TWI804951B - 基板處理裝置、基板處理方法及程式 - Google Patents

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Abstract

一種基板處理裝置，係具有：筒狀外管，其之上端封閉下端敞開；內管，其設置在外管之內部，形成為上端封閉下端敞開的筒狀，且內部可以進行基板之處理；歧管，其連接到外管的下端和內管的下端，且與內管之處理室連通，並且具備與內管和外管之間的環狀空間隔離的排氣空間，且形成為筒狀；處理氣體噴嘴，其向內管之內部供給進行基板之處理的處理氣體；淨化氣體噴嘴，其向環狀空間供給淨化氣體；及傳導可變部，其設置在環狀空間與排氣空間之間，且允許氣體能夠通過環狀空間與排氣空間之間。

Description

基板處理裝置、基板處理方法及程式
本揭示關於基板處理裝置、基板處理方法及程式。
在半導體積體電路裝置(以下稱為IC(Integrated Circuit))之製造方法中，例如採用間歇式垂直熱壁式CVD形成，在矽晶圓上成膜多晶或單晶之矽或矽鍺時，使用例如批次型立式熱壁式CVD成膜裝置(以下稱為基板處理裝置)。 在這種基板處理裝置中，存在具備外管和配置在外管之內側的內管，將矽晶圓搬入內管，向內管內供給處理氣體，並且藉由加熱器加熱該內管內，而在矽晶圓上進行成膜的基板處理裝置(參照例如日本特開2003-203868號公報，日本特開2006-5198號公報)。
發明所欲解決的課題
但是，在這樣的基板處理裝置中，如果處理氣體流入內管與外管之間的空間時，在外管面向該空間的內表面有可能生成反應生成物之膜(例如矽或矽鍺之沉積膜)，除去外管中的反應生成物需要費時費力。
本揭示目的在於提供可以抑制在外管之內表面生成反應生成物之膜的技術。 用於解決課題的手段
根據本揭示之一態樣，提供具備以下的技術，例如筒狀外管，其之上端封閉下端敞開；內管，其設置在外管之內部，形成為上端封閉下端敞開的筒狀，且內部可以進行基板之處理；歧管，其設置於外管和內管之下方，與內管之內部空間連通，並且具備與內管和外管之間的環狀空間隔離的排氣空間，且形成為筒狀；處理氣體噴嘴，其供給在內管之內部進行基板之處理的處理氣體；淨化氣體噴嘴，其對環狀空間供給淨化氣體；及傳導可變部，其設置在環狀空間與排氣空間之間的隔壁部，允許氣體在環狀空間與排氣空間之間通過並且可以改變氣體通過的傳導。 發明效果
根據以上說明的本揭示的基板處理裝置、基板處理方法，可以抑制在外管之內表面生成反應生成物之膜。
使用圖1~圖6對本揭示之一實施形態的基板處理裝置10進行說明。又，以下之說明中使用的圖面都是示意圖，圖面中所示各要素之尺寸之關係、各要素之比例等不一定和實際者一致。此外，在多個圖面彼此之間，各要素之尺寸之關係、各要素之比例等不一定和實際者一致。
圖1係示出本揭示的基板處理裝置10之概略構成的剖面圖。基板處理裝置10構成為，例如在IC等之製造所使用的矽晶圓(以下稱為基板)上沉積多晶矽膜的立式CVD成膜裝置(批次型立式熱壁式CVD成膜裝置)。
圖1所示的基板處理裝置10具備中心軸垂直配置的立式之外管11，在外管11之內部同軸地收納有內管12。又，在外管11與內管12之間形成環狀空間18。
本實施形態之外管11，係由石英製成，形成為上端封閉的圓筒形狀。內管12，係由碳化矽(SiC)製成，上端封閉形成直徑小於外管11的圓筒形狀。外管11係耐壓容器，需要藉由後述之作為第一密封材料的密封材料33進行密封。又，由於爐內之熱容易傳遞到密封材料33使密封材料33暴露在高溫中，因此外管11難以使用熱傳導率高的碳化矽。內管12形成為厚度比外管11薄，並且不必具有承受大氣壓與真空之間之壓力差的強度。
又，碳化矽(SiC)之線膨脹係數，在以4H-SiC粉末為主要原料藉由反應燒結法形成的一般產品中例如為4.2×10 -6/K，後述的多晶矽膜之線膨脹係數為3.9×10 -6/K，已知碳化矽(SiC)之線膨脹係數為多晶矽之線膨脹係數的+7.6%。順便提一下，石英(SiO 2)之線膨脹係數為0.5×10 -6/K。
內管12之內部空間供作為由晶舟25層疊的多片基板1被搬入的處理室13。此外，內管12之下端敞開構成供晶舟25出入的爐口14。
外管11固定在短圓筒形狀的歧管16之上部，該歧管16安裝在基板處理裝置10之框體2。
