基板处理装置、半导体装置的制造方法以及基板支承件与流程

1.本发明涉及一种基板处理装置、半导体装置的制造方法以及基板支承件。


背景技术：

2.作为半导体装置的制造工序的一个工序，有时进行向处理基板的处理室内供给蚀刻气体来除去附着于处理室内的堆积物等的清洁工序(例如，专利文献1)。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2015-26660号公报


技术实现要素：

6.发明所要解决的课题
7.但是，由于无法通过蚀刻工序充分地除去堆积物，因此未被除去的堆积物成为颗粒等，有时会对基板的处理造成影响。
8.本公开的目的在于提供一种在使用了蚀刻气体的堆积物除去时，能够提高堆积物的除去效率，减少由堆积物的残渣引起的颗粒等的产生的技术。
9.用于解决课题的方案
10.根据本公开的一个方案，提供一种技术，其具备：基板支承柱，其支承基板；隔热部，其设置在所述基板支承柱的基板支承区域的下方；以及处理容器，其收纳所述基板支承柱和所述隔热部，所述隔热部具有：筒状的侧壁部，其与所述处理容器的内壁对置；以及上端部，其面向所述基板支承区域而封闭所述侧壁部的上端，所述上端部中的与所述基板支承区域对置的面的至少一部分由上表面部构成，该上表面部由热导率比形成所述侧壁部的上端和所述基板支承柱的第二材料大的第一材料形成。
11.发明效果
12.提供一种在使用了蚀刻气体的堆积物除去时，能够提高堆积物的除去效率，减少由堆积物的残渣引起的颗粒等的产生的技术。
附图说明
13.图1是作为本公开的一个方式的基板处理装置的立式处理炉的概略结构图，是用纵剖视图表示处理炉部分的图。
14.图2是作为本公开的一个方式的基板处理装置的立式处理炉的概略结构图，是以图1的a-a线剖视图表示处理炉部分的图。
15.图3是表示作为本公开的一个方式的基板支承件的立体图。
16.图4是表示作为本公开的一个方式的基板支承件的隔热部的一个例子的剖视图。
17.图5是表示作为本公开的一个方式的基板支承件的隔热部的另一例的纵剖视图。
18.图6是作为本公开的一个方式的基板处理装置的控制器的概略结构图，是用框图
表示控制器的控制系统的图。
19.图中：
20.10：基板处理装置；200：晶圆(基板)；201：处理室(处理容器)；203：处理管(处理容器)；217：晶舟(基板支承件)；218：隔热部。
具体实施方式
21.以下，参照图1至图6进行说明。此外，在以下的说明中使用的附图均是示意性的，附图所示的各要素的尺寸的关系、各要素的比率等未必与现实一致。另外，在多个附图的相互之间，各要素的尺寸的关系、各要素的比率等也未必一致。
22.(1)基板处理装置的结构
23.如图1所示，处理炉202具有作为加热单元(加热机构)的加热器207。加热器207为圆筒形状，通过支承于保持板而垂直地安装。加热器207还作为利用热使气体活化(激发)的活化机构(激发部)发挥功能。加热器207设置在后述的隔热部218的外侧且面向基板支承区域402的位置。即，在本实施方式中，加热器207未设置在隔热部218的内部。
24.在加热器207的内侧，与加热器207呈同心圆状地配设有构成反应容器(处理容器)的反应管。反应管具有具备内管(内筒、内部管)204和以同心圆状包围内管204的外管(外筒、外部管)203的二重管结构。内管204和外管203分别由例如石英(sio2)或碳化硅(sic)等耐热性材料构成，形成为上端封闭且下端开口的圆筒形状。
25.在内管204的筒中空部(反应容器的内侧)形成有对作为基板的晶圆200进行处理的处理室201。处理室201构成为能够将晶圆200以从处理室201内的一端侧(下方侧)朝向另一端侧(上方侧)排列的状态收纳。也可以考虑将处理室201内分为多个区域。在本方式中，也将在处理室201内排列有多张晶圆200的区域称为基板支承区域204(晶圆支承区域)。也将基板支承区域204称为基板排列区域(晶圆排列区域)。基板支承区域204包括为了均匀地处理晶圆200而通过加热器207将温度保持为均匀的区域、即均热区域t1。另外，在处理室201内，也将包含基板支承区域204的区域且被加热器207包围的区域、即处理室201内的温度比较高的区域称为高温区域。另外，在处理室201内，也将不包含基板支承区域204的区域且实质上未被加热器207包围的区域(后述的隔热部218周边的区域)、即处理室201内的温度比较低的区域称为低温区域。具体而言，低温区域是比隔热部218的上表面靠下方侧的处理室201内的区域。另外，也将在处理室201内排列晶圆200的方向称为基板排列方向(晶圆排列方向)。
26.在外管203的下方，与外管203呈同心圆状配设有歧管(入口凸缘)209。内管204和外管203分别被歧管209从下方支承。歧管209例如由不锈钢(sus)等金属材料构成，形成为上端及下端开口的圆筒形状。外管203的下端与歧管209的上端抵接。如图1所示，在歧管209与外管203之间设置有作为密封部件的o型环220a。歧管209被加热器基座支承，由此外管203成为垂直地安装的状态。反应容器主要由外管203、内管204和歧管209构成。
27.在内管204的筒中空部形成有预备室(喷嘴收纳室)201a。预备室201a从内管204的侧壁朝向内管204的径向外侧突出，形成为沿着垂直方向伸长(延伸)的通道形状(槽形状)。预备室201a的内壁构成处理室201的内壁的一部分。也可以说在俯视时，预备室201a与处理室201经由设置于内管204的开口201b而相互连通。
