衬底处理装置及半导体器件的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及衬底处理装置及半导体器件的制造方法。
【背景技术】
[0002]在半导体制造装置等衬底处理装置中，公知为了实施超高真空加工而在排气系统中使用润轮分子泵(TMP (Turbo Molecular Pump))等真空泵(例如专利文献I )。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特开平11 - 300193号公报
[0006]涡轮分子泵等实现高真空或超真空的真空泵通常不能说临界背压高，在其下游侧设置用于排气至大气压的辅助泵。通常像这样在真空泵的下游侧连接其他构成要素，但该其他构成要素可能成为引起真空泵下游侧的压力变动的主要原因。在真空泵的下游侧的压力由于某些理由而上升的情况下，存在气体逆流至该真空泵而导致其动作变得不稳定的隐串
■/Q1、O
【发明内容】
[0007]本发明鉴于上述课题，目的在于提供一种防止设在排气系统中的真空泵的动作变得不稳定的衬底处理装置及半导体器件的制造方法。
[0008]本发明的一个方式的衬底处理装置为向处理空间供给气体而对衬底进行处理的衬底处理装置，其具有:在上述处理空间的上游侧使上述气体分散的缓冲空间；在将上述衬底向上述处理空间搬运时供上述衬底通过的搬运空间；与上述搬运空间连接的第I排气管；与上述缓冲空间连接的第2排气管；与上述处理空间连接的第3排气管；与上述第I排气管、上述第2排气管及上述第3排气管各自的下游侧连接的第4排气管；设于上述第I排气管的第I真空泵；设于上述第4排气管的第2真空泵；在上述第I排气管中设于上述第I真空泵的下游侧的第I阀；设于上述第2排气管的第2阀；以及设于上述第3排气管的第3阀。
[0009]本发明的另一方式的衬底处理装置具有:对衬底进行处理的处理容器；与上述处理容器连接的多根排气管；设于上述多根排气管中的一根排气管上的第I真空泵；设于上述多根排气管的下游侧的第2真空泵；在设有上述第I真空泵的排气管中设于上述第I真空泵的上游侧的阀；以及在设有上述第I真空泵的排气管中连接在上述第I真空泵和上述阀之间的惰性气体供给部。
[0010]本发明的一个方式的半导体器件的制造方法为，将在处理空间的上游侧的缓冲空间中分散的气体向上述处理空间供给而对衬底进行处理的半导体器件的制造方法，其具有如下工序:边通过第I真空泵和设于该第I真空泵下游侧的第2真空泵对上述衬底的搬运空间进行排气，边将上述衬底向上述处理空间搬运的工序；将设于上述第I真空泵的下游侧且设于上述第2真空泵的上游侧的阀关闭的工序；经由上述缓冲空间将上述气体向上述处理空间供给的工序；以及经由在上述阀的下游侧连接在上述第2真空泵上的排气管并通过上述第2真空泵而对上述缓冲空间进行排气的工序。
[0011]本发明的另一方式的半导体器件的制造方法为，向处理容器供给气体而对衬底进行处理的半导体器件的制造方法，其具有如下工序:通过设于与上述处理容器连接的多根排气管中的一根排气管上的第I真空泵、和设于上述多根排气管的下游侧的第2真空泵，对上述处理容器进行排气的工序；将在设有上述第I真空泵的排气管中设于上述第I真空泵的上游侧的阀关闭，并且从在设有上述第I真空泵的排气管中连接在上述第I真空泵和上述阀之间的惰性气体供给部向上述第I真空泵供给惰性气体的工序；将上述气体向上述处理容器供给的工序；以及经由上述多根排气管中的除设有上述第I真空泵的排气管之外的排气管，并通过上述第2真空泵对上述处理容器进行排气的工序。
[0012]发明效果
[0013]根据本发明，能够防止设在排气系统中的真空泵的动作变得不稳定。
【附图说明】
[0014]图1是表示本发明的第I实施方式的衬底处理装置的图。
[0015]图2是表示图1所示的衬底处理装置的衬底处理工序的流程图。
[0016]图3是表示图2所示的成膜工序的详细情况的流程图。
[0017]图4是表示图1所示的衬底处理装置的排气系统的动作的顺序图。
[0018]图5是表示本发明的第2实施方式的衬底处理装置的图。
[0019]图6是表示图5所示的衬底处理装置的排气系统的动作的顺序图。
【具体实施方式】
[0020]以下，说明本发明的第I实施方式。
[0021]<装置结构>
[0022]图1示出本实施方式的衬底处理装置100的结构。如图1所示，衬底处理装置100构成为单片式的衬底处理装置。
[0023](处理容器)如图1所示，衬底处理装置100具有处理容器202。处理容器202例如构成为横截面为圆形的扁平的密闭容器。另外，处理容器202由例如铝(Al)或不锈钢(SUS)等金属材料构成。在处理容器202内形成有:对作为衬底的硅晶圆等晶圆200进行处理的处理空间201 ;和在将晶圆200向处理空间201搬运时供晶圆200通过的搬运空间203。处理容器202由上部容器202a和下部容器202b构成。在上部容器202a与下部容器202b之间设有隔板204。
[0024]在下部容器202b的侧面设有与闸阀205相邻的衬底搬入搬出口 206，晶圆200经由衬底搬入搬出口 206而在下部容器202b与未图示的搬运室之间移动。在下部容器202b的底部设有多个顶杆(Iiftpin) 207。另外，下部容器202b接地。
