專利名稱：半導體處理用的熱處理裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在半導體晶片等被處理基板上形成膜的半導體處理用熱處理裝置。所謂半導體處理是，表示通過在半導體晶片或LCD (液 晶顯示器)那樣的FPD (平板顯示器)用的玻璃基板等被處理基板上， 按規(guī)定的圖形形成半導體層、絕緣層、導電層等，從而在該被處理基 板上實施制造半導體器件或包含與半導體器件連接的線路、電極等的 結構物的各種處理。
背景技術：
在半導體制造裝置中有立式爐或臥式爐等的分批式熱處理裝置。 其中的立式熱處理裝置(立式爐)為將保持有多枚被處理基板的晶舟 搬入立式的反應管中，進行熱處理的裝置。作為利用這種熱處理裝置 進行的熱處理的一個例子，可舉出在減壓下用CVD處理進行的成膜處理。在進行減壓CVD的情況下，在現(xiàn)有技術中，實行從反應管的下部 供給成膜氣體，從反應管的上部進行排氣的方法。但是，利用這種方 法，由于反應管內(nèi)上部的氣體濃度變低，在垂直方向上的被處理基板 間的膜厚的不規(guī)則變大。因此，為了提高被處理基板間的膜厚(反應 管內(nèi)的垂直方向上的成膜氣體分解量)的均勻性，在上下將反應管內(nèi) 的處理區(qū)域分割為多個區(qū)(zone),并且，與各個區(qū)對應，對加熱器也 進行分割。由此，獨立地進行區(qū)控制，使反應管內(nèi)具有溫度梯度。然而，在最近的處理中，有要求消除被處理基板間的溫度梯度或 者盡量將其減小的情況。作為這種處理可舉出形成配置在半導體器件 的某一部分上的氮化硅膜(SiN膜)的處理。在進行SiN膜的成膜的CVD處理中，將例如SiH2Cl2 (二氯硅烷) 氣體和NH3 (氨)氣供給反應管內(nèi)。在這種情況下，為了減小反應管 內(nèi)處理氣體的濃度分布的不規(guī)則，如專利文獻1所述，已知在反應管
內(nèi)的氣體噴嘴上形成多個孔，從各個孔供給處理氣體的技術(參照日本特開2004—260204 ((0014)，圖2)。但是，在這種情況下，為了減 小從氣體噴嘴孔供給的處理氣體在垂直方向上的壓力(流量)梯度， 必需提高氣體噴嘴內(nèi)部的氣體壓力。另外，在這種情況下，由于孔的 開口直徑變?yōu)槔鏻mm以下，非常小，在被處理基板的熱處理中，由 處理氣體反應所生成的生成物堆積在孔的開口邊緣上，容易使孔徑變 化。當孔間的氣體流量的均勻性被破壞時，在被處理基板間進行均勻 性高的成膜處理是困難的。另外，處理氣體的壓力使堆積在孔上的生 成物從氣體噴嘴脫落，成為顆粒污染的原因，因此，必需頻繁地進行 清潔。另一方面，例如，通過增大氣體噴嘴孔的開口直徑，氣體流速變 慢，有氣體流速的不規(guī)則變小的可能性。但是，因此，有必要使氣體 噴嘴的管徑變粗，減小氣體噴嘴內(nèi)的垂直方向上的壓力梯度(降低壓 力)。結果，反應管和被處理基板之間的間隙擴大，膜厚的面內(nèi)均勻性 變差。在日本特開2003 — 203871 ((0010)，圖12)中，為了解決這個問 題，說明了使設置氣體噴嘴的反應管的壁面部分地向外側(cè)鼓起，減小 反應管的內(nèi)壁和被處理基板之間的間隙的技術。但是，由于反應管的 內(nèi)壁和被處理基板的外周的距離不一定，膜厚的面內(nèi)均勻性惡化。另 外，由于反應管的耐壓性降低，有必要使反應管為兩層。在這種情況 下，反應管內(nèi)的清潔時間變長，并且，裝置尺寸變大。也知道在反應管內(nèi)配置多根高度不同的氣體供給管，減小處理氣 體的濃度不均勻的技術。但是，因為需要5根以上的氣體供給管，所 以處理氣體的供給設備變大。在日本特開2000—299287 ((0023)，圖15)中說明了以在反應管 的外側(cè)設置通路形成部件，經(jīng)由該通路形成部件將氣體供給反應管內(nèi) 的方式構成的熱處理裝置。但是，在少的氣體流量(通常的熱處理中 用的程度的量)下，產(chǎn)生在各隙縫(slit)內(nèi)的氣體流量梯度。又由于 反應管和被處理基板之間的間隙不一定，膜厚的面內(nèi)均勻性惡化。在日本特開平8—186081 ((0044)，圖11)中說明了在與氣體供 給區(qū)域相對的部位上，設置排氣口，形成橫向的氣體流的熱處理裝置。