28.在内管204及预备室201a的各自的内壁上设有罩204b，即以沿着内壁且从内壁朝向内管204的中心轴突出的方式形成的、作为限制气体的流路的气体流路限制部。罩204b例如能够由石英、sic等构成。罩204b设置在与隔热部218的侧面(侧壁部404)的至少一部分对置的范围内。即，在从上方观察的情况下，罩204b以包围隔热部218的外周的方式设置。罩204b通过在与隔热部218的侧面之间形成供从后述的气体供给管342f供给的惰性气体从下方朝上方流动的流路，来抑制供给到基板支承区域204的原料气体、反应气体与隔热部218的侧面、下方接触。由此，能够抑制向隔热部218的侧面、下方、其内部形成堆积物。另外，在本方式中，将气体流路限制部构成为罩204b，但不限于罩形状，也可以构成为块状、使内管204向内侧突出的形状。
29.在预备室201a内分别收纳有作为气体供给部的喷嘴410、420。喷嘴410、420分别由例如石英或sic等耐热性材料构成，分别构成为l字型的长喷嘴。喷嘴410、420的水平部以贯通歧管209的侧壁的方式设置。喷嘴410、420的垂直部分别以沿着比预备室201a的内壁的下部靠上部朝向晶圆排列方向上方立起的方式设置。即，如图2所示，喷嘴410、420以沿着基板支承区域204的方式分别设置在基板支承区域204的侧方的、水平地包围基板支承区域的区域。如图1所示，喷嘴410、420以它们的上端部的高度位置到达后述的晶舟217的顶部附近的高度位置的方式设置。在本公开中，也将喷嘴410、420分别称为第一喷嘴、第二喷嘴。
30.在喷嘴410、420的侧面分别设置有供给气体的气体供给孔(开口部)410a、420a。喷嘴410、420中的气体供给孔410a、420a分别以与晶圆200对置的位置、即与基板支承区域204的晶圆排列方向上的整个区域对应的方式，从喷嘴410、420的上部到下部设置有多个。即，气体供给孔410a、420a在从后述的晶舟217的下部到上部的高度的位置设置有多个，能够向收纳于晶舟217的全部晶圆200喷出气体。
31.在本方式中，经由配置在圆筒状的空间即预备室201a内的喷嘴410、420搬送气体。而且，从分别在喷嘴410、420开口的气体供给孔410a、420a向处理室201内喷出气体。而且，将内管204内的气体的主要流动设为与晶圆200的表面平行的方向、即水平方向。通过设为这样的结构，能够向各晶圆200均匀地供给气体。在晶圆200的表面上流动的气体朝向后述的排气孔204a的方向流动。但是，该气体的流动方向根据排气孔204a的位置适当确定，不限于水平方向。
32.在喷嘴410、420连接有气体供给管342a、342d。这样，在内管204上分别连接有两根喷嘴410、420和两根气体供给管342a、342d，构成为能够向处理室201内供给多种气体。
33.在歧管209的下方连接有气体供给管342f。气体供给管342f以贯通歧管209及内管204的侧壁下部的方式设置。
34.在气体供给管342a、342d上分别以合流的方式连接有气体供给管342b及342c和气体供给管342e。在气体供给管342a～342f上，从气流的上游侧起依次分别设置有作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(mfc)341a～341f、作为开闭阀的阀门343a～343f。
35.作为原料气体即处理气体，能够从气体供给管342a向处理室201内的晶圆处理区域供给包含成为构成形成于晶圆200上的膜的主要元素的预定元素的气体、即含有预定元素的气体。原料气体是指气体状态的原料，例如通过将常温常压下为液体状态的原料气化而得到的气体、常温常压下为气体状态的原料等。含有预定元素的气体作为成膜气体、即预定元素源发挥作用。
36.能够从气体供给管342b向处理室201内供给在后述的清洁工序中使用的蚀刻气体(清洁气体)。
37.能够从气体供给管342d向处理室201内的晶圆处理区域供给反应气体(反应物)即处理气体。反应气体例如是氧化气体、氮化气体，作为成膜气体发挥作用。
38.能够从气体供给管342c、342e分别向处理室201内的晶圆处理区域供给惰性气体。该惰性气体作为吹扫气体、稀释气体或载气发挥作用。
39.能够从气体供给管342f向处理室201内的低温区域供给惰性气体。该惰性气体作为吹扫气体发挥作用。从气体供给管342f供给的惰性气体例如被供给到处理室201的内壁201a与侧壁部404之间。另外，该惰性气体被供给向隔热部218的外周空间或内部空间中的至少任一个。对隔热部218的侧壁部404进行吹扫的惰性气体供给系统(喷嘴)和对内部空间404b进行吹扫的惰性气体供给系统(喷嘴)可以是一个，也可以分别独立地设置。另外，也可以将气体供给管342f与后述的旋转机构267连接，从旋转轴255的外周向处理室201内的低温区域供给惰性气体。
40.主要由气体供给管342a、mfc341a、阀门343a构成原料气体供给系统(含金属原料气体供给系统)。也可以考虑将喷嘴410包含在原料气体供给系统中。主要由气体供给管342d、mfc341d、阀门343d构成反应气体供给系统(含氧气体供给系统)。也可以考虑将喷嘴420包含在反应气体供给系统中。也可以将原料气体供给系统和反应气体供给系统统称为处理气体供给系统(气体供给系统)。另外，也可以考虑将原料气体供给系统或反应气体供给系统中的至少任一者作为处理气体供给部。主要由气体供给管342c、342e、mfc341c、341e、阀门343c、343e构成第一惰性气体供给系统(吹扫气体供给系统、稀释气体供给系统、载气供给系统)。主要由气体供给管342f、mfc341f、阀门343f构成第二惰性气体供给系统(吹扫气体供给系统)。主要由气体供给管342b、mfc341b、阀门343b构成蚀刻气体供给系统(清洁气体供给系统)。
