衬底处理装置、半导体器件的制造方法以及炉口部罩的制作方法
【专利摘要】提供一种能够抑制副生成物的附着且能够抑制产生微粒的技术。具有：反应管，其处理衬底；炉口部，其设置在反应管的下端，在炉口部的上表面的内周面侧，遍及一周地形成有凹陷部和鼓出部，该鼓出部形成有将凹陷部与内周面连通的至少一个缺口；罩，其从炉口部的内周面隔开规定间隔地设置，并覆盖炉口部的至少所述内周面；和至少一个气体供给部，其向炉口部的凹陷部供给气体。
【专利说明】
衬底处理装置、半导体器件的制造方法以及炉口部罩
技术领域
[0001]本发明涉及衬底处理装置、半导体器件的制造方法以及炉口部罩。
【背景技术】
[0002]作为衬底处理装置的一例而公知有半导体制造装置。
[0003]衬底处理装置例如具有:反应管，其收纳衬底;气体导入管，其向反应管内供给处理气体;加热装置，其对反应管内的衬底进行加热;排气管，其将反应管内的环境气体排气；和衬底保持件，其保持多张衬底并将其搬入到反应管内，当将保持有多张衬底的衬底保持件从反应管的下端(炉口)搬入到反应管之后，通过加热装置对搬入到反应管内的衬底进行加热，并且从气体导入管向反应管内供给处理气体，由此在衬底上形成所期望的膜(参照专利文献I)。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献I:日本特开2009-99608号公报
[0006]在如上所述的装置中，具有构成为在反应管的下端设有例如金属制的炉口部，需要将气体导入管固定在该炉口部上的情况。附着在该炉口部的内周面上的副生成物可能成为产生微粒的原因。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于，提供一种能够抑制产生微粒的技术。
[0008]根据本发明的一种方式，提供一种衬底处理装置，其具有:
[0009]反应管，其处理衬底；
[0010]炉口部，其设置在所述反应管的下端，在所述炉口部的上表面的内周面侧，遍及一周地形成有凹陷部和鼓出部，该鼓出部形成有将所述凹陷部与所述内周面连通的至少一个缺口；
[0011]罩，其从所述炉口部的内周面隔开规定间隔地设置，并覆盖所述炉口部的至少所述内周面;和
[0012]至少一个气体供给部，其向所述炉口部的所述凹陷部供给气体。
[0013]发明效果
[0014]根据本发明，能够抑制产生微粒。
【附图说明】
[0015]图1是本发明的实施方式中适用的衬底处理装置的概略构成图。
[0016]图2是表示本发明的实施方式中适用的炉口部209的俯视图。
[0017]图3是表示在本发明的实施方式中适用的炉口部209上安装有炉口部罩320的状态的立体图。
[0018]图4是图3的B-B线的立体剖视图。
[0019]图5是表示本发明的实施方式中适用的反应管的下端部，即惰性气体供给口321周围的纵剖视图。
[0020]图6是对本发明的实施方式的衬底处理装置中适用的成膜工序和清洗工序进行说明的流程图。
[0021]图7是表示本发明的实施方式中适用的衬底处理装置的反应管的下端部的立体剖视图。
[0022]图8是表示本发明的其他实施方式的衬底处理装置的反应管的下端部的立体剖视图。
[0023]图9是表示本发明的其他实施方式的炉口部409的俯视图。
[0024]图10是表示在本发明的其他实施方式的炉口部409上安装有炉口部罩520的状态的立体图.
[0025]图11表示本发明的其他实施方式的炉口部罩部件520-1的图，图11的(a)是立体图，图11的(b)是(a)的C-C线剖视图。
[0026]图12是图10的D-D线的立体剖视图。
[0027]图13是表示本发明的其他实施方式的反应管的下端部，即惰性气体供给口321周围的纵剖视图。
【具体实施方式】
[0028]接下来，基于【附图说明】本发明的实施方式。
[0029]如图1所示，处理炉202具有作为加热设备(加热机构)的加热器207。加热器207是圆筒形状，并由作为保持板的加热器基座来支承，由此垂直地安装。
[0030]在加热器207的内侧，与加热器207为同心圆状地配设有作为反应管的工艺管(process pipe)203。工艺管203例如由石英(Si02)或碳化娃(SiC)等耐热材料构成，形成为上端封闭且下端开口的圆筒形状。在工艺管203的筒中空部中形成有处理室201，其构成为，通过作为衬底保持件的舟皿217而将作为衬底的晶片200在以水平姿势沿垂直方向排列为多层的状态下收纳。
[0031]在工艺管203的下方设有使处理室201内的环境气体排气的排气管231。在排气管231上经由作为压力检测器的压力传感器245以及作为压力调整器的APC(自动压力控制器)阀243而连接有作为真空排气装置的真空栗246，基于由压力传感器245检测到的压力信息来调整APC阀243的开度，由此能够以使处理室201内的压力成为规定压力(真空度)的方式进行真空排气。此外，APC阀243是如下的开闭阀，其构成为，将阀开闭而能够实现处理室201内的真空排气/真空排气停止，而且调整阀开度而能够调整处理室201内的压力。