在歧管16之上端設置有沿徑向向外側突出的上凸緣16A，在歧管16之下端設置有沿徑向向外側突出的下凸緣16B，在歧管16之內周設置有向徑向內側突出的作為環狀分隔壁之內側凸緣(肋)17。又，內側凸緣17構成為環狀。
在歧管16之內部空間，內側凸緣17與框體2之上表面之間的空間形成為排氣空間ES。
外管11之下端經由密封材料33支撐在歧管16之上凸緣16A上。歧管16之下凸緣16B經由作為第二密封材料之密封材料34支撐在框體2之上表面。
在歧管16之外壁，在內側凸緣17的更下側設置有與排氣空間ES連通的作為排氣口之排氣管19。在該排氣管19連接有對排氣空間ES之內部之氣體進行排氣的未圖示的排氣裝置。
如圖1、圖3~圖5所示，在內管12之下端一體地形成有沿徑向向外側突出的凸緣(唇緣)12A。凸緣12A之外徑小於內側凸緣17之內徑，使得凸緣12A能夠在軸向(上下方向)上通過歧管16之內側凸緣17之內側。
在凸緣12A之下側配置有環狀之內管支撐件35，在內管支撐件35之下側配置有作為安裝構件的環狀之密封凸緣36。此外，在凸緣12A之上側配置有環狀之內管嵌合環37。
內管支撐件35為環狀，但是沿徑向向外側突出的多個突出部35A沿圓周方向間隔地形成在外周部。除了突出部35A以外的內管支撐件35之外徑係小於內側凸緣17之內徑。
此外，內管嵌合環37為為環狀，但是在外周部，在與內管支撐件35之突出部35A對向的位置上形成有沿徑向向外側突出的突出部37A。除了突出部37A以外的內管嵌合環37之外徑係小於內側凸緣17之內徑。
在內側凸緣17之內周部形成有多個缺口17A，使得內管支撐件35之突出部35A及內管嵌合環37之突出部37A能夠在軸向(上下方向)上通過。
藉此，當內管嵌合環37之突出部37A和內管支撐件35之突出部35A面對內側凸緣17之缺口17A時，內管嵌合環37和內管支撐件35可以相對於內側凸緣17沿軸向(上下方向)通過。
如圖4所示，當內管12之凸緣12A夾在內管嵌合環37與內管支撐件35之間的狀態下，內管嵌合環37與內管支撐件35藉由多個螺絲38相互連結。藉此，內管嵌合環37和內管支撐件35被固定在內管12之凸緣12A上。又，在內管支撐件35形成有用於螺固螺絲38的螺絲孔35B，在內管嵌合環37形成有供螺絲38插通的孔37B。
如圖5所示，密封凸緣36形成為具有比內側凸緣17之內徑大的直徑，且與內側凸緣17之下表面接觸。密封凸緣36藉由多個螺絲40固定在內管支撐件35上，內側凸緣17夾在內管支撐件35與密封凸緣36之間，使得內管12安裝在內側凸緣17上。如此則，即使處理室13之壓力高於環狀空間18之壓力時，內管12亦不浮動或移動。又，在內管支撐件35形成有用於螺固螺絲40的螺絲孔35C，在密封凸緣36形成有用於插入螺絲40的孔36B。
又，內管嵌合環37、內管12、內管支撐件35、和密封凸緣36各自的外徑形成為小於歧管16之內徑。
如圖3所示，在密封凸緣36上沿圓周方向間隔地形成有多個(本實施形態中為8個)螺絲孔41，在內側凸緣17以和螺絲孔41相同間隔的方式形成有多個(本實施形態中為8個，參照圖2)貫穿孔42。
又，使內管嵌合環37之突出部37A和內管支撐件35之突出部35A面對內側凸緣17之缺口17A，並且使內管12、內管嵌合環37和內管支撐件35相對於內側凸緣17通過上方之後，藉由旋轉內管12，則密封凸緣36之螺絲孔41與內側凸緣17之貫穿孔42可以彼此面對。此外，在螺絲孔41與貫穿孔42彼此面對的狀態下，如上所述，內管12安裝在內側凸緣17上。
圖6A所示形成有6角孔的帶通氣孔緊固螺絲43、或圖6B所示形成有6角孔的通常之緊固螺絲44可以螺入彼等螺絲孔41中。例如直徑為0.8mm之通氣孔43A形成在帶通氣孔緊固螺絲43之軸心，以便氣體可以通過。
帶通氣孔緊固螺絲43和緊固螺絲44例如是M4~M6之公制螺絲。
在基板處理裝置10中，帶通氣孔緊固螺絲43被螺固在多個螺絲孔41之中之至少一個，緊固螺絲44或普通螺絲被螺固在剩餘之螺絲孔41。如此一來，處理室13與環狀空間18僅經由帶通氣孔緊固螺絲43之通氣孔43A連通。
又，由多個螺絲孔41、帶通氣孔緊固螺絲43、和緊固螺絲44來構成本揭示的傳導可變部。傳導係指當氣體從環狀空間18流向排氣空間ES時的氣體的通過阻力之倒數。例如如果增加帶通氣孔緊固螺絲43之個數，則通過阻力減少，傳導變大。
