TWI785542B - 基板處理裝置,斷熱材組件及半導體裝置的製造方法 - Google Patents
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Abstract
提供一種可抑制處理室的溫度的降低之構成。
提供一種構成,具備:基板保持具,在下部具有斷熱區域;及第1反應管,內部供收納基板保持具,上部及下部開口;及第2反應管,第1反應管的外側,並且上部閉塞,下部開口;及爐口凸緣部,設於第1反應管與第2反應管的下部,在第1反應管與第2反應管之間的第1空間具有保持部;及處理室,形成於第2反應管與爐口凸緣部的內部;及加熱部,設置成覆蓋第2反應管,將被載置於第1反應管內的基板保持具之基板加熱;又具備:第1高反射構件,設於斷熱區域,其紅外線的反射率比斷熱材還高;及第2高反射構件,於第1空間內,在第2反應管的下部且以設於第2反應管的內壁之方式,配置於設於爐口凸緣部的上端之保持部,其紅外線的反射率比前述斷熱材還高。
Description
本揭示有關基板處理裝置,斷熱材組件及半導體裝置的製造方法。
作為基板處理裝置的一例已知有半導體製造裝置,又,作為半導體製造裝置的一例已知有縱型裝置。縱型裝置中,係進行將複數個基板在多段地保持於基板保持具的狀態下搬入至設於反應管的內部之處理室,於將基板加熱的狀態下對處理室供給處理氣體而在基板上形成膜(例如參照專利文獻1、2)。
不過,這樣的縱型裝置中,處理室的熱逃逸至外部而引起之基板的處理品質的降低可能成為問題。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2019-021910號公報
[專利文獻2]日本特開2012-064804號公報
[發明所欲解決之問題]
本揭示之目的在於提供一種可抑制處理室的溫度的降低之構成。
[解決問題之技術手段]
按照本揭示的一態樣,提供一種構成,具備:
基板保持具,在下部具有供保持複數個斷熱材之斷熱區域;及
第1反應管,內部供收納前述基板保持具,上部及下部開口;及
第2反應管,設於前述第1反應管的外側,並且上部閉塞,下部開口;及
爐口凸緣部,設於前述第1反應管與前述第2反應管的下部,在前述第1反應管與前述第2反應管之間的第1空間具有保持部;及
處理室,形成於前述第2反應管與前述爐口凸緣部的內部;及
加熱部,設置成覆蓋前述第2反應管,將被載置於前述第1反應管內的前述基板保持具之基板加熱;
又具備:第1高反射構件,設於前述斷熱區域,其紅外線的反射率比前述斷熱材還高;及
第2高反射構件,於前述第1空間,在前述第2反應管的下部且以設於前述第2反應管的內壁之方式配置於設於前述爐口凸緣部的上端之前述保持部,其紅外線的反射率比前述斷熱材還高。
[發明之功效]
按照本揭示的一態樣,可提供一種能夠抑制處理室的溫度的降低之構成。
以下遵照圖面說明本揭示的一實施形態。
如圖1所示,本實施形態之基板處理裝置10,作為一例,構成為實施IC的製造方法中的成膜工程之批量式縱型裝置。
如圖1、及圖2所示,基板處理裝置10,具備作為被支撐的縱形的反應管之製程管11,製程管11由彼此同心圓地配置之作為第2反應管之外管12、與作為第1反應管之內管13所構成。
外管12,作為一例使用石英(SiO2
),一體成形為上端閉塞而下端開口的圓筒形狀。在此外管12與後述的作為爐口凸緣部的歧管16的內部,形成處理室14。
內管13作為一例使用石英(SiO2
),形成為上下兩端開口的圓筒形狀。內管13配置於處理室14,內管13的筒中空部構成為形成供搬入作為基板保持具的晶舟31之處理流道,而作為第1空間的排氣側流道17,藉由外管12與內管13之間的間隙而構成為形成橫截面形狀為一定寬幅的圓形環形狀。內管13的下端開口,特別構成為作為用來將晶舟31搬出入之爐口部15的爐口空間。另,排氣側流道17或爐口部15亦為處理室14的一部分。
另,外管12、及內管13不限於石英(SiO2
),亦可藉由碳化矽(SiC)、石英或碳化矽的複合材料等耐熱性高的材料來形成。
如後述般,被插入至內管13的晶舟31是構成為將複數片的基板1(爾後亦稱晶圓)在朝上下方向排列整齊的狀態下予以保持。是故,內管13的內徑被設定成比處理的基板1的最大外徑(例如直徑300mm)還大。
