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TW201727795A - 基板處理裝置、半導體裝置之製造方法及程式 - Google Patents

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TW201727795A
TW201727795A TW105105838A TW105105838A TW201727795A TW 201727795 A TW201727795 A TW 201727795A TW 105105838 A TW105105838 A TW 105105838A TW 105105838 A TW105105838 A TW 105105838A TW 201727795 A TW201727795 A TW 201727795A
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TW
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processing
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wall
space
processing chamber
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TW105105838A
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Inventor
Akira Takahashi
Kazuyuki Toyoda
Original Assignee
Hitachi Int Electric Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Abstract

本發明係關於一種基板處理裝置,其目的在於即便將處理室維持於高溫而處理基板之情形下,亦可抑制對於周圍的構造之熱影響。根據本發明之一態樣提供一種技術,該技術包含有一基板處理裝置,上述裝置具有:第一處理室,其具備:將第一基板加熱之第一加熱部、處理上述第一基板之第一處理空間、配置於上述第一處理空間的下方之第一搬送空間、及構成上述第一處理空間與上述第一搬送空間之壁;第二處理室,其具備:被作為上述壁的一部分之共通壁包夾而鄰接於上述第一處理室,並將第二基板加熱之第二加熱部、處理上述第二基板之第二處理空間、及配置於上述第二處理空間的下方之第二搬送空間;其他壁,其係在構成上述第一處理室與上述第二處理室之壁中,以和上述共通壁不同之壁構成;及冷卻流路,其設置於上述共通壁與上述其他壁上,並以上述共通壁的冷卻效率高於上述其他壁之方式構成。

Description

基板處理裝置、半導體裝置之製造方法及程式
本發明係關於一種基板處理裝置、半導體裝置之製造方法、程式及記錄媒體。
作為於半導體裝置之製造步驟中使用之基板處理裝置的一態様,例如存在具備複數個具有處理室(反應器)之處理模組的裝置(例如專利文獻1)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1:日本專利特開2012-54536號公報
在上述之構成的基板處理裝置中,為實現將形成於基板上之膜的品質提高,而考量以較高溫度處理基板。在將基板予以高溫處理之情形下,於上述裝置中,將載置基板之處理室設為高溫狀態。
然而,根據裝置運用之問題,在將處理室維持於高溫之情形下,會有處理室的周圍之構造被加熱,而對其構造造成不良影響之顧慮。
本發明之目的在於即便將處理室維持於高溫而處理基板之情形下,亦可抑制對於周圍的構造之熱影響。
根據本發明之一態様,提供一種技術,本發明之基板處理裝置具有:第一處理室,其具備:將第一基板加熱之第一加熱部、處理上述第一基板之第一處理空間、配置於上述第一處理空間的下方之第一搬送空間、及構成上述第一處理空間與上述第一搬送空間之壁;第二處理室,其具備:被作為上述壁的一部分之共通壁包夾而鄰接於上述第一處理室,並將第二基板加熱之第二加熱部、處理上述第二基板之第二處理空間、及配置於上述第二處理空間的下方之第二搬送空間;其他壁,其係在構成上述第一處理室與上述第二處理室之壁中,以和上述共通壁不同之壁構成;及冷卻流路,其設置於上述共通壁與上述其他壁上,並以上述共通壁的冷卻效率高於上述其他壁之方式構成。
根據本發明,即便將處理室維持於高溫而處理基板之情形下,亦可抑制對於周圍的構造之熱影響。
1‧‧‧基板處理裝置
10‧‧‧本體部
20‧‧‧溫控系統部
110‧‧‧IO平台
111‧‧‧晶圓盒
112‧‧‧蓋
120‧‧‧大氣搬送室
121‧‧‧晶圓盒開啟機構
122‧‧‧大氣搬送機械裝置
127‧‧‧外殼
128‧‧‧基板進出口
129‧‧‧基板進出口
130‧‧‧負載鎖定室
131‧‧‧外殼
132‧‧‧基板載置台
133‧‧‧閘閥
134‧‧‧基板進出口
135‧‧‧閘閥
140‧‧‧真空搬送室
141‧‧‧外殼
148‧‧‧基板進出口
149‧‧‧閘閥
149(1)~(8)‧‧‧閘閥
170‧‧‧機械裝置
180‧‧‧臂
190‧‧‧臂
200‧‧‧晶圓(基板)
201‧‧‧處理空間
202‧‧‧處理容器
204a~d‧‧‧間隔壁
280‧‧‧控制器
281‧‧‧演算部
282‧‧‧記憶部
283‧‧‧外部記憶裝置
284‧‧‧傳送接收部
310a~310d‧‧‧配管
311‧‧‧上流配管部
312‧‧‧下流配管部
PM1~PM4‧‧‧處理模組
RC1~RC8、RCL、RCR‧‧‧處理室
圖1係顯示本發明第一實施形態之基板處理裝置的概略構成例之說明圖。
圖2係說明本發明第一實施形態之基板處理裝置與溫控系統的關係之說明圖。
圖3係模式性顯示本發明第一實施形態之基板處理裝置的處理室之概略構成的一例之說明圖。
圖4(a)至(c)係模式性顯示本發明第一實施形態之基板處理裝置之配管的一例之說明圖。
圖5係顯示本發明第一實施形態之基板處理步驟的概要之流程圖。
圖6係顯示圖5的基板處理步驟之成膜步驟的詳細之流程圖。
圖7係顯示本發明第二實施形態之基板處理裝置的概略構成例之說明圖。
圖8係顯示本發明第三實施形態之基板處理裝置的概略構成例之說明圖。
圖9係顯示本發明第四實施形態之基板處理裝置的概略構成例之說明圖。
圖10係顯示本發明第五實施形態之基板處理裝置的概略構成例之說明圖。
圖11係顯示本發明第六實施形態之基板處理裝置的概略構成例之說明圖。
圖12係顯示本發明第七實施形態之基板處理裝置的概略構成例之說明圖。
以下,茲就本發明之實施形態,一面參照附圖一面進行說明。
[本發明之第一實施形態]
首先,茲就本發明之第一實施形態進行說明。
(1)基板處理裝置的構成
圖1、圖2係顯示第一實施形態之基板處理裝置的概略構成例之說明圖。圖例之基板處理裝置1在構成上可大致區分為具備:基板處理裝置的本體部10、溫控系統部20及控制器280。
[本體部的構成]
基板處理裝置1的本體部10係於基板搬送腔室的周圍具備複數個處理室,亦即所謂的「群集型裝置」。群集型之基板處理裝置1的本體部10,係處理作為基板的晶圓200,其主要由IO平台110、大氣搬送室120、負載鎖定室130、真空搬送室140及處理模組(程式模組:Process Module)PM1~PM4所構成。接著,茲就各構成具體地進行說明。在圖1之說明中,前後左右係X1方向設為右、X2方向設為左、Y1方向設為前、Y2方向設為後。
(大氣搬送室、IO平台)
於基板處理裝置1的近側設置有IO平台(負載端口)110。於IO平台110上搭載有複數個收納複數片晶圓之FOUP(Front Opening Unified Pod,前開口統一標準晶圓盒:以下稱為「晶圓盒」。)111。晶圓盒111係作為搬送矽(Si)基板等之晶圓200之載體而使用。於晶圓盒111內,係以使未處理之晶圓200或已處理之晶圓200各自以水平姿勢而儲存有複數個之方式構成。
IO平台110係鄰接於大氣搬送室120。大氣搬送室120係於與IO平台110不同之面連結後述之負載鎖定室130。
於大氣搬送室120內設置有移載晶圓200之大氣搬送機械裝置122。大氣搬送機械裝置122,係以利用設置於大氣搬送室120之未圖示之升降機而予以升降之方式構成,且以利用未圖示之線性致動器而在左右方向上往復移動之方式構成。