(處理氣體噴嘴) 如圖1及圖2所示，在歧管16之側壁，在內側凸緣17的更下側之位置插入有多個處理氣體噴嘴21，處理氣體噴嘴21之開口端配置在處理室13之上端部或基板1之側方。亦即，處理氣體噴嘴21在管之前端僅具有1個與管之腔體相同形狀及面積之開口。大的開口不會如針孔開口般臂沉積物堵塞。彼等多個處理氣體噴嘴21在處理室13之內部各別具有不同的高度，控制從各處理氣體噴嘴21噴出的原料氣體50的流量，以確保各基板1表面的膜厚及膜質(晶粒尺寸)的均勻性。處理氣體噴嘴21可以由和外管11相同的素材或不同的素材構成。又，處理氣體噴嘴21為本揭示的處理氣體噴嘴之一例。
處理氣體噴嘴21連接到未圖示的氣體供給裝置，從氣體供給裝置供給處理氣體(原料氣體50、作為預處理氣體之氫(H 2)氣體、或作為淨化氣體之氮氣)，彼等氣體係從處理氣體噴嘴21之開口端噴向處理室13之內部。由處理氣體噴嘴21導入處理室13內的氣體，在處理室13內向下流動，並經由排氣空間ES及排氣管19排出到外部。
(淨化氣體噴嘴) 在歧管16之側壁插入有作為淨化氣體噴嘴之淨化氣體噴嘴20，淨化氣體噴嘴20之開口端配置在環狀空間18之上端部側。淨化氣體噴嘴20連接到供給作為惰性氣體之氮氣的氣體供給裝置。由淨化氣體噴嘴20導入到環狀空間18之上端部的氮氣，能夠沿環狀空間18向下流動並從帶通氣孔緊固螺絲43之通氣孔43A排出到排氣空間ES。
氣體供給裝置藉由將控制閥53與流量控制器54串聯連接而構成，以預定的質量流量將來自氮氣源之氮氣供給至淨化氣體噴嘴20。又，2個配管經由分支連接到來自氮氣源之配管，一個配管經由氣體供給裝置連接到淨化氣體噴嘴20，另一個配管則經由未圖示的同樣之氣體供給裝置連接到處理氣體噴嘴21。
如圖1所示，配管45和配管46貫穿歧管16。 配管45之一端配置在處理室13，在配管45之另一端側經由開關閥47安裝有第一壓力計48。藉由第一壓力計48可以檢測出處理室13之內部壓力。又，開關閥47可以根據需要打開例如在使用第一壓力計48時等。
此外，配管46之一端配置在環狀空間18內，在配管46之另一端側經由開關閥51安裝有第二壓力計52。藉由第二壓力計52可以檢測出環狀空間18之內部壓力。又，開關閥51可以根據需要打開例如在使用第二壓力計52時等。
此外，在框體2之面對歧管16的位置設置有晶舟搬出入口3。由晶舟升降機(未圖示)升降的密封帽22從垂直方向的下方與殼體2的下表面接觸，從而堵住晶舟搬出入口3。
密封帽22形成為具有比晶舟搬出入口3之內徑大的外徑的圓盤形狀，藉由晶舟升降機使由框體2形成的晶舟搬出入室4在外管11之下方升降。
在密封帽22之中心軸線上配置有由旋轉致動器23旋轉的旋轉軸24，在旋轉軸24之上端垂直豎立地支撐著晶舟25。
晶舟25具備一對上下端板26、27，及豎立在端板26與端板27之間並垂直配設的三個保持構件28。多個保持溝29在長邊方向上等間隔地配設在三個保持構件28並且被刻設成彼此面對地開口。
藉由將基板1插入三個保持構件28之保持溝29之間，晶舟25將多片基板1水平地且使彼此對齊中心的狀態進行排列保持。晶舟25可以由和外管11相同的素材或不同的素材構成。
外管11之外側整體被隔熱罩31覆蓋，在隔熱罩31之內側，以圍繞外管11之周圍的方式同心地設置有對外管11的內部進行加熱的加熱器32。
隔熱罩31及加熱器32由構築在框體2之上的門架5垂直支撐。加熱器32被分割成多個加熱器部，並且彼等加熱器部構成為藉由溫度控制器(未圖示)彼此協作且獨立地程序控制。
(預準備) 首先，對利用本實施形態之基板處理裝置10進行基板1之處理之前的預準備(基板處理裝置10之初始設定)進行說明。 在該基板處理裝置10中，當利用原料氣體50處理收納在內管12內的基板1時，向環狀空間18供給氮氣，需要使供給到內管12的原料氣體50不流入環狀空間18。此外，供給到環狀空間18的氮氣，優選是抑制供給到環狀空間18的量以免浪費。
因此，在實際處理基板1之前，調整要安裝的帶通氣孔緊固螺絲43的數量，使得環狀空間18之壓力略高於處理室13之內部壓力，並且抑制氮氣之使用量(亦即，從環狀空間18排出到歧管16之排氣空間ES的量)。