在外管12與內管13之間的下端部,設有以略圓筒形狀建構之作為爐口凸緣部的歧管16。歧管16分別裝卸自如地被裝配於外管12及內管13,以便外管12及內管13之更換等。歧管16被支撐於基板處理裝置10的框體2,藉此,製程管11成為垂直架設之狀態。內管13配置於從歧管16突出的圓板上的支撐部之上。
如圖1所示,在歧管16的圓筒部16A連接著排氣管18的一端,排氣管18成為連通至排氣側流道17的最下端部之狀態。
在排氣管18的另一端,連接著藉由壓力控制器21而受到控制之排氣裝置19,在排氣管18的中途連接著壓力感測器20。壓力控制器21構成為基於來自壓力感測器20的測定結果而將排氣裝置19做反饋控制。
此外,在歧管16的圓筒部16A,氣體導入管22以連通至爐口部15之方式配設,在氣體導入管22連接著原料氣體供給裝置、反應氣體供給裝置及惰性氣體供給裝置(以下稱氣體供給裝置)23。氣體供給裝置23構成為藉由氣體流量控制器24而受到控制。從氣體導入管22被導入至爐口部15的氣體,在處理流道流通而通過排氣側流道17 在處理室14流通)而藉由排氣管18被排氣。
對於歧管16,作為將下端開口閉塞的蓋體之封帽25係從垂直方向下側接觸。封帽25建構成和歧管16的外徑略相等之圓盤形狀,構成為藉由設置於框體2的待命室3之受到晶舟罩37保護的晶舟升降機26而朝垂直方向升降。晶舟升降機26藉由未圖示的馬達驅動的進給螺旋軸裝置及蛇腹等而構成。
旋轉軸30配置於封帽25的中心線上而旋轉自如地受到支撐,旋轉軸30構成為藉由包含馬達等而構成的晶舟旋轉機構29而被旋轉驅動。晶舟31被垂直地支撐於旋轉軸30的上端。
(晶舟的構成)
如圖2所示,晶舟31具備上下一對的端板32,33、及配置於端板32與端板33之間的端板38、及垂直架設於它們之間的三根的保持構件34,在三根的保持構件34於長邊方向等間隔地刻有多數個保持溝(未圖示)。
三根的保持構件34中刻在同一段的保持溝彼此,係呈相互相向而開口。晶舟31,在端板32與端板38之間,將基板1插入三根的保持構件34的同一段的保持溝間,藉此將複數片的基板1以水平且相互對齊中心的狀態使其整齊排列而保持。
此外,晶舟31,在端板38與端板33之間,於三根的保持構件34的同一段的保持溝39間設有斷熱材。此斷熱材亦可插入作為第1高反射構件的附反射構件斷熱板120,而將複數片的附反射構件斷熱板120以水平且相互對齊中心的狀態使其排列整齊而保持。
如圖1所示,晶舟31構成為,區分出從供保持複數片基板1的端板32至端板38間之基板處理區域35、及從供保持複數片的附反射構件斷熱板120的端板38至端板33間之斷熱板區域(爾後亦稱斷熱區域)36,而構成為在基板處理區域35的下方配置斷熱板區域36。斷熱板區域36,是在端板38與端板33之間,供附反射構件斷熱板120相距一定間隔而保持複數片。
(加熱器)
如圖1、圖2、圖3(A)所示,在製程管11的外側,同心圓地配置作為加熱部之加熱器單元40,以受到框體2支撐的狀態設置。藉此,加熱器單元40構成為,將被插入至內管13而被保持於晶舟31的基板處理區域35內的基板1加熱。加熱器單元40,是使用不鏽鋼(SUS)而形成為上端閉塞而下端開口的筒形狀,較佳為圓筒形狀,在其內側配置斷熱材40a或斷熱材41,未圖示的電熱加熱器被裝入至斷熱材41。
以下運用圖3~圖7,詳述高反射構件。
(附反射構件斷熱板:第1高反射構件)
如圖3(B)所示,作為第1高反射構件之附反射構件斷熱板120,一例而言,是在作為斷熱材的不透明石英製的圓板121的表面,將紅外線的反射率比不透明石英還高的高反射材料122以膜狀(厚度比圓板121還薄)形成者。另,此不透明石英製的圓板121為本揭示的斷熱板的一例。
另,亦可將附反射構件斷熱板120本身以具有和不透明石英同等以上的斷熱性,且紅外線的反射率比不透明石英還高的材料來形成。
像這樣,在晶舟31的斷熱板區域配置附反射構件斷熱板120,藉此比起僅配置斷熱材121,更能抑制熱從爐口部15的逃逸。
(反射板:第2高反射構件)
如圖3(A)所示,在外管12與內管13之間的排氣側流道17,配置有紅外線的反射率比外管12及內管13還高的反射板124。具體而言,在歧管16的內周面的上端部,沿著周方向設有複數個塊體127作為保持部,而作為第2高反射構件之反射板124,是在外管12的下部且以設於外管12的內壁之方式配置於此塊體127上。
