基板处理装置、半导体装置的制造方法以及记录介质与流程

1.本公开涉及基板处理装置、半导体装置的制造方法以及记录介质。


背景技术：

2.作为半导体装置(半导体器件)的制造工序的一个工序，例如有以退火处理为代表的改性处理，该退火处理使用加热装置对处理室内的基板进行加热，使在基板的表面成膜的薄膜中的组成、晶体结构变化，或者对成膜的薄膜内的晶体缺陷等进行修复。在近年来的半导体器件中，微细化、高集成化变得显著，伴随于此，要求对形成有具有高纵横比的图案的高密度的基板进行改性处理。作为这样的针对高密度基板的改性处理方法，研究了例如专利文献1所示的使用电磁波的热处理方法。
3.在以往的使用了电磁波的处理中，有时因热处理而产生由半导体基板的面内温度的不均匀引起的基板的翘曲、破裂。
4.专利文献1：日本特开2015-070045号公报


技术实现要素：

5.本公开提供一种能够防止由热处理引起的基板翘曲、破裂的技术。
6.根据本公开的一个方式，提供一种技术，其具备：处理室，其对基板保持部所保持的多个基板进行处理；电磁波产生器，其向所述处理室内供给电磁波；以及气体供给部，其从多个气体供给口向所述多个基板之间供给冷却气体，其中，所述多个气体供给口被设置成与保持所述多个基板的间隔对应。
7.根据本公开，能够防止由热处理引起的基板的翘曲、破裂。
附图说明
8.图1是用纵剖视图表示在本公开的实施方式中优选使用的基板处理装置的处理炉部分的概略结构图。
9.图2是在处理炉的位置表示在本公开的实施方式中优选使用的基板处理装置的概略结构的纵剖视图。
10.图3是表示在本公开的实施方式中优选使用的基板处理装置的截面结构的横剖视图。
11.图4是在本公开的实施方式中优选使用的基板处理装置的控制器的概略结构图。
12.图5是用于说明在本公开的实施方式中优选使用的基板处理装置的热蓄积的图。
13.图6是用于说明在本公开的实施方式中优选使用的基板处理装置喷嘴的孔间隔、孔数、孔径、实施例的图。
14.图7是表示在本公开的实施方式中优选使用的基板处理装置喷嘴向基板的吹出方向变化的结果的图。
15.图8a是用于说明在本公开的实施方式中优选使用的基板处理装置的多个喷嘴设
置的实施例的图。
16.图8b是表示在本公开的实施方式中优选使用的基板处理装置喷嘴向热点的吹出控制的图。
17.图9是表示在本公开的实施方式中优选使用的基板处理的流程的一例的图。
18.图10是表示在本公开的实施方式中优选使用的附加了热敏照相机的基板处理装置的一例的图。
19.图11是表示在本公开的实施方式中优选使用的基板处理装置的模拟结果的一例的图。
20.符号说明
21.100基板处理装置、
22.105喷嘴、
23.200晶圆(半导体基板)、
24.655微波振荡器(电磁波源、电磁波产生器)。
具体实施方式
25.以下，参照图1～图11对本公开的实施方式进行说明。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。
26.以下，根据附图对本公开的实施方式进行说明。
27.(1)基板处理装置的结构
28.本公开的实施方式的基板处理装置构成为对多片晶圆实施各种热处理的单片式热处理装置，作为进行后述的使用了电磁波的退火处理(即，改性处理)的装置进行说明。在本实施例的基板处理装置中，使用foup(front opening unified pod：以下称为晶圆盒)作为将作为基板的晶圆收纳于处理室内部的收纳容器(载体)。晶圆盒也被用作用于在各种基板处理装置之间搬送晶圆的搬送容器。
29.如图1、图2和图3所示，基板处理装置100具备：搬送壳体202，其在内部具有搬送晶圆200的搬送室203；以及后述的作为处理容器的壳体102-1、102-2，其设置于搬送壳体202的侧壁，在内部分别具有处理晶圆200的处理室201-1、201-2。另外，在处理室201-1、201-2之间设置有形成冷却室204的冷却箱109。
30.在搬送壳体202的前侧即图2的右侧(图3的下侧)配置有作为晶圆盒开闭机构的装载端口单元(lp)106，其用于开闭晶圆盒110的盖，并将晶圆200搬入、搬出搬送室203。装载端口单元106具备框体106a、载置台106b和开启器106c，载置台106b构成为载置晶圆盒110，使晶圆盒110接近形成于搬送室203的框体前方的基板搬入搬出口134，通过开启器106c使设置于晶圆盒110的未图示的盖开闭。另外，装载端口单元106也可以具有能够利用n2气体等吹扫气体对晶圆盒110内部进行吹扫的功能。另外，搬送壳体202具有用于使吹扫气体在搬送室203内循环的后述的吹扫气体循环结构。
31.在搬送壳体202的后侧即图2的左侧(图3的上侧)，分别配置有对处理室201-1、201-2进行开闭的闸阀(gv)205-1、205-2。在搬送室203设置有作为移载晶圆200的基板移载机构的基板移载机器人、作为基板搬送部的移载机125。移载机125由作为载置晶圆200的载