於大氣搬送室120之外殼127的前側,設置有用以將晶圓200相對於大氣搬送室120而搬入搬出之基板進出口128、及晶圓盒開啟機構121。
於包夾基板進出口128而與晶圓盒開啟機構121相反側、即外殼127的外側,設置有IO平台(負載端口)110。
晶圓盒開啟機構121,可藉由將載置於IO平台110上之晶圓盒111的蓋112開閉,並將基板進出口開放、閉鎖,而實現晶圓200相對於晶圓盒111之進出。
於大氣搬送室120之外殼127的後側,設置有用以將晶圓200搬 入搬出於負載鎖定室130之基板進出口129。基板進出口129,可藉由後述之閘閥133而予以解放、閉鎖,而實現晶圓200之進出。
(負載鎖定室)
負載鎖定室130係鄰接於大氣搬送室120。在構成負載鎖定室130之外殼131具有之面中,於與大氣搬送室120不同之面,如後述般,配置有真空搬送室140。負載鎖定室130,係為實現配合大氣搬送室120的壓力與真空搬送室140的壓力而使外殼131內的壓力變動,而構成能夠耐負壓之構造。
在外殼131中,於與真空搬送室140鄰接之側,設置有基板進出口134。基板進出口134可藉由閘閥135而予以解放、閉鎖,而實現晶圓200之進出。
再者,於負載鎖定室130內,設置有至少具有兩個載置晶圓200之載置面的基板載置台132。基板載置面間的距離係因應後述具有機械裝置170的臂之末端執行器間的距離而設定。
(真空搬送室)
基板處理裝置1的本體部10具備真空搬送室(傳送模組)140,該真空搬送室140係成為在負壓下搬送晶圓200之搬送空間而作為搬送室。構成真空搬送室140之外殼141,係俯視形成為五角形,並於五角形的各邊連結有負載鎖定室130及處理晶圓200之處理模組PM1~PM4。於真空搬送室140的約略中央部位置,設置有作為在負 壓下移載(搬送)晶圓200之搬送機械裝置之機械裝置170。
在外殼141的側壁中,於與負載鎖定室130鄰接之側,設置有基板進出口134。基板進出口134可藉由閘閥135而予以解放、閉鎖,而實現晶圓200之進出。
設置於真空搬送室140內之真空搬送機械裝置170係以能夠利用升降機而在維持真空搬送室140的氣密性之下予以升降之方式構成。機械裝置170具有之兩臂180、190係以可升降之方式構成。
在外殼141的五片側壁中,於並未設置負載鎖定室130之側,複數個(例如四個)處理模組PM1~PM4係以真空搬送室140為中心而處於放射狀之方式配置。各處理模組PM1~PM4係用以對晶圓進行處理者。作為特定處理,其細節係如後述般,可舉朝晶圓上形成薄膜之處理、將晶圓表面氧化、氮化、碳化等之處理、矽化物、金屬等之膜形成、蝕刻晶圓表面之處理、回焊處理等之各種基板處理。
於各處理模組PM1~PM4,設置有作為用以對晶圓進行處理之腔室之處理室(反應器)RC1~RC8。處理室RC1~RC8係於各處理模組PM1~PM4之各者中被設置有複數個(例如各兩個)。具體而言,於處理模組PM1設置有處理室RC1,RC2。於處理模組PM2設置有處理室RC3,RC4。於處理模組PM3設置有處理室RC5,RC6。於處理模組PM4設置有處理室RC7、RC8。
分別設置於各處理模組PM1~PM4之各者的處理室RC1~RC8,係於各者之間設置有間隔壁204(204a~204d),並以使各處理室RC1~RC8成為獨立之空氣之方式構成,以使後述之處理空間201的空氣不混合存在。具體而言,係於RC1與RC2之間設置有間隔壁204a,於RC3與RC4之間設置有間隔壁204b,於RC5與RC6之間設置有間隔壁204c,於RC7與RC8之間設置有間隔壁204d。
另,對於處理室RC1~RC8,其構成容後敘述。
在外殼141的五片側壁中,於與各處理室RC1~RC8對向之壁,設置有基板進出口148。具體而言,係於與處理室RC1對向之壁設置有基板進出口148(1)。於與處理室RC2對向之壁設置有基板進出口148(2)。於與處理室RC3對向之壁設置有基板進出口148(3)。於與處理室RC4對向之壁設置有基板進出口148(4)。於與處理室RC5對向之壁設置有基板進出口148(5)。於與處理室RC6對向之壁設置有基板進出口148(6)。於與處理室RC7對向之壁設置有基板進出口148(7)。於與處理室RC8對向之壁設置有基板進出口148(8)。
各基板進出口148可藉由利用閘閥149而予以解放、閉鎖,而實現晶圓200之進出。閘閥149係設置於每個處理室RC1~RC8內。具體而言,係於與處理室RC1之間設置閘閥149(1),於與處理室RC2之間設置閘閥149(2)。於與處理室RC3之間設置閘閥149(3),於與處理室RC4之間設置閘閥149(4)。於與處理室RC5之間設置閘閥149(5),於與處理室RC6之間設置閘閥149(6)。於與處理室RC7之間設置閘閥 149(7),於與處理室RC8之間設置閘閥149(8)。
當於處理室RC1~RC8與真空搬送室140之間將晶圓200搬入搬出之時,係將閘閥149設為開啟狀態,並藉由自其閘閥149使真空搬送機械裝置170的臂180,190侵入,而進行該晶圓200之搬入搬出。
(溫控系統部的構成)
茲利用圖2說明溫控系統部20。圖2係說明基板處理裝置10與溫控系統部20的關係之說明圖。此處,係記載基板處理裝置10的一部分,且記載與各模組予以對應之溫控系統20。
溫控系統部20,係為實現將各處理模組PM1~PM4之處理條件維持在特定的範圍內,而進行各處理模組PM1~PM4的溫度調整者。具體而言,係通過設置於各處理模組PM1~PM4之熱媒體的流路、即配管310a~310d,並藉由於其配管310a~310d的管內使熱媒體流動並予以循環,而將各處理模組PM1~PM4的處理室維持為特定溫度。
在配管310a~310d的管內流動之熱媒體,係用以使溫控系統部20與各處理模組PM1~PM4之間的熱移動而使用之流體,其係以控制各處理模組PM1~PM4加熱或是冷卻至目的之溫度者。作為此種熱媒體,可考量使用例如Galden(註冊商標)般之氟系熱媒體。這是由於只要是氟系熱媒體,即可以不燃性自低溫至高溫在寬廣範圍內使用,且電性絕緣性優異之故。惟,未必必須為氟系熱媒體,只要是能夠作為熱媒體而發揮功能之流體,其既可是例如水般之液體狀 者,亦可是如惰性氣體般之氣體狀者。
(溫控部)
構成溫控系統部20之溫控部320,係使調整處理模組PM1~PM4的溫度之熱媒體在配管310a~310d內流動,且控制在配管310a~310d內流動之熱媒體的狀態者。因此,溫控部320係如下述般,各者為同樣構成。
溫控部320具有作為熱媒體的儲存容器之循環槽321。而後,於循環槽321,設置有將熱媒體加熱之加熱單元322、及將熱媒體冷卻之冷卻單元323。藉由設置加熱單元322及冷卻單元323,溫控部320會具有控制熱媒體的溫度之功能。另,加熱單元322及冷卻單元323,只要是利用公知技術而構成者即可,此處省略其詳細的說明。
又,於循環槽321,連接有作為上流流路部之上流配管部311,其為實現對予以對應之處理模組PM1~PM4供給熱媒體,係相較於該處理模組PM1~PM4而位於更上流側;及作為下流流路部之下流配管部312,其為實現將經由該處理模組PM1~PM4而循環之熱媒體回收,係相較於該處理模組PM1~PM4而位於更下流側。亦即,與各處理模組PM1~PM4予以對應之配管310a~310d,係各自具有上流配管部311(參照圖中實線)與下流配管部312(參照圖中虛線)。
而後,於上流配管部311,設置有泵324,其提供在管內用以使熱媒體流動之驅動力(運動能量);及流量控制部325,其調整在管內 流動之熱媒體的流量。藉由設置泵324及流量控制部325,各溫控部320a~320d會具有控制熱媒體的壓力或是流量中之至少一者之功能。另,泵324及流量控制部325,只要是利用公知技術而構成者即可,此處省略其詳細的說明。
此種構成的各溫控部320a~320d,係各自自各處理模組PM1~PM4分離而匯集於一個部位彙整設置。亦即,具備各溫控部320a~320d而成之溫控系統部20,與具備各處理模組PM1~PM4而成之基板處理裝置1的本體部10,例如匯集於工廠內的其他樓面之分開之地點而設置。這是由於基板處理裝置1的本體部10與溫控系統部20需要之設置環境(潔淨室內的潔淨度等)不同之故,且由於將溫控系統部20之各溫控部320a~320d彙整而設置,熱媒體的管理等較為容易化之故。
(配管)