如圖4(A)所示,反射板124具備被做成圓弧形狀的支撐座124A,在支撐座124A豎立設置複數根(本實施形態中為2根)的支柱124B。在該些支柱124B,被做成圓弧形狀的複數個反射體124C於上下方向相距一定間隔而受到支撐。
支撐座124A、支柱124B、及反射體124C,一例而言能夠以不透明的石英等來形成,在它們的表面,係以膜狀形成由紅外線的反射率比形成支撐座124A、支柱124B、及反射體124C的材料(本實施形態中一例而言為不透明石英)還高的材料所成之第2高反射材料126(參照圖4(B))。作為第2高反射材料126的材料,能夠運用和附反射構件斷熱板120的第1高反射構件122同樣的材料。此外,第2高反射材料126的膜的厚度,比附反射構件斷熱板120的圓板121還薄。
此外,亦可將該些支撐座124A、支柱124B、及反射體124C本身以具有和不透明石英同等以上的斷熱性,且紅外線的反射率比不透明石英還高的材料來形成。
如圖5所示,被搭載於塊體127的反射板124藉由螺栓等而被固定。又,形成為圓弧形狀的複數個反射板124,以包圍內管13之方式配置於第1空間S1的內部。
如圖3(A)所示,在晶舟31被配置於內管13的規定位置(處理基板1的位置)的狀態下,反射板124配置於和晶舟31的斷熱板區域36相向的位置,且配置於比端板38還下側。
另,為避免堵塞排氣側流道17,在反射板124與外管12之間、及反射板124與內管13之間,設有供氣體通過的間隙。
(第3高反射構件)
如圖3(A)所示,在加熱器單元40與外管12之間的第2空間S2的內部,沿著外管12的外周面配置有圖6所示圓筒形狀的第3高反射構件128。本實施形態之第3高反射構件128,形成為沿著外管12的外面形狀之圓筒形狀,在下端形成有往徑方向外側擴張之外凸緣128A。
如圖3(A)所示,位於外管12的下方之歧管16係具備圓筒部16A,在圓筒部16A的上端一體地形成有往徑方向外側擴張之上凸緣16B,在圓筒部16A的下端一體地形成有往徑方向外側擴張之下凸緣16C。
在上凸緣16B的上面的外側,一體地裝配有環狀的冷卻環130,其內部形成有供冷卻水流通的流道。在上凸緣16B的上面形成有供嵌入由彈性體所成之O型環132的溝,以便密封與冷卻環130之間的間隙,而在冷卻環130的上面形成有供嵌入由彈性體所成之O型環136的溝,以便密封與外管12的外凸緣12A之間的間隙。藉由該些O型環而第2空間S2被密閉。此外,藉由在冷卻環130流通冷卻水,能夠進行冷卻環130的周邊、O型環132、及O型環136之冷卻,而可抑制熱所造成的O型環132、及O型環136之劣化或損傷。又,藉由冷卻環130,可減低從外管12的外凸緣12A往上凸緣16B之導熱。
在外管12的外凸緣12A的上側配置有固定環140,在固定環140與冷卻環130之間夾持著外凸緣12A。另,固定環140藉由螺栓142而被固定於冷卻環130。
在此固定環140的上側,介著環144而載置有第3高反射構件128。第3高反射構件128,一例而言能夠以紅外線的反射率比外管12的構成材料(不透明的石英)還高的材料來形成。
此外,亦可如圖7所示,在外管12的外周面形成由紅外線的反射率比外管12的構成材料還高的材料所成之反射膜146,來取代將筒狀的第3高反射構件128配置於外管12的外側。另,反射膜146的厚度較佳是比附反射構件斷熱板120的圓板121還薄。
作為反射膜的材料,能夠運用和用於附反射構件斷熱板120及反射板124者同樣的材料。
如圖3(A)所示,在晶舟31被配置於內管13的規定位置的狀態(處理基板1的狀態)下,第2高反射構件124及第3高反射構件128配置於和晶舟31的斷熱板區域36相向的位置,且配置於比端板38還下側。換言之,第2高反射構件124及第3高反射構件128,是以避免在斷熱材41與在晶舟31被支撐的基板1之間,亦即避免和基板處理區域35相向之方式,來決定其高度。
這裡,作為各高反射構件(第1高反射構件120、第2高反射構件124、及第3高反射構件128)的材料,一例而言能夠舉出金(Au:紅外線的反射率97%)、銀(Ag:紅外線的反射率95%)、鉑(Pt:紅外線的反射率90%)等,但亦可為該些以外的材料。順帶一提,石英的紅外線的反射率為50%。另,本說明書中的反射率,一例而言係為波長3000nm附近(例如波長2800nm以上3200nm以下)的紅外線的反射率。例如,紅外線於600℃時輻射波長的峰值為3200nm,800℃時為2800nm。