置部的夹钳(臂)125a-1、125a-2、能够使夹钳125a-1、125a-2分别沿水平方向旋转或直动的移载装置125b、以及使移载装置125b升降的移载装置升降机125c构成。构成为通过夹钳125a-1、125a-2、移载装置125b、移载装置升降机125c的连续动作，能够向后述的基板保持件(基板保持部)217、冷却室204、晶圆盒110装填(charging)或卸下(discharging)晶圆200。以后，在不需要特别区分说明的情况下，壳体102-1、102-2、处理室201-1、201-2、夹钳125a-1以及125a-2分别简化记载为壳体102、处理室201、夹钳125a。
32.夹钳125a-1是通常的铝材质，用于低温以及常温的晶圆的搬送。夹钳125a-2是耐热性高、热传导率差的铝、石英部件等材质，用于高温以及常温的晶圆的搬送。即，夹钳125a-1是低温用的基板搬送部，夹钳125a-2是高温用的基板搬送部。高温用的夹钳125a-2例如可以构成为具有100℃以上、更优选具有200℃以上的耐热性。在低温用夹钳125a-1上能够设置映射传感器。通过在低温用夹钳125a-1设置映射传感器，能够进行装载端口单元106内的晶圆200的片数的确认、反应室201内的晶圆200的片数的确认、冷却室204内的晶圆200的片数的确认。
33.在本公开的实施方式的基板处理装置中，将夹钳125a-1作为低温用夹钳，将夹钳125a-2作为高温用夹钳进行说明，但并不限定于此。也可以由耐热性高、热传导率差的铝、石英部件等材质构成夹钳125a-1，用于高温以及常温的晶圆的搬送，由通常的铝材质构成夹钳125a-2，用于低温以及常温的晶圆的搬送。另外，也可以由耐热性高、热传导率差的铝、石英部件等材质构成夹钳125a-1、125a-2双方。
34.(处理炉)
35.在图2的虚线包围的区域a中构成具有图1所示那样的基板处理结构的处理炉(处理室)201。如图3所示，在本实施例中设置有多个处理炉，但由于处理炉的结构相同，因此仅说明一个结构，省略其他处理炉结构的说明。
36.如图1所示，处理炉具有作为由金属等反射电磁波的材料构成的腔室(处理容器)的壳体102。另外，由金属材料构成的盖凸缘(封闭板)104构成为经由作为省略了图示的密封部件的o型环封闭壳体102的上端。主要将壳体102和盖凸缘104的内侧空间构成为对硅晶圆等基板进行处理的处理室201。可以在壳体102的内部设置使电磁波透过的石英制的未图示的反应管，也可以以反应管内部成为处理室的方式构成处理容器。另外，也可以不设置盖凸缘104，而使用顶部封闭的壳体102来构成处理室201。
37.在处理室201内设置有载置台210，在载置台210的上表面载置有作为保持作为基板的晶圆200的基板保持件的晶舟(boat)217。在晶舟217上，以预定的间隔保持有作为处理对象的晶圆200和以夹持晶圆200的方式载置在晶圆200的垂直方向上下的基座103a、103b。该基座103a、103b例如作为硅板(si板)、碳化硅板(sic板)等材料而配置在晶圆200的上下，由此抑制电场强度对于晶圆200的边缘集中。即，基座抑制电磁波相对于晶圆的边缘的吸收。另外，也可以在基座103a、103b的上表面和下表面以预定的间隔保持作为隔热板的石英板101a、101b。在本实施例中，各个石英板101a和101b、各个基座103a和103b由相同的部件构成，以后，在不需要特别区分说明的情况下，称为石英板101、基座103进行说明。
38.作为处理容器的壳体102例如横截面为圆形，构成为平坦的密闭容器。另外，作为下部容器的搬送壳体202例如由铝(al)、不锈钢(sus)等金属材料、或者石英等构成。另外，有时也将被壳体102包围的空间称为作为处理空间的处理室201或反应区域201，将被搬送
壳体202包围的空间称为作为搬送空间的搬送室或搬送区域203。另外，处理室201和搬送室203不限于如本实施方式那样在水平方向上相邻地构成，也可以是在垂直方向上相邻，使具有预定结构的基板保持件进行升降的结构。
39.如图1、图2和图3所示，在搬送壳体202的侧面设置有与闸阀205相邻的基板搬入搬出口206，晶圆200经由基板搬入搬出口206在处理室201与搬送室203之间移动。在闸阀205或基板搬入搬出口206的周边，作为后述的电磁波的泄漏对策，设置有具有所使用的电磁波的1/4波长的长度的扼流结构。
40.在壳体102的侧面设置有后面详述的作为加热装置的电磁波供给部，从电磁波供给部供给的微波等电磁波被导入到处理室201而对晶圆200等进行加热，对晶圆200进行处理。