[0032]在工艺管203的下方(下端)配设有与工艺管203形成为同心圆状的炉口部(也有称为进气口或总管的情况)209 ο炉口部209例如由不锈钢(SUS材料)、镍(Ni)合金等的金属构成，形成为上端以及下端开口的圆筒形状。在该炉口部209上固定有气体导入部等。另外，炉口部209以支承工艺管203的方式设置。此外，在炉口部209与工艺管203之间设有作为密封部件的O型环220a。通过工艺管203和炉口部209形成反应容器。
[0033]在炉口部209上以贯穿炉口部209的侧壁(具体来说是设置在炉口部209的侧壁上的端口)的方式连接有作为第一气体导入部的第一喷嘴233a、作为第二气体导入部的第二喷嘴233b和作为第三气体导入部的第三喷嘴233e。第一喷嘴233a、第二喷嘴233b和第三喷嘴233e分别为具有水平部和垂直部的L字形状，水平部与炉口部209的侧壁连接，垂直部从工艺管203的下部沿着上部的内壁，以向着晶片200的装载方向立起的方式设置在工艺管203的内壁与晶片200之间的圆弧状的空间内。在第一喷嘴233a、第二喷嘴233b和第三喷嘴233e的垂直部的侧面上，分别设有作为供给气体的供给孔的第一气体供给孔248a、第二气体供给孔248b和第三气体供给孔248e。
[0034]在工艺管203内以贯穿炉口部209的侧壁的方式设有作为温度检测器的温度传感器263。基于由温度传感器263检测到的温度信息来调整向加热器207的通电情况，由此使处理室201内的温度成为规定的温度分布。温度传感器263与第一喷嘴233a、第二喷嘴233b以及第三喷嘴233e同样地，沿着工艺管203的内壁设置。
[0035]在本实施方式中，在第一喷嘴233a上连接有供给原料气体和惰性气体的气体供给部232a，在第二喷嘴233b上连接有供给反应气体和惰性气体的气体供给部232b。即，在本实施方式中，原料气体和反应气体通过独立的喷嘴供给。在第三喷嘴233e上连接有供给清洗气体的清洗气体供给部232e。
[0036]并且，在炉口部209上连接有供给N2气体(氮气)等的惰性气体的惰性气体供给部232c、232d0
[0037]在炉口部209的下方设有密封盖219，其作为能够将炉口部209的下端开口气密地封闭的炉口盖体。密封盖219从垂直方向下侧与炉口部209的下端抵接。密封盖219例如由不锈钢等的金属构成并形成为圆盘状。在密封盖219的上表面设有作为与炉口部209的下端抵接的密封部件的O型环220b。在密封盖219的与处理室201相反的一侧设有使后述的舟皿217旋转的旋转机构267。旋转机构267的旋转轴255贯穿密封盖219而与舟皿217连接，以通过使舟皿217旋转而使晶片200旋转的方式构成。舟皿217以及密封盖219通过配置在工艺管203的外部的作为升降机构的舟皿升降机215以沿垂直方向升降的方式构成，由此能够将舟皿217相对于处理室201内搬进搬出。
[0038]舟皿217例如由石英(S12)或碳化硅(SiC)等构成。
[0039]此外，在舟皿217的下部设有例如由石英(S12)或碳化硅(SiC)等的耐热材料构成的隔热部件218，以使来自加热器207的热难以传递到密封盖219侧的方式构成。
[0040]如图2所示，炉口部209例如由不锈钢(SUS材料)、镍(Ni)合金等的金属构成，形成为上端以及下端开口的圆筒形状。炉口部209具有上表面209a、内周面209b和下表面209c(参照后述的图4)，在内周面209b上设有多个端口 319，多个端口 319安装有气体供给部232a、232b、惰性气体供给部232c、232d、清洗气体供给部232e和温度传感器263，在本实施方式中，设有端口319a、319b、319c、319d、319e以及319f。
[0041 ]在端口 319a上安装有气体供给部232a。在端口 319b上安装有气体供给部232b。另夕卜，在端口 319c以及319d上分别安装有供给氮气等的惰性气体的惰性气体供给部232c、232d。另外，在端口 319e上安装有清洗气体供给部232e。另外，在端口 310f上安装有温度传感器263。
[0042]在炉口部209的上表面209a以同心圆状地形成有凹凸。具体来说，从内周侧起通过凸部(鼓出部)209a-l、作为缓冲槽而构成有凹面(凹陷面)的凹部(凹陷部)209a-2、鼓出部209a-3、凹陷部209a-4和鼓出部209a-5来构成上表面209a。在鼓出部209a-l上形成有多个作为从凹陷部209a-2与内周面209b连通的连通路的炉口部槽209d。在本实施方式中，炉口部槽209d形成为槽或者缺口。此外，炉口部槽209d也可以是贯穿鼓出部209a-l的孔。在凹陷部209a-2的端口 319c、端口 319d的上方形成有与该端口 319c、端口 319d分别连通的孔209e、209e。由惰性气体供给部232c、232d所供给的惰性气体从分别安装有惰性气体供给部232c、232d的端口 319c、端口 319d以及与其连通的孔209e、209e通过而供给到凹陷部209a-2。该作为缓冲槽的凹陷部209a-2作为间隙322(参照后述的图4)来发挥作用，该间隙322作为供惰性气体流动的流路。