41.如图1所示，在内管204的侧壁，在垂直方向上细长地开设有例如构成为狭缝状的贯通孔的排气孔(排气狭缝)204a。排气孔204a在主视时例如为矩形，从内管204的侧壁的下部到上部，以与晶圆排列区域的晶圆排列方向上的整个区域相对应的方式设置。此外，排气孔204a不限于构成为狭缝状的贯通孔的情况，也可以由多个孔构成。处理室201内与由内管204和外管203之间的圆环状的空间(间隙)构成的排气路206经由排气孔204a连通。
42.如图2所示，在俯视时，预备室201a与排气孔204a隔着收纳于处理室201内的晶圆200的中心而对置(位于180度相反侧的位置)。另外，喷嘴410、420与排气孔204a隔着收纳于处理室201内的晶圆200的中心而对置。
43.如图1所示，在歧管209经由排气路206与对处理室201内的气氛进行排气的排气管231连接。在排气管231上，经由检测排气路206内、即处理室201内的压力的作为压力检测器(压力检测部)的压力传感器245及作为压力调整器(压力调整部)的apc(auto pressure controller；自动压力控制器)阀门243，连接有作为真空排气装置的真空泵246。apc阀门243构成为，通过在使真空泵246工作的状态下开闭阀，能够进行处理室201内的真空排气和真空排气停止，进而，通过在使真空泵246工作的状态下基于由压力传感器245检测出的压力信息来调整阀开度，能够调整处理室201内的压力。主要由排气管231、apc阀门243、压力传感器245构成排气系统即排气线路。也可以考虑将排气孔204a、排气路206、真空泵246包
含在排气系统中。
44.歧管209的下端开口构成为处理炉202的炉口，在利用后述的晶舟升降机115使晶舟217上升时，经由o型环220b被作为盖体的密封盖219气密地密封。密封盖219由sus等金属材料构成，形成为圆盘状。在密封盖219的下方设置有使晶舟217旋转的旋转机构267。旋转机构267的旋转轴255贯通密封盖219而与晶舟217连接。旋转机构267构成为通过使晶舟217旋转来使晶圆200旋转。密封盖219构成为通过在外管203的外部垂直地设置的作为升降机构的晶舟升降机115而在垂直方向上升降。晶舟升降机115构成为通过使密封盖219升降而将由晶舟217支承的晶圆200向处理室201内外搬入及搬出(搬送)的搬送装置(搬送机构)。
45.作为基板保持件的晶舟217构成为，将多张晶圆200以水平姿势且中心相互对齐的状态排列而多层地保持。晶舟217具备支承晶圆200的基板支承柱400和设置于基板支承柱400的基板支承区域402的下方的隔热部218。处理管203能够收纳具有基板支承柱400及隔热部218的晶舟217。
46.隔热部218具有与处理室201的内壁201a对置的筒状的侧壁部404和面向基板支承区域402而封闭侧壁部404的上端的上端部406，上端部406中的与基板支承区域402对置的面的至少一部分由热导率比形成侧壁部404的上端及基板支承柱400的第二材料大的第一材料形成的上表面部408构成。
47.上表面部408也可以设置为包括上端部406的至少中央。也可以将该“中央”改称为“中心点”。另外，上端部406的外缘406a也可以由第二材料形成。上表面部408也可以由利用第一材料形成的板状体409构成。在图示的例子中，板状体409构成为圆板状。第一材料例如为碳化硅(sic)，第二材料例如为石英(sio2)。
48.板状体409也可以能够拆装地设置于在上端部406设置的支承部406b。具体而言，也可以是，支承部406b具有凹部406c，板状体409以嵌入凹部406c的方式安装。支承部406b也可以由第二材料形成。
49.如图5所示，板状体409也可以设置为其下表面面向(露出)隔热部218的内部空间404b。在支承部406b形成有贯通部406d，板状体409支承于呈凸缘状残留的支承部406b。由此，板状体409的下表面面向隔热部218的内部空间404b。
50.隔热部218优选为由侧壁部404及上端部406包围的中空构造(即，未收纳隔热板或加热器等结构的构造)。在隔热部218的内部没有支承隔热板(未图示)，但也可以支承一片以上的隔热板。
51.也可以在侧壁部404设置与隔热部218的内部空间404b连通的开口404a。如图3所示，开口404a例如设置于侧壁部404的下端部，且设置于侧壁部404的周向的多个部位。
52.基板支承柱400构成为能够将多个晶圆200以水平姿势以相互隔开间隔的状态支承。如图3所示，基板支承柱400也可以立设在位于隔热部218的最下部的基部412上。另外，基板支承柱400也可以立设在上端部406的例如外缘406a之上。换言之，基板支承柱400与上表面部408非接触地设置。
53.在处理管203内设置有作为温度检测器的温度传感器263。
54.如图6所示，控制器121即控制部(控制单元)构成为具备cpu(central processing unit；中央处理单元)121a、ram(random access memory；随机存取存储器)121b、存储装置121c、i/o端口121d的计算机。ram121b、存储装置121c、i/o端口121d构成为能够经由内部总
线与cpu121a进行数据交换。在控制器121连接有例如构成为触摸面板等的输入输出装置122。
55.存储装置121c例如由闪存、hdd(hard disk drive：硬盘驱动器)等构成。在存储装置121c内以能够读取的方式存储有控制液体原料的温度的控制程序、控制基板处理装置的动作的控制程序、记载有后述的半导体装置的制造方法的步骤、条件等的工艺制程等中的至少任一个。工艺制程是以能够利用构成为计算机的控制器121使基板处理装置执行后述的半导体装置的制造方法中的各工序(各步骤)而获得预定的结果的方式组合而成的，作为程序发挥功能。以下，也将该工艺制程、控制程序等统一简称为程序。在本说明书中使用程序这样的术语的情况下，有时仅包含工艺制程单体，有时仅包含控制程序单体，或者有时包含工艺制程和控制程序的组合。ram121b构成为暂时保持由cpu121a读取的程序、数据等的存储区域(工作区)。