41.载置台210由作为旋转轴的轴255支承。轴255贯通处理室201的底部，并且与在处理室201的外部进行旋转动作的驱动机构267连接。通过使驱动机构267工作而使轴255和载置台210旋转，能够使载置于晶舟217上的晶圆200旋转。另外，轴255下端部的周围被波纹管212覆盖，处理室201和搬送区域203内被保持气密。
42.在此，载置台210也可以构成为，根据基板搬入搬出口206的高度，通过驱动机构267，在搬送晶圆200时，使晶圆200上升或下降至晶圆搬送位置，在处理晶圆200时，使晶圆200上升或下降至处理室201内的处理位置(晶圆处理位置)。
43.在处理室201的下方且载置台210的外周侧设置有对处理室201的气氛进行排气的排气部。如图1所示，在排气部设置有排气口221。在排气口221连接有排气管231，在排气管231上依次串联连接有根据处理室201内的压力来控制阀开度的apc阀等压力调整器244、真空泵246。
44.在此，压力调整器244只要能够接收处理室201内的压力信息、来自后述的压力传感器245的反馈信号来调整排气量，则不限于apc阀，也可以构成为并用通常的开闭阀和压力调整阀。
45.主要由排气口221、排气管231、压力调整器244构成排气部(也称为排气系统或排气线路)。真空泵246也可以包含在排气系统中。此外，也可以构成为以包围载置台210的方式设置排气口，能够从晶圆200的整周排出气体。
46.在盖凸缘104设置有用于向处理室201内供给惰性气体、原料气体、反应气体等用于各种基板处理的处理气体的气体供给管232。在该气体供给管232上，从上游起依次设置有作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(mfc)241以及作为开闭阀的阀243。在气体供给管232的上游侧连接有例如惰性气体源，经由mfc241、阀243向处理室201内进行供给。在基板处理时使用多种气体的情况下，使用在气体供给管232的比阀243靠下游侧的位置连接有气体供给管的结构，由此能够供给多种气体，该气体供给管从上游侧起依次设置有作为流量控制器的mfc和作为开闭阀的阀。也可以按气体种类设置设有mfc、阀的气体供给管。
47.在处理室201设置有与气体供给管232连接的喷嘴105。在喷嘴105的侧面设置有供给气体的气体供给口。气体供给口面向晶圆200开口，与晶圆200的表面平行地供给气体。该气体供给口从处理室201的下部到上部(即，在基板保持件217保持(装载)晶圆200的方向(垂直方向)上)设置有多个，被设置成与保持于基板保持件217的晶圆200的间隔对应。多个
气体供给口分别具有相同的开口面积，并且，以相同的开口间距设置。
48.气体供给系统(气体供给部)主要由气体供给管232、mfc241、阀243、喷嘴105构成。在使惰性气体在气体供给系统中流动的情况下，也称为惰性气体供给系统。作为惰性气体，例如可以使用n2气体、ar气体、he气体、ne气体、xe气体等稀有气体。
49.在盖凸缘104设置有作为非接触式的温度测定装置的温度传感器263。基于由温度传感器263检测出的温度信息来调整后述的微波振荡器655的输出，由此对基板进行加热，基板温度成为所期望的温度分布。温度传感器263例如由ir(infrared radiation：红外辐射)传感器等辐射温度计构成。温度传感器263被设置成测定石英板101a的表面温度或晶圆200的表面温度。在设置有作为上述发热体的基座的情况下，也可以构成为测定基座的表面温度。此外，在本实施例中，在记载为晶圆200的温度(晶圆温度)的情况下，是指通过后述的温度转换数据转换后的晶圆温度、即推测出的晶圆温度的情况、通过温度传感器263直接测定晶圆200的温度而取得的温度的情况、以及表示这两者的情况来进行说明。
50.也可以通过温度传感器263对石英板101或基座103和晶圆200分别预先取得温度变化的推移，由此将表示石英板101或基座103和晶圆200的温度的相关关系的温度转换数据存储于存储装置121c或外部存储装置123。通过这样预先生成温度转换数据，关于晶圆200的温度，通过仅测定石英板101的温度，能够推测晶圆200的温度，能够基于推测出的晶圆200的温度，进行微波振荡器655的输出、即加热装置的控制。
51.此外，作为测定基板温度的温度测定部，不限于上述的辐射温度计，可以使用热电偶进行温度测定，也可以并用热电偶和非接触式温度计进行温度测定。但是，在使用热电偶进行温度测定的情况下，需要将热电偶配置在晶圆200的附近来进行温度测定。即，需要在处理室201内配置热电偶，因此热电偶自身被从后述的微波振荡器供给的微波加热，因此无法准确地进行测温。因此，优选使用非接触式温度计作为温度传感器263。