但是，由于作為排氣口，使反應管的側(cè)壁向外側(cè)鼓起，膜厚的面內(nèi)均 勻性也惡化。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種減小反應管的內(nèi)壁和被處理基板之間的 間隙，能夠提高膜厚的面內(nèi)均勻性的半導體處理用的熱處理裝置。本發(fā)明的另一個目的是提供一種設置作業(yè)和維修容易的半導體處 理用的熱處理裝置。本發(fā)明的第一觀點是一種半導體處理用的熱處理裝置，其特征在 于，包括反應管，具有對以一定間隔層疊的多個被處理基板進行 容納的處理區(qū)域；在上述處理區(qū)域內(nèi)支承上述被處理基板的支承部 件；排出上述處理區(qū)域內(nèi)的氣體的排氣系統(tǒng)；加熱上述處理區(qū)域內(nèi) 的上述被處理基板的加熱器； 一體地附設在上述反應管的壁的外側(cè)、 并沿上下方向延伸的氣體供給管路；形成在上述反應管的上述壁上， 并且與上述氣體供給管路連通的氣體放出開口；和與上述氣體供給 管路的底部連接，經(jīng)由上述氣體供給管路和上述氣體放出開口，將 處理氣體供給上述處理區(qū)域的氣體供給系統(tǒng)。上述反應管在底部具 有搬入搬出上述支承部件的搬送口，并且具有包圍上述搬送口并與 上述反應管一體地形成的凸緣，上述凸緣配置成與開閉上述搬送口 的蓋體接合，上述氣體供給管路的底部由上述凸緣的上表面限定， 在上述凸緣內(nèi)形成將來自上述氣體供給系統(tǒng)的上述處理氣體導入上 述氣體供給管路中的氣體流路。本發(fā)明的第二觀點是一種半導體處理用的熱處理裝置，其特征在 于，包括反應管，具有對以一定間隔層疊的多個被處理基板進行 容納的處理區(qū)域；在上述處理區(qū)域內(nèi)支承上述被處理基板的支承部 件；排出上述處理區(qū)域內(nèi)的氣體的排氣系統(tǒng)；加熱上述處理區(qū)域內(nèi) 的上述被處理基板的加熱器； 一體地附設在上述反應管的壁的外側(cè)， 并在覆蓋上述處理區(qū)域的范圍內(nèi)沿上下方向延伸的氣體供給管路； 在上述反應管的上述壁的側(cè)部上形成，在覆蓋上述處理區(qū)域的范圍 內(nèi)沿上下方向排列，并且與上述氣體供給管路連通的多個氣體噴出 孔；和與上述氣體供給管路的底部連接，經(jīng)由上述氣體供給管路和 上述多個氣體噴出孔，將處理氣體供給上述處理區(qū)域的氣體供給系 統(tǒng)。本發(fā)明的第三觀點是一種半導體處理用的熱處理裝置，其特征在 于，包括反應管，具有對以一定間隔層疊的多個被處理基板進行 容納的處理區(qū)域；在所述處理區(qū)域內(nèi)支承所述被處理基板的支承部件；排出所述處理區(qū)域內(nèi)的氣體的排氣系統(tǒng)；加熱所述處理區(qū)域內(nèi) 的所述被處理基板的加熱器； 一體地附設在所述反應管的壁的外側(cè)、 從所述反應管的底部延伸至頂部的氣體供給管路；在所述反應管的 所述壁的頂部上形成，并且與所述氣體供給管路連通的氣體噴出孔； 和與所述氣體供給管路的底部連接，經(jīng)由所述氣體供給管路和所述 氣體噴出孔，將處理氣體供給所述處理區(qū)域的氣體供給系統(tǒng)。本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點在下面的說明中給出，并將部分地從說明中了解，或通過本發(fā)明的具體實施進行學習。本發(fā)明的目的和優(yōu)點 可通過本發(fā)明的具體實施進行學習。本發(fā)明的目的和優(yōu)點可通過以后 的具體實施方式
和說明內(nèi)容實現(xiàn)和得到。