56.i/o端口121d与上述mfc341a～341f、阀门343a～343f、压力传感器245、apc阀门243、真空泵246、加热器207、温度传感器263、旋转机构267、晶舟升降机115等中的至少任一个连接。
57.cpu121a构成为从存储装置121c读取并执行控制程序，并且根据来自输入输出装置122的操作指令的输入等从存储装置121c读取制程等。cpu121a构成为能够按照所读取的制程的内容来控制利用mfc341a～341f进行的各种气体的流量调整动作、阀门343a～343f的开闭动作、apc阀门243的开闭动作及利用apc阀门243进行的基于压力传感器245的压力调整动作、基于温度传感器263进行的加热器207的温度调整动作、真空泵246的启动及停止、利用旋转机构267进行的晶舟217的旋转及旋转速度调节动作、利用晶舟升降机115进行的晶舟217的升降动作、晶圆200向晶舟217的收纳动作等。
58.控制器121能够通过将存储于外部存储装置(例如，磁带、软盘、硬盘等磁盘、cd、dvd等光盘、mo等光磁盘、usb存储器、存储卡等半导体存储器)123的上述程序安装于计算机而构成。存储装置121c、外部存储装置123构成为计算机可读存储介质。以下，也将它们统一简称为存储介质。在本说明书中，存储介质有时仅包含存储装置121c单体，有时仅包含外部存储装置123单体，或者有时包含这两者。另外，向计算机提供程序也可以不使用外部存储装置123，而使用因特网或专用线路等通信手段来进行。
59.控制部构成为能够控制处理气体供给系统和蚀刻气体供给系统，以执行将成膜气体供给到处理室201(处理容器)内而在收纳于处理室201内的晶圆200(基板)上形成膜的处理、和将蚀刻气体供给到处理室201内而将堆积于处理室201内的膜除去的处理。
60.(2)基板处理工序
61.接着，作为根据本实施方式的半导体装置(器件)的制造工序的一个工序，对使用上述基板处理装置10在晶圆上形成膜而制造半导体装置(器件)的方法的一个例子进行说明。在以下的说明中，构成基板处理装置10的各部的动作由控制器121控制。
62.半导体装置的制造方法具有：
63.使晶圆200支承于上述晶舟217(基板支承件)的工序；
64.向收纳有支承着晶圆200的状态下的晶舟217的处理室201内供给成膜气体的工序；
65.从晶舟217取出晶圆200的工序；以及
66.向收纳有未支承晶圆200的状态下的晶舟217的处理室201内供给蚀刻气体的工序。
67.本说明书中使用“晶圆”这一术语时，有时指“晶圆本身”，有时指“晶圆与形成于其表面的预定的层、膜等的层叠体(集合体)”(即，包含形成于表面的预定的层、膜等而称为晶圆的情况)。另外，在本说明书中使用“晶圆的表面”这一术语的情况下，有时指“晶圆本身的表面(露出面)”，有时指“形成于晶圆上的预定的层、膜等的表面、即作为层叠体的晶圆的最外表面”。本说明书中使用“基板”这一术语的情况也与使用“晶圆”这一术语的情况同义。
68.(a)成膜工序
69.使用如下情况进行说明：使用基板处理装置10，向晶圆200供给成膜气体，在晶圆200上形成包含预定元素的膜。在本方式中，以预定温度对以支承于晶舟217的状态收纳多个晶圆200的处理室201进行加热。然后，将向处理室201供给作为成膜气体的包含预定元素的原料气体的原料气体供给步骤和供给作为成膜气体的反应气体的反应气体供给步骤进行预定次数(n次)。
70.(晶圆搬入)
71.将多张晶圆200搬入(晶舟装载)到处理室201内。具体而言，当将多张晶圆200装填(晶圆装填)到晶舟217时，如图2所示，支承有多张晶圆200的晶舟217被晶舟升降机115抬起而被搬入到处理室201内。在该状态下，密封盖219成为经由o型环220将歧管209的下端开口封闭的状态。
72.(压力调整及温度调整)
73.利用真空泵246进行真空排气，以使处理室201内成为所需的压力(真空度)。此时，处理室201内的压力由压力传感器245测定，基于该测定的压力信息，对apc阀门243进行反馈控制(压力调整)。真空泵246至少在对晶圆200的处理完成之前的期间维持始终工作的状态。另外，通过加热器207进行加热，以使处理室201内成为所需的温度。此时，基于温度传感器263检测出的温度信息对向加热器207的通电量进行反馈控制(温度调整)，以使处理室201内成为所需的温度分布。加热器207对处理室201内的加热至少在对晶圆200的处理完成之前的期间持续进行。
74.进而，晶舟217及晶圆200通过旋转机构267而旋转。利用旋转机构267使晶舟217及晶圆200旋转至少在对晶圆200的处理完成之前的期间持续进行。
75.(成膜工序)
76.之后，依次进行预定次数的原料气体供给步骤(第一气体供给步骤)、残留气体除去步骤、反应气体供给步骤(第二气体供给步骤)、残留气体除去步骤。
77.(原料气体供给步骤)
78.打开阀门343a，使原料气体向气体供给管310流动。原料气体通过mfc341a进行流量调整，向处理室201内供给。与此同时，打开阀门343c，使作为惰性气体的载气在气体供给管342a内流动。载气通过mfc341c进行流量调整，与原料气体一起供给到处理室201内，从排气管231排出。进而，为了防止原料气体向气体供给管342d的侵入(防止逆流)，打开阀门343e，使载气向气体供给管342d内流动。进而，为了抑制原料气体与隔热部218的侧壁部404和/或隔热部218的内部接触，打开阀门343f，从气体供给管342f向处理室201的炉口部供给作为吹扫气体的惰性气体。