連接處理模組PM1~PM4及與其對應之溫控部320a~320d之配管310a~310d,係如上述般,具有:相較於處理模組PM1~PM4而位於更上流側之上流配管部311、及相較於處理模組PM1~PM4而位於更下流側之下流配管部312。而後,上流配管部311與下流配管部312之間的配管部分,係以設置於處理模組PM1~PM4上之方式構成。另,關於設置於處理模組PM1~PM4上之時的具體態樣,其細節容後敘述。
於上流配管部311及下流配管部312之各者,設置有用以打開或 關閉形成於管內之熱媒體的流路閥門313,314。
又,於上流配管部311,檢測在管內流動之熱媒體的狀態之感測器315a~315d,係與各處理模組PM1~PM4之各者對應而設置。作為熱媒體的狀態,可舉例如該熱媒體的壓力、流量、溫度中之任一者,或是將該等之複數個適宜組合者。檢測此種狀態之感測器315a~315d,只要是利用公知技術而構成者即可,此處省略其詳細的說明。
(控制器)
控制器280係作為控制基板處理裝置1的本體部10及溫控系統部20的處理動作之控制部(控制機構)而發揮功能者。因此,控制器280至少具有:包含CPU(Central Processing Unit,中央處理單元)或RAM(Random Access Memory,隨機存取記憶體)等之組合之演算部281、及包含快閃記憶體或HDD(Hard Disk Drive,硬磁碟驅動機)等之記憶部282。在此種構成的控制器280中,演算部281,係因應上位控制器或使用者的指示,而自記憶部282讀出各種程式或程式庫而予以執行。而後,演算部281,係以沿所讀出之程式的內容,而控制本體部10或溫控系統部20等之處理動作。
另,控制器280,雖可考量由專用的電腦裝置構成,但並不限定於此,其亦可由通用的電腦裝置而構成。例如,可準備儲存上述程式等之外部記憶裝置(例如,磁帶、軟碟或硬碟等之磁片、CD或DVD等之光碟、MO等之光磁片、USB記憶體或記憶卡等之半導體記憶體)283,並藉由利用其外部記憶裝置283而對通用的電腦裝置 安裝該程式等,而構成本實施形態之控制器280。又,即便對於用以對電腦裝置供給程式等之機構,亦可不限定於經由外部記憶裝置283而供給之情形。例如,亦可使用網際網路或專用線路等之通信機構,而不經由外部記憶裝置283供給程式等。另,記憶部282或外部記憶裝置283係作為電腦可讀取的記錄媒體而構成。以下,該等亦可總稱為「記錄媒體」。另,在本說明書中,使用「記錄媒體」之用語之情形,存在有:僅包含記憶部282單體之情形、僅包含外部記憶裝置283單體之情形、或是包含其兩者之情形。又,在本說明書中,使用「程式」之用語之情形,存在有:僅包含控制程式單體之情形、僅包含應用程式單體之情形、或是包含其兩者之情形。
傳送接收部283係經由網路而連接於基板處理裝置10、溫控系統部20的各構成、或上位裝置。傳送接收部283,係自基板處理裝置10或溫控系統部20的各構成、或上位裝置接收資訊者,或是傳送由控制器280所算出之資訊之構成。
(2)處理模組的構成
接著,茲就各處理模組PM1~PM4之處理室RC1~RC8的構成進行說明。
各處理模組PM1~PM4,係作為片葉式的基板處理裝置而發揮功能者,其係如已說明般,各者具備兩個處理室(反應器)RC1~RC8而構成。各處理室RC1~RC8在任一處理模組PM1~PM4中,皆為同樣構成。
此處,茲就各處理模組PM1~PM4之各者的處理室RC1~RC8,說明具體的構成。
圖3係以RC2為例,模式性顯示第一實施形態之基板處理裝置的處理室之概略構成的一例之說明圖。
(處理容器)
如圖例般,各處理室RC1~RC8具備處理容器202。處理容器202,係以例如橫剖面為圓形而作為扁平的密閉容器而構成。處理容器202在構成上具有:上部容器2021,其由例如石英或是陶瓷等之非金屬材料形成;及下部容器2022,其由例如鋁(Al)或不銹鋼(SUS)等之金屬材料而形成。於處理容器202內,在上方側(相較於後述之基板載置台212更靠上方的空間)形成有處理作為基板的矽晶圓等之晶圓200之處理空間(處理室)201,在其下方側於被下部容器2022包圍之空間形成有搬送空間203。
於下部容器2022的側面,設置有鄰接於閘閥205之基板進出口206(與上述之148相當)。晶圓200,係經由基板進出口206,而被搬入至搬送空間203。於下部容器2022的底部,設置有複數個升降銷207。
在下部容器2022的側面,於與基板進出口206不重疊之部分設置有與配管310(310a~310d)連通之冷卻流路316及冷卻流路317。如後述般,冷卻流路316係設置於予以鄰接之搬送室203間的間隔壁 204d內。冷卻流路317係設置於搬送室203的外側之壁208內。
冷卻流路316、冷卻流路317係作為熱媒體流動之流路而構成。藉由使熱媒體流動之冷卻流路316、冷卻流路317接續,而以在水平方向上包圍搬送空間203之方式設置。關於與冷卻流路316、冷卻流路317鄰接之處理容器的相關內容,將容後敘述。
(基板載置台)
於處理空間201內設置有支持晶圓200之基板支持部(基座)210。基板支持部210主要具有:載置晶圓200之載置面211、於表面具有載置面211之基板載置台212、及作為內含於基板載置台212之加熱部之加熱器213。於基板載置台212,使升降銷207貫通之貫通孔214各自設置於與升降銷207予以對應之位置。
基板載置台212係由軸217予以支持。軸217,係貫通處理容器202的底部,進而於處理容器202的外部連接於升降部218。
升降部218主要具有:予以支持軸217之支持軸218a、及使支持軸218a升降或旋轉之作動部218b。作動部218b具有:包含用以實現例如升降之馬達之升降機構218c、及用以實現使支持軸218a旋轉之齒輪等之旋轉機構218d。對於該等塗佈潤滑油等而使該等動作圓滑。
於升降部218,作為升降部218的一部分,亦可設置為了對作動 部218b進行升降、旋轉指示之指示部218e。指示部218e係電氣連接於控制器280。指示部218e係基於控制器280的指示,而控制作動部171b。
藉由使升降部218作動而使軸217及支持台212升降,基板載置台212可使載置於載置面211上之晶圓200升降。另,軸217下端部的周圍係被伸縮盒219所覆蓋,藉此,處理空間201內將保持為密封。
基板載置台212,在晶圓200搬送時,係以使載置面211成為基板進出口206的位置(晶圓搬送位置)之方式下降,在晶圓200處理時,係使晶圓200上升至處理空間201內的處理位置(晶圓處理位置)。
具體而言,在使基板載置台212下降至晶圓搬送位置之時,升降銷207的上端部會自載置面211的上面突出,而升降銷207會自下方支持晶圓200。又,在使基板載置台212上升至晶圓處理位置之時,升降銷207會自載置面211的上面埋藏,而載置面211會自下方支持晶圓200。
(蓮蓬頭)
於處理空間201的上部(氣體供給方向上流側),設置有作為氣體分散機構之蓮蓬頭230。蓮蓬頭230係插入至例如設置於上部容器2021之孔2021a中。
蓮蓬頭的蓋231係由例如有導電性及熱傳導性之金屬而形成。於蓋231與上部容器2021之間設置有方塊233,該方塊233係將蓋231 與上部容器2021之間絕緣且絕熱。
又,於蓮蓬頭的蓋231,設置有插入作為第一分散機構的氣體供給管241之貫通孔231a。插入至貫通孔231a之氣體供給管241,係使對形成於蓮蓬頭230內之空間、即蓮蓬頭緩衝室232內供給之氣體分散者,其具有:插入至蓮蓬頭230內之前端部241a、及固定於蓋231上之凸緣241b。前端部241a係構成為例如圓柱狀,且於其圓柱側面設置有分散孔。而後,自後述之氣體供給部(供給系統)供給之氣體,係經由設置於前端部241a之分散孔,而供給於蓮蓬頭緩衝室232內。
再者,蓮蓬頭230具有用以使自後述之氣體供給部(供給系統)供給之氣體分散之作為第二分散機構之分散板234。該分散板234的上流側係為蓮蓬頭緩衝室232,下流側係為處理空間201。於分散板234,設置有複數個貫通孔234a。分散板234,係以與基板載置面211對向之方式,配置於該基板載置面211的上方側。因而,蓮蓬頭緩衝室232,會經由設置於分散板234之複數個貫通孔234a,而與處理空間201連通。
於蓮蓬頭緩衝室232,具有插入氣體供給管241之貫通孔231a。
(氣體供給系統)