包括在說明書中和構成說明書的一部分的附圖表示本發(fā)明的實施方式，它與以上給出的一般說明和以下給出的實施方式的詳細說明一 起，用于說明本發(fā)明的原理。圖1為表示本發(fā)明的第一實施方式的半導體處理用的熱處理裝置的全體結構的縱截面?zhèn)纫晥D；圖2為表示圖1的熱處理裝置的反應管和氣體供給管路的部分切斷的立體圖；圖3為表示圖1的熱處理裝置的反應管和氣體供給管路的橫截平面圖；圖4為表示圖1的熱處理裝置的氣體供給管路的底部和反應管的凸緣(flange)的關系的縱截面?zhèn)纫晥D；圖5A、 B為表示反應管內(nèi)的處理氣體分布的說明圖；圖6為表示本發(fā)明的第二實施方式的半導體處理用的熱處理裝置 的全體結構的縱截面?zhèn)纫晥D7為表示圖6的熱處理裝置的反應管和氣體供給管路的部分切斷立體圖；圖8為表示本發(fā)明的第三實施方式的半導體處理用的熱處理裝置的全體結構的縱截面?zhèn)纫晥D；圖9為表示圖8的熱處理裝置的反應管和氣體供給管路的部分切 斷的立體圖；圖IO為表示本發(fā)明的第四實施方式的半導體處理用的熱處理裝置 的全體結構的縱截面?zhèn)纫晥D；圖11為表示圖10的熱處理裝置的反應管和氣體供給管路的部分 切斷的立體圖；圖12為表示圖10的熱處理裝置的反應管和氣體供給管路的橫斷 平面圖；圖13為表示圖10的熱處理裝置的處理氣體的分支路的說明圖。
具體實施方式
以下，參照附圖，說明本發(fā)明的實施方式。在以下的說明中，對 于具有大致相同的功能和結構的構成零件，用相同的符號表示，只在 必要的情況下進行重復說明。 (第一實施方式)圖1為表示本發(fā)明的第一實施方式的半導體處理用的熱處理裝置 的全體結構的縱截面?zhèn)纫晥D。該熱處理裝置1由耐熱性絕緣性材料、 例如石英制成，具有截面形狀為圓狀，作成圓筒形的反應管3。在反應 管3的內(nèi)部具有容納以一定間隔層疊的多個半導體晶片W的處理區(qū)域 3A。反應管3在基端側(cè)(下端側(cè))具有作為搬送口發(fā)揮作用的開口部 41，在開口部41的周邊部上形成與反應管3—體的凸緣(flange) 42。 通過凸緣42和利用晶舟升降機(圖中沒有示出)進行升降的蓋體43 的接合，可以密封開口部41。反應管3利用由例如絕熱材料制成的筒狀罩21包圍，沿著筒狀罩 21的內(nèi)壁面，在圓周方向配置多個加熱器22。加熱器22在上下分成 多個部分，在這個例子中，為了方便分成三個部分，通過獨立地對各 個加熱器22進行溫度控制，能夠?qū)⒎磻?內(nèi)的處理區(qū)域3A分成多
個區(qū)，進行溫度控制。作為加熱器22，能夠使用在陶瓷中封閉通過編 入多個例如高純度的碳纖維束而形成的碳絲加熱器的加熱器。但加熱器22不限于此，例如使用鐵一鉻一鎳合金等的金屬體也可以。在蓋體43上配置作為呈架狀保持多枚、例如100枚晶片W的保 持工具的晶舟45。利用蓋體43的升降可相對于反應管3搬入和搬出晶 舟45。在晶舟45的下部，貫通絕熱部件46和蓋體43，配置旋轉(zhuǎn)軸44。 旋轉(zhuǎn)軸44由作為安裝在晶舟升降機(圖中沒有示出)上的驅(qū)動部的電 動機M進行旋轉(zhuǎn)。因此，晶舟45通過電動機M的旋轉(zhuǎn)與旋轉(zhuǎn)軸44 一起旋轉(zhuǎn)。在反應管3基端側(cè)的開口部41的側(cè)面上形成排出反應管3內(nèi)的氣 體用的排氣口 5?？蔀榉磻?內(nèi)進行減壓的例如真空泵等排氣單元 51,經(jīng)由具有由例如蝶形閥構成的壓力調(diào)整部52的排氣管53，與排氣 口 5連接。此外，在這個例子中，排氣口 5形成在反應管3的基端側(cè)， 但形成在前端側(cè)(上端側(cè))也可以，在哪一端側(cè)(一端)都可以。作為將氣體供給反應管3內(nèi)用的氣體供給路的氣體供給管路60由 相同的耐熱性絕熱性材料、例如石英構成， 一體地配置在反應管3的 外壁上。氣體供給管路60作成扁平的縱向長的箱狀體，在覆蓋處理區(qū) 域3A的范圍內(nèi)，沿著反應管3的側(cè)壁外面，在長度方向延伸。圖2和 圖3為表示熱處理裝置1的反應管3和氣體供給管路60的部分切斷立 體圖和橫截平面圖。如圖2所示，氣體供給管路60由大致長方體形狀 的縱長部分62和以下部區(qū)域從縱長部分62的下端擴寬的方式形成的 擴大部分(總管部分)63構成。氣體供給管路60的一面開口，其開口 邊緣和反應管3的外面熔接、即焊接。因此，與氣體供給管路60的內(nèi) 側(cè)對應的反應管3的壁部分兼作氣體供給管路60的壁。另外，氣體供 給管路60的底部由反應管3的底部的凸緣42限定。在反應管3的側(cè)壁上，與氣體供給管路60的縱長部分62對應， 在上下方向排列配置形成連通氣體供給管路60和處理區(qū)域3A的多個 氣體噴出孔61。氣體噴出孔61，例如直徑為10mm，在覆蓋處理區(qū)域 3A的范圍內(nèi)，以大致一定的間隔，在多個地方、例如10個地方形成。 換句話說，形成氣體噴出孔61，使得在反應管3內(nèi)保持晶片W的處理 區(qū)域3A整體上，能夠在抑制氣體流量的不均勻的狀態(tài)下進行供給。另