這裡,第1高反射材料122(第1高反射構件120)、第2高反射材料126(反射板124)、及第3高反射構件128的紅外線的反射率,較佳是訂為80%以上,惟未滿80%但只要比50%高,便可獲得紅外線的反射效果。
第1高反射材料122(第1高反射構件120)、第2高反射材料126(反射板124)、及第3高反射構件128的紅外線的反射率,可為相同,亦可至少一者的反射率相異。也就是說,只要各者至少比50%高,便可獲得紅外線的反射效果。
另,反射板124,亦可設計成如同第3高反射構件128般,在外管12的表面將第2高反射材料126以膜狀形成。第3高反射構件128的最上端,可位於比反射板124的最上端還高的位置。
按照本實施形態,第1高反射構件120、第2高反射構件124、第3高反射構件配置於和斷熱板區域36相向的位置,故不僅會抑制熱從爐口部15之逃逸,還能抑制熱從內部形成有供冷卻水流通的流道之環狀的冷卻環130之逃逸。
本實施形態之基板處理裝置10,如圖8所示,具備作為控制部之控制用電腦亦即控制器200。控制器200,具有包含CPU(Central Precessing Unit)201及記憶體202等之電腦本體203、與作為通訊部之通訊IF(Interface) 204、與作為記憶部之記憶裝置205、與作為操作部之顯示/輸入裝置206。也就是說,控制器200包含就一般的電腦而言之構成部分。
CPU201構成操作部的中樞,執行記憶裝置205中記憶的控制程式,遵照來自顯示/輸入裝置206的指示而執行記憶裝置205中記錄著的配方(例如製程用配方)。另,製程用配方,無需贅言地包含圖9所示後述從步驟S1至步驟S9為止之處理。無需贅言地包含圖10所示後述從步驟S1至步驟S9為止之處理。
此外,作為暫時記憶部之記憶體202,為快閃記憶體、RAM(Random Access Memory;隨機存取記憶體)等,特別是RAM作用成為CPU201的工作區域等。
通訊部204,和壓力控制器21、氣體流量控制器24、驅動控制器28、溫度控制器64(或將它們統稱為副控制器)電性連接。控制器200,能夠透過此通訊部204而和副控制器交換有關各零件的動作之資料。這裡,副控制器為至少具有本體203之構成,可為和控制器200同樣之構成。
本揭示之實施形態中,雖舉控制器200為例而說明,但不限於此,可運用通常的電腦系統來實現。例如,從存儲有用來執行上述的處理之程式的USB等外部記錄媒體207將該程式安裝至泛用電腦,藉此亦能執行上述的處理。此外,亦可運用通訊線路、通訊網路、通訊系統等的通訊IF204。在此情形下,例如亦可將該程式布告於通訊網路的布告欄,將其透過網路疊加於載波而提供。然後,將以此方式被提供的程式起動,在OS(Operating System;作業系統)的控制下,如同其他的應用程式般執行,藉此便能執行上述的處理。
(成膜處理)
接著,作為半導體裝置(元件)的製造工程的一工程,說明運用上述的基板處理裝置10在基板上形成膜之處理(以下亦稱成膜處理)的順序例。
以下,概略說明作為原料氣體運用二氯二矽烷(Si2
H2
Cl2
,略稱:DCS)氣體,作為反應氣體運用氨(NH3
) 體,在基板1上形成氮化矽膜(Si3
N4
膜,以下亦稱SiN膜)的例子。
本實施形態中的成膜處理中,是至少於一定期間同時進行對處理室14的基板1供給DCS氣體之工程、與對處理室14的基板1供給NH3
氣體之工程,藉此在基板1上形成SiN膜。此外,亦可設計成進行規定次數(1次以上)的具有對處理室14的基板1供給DCS氣體或NH3
氣體之工程、與從處理室14除去未反應的殘留氣體之工程的循環。
此外,本說明書中使用「基板」這一詞之情形,和使用「晶圓」這一詞之情形為同義。
本實施形態中的成膜處理中,是同時進行對處理室14的基板1供給原料氣體之工程、與對處理室14的基板1供給反應氣體之工程,藉此在基板1上形成膜。這裡,以下說明於所有期間同時供給原料氣體與反應氣體之情形。
(基板搬入:步驟S1)
保持著基板1與附反射構件斷熱板120的晶舟31,藉由驅動控制器28使晶舟升降機26動作而被裝入製程管11內,被搬入至處理室14搬入(晶舟載入)。此時,封帽25成為介著未圖示的O型環將處理室14氣密地閉塞(密封)之狀態。
另,在晶舟31的基板處理區域35,能夠藉由驅動控制器28使未圖示的移載裝置及移載裝置升降機動作,而將複數片的基板1裝填(晶圓進料)。此外,在晶舟31的斷熱板區域36,事先裝填複數片的附反射構件斷熱板120。