79.此时，适当地调整apc阀门243，使处理室201的压力为例如1～1000pa、优选1～100pa、更优选10～50pa的范围内的压力。本说明书中的“1～1000pa”这样的数值范围的表述意味着下限值和上限值包含在该范围内。因此，例如，“1～1000pa”是指“1pa以上且1000pa以下”。对于其他数值范围也是同样的。
80.由mfc341a控制的原料气体的供给流量例如为10～2000sccm、优选为50～1000sccm、更优选为100～500sccm的范围内的流量。
81.由mfc341c控制的载气的供给流量例如为1～30slm的范围内的流量。对晶圆200供给原料气体的时间例如为1～60秒、优选为1～20秒、更优选为2～15秒的范围内。在此，作为用作载气的惰性气体，例如能够使用氮(n2)气、氩(ar)气、氦(he)气、氖(ne)气、氙(xe)气等稀有气体。作为惰性气体，可以使用它们中的一种以上。这一点在后述的其他惰性气体中也是同样的。
82.加热器207以使晶圆200的温度成为例如200～600℃、优选350℃～550℃、更优选400～550℃的范围内的方式进行加热。
83.作为原料气体，例如使用包含金属元素即铝(al)作为预定元素的、含金属气体即含al原料气体(含al原料、含al气体)。作为含al原料气体，例如可以使用氯化铝(alcl3)气体等含卤素系al气体、三甲基铝((ch3)3al、tma)气体等含有机系al气体。
84.通过在前述的条件下向处理室201供给原料气体，在晶圆200的最外表面上形成第一层。例如，在使用含al气体作为原料气体的情况下，形成含al层作为第一层。含al层可以是含al气体、含al气体的一部分分解而成的吸附层(物理吸附层、化学吸附层)，也可以是al堆积层(al层)。
85.(残留气体除去步骤)
86.接着，关闭阀门343a，停止原料气体的供给。此时，apc阀门243保持打开的状态，利用真空泵246对处理室201进行真空排气，将残留于处理室201的未反应或有助于层形成后的原料气体从处理室201排除。阀门343c、343e、343f在打开的状态下维持载气向处理室201的供给。
87.(反应气体供给步骤)
88.在除去处理室201的残留气体之后，打开阀门343d，使反应气体在气体供给管342d内流动。反应气体通过mfc341d进行流量调整，从气体供给管342d向处理室201内的晶圆200供给，从排气管231排出。即，晶圆200暴露于反应气体中。
89.此时，打开阀门343e，使载气在气体供给管342e内流动。载气通过mfc341e进行流量调整，与反应气体一起供给到处理室201内，从排气管231排出。此时，为了防止反应气体向气体供给管342a内侵入(防止逆流)，打开阀门343c，使载气向气体供给管342a内流动。进而，与原料气体供给步骤同样地，为了抑制反应气体与隔热部218的侧壁部404和/或隔热部218的内部的接触，使阀门343f成为打开的状态，从气体供给管342f向处理室201的炉口部供给作为吹扫气体的惰性气体。但是，在本步骤中，来自气体供给管342f的吹扫气体的供给也可以与原料气体供给步骤相比减小供给流量或者停止。
90.此时，适当地调整apc阀门243，使处理室201的压力为例如1～1000pa的范围内的压力。由mfc341d控制的反应气体的供给流量例如为5～40slm、优选为5～30slm、更优选为10～20slm的范围内的流量。对晶圆200供给反应气体的时间例如设为1～60秒的范围内。其
他的处理条件设为与前述的原料气体供给步骤同样的处理条件。
91.反应气体，是与原料气体反应的气体，例如使用氧化气体。作为氧化气体，可以使用氧(o2)气体、臭氧(o3)气体、等离子体激发的o2(o2*)气体、o2气体+氢(h2)气体、水蒸气(h2o气体)、过氧化氢(h2o2)气体、一氧化二氮(n2o)气体、一氧化氮(no)气体、二氧化氮(no2)气体、一氧化碳(co)气体、二氧化碳(co2)气体等含氧(o)气体等。作为氧化气体，可以使用它们中的一种以上。
92.此时，在处理室201中流动的气体仅为反应气体和惰性气体。反应气体与在原料气体供给步骤中形成于晶圆200上的第一层的至少一部分反应。即，在原料气体供给步骤中形成的作为第一层的含al层被氧化，形成作为第二层的含有al和o的铝氧化层(alo层)作为金属氧化层。即，含al层被改性为alo层。
93.(残留气体除去步骤)
94.接着，关闭阀门324，停止反应气体的供给。然后，通过与原料气体供给步骤后的残留气体除去步骤同样的处理步骤，将残留在处理室201内的未反应或有助于第二层的形成后的反应气体、反应副产物从处理室201内排除。
95.将依次进行以上说明的原料气体供给步骤、残留气体除去步骤、反应气体供给步骤、残留气体除去步骤的循环进行预先决定的次数(一次以上)。这样，通过进行分批处理(多次进行多个工序)，在晶圆200上形成膜。由此，在晶圆200上形成例如作为包含al和o的膜的铝氧化膜(alo膜)。
96.另外，在以上的成膜工序中，在原料气体、反应气体所接触的处理室201的内壁等(例如，有时包含内管204的内壁、歧管209的内壁等)、隔热部218的上表面部408的表面附着(堆积)膜(堆积物)。这样附着于处理室201内的膜在之后的成膜工序中成为产生颗粒(异物)的主要原因，有时会导致形成于晶圆200上的膜、器件的品质降低。因此，在本实施方式的半导体装置的制造方法中，在后述的清洁工序中，将附着于处理室201内的膜除去。附着于处理室内等的堆积物除了包含与形成于晶圆200上的膜相同成分的膜以外，有时还包含在成膜工序中生成的副产物等。进而，有时也包含从内管204的内侧表面剥落的石英等成分。在本实施方式中，通过设置罩204b，能够抑制堆积物向隔热部218的侧壁部404的表面的附着，因此仅通过在后述的清洁工序中除去附着于面向基板支承区域402的部位的堆积物，就能够有效地抑制由堆积物引起的颗粒等的产生。
