半导体装置的制造方法及衬底处理装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供半导体装置的制造方法，该方法包括以下工序：在反应炉１内，在衬底１０上进行成膜的工序；将成膜后的衬底１０从反应炉１中卸载后，在反应炉１内没有衬底１０的状态下，将反应炉１内部的工序骤冷。与自然空气冷却比较，使反应炉１内部附着的堆积膜的应力增大，积极地产生热应力，使堆积膜发生强于自然空气冷却的强制龟裂。因发生龟裂而飞散的微粒通过大气压状态下的炉内净化被强制且有效地排放到反应炉外。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体装置的制造方法及衬底处理装置，特别是经化 学气相沉积(Chemical Vapor Deposition, CVD )处理的半导体装置 的制造方法及衬底处理装置，并且涉及以减少制造过程中产生的微粒 为目的的半导体装置的制造方法及衬底处理装置。
技术介绍
在制造半导体装置的工序中，在晶圆等被处理衬底上利用化学气 相沉积(CVD)法进行成膜处理。上述成膜处理例如如下进行。即，将规定片数的晶圓装入舟皿中。 将装入舟皿中的晶圓装载(load)到反应炉内。对反应炉内部进行真 空排气，然后向反应炉内导入反应气体，在晶圓上进行成膜处理。成膜处理结束后，将反应炉内恢复大气压状态，卸载舟皿。将舟 皿完全从炉内卸载，在该状态下冷却舟皿。与此同时，降低反应炉内 的温度，进行气体清洗(减压氮气净化)。由此增大附着在反应炉内 壁上的堆积膜的应力，使堆积膜发生龟裂，龟裂发生时产生的微粒通 过气体清洗而排出(参见日本公开公报-特开2000-306904号)。
技术实现思路
此种情况下，在已经将处理过的衬底从反应炉内卸载的状态下，降 低炉内温度，例如，以自然空气冷却的降温速率(N3。C/min)将炉内温 度从成膜温度经数十分钟、例如50分钟左右降至15(TC左右。但是， 3°C/min左右的降温速率使堆积膜产生强制龟裂(由堆积膜和石英反应断裂强度)所导致的^龟裂),由其产1的颗粒排出效率降低，特别是在cp300mm晶圆的处理中，累积膜厚超过1.2iim时，颗粒大量地产生，尤 其是(p300mm晶圓的处理中，颗粒减少效果极低。而且，由于自然空气 冷却的温度下降(—3°C/min)过程需要50分钟左右的时间，因此存在 衬底处理装置(半导体制造装置)的运转率下降、生产率恶化的问题。本专利技术的主要目的是提供颗粒减少效果优异、可以改善生产率的半 导体装置的制造方法及衬底处理装置。本专利技术的一种方案是提供半导体装置的制造方法，其特征在于，该 方法包4舌以下工序将衬底装载到反应炉内的工序；在所述反应炉内，在所述衬底上进行成膜的工序；将成膜后的所述衬底从所述反应炉内卸载的工序；卸载所述村底后，在所述反应炉内没有所述衬底的状态下强制冷却 所述反应炉内的工序。本专利技术的其他方案是提供半导体装置的制造方法，其特征在于，该 方法包括以下工序将衬底装载到反应炉内的工序；在所述反应炉内，在所述村底上进行成膜的工序；将成膜后的所述衬底从所述反应炉内卸载的工序；卸载所述衬底后，在所述反应炉内没有所述衬底的状态下，将炉内 温度降至比成膜温度低的温度，同时，在大气压状态下气体清洗所述炉 内的工序。本专利技术的其他方案是提供半导体装置的制造方法，其特征在于，该 方法包括以下工序将衬底装载到反应炉内的工序；在所述反应炉内，在所述衬底上进行成膜的工序；将成膜后的所述衬底从所述反应炉内卸载的工序；卸载所述衬底后，在所述反应炉内没有所述衬底的状态下，将炉内 温度降至比成膜温度低的温度，同时，向所述炉内供给气体，并使用与 在所述成膜工序中使用的排气通路不同的排气通路进行排气的工序。本专利技术的其他方案是提供半导体装置的制造方法，其特征在于，该方法包括以下工序将衬底装载到反应炉内的工序；在所述反应炉内，在所述衬底上进行成膜的工序；将成膜后的所述衬底从所述反应炉内卸载的工序；卸载所述衬底后，在所述反应炉内没有所述衬底的状态下，将炉内 温度升高至比成膜温度高的温度，然后再降至比所述成膜温度低的温度 的工序。