52.另外，温度传感器263不限于设置于盖凸缘104，也可以设置于载置台210。另外，温度传感器263也可以构成为，不仅直接设置于盖凸缘104、载置台210，还利用镜子等使来自设置于盖凸缘104、载置台210的测定窗的放射光反射而间接地进行测定。并且，温度传感器263不限于设置1个，也可以设置多个。
53.在壳体102的侧壁设置有电磁波导入端口653-1、653-2。电磁波导入端口653-1、653-2分别与用于向处理室201内供给电磁波(微波)的波导管654-1、654-2各自的一端连接。在波导管654-1、654-2各自的另一端连接有作为向处理室201内供给电磁波来进行加热的加热源的微波振荡器(电磁波源、电磁波产生器)655-1、655-2。微波振荡器655-1、655-2将微波等电磁波分别提供给波导管654-1、654-2。另外，微波振荡器655-1、655-2使用磁控管、速调管等。以后，电磁波导入端口653-1、653-2、波导管654-1、654-2、微波振荡器655-1、655-2在不需要特别区分各自进行说明的情况下，记载为电磁波导入端口653、波导管654、微波振荡器655进行说明。
54.由微波振荡器655产生的电磁波的频率优选被控制为13.56mhz以上且24.125ghz以下的频率范围。更优选的是控制成2.45ghz或5.8ghz的频率。这里，微波振荡器655-1、655-2各自的频率可以设为相同的频率，也可以以不同的频率进行设置。
55.另外，在本实施例中，记载了微波振荡器655在壳体102的侧面配置2个，但不限于此，只要设置1个以上即可，另外，也可以配置为设置在壳体102的对置的侧面等不同的侧
面。主要由微波振荡器655-1、655-2、波导管654-1、654-2以及电磁波导入端口653-1、653-2构成作为加热装置的电磁波供给部(也称为电磁波供给装置、微波供给部、微波供给装置)。
56.微波振荡器655-1、655-2分别与后述的控制器121连接。在控制器121上连接有收容在处理室201内的石英板101a或101b、或者测定晶圆200的温度的温度传感器263。温度传感器263通过上述方法测定石英板101或晶圆200的温度并发送至控制器121，通过控制器121控制微波振荡器655-1、655-2的输出，控制晶圆200的加热。此外，作为加热装置的加热控制的方法，可以使用通过控制向微波振荡器655输入的电压来控制晶圆200的加热的方法、和通过变更将微波振荡器655的电源接通的时间与断开的时间的比率来控制晶圆200的加热的方法等。
57.这里，微波振荡器655-1、655-2由从控制器121发送的相同的控制信号控制。但是，不限于此，也可以构成为通过从控制器121分别向微波振荡器655-1、655-2发送单独的控制信号来分别控制微波振荡器655-1、655-2。
58.(控制装置)
59.如图4所示，作为控制部(控制装置、控制单元)的控制器121构成为具备cpu(central processing unit：中央处理器)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121e与cpu121a进行数据交换。控制器121与例如构成为触摸面板等的输入输出装置122连接。
60.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基板处理装置的动作的控制程序、记载有退火(改性)处理的步骤、条件等的工艺制程等。工艺制程是以使控制器121执行后述的基板处理工序中的各步骤而能够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、控制程序等简单地统称为程序。另外，也将工艺制程简称为制程。在本说明书中使用程序这样的用语的情况下，有时仅单独包含制程，有时仅单独包含控制程序，或者有时包含这两者。ram121b构成为暂时保存由cpu121a读出的程序、数据等的存储区域(工作区)。
61.i/o端口121d与上述移载机125、mfc241、阀243、压力传感器245、apc阀244、真空泵246、温度传感器263、驱动机构267、微波振荡器655等连接。
62.cpu121a构成为从存储装置121c读出控制程序并执行，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读出制程。cpu121a构成为能够按照所读出的制程的内容来控制基于移载机的基板的移载动作、基于mfc241的各种气体的流量调整动作、阀243的开闭动作、apc阀244基于压力传感器245的压力调整动作、真空泵246的启动及停止、基于温度传感器263的微波振荡器655的输出调整动作、基于驱动机构267的载置台210(或者，晶舟217)的旋转及旋转速度调节动作、或者升降动作等。