在預準備中，一邊從處理氣體噴嘴21將氮氣供給至處理室13，一邊藉由排氣裝置對處理室13內實施排使成為與實際之處理條件相適應的壓力。此外，向環狀空間18供給氮氣，藉由第一壓力計48檢測處理室13之內部壓力，並且藉由第二壓力計52檢測環狀空間18之內部壓力。又，在預準備中，基板1不必要收納於內管12。
接著，變化帶通氣孔緊固螺絲43之數量並確認處理室13之內部壓力之檢測、環狀空間18之內部壓力之檢測、及氮氣之流量，以使環狀空間18之內部壓力略高於處理室13之內部壓力的方式，或使通氣孔43a內的氣體流速成為預定以上的方式，將處理室13之內部壓力與環狀空間18之內部壓力的差壓設為恆定，並且抑制氮氣之使用量，藉此而事前決定必要的帶通氣孔緊固螺絲43之數量。又，在處理室13之壓力變動較大的製程中，優選將壓差維持在至少內管的耐壓以下。例如藉由允許因壓力變動引起的通氣孔43a的流動(包括暫時性回流)而保持較小壓差的話，則通氣孔43a之合計傳導之最小值，係由環狀空間18之容積和最大壓力變動率決定。 該預準備結束後，可以進入基板1之實際之處理。又，該預準備亦可以藉由桌面計算進行。
又，在本實施形態之基板處理裝置10中，係在距淨化氣體噴嘴20最遠位置處的螺絲孔41中螺固有帶通氣孔緊固螺絲43，在其他螺絲孔41中螺固有普通的緊固螺絲44的狀態。
(作用及效果) 接著，針對如上所述完成預準備的基板處理裝置10之作用及效果，說明在基板1上成膜多晶矽的情況。
如圖1所示，在排列並保持有多片基板1的晶舟25以基板1組的排列方向為垂直的狀態被載置於密封帽22之上。基板1組被晶舟升降機推起，從內管12的爐口14搬入處理室13內(晶舟裝載)，在被密封帽22的支撐的狀態下配置在處理室13內。
接著，藉由排氣管19排出內部之空氣使得外管11之內部成為預定壓力(例如0.1~100Pa)，藉由加熱器32將外管11之內部升溫至預定溫度(例如大約650℃(500~750℃))。
接著，作為預處理氣體的氫氣體(H 2)藉由處理氣體噴嘴21以預定的流量(0.1~10L/min)導入處理室13的上端部。由處理氣體噴嘴21導入處理室13之上端部的氫氣體，在處理室13內向下流動，經由歧管16的排氣空間ES及排氣管19排出到基板處理裝置10之外部。 接著，氫氣體在處理室13內向下流動期間與晶舟25保持的基板1接觸，而對基板1實施還原處理等之預處理。
經過預定時間後，例如以甲矽烷(SiH 4)和0.1 %稀釋之三氯化硼(BCl 3)作為矽膜形成用之原料氣體50並將其從處理氣體噴嘴21將導入處理室13之上端部。
又，SiH 4氣體之流量例如為0.5~3L/min，BCl 3氣體的流量為0.02L/min以下。 從處理氣體噴嘴21導入處理室13內的原料氣體50，在處理室13內向下流動，並經由歧管16的排氣空間ES及排氣管19排出到基板處理裝置10之外部。
接著，原料氣體50，在處理室13內向下流動期間與晶舟25保持的基板1接觸而發生熱CVD反應，在基板1上沉積多晶矽(Deposition)而形成磊晶矽膜。
此外，在將原料氣體50供給至處理室13時，從淨化氣體噴嘴20將氮氣(N 2)供給至外管11與內管12之間的環狀空間18。
由於環狀空間18之內部壓力比內管12之內部和與內管12之內部連通的歧管16之排氣空間ES之內部壓力高，因此供給至環狀空間18的氮氣經由帶通氣孔緊固螺絲43之通氣孔43A被排出至歧管16之排氣空間ES。
又，氮氣在淨化氣體噴嘴20內流動期間被升溫，而從開口端流出時成為接近處理室13之溫度，因此氮氣引起的溫度或膜厚之不均勻被抑制。此外，氮氣從淨化氣體噴嘴20向上排出，在環狀空間18內從上部向下部循環，並從帶通氣孔緊固螺絲43之通氣孔43A排出，因此抑制了環狀空間18內的氮氣滯留。
如上所示，由於供給至內管12的原料氣體50被抑制了流入和擴散到環狀空間18，因此在面對環狀空間18的外管11之內表面和內管12之外表面的矽膜的沉積被抑制。
又，排出至歧管16之排氣空間ES的氮氣係和在內管12之內部向下流動的原料氣體50同時經由排氣管19排出到基板處理裝置10之外部。
經過預定的成膜時間後，停止原料氣體50之導入之後，將作為淨化氣體之氮氣從處理氣體噴嘴21導入處理室13，並且使處理室13及排氣空間ES之原料氣體50經由排氣管19排出到外部。當原料氣體50被充分排出之後，關閉排氣管19通往排氣裝置之流路，使處理室13內回復大氣壓。又為了儘快回復大氣，因此可以將氮氣從未圖示的擴散噴嘴(破裂填充板(Break fill board))導入處理室13或排氣空間ES。