外，在這個例子中，縱向配置1列氣體噴出孔61，但配置多列、例如 2列也可以。圖4為表示氣體供給管路60的底部和反應管3的凸緣42的關系 的縱截面?zhèn)纫晥D。如圖4所示，在凸緣42內(nèi)，在圓周方向形成例如7 個氣體流路73，在凸緣42的根部位上，各氣體流路73的前端側(cè)，通 過氣體導入口 64與擴大部分63內(nèi)連接。7根氣體供給管65分別與氣 體流路73的基端側(cè)連接，使得與氣體導入口 64連通。更詳細地說， 例如，從外部將氣體供給管65的前端部插入氣體流路73內(nèi)，氣密地 密封氣體供給管65和設在凸緣42的外端面上的口。在這個說明書中， 將凸緣42內(nèi)的氣體流通部位稱為氣體流路73。在這個結構中，凸緣 42內(nèi)的氣體供給管65構成氣體流路73的一部分。7根氣體供給管65分別與互相不同的氣體供給源連接，可進行多 種成膜處理或清潔處理。例如， 一根通過閥70A和流量調(diào)整部71A， 與SiH2Cl2 (二氯硅烷)氣體源72A連接；另一根通過閥70B和流量調(diào) 整部71B，與NH3 (氨)氣源72B連接；再一根與例如清潔氣體源(圖 中沒有示出)連接。SiH2Cl2 (二氯硅烷)氣體源72A和NH3氣源72B 構成氣體源72。其次，就使用上述熱處理裝置1的熱處理方法的一個例子，就在 硅晶片(以下稱為"晶片W")的表面上，利用CVD法形成SiN膜的 情況進行說明。首先，將例如100枚晶片W保持在晶舟45上，利用晶舟升降機 (圖中沒有示出)，搬入反應管3內(nèi)。然后，使蓋體43上升，密閉反 應管3，利用排氣單元51，將反應管3內(nèi)減壓至例如27Pa (0.2Torr)， 并且，利用加熱器22將反應管3內(nèi)升溫至預先設定的處理溫度、例如 650°C。其次，打開閥70A、 70B，從氣體源72A、 72B分別供給作為 處理氣體的SiH2Cl2氣體和NH3氣。這樣，可通過氣體供給管65和凸 緣42內(nèi)的氣體流路73，將這些處理氣體從凸緣42的上面的氣體導入 口 64導入氣體供給管路60的擴大部分63。這些處理氣體經(jīng)由擴大部分63，在被加熱的同時在縱長部分62 內(nèi)上升。這時，這些處理氣體從氣體噴出孔61流入反應管3內(nèi)，如卜. 所述，供給利用電動機M旋轉(zhuǎn)的晶舟45上的各個晶片W。在晶片W的表面上，上述處理氣體反應，形成SiN膜。另外，未反應的處理氣 體或包含副生成物的氣體，從反應管3下部的排氣口 5，利用排氣單元 51排出。上述的處理氣體被例如N2氣體稀釋，為了方便省略相關的說 明。根據(jù)上述實施方式，在反應管3的外側(cè)配置氣體供給管路60。因 此，能夠減小反應管3和晶片W之間的間隙，能夠?qū)進行面內(nèi) 均勻性高的熱處理。另外，因為氣體供給管路60配置在反應管3的外 部，能夠不擴大反應管3和晶片W之間的間隙，就增大氣體供給管路 60的容積。因此，氣體供給管路60內(nèi)的處理氣體的壓力減小，上下方 向的壓力梯度減小。結果，能夠不增大從各氣體噴出孔61供給反應管 3內(nèi)的處理氣體的流量的不均勻，而增大氣體噴出孔61的開口直徑。 在這種情況下，能夠減小由于處理氣體的反應生成物堆積在氣體噴出 孔61的開口部而造成的處理氣體的流量隨時間的變化(氣體噴出孔61 的開口直徑減小的比例)，能夠長時間穩(wěn)定地進行熱處理。與此同時， 成為處理氣體的反應生成物(Si3N4或NH4Cl等)難以析出的低壓力氣 氛，氣體供給管路60內(nèi)或氣體噴出孔61的生成物堆積變少。因此， 能夠抑制顆粒的產(chǎn)生。在使用上述的氣體供給管路60的情況和使用先前的氣體噴嘴(噴 射器)的情況下，供給反應管3內(nèi)的處理氣體流量(流速)的不均勻 產(chǎn)生以下的差。