63.控制器121能够通过将存储于外部存储装置(例如硬盘等磁盘、cd等光盘、mo等光磁盘、usb存储器等半导体存储器)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构成为计算机可读取的记录介质。以下，也将它们统一简称为记录介质。在本说明书中使用记录介质这样的用语的情况下，有时仅单独包含存储装置121c，有时仅单独包含外部存储装置123，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。
64.在此，在本实施方式中，在对基板进行加热的加热时从喷嘴供给冷却气体，由此一边将基板维持为预定的温度一边进行预定时间的微波照射，由此能够通过将基板维持为预定的温度来抑制晶圆基板上的温度偏差，从而抑制半导体基板的翘曲、破裂的产生。根据本实施例，通过用于提高半导体基板的面内温度均匀性的来自喷嘴的气体吹送，半导体基板的处理品质提高(或者，处理不良降低)，抑制翘曲破裂，增加同时处理片数，因此能够充分解决上述现有技术的问题点。
65.图6表示作为本实施方式的气体供给部的气体喷嘴(喷嘴)105的条件的一例。气体喷嘴105设置于处理室201，对晶圆200供给气体。
66.孔间隔：与晶圆间隔相同。
67.气体流量：向各晶圆供给的气体的流量为1slm以上且50slm以下。
68.气体流速：向各晶圆供给的气体的流速为0.2m/s以上且40.0m/s以下。
69.气体供给口的孔数：与晶圆片数和基座片数相同。具体而言，在5片晶圆和配置于晶圆上下的2片基座的情况下，孔数为7个。
70.孔径：φ0.2mm以上且φ5.0mm以下。孔径越小越能够加快气体流速，能够削减气体流量。此外，能够使热损失最小。
71.关于气体流量，在小于1slm的情况下，有时气体无法到达晶圆的中央，另外，在超过50slm的情况下，气体的供给量变得过剩而导致冷却气体的浪费。另外，关于气体流速，在小于0.2m/s的情况下，有时气体无法到达晶圆的中央，另外，在超过40.0m/s的情况下，通过了晶圆间的气体与壁面碰撞，气流紊乱而对晶圆造成不良影响。另外，关于孔径，在小于φ0.2mm的情况下，难以进行加工，在超过φ5.0mm的情况下，为了确保预定的气体流量，必须使用大量的气体，有可能造成气体的浪费。通过一边使用喷嘴向基板间供给气体一边进行热处理(改性处理)，能够实现基板的处理不良减少、防止翘曲、破裂、增加同时处理片数。
72.设置作为气体供给部的气体喷嘴，在基板间供给气体，从而能够提高基板面内的均匀性。
73.图7表示调整本实施方式的喷嘴朝向时的均匀性的变化结果。如该图所示，通过将作为气体供给部的气体喷嘴105的朝向从基板中心向边缘方向偏离，例如，从基板中心向边缘调整到1/2方向，能够改善面内均匀性。通过使冷却气体在晶圆间流动，去除多余的热蓄积，从而改善均匀性。如图5所示，热蓄积在晶圆中央变大，但若喷嘴105朝向中心，则仅晶圆中心部过冷。另一方面，由于从喷嘴105出来的冷却气体具有扩散宽度，因此，即使不朝向晶圆中心，也能够去除晶圆中央的热蓄积。
74.(微波的周期供给)
75.在对晶圆间歇地施加微波时，以对旋转的基板供给气体的部位变化(换言之，以不成为相同场所的方式错开定时)的方式进行控制。通过冷却气体去除在供给微波时(on(启动)时)产生的热蓄积，在微波停止时(off(关闭)时)减少或停止冷却气体的供给量，防止晶圆的过度冷却。此外，在晶圆急剧地变高的情况下、施加输出强的微波来进行加热等情况下，也可以在微波关闭时不减少或停止冷却气体的供给地供给冷却气体。
76.并且，将微波的输出(功率)的功率开/关周期与晶圆旋转设为不同步时，能够降低对面内分布的影响。具体而言，以旋转1周的时间(在该情况下为60/rpm)和微波周期(即，开启+关闭的时间)不成为整数倍的方式进行控制。图11表示晶圆的转速和微波的开启/关闭
的周期的模拟结果的一例。在本实施方式中，设微波的开启：2秒、关闭：4秒。当晶圆的转速为2.5rpm时，冷却气体的供给与晶圆的特定部位重叠，特定部位被冷却。即，当微波的开启/关闭周期与晶圆旋转同步时，相同的部分有可能重叠，使面内分布恶化。与此相对，将晶圆的转速设为2.4rpm时，冷却气体的供给从晶圆的特定部位分散。而且，若设为2.3rpm，则对晶圆的冷却气体的供给进一步被分散，能够更均匀地处理晶圆面内的冷却。
77.图8a表示设置多个喷嘴105，能够对每个基板调整气体流量的实施例。例如，能够设置与晶圆的张数相同数量的喷嘴105，对每个晶圆进行精细调整。作为调整的条件，可举出冷却气体的流量、供给冷却气体的方向。能够通过ir传感器对最上层的晶圆进行中心、端部、其间等多点测定，向温度高的部分供给冷却气体，向温度高的部分增大冷却气体的供给量来供给，能够提高冷却效率。
78.(基板翘曲控制)