(壓力調整及溫度調整:步驟S2)
藉由壓力控制器21控制排氣裝置19,使得處理室14成為規定的壓力(真空度)。此時,處理室14的壓力藉由壓力感測器20而被測定,基於此測定出的壓力資訊而排氣裝置19受到反饋控制。排氣裝置19,至少於對基板1之處理結束前的期間會維持常時作動的狀態。
此外,藉由加熱器單元40加熱,使得處理室14的基板1成為規定的處理溫度。此時,基於設置在加熱器單元40的熱電偶65檢測出的溫度資訊而加熱器單元40往電熱加熱器之通電情況受到反饋控制,使得藉由溫度控制器64讓處理室14成為規定的溫度分布。加熱器單元40所做的處理室14之加熱,至少於對基板1之處理結束前的期間會持續進行。這裡,作為處理溫度,維持在650℃以上800℃以下,較佳是650℃以上700℃以下的溫度。
此外,開始藉由晶舟旋轉機構29的馬達做晶舟31及基板1之旋轉。具體而言,一旦藉由驅動控制器28使晶舟旋轉機構29的馬達旋轉,則晶舟31被旋轉,伴隨此基板1被旋轉。此晶舟旋轉機構29的馬達的旋轉所致之晶舟31及基板1之旋轉,至少於對基板1之處理結束前的期間會持續進行。
(原料氣體供給:步驟S3)
一旦處理室14的溫度穩定在事先設定好的處理溫度,則同時進行對處理室14的基板1之原料氣體的供給、與對處理室14的基板1之反應氣體的供給。
此步驟中,藉由氣體流量控制器24,各自受到流量控制的原料氣體與反應氣體之混合氣體從氣體導入管22被導入至處理室14。然後,此混合氣體在處理室14的氣相中熱分解,在基板1形成膜。未反應的混合氣體,在排氣側流道17流通而從排氣管18被排氣。此時,亦可同時往氣體導入管22內放流N2
氣體。此外,亦可設計成將原料氣體用的氣體導入管與反應氣體用的氣體導入管各自個別地設置,使原料氣體與反應氣體在處理室14混合,而在基板1上形成膜。
(排淨氣體供給:步驟S4)
膜形成後,停止原料氣體與反應氣體之供給。然後,此時,藉由排氣裝置19將處理室14真空排氣,將處理室14中殘留的未反應或是已參與膜的形成之原料氣體、反應氣體、或它們的混合氣體從處理室14排出。此時,亦可將N2
氣體往處理室14供給。N2
氣體作用成為排淨氣體,藉此能夠提高將處理室14中殘留的氣體從處理室14排出之效果。
(實施規定次數)
雖未圖示,但亦可設計成以規定次數(n次)進行和上述步驟非同時地亦即非同步地進行之循環,藉此在基板1上形成規定膜厚的膜。
(排淨及大氣壓恢復:步驟S5)
成膜處理完成後,從氣體導入管22將N2
氣體往處理室14供給,而從排氣管18排氣。N2
氣體作用成為排淨氣體。藉此,處理室14被排淨,處理室14中殘留的氣體或反應副生成物從處理室14被除去(排淨)。同時,作為冷卻氣體的冷卻空氣90透過風擋(check damper)104被供給至氣體導入路107。被供給的冷卻空氣90在緩衝部106內暫時的蓄積,從複數個開口孔110透過氣體供給流道108吹出至空間75。然後,從開口孔110吹出至空間75的冷卻空氣90藉由排氣孔81及排氣管道82而被排氣。其後,處理室14的環境被置換成惰性氣體(惰性氣體置換),處理室14的壓力恢復成常壓(大氣壓恢復)。
(基板搬出:步驟S6)
藉由驅動控制器28使晶舟升降機26下降,藉此封帽25被下降,製程管11的下端開口。然後,處理完畢的基板1在受到晶舟31支撐的狀態下,從製程管11的下端被搬出至製程管11的外部(晶舟卸載)。處理完畢的基板1,從晶舟31被取出(晶圓卸料)。藉由以上,基板1的處理完成。
(按照基板處理裝置的構成之作用、效果)
接著,說明按照本實施形態之基板處理裝置10的構成之作用、效果。
按照本實施形態之基板處理裝置10,加熱器單元40以圍繞處理室14之方式設置,基板1從側方被加熱。因此,特別是處理室14下方的基板1的中心部難以被加熱,又,溫度容易下降,處理室14的昇溫耗費時間,恢復時間(溫度穩定時間)有變長的傾向,但如上述般藉由在斷熱板區域36配置紅外線的反射率高之第1高反射構件120,藉由斷熱作用與紅外線的反射作用會抑制熱往基板處理區域35的下方(爐口部15)之逃逸,而能夠減低溫度降低。
也就是說,按照本實施形態,藉由在斷熱板區域36配置紅外線的反射率高之第1高反射構件120,通過第1高反射構件120的輻射能量會減少,能夠使晶舟31的下方而斷熱板區域36上方的基板1中心部附近的受熱量增加。藉此,可減低由於處理室14下方的基板中心部的溫度的降低而產生之面內溫度偏差。