[0043]多个炉口部槽209d根据离孔209e的间隔距离而不均等地配置。优选为，炉口部槽209d的间隔随着远离孔209而变小。对于离孔209e越近的炉口部槽209d，惰性气体向炉口部209内周面的供给量越大，对于离孔209e越远的炉口部槽209d，惰性气体向炉口部209内周面的供给量越小。这是因为，由于从孔209e所供给的惰性气体在流经凹陷部209a-2(间隙322)的过程中从各自形成的炉口部槽209d被供给到炉口部209内周面，所以到达至离孔209e远的炉口部槽209d之前，惰性气体的流量自身会减少。通过使炉口部槽209d的间隔随着从孔209e离开而变小，能够向离孔209e远的炉口部槽209d也供给充分流量的惰性气体，从而能够使从各炉口部槽209d供给到炉口部209内周面的惰性气体的供给量均等。
[0044]另外，根据炉口部209的温度分布和气体供给部的配置关系等，在炉口部209表面产生了副生成物特别容易附着的地方，或者产生了副生物反而难以附着的地方。即使在这样的情况下，通过适当调整炉口部槽209d的间隔，能够对来自炉口部槽209d的惰性气体的供给量设置大小关系。例如，也可以在副生成物难以附着的区域扩展炉口部槽209d的形成间隔，在副生成物容易附着的区域使炉口部槽209d的形成间隔变窄。
[0045]并且，还能够通过改变炉口部槽209d的大小调整来自炉口部槽209d的惰性气体的供给量。例如，使越接近孔209e的炉口部槽209d的开口面积越小，使离孔209e越远的炉口部槽209d的开口面积越大。
[0046]如图3所示，在炉口部209上安装有将炉口部的内周面209b覆盖的作为罩部件的炉口部罩320。炉口部罩320例如由石英(S12)等的耐热材料构成，以将构成处理室201的炉口部209的上表面的鼓出部209a-l以及凹陷部209-2和内周面209b的整周或者大致整周覆盖的方式构成。也就是说，炉口部罩320由沿着内周面209b的侧面、和使侧面的上端向水平方向折曲的水平部分构成，其截面构成为L字形状。
[0047]在炉口部罩320的内周面上形成有多个切缺部323，这些切缺部323用于在端口319上安装作为气体导入部的喷嘴233a、233b、233e以及温度传感器263。在炉口部罩320的上表面外周侧形成有多个炉口部罩的槽320a。在本实施方式中，炉口部罩的槽320a形成为槽或者缺口。此外，炉口部罩的槽320a也可以是贯穿炉口部罩320的上表面的孔。由此，能够从间隙322向炉口部罩320的上方供给惰性气体，并能够防止在炉口部209的与工艺管203的接触面上附着副生成物。
[0048]在此，优选为，炉口部罩的槽320a间的间隔随着从孔209e离开而变小。由此，防止越远离惰性气体供给部232c、232d而惰性气体的供给量变得越低，从而能够向炉口部罩320的内周面均等地供给惰性气体(吹扫气体)。
[0049]如图5所示，在炉口部209上安装有炉口部罩320的状态下，在炉口部209的上表面的凹陷部209a-2与炉口部罩320之间形成有作为供惰性气体流动的流路的间隙322。另外，在炉口部209的内周面209b与炉口部罩320之间形成有作为供惰性气体流动的流路的间隙324。另外，在炉口部罩320的下方形成有作为供惰性气体流动的流路的间隙325。
[0050]S卩，N2气体等的惰性气体从与端口 319c、319d连接的惰性气体供给部232c、232d经由孔209e而在间隙322内流动，并经由炉口部槽209d而在处于炉口部209的内周面整周的间隙324S卩炉口部209与炉口部罩320之间的空间、以及间隙325内流动，从而吹扫炉口部209的上表面以及内周面。
[0051 ]在本实施方式中，虽然说明了在炉口部209的上表面形成有间隙322的结构，但并不限定于此，也可以在与炉口部209的上表面相对的炉口部罩320的表面上形成间隙并与炉口部的内周面209b连通。由此，能够向炉口部209与炉口部罩320之间均等地供给惰性气体，从而能够更加有效地抑制产生微粒。
[0052]另外，虽然说明了在端口319(:、319(1上连接惰性气体供给部232(3、232(1并向炉口部209的内周面与炉口部罩320之间供给惰性气体(吹扫气体)的例子，但是也可以为，将供给氟化氢(HF)等的清洗气体的清洗气体供给部232e与第三端口 319c以及/或者第四端口 319e连接。通过向炉口部209的内周面与炉口部罩320之间供给清洗气体来除去副生成物，从而能够防止产生微粒。
[0053]作为控制部(控制机构)的控制器280控制APC阀243、加热器207、温度传感器263、真空栗246、旋转机构267、舟皿升降机215等的动作。
[0054]接下来，边参照图1以及图6边说明本发明的一个实施方式的衬底处理工序。本实施方式的衬底处理工序具有:在晶片200上形成S1膜的S1膜形成工序(S100);和除去附着在处理室201的内壁等上的堆积物的清洗工序(S200)。此外，在以下的说明中，通过控制器280控制构成衬底处理装置的各部分的动作。
[0055]在此，从在工艺管203的下端部进行供给的气体供给部232a、232d、惰性气体供给部232c、232d，至少在处理着晶片200的状态下供给有作为惰性气体的惰性气体。此外，虽然可以不间断地供给惰性气体，但优选为，也可以当旋转轴255等的一部分在处理室内露出的金属会被腐蚀的状态时、例如向处理室201内供给腐蚀性气体的状态或在处理室201内残留有腐蚀性气体的状态时供给惰性气体。
[0056]〈S1 膜形成工序(S100)>