79.在基板预备加热时控制气体流量、方向、定时，使基板面内的温度差降低并抑制变形(例如，翘曲)。而且，通过ir传感器、热敏照相机进行检测来控制流动方式时更有效。若使用图10所示那样的热敏照相机111，能够用1台进行相当于多个ir传感器的工作，能够准确地测定温度分布。若从晶圆的斜上方开始进行温度测定，则能够测定晶圆间的温度。图8b表示瞄准热点700流动气体的情况。由于可以在不冷却晶圆的情况下抑制变形，所以有利于高速升温。
80.(流量控制表)
81.将处理基板的膜种类、气体流量(或者，流速)、微波输出和处理时间以表形式预先存储于存储部，在与处理基板对应的条件下进行处理。在此，通过进行基于控制表的控制，能够应对基于时间(或者，制程步骤)的变化、基于处理膜种类的变化。并且，能够通过多个ir传感器(或者热敏照相机)进行分布测定来控制热蓄积量。
82.图9表示本实施例的基板处理的流程的一例。在此，使用上述基板处理装置，作为半导体装置(器件)的制造工序的一个工序，例如，按照图9所示的处理流程，对作为形成在基板上的含硅膜的非晶硅膜的改性(例如，结晶化)方法的一个例子进行说明。在以下的说明中，构成基板处理装置的各部的动作由在图4中说明的控制部控制。在此，在使用“晶圆”这一用语的情况下，有时指晶圆其本身，有时指晶圆与形成于其表面的预定的层、膜的层叠体。
83.首先，在基板取出工序(s801)之后，实施基板搬入工序(s802)，晶圆200通过闸阀205的开闭动作被搬入(晶舟装载)到预定的处理室201。即，使用低温用的夹钳125a-1、高温用的夹钳125a-2，将例如5片晶圆搬入处理室201。
84.(炉内压力/温度调整工序(s803))
85.晶圆200向处理室201的搬入完成后，以成为预定的压力(例如，10～102000pa)的方式控制处理室201内的气氛。具体而言，一边利用真空泵246进行排气，一边基于由压力传感器245检测出的压力信息对压力调整器244的阀开度进行反馈控制，使处理室201内成为预定的压力。另外，本说明书中的“10～102000pa”这样的数值范围的记载表示下限值和上限值包含于该范围内。因此，例如“10～102000pa”表示“10pa以上，且102000pa以下”。对于其他的数值范围也是同样。
86.(惰性气体供给工序(s804))
87.当通过炉内压力/温度调整工序s803将处理室201内的压力和温度控制为预定的值时，驱动机构267使轴255旋转，经由载置台210上的晶舟217使晶圆200旋转。此时，经由气体供给管232供给氮气等惰性气体(s804)。并且，此时，处理室201内的压力是成为10pa以上102000pa以下的范围的预定的值，例如被调整为101300pa以上101650pa以下。此外，轴也可以在基板搬入工序s402时、即将晶圆200向处理室201内搬入完成后旋转。
88.(预加热工序(s805))
89.接着，当处理室201内成为预定的压力时，微波振荡器655经由上述各部向处理室201内供给第一微波。以第一微波输出(例如，3600w)，作为微波供给的开启(on)时间(例如，150秒)，进行加热晶圆200的预加热处理。由此，通过使基板的温度上升缓慢，能够防止基板的翘曲、破裂。
90.(改性工序(s806))
91.在将处理室201内维持为预定的压力的同时，微波振荡器655经由上述各部向处理室201内供给预定时间(例如600秒)的第二微波(例如5130w)。通过向处理室201内供给第二微波，将晶圆200加热至100℃以上且1000℃以下的温度，优选加热至400℃以上且900℃以下的温度，进一步优选加热至500℃以上且700℃以下的温度。通过在这样的温度下进行基板处理，成为晶圆200高效地吸收微波的温度下的基板处理，能够提高改性处理的速度。换言之，若在比100℃低的温度或比1000℃高的温度下处理晶圆的温度，则晶圆的表面变质，难以吸收微波，因此难以加热晶圆。因此，期望在上述的温度带进行基板处理。
92.(基板搬出工序(s807)))
93.在使处理室201内的压力恢复到大气压后，打开闸阀205，使处理室201与搬送室203在空间上连通。之后，利用移载机125的高温用的夹钳125a-2将载置于晶舟217的加热(处理)后的晶圆200搬出到搬送室203(s807)。
94.(基板冷却工序(s808))
95.通过移载装置125b、移载装置升降机125c的连续动作，被高温用的夹钳125a-2搬出的加热(即，处理)后的晶圆200移动到冷却室204，通过高温用的夹钳125a-2在冷却室204内载置例如5片晶圆200，载置预定时间，从而被冷却(s808)。
96.(基板收容工序(s809))
97.将通过基板冷却工序s808冷却后的晶圆200从冷却室204取出，搬送至预定的晶圆盒。