即如上所述，在先前的氣體噴嘴的情況下，當緩和 上下方向的壓力梯度時，必需減小氣體噴出孔61的口徑、例如小于 lmm。在這種情況下，在氣體噴出孔61存在的部位和不存在的部位之 間，流速的不均勻加劇。因此，必需與各晶片W對應，設置氣體噴出 孔61，氣體噴出孔61的數(shù)目變多。與此相對，在氣體供給管路60的情況下，如圖5A所示，能夠增 大氣體噴出孔61的開口直徑、例如10mm。因此，流速的凹凸變平穩(wěn)， 能夠減少氣體噴出孔61的數(shù)目，氣體噴出孔61的形成容易。另外， 為了可進一步確保上下方向的氣體流量的均勻性，優(yōu)選，越是上段， 氣體噴出孔61的口徑越大，這樣，即使是微妙的加工也可容易地進行。另外，氣體供給管路60的水平方向的截面積比氣體流路73的截 面積大，特別是氣體導入口64開口的下部作為擴大部分(總管部分)
63形成。因此，供給氣體供給管路60內(nèi)的處理氣體的壓力比氣體流路73內(nèi)的壓力低。在這種情況下，處理氣體難以向氣體流路73逆流，處 理氣體的反應物附著在氣體流路73或氣體供給管65的管壁上的量減 少。因為這點，能夠抑制顆粒的產(chǎn)生。又，氣體供給管路60—體地配置在反應管3的側(cè)壁外面。在這個 例子中，氣體供給管路60從凸緣42立起，處理氣體從凸緣42內(nèi)的氣 體流路73導入氣體供給管路60。在這種情況下，通過設置反應管3， 從外部在氣體流路73上設置管路，能夠組裝氣體供給系統(tǒng)。因此，熱 處理裝置1的設置作業(yè)或維修作業(yè)容易。另外，能夠總括地清潔反應 管3內(nèi)和氣體供給管路60內(nèi)，清潔作業(yè)也容易。另外，在反應管3的 外面熔敷箱形的石英部件，氣體供給管路60的形成作業(yè)也簡單。熱處理裝置1不限于SiN膜的形成時使用，在例如多晶硅膜或摻 雜p型、n型的雜質(zhì)的摻雜膜、例如摻雜磷的多晶硅膜的成膜中使用也 可以。在摻雜膜的情況下，對于例如硅烷氣體來說，從反應管3的底 部供給反應管3內(nèi)，對于磷化氫氣體來說，利用氣體供給管路60能夠 進行氣體的供給，能夠在晶片W的面內(nèi)和晶片W之間，提高掾雜量 的均勻性。(第二實施方式)圖6為表示本發(fā)明的第二實施方式的半導體處理用的熱處理裝置 的全體結構的縱截面?zhèn)纫晥D。圖7為表示圖6的熱處理裝置的反應管 和氣體供給管路的部分切斷立體圖。在這個熱處理裝置IX中，氣體供 給管路60或氣體噴出孔61與第一實施方式的熱處理裝置1結構相同。 但是，在氣體供給管路60內(nèi)的最上段的氣體噴出孔61的上方，在比 處理區(qū)域3X還靠上的上側(cè)形成與反應管3內(nèi)連通的均壓化孔66。均 勻化孔66以將處理氣體供給在反應管3內(nèi)比保持晶片W的處理區(qū)域 還靠上的上方的方式形成。均壓化孔66具有比各氣體噴出孔61大的 開口面積，如圖7所示，作成大致長方形，縱向22mmX橫向35mm左 右的大小。氣體噴出孔61的直徑形成為越在上側(cè)越大。根據(jù)這種結構，處理氣體的例如大約一半左右通過均壓化孔66， 在反應管3內(nèi)的晶片W的處理區(qū)域3A的上方流通，與從氣體噴出孔 61在晶片W的處理區(qū)域3A中流通的剩余的處理氣體一起排出。艮口，
從均壓化孔66供給反應管3內(nèi)的處理氣體的流量與從各氣體噴出孔61供給反應管3內(nèi)的處理氣體的流量相比，變得相當多。在這種情況下， 各氣體噴出孔61從在氣體供給管路60內(nèi)向著上側(cè)的均壓化孔66流通 的處理氣體接受的壓力被均勻化。因此，不增大氣體供給管路60內(nèi)上 下方向上的處理氣體的壓力分布的不規(guī)則，能夠?qū)怏w噴出孔61的開 口直徑形成為比上述第一實施方式的氣體噴出孔61的開口直徑大、例 如15mm左右。如上所述，從氣體噴出孔61供給反應管3內(nèi)的處理氣 體，在晶片W上引起反應，對成膜處理有幫助，而從均壓化孔66供 給反應管3內(nèi)的處理氣體對成膜沒有幫助，利用排氣單元51從排氣口 5排出。