例之構造之處理氣體濃度分布。
如圖8所示般，可知在第1實施例之構造中，在第1沖洗氣體53集中性被供給的噴嘴23a～23c之基部及其附近(第1測定點、第2測定點附近)，處理氣體濃度較以往減低1/2左右。再者，可知在形成側壁部29，第2沖洗氣體54經由第2沖洗氣體流路27而被供給至側壁部29和分歧管5之間的部分(第3測定點～第7測定點)，處理氣體濃度較以往減低1/4以下。
接著，針對使用上述處理裝置1，在基板上形成膜之處理(成膜處理)進行說明。在此，藉由對晶圓W，供給作為原料氣體之DCS(SiH2 Cl2 ：二氯矽烷)氣體，作為反應氣體之O2 (氧)氣體，在晶圓W上形成氧化矽(SiO2 )膜之例予以說明。另外，在以下之說明中，構成處理裝置1之各部的動作藉由控制器36被控制。
(晶圓裝填及晶舟載置) 　　當複數片晶圓W被裝填在晶舟14(晶圓裝填)時，晶舟14藉由晶舟升降器17被搬入至處理室8內(晶舟載置)，反應管2之下部以後成為藉由蓋部9被氣密封閉(密封)之狀態。此時，作為第1沖洗氣體53之N2 氣體從第1沖洗氣體供給部經由間隙41供給至噴嘴23a～23c之基部。再者，將作為第2沖洗氣體54之N2 氣體從第2沖洗氣體供給部經由第2沖洗氣體流路27而供給至側壁部29和分歧管5之間。第1沖洗氣體53、第2沖洗氣體54之供給至少持續到成膜處理完成。
(壓力調整及溫度調整) 　　以處理室8內成為特定壓力(真空度)之方式，藉由真空泵35被真空排氣(減壓排氣)。處理室8內之壓力係藉由壓力感測器33來測定，根據該被測定到的壓力資訊，APC閥34被反饋控制。再者，以處理室8內之晶圓W成為特定溫度之方式，藉由加熱器3被加熱。此時，以處理室8成為特定溫度分布之方式，根據溫度檢測部4檢測出的溫度資訊，對加熱器3通電的狀況被反饋控制。再者，開始根據旋轉機構16之晶舟14及晶圓W的旋轉。
(成膜處理) (原料氣體供給工程) 　　當處理室8內之溫度穩定在事先設定的處理溫度時，對處理室8內之晶圓W供給DCS氣體。DCS氣體係藉由MFC21a被控制成期望的流量，經由氣體供給管19a及噴嘴23a而被供給至處理室8內。此時，從第1沖洗氣體供給部、第2沖洗氣體供給部對爐口部供給N2 氣體。依此，可以以第1沖洗氣體53集中性地沖洗噴嘴23a～23c之基部和周邊部，並且可以以第2沖洗氣體54沖洗其他之部分，稀釋爐口部之原料氣體濃度。另外，在該工程中，即使暫時性地增加根據第1沖洗氣體供給部、第2沖洗氣體供給部的N2 氣體之供給亦可。
(原料氣體排氣工程) 　　接著，停止DCS氣體之供給，藉由真空泵35對處理室8內進行真空排氣。此時，即使從惰性氣體供給部對處理室8內供給當作惰性氣體之N2 氣體亦可(惰性氣體沖洗)。
(反應氣體供給工程) 　　接著，對處理室8內之晶圓W供給O2 氣體。O2 氣體係藉由MFC21b被控制成期望的流量，經由氣體供給管19b及噴嘴23b而被供給至處理室8內。此時，從第1沖洗氣體供給部、第2沖洗氣體供給部對爐口部供給N2 氣體。依此，可以集中性地沖洗噴嘴23a～23c之基部和周邊區域，並且即使針對其他部分，亦可以沖洗，可以稀釋在爐口部之反應氣體濃度。
(反應氣體排氣工程) 　　接著，停止O2 氣體之供給，藉由真空泵35對處理室8內進行真空排氣。此時，即使從惰性氣體供給部對處理室8內供給N2 氣體亦可(惰性氣體沖洗)。
藉由將進行4個工程的循環進行特定次數(一次以上)，可以在晶圓W上，形成特定組成及特定膜厚之SiO2 膜。
(晶舟卸載及晶圓卸除) 　　形成特定膜厚之膜之後，從惰性氣體供給部供給N2 氣體，處理室8內被置換成N2 氣體，並且處理室8之壓力回復至常壓。之後，蓋部9藉由晶舟升降器17下降，晶舟14從反應管2被搬出(晶舟卸載)。之後，處理完的晶圓W藉由晶舟14被取出(晶圓卸除)。