98.此外，在上述的实施例的说明中，微波的第一输出以3600w进行了说明，但第一输出设为2000w～4000w。关于第一输出，2000w～4000w时的优点在于，能够缩短从晶圆的翘曲开始到最大为止的时间。低于2000w时的缺点在于，到晶圆的温度开始上升为止过于花费时间。另外，高于4000w时的缺点在于，晶圆温度急速上升，晶圆翘曲变得过大，从而有可能与其他部件接触。
99.另外，在上述的实施例的说明中，第二微波以5130w进行了说明，但第二输出设为4000w～12000w。4000w～12000w时的优点在于，能够将处理晶圆调整为适合处理的温度。低于4000w时的缺点在于处理需要长时间或处理不足。另外，高于12000w时的缺点也取决于一次处理的晶圆片数，但超过晶圆能够吸收微波的限度，有可能产生放电、等离子体。
100.根据以上说明的本实施例的装置，在为了使半导体基板的面内温度分布均匀而对
基板进行加热时，通过从喷嘴供给气体而一边将基板维持为预定的温度一边向基板供给预定时间来进行改性处理，由此降低半导体基板上的温度差，由此能够提高半导体基板的处理品质，抑制翘曲、破裂的产生。而且，能够同时处理多片基板，也能够提高生产率。
101.以上说明的实施方式能够适当变更而使用，也能够得到其效果。例如，在上述的说明中，作为以硅为主成分的膜，记载了将非晶硅膜改性为多晶硅膜的处理，但不限于此，也可以供给包含氧(o)、氮(n)、碳(c)、氢(h)中的至少1种以上的气体，对形成于晶圆200的表面的膜进行改性。例如，在晶圆200上形成有作为高电介质膜的氧化铪膜(hf
x
oy膜)的情况下，通过一边供给含氧的气体一边供给微波来进行加热，能够补充氧化铪膜中的缺损的氧，提高高电介质膜的特性。
102.此外，在此示出了氧化铪膜，但并不限定于此，在对包含含有铝(al)、钛(ti)、锆(zr)、钽(ta)、铌(nb)、镧(la)、铈(ce)、钇(y)、钡(ba)、锶(sr)、钙(ca)、铅(pb)、钼(mo)、钨(w)等中的至少任一种的金属元素的氧化膜、即金属系氧化膜进行改性的情况下，也能够适当应用。即，上述的成膜顺序在晶圆200上对tiocn膜、tioc膜、tion膜、tio膜、zrocn膜、zroc膜、zron膜、zro膜、hfocn膜、hfoc膜、hfon膜、hfo膜、taocn膜、taoc膜、taon膜、tao膜、nbocn膜、nboc膜、nbon膜、nbo膜、alocn膜、aloc膜、alon膜、alo膜、moocn膜、mooc膜、moon膜、moo膜、wocn膜、woc膜、won膜、wo膜进行改性的情况下也能够适当地应用。
103.另外，不限于高电介质膜，也可以对以掺杂有杂质的硅为主成分的膜进行加热。作为以硅为主成分的膜，有氮化硅膜(sin膜)、氧化硅膜(sio膜)、碳氧化硅膜(sioc膜)、碳氮氧化硅膜(siocn膜)、氮氧化硅膜(sion膜)等si系氧化膜。作为杂质，例如包含溴(b)、碳(c)、氮(n)、铝(al)、磷(p)、镓(ga)、砷(as)等中的至少一种以上。
104.另外，也可以是以甲基丙烯酸甲酯树脂(polymethyl methacrylate：pmma)、环氧树脂、酚醛清漆树脂、聚乙烯基苯基树脂等中的至少任一种为基础的抗蚀剂膜。
105.另外，在上述中，记载了半导体装置的制造工序的一个工序，但不限于此，也能够应用于液晶面板的制造工序的图案化处理、太阳能电池的制造工序的图案化处理、功率器件的制造工序的图案化处理等对基板进行处理的技术。
106.此外，本公开并不限定于以上说明的实施例，还包含各种变形例。例如，上述的实施例是为了易于理解地说明本公开而详细说明的实施例，并不限定于必须具备所说明的全部结构。
107.而且，关于上述的各结构、功能、作为控制部的控制器等，以制作实现它们的一部分或全部的程序的例子为中心进行了说明，但当然也可以通过例如用集成电路设计等，通过硬件实现它们的一部分或全部。即，处理部的全部或一部分的功能也可以代替程序，而通过例如asic(application specific integrated circuit：专用集成电路)、fpga(field programmable gate array：现场可编程门阵列)等集成电路等来实现。

技术特征：