這樣，由于氣體供給管路60內(nèi)的壓力梯度變小，如圖5B所示， 供給反應管3內(nèi)的處理氣體的濃度(流速)的分布變得更平穩(wěn)。因此， 能夠減少反應管3內(nèi)對各晶片W的處理氣體流量的不均勻。換句話說， 能夠抑制處理氣體流量的不均勻，并能夠進一步減少氣體噴出孔61的 數(shù)目。在這個例子中，將氣體噴出孔61和均壓化孔66縱向配置在1 列，與上述例子同樣，也可以配置多列、例如2列。 (第三實施方式)圖8為表示本發(fā)明的第三實施方式的半導體處理用的熱處理裝置 的全體結構的縱截面?zhèn)纫晥D。圖9為表示圖8的熱處理裝置的反應管 和氣體供給管路的部分切斷立體圖。如圖9所示，在這個熱處理裝置 1Y中，氣體供給管路60從反應管3的底部延伸至頂部。在這種情況 下，通過個別地控制上下分割的例如三個加熱器22，可使處理區(qū)域3A 下部的溫度比上部的溫度高，有必要在處理區(qū)域3A中，在上下方向形 成溫度梯度。因此，作為熱處理過程，可在即使晶片W之間的溫度不 同，對成品率也沒有影響的處理中使用。作為這種熱處理過程的一個 例子，可舉出利用TEOS蒸氣和氧氣，形成Si02膜的處理等。根據(jù)這樣的實施方式，由于氣體供給管路60和反應管3作成一體， 不使氣體供給管與反應管3的上部連接即可，設置作業(yè)或維修作業(yè)容 易。另外，在這個例子中，在反應管3的頂部1個地方形成有氣體噴 出孔61，在頂部多個地方、例如三個地方形成也可以。另外，在反應 管3的側(cè)面的比晶片W的處理區(qū)域3A還靠上的上部形成氣體噴出孔
61也可以。(第四實施方式)圖IO為表示本發(fā)明的第四實施方式的半導體處理用的熱處理裝置 的全體結構的縱截面?zhèn)纫晥D。圖11為表示圖10的熱處理裝置的反應管和氣體供給管的部分切斷立體圖。圖12為表示圖10的熱處理裝置 的反應管和氣體供給管路的橫截平面圖。在這個熱處理裝置1Z中，氣 體供給管路60利用從其底部向上方延伸的隔壁67分割成第一管路部 分68A,第二管路部分68B和第三管路部分68C。更詳細地說，長度 小的第三管路部分68C并排設在長度為中間的第二管路部分68B。第 三管路部分68C相鄰的長度大的管路部分68A的上方側(cè)向第二管路部 分68B和第三管路部分68C的上方側(cè)擴大。在第一管路部分68A的上部，在圓周方向形成例如直徑20mm的 二個氣體噴出孔61。在第二管路部分68B和第三管路部分68C的各個 上部，在縱向并排形成多個例如直徑10mm的氣體噴出孔61。即在 各個管路部分68A 68C上形成的、沿反應管3的長度方向上的氣體 輸出孔61的位置形成為互不相同。從各個管路部分68A 68C，將處 理氣體供給沿長度方向把反應管3內(nèi)的處理區(qū)域3A三分割后的上段， 中段和下段的各個區(qū)。換句話說，管路部分68A 68C的氣體噴出孔 61的各組與利用三個加熱器22個別地進行溫度控制的處理區(qū)域3A的 三個區(qū)對應地配置。圖13為表示熱處理裝置1Z的處理氣體的分支路的說明圖。將處 理氣體獨立地供給各管路部分68A 68C，這里，作為一個例子，表示 在各管路部分68A 68C上分配供給三系統(tǒng)的氣體管路的情況。如圖 13所示，從三個氣體供給源74、 75和76分別伸出的氣體供給路77、 78和79，在任何一個氣體供給路77、 78和79上都分支為三根。各分 支路(77A 77C、 78A 78C和79A 79C)通過包含閥和流量調(diào)整部 等的氣體供給控制系統(tǒng)80與氣體導入口 64連接。在這個實施方式中，將氣體供給管60內(nèi)分割為三個管路部分 68A 68C，將這些氣體噴出孔61的組與上下分割處理區(qū)域3A后的區(qū) 對應。另外，可獨立地對分別供給管路部分68A 68C的處理氣體的 流量進行流量控制。因此，根據(jù)這個實施方式，除了第一實施方式的
效果外，還可得到在反應管3的長度方向(上下方向)上的處理氣體 流量調(diào)整的自由度變大的效果。因此，能夠容易實現(xiàn)處理氣體的濃度 分布均勻化。在達到晶片W的面內(nèi)處理均勻性方面，為有效的結構。氣體供給管路60內(nèi)的分割數(shù)為2分割或4分割以上也可以。