作為在晶圓W形成SiO2 膜之時的處理條件，例如例示下述。 　　處理溫度(晶圓溫度)：300℃～700℃ 　　處理壓力(處理室內壓力)：1Pa～4000Pa 　　DCS氣體：100sccm～10000sccm 　　O2 氣體：100sccm～10000sccm 　　N2 氣體：100sccm～10000sccm 　　藉由將各個處理條件設定成各個範圍內之值，能夠適當地進行成膜處理。
如上述般，在第1實施例中，在與厚壁部45之噴嘴23a～23c相向之部分，形成第3薄壁部48，在第1薄壁部28之噴嘴23a～23c之基部和其周邊部，形成第2薄壁部47。
因此，被形成在隔熱構造體15和保護板12之間的間隙41在從保護板12之中心朝向噴嘴23a～23c之方向，開口面積變大。即是，因通過間隙41之時的流路阻力變小，故隔熱構造體15內之第1沖洗氣體53大部分通過第3薄壁部48。再者，因第2薄壁部47之厚度較第1薄壁部28小，故通過第3薄壁部48之第1沖洗氣體53不會在周方向擴散而被供給至噴嘴23a～23c之基部和周邊部。
因此，噴嘴23a～23c之基部和其周邊部之處理氣體濃度減低，可以抑制副生成物之附著。依此，可以抑制微粒之產生，可以謀求生產性之提升。
又，在第1實施例中，在保護板12之背面形成第2沖洗氣體流路27，並且在保護板12之外周端，形成垂直豎立設置的側壁部29，以在保護板12和蓋部9之間、側壁部29和分歧管5之間形成特定間隙之方式，配置保護板12。
因此，被供給至第2沖洗氣體流路27之第2沖洗氣體54通過保護板12和蓋部9之間，側壁部29和分歧管5之間，被釋放至爐口部。因藉由形成側壁部29，可以縮小第2沖洗氣體54之流路截面積，故可以邊抑制第2沖洗氣體54之供給量，邊充分地沖洗分歧管5之內周面，可以大幅度地減低處理氣體濃度。依此，可以抑制副生成物對分歧管5之內周面的附著、微粒之產生，可以謀求生成性之提升。
又，因可以抑制第2沖洗氣體54之供給量，故無須將沖洗氣體之總流量增加至所需以上。因此，可以抑制對根據沖洗氣體之晶圓處理的壞影響，可以提升成膜品質。
並且，因第2沖洗氣體54從朝向噴嘴23a～23c側突出的第1流路27a被供給，故來自第2沖洗氣體流路27之第2沖洗氣體54之流出量，越接近噴嘴23a～23c越多(參照圖5)。即是，因更多之第2沖洗氣體54被供給至處理氣體濃度高之噴嘴23a～23c側，故可以配合處理氣體濃度之分布而效率佳地供給第2沖洗氣體54。
以上，具體性說明本發明之實施例。但是，本發明非限定於上述實施型態者，只要在不脫離其主旨之範圍可做各種變更。
接著，在圖9(A)～圖9(C)中，針對本發明之第2實施例進行說明。在第2實施例中，溫度檢測器4從下方貫通蓋部9及保護板12而被設置。
在使溫度檢測器4從下方貫通之情況，如圖9(B)所示般，溫度檢測器4之貫通位置位於被形成在保護板12之背面的第2沖洗氣體流路27(第3流路27c)內。
於是，在第2實施例中，以使溫度檢測器4從中心側迂迴之方式，使第3流路27c彎曲成半圓狀，形成迂迴流路27d。被設置在蓋部9之溫度檢測器4的導入孔被沖洗以維持密封性能為佳。導入孔與迂迴流路27d連通，在第2沖洗氣體54流通迂迴流路27d之時，可以沖洗導入孔之周圍。
即使在第2實施例中，與第1實施例相同，可以將第1沖洗氣體53集中性地供給至噴嘴23a～23c之基部及周邊部，並且可以藉由從第3流路27c流出之第2沖洗氣體54，沖洗蓋部9和階差部52之間、分歧管5和側壁部29之間。
另外，在第1及第2實施例中，雖然以避開第3薄壁部48之方式形成第2沖洗氣體流路(第2流路27b)，但是即使在第3薄壁部48，亦可以確保充分之厚壁之情況，第2沖洗氣體流路不避開第3薄壁部48而被形成一定半徑之圓形亦可。