於插入至設置於蓮蓬頭的蓋231上之貫通孔231a之氣體供給管241,連接有共通氣體供給管242。氣體供給管241與共通氣體供給 管242係在管的內部連通。而後,自共通氣體供給管242供給之氣體,係通過氣體供給管241、氣體導入孔231a,而供給於蓮蓬頭230內。
於共通氣體供給管242,連接有第一氣體供給管243a、第二氣體供給管244a及第三氣體供給管245a。其中,第二氣體供給管244a係經由遠程電漿單元244e而連接於共通氣體供給管242。
自包含第一氣體供給管243a之第一氣體供給系統243主要供給含有第一元素氣體,自包含第二氣體供給管244a之第二氣體供給系統244主要供給含有第二元素氣體。自包含第三氣體供給管245a之第三氣體供給系統245,在處理晶圓200之時,主要供給惰性氣體,在清洗蓮蓬頭230或處理空間201之時,主要供給清洗氣體。
(第一氣體供給系統)
於第一氣體供給管243a,自上流方向依序設置有第一氣體供給源243b、作為流量控制器(流量控制部)之質量流量控制器(MFC)243c及作為開閉閥之閥門243d。而後,自第一氣體供給源243b,使含有第一元素之氣體(以下,稱為「含有第一元素氣體」。)經由MFC243c、閥門243d、第一氣體供給管243a及共通氣體供給管242,而供給於蓮蓬頭230內。
含有第一元素氣體,係處理氣體之一,其係作為原料氣體而發揮作用者。此處,第一元素係為例如鈦(Ti)。亦即,含有第一元素氣體係為例如含有鈦氣體。另,含有第一元素氣體亦可在常溫常壓 下為固體、液體及氣體中之任一者。在含有第一元素氣體在常溫常壓下為液體之情形下,亦可於第一氣體供給源243b與MFC243c之間,設置未圖示之汽化器。此處,以含有第一元素氣體作為氣體來進行說明。
於相較於第一氣體供給管243a的閥門243d更靠下流側,連接有第一惰性氣體供給管246a的下流端。於第一惰性氣體供給管246a,自上流方向依序,設置有惰性氣體供給源246b、作為流量控制器(流量控制部)之質量流量控制器(MFC)246c及作為開閉閥之閥門246d。而後,自惰性氣體供給源246b,使惰性氣體經由MFC246c、閥門246d、第一惰性氣體供給管246a、第一氣體供給管243a及共通氣體供給管242,而供給於蓮蓬頭230內。
此處,惰性氣體係作為含有第一元素氣體的載體氣體而發揮作用者,所謂「第一元素」,較佳的是使用不予以反應之氣體。具體而言,可使用例如氮(N2)氣。另,作為惰性氣體,除N2氣體以外,可使用例如氦(He)氣、氖(Ne)氣、氬(Ar)氣等之稀有氣體。
主要由第一氣體供給管243a、MFC243c及閥門243d,而構成第一氣體供給系統(亦稱為「含有鈦氣體供給系統」)243。
又,主要由第一惰性氣體供給管246a、MFC246c及閥門246d,而構成第一惰性氣體供給系統。另,第一氣體供給系統243,亦可考量包含第一氣體供給源243b及第一惰性氣體供給系統。又,第一惰性氣體供給系統,亦可考量包含惰性氣體供給源234b及第一氣體 供給管243a。
此種第一氣體供給系統243,由於係供給作為處理氣體之一原料氣體者,因此係符合成為處理氣體供給系統之一之條件。
(第二氣體供給系統)
於第二氣體供給管244a,係於下流設置有遠程電漿單元244e。於上流,自上流方向依序設置有第二氣體供給源244b、作為流量控制器(流量控制部)之質量流量控制器(MFC)244c及作為開閉閥之閥門244d。而後,自第二氣體供給源244b,使含有第二元素之氣體(以下,稱為「含有第二元素氣體」。)經由MFC244c、閥門244d、第二氣體供給管244a、遠程電漿單元244e及共通氣體供給管242,而供給於蓮蓬頭230內。此時,含有第二元素氣體,係利用遠程電漿單元244e而設為電漿狀態,並供給於晶圓200上。
含有第二元素氣體,係為處理氣體之一,其係作為反應氣體或是改質氣體而發揮作用者。此處,含有第二元素氣體含有與第一元素不同之第二元素。作為第二元素,係為例如氧(O)、氮(N)、碳(C)中之任一者。在本實施形態中,含有第二元素氣體係為例如含有氮氣體。具體而言,作為含有氮之氣體,係使用氨(NH3)氣。
於相較於第二氣體供給管244a的閥門244d更靠下流側,連接有第二惰性氣體供給管247a的下流端。於第二惰性氣體供給管247a,自上流方向依序設置有惰性氣體供給源247b、作為流量控制器(流量控制部)之質量流量控制器(MFC)247c及作為開閉閥之閥門247d。 而後,自惰性氣體供給源247b,使惰性氣體經由MFC247c、閥門247d、第二惰性氣體供給管247a、第二氣體供給管244a及共通氣體供給管242,而供給於蓮蓬頭230內。
此處,惰性氣體在基板處理步驟中係作為載體氣體或是稀釋氣體而發揮作用。具體而言,雖可使用例如N2氣體,但除N2氣體以外,亦可使用例如He氣體、Ne氣體、Ar氣體等之稀有氣體。
主要由第二氣體供給管244a、MFC244c及閥門244d,而構成第二氣體供給系統244(亦稱為「含有氮氣體供給系統」)。
又,主要由第二惰性氣體供給管247a、MFC247c及閥門247d,而構成第二惰性氣體供給系統。
另,第二氣體供給系統244,亦可考量包含第二氣體供給源244b、遠程電漿單元244e及第二惰性氣體供給系統。又,第二惰性氣體供給系統,亦可考量包含惰性氣體供給源247b、第二氣體供給管244a及遠程電漿單元244e。
此種第二氣體供給系統244,由於係供給作為處理氣體之一反應氣體或改質氣體者,因此係符合成為處理氣體供給系統之一之條件。
(第三氣體供給系統)
於第三氣體供給管245a,自上流方向依序設置有第三氣體供給源245b、作為流量控制器(流量控制部)之質量流量控制器(MFC)245c及作為開閉閥之閥門245d。而後,自第三氣體供給源 245b,使惰性氣體經由MFC245c、閥門245d、第三氣體供給管245a及共通氣體供給管242,而供給於蓮蓬頭230內。
自第三氣體供給源245b供給之惰性氣體,在基板處理步驟中,係作為沖洗滯留於處理容器202或蓮蓬頭230內之氣體之沖洗氣體而發揮作用。
作為此種惰性氣體,雖可使用例如N2氣體,但除N2氣體以外,亦可使用例如He氣體、Ne氣體、Ar氣體等之稀有氣體。
(氣體排氣系統)
將處理容器202的空氣排出之排氣系統具有連接於處理容器202之複數個排氣管。具體而言,具有:連接於搬送空間203之排氣管(第一排氣管)261、及連接於處理空間201之排氣管(第二排氣管)262。又,於各排氣管261、262的下流側,連接有排氣管(第三排氣管)264。
排氣管261係連接於搬送空間203的側面或是底面。於排氣管261,設置有作為實現高真空或是超高真空之真空泵之TMP(Turbo Molecular Pump:以下亦稱為「第一真空泵」。)265。在排氣管261中,於TMP265的上流側與下流側,分別設置有作為開閉閥之閥門266、267。
排氣管262係連接於處理空間201的側方。於排氣管262,設置有將處理空間201內控制為特定的壓力之壓力控制器、即APC(Auto Pressure Controller,自動壓力控制器)276。APC276,係具有可調整開啟程度的閥體(未圖示),其係因應來自控制器280的指示而調整排氣管262的電導。又,在排氣管262中,於APC276的上流側與下流側,分別設置有作為開閉閥之閥門275、277。
於排氣管264,設置有DP(Dry Pump,乾泵)278。如圖示般,於排氣管264,自其上流側連接有排氣管262及排氣管261,再者,於其等之下流設置有DP278。DP278,係經由排氣管262、排氣管261之各者,而將處理空間201及搬送空間203之各者的空氣排出。
又,DP278在TMP265予以動作之時,亦可作為其補助泵而發揮功能。亦即,作為高真空(或是超高真空)泵之TMP265,由於單獨進行至大氣壓為止之排氣較困難,因此會使用作為進行至大氣壓為止之排氣之補助泵的DP278。
(3)冷卻機構的安裝形態
接著,茲就設置於各處理模組PM1~PM4之冷卻機構,說明具體的態樣。
首先,說明設置冷卻機構之理由。