此外,本實施形態之基板處理裝置10中,在外管12與內管13之間的排氣側流道17,配置有紅外線的反射率高之反射板124,因此會確保氣體的排氣路徑,同時減少往基板處理區域35的下方通過的輻射能量。是故,和未配置反射板124的情形比較,會抑制晶舟31的下方側的溫度降低,能夠使配置於晶舟31的下方側之基板1的受熱量增加。另,反射板124亦做了上下方向的斷熱強化,因此複數個反射體124C於上下方向相距一定間隔而受到支撐。
此外,本實施形態之基板處理裝置10中,在外管12的徑方向外側,配置有紅外線的反射率高之第3高反射構件128。此第3高反射構件128,抑制熱往側面方向之逃逸而進行斷熱。
又,本實施形態之基板處理裝置10中,第2高反射構件124,在外管12與內管13之間的排氣側流道17內,以設於外管12的下部且外管12的內壁側之方式配置於設於爐口部15的上端之保持部,而在外管12的徑方向外側配置有第3高反射構件128。藉由該些第2高反射構件124及第3高反射構件128,抑制熱往冷卻環130之逃逸同時進行斷熱。
依此方式,本實施形態之基板處理裝置10中,可藉由具有第1高反射構件122之附反射構件斷熱板120、具有第2高反射構件126之反射板124、及第3高反射構件128而有效地抑制熱往設於基板處理區域35的下方的歧管16及冷卻環130之逃逸、及熱往側面方向之逃逸。
此外,藉由本實施形態之熱逃逸的抑制效果,亦可減低加熱器輸出,而可達成節能化。
此外,第1高反射構件122、第2高反射構件126、及第3高反射構件128,一例而言係形成為比附反射構件斷熱板120的圓板121還薄而熱容量被做成較小,因此昇溫時溫度容易上昇,冷卻時溫度容易下降,溫度追隨性提升,亦可減低加熱器輸出。
又,於基板處理時,熱往位於基板處理區域35的下方的歧管16及冷卻環130之逃逸、及熱往側面方向之逃逸受到抑制,故可降低穩定時的加熱器的輸出,而節能。
此外,熱往歧管16之逃逸受到抑制,藉此歧管16的溫度上昇受到抑制,能夠使構成晶舟旋轉機構29的馬達、旋轉軸30的磁封等對熱的耐久性提升。
<實驗例>
為確認本實施形態之效果,試作出適用上述實施形態的構成之實施例之基板處理裝置及比較例之基板處理裝置,而進行了熱逃逸的比較。
比較例之基板處理裝置,是從實施例之基板處理裝置卸除反射板124、及第3高反射構件128,而裝配未形成有反射構件的石英的圓板121來取代附反射構件斷熱板120而成。
實驗是藉由加熱器單元40將處理室14加熱,並且在冷卻環130放流冷卻水,在處理室14的溫度(這裡為800℃)成為一定的恆常狀態之狀態下,計測從冷卻環130排出的冷卻水的水溫。
實驗結果,相對於從比較例之基板處理裝置排出的冷卻水,從實施例之基板處理裝置排出的冷卻水溫度降低約1.5℃。若將此溫度換算成熱量則為相當於300W之減低,可知能獲得按照本實施形態之構成的熱逃逸的效果。
此外,計測處理室14的溫度之結果,計測藉由加熱器單元40將處理室14加熱而處理室14的溫度到達規定的溫度所需的時間、及停止加熱器單元40所做的加熱而處理室14降低至規定的溫度所需的時間之結果可知,實施例之基板處理裝置和比較例之基板處理裝置比較,溫度變化變快。
(其他實施形態)
以上已具體說明了本揭示之實施形態。然而,本揭示不限定於上述之實施形態,在不脫離其要旨的範圍內可做種種變更。
上述形態中雖記載處理溫度為600℃以上800℃以下,但無需贅言地亦能變更高反射構件的材質等而適用於處理溫度的變更。以下利用圖10,說明運用原料氣體與反應氣體而在基板1上形成膜的例子。另,這裡的處理溫度為500℃以上600℃以下。
本實施形態中的成膜處理中,是將非同時地進行對處理室14的基板1供給原料氣體的工程、及從處理室14除去原料氣體(殘留氣體)的工程、及對處理室14的基板1供給反應氣體的工程、及從處理室14除去反應氣體(殘留氣體)的工程之循環予以進行規定次數(1次以上),藉此在基板1上形成膜。
另,說明和圖9所示處理相異之處理(循環成膜)之處,和圖9所示相同之處理此處就省略說明。故,基板搬入工程(步驟S1)、壓力調整及溫度調整工程(步驟S2)已經詳述故此處省略。
<成膜處理>
一旦處理室14的溫度、壓力等穩定在事先設定好的處理溫度、壓力,便依序執行以下4個步驟,亦即步驟S3~S6。
(原料氣體供給:步驟S3)
