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TWI819705B - 爐口部構造、基板處理裝置及半導體裝置之製造方法 - Google Patents

爐口部構造、基板處理裝置及半導體裝置之製造方法 Download PDF

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TWI819705B
TWI819705B TW111126569A TW111126569A TWI819705B TW I819705 B TWI819705 B TW I819705B TW 111126569 A TW111126569 A TW 111126569A TW 111126569 A TW111126569 A TW 111126569A TW I819705 B TWI819705 B TW I819705B
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也
中嶋誠世
阿部賢卓
原田和宏
越保信
吾
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日商國際電氣股份有限公司
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Abstract

本發明之課題在於提供一種技術，其可抑制構成爐口部之零件為發生源所致之基板的金屬污染。 本發明之解決手段在於提供一種技術，其具備有：上側進氣口部，其構成為，經由第1密封構件而與設於反應管下部之第1突部連接，並由下方支撐上述反應管；下側進氣口部，其經由第2密封構件而與該上側進氣口部連接；及固定環，其與該上側進氣口部連結，由上方固定上述第1突部；且上述上側進氣口部配置在設於上述反應管下部之排氣管的下方，藉由在上述上側進氣口部及上述固定環之各者內部所設置的流路中流通冷卻媒體，而構成為可對上述第1突部進行冷卻。

Description

爐口部構造、基板處理裝置及半導體裝置之製造方法
本發明係關於爐口部構造、基板處理裝置及半導體裝置之製造方法。
作為半導體裝置之製造步驟的一步驟，有在基板上形成膜實施處理之情形(例如參照專利文獻1、2)。此時，其有發生構成爐口部之零件為發生源所致之顆粒或金屬污染之情形。 [先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利特開2007-266337號公報 專利文獻2：國際專利公開第2016/125626號
(發明所欲解決之問題)
本發明之目的在於提供一種技術，其可抑制構成爐口部之零件為發生源所致之基板的金屬污染。 (解決問題之技術手段)
根據本發明之一態樣，提供一種技術，其具備有： 上側進氣口部，其構成為經由第1密封構件而與設於反應管下部之第1突部連接，並由下方支撐上述反應管； 下側進氣口部，其經由第2密封構件而與該上側進氣口部連接；及 固定環，其與該上側進氣口部連結，由上方固定上述第1突部；且 上述上側進氣口部配置在設於上述反應管下部之排氣管的下方， 藉由在上述上側進氣口部及上述固定環之各者內部所設置的流路中流通冷卻媒體，而構成為可對上述第1突部進行冷卻。 (對照先前技術之功效)
根據本發明，其可抑制構成爐口部之零件為發生源所致之基板的金屬污染。
＜本發明實施態樣＞ 以下主要參照圖1至圖5說明本發明之實施態樣。又，以下說明中所使用之圖式均為概略性圖，圖式中之各要件的尺寸關係、各要件之比率等並不一定與實際者一致。又，複數圖式彼此間的各要件的尺寸關係、各要件之比率等並不一定一致。
如圖1所示，基板處理裝置100之處理爐202係具有作為加熱手段(加熱機構)之加熱器207。加熱器207為圓筒形狀，由作為保持板之加熱器基座所支撐而垂直豎立。
於加熱器207內側，與加熱器207呈同心圓狀地配設反應管203。反應管203係由外管(outer tube)2031與設於外管2031內部之內管(inner tube)2032所構成。反應管203(2031、2032)由例如石英(SiO 2)或碳化矽(SiC)等耐熱性材料所構成。外管2031形成為上端閉塞、下端開口的圓筒形狀。外管2031係設置成包圍在內管2032外側。於外管2031之下方(下端)，形成有朝外周側全周突出之突出部(亦稱為第1突部或凸緣)203A、及延伸至較此突出部203A更下方之延伸部(亦稱為第2突部)203B。內管2032係形成為上端及下端開口的圓筒形狀。於內管2032之筒中空部形成有處理室201，構成為可將作為基板之晶圓200藉由作為基板保持具之晶舟217以水平姿勢朝鉛直方向上多段排列的狀態進行收容。
於反應管203之下方，設有對處理室201內之環境進行排氣的排氣管231。排氣管231係構成為經由作為壓力檢測器的壓力感測器245及作為壓力調整器之APC(Auto Pressure Controller，自動壓力控制器)閥243，連接至作為真空排氣裝置的真空泵246，根據藉由壓力感測器245所檢測出之壓力資訊調整APC閥243之開度，其可進行真空排氣使處理室201內之壓力成為既定壓力(真空度)。又，APC閥243係構成為可開關閥而可進行處理室201內之真空排氣或真空排氣停止，進而可調整閥開度而調整處理室201內之壓力的開關閥。