[0057]在本工序中，相对于晶片200，反复进行含硅层在晶片上的形成、和含硅层的氧化处理，由此在晶片200上形成S1膜，其中，含硅层在晶片上的形成是将作为氯硅烷类原料气体的六氯乙硅烷(Si2Cl6,简称:HCDS气体)用作原料气体来进行的，含硅层的氧化处理是在不足大气压的压力环境下使用O2气体来进行的。在以下具体地说明S1膜成形工序(S100)。
[0058](步骤SlOl、步骤 SlO2)
[0059 ]将多张晶片200装填到舟皿217 (晶片装填S1I)后，炉口部209的下端开口会开放。如图1所示，支承多张晶片200的舟皿217通过舟皿升降机215升起而被搬入到处理室201内(舟皿装载S102)。在该状态下，成为密封盖219经由O型环220b将炉口部209的下端密封的状
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[0060](步骤S103)
[0061]以使处理室201内成为所期望的压力(真空度)的方式通过压力传感器245、APC阀243以及真空栗246来调整压力。另外，以使处理室201内成为所期望的温度的方式通过温度传感器263以及加热器207来加热、调整温度。然后，按顺序实行后述的四个膜形成步骤(S104?S107)。
[0062](步骤S104)
[0063]在使真空栗246工作的状态下，从第一喷嘴233a流出作为原料气体一例的HCDS气体。HCDS气体通过质量流量控制器(未图示)来调整流量。进行了流量调整的HCDS气体经由第一喷嘴233a供给到处理室201内并从排气管231排气(H⑶S气体供给)。此时，同时地向第一喷嘴233a内流动犯气体等惰性气体。惰性气体与HCDS气体一起供给到处理室201内并从排气管231排气。
[0064]作为包括Si的原料，除HCDS之外，不仅可以使用例如二氯氢硅(SiH2Cl2、简称DCS)气体、四氯硅烷(SiCl4、简称TCS)气体、硅烷(SiH4)气体等的无机原料气体，也可以使用氨基硅烷类的四(二甲氨基)硅烷(3丨(叫(^3)2)4、简称401^5)气体、三(二甲氨基)硅烷(510(CH3)2)3H、简称 3DMAS)气体、二 (二甲氨基)二甲基硅(Si(N(C2H5)2)2H2、简称 2DEAS)气体、双(叔丁基氨基)硅烷(31(出(冊(04119))2、简称^'843)气体等的有机原料气体。作为惰性气体除N2气体之外例如也可以使用Ar气体、He气体、Ne气体、Xe气体等的稀有气体。
[0065](步骤S105)
[0066]当在晶体200的表面等形成含硅层之后，停止HCDS气体的供给。此时，在打开排气管231的APC阀243的状态下，通过真空栗246对处理室201内进行真空排气，将残留的HCDS气体从处理室201内排除。此时，将惰性气体供给到处理室201内的话，会更加提高将残留的HCDS气体排除的效果(吹扫)。
[0067](步骤S106)
[0068]当对处理室201内进行了吹扫之后，从第二喷嘴233b流出作为含氧气体的O2气体和N2气体等的惰性气体。O2气体以及惰性气体在从第二气体供给孔248b供给到处理室201内后从排气管231排气。
[0069]作为含氧气体，除氧气(O2)气体之外还可以使用例如臭氧(O3)气体等。
[0070](步骤S107)
[0071]将含硅层改性为硅氧化层后停止O2气体的供给。此时，在打开排气管231的APC阀243的状态下，通过真空栗246对处理室201内进行真空排气，将残留的O2气体从处理室201内排除。此时，将惰性气体供给到处理室201内的话，会更加提高将残留的O2气体排除的效果O
[0072](步骤S108)
[0073]并且，将上述步骤S104?S108作为一个循环并将该循环实施规定次数。由此，能够对晶片200上以及舟皿217的表面、处理室201内壁等的处理室201内的部件等，成膜出规定膜厚的S1膜。
[0074](步骤S109、步骤 S110)
[0075]规定膜厚的S1膜成膜后，分别从第一喷嘴233a、第二喷嘴233b向处理室201内供给惰性气体并从排气管231排气。惰性气体作为吹扫气体而发挥作用，并由此由惰性气体来吹扫处理室201内，将残留在处理室201内的气体从处理室201内除去(吹扫)。之后，将处理室201内的环境气体置换为惰性气体，且处理室201内的压力恢复为常压(大气压恢复)。
[0076](步骤SI 11、步骤 SI 12)
[0077]之后，密封盖219通过舟皿升降机215下降，炉口部209的下端开口，并且使处理后的晶片200在保持于舟皿217上的状态下从炉口部209的下端向反应管203的外部搬出(舟皿卸载)。在舟皿卸载之后，炉口部209的下端开口经由O型环220c通过未图示的遮板密封(关闭遮板)。之后，从舟皿217取出已处理的晶片200(晶片取出)。
[0078]接着，说明本发明的优选实施方式的处理炉202的清洗工序S200。
[0079]〈清洗工序(S200)>
[0080]当重复上述的S1膜形成工序(S100)时，S1会堆积在处理室201内的部件上。即包括S1的堆积物附着在工艺管203的内壁等而堆积。在该附着于内壁等而堆积的堆积物的厚度到达堆积物发生剥离、落下之前的规定厚度(例如I微米?5微米)时，进行工艺管203内的清洗。向加热到规定温度的处理室201内，作为清洗气体来单独地供给例如HF气体、或者供给由惰性气体稀释的HF气体，从而除去在处理室201内所堆积的堆积物，由此进行清洗。以下，具体地说明清洗工序(S200)。