此步驟中,對處理室14的基板1供給原料氣體。
此步驟中,從氣體導入管22被導入至處理室14的原料氣體藉由氣體流量控制器24而受到流量控制,在內管13的處理室14流通而通過排氣側流道17從排氣管18被排氣。此時,同時往氣體導入管22內放流N2
氣體。N2
氣體藉由氣體流量控制器24而受到流量調整,和原料氣體一起被供給往處理室14,而從排氣管18被排氣。藉由對基板1供給原料氣體,在基板1的最表面上會形成第1層(例如未滿1原子層至數個原子層的厚度之薄膜)。
(排淨氣體供給:步驟S4)
形成第1層後,停止原料氣體的供給。此時,藉由排氣裝置19將處理室14真空排氣,而將處理室14中殘留的未反應或是已參與第1層的形成之原料氣體從處理室14排出。此時,維持往處理室14供給N2
氣體。N2
氣體作用成為排淨氣體,藉此能夠提高將處理室14中殘留的氣體從處理室14排出之效果。
(反應氣體供給:步驟S5)
步驟S4結束後,對處理室14的基板1,亦即形成於基板1上的第1層供給反應氣體。反應氣體是對藉由熱而被活性化的基板1供給。
此步驟中,從氣體導入管22被導入至處理室14的反應氣體藉由氣體流量控制器24而受到流量控制,在內管13的處理室14流通而通過排氣側流道17從排氣管18被排氣。此時,同時往氣體導入管22內放流N2
氣體。N2
氣體藉由氣體流量控制器24而受到流量調整,和反應氣體一起被供給往處理室14,而從排氣管18被排氣。此時,會對基板1供給反應氣體。對基板1供給的反應氣體,和步驟S3中在基板1上形成的第1層的至少一部分反應。藉此,第1層在非電漿下被熱性氮化,被變化成第2層(被改質)。
(排淨氣體供給:步驟S6)
形成第2層後,停止反應氣體的供給。然後,藉由和步驟S4同樣的處理手續,將處理室14中殘留的未反應或是已參與第2層的形成之反應氣體或反應副生成物從處理室14排出。此時,亦可不將處理室14中殘留的氣體等完全排出,這點和步驟S4同樣。
(實施規定次數:步驟S7)
將非同時地亦即非同步地進行上述4個步驟之循環予以進行規定次數(n次),藉此便能在基板1上形成規定膜厚的膜。另,較佳是將進行1次上述的循環時形成的第2層的厚度訂為比規定的膜厚還小,而將上述的循環反覆複數次,使得藉由層積第2層而形成的膜的膜厚成為規定的膜厚為止。
然後,有關排淨及大氣壓恢復工程(步驟S8)及基板搬出工程(步驟S9)亦和圖9所示步驟S5及步驟S6同樣,而省略記載。
本實施形態中亦是在斷熱板區域36配置紅外線的反射率高之第1高反射構件120,而第2高反射構件124配置於設於歧管16的上端的內側之保持部,第3高反射構件128配置於外管12的徑方向外側,藉此便能抑制熱往設於基板處理區域35的下方的歧管16及冷卻環130之逃逸,及熱往處理室14的側面方向之逃逸。
此外,上述實施形態中雖說明在基板上形成膜的例子,但膜種類無特別限定。例如,能夠適用於氮化矽膜(SiN)、金屬氮化膜等的氮化膜、氧化矽膜(SiO膜)、金屬氧化膜等的氧化膜等的各種膜種類。
此外,上述實施形態中雖說明了基板處理裝置,惟能夠適用於半導體製造裝置全體。此外,不限於半導體製造裝置,亦能適用於處理LCD(Liquid Crystal Display)裝置這樣的玻璃基板之裝置。
1:基板(晶圓)
10:基板處理裝置
121:圓板(斷熱材)
122:第1高反射構件
126:第2高反射構件
128:第3高反射構件
[圖1]示意本揭示的一實施形態之基板處理裝置的部分剖斷正面圖。
[圖2]本揭示的一實施形態之基板處理裝置的正面截面圖。
[圖3](A)為示意本揭示的一實施形態之基板保持具的斷熱區域周邊的截面圖,(B)為示意附反射構件斷熱板的截面圖。
[圖4](A)為示意本揭示的一實施形態之反射板的立體圖,(B)為示意反射板的支撐座的截面圖。
[圖5]示意被支撐於歧管的反射板的立體圖。
[圖6]示意本揭示的一實施形態之第3高反射構件的立體圖。
[圖7]示意本揭示的另一實施形態之第3高反射構件的截面圖。
[圖8]示意本揭示的一實施形態之基板處理裝置中的控制器的硬體構成的圖。
[圖9]本揭示的一實施形態之基板處理工程的流程圖。
[圖10]本揭示的另一實施形態之基板處理工程的流程圖。
11:製程管
12:外管
12A:外凸緣
13:內管
14:處理室
15:爐口部
16:歧管
16A:圓筒部
16B:上凸緣
16C:下凸緣
17:排氣側流道
25:封帽
30:旋轉軸