此時，氮氣也從淨化氣體噴嘴20導入外管11與內管12之間的環狀空間18，差壓被維持在恆定水平以下。此外，抑制了殘留在內管12和歧管16之排氣空間ES的原料氣體50流入和擴散到環狀空間18中。
當處理室13和排氣空間ES被氮氣淨化並返回大氣後，由密封帽22支撐的晶舟25被晶舟升降機下降，晶舟25從內管12之爐口14被搬出(晶舟卸載)。
以下，藉由重複前述工程，藉由基板處理裝置10可以在基板1上批量處理多晶矽膜的形成。在前述工程中，可以每次在基板1上沉積2μm以上膜厚之多晶矽。
在以上之成膜工程中，原料氣體50在處理室13內向下流動期間不僅與基板1接觸，亦與內管12之內表面接觸，因此在內管12之內表面亦可以沉積磊晶矽。
由於形成內管12的碳化矽(SiC)之線膨脹係數與沉積在內管12之內表面的磊晶矽之線膨脹係數的值相似，因此內管12和內管12之內表面上沉積的磊晶矽在溫度變化時內管12與磊晶矽之間的膨脹(尺寸之變化)之差較小。因此，溫度變化時(例如在基板1之搬入~基板1之處理~基板1之搬出中)，作用在磊晶矽的機械應力被抑制為較小，可以防止累積在內管12之內表面的磊晶矽之沉積膜之剝落。為此，彼等線膨脹係數應該被定義並比較為常溫與處理溫度之間、或者成為最低溫的在基板1搬入期間中內管12或晶舟25的溫度與處理溫度之間的平均線膨脹係數。 碳化矽等燒結體的線膨脹係數由於燒結條件而不同，已知可以獲得3.1~4.4×10 -6/K之線膨脹係數，例如在放電電漿燒結法中，已知可以獲得具有和Si大致相等的3.9×10 -6/K之線膨脹係數的燒結體。放電電漿燒結法，係一邊加壓奈米尺寸之SiC超微粉末，一邊流過脈衝狀大電流而進行燒結，不使用燒結助劑。此外，在大規模之成形上存在技術困難。又，燒結體之線膨脹係數，係以碳化矽為基材，並且藉由公知之助劑(黏合劑)或ZrO 2、Al 2O 3、SiO 2、TiO 2、TiC、WC、B 4C、MoSi 2、Si 3N 4、AlN、TiN、BN、TiB 2、ZrB 2、LaB 6等添加劑之選擇可以變更。本例之內管12或晶舟25、處理氣體噴嘴21可以藉由使用這樣的方法獲得的具有與Si大致相等的線膨脹係數的燒結體來構成。
藉由抑制了累積在內管12之內表面的沉積膜之剝離，可以提前預防顆粒之產生。因此，可以減少清洗內管12的頻率，減少停機時間，從而提高基板處理裝置10的運轉率。
例如對於傳統的石英製內管，例如建議累積膜厚每10μm進行內管12之濕式或乾式洗淨。在1次處理沉積2μm之情況下，僅5次的成膜就必需進行洗淨。相對於此，內管12由線膨脹係數相對於沉積在基板表面上的沉積物的線膨脹係數為±8%或更小的材料製成時，在理想條件下，可以在不產生顆粒的情況下進行成膜，直至累積膜厚達到約100μm。如果線膨脹係數超過±8%，則允許的累積膜厚明顯低於100μm，無法實現長期免維護運轉。
另外，在本例的基板處理裝置10中，能夠從歧管的開口插入內管，能夠藉由安裝構件容易地將插入的內管裝卸於歧管的內側凸緣。亦即，可以在不移除外管的情況下移除內管。因此，更換清洗內管的作業變得容易且時間可以縮短，並且可以提高基板處理裝置的運轉率。
[其他實施形態] 以上，說明本揭示之一實施形態說明，但本揭示不限定於上述，除上述以外，在不脫離其主旨的範圍內可以實施各種變形。
又，本揭示不限定於前述實施形態，在不脫離其要旨的範圍可以進行各種變更。
在上述實施形態中，螺絲孔41形成在帶通氣孔緊固螺絲43或用來螺固緊固螺絲44的密封凸緣36上，貫穿孔42形成在內側凸緣17上，但是貫穿孔42形成在密封凸緣36上，螺絲孔41形成內側凸緣17上亦可。
前述實施形態中說明成膜多晶矽的情況，但基板處理裝置10不限定於此，亦適用在形成多晶矽鍺的情況等。 例如多晶矽鍺的成膜時之製程條件如以下。
原料氣體(括號內表示流量)例如為SiH 4(0.5~ 3L/min)、10%稀釋的GeH 4(3L/min以下)、0.1%稀釋BCl 3(0.02L/min以下)。 預處理氣體例如是H 2(0.1~10L/min)。預處理氣體的壓力例如為0.1~100Pa。例如預處理溫度為700-1000℃。成膜溫度為450~700℃。