[0081](步骤S201)
[0082]从舟皿217取出已处理的晶片200后，通过舟皿升降机215升起空的舟皿21并将其搬入到处理室201内(舟皿装载)。在该状态下，成为密封盖219经由O型环220b将炉口部209的下端密封的状态。
[0083](步骤S202)
[0084]以成为所期望的压力(真空度)的方式通过真空栗246对处理室201内进行真空排气。此时，由压力传感器245测定处理室201内的压力，基于该测定的压力信息来反馈控制(压力调整)APC阀243。另外，以成为所期望的温度的方式通过加热器207对处理室201内进行加热。此时，以使处理室201内成为所期望的温度(清洗温度)的方式，基于温度传感器263检测到的温度信息来反馈控制向加热器207的通电状况(温度调整)。
[0085](步骤S203)
[0086]接着，在将处理室201内的温度、压力分别维持在规定的温度、压力的状态下，使作为清洗气体的HF气体流动至第三喷嘴233e内(HF气体供给)。册气体从第三喷嘴233e供给到舟皿217和处理室201的内壁等，并从排气管213排气。
[0087]导入到处理室201内的HF气体或者稀释了的HF气体在从处理室201内通过时与在处理室201的内壁和舟皿217的表面堆积的包括S1等薄膜的堆积物接触，此时通过热化学反应而除去堆积物。即，通过由HF气体的热分解所生成的活性种和堆积物之间的浸蚀反应而除去堆积物。
[0088](步骤S204)
[0089]当经过了预先设定的堆积物的浸蚀时间，处理室201内的清洗结束时，停止向处理室201内供给HF气体、或者稀释了的HF气体。之后，向处理室201内供给N2气体等的惰性气体，并从排气管231排气，由此对处理室201内进行吹扫。
[0090]作为清洗气体，除了HF气体以外，例如还可以使用三氟化氯(ClF3)气体、三氟化氮(NF3)气体、氟气(F2)等的含氟气体。
[0091](步骤S205)
[0092]当由惰性气体对处理室201内进行吹扫，而从处理室201内除去残留在处理室201内的气体之后，处理室201内的环境气体置换为惰性气体，并且处理室201内的压力恢复到常压(大气压恢复)。
[0093](步骤S206)
[0094]之后，通过舟皿升降机215使密封盖219下降，炉口部209的下端开口，并且将空的舟皿217从炉口部209的下端向工艺管203的外部搬出(舟皿卸载)。
[0095]如图7所示，惰性气体从与端口319c、319d连接的惰性气体供给部232c、232d流动至炉口部209上表面的间隙322内，并经由炉口部槽209d从处于炉口部209的内周面整周的间隙3 24以及间隙325流过，从而吹扫炉口部209的上表面以及内周面。由此，炉口部的表面由惰性气体覆盖。因此，使炉口部209的上表面、内周面与处理气体接触的面积减少，即使对于处理气体使用了腐蚀性的气体，也能够抑制炉口部的腐蚀并能够抑制产生微粒。另外，经由间隙322向炉口部209的内周面209b与炉口部罩320之间供给惰性气体，由此，炉口部209与炉口部罩320之间的间隙324中的惰性气体的流动成为下降流，因此，即使附着在间隙322以及间隙324上的副生成物发生剥离，也能够抑制其在晶片区域中作为微粒而飞扬。
[0096]在此，为了提高炉口部的吹扫效果，如图7所示，希望炉口部209与炉口部罩320之间是狭窄的，优选为2mm以下。由此，能够有效地防止副生成物向炉口部209的内周面的附着。能够通过从端口 319c以及端口 319d供给惰性气体来除去附着于炉口部209的内周面上的副生成物。另外，也可以在端口 319c以及端口 319d上连接清洗气体供给部并供给清洗气体。
[0097]接下来，使用图8对本发明的其他实施方式的衬底处理装置进行说明。在图8的实施方式中，供惰性气体供给部232c、232d连接的端口 319c以及端口 319d从炉口部209的侧壁贯穿，不经由间隙322地，向在炉口部209内周面与炉口部罩320之间形成的间隙324内供给惰性气体。
[0098]如图8所示，即使将炉口部209的内周面与炉口部罩320之间扩宽也能够形成惰性气体的流路，抑制炉口部的腐蚀并能够抑制产生微粒。此外，即使代替惰性气体而使用清洗气体，也能够提升清洗效率并且能够缩短维护时间。此外，本实施方式即使在使用复杂形状的炉口部的情况下也能够形成惰性气体的流路。
[0099]因此，以覆盖炉口部209的上表面与内周面的方式设有炉口部罩320，并向该炉口部209与炉口部罩320之间供给惰性气体以及/或者清洗气体，由此炉口部209的处理室201内侧的表面被惰性气体以及/或者清洗气体覆盖，从而防止副生成物对炉口部209的附着或者腐蚀。
[0100]接下来，对于本发明的第二实施方式进行详述。此外，省略对于与本发明的第一实施方式共同的构成的说明。
[0101]图9是表示本发明的其他实施方式的炉口部409的俯视图。
[0102]与第一实施方式的不同点在于:炉口部罩520划分为多个圆弧形状。在炉口部409的内周面409b上设有多个突起部410，这些突起部410向内周侧突出且用于安装炉口部罩520。这些突起部410间隔不均等地配置。