如圖1所示，在反應管203下部，配設有形成為與反應管203呈同心圓狀的爐口部(有時亦為進氣口或歧管)209。爐口部209例如由不鏽鋼(SUS材)、鎳(Ni)合金等金屬所構成。爐口部209係由上側進氣口部2091與下側進氣口部2092所構成，分別形成為上端及下端開口的圓筒形狀。
又，圖1中，第1噴嘴233a與第2噴嘴233b與第3噴嘴233c係顯示為1根噴嘴。而且，第1噴嘴233a(第2噴嘴233b與第3噴嘴233c)分別為具有水平部與垂直部之L字形狀，水平部連接於爐口部209之側壁，垂直部係在內管2032之內壁與晶圓200之間的圓弧狀之空間中，設置成由內管2032之下部起沿著上部內壁、朝晶圓200之積載方向立起。於第1噴嘴233a(第2噴嘴233b與第3噴嘴233c)之垂直部之側面，分別設置屬於供給處理氣體之供給孔的第1氣體供給孔248a(第2氣體供給孔248b、第3氣體供給孔248c)。
本實施形態中，於第1噴嘴233a連接供給第1處理氣體之氣體供給部232a，於第2噴嘴233b連接供給第2處理氣體之氣體供給部232b，於第3噴嘴233c連接供給第3處理氣體之氣體供給部232c。
上側進氣口部2091係設置成由下側支撐在外管2031下端部所設置之突出部(亦稱為第1突部或凸緣)203A。上側進氣口部2091之上表面與外管2031之突出部203A之下表面之間，設有作為第1密封構件的O形環220a。上側進氣口部2091係配置於在反應管203下部所設置之排氣管231之下方。
下側進氣口部2092係具有上表面2092c，下側進氣口部2092之上表面2092c係設置成由下側支撐上側進氣口部2091之下端部及內管2032之下端部。上側進氣口部2091之下表面與下側進氣口部2092之上表面2092c之間，設有作為第2密封構件的O形環220b。
固定環(亦稱為環型部)229係設置於上側進氣口部2091之上側及外管2031之突出部203A之上側。設於上側進氣口部2091之上側的固定環229係與上側進氣口部2091連結，構成為由上方固定突出部203A。上側進氣口部2091與固定環229之連接部的剖面形狀呈コ字形狀(橫向之U字形狀)。藉此，外管2031被穩定地固定。
於上側進氣口部2091與固定環229之各者內部，係設有可使液體(例如水)等冷卻媒體流通的流路240、241(第1流路240、第2流路241)。其構成為藉由於流路240、241中使冷卻媒體流通而可冷卻突出部203A。藉此，可提供使構成爐口部209之各零件(上側進氣口部2091、下側進氣口部2092等)之溫度成為既定溫度範圍的構成。又，藉由將冷卻媒體設為液體，相較於空冷(藉由空氣等氣體進行冷卻)，其可對反應管203或構成爐口部209之各零件(上側進氣口部2091、下側進氣口部2092等)的溫度效率佳地進行冷卻。又，第1密封構件220a係被構成為藉由於流路240所流通之冷卻媒體，而保護其免於受熱之影響。
流路240、241係被配置成由上下方挾持外管2031之突出部203A。亦即，上側進氣口部2091之流路240配置於突出部203A之下側，固定環229之流路241配置於突出部203A之上側。由於構成為由流路240、241挾持著屬於反應管203之第1突部的突出部203A，因此構成為使冷卻媒體配置於突出部203A之上下方。其可增大與反應管203之突出部203A的接觸面積，而可有效率地冷卻反應管203。
如圖2所示，於外管2031之下端部，設有構成為可被覆上側進氣口部2091之內壁2091b至少一部分的延伸部(亦稱為第2突部)203B。延伸部203B係構成為以不抵接至下側進氣口部2092之上表面2092c的方式、且被覆上側進氣口部2091之內壁2091b的方式，朝外管2031之下端部突出。藉此，其可抑制在減壓狀態具有反應管203構成之處理空間中所生成的副生成物附著於上側進氣口部2091之內壁2091b的情形。又，藉由減小(縮窄)延伸部203B與上側進氣口部2091之內壁2091b間的距離，其可抑制上側進氣口部2091之內壁2091b的溫度過於降低，因此可抑制副生成物附著於上側進氣口部2091之內壁2091b的情形。
其被構成為，使延伸部203B接近上側進氣口部2091之內壁2091b，而對上側進氣口部2091之內壁2091b之表面溫度進行加溫。又，被構成為，使延伸部203B接近下側進氣口部2092，以抑制上側進氣口部2091之內壁2091b的表面與(排氣)氣體間之接觸。
於下側進氣口部2092之下方(下端)，設有可將下側進氣口部2092之下端開口氣密性地閉塞作為爐口蓋體的密封蓋(亦稱為蓋體)219。密封蓋219係對下側進氣口部2092之下端由垂直方向下側抵接。密封蓋219由例如不鏽鋼等金屬所構成，形成為圓盤狀。於密封蓋219之上表面，設有與下側進氣口部2092之下端(下側進氣口部2092之下表面2092d)抵接的作為第3密封構件的O型環220c。由反應管203、上側進氣口部2091、下側進氣口部2092、蓋體219所包圍之空間，係藉由第1密封構件220a、第2密封構件220b及第3密封構件220c可減壓地密閉。藉此，由反應管203與爐口部209(2091、2092)與密封蓋219形成反應容器。