於晶圓上形成膜之時,會期望將晶圓設為高溫狀態。這是由於藉由設為高溫會使供給於處理室之氣體的能量或在晶圓上的反應狀態相較於低溫(例如室溫)而變高之故。另一方面,針對周圍的構造,根據裝置運用的問題,會期望設為低溫。所謂「裝置運用的問題」係為例如O環209的耐熱性之問題,或下部容器2022的金屬污染 之問題。在O環之情形下,當高於耐熱溫度時,則會導致O環變形,或是破損,而使氣密度變低,而成為廢物的原因。在金屬污染問題之情形下,藉由設為高溫會自構成下部容器2022之構件或周邊的材質未按預期地析出金屬成分,其成為粒子而牽涉到膜之污染。又,在熱傳導至升降部218等的驅動部之情形下,會引起潤滑油等之劣化,而導致驅動部之性能下降。根據以上理由,會期望即便在將處理室維持為高溫而處理基板之情形下,亦可將周圍的構造維持為低溫。
又,在如本實施形態般之反應器鄰接之構成中,以下之問題顯著。例如,一般而言,在連續處理複數片晶圓之情形下,加熱器之熱會蓄積於周圍的構造中。因此,其構造的熱容量會變大,而使溫度上升。所謂「周圍的構造」係例如蓮蓬頭或處理室的壁、搬送室的壁等。
如本實施形態般,在具有複數個反應器,且於其間設置有間隔壁204c之情形下,間隔壁204c會承受設置於各個反應器上之加熱器之熱。因而,與間隔壁204c連續之間隔壁204d(參照圖4、細節容後敘述)會由熱傳導而相較於其他壁成為高溫。其結果,相較於其他壁會有間隔壁204d之金屬成分或驅動部的性能下降之顧慮。基於以上說明,在具有複數個反應器之情形下,會期望使間隔壁204d低溫化。另,間隔壁204c、間隔壁204d由於在構成RCL、RCR、或搬送室203L、搬送室203R之壁中,係為共通者,因此亦稱為「共通壁」。
對於該等之問題,雖可考量將加熱器的溫度降低而減少對於周圍的構成之影響,但在成膜溫度未滿足所期望的溫度之情形下,會導致膜的品質下降。例如在以低溫予以處理之情形下,氣體之分解或反應會變得不充分,而導致形成密度較低之膜或結合度較低之膜。
因而,會期望在維持所期望的晶圓溫度之下,使搬送室壁低溫化。
接著,茲利用圖5,就在維持所期望的晶圓溫度之下,實現使搬送室壁低溫化之冷卻機構的具體構成進行說明。圖4係模式性顯示第一實施形態的基板處理裝置之冷卻機構的一例之說明圖。圖4(a)係為圖1之A-A’的剖面圖。圖4(b)係為圖4(a)之B-B’的剖面圖。圖4(c)係為圖4(a)之C-C’的剖面圖。
如已說明般,各處理模組PM1~PM4係各自具備複數個(例如各兩個)處理室(反應器)RC1~RC8而構成。在圖4(a)所示之例中,顯示各處理模組PM1~PM4具備兩個處理室RCL、RCR、甚至配置於其處理室各者的下方之搬送室203L、203R之情形。處理室RCL係與圖1中之處理室RC1、RC3、RC5、RC7相當者,處理室RCR係與圖1中之處理室RC2、RC4、RC6、RC8相當者。各處理室RCL、RCR係以內部之空氣被隔離之狀態鄰接而配置。在下部容器203中亦是相同,搬送室203L、203R係以被隔離之狀態鄰接而配置。
各處理室RCL、RCR、搬送室203L、203R,係各自為同樣構成者(參照例如圖3),其作為構成區隔室內外之側壁(共通壁)之主要的壁構件(亦即,下部容器2022的構成構件)係使用Al或SUS等之金屬材料。而後,於各搬送室203L、203R的側壁204d,設置自溫控部320被供給之熱媒體流動之配管310a~310d的一部分。
又,在圖4中,係如以下般稱呼各構成。關於設置於各處理室之加熱器,係將設置於處理室RCL之加熱器稱為「加熱器213L(第一加熱部)」,將設置於處理室RCR之加熱器稱為「加熱器213R(第二加熱部)」。關於具有加熱器之基板載置部,處理晶圓之處理空間係將處理室RCL具有之處理空間稱為「處理空間201L(第一處理空間)」,將處理室RCR具有之處理空間稱為「處理空間201R(第二處理空間)」。將配置於處理空間201L的下方之搬送空間、即搬送室203L內的空間稱為「第一搬送空間」,搬送室203R內的空間稱為「第二搬送空間」。
然而,各搬送室203L、203R係以各自鄰接之方式並設。基於此,設置於各搬送室203L、203R之配管,係以通過隔離各搬送室203L、203R之間隔壁204d的壁內之方式構成。亦即,各搬送室203L、203R的側壁係由該搬送室203L、203R間的間隔壁204d、及於該搬送室203L、203R的外周側露出之外壁208而構成。而後,設置於各搬送室203L、203R之配管具有:作為通過各搬送室203L、203R間的間隔壁204d內之貫通流路部之貫通配管部316、及作為通過各搬送室203L、203R的外壁208的外周側之外周流路部之外周配管部317。
貫通配管部316及外周配管部317係如圖4(a)至圖4(c)所示般,自搬送室203L、203R的上方側朝向下方側,以描繪出螺旋狀之方式設置。
惟,貫通配管部316係通過各搬送室203L、203R間的間隔壁204c內者。另一方面,外周配管部317由於係通過各搬送室203L、203R的外壁的外周側者,因此會相對於各搬送室203L、203R之各者而個別地配設。
藉由如此配置,而如圖4(b)及(c)所示般,貫通配管部316R會具有:位於螺旋狀的上段側之上段側貫通配管部316Ra,以及位於螺旋狀的下段側之下段側貫通配管部316Rb。同樣,貫通配管部316L會具有:位於螺旋狀的上段側之上段側貫通配管部316La,以及位於螺旋狀的下段側之下段側貫通配管部316Lb。
又,外周配管部317R會具有:位於螺旋狀的上段側之上段側外周配管部317Ra,以及位於螺旋狀的下段側之下段側外周配管部317Rb。外周配管部317L會具有:位於螺旋狀的上段側之上段側外周配管部317La,以及位於螺旋狀的下段側之下段側外周配管部317Lb。另,在圖例中,雖顯示螺旋狀構成為上段側與下段側之兩段之情形,但其無須限定於此,只要是因應處理室RCL、RCR的大小或配管直徑等而適宜設定者即可。
在貫通配管部316中,於位於螺旋狀的上段側之上段側貫通配 管部316Ra、上段側貫通配管部316La的上流端,係如圖4(b)所示般,連接有供給熱媒體之配管310。另一方面,於下段側貫通配管部316Rb、下段側貫通配管部316Lb的下流端連接有排出熱媒體之配管320。利用此種構成,而對於上段側貫通配管部316Ra、上段側貫通配管部316La供給冷卻效率較高之熱媒體。又,對於下段側貫通配管部316Rb、下段側貫通配管部316Lb,供給通過上段側貫通配管部316Ra、上段側貫通配管部316La之後的熱媒體。
此處,上段側的垂直方向之位置係設置於低於基板載置部210的加熱器213之位置。藉由設為此種構成,可減少加熱器213對於搬送室203之壁之熱影響。因而,可防止自高溫狀態之搬送室203的壁析出之金屬的影響、或O環209的變形。
又,更佳的是,設置於下段側之配管的下端在垂直方向上係設置於高於O環209之位置。藉此,可進一步確實地抑制對於O環209之熱影響,並防止O環209的變形。
於間隔壁204d,設置有檢測間隔壁204d的溫度之感測器3151。
具有如以上般之貫通配管部316、外周配管部317之配管310a~310d係由鋁(Al)等之熱傳導率較高之金屬配管材所構成。
(4)基板處理步驟
接著,作為半導體製造步驟的一個步驟,茲使用上述之構成的 處理室RCL、RCR,就於晶圓200上形成薄膜之步驟進行說明。另,在以下說明中,構成基板處理裝置之各部分的動作係利用控制器280而予以控制。
此處,茲就下述例進行說明:作為含有第一元素氣體(第一處理氣體)係使用使TiCl4氣化而獲得之TiCl4氣體,且作為含有第二元素氣體(第二處理氣體)係使用NH3氣體,並藉由將其等交替地供給而於晶圓200上形成作為金屬薄膜之氮化鈦(TiN)膜。
圖5係顯示本實施形態之基板處理步驟的概要之流程圖。圖6係顯示圖5的成膜步驟之細節之流程圖。
(基板搬入載置、加熱步驟:S102)
在處理室RCL、RCR之各者中,首先藉由使基板載置台212下降至晶圓200的搬送位置(搬送方位),而使升降銷207貫通於基板載置台212的貫通孔214。其結果,使升降銷207成為相較於基板載置台212表面僅突出特定的部份高度之狀態。接著,打開閘閥205而使搬送空間203與真空搬送室140連通。而後,自該真空搬送室140使用真空搬送機械裝置170而將晶圓200搬入至搬送空間203,並將晶圓200移載至升降銷207上。藉此,使晶圓200以水平姿勢支持於自基板載置台212的表面突出之升降銷207上。在本實施形態中,係於處理室RCL、RCR兩者搬入基板。
若於處理容器202內搬入晶圓200,則會使真空搬送機械裝置 170向處理容器202外退避,並關閉閘閥205而將處理容器202內密閉。其後,藉由使基板載置台212上升,而使晶圓200載置於設置於基板載置台212之基板載置面211上,再者,藉由使基板載置台212上升,而使晶圓200上升至上述之處理空間201內的處理位置(基板處理方位)。