97.分批处理是指，将依次进行原料气体供给步骤、残留气体除去步骤、反应气体供给步骤、残留气体除去步骤的循环进行预先决定的次数，在晶圆200上形成膜的处理。然后，以一批次在晶圆200上形成膜。
98.(后吹扫以及大气压恢复)
99.从气体供给管342a、342d、342f分别向处理室201内供给惰性气体，并从排气管231排出。惰性气体作为吹扫气体发挥作用，由此，处理室201内被惰性气体吹扫，残留在处理室201内的气体、副产物被从处理室201内除去(后吹扫)。之后，处理室201内的气氛被置换为惰性气体(惰性气体置换)，处理室201内的压力恢复为常压(大气压恢复)。
100.(晶圆搬出)
101.之后，通过晶舟升降机115使密封盖219下降，歧管209的下端开口。然后，在处理完毕的晶圆200被晶舟217支承的状态下，从处理管203的下端向处理管203的外部搬出(晶舟
卸载)。之后，将处理完毕的晶圆200从晶舟217取出(晶圆取出)。
102.(b)清洁工序
103.接着，对在成膜工序中对附着于处理室201内等的膜进行蚀刻的工序(清洁工序)进行说明。
104.(晶舟的收纳(晶舟装载))
105.从处理室201内搬出晶舟217，从晶舟217取出晶圆200后，使空的晶舟217返回处理室201。在该状态下，密封盖219成为经由o型环220将歧管209的下端开口封闭的状态。
106.(压力调整及温度调整)
107.利用真空泵246进行真空排气，以使处理室201内成为所需的压力(真空度)。此时，处理室201内的压力由压力传感器245测定，基于该测定的压力信息，对apc阀门243进行反馈控制(压力调整)。真空泵246至少在对晶圆200的处理完成之前的期间维持始终工作的状态。另外，通过加热器207进行加热，以使处理室201内成为所需的温度。此时，基于温度传感器263检测出的温度信息对向加热器207的通电量进行反馈控制(温度调整)，以使处理室201内成为所需的温度分布。加热器207对处理室201内的加热至少在蚀刻处理完成之前的期间持续进行。
108.(蚀刻(清洁)工序)
109.执行对附着于处理室201内等的膜进行蚀刻而对处理室201内进行清洁的步骤。
110.(蚀刻步骤)
111.打开阀门343b，使蚀刻气体(清洁气体)在气体供给管342a内流动。蚀刻气体通过mfc341b进行流量调整，从气体供给管342b经由喷嘴410供给到处理室201内，从排气管231排出。此时，同时打开阀门343c，使惰性气体在气体供给管342a内流动。在气体供给管342a内流动的惰性气体通过mfc341c进行流量调整，作为稀释气体(或载气)与蚀刻气体一起被供给到处理室201内，从排气管231排出。此时，为了防止蚀刻气体侵入气体供给管342d、342f内，也可以打开阀门343d、343f，使惰性气体在气体供给管342d、342f内流动。
112.作为蚀刻气体，例如能够使用三氯化硼(bcl3)、四氯化硅(sicl4)、氯化氢(hcl)、氯(cl2)、氟(f2)、氟化氢(hf)、四氟化硅(sif4)、三氟化氮(nf3)、三氟化氯(clf3)、三溴化硼(bbr3)、四溴化硅(sibr4)和溴(br2)等含卤素气体。作为蚀刻气体，可以使用它们中的一种以上。
113.通过蚀刻气体的供给，附着于处理室201内等的堆积物(特别是面向基板支承区域402的、内管204的内壁、晶舟217的基板支承柱400及附着于上表面部408的表面的堆积物)与蚀刻气体反应，从处理室201被除去。例如在使用sicl4气体作为蚀刻气体的情况下，通过sicl4气体的供给，附着在处理室201内的alo膜的至少一部分与sicl4气体反应，从处理室201被除去。
114.此时，通过控制器121控制加热器207，将处理室201内加热到例如200～800℃、优选400～650℃的范围内的预定温度，使蚀刻气体活化。在此，隔热部218的上表面部408由热导率大的第一材料形成的板状体409构成，因此通过加热器207在面内被均匀地加热。由此，能够高效且均匀地除去附着于上表面部408的表面的堆积物。另外，此时，关闭apc阀门243，或者实质上关闭至不影响处理的程度，将蚀刻气体封入处理室201内。通过封入蚀刻气体，能够减少上述的反应延迟对蚀刻的影响。并且，将处理室201内的压力维持在第一压力、例
如1～40000pa、优选10000～30000pa、更优选20000～30000pa的范围内的预定压力。由mfc341b控制的蚀刻气体的供给流量例如为1～10slm，优选为3～8slm的范围内的流量。将蚀刻气体向处理室201供给的时间例如设为60～600秒的范围内的时间。
115.(残留气体除去步骤)
116.在将蚀刻气体向处理室201供给预定时间后，关闭阀门343b，停止蚀刻气体的供给。在关闭apc阀门243或实质上关闭到不影响处理的程度的情况下，打开apc阀门243。然后，通过与上述成膜工序时的残留气体除去步骤同样的处理步骤，将残留在处理室201内的未反应或有助于膜的除去后的蚀刻气体从处理室201内排除。
117.(实施预定次数)
118.通过将依次进行上述步骤的循环进行一次以上(预定次数(m次))，除去附着在处理室201内的膜。上述循环优选重复多次。
119.(3)作用效果