[0103]如图10所示，炉口部罩520由尺寸不同的沿圆周方向被划分的多个炉口部罩部件构成。在图10中，通过尺寸不同的多个炉口部罩部件来覆盖除了在炉口部409上形成有喷嘴233和支承喷嘴233的喷嘴支承部521以外的部位，由此保护炉口部409。炉口部罩520例如由四个炉口部罩部件构成，在炉口部409上安装有四个炉口部罩部件520-1、520-2、520-3、520-4。由此，防止炉口部409的腐蚀。
[0104]虽然炉口部罩部件520-1?520-4的尺寸不同，但其主要构成是相同的。在此，使用图11以炉口部罩部件520-1为例进行说明。
[0105]炉口部罩部件520-1是圆弧形状，具有:在内周侧向水平方向突出的上部520a;和从上部520a的外周侧大致垂直地形成，并与炉口部520的内周面409b相对的侧面部520b。在侧面部520b上形成有例如两个开口部522，该开口部522是用于在炉口部409的L字形状的突起部410上设置炉口部罩部件520的开口。在两个开口部522、522之间具有向外周侧(炉口部409侧)突出的突出部524。两个开口部522分别与突起部410钩挂，由此炉口部罩部件520设置在炉口部409上。另外，在将炉口部罩部件520设置在炉口部409上时，炉口部罩部件520的高度至少比炉口部409的上表面的凹陷部409a-2高。更理想的是，该高度为鼓出部409a_l的上表面以上的高度。
[0106]炉口部罩部件520-1?520-4覆盖构成处理室201的炉口部409的内周面409b的大致整周，开口部522与炉口部409的突起部410钩挂，突出部524与炉口部409的内周面抵接而安装。由此，炉口部罩520确保与炉口部409的内周面之间的余隙而形成了作为供惰性气体流动的流路的间隙。另外，抑制了炉口部罩520相对于炉口部409的晃动。另外，设为使炉口部罩520与炉口部409钩挂的构成，由此即使不拆下炉口部409，也能够简单地更换炉口部罩520。
[0107]此外，虽然说明了炉口部罩520的上端向内周侧突出为L字形状的例子，并不限定于此，也可以构成为，以使炉口部罩520的上端还向外周侧伸出I?2_左右的方式使截面形成为T字形状。也就是说，炉口部罩320也可以为，由沿着内周面209b的侧面、和使侧面的上端沿侧面的遍及前后的水平方向延伸而成的延伸部分形成。另外，突起部410可以不为L字形状，而可以为块形状(柱状)，以使开口部522嵌入至突起部410的方式设置炉口部罩部件520。
[0108]如图12以及图13所示，工艺管203的下表面安装在炉口部409的上表面409a上。在炉口部409上安装有工艺管203的状态下，在炉口部409的上表面的凹陷部409a-2与工艺管203的下表面之间形成有作为供惰性气体流动的流路的间隙322。另外，在炉口部409的内周面409b与炉口部罩520的外周面之间形成有作为供惰性气体流动的流路的间隙324。另外，在炉口部罩520的下方形成有作为供惰性气体流动的流路的间隙325。
[0109]S卩，N2等的惰性气体从与端口 319c、319d连接的惰性气体供给部232c、232d，经由孔409e而从间隙322沿圆周方向流过工艺管203的下表面，并经由炉口部槽409d流过处于炉口部409的内周面整周的间隙324S卩炉口部409与炉口部罩520之间的空间、以及间隙325，从而吹扫炉口部409的上表面以及内周面。由此，炉口部的表面由惰性气体覆盖。因此，炉口部409的上表面、内周面与处理气体接触的面积变少，即使对于处理气体使用了腐蚀性的气体也能够抑制炉口部的腐蚀，并能够抑制产生微粒。另外，通过经由间隙3 2 2以及炉口部槽409d而向间隙324以及间隙325供给惰性气体，由此在炉口部409与炉口部罩520之间的间隙324中的惰性气体的流动成为下降流，从而能够防止微粒向晶片区域的侵入或堵塞。
[0110]在本实施方式中，虽然说明了从端口319c以及端口 319d供给惰性气体的例子，但是并不限定于此，也可以代替惰性气体而供给HF气体等的清洗气体，也可以组合惰性气体和清洗气体进行供给。
[0111]以上，根据所说明的实施方式，能够实现如下的(I)?(6)的效果之中的至少一个或者多个。(I)以覆盖炉口部209的上表面和内周面的方式设有炉口部罩320，向该炉口部209和炉口部罩320之间供给惰性气体以及/或者清洗气体，由此炉口部209的处理室201内侧的表面被惰性气体以及/或者清洗气体覆盖而防止副生成物向炉口部209的附着或腐蚀。
(2)随着从孔209e离开而使炉口部槽209d的间隔变小，由此能够防止越从孔209e离开而惰性气体的供给量越降低，并能够高效地对炉口部209内周面进行吹扫(排气、置换)。(3)通过适当调整炉口部槽209d的间隔和/或开口面积的大小而能够调整惰性气体向炉口部209内周面的供给量，从而能够更加有效地进行吹扫。(4)通过在炉口部罩320的上表面外周侧上形成多个炉口部罩的槽320a，而能够从间隙322向炉口部罩320的上方供给惰性气体，并能够防止在炉口部209的与工艺管203的接触面上附着副生成物。此外，优选为炉口部罩的槽320a间的间隔随着从孔209离开而变小。由此，能够防止越从惰性气体供给部232c、232d离开而惰性气体的供给量越小，并能够向炉口部罩320的内周面均等地供给惰性气体(吹扫气体)。另外，也可以在炉口部罩的槽320a的上方设有排气管231。由此，能够更加均等且有效地供给惰性气体。