本专利技术的其他方案是提供村底处理装置，其特征在于，该装置具有 以下部件对衬底进行成膜的反应炉；向所述反应炉内供给成膜气体的成膜气体供给通路；向所述反应炉内供给清洗用气体的清洗用气体供给通路；排出所述反应炉内气体的排气通路；置；' 、'、' ；' ；' '''强制冷却所述反应炉内的强制冷却装置；控制装置，所述控制装置控制所述强制冷却装置，在从所述反应炉 中卸载衬底后，在所述反应炉内没有所述衬底的状态下，强制冷却所述 反应炉内。附图说明图1是表示为说明本专利技术优选实施方式中的衬底处理装置的纵剖面简图。图2是表示为说明本专利技术优选实施方式中的衬底处理装置的纵剖面简图。图3表示本专利技术的优选实施方式中的晶圆处理流程图。图4表示本专利技术第1实施例中实施LTP时的温度下降幅度与颗粒的关系。10图5表示本专利技术第2实施例中实施LTP时的温度下降速率与颗粒的关系。图6表示本专利技术第3实施例中实施LTP时的累积膜厚与颗粒的关系。具体实施例方式骤冷机构的加热器以大于或等于10°C/min、优选大于或等于20°C/min 的降温速率快速骤冷反应炉内，使在半导体制造过程中在反应炉内形成 的堆积膜强制发生龟裂，然后利用大气压气体清洗强制排出龟裂发生时 产生的微粒，减少微粒对晶圆的附着，由此减少反应炉的清洗频率，从 而改善生产率。下面，参照附图说明本专利技术的优选实施方式。首先参照图1、图2 说明作为本专利技术的优选实施方式中进行CVD成膜处理的衬底处理装置 的半导体制造装置。图1、图2所示的半导体制造装置是热壁型批处理 式竖式半导体制造装置。图1表示将承载了晶圆10的舟皿9装载到反应炉1内，然后用炉口 密封盖12密封炉口凸缘2下面的开口部的状态，图2表示将承载了晶 圆10的舟亚9从反应炉1卸载移至传输室11 ，然后用炉口闸门阀13密 封炉口凸缘2下面的开口部的状态。反应炉1是热壁型反应炉，由以下部分构成金属制炉口凸缘2， 在炉口凸缘2上气密设置的石英外管3,在石英外管3内同轴设置的石 英内管4，在石英外管3的外侧围绕石英外管3地设置的加热器5等。被覆石英外管3和加热器5地设置强制冷却机构40。强制冷却机构 40由以下部分构成被覆石英外管3和加热器5地设置的绝热外壳41, 与绝热外壳41内部空间连通地设置的供给通路42,通过绝热外壳41顶 部的排气孔44与绝热外壳41内部空间连通地设置的排气通路43。供给 通路42中设置了导入鼓风机45和闸门46。排气通路43中设置了闸门 47、散热器48和排气鼓风机49。向反应炉1内部导入反应气的气体导入通路6、 7连通，同时连通排气通路30。气体导入通路6、 7与炉口凸缘2的低于石英内管4下端的 部分连接。排气通路30与炉口凸缘2的低于石英外管3的下端且高于 石英内管4下端的部分连接。排气通路30包括以下部分与真空泵等 排气装置8连通的主排气通路31、从主排气通路31分支而设置的高流 速排气(HFV: High Flow Vent)通路32、从主排气通路31分支而设置 的低流速排风通路(图中未示出)、从主排气通路31分支而设置的防 止过度加压通路33以及氮气导入通路34。在主排气通路31与高流速排 气通路32的分支点的下游侧设置了作为主阀的APC阀。低流速排气通 路上设置了上述APC阀，使其作为旁路。高流速排气通路32与建筑物附带设备的排气设备连通。高流速排气 通路32设定了大于主排气通路31、低流速排气通路(图中未示出)、 防止过度加压通路33的排气流量，在大气压下能排放大流量的气体。 高流速排气通路32的内径小于主排气通路31的内径，大于低流速排气 通路(图中未示出)、防止过度加压通路33的内径。高流速排气通路 32设有阀35，通过切换阀35和APC阀，可以使排气路线在主排气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置的制造方法，其特征在于，该方法包括以下工序：　将衬底装载到反应炉内的工序；　在所述反应炉内，在所述衬底上进行成膜的工序；　将成膜后的所述衬底从所述反应炉内卸载的工序；　卸载所述衬底后，在所述反应炉内没有 所述衬底的状态下，向所述反应炉外部流入冷却介质同时向所述反应炉内部流入气体的工序。

【技术特征摘要】