進氣口加熱器207a與溫度感測器(亦稱為溫度開關)208係設於下側進氣口部2092之外壁2092a的外側。進氣口加熱器207a係被利用為對下側進氣口部2092之外壁2092a進行加熱的加熱部。溫度感測器208係被利用於計測下側進氣口部2092之外壁2092a的溫度。藉由進氣口加熱器207a，由於可對下側進氣口部2092之外壁2092a進行加熱，因此可抑制因來自由冷卻媒體所冷卻之上側進氣口部2091之影響所造成的下側進氣口部2092的過度冷卻。又，藉由以溫度感測器208檢測下側進氣口部2092之(對外壁2092a加熱下)外壁2092a的溫度，可檢測下側進氣口部2092的過度冷卻，因此可抑制因來自由冷卻媒體(例如液體)所冷卻之上側進氣口部2091之影響所造成的下側進氣口部2092的過度冷卻。又，其亦可構成為，使對密封蓋219進行加熱之密封蓋加熱器設置於密封蓋219之下側。
於密封蓋219與處理室201相反側，設置使後述晶舟217旋轉的旋轉機構267。旋轉機構267之旋轉軸255係貫通密封蓋219而連接至晶舟217，被構成為，藉由使晶舟217旋轉而使晶圓200旋轉。晶舟217及密封蓋219係被構成為，藉由設置於反應管203外部之作為升降機構的晶舟升降器215而於垂直方向升降，藉此可將晶舟217相對於處理室201內進行搬入及搬出。晶舟217由例如石英(SiO 2)或碳化矽(SiC)等所構成。
再者，於晶舟217之下部，設有由例如石英(SiO 2)或碳化矽(SiC)等耐熱材料所構成的斷熱構件218，被構成為，使來自加熱器207之熱不易傳導至密封蓋219側。
如圖3所示，於反應管203之外管2031的下端部，設置排氣管231。於外管2031，設置排氣管231之部分的外管2031的厚度t1，係構成為較外管2031之設置排氣管231之部分以外的其他部分的厚度t2為大(t1＞t2)。又，於與排氣管231之下部相對應的部分、亦即外管2031之突出部203A之上側，係未設置固定環229之構成。藉此，由於可於反應管203設置排氣管231，因此可減低構成爐口部209之金屬零件(固定環229)，而可抑制金屬污染的風險。
如圖4所示，固定環229係構成為將設置排氣管231之區域部分231R削除的C字形狀。於固定環229，具有供給冷卻媒體之冷媒供給部IN1、使由冷媒供給部IN1所供給之冷卻媒體輸出的連結輸出部OUT1、連結於連結輸出部OUT1之連結輸入部IN2、與使供給至輸入部IN2之冷卻媒體輸出之冷媒排出部OUT2。另一方面，上側進氣口部2091係具有供給冷卻媒體之冷媒供給部IN3、與使由冷媒供給部IN3所供給之冷卻媒體輸出的冷媒排出部OUT3。亦即，於上側進氣口部2091及固定環229分別設有個別地供給冷卻媒體的冷媒供給部IN1、IN3。藉由如此構成，可提供使構成爐口部之各零件(上側進氣口部2091、下側進氣口部2092等)成為既定溫度範圍的構成。
(控制器) 如圖5所示般，屬於控制部(控制手段)之控制器280係構成為具備CPU(Central Processing Unit)280a、RAM(Random Access Memory)280b、記憶裝置280c、I/O埠280d的電腦。RAM 280b、記憶裝置280c、I/O埠280d係構成為經由內部匯流排280e而可與CPU 280a進行資料交換。控制器280係連接有例如構成為觸控面板等之輸入輸出裝置122。
記憶裝置280c係由例如快閃記憶體、HDD(Hard Disk Drive)等所構成。於記憶裝置280c內可讀取地儲存有控制基板處理裝置之動作的控制程式，或記載有後述基板處理之程序或條件等的製程配方(recipe)等。製程配方係將後述基板處理步驟中各程序藉控制器280執行，而可獲得既定之結果之方式所組合者，而作為程式來執行。以下，製程配方或控制程式等的總稱，亦簡稱為程式。本說明書中於使用程式一詞時，係有指僅單獨包含製程配方的情況、僅單獨包含控制程式的情況、或含有此二者之情況。RAM 280b係構成為使藉由CPU 280a讀出之程式或數據等暫時地保存之記憶區域(工作區域)。
I/O埠280d係連接於對在上述氣體供給部232a、232b、232c所流通之氣體流量分別進行控制的作為流量控制裝置的未圖示之MFC(質量流量控制器)及開關閥、壓力感測器245、APC閥243、真空泵246、加熱器207、207a、溫度感測器208、旋轉機構267、晶舟升降器215等。
CPU280a係構成為自記憶裝置280c讀取控制程式並執行，且根據自輸入輸出裝置122之操作指令之輸入等由記憶裝置280c讀取製程配方。CPU280a係構成為依照讀取之製程配方的內容，控制APC閥243、加熱器207、207a、真空泵246、旋轉機構267、晶舟升降器215等之動作。CPU280a係構成為可藉由來自溫度感測器208之信號而執行進氣口加熱器207a之控制。CPU280a係根據溫度感測器208之檢測溫度，控制進氣口加熱器207a之導通及斷開。
記憶部280c係記憶表示屬於加熱機構之加熱器207之設定溫度(處理溫度)、與上側進氣口部2091之事先指定部分及下側進氣口部2092之事先指定部分的溫度的相關關係的數據。加熱器207之設定溫度可調整為第1溫度(420℃)以上。
然後，CPU280a參照表示其相關關係的數據，根據加熱器207之設定溫度，控制設於下側進氣口部2092之進氣口加熱器207a。加熱器207之設定溫度若為例如第1溫度(T1)以上，則將設於下側進氣口部2092之外壁2092a的進氣口加熱器207a斷開。另一方面，若加熱器207之設定溫度小於第1溫度(T1)，則導通進氣口加熱器207a，可將構成爐口部209之各零件(上側進氣口部2091、下側進氣口部2092)之溫度控制在既定溫度範圍。又，由於可對外壁2092a進行加熱，因此可提供抑制因冷卻媒體所造成之上側進氣口部2091及下側進氣口部2092之內壁的過度冷卻的構成。