在使晶圓200搬入至搬送空間203之後,當上升至處理空間201內的處理位置時,則將閥門266與閥門267設為關閉狀態。藉此,使搬送空間203與TMP265之間以及TMP265與排氣管264之間遮斷,而使利用TMP265之搬送空間203的排氣結束。另一方面,打開閥門277與閥門275,使處理空間201與APC276之間連通,且使APC276與DP278之間連通。APC276,係藉由調整排氣管262的電導,而控制利用DP278之處理空間201的排氣流量,並將處理空間201維持為特定的壓力(例如10-5~10-1Pa的高真空)。
以上述方式,在基板搬入載置、加熱步驟(S102)中,以使處理空間201內成為特定的壓力之方式予以控制,且以使晶圓200的表面溫度成為特定的溫度之方式予以控制。此處,所謂「特定的溫度、壓力」,係在後述之成膜步驟(S104)中,可利用交替供給法而形成例如TiN膜之溫度、壓力。亦即,於第一處理氣體供給步驟(S202)供給所含有之第一元素氣體(原料氣體)不會自身分解之程度的溫度、壓力。具體而言,可考量溫度為例如室溫以上500℃以下,較佳的是室溫以上400℃以下,壓力為例如50~5000Pa。該溫度、壓力在後述之成膜步驟(S104)中亦會維持。
(成膜步驟:S104)
在基板搬入載置、加熱步驟(S102)之後,接著進行成膜步驟(S104)。以下,茲參照圖5就成膜步驟(S104)詳細地進行說明。另,成膜步驟(S104)係重複交替地供給不同之處理氣體之步驟之循環處理。
(第一處理氣體供給步驟:S202)
在成膜步驟(S104)中,首先進行第一處理氣體供給步驟(S202)。在第一處理氣體供給步驟(S202)中,在作為第一處理氣體而供給含有第一元素氣體、即TiCl4氣體之時,係打開閥門243d,且以使TiCl4氣體的流量成為特定流量之方式,調整MFC243c。藉此,開始朝向處理空間201內供給TiCl4氣體。另,TiCl4氣體的供給流量係為例如100sccm以上5000sccm以下。此時,打開第三氣體供給系統的閥門245d,而自第三氣體供給管245a供給N2氣體。又,亦可自第一惰性氣體供給系統使N2氣體流動。又,在該步驟之前,亦可自第三氣體供給管245a開始N2氣體之供給。
供給於處理空間201之TiCl4氣體係被供給於晶圓200上。而後,於晶圓200的表面,藉由使TiCl4氣體接觸到晶圓200之上而形成作為「第一元素含有層」之鈦含有層。
鈦含有層,係因應例如處理容器202內的壓力、TiCl4氣體的流量、基板支持部(基座)210的溫度、處理空間201的通過相關之時間 等,而以特定的厚度及特定的分佈予以形成。另,亦可於晶圓200上,預先形成特定的膜。又,亦可於晶圓200或是特定的膜上,預先形成特定的圖案。
開始TiCl4氣體之供給後,在經過特定時間後,關閉閥門243d,而停止TiCl4氣體之供給。TiCl4氣體的供給時間係為例如2~20秒。
在此種第一處理氣體供給步驟(S202)中,係使閥門275及閥門277設為開啟狀態,並以利用APC276而使處理空間201的壓力成為特定壓力之方式予以控制。在第一處理氣體供給步驟(S202)中,除閥門275及閥門277以外之排氣系統的閥門係全部設為關閉狀態。
(沖洗步驟:S204)
在停止TiCl4氣體的供給之後,自第三氣體供給管245a供給N2氣體,並進行處理空間201的沖洗。
此時,閥門275及閥門277被設為開啟狀態,並以利用APC276而使處理空間201的壓力成為特定壓力之方式予以控制。另一方面,除閥門275及閥門277以外之排氣系統的閥門,係全部設為關閉狀態。藉此,於第一處理氣體供給步驟(S202)無法與晶圓200結合之TiCl4氣體會利用DP278而經由排氣管262自處理空間201被除去。
在沖洗步驟(S204)中,為實現排除晶圓200、處理空間201及蓮蓬頭緩衝室232中的残留TiCl4氣體,會供給大量的沖洗氣體而提高排氣效率。
當沖洗結束時,以將閥門277及閥門275設為開啟狀態之狀態再開始利用APC276之壓力控制。其他排氣系統的閥門係保持關閉狀態原狀。此時亦會繼續來自第三氣體供給管245a的N2氣體之供給,且繼續蓮蓬頭230及處理空間201之沖洗。
(第二處理氣體供給步驟:S206)
若蓮蓬頭緩衝室232及處理空間201之沖洗完成,則進行第二處理氣體供給步驟(S206)。在第二處理氣體供給步驟(S206)中,係打開閥門244d,並經由遠程電漿單元244e、蓮蓬頭230,而向處理空間201內開始作為第二處理氣體之含有第二元素氣體、即NH3氣體之供給。此時,係以使NH3氣體的流量成為特定流量之方式,調整MFC244c。NH3氣體的供給流量係為例如1000~10000sccm。又,即便在第二處理氣體供給步驟(S206)中,亦可使第三氣體供給系統的閥門245d設為開啟狀態,而自第三氣體供給管245a供給N2氣體。藉由上述方式,可防止NH3氣體侵入第三氣體供給系統。
於遠程電漿單元244e設為電漿狀態之NH3氣體,係經由蓮蓬頭230而供給於處理空間201內。被供給之NH3氣體係與晶圓200上的鈦含有層予以反應。而後,使已形成之鈦含有層由NH3氣體的電漿而予以改質。藉此,於晶圓200上,會形成含有例如鈦元素及氮氣元素之層、即TiN層。
TiN層,係因應例如處理容器202內的壓力、NH3氣體的流量、 基板支持部(基座)210的溫度、電漿生成部206的電力供給狀況等,而以相對於特定的厚度、特定的分佈、鈦含有層之特定的氮氣成分等之侵入深度而予以形成。
開始NH3氣體之供給後,在經過特定時間後,關閉閥門244d,並停止NH3氣體之供給。NH3氣體的供給時間係為例如2~20秒。
在此種第二處理氣體供給步驟(S206)中,係與第一處理氣體供給步驟(S202)相同,使閥門275及閥門277設為開啟狀態,並以利用APC276而使處理空間201的壓力成為特定壓力之方式予以控制。又,除閥門275及閥門277以外之排氣系統的閥門係全部設為關閉狀態。
(沖洗步驟:S208)
在停止NH3氣體之供給之後,係執行與上述之沖洗步驟(S204)相同的沖洗步驟(S208)。沖洗步驟(S208)之各部分的動作由於與上述之沖洗步驟(S204)相同,因此省略此處的說明。
(判定步驟:S210)
將以上之第一處理氣體供給步驟(S202)、沖洗步驟(S204)、第二處理氣體供給步驟(S206)及沖洗步驟(S208)作為1個週期,控制器280會判定是否已將該週期實施特定次數(n個週期)(S210)。
當將週期實施特定次數時,則於晶圓200上形成所期望膜厚的TiN層。
(判定步驟:S106)
返回至圖6的說明,在包含以上的各步驟(S202~S210)之成膜步驟(S104)之後,執行判定步驟(S106)。在判定步驟(S106)中,會判定是否已將成膜步驟(S104)實施特定次數。
(基板搬入搬出步驟:S108)在基板搬入搬出步驟(S108)中,以與上述之基板搬入載置、加熱步驟(S102)相反之程序,將已處理的晶圓200向處理容器202外搬出。而後,以與基板搬入載置、加熱步驟(S102)相同之程序,接著將待機之未處理的晶圓200搬入至處理容器202內。其後,會對於所搬入之晶圓200,執行成膜步驟(S104)。
(5)利用溫控系統部之溫度調整處理
接著,在上述之一系列的基板處理步驟之時,茲參照圖1就溫控系統部20對於各處理室RC1~RC8進行之溫度調整處理進行說明。另,在以下說明中,構成溫控系統部20之各部分的動作係利用控制器280而予以控制。
(熱媒體之供給)
在各處理模組PM1~PM4之處理室RC1~RC8的各者執行上述之一系列的基板處理步驟(S102~S114)期間,溫控系統部20之溫控部320,係使泵324等予以動作,而對配管310a~310d的管內供給熱媒體。藉此,各處理室RC1~RC8會藉由進行與熱媒體的熱交換,而使各者的搬送室維持為特定溫度(例如,50℃程度)。
此時,設置於各間隔壁204d之感測器3151亦可檢測間隔壁204c的溫度。由感測器3151所檢測之資料係被輸送至控制器280的傳送接收部284。演算部281係讀出記錄於記憶部282(或是外部記憶部283)之溫度控制用的目錄。再者,演算部281係將傳送接收部284所接收之資料與該目錄予以比較而算出溫控部320的控制值,並基於其資訊而控制溫控部320。例如,在所接收之溫度資料高於所期望的溫度之情形下,係以降低間隔壁204c的溫度之方式,控制溫控部320。具體而言,係基於由PM1的感測器3151所檢測之資料而控制溫控部320a,並基於由PM2的感測器3151所檢測之資料而控制溫控部320b等,溫控部320係基於予以對應之感測器3151所檢測之資料而由控制器280予以控制。