JP 2003-9-19 2003-3273581、一种半导体装置的制造方法，其特征在于，该方法包括以下工序将衬底装载到反应炉内的工序；在所述反应炉内，在所述衬底上进行成膜的工序；将成膜后的所述衬底从所述反应炉内卸载的工序；卸载所述衬底后，在所述反应炉内没有所述衬底的状态下，向所述反应炉外部流入冷却介质同时向所述反应炉内部流入气体的工序。2、 如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于， 在向所述反应炉外部流入冷却介质同时向所述反应炉内部流入气体 的工序中，排出所述反应炉外部的高温气氛气体，同时向所述反应炉 外部流入冷却介质。3、 如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于， 在向所述反应炉外部流入冷却介质同时向所述反应炉内部流入气体 的工序中，通过向所述反应炉外部流入冷却介质来将所述反应炉内骤 冷，通过向所述反应炉内部流入气体来对所述反应炉内部实施气体清 洗。4、 如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于， 在向所述反应炉外部流入冷却介质同时向所述反应炉内部流入气体 的工序中，通过向所述反应炉外部流入冷却介质，^使所述反应炉内骤 冷，强制地使形成在所述反应炉内的堆积膜发生龟裂，通过向所述反 应炉内部流入气体，对所述反应炉内部实施气体清洗，将在发生所述 龟裂时产生的颗粒排出至所述反应炉外。5、 如权利要求3或4所述的半导体装置的制造方法，其特征在 于，将所述反应炉内骤冷时的降温速率为10~ 100°C/min。6、 如权利要求3或4所述的半导体装置的制造方法，其特征在 于，将所述反应炉内骤冷时的降温速率为10~ 100°C/min,温度降低 幅度为成膜温度的1/2或1/2以上。7、 如权利要求3或4所述的半导体装置的制造方法，其特征在 于，将所述反应炉内骤冷时的降温速率为10~ 100°C/min,温度降低 幅度为40(TC或400以上。8、 如权利要求3或4所述的半导体装置的制造方法，其特征在 于，将所述反应炉内骤冷时的降温速率为10~ 100°C/min，温度降低 幅度为成膜温度的1/2或1/2以上，将所述反应炉内部实施气体清洗 时的所述反应炉内的压力为大气压。9、 如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于， 所述冷却介质为空气或惰性气体。10、 一种半导体装置的制造方法，其特征在于，该方法包括以下 工序将衬底装载到石英制的反应管内的工序；在所述反应管内，在所述村底上形成氮化硅膜的工序；将成膜后的所述衬底从所述反应管内卸载的工序；卸载所述衬底后，在所述反应管内没有所述衬底的状态下，向所 述反应管外部流入冷却介质同时向所述反应管内部流入惰性气体的 工序。11、 如权利要求IO所述的半导体装置的制造方法，其特征在于， 在向所述反应管外部流入冷却介质同时向所述反应管内部流入惰性 气体的工序中，通过向所述反应管外部流入冷却介质，将所述反应管 内骤冷，通过向所述反应管内部流入惰性气体，将所述反应管内部实 施气体清洗。12、 如权利要求IO所述的半导体装置的制造方法，其特征在于， 在向所述反应管外部流入冷却介质同时向所述反应管内部流入惰性 气体的工序中，通过向所述反应管外部流入冷却介质，将所述反应管 内骤冷，强制地使形成在所述反应管内的堆积膜发生龟裂，通过向所 述反应管内部流入惰性气体，将所述反应管内部实施气体清洗，将在 发生所述龟裂时产生的颗粒排出至所述反应管外。13、 一种半导体装置的制造方法，其特征在于，该方法包括以下工序将衬底装载到支撑体上的工序；在支撑在所述支撑体上的状态下将所述衬底装载到反应炉内的 工序；在所述反应炉内，在所述支撑体上支撑所述衬底的状态下，在所 述衬底上进行成膜的工序；在支撑在所述支撑体上的状态下将成膜后的所述衬底从所述反 应炉内卸载的工序；将成膜后的所迷衬底从所述支撑体上取下的工序；将随后处理的衬底装载在所述支撑体上的工序；将成膜后的所述衬底从所述反应炉内卸载后，在所述反应炉内没 有所述衬底的状态下，向所述反应炉外部流入冷却介质同时向所述反 应炉内部流入气体的工序。14、 一种半导体装置的制造方法，该方法包括以下工序将衬底装载到支撑体上的工序；在支撑...

【专利技术属性】
技术研发人员：寿崎健一，王杰，
申请(专利权)人：株式会社日立国际电气，
类型：发明
国别省市：JP[日本]