此處，所謂既定溫度範圍，係指於構成爐口部209之各零件上不附著副生成物(副生成物之氣化溫度)的溫度以上，且於構成爐口部209之各零件不發生金屬污染的溫度以下。例如，既定溫度範圍可設為180℃以上、350℃以下的溫度範圍。從而，其可提供使構成爐口部209之各零件(上側進氣口部2091、下側進氣口部2092等)成為既定溫度範圍的構成。
又，本實施形態中，由於具有使構成爐口部209之各零件(上側進氣口部2091、下側進氣口部2092等)之溫度成為既定溫度範圍的構成，因此可抑制於具有雙重反應管203(2031、2032)構成之處理空間中所生成之副生成物的附著。
控制器280並不侷限於由專用電腦構成的情形，亦可由通用電腦構成。例如，準備已儲存上述程式之外部記憶裝置(例如磁帶、軟碟或硬碟等磁碟，CD或DVD等光碟、MO等磁光碟、USB記憶體或記憶卡等半導體記憶體)123，使用此外部記憶裝置123將程式安裝到通用電腦中等，藉此可構成本實施形態之控制器280。其中，用於對電腦供給程式的手段並不僅限於經由外部記憶裝置123進行供給的情況。例如亦可使用網路或專用線路等通訊手段，不經由外部記憶裝置123而供給程式。記憶裝置280c或外部記憶裝置123係構成為可被電腦讀取之記錄媒體。以下，作為此等之總稱，簡稱為記錄媒體。本說明書中於使用記錄媒體一詞的情況，係指僅單獨包含記憶裝置280c的情況、僅單獨包含外部記憶裝置123的情況、或含有此二者之情況。表示屬於加熱機構之加熱器207之設定溫度(處理溫度)、與上側進氣口部2091之事先指定部分及下側進氣口部2092之事先指定部分的溫度的相關關係的數據，亦可記憶於外部記憶裝置123，而構成為供控制器280(CPU280a)參照。
接著使用圖6至圖9，針對下側進氣口部2092之外壁2092a的溫度及與下側進氣口部2092之下側對應的密封蓋219之下部分(外側)的溫度，以比較例與本發明之構成例進行說明。於此，圖6、圖7係在下側進氣口部2092之外壁2092a未設置進氣口加熱器207a的情況。圖8、圖9係在下側進氣口部2092之外壁2092a設有進氣口加熱器207a的情況。
圖6至圖9中，表示了作為爐內加熱器之加熱器207設定溫度為T0(350℃)至T2(850℃)的情況，且將作為冷卻媒體之冷卻水之溫度設為固定50℃時，各部(下側進氣口部2092之外壁2092a、對應於下側進氣口部2092之下側的密封蓋219之下部分)的溫度。圖8、圖9中為下述情況：進氣口加熱器207a之設定溫度設為180℃，僅在爐內加熱器207之設定溫度為T0至T1時(亦即加熱器207之設定溫度為第1溫度之T1以下的情況)，控制進氣口加熱器207a為導通狀態，在爐內加熱器207之設定溫度為第1溫度之T1以上時，控制進氣口加熱器207a為斷開狀態。
如圖6所示，在加熱器207之設定溫度為t1以下時，下側進氣口部2092之外壁2092a的溫度因過度冷卻而溫度降低(180℃以下)，而有副生成物附著之風險。另一方面，即使在加熱器207之設定溫度為t2的情況，由於下側進氣口部2092之外壁2092a的溫度被抑制為較發生金屬污染之溫度(350℃)低，因此可減低金屬污染風險。
如圖7所示，在加熱器207之設定溫度t3以下時，密封蓋219之下部分的溫度因過度冷卻而溫度降低(180℃以下)，而有副生成物附著之風險。另一方面，在加熱器207之設定溫度為t4以上的情況，由於密封蓋219之下部分的溫度較發生金屬污染之溫度(350℃)高，因此有金屬污染風險。
如圖8所示，在加熱器207之設定溫度為T0~T2的範圍，係使用進氣口加熱器207a，使下側進氣口部2092之外壁2092a的溫度為既定溫度範圍，亦即副生成物不附著(副生成物之氣化溫度：於此為180℃)的溫度以上、並為不發生金屬污染的溫度以下(於此為350℃以下)的溫度範圍。從而，在加熱器207之設定溫度為T0~T2的範圍，下側進氣口部2092之接氣體部(內壁)亦同樣地成為既定溫度範圍，使副生成物附著的風險減低，且金屬污染風險亦減低。較佳係對下側進氣口部2092之接氣體部(內壁)進行塗佈處理而形成塗佈膜。如此，若於下側進氣口部2092之接氣體部(內壁)形成塗佈膜，可進一步防止副生成物對下側進氣口部2092之接氣體部(內壁)的附著。於此，所謂下側進氣口部2092之接氣體部(內壁)，係表示在由反應管203與爐口部209(2091、2092)與密封蓋219所形成的反應容器之內壁中，氣體接觸之部分的內壁。
如圖9所示，在加熱器207之設定溫度為T0~T2’的範圍時，密封蓋219之下部分的溫度係使用進氣口加熱器207a等而成為既定溫度範圍。
如圖8、圖9所示，在加熱器207之設定溫度為T0~T2’的範圍時，由於可使用進氣口加熱器207a等，使下側進氣口部2092之外壁2092a的溫度或密封蓋219之下部分的溫度成為既定溫度範圍，因此可減低副生成物之附著及金屬污染。
(基板處理步驟) 接著說明本發明一實施形態之半導體裝置的製造方法。半導體裝置的製造方法中，以下以一例進行說明：準備圖1所示之屬於CVD裝置的基板處理裝置100(基板處理裝置之準備步驟)，將基板200搬入至基板處理裝置100之處理室201(基板對處理室之搬入步驟)，於處理室201內，對晶圓200進行氨退火處理，其後，連續進行形成氮化矽(Si 3N 4)之成膜處理(基板之處理步驟)。