又，由於附著於內管12內表面的多晶矽鍺的線膨脹係數(4.2×10 -6/K)也是和形成內管12的碳化矽(SiC)的線膨脹係數(4.2×10 -6/K)大致相同，因此，即使附著於內管12和內管12內表面的磊晶矽鍺的溫度發生變化，附著於內管12內表面的磊晶矽鍺也難以從內管12剝離。
本揭示的基板處理裝置不限定於立式CVD成膜裝置，可以適用在處理室內壁之溫度會產生變化的所有成膜裝置。
在上述實施形態中，內管12係由碳化矽(SiC)形成，沉積在內管12的膜為多晶矽或多晶矽鍺，但是只要形成內管12的材料之線膨脹係數與沉積在內管12的膜之材料之線膨脹係數相似即可，內管12和沉積在內管12的膜之材料不限定於上述實施形態。此外，內管12不限於具有均勻的線膨脹係數，其表面和內部的線膨脹係數可以不同。亦即，與石英的熱膨脹係數相比，如果可以連續產生沉積的內管12的整個表面，係由具有和由處理氣體沉積在內管上的膜的熱膨脹係數相近但不相同的熱膨脹係數的材料構成的話，即可以得到一定的抑制沉積膜剝離的效果。此類材料可藉由粉末冶金、浸漬和熱噴塗等方法製作為功能梯度材料。此外，為了抑制膜的目的，可以在表面形成一層至數層分子層的特殊結構，這種結構對熱膨脹係數幾乎沒有影響。表面的特殊結構包含H端基、OH端基、SiON超薄膜和其他抑製劑吸附層。SiC表面的OH端基可以藉由將其浸入氟化氫水溶液中輕易實現，藉由氫退火形成奈米線結構(Nano faucet structure)後，在氮氣氛圍中退火可以實現SiON超薄膜的形成。
在上述實施形態中，作為傳導可變部係事先調整帶通氣孔緊固螺絲43之數量，使得在基板1之處理時原料氣體50不會流入環狀空間18，並且抑制供給至環狀空間18的氮氣之使用量，但是不限定於此，只要是能夠變化傳導的構成即可。例如調整供給處理氣體的氣體供給裝置和供給氮氣的氣體供給裝置各自的氣體供給量，適當地維持環狀空間18與環狀空間18之差壓即可。亦即，淨化氣體流過通氣孔43a引起的壓力差可以直接由淨化氣體的流量控制。另外，在處理期間藉由反覆供給或停止原料氣體來進行處理室13內的壓力如上所述變動的成膜時，將流量控制器54變更為壓力控制器，可以與處理室13內的目標壓力模式(pattern)對應地前饋控制由壓力控制器供給的淨化氣體的壓力。
例如，第一壓力計48可以在處理基板1時檢測處理室13的內部壓力，而第二壓力計52也可以在處理基板1時檢測環狀空間18之內部壓力，例如，當檢測到基板1處理過程中的每個壓力時，監測裝置的運行狀態並記錄運行狀態，或者當壓力超出規定範圍時，發現到裝置的異常並停止裝置的運行。
以下是對本揭示的優選形式的附加說明。
(附加說明1)一種基板處理裝置，係具有： 筒狀外管，其之上端封閉下端敞開； 內管，其設置在前述外管之內部，形成為上端封閉下端敞開的筒狀，且內部可以進行基板之處理； 歧管，其設置於前述外管和前述內管之下方，與前述內管之內部空間連通，並且具備與前述內管和前述外管之間的環狀空間隔離的排氣空間，且形成為筒狀； 處理氣體噴嘴，其供給在前述內管之內部進行前述基板之處理的處理氣體； 淨化氣體噴嘴，其對前述環狀空間供給淨化氣體；及 傳導可變部，其設置在前述環狀空間與前述排氣空間之間的隔壁部，允許氣體在前述環狀空間與前述排氣空間之間通過，並且可以改變前述氣體通過的傳導。
(附加說明2)如附加說明1記載的基板處理裝置中， 在前述內管的下端設置有安裝構件，以便前述內管可以從筒狀之前述歧管之開口插入，並且該安裝構件可拆卸地安裝在形成在前述歧管的內周部上的環狀內側凸緣上。
(附加說明3)如附加說明1或2記載的基板處理裝置中，還具有： 對前述內部空間的壓力進行檢測的第一壓力計；及 對前述的環狀空間的壓力進行檢測的第二壓力計。
(附加說明4)如附加說明1~3之任一記載的基板處理裝置中， 前述內管係由藉由前述處理氣體處理前述基板時，相對於沉積在前述內管內側之表面的沉積物之線膨脹係數具有±8%以下之線膨脹係數的材料形成。
(附加說明5)如附加說明1~4之任一記載的基板處理裝置中， 前述內管係由具有與前述沉積物之線膨脹係數實質上相等的線膨脹係數的材料形成。
(附加說明6)如附加說明4記載的基板處理裝置中， 前述沉積物是矽，前述內管是以碳化矽為主要原料製成的燒結體。
(附加說明7)如附加說明1~4之任一記載的基板處理裝置中， 前述傳導可變部具有：貫穿前述隔壁部而設置的多個螺絲孔；及螺固在前述多個螺絲孔之任一的至少一個螺絲。