[0025]在处理空间201内设有支承晶圆200的衬底支承部210。衬底支承部210主要具有:载置晶圆200的载置面211 ;在表面具有载置面211的载置台212 ;和内置于衬底载置台212中的作为加热源的加热器213。在衬底载置台212上，在与顶杆207相对应的位置处分别设有供顶杆207贯穿的贯穿孔214。
[0026]衬底载置台212由轴217支承。轴217贯穿处理容器202的底部，并进一步在处理容器202的外部与升降机构218连接。通过使升降机构218工作而使轴217及支承台212升降，由此能够使载置于衬底载置面211上的晶圆200升降。此外，轴217下端部的周围被波纹管219覆盖，处理容器202内保持气密。
[0027]衬底载置台212在晶圆200的搬运时，下降至衬底载置面211与衬底搬入搬出口206相对的位置(晶圆搬运位置)，在晶圆200的处理时，如图1所示，上升至使晶圆200处于处理空间201内的处理位置(晶圆处理位置)。
[0028]具体而言，在使衬底载置台212下降至晶圆搬运位置时，顶杆207的上端部从衬底载置面211的上表面突出，顶杆207从下方支承晶圆200。另外，在使衬底载置台212上升至晶圆处理位置时，顶杆207从衬底载置面211的上表面埋没，衬底载置面211从下方支承晶圆200。此外，由于顶杆207与晶圆200直接接触，所以希望其由例如石英或氧化铝等材质形成。
[0029]在处理空间201的上部(上游侧)设有作为气体分散机构的喷头230。在喷头230的盖231上设有气体导入口 241，在该气体导入口 241上连接有后述的供给系统。从气体导入口 241导入的气体被供给至喷头230的缓冲空间232。
[0030]喷头的盖231由具有导电性的金属形成，作为用于在缓冲空间232或处理空间201内生成等离子体的电极而使用。在盖231与上部容器202a之间设有绝缘块233，使盖231与上部容器202a之间绝缘。
[0031]喷头230具有分散板234，该分散板234用于使经由气体导入口 241而从供给系统供给的气体分散。该分散板234的上游侧为缓冲空间232，下游侧为处理空间201。在分散板234上设有多个贯穿孔234a。分散板234以与衬底载置面211相对的方式配置。
[0032]在缓冲空间232中设有用于形成被供给的气体的气流的气体引导件235。气体引导件235是以气体导入口 241为顶点、随着朝向分散板234方向而直径扩大的圆锥形状。气体弓I导件235形成为，其下端位于比在分散板234的最外周侧形成的贯穿孔234a更靠外周侧的位置。
[0033](供给系统)在设于喷头230的盖231上的气体导入孔241上，连接有共用气体供给管242。在共用气体供给管242上连接有第一气体供给管243a、第二气体供给管244a、第三气体供给管245a。第二气体供给管244a经由远程等离子体单元244e而与共用气体供给管242连接。
[0034]从包含第一气体供给管243a的第一气体供给系统243主要供给含第一元素气体，从包含第二气体供给管244a的第二气体供给系统244主要供给含第二元素气体。从包含第三气体供给管245a的第三气体供给系统245在处理晶圆时主要供给惰性气体，在清洁喷头230或处理空间201时主要供给清洁气体。
[0035](第一气体供给系统)在第一气体供给管243a上，从上游方向按顺序设有第一气体供给源243b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC) 243c、及作为开闭阀的阀243d。
[0036]从第一气体供给管243a经由质量流量控制器243c、阀243d、共用气体供给管242而向喷头230供给含有第一元素的气体(以下，称为“含第一元素气体”)。
[0037]含第一元素气体是原料气体、即处理气体的一种。在此，第一元素例如是硅(Si)。即，含第一元素气体例如是含硅气体。作为含硅气体，能够使用例如SiH2 (NH (C4H9))2 (双叔丁基氨基硅烷，简称:BTBAS)气体。此外，含第一元素气体在常温常压下可以是固体、液体、及气体中的任一种。在含第一元素气体在常温常压下是液体的情况下，只要在第一气体供给源243b与质量流量控制器243c之间设置未图示的气化器即可。在此，作为气体进行说明。
[0038]此外，作为含硅气体，除BTBAS外，还能够使用例如作为有机硅材料的六甲基二硅氮烷(C6H19NSi2、简称:HMDS)或三硅烷基胺((SiH3) 3N、简称:TSA)等。这些气体作为前驱体发挥作用。
[0039]在第一气体供给管243a的比阀243d更靠下游侧的位置，连接有第一惰性气体供给管246a的下游端。在第一惰性气体供给管246a上，从上游方向按顺序设有惰性气体供给源246b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC) 246c、及作为开闭阀的阀 246d。
[0040]在此，惰性气体为例如氮(N2)气。此外，作为惰性气体，除N2气体外，还能够使用例如氦(He)气、氖(Ne)气、氩(Ar)气等稀有气体。
[0041]含第一元素气体供给系统243 (也称为含硅气体供给系统)主要由第一气体供给管243a、质量流量控制器243c、阀243d构成。
[0042]另外，第一惰性气体供给系统主要由第一惰性气体供给管246a、质量流量控制器246c及阀246d构成。此外，可以将惰性气体供给源234b、第一气体供给管243a包含在第一惰性气体供给系统中考虑。
[0043]另外，可以将第一气体供给源243b、第一惰性