複數片晶圓200係藉由晶圓移載裝置於晶舟217中填裝成彼此平行且中心線對齊的狀態(晶圓充填)。如圖1所示般，填裝了複數片晶圓200之晶舟217隨著藉由晶舟升降器215使密封蓋219上升，而由爐口部209被搬入至處理室201，而以被密封蓋219所支撐之狀態被存置於處理室201內(晶舟裝載)。
此時，以處理室201之溫度成為均勻之既定溫度或既定之溫度分佈的方式，藉由加熱器207進行加熱。於此狀態下，密封蓋219之O形環220c成為將爐口部209氣密封的狀態。此時，使冷卻水分別於流路241、240流通，使上側進氣口部2091或固定環229冷卻。此時，控制器280根據加熱器207之設定溫度或溫度感測器208之溫度檢測結果，控制進氣口加熱器207a，使下側進氣口部2092及密封蓋219之外周邊緣部的溫度維持於事先設定的既定值。
接著，藉由排氣管231使處理室201之壓力排氣為既定壓力(數十Pa~大氣壓附近)。又，以處理室201之溫度成為均勻之既定溫度或既定之溫度分佈的方式，藉由加熱器207進行升溫。此時，使冷卻水分別於流路241、240流通，使上側進氣口部2091、固定環229、下側進氣口部2092冷卻。控制器280根據加熱器207之設定溫度或溫度感測器208之溫度檢測結果，控制進氣口加熱器207a，使下側進氣口部2092及密封蓋219之外周邊緣部的溫度維持於事先設定的既定值。
當處理室201之溫度或壓力穩定時，將退火用氣體經由氣體供給部232a供給至內管2032之處理室201中。至少於退火處理中，藉由旋轉機構267使晶舟217旋轉。
被供給之退火用氣體係於內管2032之處理室201中上升，由上端開口流出至由內管2032與外管2031之間隙所形成的排氣路徑並由排氣管231被排氣。當退火用氣體填充了處理室201的狀態時，晶圓200表面被進行退火處理。
在退火處理實施經過事先設定之處理時間時，接著將處理室201排氣成既定真空度(數十~數萬Pa)。
使以處理室201之溫度成為均勻之既定溫度或既定之溫度分佈的方式，藉由加熱器207進行降溫。此時，使冷卻水分別於流路241、240流通，使上側進氣口部2091、固定環229、下側進氣口部2092冷卻。此時，控制器280根據加熱器207之設定溫度或溫度感測器208之溫度檢測結果，以控制進氣口加熱器207a，使下側進氣口部2092及密封蓋219之外周邊緣部的溫度維持於事先設定的既定值。
當處理室201之溫度或壓力穩定時，將成膜氣體經由氣體供給部232b、232c供給至內管2032之處理室201中。於處理中，藉由旋轉機構267使晶舟217旋轉。
被供給之成膜氣體係於內管2032之處理室201中上升，由上端開口流出至由內管2032與外管2031之間隙所形成的排氣路徑並由排氣管231被排氣。成膜氣體係在通過處理室201時接觸至晶圓200表面。藉由與晶圓200接觸所伴隨之成膜氣體的熱反應，其於晶圓200表面堆積(沉積)膜。
在膜堆積了所期望之膜厚而經過事先設定之處理時間後，由氣體供給部232c對處理室201供給作為置換氣體的例如氮氣等惰性氣體，將成膜氣體與反應氣體從處理室201進行排氣，並置換為惰性氣體。經完全置換，且處理室201成為大氣壓狀態時，使密封蓋219下降而使爐口部209開口，同時在保持於晶舟217之狀態將晶圓200群由爐口部209搬出至反應管203之正下方的待機室(晶舟卸載)。
根據本實施形態，可得到以下一種或複數種效果。
(1)藉由在上側進氣口部2091及固定環229之各者內部所設置的流路240、241中使冷卻媒體流通，其構成為可對第1突部203A進行冷卻。藉此，可提供使構成爐口部之各零件(上側進氣口部2091及下側進氣口部2092)的溫度成為既定溫度範圍的構成。
(2)反應管203(外管2031)之下端，係具有被構成為可被覆上側進氣口部2091之內壁2091b之至少一部分的第2突部203B。又，第2突部203B係被構成為以不抵接至下側進氣口部2092之方式、且被覆上側進氣口部2091之內壁2091b的方式，朝反應管203(外管2031)之下側突出。藉此，其可抑制副生成物附著於上側進氣口部2091之內壁2091b的情形。尤其藉由減小(縮窄)第2突部203B與內壁2091b之間距，其可控制內壁2091b之溫度過度降低，因此可抑制副生成物附著於上側進氣口部2091之內壁2091b的情形。
(3)在流路240、241流通之冷卻媒體為由水等液體所構成(水冷)。藉由將冷卻媒體設為液體，相較於空冷(由氣體進行冷卻)，其可有效率地對反應管203之溫度進行冷卻。
(4)於下側進氣口部2092，被設置對下側進氣口部2092之外壁2092a進行加熱的加熱部(加熱器207a)。由於可加熱外壁2092a，因此可抑制因來自由冷卻媒體(例如液體)所冷卻之上側進氣口部2091之影響所造成的下側進氣口部2092的過度冷卻。
(5) 反應管203(外管2031)中，設置排氣管231之部分的厚度(t1)被構成為較其他部分的厚度(t2)為大(t1＞t2)。藉此，由於可於反應管203設置排氣管231，因此可減低構成爐口部209之金屬零件(C字形狀之固定環229)，而可抑制金屬污染的風險。
(6)經由下側進氣口部2092與第3密封構件220c被設有連接的蓋體219，由反應管203、上側進氣口部2091、下側進氣口部2092、蓋體219所包圍的空間，係藉由第1密封構件220a、第2密封構件220b及第3密封構件220c而可減壓性地密閉。由於其具有使構成爐口部209之各零件(上側進氣口部2091、下側進氣口部2092)之溫度成為既定溫度範圍的構成，因此其可抑制減壓狀態之處理空間中所生成之副生成物的附著。