(附加說明8)如附加說明2記載的基板處理裝置中， 前述歧管具備：上凸緣，其設置在前述筒部之一端並且經由第一密封材料連接到前述外管；下凸緣，其設置在前述筒部之另一端並且經由第二密封材料連接到支撐前述外管的框體；及內側凸緣，其設置在前述筒部之內周並且支撐前述內管； 前述傳導可變部係設置在前述內側凸緣或前述安裝構件上。
(附加說明9)如附加說明1~4之任一記載的基板處理裝置中， 前述歧管之前述排氣空間不經由前述環狀空間而直接與前述內管之前述內部空間連通， 在前述歧管設置有排出前述內管內之氣體的排氣口。
(附加說明10)如附加說明2記載的基板處理裝置中， 對收納在前述內管之內部的前述基板進行沉積2μm以上之膜的處理。
(附加說明11)一種基板處理方法，係使用了附加說明1記載的基板處理裝置的基板處理方法，該基板處理方法具有： 對配置有前述基板的前述內管供給處理氣體而進行前述基板之處理，並且對前述環狀空間供給淨化氣體，使供給至前述內管的前述處理氣體經由前述排氣空間排出到前述歧管之外部，並且使前述環狀空間內之前述淨化氣體經由前述傳導可變部和前述排氣空間排出到前述歧管之外部的基板處理工程；及 在前述基板處理工程之結束後，從前述處理氣體噴嘴向前述內部空間供給淨化氣體，並且從前述淨化氣體噴嘴向前述環狀空間供給淨化氣體，使前述內部空間的前述處理氣體經由前述排氣空間排出到前述歧管之外部的排氣工程。
(附加說明12)一種程式，係使用附加說明1記載的基板處理裝置並且使前述基板處理裝置具備的電腦執行處理基板的程序，該處理基板的程序係進行以下的程序： 對配置有前述基板的前述內管供給處理氣體而進行前述基板之處理，並且對前述環狀空間供給淨化氣體，使供給至前述內管的前述處理氣體經由前述排氣空間排出到前述歧管之外部，並且使前述環狀空間內之前述淨化氣體經由前述傳導可變部和前述排氣空間排出到前述歧管之外部的基板處理程序；及 在前述基板處理工程之結束後，從前述處理氣體噴嘴向前述內部空間供給淨化氣體，並且從前述淨化氣體噴嘴向前述環狀空間供給淨化氣體，使前述內部空間的前述處理氣體經由前述排氣空間排出到前述歧管之外部的排氣程序。
1:基板 2:框體 3:晶舟搬出入口 4:晶舟搬出入室 5:門架 10:基板處理裝置 11:外管 12:內管 13:處理室 18:環狀空間 33:第一密封材料 25:晶舟 14:爐口 16:歧管 16A:上凸緣 16B:下凸緣 17:內側凸緣 ES:排氣空間 34:第二密封材料 19:排氣管 36:密封凸緣 21:處理氣體噴嘴 50:處理氣體(原料氣體) 20:淨化氣體噴嘴 53:控制閥 54:流量控制器 45:配管 46:配管 47:開關閥 48:第一壓力計 51:開關閥 52:第二壓力計 22:密封帽 23:旋轉致動器 24:旋轉軸 26,27:端板 28:保持構件 29:保持溝 31:隔熱罩 32:加熱器
[圖1]表示本揭示之一實施形態的基板處理裝置的縱剖面圖。 [圖2]表示本揭示之一實施形態的基板處理裝置的水平剖面圖。 [圖3]表示本揭示之一實施形態的基板處理裝置的傳導可變部的立體圖。 [圖4]表示內管嵌合環與內管支撐件的連結狀態的立體圖。 [圖5]表示內管安裝於內側凸緣的狀態的內管下端附近的立體圖。 [圖6A]示出帶通氣孔緊固螺絲的沿軸線的剖面圖。 [圖6B]示出通常之緊固螺絲的沿軸線的剖面圖。
1:基板
2:框體
3:晶舟搬出入口
4:晶舟搬出入室
5:門架
10:基板處理裝置
11:外管
12:內管
13:處理室
16:歧管
16A:上凸緣
16B:下凸緣
17:內側凸緣
18:環狀空間
19:排氣管
20:淨化氣體噴嘴
21:處理氣體噴嘴
22:密封帽
23:旋轉致動器
24:旋轉軸
25:晶舟
26,27:端板
28:保持構件
29:保持溝
31:隔熱罩
32:加熱器
33:第一密封材料
34:第二密封材料
36:密封凸緣
45:配管
46:配管
47:開關閥
48:第一壓力計
50:處理氣體(原料氣體)
51:開關閥
52:第二壓力計
53:控制閥
54:流量控制器
ES:排氣空間

Claims (15)