120.根据本公开，通过将隔热部218的上表面的至少一部分由热导率比构成隔热部218的其他部分的第二材料大的第一材料构成，能够抑制向隔热部218的侧壁部404的上端的散热、上表面的温度降低以及温度不均中的至少一方。由此，在使用蚀刻气体除去堆积膜时，能够提高堆积在上表面上的堆积膜的除去效率，减少由上表面上的堆积膜的残渣引起的粉状的颗粒。
121.在成膜处理时，利用惰性气体对侧壁部404的表面进行吹扫，由此抑制膜向侧壁部404的堆积，因此能够将实质上产生膜堆积的清洁对象区域仅限定于上端部。由此，即使如本实施方式那样仅在上端部406设置热导率大的部位，也能够充分地得到颗粒等的减少的效果。
122.在成膜处理时，通过使惰性气体从侧壁部404的下端朝向上端流动，能够抑制成膜气体流入处理室201的内壁与侧壁部404之间的空间。
123.在上表面部408包括上端部406的至少中央的情况下，能够抑制最容易引起温度降低的中央附近的表面的温度降低。
124.在上端部406的外缘406a由第二材料形成的情况下，能够抑制由于经由外缘406a的向侧壁部404的散热而产生上表面部408的温度降低、温度不均。
125.在板状体409被设置为其下表面面向隔热部218的内部空间404b的情况下，减少由第二材料形成的支承部406b与上表面部408的下表面接触的面积，减少经由接触面产生的散热，由此能够进一步抑制上表面部408的温度降低、温度不均的产生。
126.如上所述，第一材料可以是碳化硅(sic)，第二材料可以是石英(sio2)。例如，如实施方式那样，在使用bcl3气体作为对作为堆积膜的alo膜进行蚀刻的蚀刻气体的情况下，优选选择难以利用bcl3气体进行蚀刻的sic作为第一材料。作为第一材料，除此之外还能够使用热导率比石英大的si、alo等材料。但是，优选根据除去堆积膜时使用的蚀刻气体，选择不被蚀刻或难以被蚀刻的材料。
127.在隔热部218是由侧壁部404以及上端部406包围的中空构造的情况下，能够容易且高效地进行隔热部218的内部空间404b的吹扫。但是，由于在内部不具有加热器、隔热体，因此存在容易产生由从隔热部218上表面向隔热体内部空间的热辐射等引起的散热这样的课题。在本公开技术中，特别是能够抑制这样的隔热部218的内部为中空构造所引起的散热
所导致的隔热部218的上表面的温度降低、温度不均。
128.在侧壁部404设置有与隔热部218的内部空间404b连通的开口404a，在成膜工序中，在从气体供给管342f向隔热部218的外周空间供给惰性气体的情况下，该惰性气体经由设置于隔热部218的侧壁部404的开口404a流入内部空间404b内。由此，能够利用惰性气体对隔热部218的内部空间404b进行吹扫。另外，在成膜工序中，在构成为对隔热部218的内部空间直接供给惰性气体的情况(例如在内部空间设置有供给惰性气体的喷嘴的情况等)下，也能够利用惰性气体对内部空间404b进行吹扫。因此，能够抑制成膜气体流入内部空间404b而产生膜堆积。即，能够进一步抑制由堆积膜引起的颗粒等的产生。
129.通过将基板支承柱400非接触地设置于上表面部408，能够减少从上表面部408向基板支承柱400的散热。
130.通过向处理室201内供给成膜气体而堆积于处理室201的内壁以及隔热部218的上表面部408的膜的热膨胀率优选与第二材料的热膨胀率相比更接近第一材料的热膨胀率。在该情况下，不易产生上表面部408上的堆积膜的裂纹，除了能够抑制由裂纹引起的堆积膜的粉状颗粒以外，还能够抑制由随着堆积膜的裂纹而产生的上表面部408的表面的裂纹引起的构成上表面部408的材料的粉状颗粒的产生。
131.(程序)
132.一种程序，其通过计算机使基板处理装置执行：
133.使晶圆200支承于上述晶舟217的步骤；
134.向收纳有支承着晶圆200的状态下的晶舟217的处理室201内供给成膜气体的步骤；
135.从晶舟217取出晶圆200的步骤；以及
136.向收纳有未支承晶圆200的状态下的晶舟217的处理室201内供给蚀刻气体的步骤。
137.该程序也可以记录在存储介质中。
138.另外，在上述的方式中，对在晶圆200上形成alo膜并使用蚀刻气体对堆积在炉内的alo膜进行蚀刻(除去)的例子进行了说明，但在本公开中，膜种类没有特别限定。另外，原料气体、反应气体等在成膜工序中使用的气体种类也没有特别限定。
139.这些各种薄膜的形成中使用的工艺制程(记载有处理步骤、处理条件等的程序)优选根据基板处理、清洁处理等的内容(形成的薄膜的膜种类、组成比、膜质、膜厚、处理步骤、处理条件等)分别单独准备(准备多个)。并且，在开始基板处理、清洁处理等时，优选根据基板处理、清洁处理等的内容，从多个工艺制程、清洁制程等中适当选择适当的工艺制程、清洁制程等。具体而言，优选将根据基板处理、清洁处理等的内容而分别准备的多个工艺制程、清洁制程等经由电气通信线路、记录有该工艺制程、清洁制程等的存储介质(外部存储装置123)预先存储(安装)于基板处理装置所具备的存储装置121c内。并且，优选在开始基板处理时，基板处理装置所具备的cpu121a根据基板处理的内容，从存储在存储装置121c内的多个工艺制程、清洁制程等中适当选择适当的工艺制程、清洁制程等。通过这样构成，能够在一台基板处理装置中通用且再现性良好地形成各种膜种类、组成比、膜质、膜厚的薄膜。另外，能够降低操作人员的操作负担(处理步骤、处理条件等的输入负担等)，能够避免操作失误，并且能够迅速地开始基板处理。
140.另外，本公开例如也能够通过变更现有的基板处理装置的工艺制程、清洁制程等来实现。在变更工艺制程、清洁制程等的情况下，也能够将根据本公开的工艺制程、清洁制程等经由电气通信线路、记录有该工艺制程、清洁制程等的存储介质安装于现有的基板处理装置，或者操作现有的基板处理装置的输入输出装置，将该工艺制程、清洁制程等自身变更为根据本公开的工艺制程、清洁制程等。