另外，這個熱處理裝置1Z與第三實施方式同樣，能夠在從晶片W 的處理區(qū)域的上方側(cè)供給處理氣體的熱處理中使用。在這種情況下， 在晶舟45的上部側(cè)，在從第一管路部分68A的氣體噴出孔61供給的 處理氣體噴射的位置保持例如測試晶片等也可以。即，使得從第一管 路部分68A的氣體噴出孔61向反應管3內(nèi)供給處理氣體的位置變?yōu)樘?理區(qū)域3A的上側(cè)。在這種方法中，不將處理氣體供給第二管路部分 68B和第三管路部分68C。因此，根據(jù)第四實施方式，存在能夠具備兩 個處理氣體供給模式的優(yōu)點。(第1 第四實施方式中的共同事項) 在上述實施方式中，沿著反應管的側(cè)壁外面，將氣體供給管與該 側(cè)壁設置成一體，在反應管的上述壁上形成與氣體供給管路連通的氣 體放出開口。因此，能夠減小反應管的內(nèi)壁和被處理基板間的間隙， 對提高被處理基板的熱處理的面內(nèi)均勻性、例如膜厚、n型或p型雜質(zhì) 的摻雜量等的面內(nèi)均勻性有幫助。另外，由于氣體供給管路配置在反 應管的外部，氣體供給管路的容積對反應管內(nèi)壁和被處理基板之間的 間隙沒有影響。因此，能夠增大氣體供給管路的容積，能夠降低氣體 供給管路內(nèi)的氣體壓力。在這種情況下，可以確保在各氣體噴出孔之 間均勻的流速分布，并能夠增大氣體噴出孔的孔徑。結果，即使由處 理氣體的成分產(chǎn)生的反應生成物多少附著在氣體噴出孔上，如上所述 的噴射器的情況那樣，由于幾乎沒有對處理氣體流量造成影響，因此 能夠長期地供給穩(wěn)定流量的氣體。
另外，因為將氣體供給管路一體地設在反應管的側(cè)壁外面上，也 可通過設置反應管，進行氣體供給管路的設置。因此，不需要將氣體 供給管路安裝在反應管上或?qū)⑵淙∠碌淖鳂I(yè)，裝置的設置作業(yè)或維修 作業(yè)容易。
在上述實施方式中，作為熱處理，例示了形成SiN膜的處理。不 限于此，本發(fā)明在多晶硅膜、非晶硅膜、Si02膜等其他成膜處理中也
能夠使用。另外，本發(fā)明在氧化、擴散、改性、退火等其他熱處理中 也可以使用。被處理基板除了是半導體晶片以外，也可以是玻璃基板、 LCD基板、陶瓷基板。技術經(jīng)驗豐富的人容易知道其他的優(yōu)點和改進。因此，廣義來說， 本發(fā)明不局限于這里所述的具體細節(jié)和有代表性的實施方式。因此， 在不偏離由所附權利要求書及其等價文件確定的本發(fā)明的一般概念的 理念或范圍的條件下，可作各種改進。
權利要求
1、一種半導體處理用的熱處理裝置，其特征在于，包括反應管，具有對以一定間隔層疊的多個被處理基板進行容納的處理區(qū)域；在所述處理區(qū)域內(nèi)支承所述被處理基板的支承部件；排出所述處理區(qū)域內(nèi)的氣體的排氣系統(tǒng)；加熱所述處理區(qū)域內(nèi)的所述被處理基板的加熱器；一體地附設在所述反應管的壁的外側(cè)、并沿上下方向延伸的氣體供給管路；形成在所述反應管的所述壁上，并且與所述氣體供給管路連通的氣體放出開口；和與所述氣體供給管路的底部連接，經(jīng)由所述氣體供給管路和所述氣體放出開口，將處理氣體供給所述處理區(qū)域的氣體供給系統(tǒng)，所述反應管在底部具有搬入搬出所述支承部件的搬送口，并且具有包圍所述搬送口與所述反應管一體地形成的凸緣，所述凸緣配置成與開閉所述搬送口的蓋體接合，所述氣體供給管路的底部由所述凸緣的上表面限定，在所述凸緣內(nèi)形成將來自所述氣體供給系統(tǒng)的所述處理氣體導入所述氣體供給管路中的氣體流路。
2、 如權利要求l所述的裝置，其特征在于所述氣體供給管路利用熔接與所述反應管的外側(cè)連接，所述反 應管的所述壁的一部分兼作所述氣體供給管路的壁。
3、 如權利要求2所述的裝置，其特征在于所述反應管和所述氣體供給管路由相同的耐熱性絕緣性材料制成。
4、 如權利要求3所述的裝置，其特征在于 所述耐熱性絕緣性材料為石英。
5、 如權利要求l所述的裝置，其特征在于所述氣體供給管路具有底部的總管部分和從所述總管部分向上 方延伸的縱長部分，所述氣體流路具有與不同的處理氣體對應的多 個氣體流路，這些與所述總管部分連接。