1.一种基板处理装置，其特征在于，具备：处理室，其对基板保持部所保持的多个基板进行处理；电磁波产生器，其向所述处理室内供给电磁波；以及气体供给部，其从多个气体供给口向所述多个基板之间供给冷却气体，所述多个气体供给口被设置成与保持所述多个基板的间隔对应。2.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，所述多个气体供给口的数量与所述多个基板的数量相同。3.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，所述多个气体供给口以朝向从所述基板的中心向边缘方向偏移的方向供给所述冷却气体的方式开口。4.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，所述冷却气体的流速为0.2m/s以上且40.0m/s以下。5.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，所述冷却气体的流量为1slm以上且50slm以下。6.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，所述多个气体供给口的直径为0.2mm以上且5.0mm以下。7.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，所述基板处理装置具备构成为能够控制由所述电磁波产生器产生的电磁波的开启/关闭的控制部。8.根据权利要求7所述的基板处理装置，其特征在于，所述基板处理装置具备使由所述基板保持部保持的基板旋转的旋转机构，所述控制部控制所述旋转机构。9.根据权利要求8所述的基板处理装置，其特征在于，所述控制部构成为能够将所述电磁波产生器和所述旋转机构控制成所述电磁波的开启/关闭的周期与所述基板的旋转不同步。10.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，所述电磁波产生器设置在所述处理室的侧壁。11.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，所述电磁波是微波。12.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，在保持所述基板的方向上设置有所述多个气体供给口。13.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，所述制造方法具有如下工序：向基板处理装置的处理室搬入基板的工序，其中，所述基板处理装置具备对基板保持部所保持的多个基板进行处理的所述处理室、向所述处理室内供给电磁波的电磁波产生器、从多个气体供给口向所述多个基板之间供给冷却气体的气体供给部，所述多个气体供给口被设置成与保持所述多个基板的间隔对应；以及对所述基板进行处理的工序。14.根据权利要求13所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
在处理所述基板的工序中，供给所述冷却气体。15.根据权利要求13所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，在处理所述基板的工序中，朝向从所述基板的中心向边缘方向偏移的方向供给所述冷却气体。16.根据权利要求13所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，在处理所述基板的工序中，所述冷却气体的流速为0.2m/s以上且40.0m/s以下，或者，所述冷却气体的流量为1slm以上且50slm以下。17.一种计算机可读取的记录介质，记录有程序，其特征在于，所述程序使基板处理装置执行如下步骤：向所述基板处理装置的处理室搬入基板的步骤，其中，所述基板处理装置具备对基板保持部所保持的多个基板进行处理的所述处理室、向所述处理室内供给电磁波的电磁波产生器、从多个气体供给口向所述多个基板之间供给冷却气体的气体供给部，所述多个气体供给口被设置成与保持所述多个基板的间隔对应；以及对所述基板进行处理的步骤。18.根据权利要求17所述的记录介质，其特征在于，在处理所述基板的步骤中，供给所述冷却气体。19.根据权利要求17所述的记录介质，其特征在于，在处理所述基板的步骤中，朝向从所述基板的中心向边缘方向偏移的方向供给所述冷却气体。20.根据权利要求17所述的记录介质，其特征在于，在处理所述基板的步骤中，所述冷却气体的流速为0.2m/s以上且40.0m/s以下，或者，所述冷却气体的流量为1slm以上且50slm以下。

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记录介质，其能够防止由热处理引起的基板的翘曲、破裂。基板处理装置具有：处理室，其对基板保持部所保持的多个基板进行处理；电磁波产生器，其向处理室内供给电磁波；以及气体供给部，其从多个气体供给口向多个基板之间供给冷却气体，其中，多个气体供给口被设置成与保持所述多个基板的间隔对应。置成与保持所述多个基板的间隔对应。置成与保持所述多个基板的间隔对应。


技术研发人员：山本克彦 西堂周平 中川崇 柳泽爱彦 佐佐木伸也 道田典明
受保护的技术使用者：株式会社国际电气
技术研发日：2023.02.23
技术公布日：2023/9/25