141.以上，具体说明了本公开的一个方式和变形例。然而，本公开并不限定于上述的方式以及变形例，在不脱离其主旨的范围内能够进行各种变更。

技术特征：
1.一种基板处理装置，其特征在于，具备：基板支承柱，其支承基板；隔热部，其设置在所述基板支承柱的基板支承区域的下方；以及处理容器，其收纳所述基板支承柱和所述隔热部，所述隔热部具有：筒状的侧壁部，其与所述处理容器的内壁对置；以及上端部，其面向所述基板支承区域而封闭所述侧壁部的上端，所述上端部中的与所述基板支承区域对置的面的至少一部分由上表面部构成，该上表面部由热导率比形成所述侧壁部的上端和所述基板支承柱的第二材料大的第一材料形成。2.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，所述基板支承柱构成为能够将多个所述基板以水平姿势且以相互隔开间隔的状态支承。3.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，还具备惰性气体供给系统，该惰性气体供给系统向所述处理容器的内壁与所述侧壁部之间供给惰性气体。4.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，所述上表面部设置为包括所述上端部的至少中央。5.根据权利要求4所述的基板处理装置，其特征在于，所述上端部的外缘由所述第二材料形成。6.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，所述上表面部由通过所述第一材料形成的板状体构成。7.根据权利要求6所述的基板处理装置，其特征在于，所述板状体能够拆装地设置于支承部，该支承部设置于所述上端部。8.根据权利要求7所述的基板处理装置，其特征在于，所述支承部具有凹部，所述板状体以嵌入所述凹部的方式安装。9.根据权利要求7所述的基板处理装置，其特征在于，所述支承部由所述第二材料形成。10.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，所述第一材料为碳化硅，所述第二材料为石英。11.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，所述隔热部具有由所述侧壁部和所述上端部包围的中空构造。12.根据权利要求11所述的基板处理装置，其特征在于，在所述侧壁部设置有与所述隔热部的内部空间连通的开口。13.根据权利要求1至12中任一项所述的基板处理装置，其特征在于，具备惰性气体供给系统，该惰性气体供给系统向所述隔热部的外周空间和内部空间中的至少任一个供给惰性气体。14.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，所述基板支承柱立设在位于所述隔热部的最下部的基部上。15.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
还具备加热器，该加热器设置于所述隔热部的外侧且面向所述基板支承区域的位置。16.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，还具备成膜气体供给部，该成膜气体供给部构成为向所述处理容器内供给成膜气体，通过向所述处理容器内供给所述成膜气体而堆积于所述处理容器的内壁及所述上表面部的膜的热膨胀率比所述第二材料的热膨胀率接近所述第一材料的热膨胀率。17.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，具有：使基板支承于基板支承件的工序，该基板支承件具备：基板支承柱，其支承所述基板；以及隔热部，其设置于所述基板支承柱的基板支承区域的下方，所述隔热部具有：筒状的侧壁部，其与处理容器的内壁对置；以及上端部，其面向所述基板支承区域而封闭所述侧壁部的上端，所述上端部中的与所述基板支承区域对置的面的至少一部分由上表面部构成，该上表面部由热导率比形成所述侧壁部的上端以及所述基板支承柱的第二材料大的第一材料形成；向收纳有支承所述基板的状态下的所述基板支承件的所述处理容器内供给成膜气体的工序；从所述基板支承件取出所述基板的工序；以及向收纳有未支承所述基板的状态下的所述基板支承件的所述处理容器内供给蚀刻气体的工序。18.一种基板支承件，其特征在于，具备：基板支承柱，其支承基板；以及隔热部，其设置在所述基板支承柱的基板支承区域的下方，所述隔热部具有：筒状的侧壁部，其与处理容器的内壁对置；以及上端部，其面向所述基板支承区域而封闭所述侧壁部的上端，所述上端部中的与所述基板支承区域对置的面的至少一部分由上表面部构成，该上表面部由热导率比形成所述侧壁部的上端及所述基板支承柱的第二材料大的第一材料形成。

技术总结
本发明提供一种基板处理装置、半导体装置的制造方法以及基板支承件，在使用蚀刻气体除去堆积物时，提高堆积物的除去效率，减少由堆积物的残渣引起的颗粒等的产生。基板处理装置具备：基板支承柱，其支承基板；隔热部，其设置在基板支承柱的基板支承区域的下方；以及处理容器，其收纳基板支承柱和隔热部，隔热部具有：筒状的侧壁部，其与处理容器的内壁对置；以及上端部，其面向基板支承区域而封闭侧壁部的上端，上端部中的与基板支承区域对置的面的至少一部分由上表面部构成，该上表面部由热导率比形成侧壁部的上端和基板支承柱的第二材料大的第一材料形成。的第一材料形成。的第一材料形成。


技术研发人员：寿崎健一 池田优真
受保护的技术使用者：株式会社国际电气
技术研发日：2023.03.15
技术公布日：2023/9/26