(5)通过经由间隙322向炉口部209的内周面209b与炉口部罩320之间供给惰性气体，在炉口部209与炉口部罩320之间的间隙324中的惰性气体的流动成为下降流，因此即使附着于间隙322以及间隙324的副生成物发生剥离，也能够抑制其在晶片区域作为微粒飞扬。(6)由多个炉口部罩部件520-1?520-4构成炉口部罩520，多个炉口部罩部件520-1?520-4将构成处理室201的炉口部409的内周面409b的大致整周覆盖，开口部522与炉口部409的突起部410钩挂，突出部524与炉口部409的内周面抵接而安装，由此炉口部罩520确保与炉口部409的内周面之间的余隙并形成有作为供惰性气体流动的流路的间隙，并抑制炉口部罩520相对于炉口部409的晃动。(7)构成为，炉口部罩520与炉口部409钩挂，其中，该炉口部罩520设为在内周侧沿水平方向突出的L字形状，由此不卸下炉口部409也能够简单地更换炉口部罩520 ο (8)使设置在炉口部409上时的炉口部罩520的高度比炉口部409的炉口部槽409d高，由此能够使从炉口部槽409d通过的惰性气体不逸出至处理炉内地，高效地导入间隙324。
[0112]并且，在衬底处理装置中能够防止衬底的污染、延长保养周期并提高生产效率。
[0113]在实施方式中虽然说明了在炉口部209的上表面形成有间隙322的构成，但并不限定于此，也可以在与炉口部209的上表面相对的炉口部罩320的表面上形成有间隙并与炉口部的内周面209连通。由此，能够向炉口部209与炉口部罩320之间均等地供给惰性气体或清洗气体并能够有效地抑制产生微粒。
[0114]此外，本发明并不限定于上述实施方式，虽然仅说明了工艺管作为单重管的样式，但并不限定于此，例如即使作为外管、内管的双重管样式、三重管以上的样式也能够适用。
[0115]另外，在本实施方式中，在工艺管203的下部设有两个惰性气体供给部，但并不限定于此，也可以为一个。在一个的情况下构成于与排气管231相对一侧。由此，能够形成对于气体的供给和排气均顺畅的流路。
[0116]本发明涉及半导体制造技术，尤其涉及在将被处理衬底收纳在处理室内并由加热器加热的状态下实施处理的热处理技术，例如其能够利用于如下的衬底处理装置而适用于有效的处理中，该衬底处理装置使用于对组装至半导体集成电路装置(半导体器件)中的半导体晶体进行氧化处理和扩散处理、用于离子注入后的载体活性化或平坦化的回流或退火、以及基于热CVD反应而实现的成膜处理等。
[0117]〈本发明的优选方式〉
[0118]以下，对于本发明的优选方式进行附记。
[0119](附记I)
[0120]根据本发明的一种方式，提供一种衬底处理装置，其具有:
[0121]反应管；
[0122]炉口部，其设置在所述反应管的下端，并在上表面形成有槽、和使所述槽与内周面连通的连通路；
[0123]炉口部罩，其从所述炉口部的内周面隔开规定间隔地设置，并覆盖所述炉口部的至少所述内周面;和
[0124]惰性气体供给部，其与所述炉口部连接，并向所述槽供给惰性气体。
[0125](附记2)
[0126]根据附记I所述的衬底处理装置，优选为，
[0127]在所述炉口部罩的下方形成有供惰性气体流通的间隙，供给到所述槽的惰性气体按照顺序从所述槽、所述连通路、所述炉口部与所述炉口部罩之间的所述规定的空间、所述间隙通过。
[0128](附记3)
[0129]根据附记I或2所述的衬底处理装置，优选为，
[0130]所述炉口部在其内周具有突起部，所述炉口部罩具有与所述突起部钩挂的开口部。
[0131](附记4)
[0132]根据附记I?3中任一项所述的衬底处理装置，优选为，
[0133]所述炉口部罩具有向所述炉口部的内周方向突出的突出部。
[0134](附记5)
[0135]根据附记I?4中任一项所述的衬底处理装置，优选为，
[0136]所述炉口部罩由沿圆周方向划分的多个部件构成。
[0137](附记6)
[0138]根据附记I?5中任一项所述的衬底处理装置，优选为，
[0139]所述流通路或者所述槽形成有多个，各流通路或者各槽的间隔随着从所述惰性气体供给部离开而变小。
[0140](附记7)
[0141]根据附记I?6中任一项所述的衬底处理装置，优选为，
[0142]所述炉口部在所述反应管上连接有供给处理气体的气体供给部，并且在连接有所述气体供给部的位置上形成有所述流通路或者所述槽。
[0143](附记8)
[0144]根据附记I?7中任一项所述的衬底处理装置，优选为，
[0145]所述炉口部罩以覆盖所述炉口部的所述槽的方式形成，并且具有将所述槽与所述炉口部罩的上表面连通的第二流通路或者孔。
[0146](附记9)
[0147]根据附记8所述的衬底处理装置，优选为，
[0148]所述第二流通路或者孔形成有多个，该第二流通路或者孔的间隔随着从所述惰性气体供给部离开而变小。
[0149](附记10)
[0150]根据附记I?9中任一项所述的衬底处理装置，优选为，
[0151 ]在所述炉口部与所述炉口部罩之间具有供给清洗气体的清洗气体供给部。
[0152](附记11)
[0153]根据附记10所述的衬底处理装置，优选为，
[0154]具有对所述反应管内的气体进行排气的排气部，所述清洗气体供给部设在与所述排气部相对的位置上。
[0155](附记12)