另外，在上述第1實施例、第2實施例中，雖然針對使用DCS氣體作為原料氣體的例進行說明，但是本發明不限定於如此之態樣。再者，例如作為原料氣體，除DCS氣體之外，可以使用HCDS(Si2 Cl6 ：六氯二矽烷)氣體、MCS(SiH3 Cl：單氯矽烷)氣體、TCS(SiHCl3 ：三氯矽烷)氣體等之無機系鹵矽原料氣體，或3DMAS(Si[N(CH3 )2 ]3 H：三(二甲氨基)矽烷)氣體、BTBAS(SiH2 [NH(C4 H9 )]2 ：雙第三丁基氨基矽烷)氣體等之含有非鹵素基的氨基系(胺系)矽烷原料氣體，或MS(SiH4 ：單矽烷)氣體、DS(Si2H6：二矽烷)氣體等之含有非鹵素基的無機系矽烷原料氣體。
再者，在上述實施例中，針對形成SiO2 膜之例進行說明。然而，本發明不限定於如此之態樣。例如，該些之外，或者除此之外，可以使用如氨(NH3 )氣體等之含氮(N)氣體(氮化氣體)、丙烯(C3 H6 )氣體等之含碳(C)氣體，三氯化硼(BCl3 )氣體等之含硼(B)氣體等，可以形成SiN膜、SiON膜、SiOCN膜、SiOC膜、SiCN膜、SiBN膜、SiBCN膜等。即使在進行該些成膜之情況，以與上述實施例相同之處理條件，可以進行成膜，可取得與上述實施例相同之效果。
再者，本發明即使在晶圓W上形成包含鈦(Ti)、鋯(Zr)、鉿(Hf)、鉭(Ta)、鈮(Nb)、鋁(Al)、鉬(Mo)、鎢(W)等之金屬元素的膜，即是金屬系膜之情況，亦可適宜地適用。 產業上之利用可行性
可以適用於在減壓下或處理氣體氛圍下或高溫下對半導體基板等進行處理之裝置，例如CVD、PVD、ALD、磊晶生長等之堆積，或在表面形成氧化膜、氮化膜之處理、擴散處理、蝕刻處理。
1‧‧‧處理裝置2‧‧‧反應管5‧‧‧分歧管7‧‧‧處理容器8‧‧‧處理室9‧‧‧蓋部12‧‧‧保護板14‧‧‧晶舟15‧‧‧隔熱構造體18‧‧‧氣體供給機構26‧‧‧排氣口27‧‧‧第2沖洗氣體流路28‧‧‧第1薄壁部29‧‧‧側壁部45‧‧‧厚壁部47‧‧‧第2薄壁部48‧‧‧第3薄壁部49‧‧‧突出部52‧‧‧階差部
圖1為表示本發明之第1實施例所涉及之基板處理裝置的縱剖面圖。 　　圖2表示該基板處理裝置之爐口部的縱剖面圖。 　　圖3(A)表示被使用於上述基板處理裝置之保護板的平面斜視圖，(B)為表示該保護板之下面斜視圖。 　　圖4(A)表示被使用於上述基板處理裝置之保護板的俯視圖，(B)為(A)之A-A箭頭方向視圖。 　　圖5為表示在上述爐口部之第2沖洗氣體之流速分布的說明圖。 　　圖6(A)為表示以往構造之上述爐口部之處理氣體濃度分布的縱剖面圖，(B)為表示以往構造之上述爐口部之處理氣體濃度分布的橫剖面圖。 　　圖7(A)為表示第1實施例之上述爐口部之處理氣體濃度分布之縱剖面圖，(B)為表示第1實施例之上述爐口部之處理氣體濃度分布的橫剖面圖。 　　圖8為比較在第1實施例之爐口部之處理氣體濃度分布，和在以往構造之爐口部之處理濃度分布的曲線圖。 　　圖9(A)表示被使用於本發明之第2實施例有關之基板處理裝置之保護板的俯視圖，(B)為表示該保護板之下視圖，(C)為(A)之B-B箭頭方向視圖。
12‧‧‧保護板
23a‧‧‧噴嘴
23b‧‧‧噴嘴
23c‧‧‧噴嘴
27‧‧‧第2沖洗氣體流路
27a‧‧‧第1流路
27b‧‧‧第2流路
27c‧‧‧第3流路
28‧‧‧第1薄壁部
29‧‧‧側壁部
45‧‧‧厚壁部
46‧‧‧孔
47‧‧‧第2薄壁部
48‧‧‧第3薄壁部
49‧‧‧突出部
51‧‧‧中心部
52‧‧‧階差部
53‧‧‧第1沖洗氣體