31:晶舟
33:端板
34:保持構件
35:基板處理區域
36:斷熱板區域(斷熱區域)
38:端板
40a:斷熱材
41:斷熱材
120:附反射構件斷熱板
121:圓板(斷熱材)
122:第1高反射構件
124:反射板
127:塊體
128:第3高反射構件
128A:外凸緣
130:冷卻環
132:O型環
136:O型環
140:固定環
142:螺栓
144:環
Claims (16)
- 一種基板處理裝置,具備:第1反應管,供裝入在下部具有供設置斷熱材之斷熱區域的基板保持具;及第2反應管,設於前述第1反應管的外側;及爐口凸緣部,在前述第1反應管與前述第2反應管之間的第1空間具有保持部;及加熱部,設置成覆蓋前述第2反應管,將被載置於前述第1反應管內的前述基板保持具之基板加熱;又具備:第1高反射構件,設於前述斷熱區域,其紅外線的反射率比前述斷熱材還高;及第2高反射構件,於前述第1空間內,以設於前述第2反應管下部的內壁之方式,配置於設於前述爐口凸緣部之前述保持部,其紅外線的反射率比前述斷熱材還高。
- 如請求項1記載之基板處理裝置,其中,更具備:第3高反射構件,設於形成於前述加熱部與前述第2反應管之間的第2空間,其紅外線的反射率比前述斷熱材還高。
- 如請求項2記載之基板處理裝置,其中,前述第1高反射構件、前述第2高反射構件、及前述第3高反射構件的反射率為80%以上。
- 如請求項2記載之基板處理裝置,其中,前述第1高反射構件、前述第2高反射構件、及前述第3高反射構件的反射率相同。
- 如請求項2記載之基板處理裝置,其中,前述第1高反射構件、前述第2高反射構件、及前述第3高反射構件當中的至少一者的反射率相異。
- 如請求項2記載之基板處理裝置,其中,前述第1高反射構件、前述第2高反射構件、及前述第3高反射構件,構成為厚度比前述斷熱材還薄。
- 如請求項2記載之基板處理裝置,其中,前述第2高反射構件及前述第3高反射構件的至少其中一者,構成為在前述第2反應管的表面形成反射膜。
- 如請求項2記載之基板處理裝置,其中,前述第2高反射構件及前述第3高反射構件的至少其中一者,構成為裝配在前述第2反應管的表面。
- 如請求項2記載之基板處理裝置,其中,前述第3高反射構件的最上端構成為比前述第2高反射構件的最上端還高。
- 如請求項2記載之基板處理裝置,其中,前述第2高反射構件及前述第3高反射構件的至少其中一者,構成為配置於供保持前述基板的基板處理區域的下側,且和前述加熱部相向之位置。
- 如請求項2記載之基板處理裝置,其中,前述第1高反射構件、前述第2高反射構件、及前述第3高反射構件,構成為配置於和前述斷熱板區域相向之位置,且和前述加熱部相向之位置。
- 如請求項1記載之基板處理裝置,其 中,更設置:冷卻環,設於前述第2反應管與前述爐口凸緣部之間。
- 如請求項12記載之基板處理裝置,其中,前述冷卻環,設於前述第1空間的外側。
- 如請求項12記載之基板處理裝置,其中,前述冷卻環,介著密封構件而設於前述第2反應管與前述爐口凸緣部。
- 一種斷熱材組件,設於處理室,該處理室形成於第2反應管與爐口凸緣部的內部,該第2反應管,設於第1反應管的外側,該第1反應管供裝入基板保持具,該基板保持具具有供設置斷熱材的斷熱區域;及該爐口凸緣部,在前述第1反應管與前述第2反應管之間的第1空間具有保持部;該斷熱材組件具備:第1高反射構件,設於前述斷熱區域,其紅外線的反射率比前述斷熱材還高;及第2高反射構件,於前述第1空間內,以設於前述第2反應管下部的內壁之方式,配置於設於前述爐口凸緣部之前述保持部,其紅外線的反射率比前述斷熱材還高。
- 一種半導體裝置的製造方法,具有:基板處理工程,一面加熱處理室,一面處理基板,其中該處理室形成於第2反應管與爐口凸緣部的內部,該第2反應管設於第1反應管的外側,該第1反應管供裝入基板保持具,該基板保持具具有供保持前述基板的基板處理區域 與供設置斷熱材的斷熱區域;該爐口凸緣部在前述第1反應管與前述第2反應管之間的第1空間具有保持部;該處理室具備:第1高反射構件,設於前述斷熱區域,其紅外線的反射率比前述斷熱材還高;及第2高反射構件,於前述第1空間內,以設於前述第2反應管的內壁之方式,配置於設於前述爐口凸緣部之前述保持部,其紅外線的反射率比前述斷熱材還高。
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