(感測器檢測)
作為進行熱媒體的狀態檢測之感測器3151,係使用可計測例如間隔壁204d的溫度者。在各PM中,係將PM1的感測器稱為「感測器3151a」,將PM2的感測器稱為「感測器3151b」,將PM3的感測器稱為「感測器3151c」,將PM4的感測器稱為「感測器3151d」。
(基於感測器檢測結果之熱媒體的狀態控制)
當各PM的感測器3151a~3151d檢測熱媒體的狀態時,則溫控部320係進行如下所述般之對於該熱媒體之狀態控制。
例如,在感測器3151a~3151d檢測熱媒體的溫度之情形下,於予以對應之溫控部320,若利用其感測器3151a~3151d之檢測結果低 於既定的溫度範圍,則利用加熱單元322將熱媒體加熱到屬於既定的溫度範圍。與其相反,若利用其感測器3151a~3151d之檢測結果高於既定的溫度範圍,則利用冷卻單元323將熱媒體冷卻。
如以上般,溫控部320,係基於利用各感測器3151a~3151d之檢測結果,以使在各配管310a~310d內流動之熱媒體成為特定的狀態之方式予以控制。
亦即,當熱媒體自特定的狀態偏離時,則以恢復其狀態之方式,溫控部320會控制熱媒體的狀態。因而,溫控部320會使對於各處理模組PM1~PM4供給之熱媒體維持特定的狀態。
且,溫控部320係控制使熱媒體的狀態之恢復各自獨立地進行。亦即,特定溫控部320a之控制內容,係基於與其溫控部320a予以對應而設置之感測器315a的檢測結果而決定,並不會受到其它溫控部320b~320d之控制內容的影響。因而,即便在例如根據潔淨室內的潔淨度等之設置環境的情況,而使各配管310a~310d的管長以每個處理模組PM1~PM4不同之方式構成之情形下,亦可不受到該管長不同之影響,而將對於各處理模組PM1~PM4供給之熱媒體的狀態大致設為均一。
[本發明之第二實施形態]
接著,茲利用圖7就本發明之第二實施形態進行說明。圖7係與第一實施形態的圖4(a)相當者。與第一實施形態之不同點在於添加感測器3152之點。另,與感測器3151相同,於各PM亦設置有感測 器3152。具體而言,係於PM1設置有感測器3152a,於PM2設置有感測器3152b,於PM3設置有感測器3152c,於PM4設置有感測器3152d。
在各PM中,感測器3152係設置於間隔壁204d的上方。檢測例如間隔壁204c的溫度。
藉由以感測器3152檢測間隔壁204c的溫度,以感測器3151檢測間隔壁204d的溫度,可進一步正確地計測間隔壁的溫度。因而,可進一步正確地控制間隔壁204的溫度。
[本發明之第三實施形態]
接著,茲利用圖8就本發明之第三實施形態進行說明。圖8係與第一實施形態的圖4(a)相當者。與第一實施形態之不同點在於具有感測器3153R、感測器3153L之點。另,與感測器3151相同,於各PM亦設置有感測器3153R、3153L。具體而言,係於PM1設置有3153Ra、3153La,於PM2設置有3153Rb、3153Lb,於PM3設置有3153Rc、3153Lc,於PM4設置有3153Rd、3153Ld。
在各PM中,感測器3153R係設置於反應器RCR側的側壁208、即段側外周配管部317Rb側的附近。
感測器3153L係設置於反應器RCL側的側壁208、即段側外周配管部317Lb側的附近。
藉由檢測間隔壁204d與側壁208的溫度差,並基於其資訊而利用溫控部予以控制,可抑制水平方向之部分的溫度之偏差。
[本發明之第四實施形態]
接著,茲利用圖9就本發明之第四實施形態進行說明。圖9係與第一實施形態的圖4(a)相當者。與第一實施形態之不同點在於其代替感測器3151而設置感測器3151’之點。在各PM中,將PM1的感測器稱為「感測器3151’a」,將PM2的感測器稱為「感測器3151’b」,將PM3的感測器稱為「感測器3151’c」,將PM4的感測器稱為「感測器3151’d」。
在各PM中,感測器3151’係使計測溫度之部位設置於前端,其前端在重力方向上係設置於上段側貫通配管部316La(316Ra)的上端與下段側貫通配管部316Lb(316Rb)下端之間。
藉由檢測上段側貫通配管部316La(316Ra)上端與下段側貫通配管部316Lb(316Rb)下端之間的溫度差,可僅由1個感測器而獲取系統的平均溫度。因而,相較於如第二實施形態般設置2個感測器,能夠以低成本予以實現。
[本發明之第五實施形態]
接著,茲利用圖10就本發明之第五實施形態進行說明。圖10係與第一實施形態的圖4(a)相當者。與第一實施形態之不同點在於上段側貫通配管部316La、上段側貫通配管部316Ra、下段側貫通配管部316Lb及下段側貫通配管部316Rb在重力方向上係成為一列,此點不同。
當設為此種構成時,則會由於上段側貫通配管部316La、上段側貫通配管部316Ra、下段側貫通配管部316Lb及下段側貫通配管部316Rb間變得緊密,而能夠提高冷卻效率。甚至能夠將模組PM的水平方向之寬度減小。
另,此處雖說明了在重力方向上構成為一列之構造,但只要是各配管成為緊密之構造即可,例如即便是配管在水平方向上偏移,亦可設為如各配管的一部分在高度方向上重疊般之構造。
[本發明之第六實施形態]
接著,茲利用圖11就本發明之第六實施形態進行說明。圖11係與第一實施形態的圖4(a)相當者。與第一實施形態之不同點係貫通配管部316La’的直徑大於外周配管部317La的直徑之點。同樣,貫通配管部316Ra’的直徑大於外周配管部317Ra的直徑之點。又,對於下段側亦相同,在構成上以使貫通配管部316Lb’的直徑大於外周配管部317Lb的直徑,且以使貫通配管部316Rb’的直徑大於外周配管部317Rb的直徑。藉由上述方式,在構成上以使間隔壁204d之配管部的每單位長度之表面積多於除間隔壁以外的壁208之配管部的每單位長度的表面積。
藉由使貫通配管部的直徑大於外周配管部的直徑,可使間隔壁之熱媒體的量增加,結果是可將間隔壁之冷卻效率提高。
另,在本實施形態中,為說明之方便起見,雖同時記載了貫通配管部316La’的直徑大於外周配管部317La的直徑之點、或貫通配管部316Ra’的直徑大於外周配管部317Ra的直徑之點,但並不限定於此,若達成所期望的冷卻效率,亦可以僅單側的直徑不同之方式構成。
例如,亦可使貫通配管部316La’的直徑大於外周配管部317La的直徑,且使貫通配管部316Ra’的直徑等於外周配管部317Ra的直徑。
又,為增加每單位長度的面積,亦可於貫通配管部316L’或貫通配管部316Ra’的內部設置凸構造。作為凸構造,會期望如不顯著阻礙熱媒體的流動般之構造,例如亦可將上流部較細而至下流變厚般之形狀的長板設置於內部。
[本發明之第七實施形態]
接著,茲利用圖12就本發明之第七實施形態進行說明。圖12係與第一實施形態的圖4(a)相當者。與第一實施形態之不同點係上段側貫通配管部316La”的直徑大於下段側貫通配管部316Lb的直徑之點。同樣,上段側貫通配管部316Ra”的直徑大於下段側貫通配管部316Rb的直徑之點亦不同。
藉由使上段側貫通配管部的直徑大於下段側貫通配管部的直徑,可使上段側貫通配管部的每單位長度的面積大於下段側貫通配管部的每單位長度的面積。因而,在接近加熱器213之構成中,可 使間隔壁內之熱媒體的量增加,且可將冷卻效率提高。
另,在本實施形態中,為說明之方便起見,雖同時記載了上段側貫通配管部316La的直徑大於下段側貫通配管316Lb的直徑之點、或上段側貫通配管部316Ra的直徑大於下段側貫通配管316Rb的直徑之點,但並不限定於此,若達成所期望的冷卻效率,亦可以僅使單側的直徑不同之方式構成。
例如,亦可使上段側貫通配管部316La的直徑大於下段側貫通配管部316Lb的直徑,且使貫通配管部316Ra的直徑等於外周配管部317Ra的直徑。
[其他實施形態]
以上,雖將本發明之第一實施形態至第七實施形態具體地進行了說明,但本發明並不限定於上述之各實施形態,在未偏離其要旨之範圍內,其可進行各種變更。
例如,在上述之各實施形態中,雖列舉各處理模組PM1~PM4具備鄰接配置之兩個處理室RCL、RCR之情形為例,但本發明並不限定於此。亦即,各處理模組PM1~PM4亦可係具備三個以上處理室者。