54‧‧‧第2沖洗氣體

Claims (9)

  1. 一種保護板，其係被設置在氣密地封閉下端被開放的圓筒狀之反應管之開口的蓋部上，該保護板之特徵在於，具備：略圓盤狀之圓板部，其被設置成至少下面之一部分與上述蓋部之上面相接；側壁部，其係從該圓板部之外周端垂直延伸；迴圈狀之溝部，其係被形成在上述下面；及階差部，其係被形成在較上述下面之上述溝部更外周側，使在與上述蓋部之上面之間產生特定間隙，被構成從被形成在上述蓋部之氣體供給口被供給至上述溝部的氣體，通過上述蓋部和上述階差部之間而被供給至上述側壁部之外側全體。
  2. 如請求項1所載之保護板，其中進一步具備被形成在上面之外周端部之一部分，使在與接近於上方而被設置之構件之間部分性地產生寬間隙的薄壁部，被構成被供給至上述構件內之氣體集中性地從上述間隙流出。
  3. 一種基板處理裝置，具備：處理容器，其係將被處理之基板收容在內部，且下端開口； 蓋部，其係氣密地封閉上述開口；基板保持具，其係在上述處理容器內保持上述基板；隔熱構造體，其係被設置在上述蓋部和上述基板保持具之間；處理氣體供給機構，其係包含將處理氣體供給至上述處理容器內之噴嘴；保護板，其係被設置在上述蓋部之上面；第1沖洗氣體供給機構，其係經由被形成在上述隔熱構造體和上述保護板之間的間隙，對上述處理容器下部之上述噴嘴之基部及基部周邊供給第1沖洗氣體；及第2沖洗氣體供給機構，其係經由被形成在上述蓋部和上述保護板之間的間隙，至少對上述處理容器下部之上述噴嘴之基部及基部周邊以外之部分供給第2沖洗氣體，上述處理容器具有上端被封閉之筒狀之反應管，和被連接於上述反應管之下端，較反應管短的筒狀之分歧管，在該分歧管安裝上述噴嘴，上述反應管經由上述分歧管被上述蓋部封閉，上述保護板具備：略圓盤狀之圓板部，其被設置成至少下面之一部分與上述蓋部之上面相接；側壁部，其係從該圓板部之外周端垂直延伸；迴圈狀之溝部，其被形成在下面；及階差部，其係被形成在較上述下面之至少較上述溝部更外周側，使在與上述蓋部之上面之間產生特定間隙， 上述第2沖洗氣體供給機構被構成經由被形成在上述蓋部之氣體供給口而對上述溝部供給第2沖洗氣體，以特定範圍之流量或流速沖洗上述側壁部之外側。
  4. 如請求項3所載之基板處理裝置，其中上述蓋部和上述階差部之間成為上述第2沖洗氣體之流路之一部分，被供給至上述溝部之上述第2沖洗氣體被構成在上述蓋部和上述階差部之間朝向半徑方向外側流通，在上述側壁部和上述分歧管之間形成特定間隙，上述側壁部和上述分歧管之間被構成成為上述第2沖洗氣體之流路之一部分。
  5. 如請求項3或4所載之基板處理裝置，其中上述處理容器具有被連接於真空泵之排氣口，該排氣口被設置在上述噴嘴之相反側。
  6. 如請求項3或4所載之基板處理裝置，其中上述側壁部從由上述第1沖洗氣體供給機構被供給之上述第1沖洗氣體的供給路徑被移除。
  7. 如請求項3或4所載之基板處理裝置，其中上述保護板進一步具備薄壁部，該薄壁部被形成在其上面之外周端之一部分，使在與上述隔熱構造體之間部分性地產生寬間隙。
  8. 如請求項7所載之基板處理裝置，其中在上述保護板之上面，從上述薄壁部之內周端朝向外周端，形成保持與上述薄壁部之內側相同的高度而突出的突出部，上述氣體供給口被設置在上述突出部之背面。
  9. 一種半導體裝置之製造方法，其係使用請求項3所載之基板處理裝置的半導體裝置之製造方法，其特徵在於，具有基板搬入工程、基板處理工程和基板搬出工程，在上述基板處理工程中，從上述第1沖洗氣體供給機構和上述第2沖洗氣體供給機構恆常供給不影響成膜的特定量之沖洗氣體。
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