(7)上側進氣口部2091與環型部(固定環229)的剖面形狀呈ㄈ字形狀(橫向之U字形狀)。又，上側進氣口部2091之流路240配置於第1突部203A之下側，固定環229之流路241配置於第1突部203A之上側。藉此，被構成為，由流路240、241挾持著屬於反應管203(外管2031)之第1突部203A的配置。因此，由於使冷卻媒體配置於第1突部203A之上下方，因此可增大與反應管203的接觸面積，而可有效率地冷卻反應管203。
(8)反應管203係具有：於內部設有對基板200進行處理之處理室201的內管2032；與設置成於內管2032外側包圍內管2032的外管2031。被構成為由上側進氣口部2091支撐外管2031，由下側進氣口部2092支撐內管2032。由於具有使構成爐口部209之各零件(上側進氣口部2091及下側進氣口部2092)的溫度成為既定溫度範圍的構成，因此其可抑制於具有雙重反應管之構成的處理空間中所生成之副生成物的附著。
(9)下側進氣口部2092之內壁被實施塗佈處理。由於對構成爐口部209之各零件(上側進氣口部2091及下側進氣口部2092)的內壁(接氣部)實施塗佈，因此其可抑制副生成物之附著。
(10)反應管203係具有：於內部設有對基板200進行處理之處理室201的內管2032；與設置成於內管2032外側包圍內管2032的外管2031。被構成為由上側進氣口部2091支撐外管2031，由下側進氣口部2092支撐內管2032。由於其具有使構成爐口部209之各零件(上側進氣口部2091及下側進氣口部2092)的溫度成為既定溫度範圍的構成，因此可抑制於具有雙重反應管之構成的處理空間中所生成之副生成物的附著。
(11)於下側進氣口部2092，被設置對下側進氣口部2092之外壁2092a進行加熱的加熱部(加熱器207)。由於可加熱外壁2092a，因此可抑制因來自由冷卻媒體(例如液體)所冷卻之上側進氣口部2091之影響所造成的下側進氣口部2092的過度冷卻。
(12)於下側進氣口部2092之外壁2092a，設置溫度感測器(溫度開關)208，構成為可檢測事先設定之溫度(例如加熱部207a之設定溫度：180℃)。又，基板處理裝置100係進一步具有控制部280，其被構成為在下側進氣口部2092之外壁2092a的溫度成為低於事先設定之溫度(例如加熱部207a之設定溫度：180℃)的溫度時，可根據來自溫度感測器208之信號使用加熱部207a進行加熱。藉由檢測下側進氣口部2092之(對外壁2092a加熱下)外壁2092a的溫度，則可檢測下側進氣口部2092的過度冷卻，因此可抑制因來自由冷卻媒體(例如液體)所冷卻之上側進氣口部2091之影響所造成的下側進氣口部2092的過度冷卻。
(13)於外管2031之外側具備對處理室201進行加熱的加熱機構207，被構成為加熱機構207之設定溫度可調整為第1溫度(T1)以上。又，於上側進氣口部2091及環型部(固定環229)分別設有個別地供給冷卻媒體的冷媒供給部(IN1、IN3：參照圖4)。若加熱機構207之設定溫度為第1溫度以上，則可提供使構成爐口部209之各零件(上側進氣口部2091、下側進氣口部2092等)成為既定溫度範圍(於此為180℃~350℃)的構成。
(14)其具有控制部280，其係當加熱機構207之設定溫度為第1溫度(T1)以上，則將設於下側進氣口部2092之外壁2092a的進氣口加熱器207a斷開；若加熱機構207之設定溫度小於第1溫度(T1)，則導通進氣口加熱器207a，可將構成爐口部209之各零件(上側進氣口部2091、下側進氣口部2092等)之溫度控制在既定溫度範圍(於此為180℃~350℃)。在加熱機構207之設定溫度為第1溫度(T1)以上時，可提供使構成爐口部209之各零件(上側進氣口部及下側進氣口部等)成為既定溫度範圍(於此為180℃~350℃)的構成。又，由於可藉由進氣口加熱器207a對外壁2092a進行加熱，因此可提供抑制因冷卻媒體所造成之上側進氣口部2091及下側進氣口部2092之內壁的過度冷卻的構成。
以上根據實施例已具體說明了本發明，但本發明並不被限定於上述實施形態及實施例，當然亦可進行各種變更。
本發明不僅可適用於半導體製造裝置，亦可適用於如LCD裝置般對玻璃基板進行處理的裝置。又，成膜處理係包含例如CVD、PVD、形成氧化膜、氮化膜或其兩者之處理、形成含金屬之膜的處理等。本發明並不被限定於成膜處理，亦可進一步應用於退火處理、氧化處理、氮化處理、擴散處理等之處理中。
以下說明本發明較佳之實施態樣的特徵。
(實施態樣1) 根據本發明之一態樣，提供一種爐口部構造，其具備有： 上側進氣口部，其構成為經由第1密封構件而與設於反應管下部之第1突部連接，並由下方支撐上述反應管； 下側進氣口部，其經由第2密封構件而與該上側進氣口部連接；及 固定環，其與該上側進氣口部連結，由上方固定上述第1突部；且 上述上側進氣口部配置在設於上述反應管下部之排氣管的下方， 藉由在上述上側進氣口部及上述固定環之各者內部所設置的流路中流通冷卻媒體，而構成為可對上述第1突部進行冷卻。
(實施態樣2) 較佳係如實施態樣1中，其具有：第2突部，設置於上述反應管之下端，被構成為，可被覆上述上側進氣口部之內壁之至少一部分。
(實施態樣3) 較佳係如實施態樣2中，上述第2突部被構成為，以不抵接上述下側進氣口部之方式、且被覆上述上側進氣口部之內壁之方式，朝下側突出。
(實施態樣4) 較佳係如實施態樣1中，上述冷卻媒體為液體。