[0156]根据本发明的其他方式，提供一种炉口部，其设在衬底处理装置的反应管的下部，该炉口部具有:
[0157]形成于上表面的槽;和
[0158]使所述槽与内周面连通的连通路，
[0159]所述炉口部连接有向所述槽供给惰性气体的惰性气体供给部。
[0160](附记13)
[0161 ]根据附记12所述的炉口部，优选为，
[0162]所述炉口部形成有多个所述流通路或者所述槽，各流通路或者各槽的间隔随着从连接有所述惰性气体供给部的位置离开而变小。
[0163](附记14)
[0164]根据本发明的另一其他的方式，提供一种炉口部罩，其覆盖设在衬底处理装置的反应管的下部的炉口部的内周面，该炉口部罩具有:
[0165]开口部，其与形成在所述炉口部的内周面上的突起部钩挂;和
[0166]突出部，其向所述炉口部的内周面方向突出。
[0167](附记15)
[0168]根据附记14所述的炉口部罩，优选为，
[0169]所述炉口部罩是由沿圆周方向划分的多个部件构成的。
[0170](附记16)
[0171]根据本发明的另一其他的方式，提供一种半导体器件的制造方法，其具有:
[0172]衬底收纳工序，将衬底收纳于在下部设有炉口部的反应管的内部，其中，在该炉口部的上表面形成有槽、和使所述槽与内周面连通的连通路;和
[0173]衬底处理工序，对于收纳在所述反应管的内部的所述衬底从处理气体供给部供给处理气体来处理衬底，
[0174]在所述衬底处理工序中，从与所述炉口部连接的惰性气体供给部向所述槽、所述连通路、和将所述炉口部的至少所述内周面覆盖的炉口部罩与所述炉口部之间的空间供给惰性气体。
[0175]此外，该专利申请基于2014年3月26日提交的日本专利申请特愿2014-063073号主张优先权，并通过引用而将其公开的全部内容援引至此。
[0176]工业实用性
[0177]根据本发明能够抑制产生微粒。
[0178]附图标记说明
[0179]100衬底处理装置，200晶片，201处理室，202处理炉，203反应管，207加热器，209、409炉口部，209d、409d炉口部槽，209e、409e孔，217舟皿，219密封盖，231气体排气管，232气体供给部，319端口，320、520炉口部罩，320a炉口部罩的槽，322间隙，324间隙，325间隙。
【主权项】
1.一种衬底处理装置，其特征在于，具有: 反应管，其处理衬底； 炉口部，其设置在所述反应管的下端，在所述炉口部的上表面的内周面侧，遍及一周地形成有凹陷部和鼓出部，该鼓出部形成有将所述凹陷部与所述内周面连通的至少一个缺P； 罩，其从所述炉口部的内周面隔开规定间隔地设置，并覆盖所述炉口部的至少所述内周面;和 至少一个气体供给部，其向所述炉口部的所述凹陷部供给气体。2.根据权利要求1所述的衬底处理装置，其特征在于， 还具有将所述炉口部的下端封闭的盖， 在所述罩与所述盖之间形成有间隙。3.根据权利要求1所述的衬底处理装置，其特征在于， 所述罩由沿着所述炉口部的侧面部和与所述侧面部的上端垂直相交的水平部形成。4.根据权利要求3所述的衬底处理装置，其特征在于， 所述水平部朝向所述炉口部的方向形成，并且所述水平部以夹在所述鼓出部与所述反应管之间的方式构成。5.根据权利要求3所述的衬底处理装置，其特征在于， 所述炉口部还具有用于设置所述罩的突起部， 所述罩在所述侧面部上具有供所述突起部钩挂的开口部。6.根据权利要求5所述的衬底处理装置，其特征在于， 所述水平部朝向所述反应管的中央方向形成。7.根据权利要求3所述的衬底处理装置，其特征在于， 在所述水平部的端部形成有与所述凹陷部连通的槽。8.根据权利要求5所述的衬底处理装置，其特征在于， 在所述侧面部具有向所述炉口部的所述内周方向突出的突出部。9.根据权利要求2所述的衬底处理装置，其特征在于， 所述罩沿圆周方向划分为多个。10.根据权利要求5所述的衬底处理装置，其特征在于， 所述突起部形成有多个，各突起部的间隔不均等地配置。11.根据权利要求1所述的衬底处理装置，其特征在于， 两个所述气体供给部与所述炉口部连接，并且所述气体供给部在圆周上相对的位置与所述炉口部连接。12.根据权利要求1所述的衬底处理装置，其特征在于， 还具有对所述炉口部供给清洗气体的清洗气体供给部。13.一种半导体器件的制造方法，其特征在于，具有: 将衬底收纳在反应管的内部的工序，其中，该反应管在下端设有炉口部，在该炉口部的上表面的内周面侧，遍及一周地形成有凹陷部和鼓出部，该鼓出部形成有将所述凹陷部与所述内周面连通的至少一个缺口 ；和 对收纳在所述反应管的内部的所述衬底供给处理气体来处理衬底的工序， 在所述衬底处理工序中，向所述凹陷部供给惰性气体，并经由所述缺口而使惰性气体流动至将所述炉口部的至少所述内周面覆盖的炉口部罩与所述炉口部之间的间隔。14.一种炉口部罩，其将设在衬底处理装置的反应管的下部的炉口部的内周面覆盖，其特征在于，具有: 开口部，其供形成在所述炉口部的内周面的突起部钩挂;和 突出部，其向所述炉口部的内周面方向突出。
【文档编号】C23C16/44GK105981140SQ201580008398
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2015年2月16日
【发明人】高木康祐, 森田慎也, 赤江尚德, 山崎惠信
【申请人】株式会社日立国际电气