又,在例如上述之各實施形態中,雖由上段側與下段側之二層構成,但並不限定於此,亦可係一層或是三層以上。
又,例如在上述之各實施形態中,雖列舉在基板處理裝置進行之成膜處理中,作為含有第一元素氣體(第一處理氣體)係使用TiCl4氣體,作為含有第二元素氣體(第二處理氣體)係使用NH3氣體,並藉由將其等交替地供給而於晶圓200上形成TiN膜之情形為例,但本發明並不限定於此。亦即,使用於成膜處理中之處理氣體並不限定於TiCl4氣體或NH3氣體等,其亦可使用其他種類的氣體而形成其他種類的薄膜。再者,即便在使用3種以上的處理氣體之情形下,若將該等交替地供給而進行成膜處理,即可應用本發明。具體而言,作為第一元素並非為Ti,亦可係為例如Si、Zr、Hf等之各種元素。又,作為第二元素並非為N,亦可是例如O等。
又,在例如上述之各實施形態中,雖作為基板處理裝置進行之處理係列舉成膜處理為例,但本發明並不限定於此。亦即,本發明除在各實施形態中列舉為例之成膜處理以外,亦可應用於除各實施形態所例示之薄膜以外的成膜處理中。
又,基板處理之具體的內容任意,其不僅是成膜處理,亦可應用於進行退火處理、滲濾處理、氧化處理、氮化處理、光刻處理等之其他基板處理之情形。再者,本發明亦可應用於其他基板處理裝置中,例如退火處理裝置、蝕刻裝置、氧化處理裝置、氮化處理裝置、露光裝置、塗佈裝置、乾燥裝置、加熱裝置、利用電漿之處理裝置等之其他基板處理裝置中。又,本發明亦可使該等裝置混合存在。又,亦可將某實施形態的構成之一部分置換為其他實施形態的構成,且,對某實施形態的構成添加其他實施形態的構成。又,亦可對各實施形態的構成之一部分,進行其他構成的追加、消除、置 換。
10‧‧‧本體部
110‧‧‧IO平台
111‧‧‧晶圓盒
112‧‧‧蓋
120‧‧‧大氣搬送室
121‧‧‧晶圓盒開啟機構
122‧‧‧大氣搬送機械裝置
127‧‧‧外殼
128‧‧‧基板進出口
129‧‧‧基板進出口
130‧‧‧負載鎖定室
131‧‧‧外殼
132‧‧‧基板載置台
133‧‧‧閘閥
134‧‧‧基板進出口
135‧‧‧閘閥
140‧‧‧真空搬送室
141‧‧‧外殼
148‧‧‧基板進出口
149‧‧‧閘閥
149(1)‧‧‧閘閥
149(2)‧‧‧閘閥
149(3)‧‧‧閘閥
149(4)‧‧‧閘閥
149(5)‧‧‧閘閥
149(6)‧‧‧閘閥
149(7)‧‧‧閘閥
149(8)‧‧‧閘閥
170‧‧‧機械裝置
180‧‧‧臂
190‧‧‧臂
200‧‧‧晶圓
201‧‧‧處理空間
202‧‧‧處理容器
204a‧‧‧間隔壁
204b‧‧‧間隔壁
204c‧‧‧間隔壁
204d‧‧‧間隔壁
280‧‧‧控制器
281‧‧‧演算部
282‧‧‧記憶部
283‧‧‧外部記憶裝置
284‧‧‧傳送接收部
PM1‧‧‧處理模組
PM2‧‧‧處理模組
PM3‧‧‧處理模組
PM4‧‧‧處理模組
RC1‧‧‧處理室
RC2‧‧‧處理室
RC3‧‧‧處理室
RC4‧‧‧處理室
RC5‧‧‧處理室
RC6‧‧‧處理室
RC7‧‧‧處理室
RC8‧‧‧處理室

Claims (21)

  1. 一種基板處理裝置,其具有:第一處理室,其具備:將第一基板加熱之第一加熱部;處理上述第一基板之第一處理空間;配置於上述第一處理空間的下方之第一搬送空間;及構成上述第一處理空間與上述第一搬送空間之壁;第二處理室,其具備:被屬於上述壁的一部分之共通壁包夾而鄰接於上述第一處理室,並將第二基板加熱之第二加熱部;處理上述第二基板之第二處理空間;及配置於上述第二處理空間的下方之第二搬送空間;其他壁,其係在構成上述第一處理室與上述第二處理室之壁中,構成與上述共通壁不同之壁;及冷卻流路,其設置於上述共通壁與上述其他壁上,並以上述共通壁的冷卻效率高於上述其他壁之方式構成。
  2. 如請求項1之基板處理裝置,其中,上述冷卻流路係具有:自上流依序連續構成之上段側貫通配管部、上段側外周配管部、下段側貫通配管部及下段側外周配管部;且以上述上段側貫通配管部與上述下段側貫通配管部設置於上述共通壁上,上述上段側外周配管部與上述下段側外周配管部設置於上述其他壁上之方式構成。
  3. 如請求項2之基板處理裝置,其中,以上述共通壁之每單位長度的冷卻流路之表面積大於上述其他壁的每單位長度之冷卻流路的表面積之方式構成。
  4. 如請求項3之基板處理裝置,其中, 上述冷卻流路係以上流端連接於供給熱媒體之配管,下流端連接於排出熱媒體之配管,且上述上流側的配管配置於上述共通壁上之方式構成。
  5. 如請求項4之基板處理裝置,其中,上述冷卻流路的上端係設置於較上述第一加熱部或上述第二加熱部的下端低之位置。
  6. 如請求項5之基板處理裝置,其中,上述冷卻流路的下端係設置於較設置在上述其他壁上之密閉構件高之位置。
  7. 如請求項1之基板處理裝置,其中,以上述共通壁之每單位長度的冷卻流路之表面積大於上述其他壁的每單位長度之冷卻流路的表面積之方式構成。
  8. 如請求項7之基板處理裝置,其中,上述冷卻流路係以上流端連接於供給熱媒體之配管,下流端連接於排出熱媒體之配管,且上述上流側的配管配置於上述共通壁上之方式構成。
  9. 如請求項8之基板處理裝置,其中,上述冷卻流路的上端係設置於較上述第一加熱部或上述第二加熱部的下端低之位置。
  10. 如請求項9之基板處理裝置,其中,上述冷卻流路的下端係設置於較設置在上述其他壁上之密閉構件高之位置。
  11. 如請求項1之基板處理裝置,其中,上述冷卻流路係以上流端連接於供給熱媒體之配管,下流端連接 於排出熱媒體之配管,且上述上流側的配管配置於上述共通壁之方式構成。
  12. 如請求項11之基板處理裝置,其中,上述冷卻流路的上端係設置於較上述第一加熱部或上述第二加熱部的下端低之位置。
  13. 如請求項12之基板處理裝置,其中,上述冷卻流路的下端係設置於較設置在上述其他壁上之密閉構件高之位置。
  14. 如請求項1之基板處理裝置,其中,於上述共通壁上設置有溫度感測器。
  15. 如請求項14之基板處理裝置,其中,設置於上述共通壁上之溫度感測器係在上述第二冷卻流路中,具有:設置於上段側之流路附近檢測溫度之溫度感測器;及設置於下方之流路附近檢測溫度之溫度感測器。
  16. 如請求項15之基板處理裝置,其中,於上述其他壁上設置有溫度感測器。
  17. 如請求項15之基板處理裝置,其中,設置於上述共通壁上之溫度感測器係在垂直方向上設置於上述冷卻流路的上端與下端之間。
  18. 如請求項14之基板處理裝置,其中,於上述其他壁上設置有溫度感測器。
  19. 如請求項14之基板處理裝置,其中,設置於上述共通壁上之溫度感測器係在垂直方向上設置於上述冷卻流路的上端與下端之間。
  20. 一種半導體裝置之製造方法,其具有以下步驟:將基板搬入至第一處理室之步驟,該第一處理室具備:將第一基板加熱之第一加熱部;處理上述第一基板之第一處理空間;配置於上述第一處理空間的下方之第一搬送空間;及構成上述第一處理空間與上述第一搬送空間之壁;且將基板搬入至第二處理室之步驟,該第二處理室具備:被屬於上述壁的一部分之共通壁包夾而鄰接於上述第一處理室,並將第二基板加熱之第二加熱部;處理上述第二基板之第二處理空間;及配置於上述第二處理空間的下方之第二搬送空間;及在構成上述第一處理室與上述第二處理室之壁中,以使上述共通壁的冷卻效率高於構成與上述共通壁不同之壁之其他壁的冷卻效率之狀態,於上述第一處理室與上述第二處理室處理基板之步驟。
  21. 一種程式,其係於電腦中執行以下程序:將基板搬入至第一處理室之程序,該第一處理室具備:將第一基板加熱之第一加熱部;處理上述第一基板之第一處理空間;配置於上述第一處理空間的下方之第一搬送空間;及構成上述第一處理空間與上述第一搬送空間之壁;且於第二處理室搬入基板之程序,該第二處理室具備:被屬於上述壁的一部分之共通壁包夾而鄰接於上述第一處理室,並將第二基板加熱之第二加熱部;處理上述第二基板之第二處理空間;及配置於上述第二處理空間的下方之第二搬送空間;及在構成上述第一處理室與上述第二處理室之壁中,以使上述共通壁的冷卻效率高於構成與上述共通壁不同之壁之其他壁的冷卻效 率之狀態,於上述第一處理室與上述第二處理室處理基板之程序。
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