(實施態樣5) 較佳係如實施態樣1中，於上述下側進氣口部被設置對外壁進行加熱之加熱部。
(實施態樣6) 較佳係如實施態樣1中，上述反應管被構成為，設置有上述排氣管之部分的厚度大於其他部分。
(實施態樣7) 較佳係如實施態樣1中， 被設置有，經由第3密封構件而與上述下側進氣口部連接的蓋體， 由上述反應管、上述上側進氣口部、上述下側進氣口部、上述蓋體所包圍之空間，係藉由上述第1密封構件、上述第2密封構件及上述第3密封構件可減壓性地密閉。
(實施態樣8) 較佳係如實施態樣1中，上述上側進氣口部與上述固定環之(連接部之)剖面形狀為コ字形狀。
(實施態樣9) 較佳係如實施態樣8中，上述上側進氣口部之上述流路係配置於上述第1突部之下側， 上述固定環之上述流路係配置於上述第1突部之上側。
(實施態樣10) 較佳係如實施態樣1中，上述反應管具有：於內部設置對基板進行處理之處理室的內管；及設置成於上述內管之外側包圍上述內管的外管；且其構成為， 上述上側進氣口部係支撐上述外管， 上述下側進氣口部係支撐上述內管。
(實施態樣11) 較佳係如實施態樣1中，於上述下側進氣口部之內壁進行塗佈處理。
(實施態樣12) 根據本發明另一態樣，提供一種基板處理裝置，其具備有實施態樣1之爐口部構造。
(實施態樣13) 較佳係如實施態樣12中，上述反應管具有：於內部設置對基板進行處理之處理室的內管；及設置成於上述內管之外側包圍上述內管的外管；且其構成為， 上述上側進氣口部係支撐上述外管， 上述下側進氣口部係支撐上述內管。
(實施態樣14) 較佳係如實施態樣12中，於上述下側進氣口部之外壁設置對該外壁進行加熱之加熱部。
(實施態樣15) 較佳係如實施態樣14中，於上述下側進氣口部之外壁設置溫度感測器(溫度開關)， 其被構成為，可檢測事先設定之溫度(例如上述加熱部之設定溫度)。
(實施態樣16) 較佳係如實施態樣15中，進一步具有：控制部，其構成為在成為較上述事先設定之溫度(例如上述加熱部之設定溫度)低的溫度時，可根據來自上述溫度感測器之信號運行上述加熱部。
(實施態樣17) 較佳係如實施態樣13中，於上述外管之外側具備有對處理室進行加熱之加熱機構， 構成為可將上述加熱機構之設定溫度調整為第1溫度以上。
(實施態樣18) 較佳係如實施態樣17中，於上述上側進氣口部及上述環型部(固定環)具有個別地供給冷卻媒體之冷媒供給部。
(實施態樣19) 較佳係如實施態樣17中，具有控制部，其可進行如下控制： 若上述加熱機構之設定溫度為上述第1溫度以上，則將設於上述下側進氣口部之外壁的進氣口加熱器斷開， 若上述加熱機構之設定溫度小於上述第1溫度，則將上述進氣口加熱器導通， 使構成上述爐口部之各零件(上側進氣口部、下側進氣口部)之溫度控制於既定溫度範圍。
(實施態樣20) 較佳係如實施態樣13中，其具有： 加熱機構，其於上述外管之外側對處理室進行加熱； 記憶部，其記憶表示該加熱機構之設定溫度(處理溫度)與上述上側進氣口部之事先指定部分及上述下側進氣口部之事先指定部分的溫度的相關關係的數據；及 控制部，其根據上述加熱機構之設定溫度，可控制設置於上述下側進氣口部之進氣口加熱器。
(實施態樣21) 根據本發明另一態樣，提供一種半導體裝置之製造方法，其具有： 準備實施態樣12之基板處理裝置的步驟； 將基板搬入至處理室的步驟，該處理室至少由上述反應管、上述爐口部構造之內部所構成；及 對上述基板進行處理的步驟。
100:基板處理裝置 122:輸入輸出裝置 200:晶圓(基板) 201:處理室 202:處理爐 203:反應管 203A:突出部(第1突部) 203B:延伸部(第2突部) 207:加熱器(加熱機構) 207a:進氣口加熱器(加熱器) 208:溫度感測器 209:爐口部 215:晶舟升降器 217:晶舟 218:斷熱構件 219:密封蓋(蓋體) 220a,220b,220c:O型環 229:固定環(環型部) 231:排氣管 232a,232b,232c:氣體供給部 233a:第1噴嘴 233b:第2噴嘴 233c:第3噴嘴 240:第1流路 241:第2流路 243:APC閥 245:壓力感測器 246:真空泵 248a:第1氣體供給孔 248b:第2氣體供給孔 248c:第3氣體供給孔 255:旋轉軸 267:旋轉機構 280:控制器 280a:CPU 280b:RAM 280c:記憶裝置 280d:I/O埠 280e:內部匯流排 2031:外管 2032:內管 2091:上側進氣口部 2092:下側進氣口部 2092a:外壁 2092b:內壁 2092c:上表面 2902d:下表面
圖1係本發明實施形態中可合適使用之基板處理裝置的概略構成圖。 圖2係表示本發明實施形態中可合適使用之反應管之下端、且爐口部周邊的剖面圖。 圖3係表示本發明實施形態中可合適使用之反應管之下端、且排氣管之連接之爐口部周邊的剖面圖。 圖4係說明本發明實施形態中可合適使用之固定環與上側進氣口部的斜視圖。 圖5係本發明實施形態中可合適使用之基板處理裝置之控制器的概略構成圖，為顯示控制器之控制系統的方塊圖。 圖6係表示比較例之下側進氣口部之外壁溫度的圖表。 圖7係表示比較例之下側進氣口部之下側所對應的密封蓋之下部分溫度的圖表。 圖8係表示本發明之下側進氣口部之外壁溫度的圖表。 圖9係表示本發明之下側進氣口部之下側相對應的密封蓋之下部分溫度的圖表。
100:基板處理裝置
200:晶圓(基板)
201:處理室
202:處理爐
203:反應管
203A:突出部(第1突部)