  1. 一種基板處理裝置，係具有：筒狀外管，其之上端封閉下端敞開；內管，其設置在前述外管之內部，形成為上端封閉下端敞開的筒狀，且內部可以進行基板之處理；歧管，其設置於前述外管和前述內管之下方，與前述內管之內部空間連通，並且具備與前述內管和前述外管之間的環狀空間隔離的排氣空間，且形成為筒狀；處理氣體噴嘴，其向前述內管之內部供給進行前述基板之處理的處理氣體；淨化氣體噴嘴，其向前述環狀空間供給淨化氣體；及傳導可變部，其設置在前述環狀空間與前述排氣空間之間的隔壁部，允許氣體能夠通過前述環狀空間與前述排氣空間之間，並且可以改變前述氣體通過的傳導。
  2. 如請求項1之基板處理裝置，其中在前述內管的下端設置有安裝構件，以便前述內管可以從筒狀之前述歧管之開口插入，並且該安裝構件可拆卸地安裝在形成在前述歧管的內周部的環狀內側凸緣上。
  3. 如請求項1之基板處理裝置，其中，還具有：對前述內部空間的壓力進行檢測的第一壓力計；及對前述環狀空間的壓力進行檢測的第二壓力計。
  4. 如請求項1至3之中任一項之基板處理裝置，其中 前述內管係由在利用前述處理氣體處理前述基板時，相對於沉積在前述內管內側之表面的沉積物之線膨脹係數具有差異為±8%以下之線膨脹係數的材料形成。
  5. 如請求項4之基板處理裝置，其中前述內管係由具有與前述沉積物之線膨脹係數實質上相等的線膨脹係數的材料形成。
  6. 如請求項1至3之中任一項之基板處理裝置，其中與石英之熱膨脹係數相比，當藉由前述處理氣體處理前述基板時，前述內管構成為，具有與沉積在前述內管內側之表面上的沉積物之熱膨脹係數相近但不相同的熱膨脹係數的素材連續暴露在表面上，且前述素材的組成係與形成在基板上的膜的組成不同。
  7. 如請求項4之基板處理裝置，其中前述沉積物是矽，前述內管係以碳化矽為主要原料的燒結體。
  8. 如請求項1至3之中任一項之基板處理裝置，其中前述傳導可變部具有：貫穿前述隔壁部而設置的多個螺絲孔；及螺固在前述多個螺絲孔之任一的至少一個螺絲。
  9. 如請求項2之基板處理裝置，其中前述歧管具備：上凸緣，其設置在前述筒部之一端並且經由第一密封材料連接到前述外管；下凸緣，其設置在 前述筒部之另一端並且經由第二密封材料連接到支撐前述外管的框體；及內側凸緣，其設置在前述筒部之內周並且支撐前述內管；前述傳導可變部係設置在前述內側凸緣或前述安裝構件上。
  10. 如請求項1至3之中任一項之基板處理裝置，其中前述歧管之前述排氣空間不經由前述環狀空間而直接與前述內管之前述內部空間連通，在前述歧管設置有排出前述內管內之氣體的排氣口。
  11. 如請求項2或3之基板處理裝置，其中對收納在前述內管之內部的前述基板進行1次沉積2μm以上之膜的處理。
  12. 如請求項1至3之中任一項之基板處理裝置，其中在前述內管之外側表面和前述外管之內側表面實質上不沉積由前述處理氣體引起的沉積物。
  13. 如請求項1至3之中任一項之基板處理裝置，其中前述淨化氣體噴嘴係將前述淨化氣體導入前述環狀空間的上端部，導入的前述淨化氣體在前述環狀空間向下流動並從前述傳導可變部排出到前述排氣空間。
  14. 一種基板處理方法，係使用了如請求項1之基板處理裝置的基板處理方法，該基板處理方法具 有：對配置有前述基板的前述內管供給處理氣體而進行前述基板之處理，並且對前述環狀空間供給淨化氣體，使供給至前述內管的前述處理氣體經由前述排氣空間排出到前述歧管之外部，並且使前述環狀空間內之前述淨化氣體經由前述傳導可變部和前述排氣空間排出到前述歧管之外部的基板處理工程；及在前述基板處理工程之結束後，從前述處理氣體噴嘴向前述內部空間供給淨化氣體，並且從前述淨化氣體噴嘴向前述環狀空間供給淨化氣體，使前述內部空間的前述處理氣體經由前述排氣空間排出到前述歧管之外部的排氣工程。
  15. 一種基板處理用的程式，係使用如請求項1之基板處理裝置並且使前述基板處理裝置具備的電腦執行處理基板的程序，該處理基板的程序係進行以下的程序：對配置有前述基板的前述內管供給處理氣體而進行前述基板之處理，並且對前述環狀空間供給淨化氣體，使供給至前述內管的前述處理氣體經由前述排氣空間排出到前述歧管之外部，並且使前述環狀空間內之前述淨化氣體經由前述傳導可變部和前述排氣空間排出到前述歧管之外部的基板處理程序；及在前述基板處理工程之結束後，從前述處理氣體噴嘴向前述內部空間供給淨化氣體，並且從前述淨化氣體噴嘴 向前述環狀空間供給淨化氣體，使前述內部空間的前述處理氣體經由前述排氣空間排出到前述歧管之外部的排氣程序。
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