203B:延伸部(第2突部)
207:加熱器(加熱機構)
209:爐口部
215:晶舟升降器
217:晶舟
218:斷熱構件
219:密封蓋
220a,220b,220c:O型環
229:固定環(環型部)
231:排氣管
232a:氣體供給部
233a:第1噴嘴
240:第1流路
241:第2流路
243:APC閥
245:壓力感測器
246:真空泵
248a:第1氣體供給孔
255:旋轉軸
267:旋轉機構
280:控制器
2031:外管
2032:內管
2091:上側進氣口部
2092:下側進氣口部

Claims (20)

  1. 一種爐口部構造，其具備有： 上側進氣口部，其構成為經由第1密封構件而與設於反應管下部之第1突部連接，並支撐上述反應管； 下側進氣口部，其經由第2密封構件而與該上側進氣口部連接；及 固定環，其與該上側進氣口部連結，固定上述第1突部；且 上述上側進氣口部配置在設於上述反應管下部之排氣管的下方， 藉由在上述上側進氣口部及上述固定環之各者內部所設置的流路中流通冷卻媒體，而構成為可對上述第1突部進行冷卻。
  2. 如請求項1之爐口部構造，其具有：第2突部，設置於上述反應管之下端，被構成為，可被覆上述上側進氣口部之內壁之至少一部分。
  3. 如請求項2之爐口部構造，其中，上述第2突部被構成為，以不抵接上述下側進氣口部之方式、且被覆上述上側進氣口部之內壁之方式，朝下側突出。
  4. 如請求項1之爐口部構造，其中，上述冷卻媒體為液體。
  5. 如請求項1之爐口部構造，其中，於上述下側進氣口部被設置對外壁進行加熱之加熱部。
  6. 如請求項1之爐口部構造，其中，上述反應管被構成為，設置有上述排氣管之部分的厚度大於其他部分。
  7. 如請求項1之爐口部構造，其中，被設置有，經由第3密封構件而與上述下側進氣口部連接的蓋體， 由上述反應管、上述上側進氣口部、上述下側進氣口部、上述蓋體所包圍之空間，係藉由上述第1密封構件、上述第2密封構件及上述第3密封構件可減壓性地密閉。
  8. 如請求項1之爐口部構造，其中，上述上側進氣口部之上述流路被配置於上述第1突部之下側， 上述固定環之上述流路配置於上述第1突部之上側。
  9. 如請求項1之爐口部構造，其中，上述反應管具有：於內部設置對基板進行處理之處理室的內管；及設置成於上述內管之外側包圍上述內管的外管；且其構成為， 上述上側進氣口部支撐上述外管， 上述下側進氣口部支撐上述內管。
  10. 如請求項1之爐口部構造，其中，於上述下側進氣口部之內壁進行塗佈處理。
  11. 一種基板處理裝置，其具備有爐口部構造，該爐口部構造具備有： 上側進氣口部，其構成為經由第1密封構件而與設於反應管下部之第1突部連接，並支撐上述反應管； 下側進氣口部，其經由第2密封構件而與該上側進氣口部連接；及 固定環，其與該上側進氣口部連結，固定上述第1突部；且 上述上側進氣口部係配置在設於上述反應管下部之排氣管的下方， 藉由在上述上側進氣口部及上述固定環之各者內部所設置的流路中流通冷卻媒體，而構成為可對上述第1突部進行冷卻。
  12. 如請求項11之基板處理裝置，其中，上述反應管具有：於內部設置對基板進行處理之處理室的內管；及設置成於上述內管之外側包圍上述內管的外管；且其構成為， 上述上側進氣口部係支撐上述外管， 上述下側進氣口部係支撐上述內管。
  13. 如請求項11之基板處理裝置，其中，構成為於上述下側進氣口部之外壁設置對該外壁進行加熱之加熱部。
  14. 如請求項11之基板處理裝置，其中，於上述下側進氣口部之外壁設置溫度感測器， 其被構成為，可檢測事先設定之溫度。
  15. 如請求項14之基板處理裝置，其中，進一步具有：控制部，其被構成為，在成為較上述事先設定之溫度低的溫度時，可根據來自上述溫度感測器之信號運行上述加熱部。
  16. 如請求項12之基板處理裝置，其中，於上述外管之外側具備有對處理室進行加熱之加熱機構， 其被構成為，可將上述加熱機構之設定溫度調整為第1溫度以上。
  17. 如請求項16之基板處理裝置，其中，於上述上側進氣口部及上述固定環具有個別地供給冷卻媒體之冷媒供給部。
  18. 如請求項16之基板處理裝置，其具有：控制部，其根據上述加熱機構之設定溫度，利用設置於上述下側進氣口部之外壁的加熱器，可使構成上述爐口部之各零件之溫度控制於既定溫度範圍。
  19. 如請求項12之基板處理裝置，其具有： 加熱機構，其於上述外管之外側對處理室進行加熱； 記憶部，其記憶表示該加熱機構之設定溫度(處理溫度)與上述上側進氣口部之事先指定部分及上述下側進氣口部之事先指定部分的溫度的相關關係的數據；及 控制部，其根據上述加熱機構之設定溫度，可控制設置於上述下側進氣口部之加熱器。
  20. 一種半導體裝置之製造方法，其具有對配置於處理室中的基板進行處理的步驟，該處理室形成於爐口部構造之內部，且該爐口部構造具有： 反應管； 上側進氣口部，其被構成為，經由第1密封構件而與設於上述反應管下部之第1突部連接，並支撐上述反應管； 下側進氣口部，其經由第2密封構件而與該上側進氣口部連接；及 固定環，其與該上側進氣口部連結，固定上述第1突部；且 上述上側進氣口部係配置在設於上述反應管下部之排氣管的下方，藉由在上述上側進氣口部及上述固定環之各者內部所設置的流路中流通冷卻媒體，而構成為可對上述第1突部進行冷卻。
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