6、 如權利要求5所述的裝置，其特征在于 所述總管部分比所述縱長部分還寬。
7、 如權利要求l所述的裝置，其特征在于所述氣體供給管路在覆蓋所述處理區(qū)域的范圍內(nèi)在上下方向延 伸，所述氣體放出開口，在所述反應管的所述壁的側(cè)部上，在覆蓋 所述處理區(qū)域的范圍內(nèi)，具有沿上下方向排列的多個氣體噴出孔。
8、 如權利要求7所述的裝置，其特征在于所述氣體放出開口還具有配置在比所述處理區(qū)域還靠上側(cè)的位 置上的均壓化孔，所述均壓化孔的開口面積比所述多個氣體噴出孔 的各自的開口面積大。
9、 如權利要求7所述的裝置，其特征在于所述氣體供給管路內(nèi)被從所述氣體供給管路的底部向上方延伸 的分隔壁分割為多個管路部分，所述多個管路部分在不同高度的位 置上具有氣體噴出孔，所述氣體流路具有將共同的處理氣體個別地 供給所述多個管路部分的多個氣體流路。
10、 如權利要求9所述的裝置，其特征在于所述加熱器具有配置在所述反應管的周圍并個別地進行控制的 多個加熱器，以便分別加熱配置在所述處理區(qū)域上下的多個區(qū)，所 述多個管路部分在與所述多個區(qū)的各個對應的位置上具有氣體噴出 孔。
11、 如權利要求l所述的裝置，其特征在于 所述氣體供給管路從所述反應管的底部延伸至頂部，所述氣體 放出開口具有在所述反應管的所述壁的頂部形成的氣體噴出孔。
12、 一種半導體處理用的熱處理裝置，其特征在于，包括 反應管，具有對以一定間隔層疊的多個被處理基板進行容納的處理區(qū)域；在所述處理區(qū)域內(nèi)支承所述被處理基板的支承部件； 排出所述處理區(qū)域內(nèi)的氣體的排氣系統(tǒng)； 加熱所述處理區(qū)域內(nèi)的所述被處理基板的加熱器； 一體地附設在所述反應管的壁的外側(cè)，并在覆蓋所述處理區(qū)域的范圍內(nèi)沿上下方向延伸的氣體供給管路；在所述反應管的所述壁的側(cè)部上形成，在覆蓋所述處理區(qū)域的范圍內(nèi)沿上下方向排列，并且與所述氣體供給管路連通的多個氣體噴出孔；禾口與所述氣體供給管路的底部連接，經(jīng)由所述氣體供給管路和所 述多個氣體噴出孔，將處理氣體供給所述處理區(qū)域的氣體供給系統(tǒng)。
13、 如權利要求12所述的裝置，其特征在于 還包括均壓化孔，所述均壓化孔在比所述處理區(qū)域還靠上側(cè)的位置上，在所述反應管的所述壁上形成，并且與所述氣體供給管路 連通，所述均壓化孔的開口面積比所述多個氣體噴出孔各自的開口 面積還大。
14、 如權利要求12所述的裝置，其特征在于 所述氣體供給管路內(nèi)被從所述氣體供給管路的底部向上方延伸的分隔壁分割為多個管路部分，所述多個管路部分在不同高度的位 置上具有氣體噴出孔，所述氣體供給系統(tǒng)具有將共同的處理氣體個 別地供給所述多個管路部分的多個氣體流路。
15、 如權利要求14所述的裝置，其特征在于 所述加熱器具有配置在所述反應管的周圍并個別地進行控制的 多個加熱器，以便分別加熱配置在所述處理區(qū)域上下的多個區(qū)，所 述多個管路部分在與所述多個區(qū)的各個對應的位置上具有氣體噴出 孔。
16、 如權利要求12所述的裝置，其特征在于所述氣體供給管路利用熔接與所述反應管的外側(cè)連接，所述反 應管的所述壁的一部分兼作所述氣體供給管路的壁。
17、 如權利要求16所述的裝置，其特征在于所述反應管和所述氣體供給管路由相同的耐熱性絕緣性材料制成。
18、 一種半導體處理用的熱處理裝置，其特征在于，包括 反應管，具有對以一定間隔層疊的多個被處理基板進行容納的處理區(qū)域；在所述處理區(qū)域內(nèi)支承所述被處理基板的支承部件； 排出所述處理區(qū)域內(nèi)的氣體的排氣系統(tǒng)； 加熱所述處理區(qū)域內(nèi)的所述被處理基板的加熱器； 一體地附設在所述反應管的壁的外側(cè)、從所述反應管的底部延伸至頂部的氣體供給管路；在所述反應管的所述壁的頂部上形成，并且與所述氣體供給管路連通的氣體噴出孔；和與所述氣體供給管路的底部連接，經(jīng)由所述氣體供給管路和所述氣體噴出孔，將處理氣體供給所述處理區(qū)域的氣體供給系統(tǒng)。
19、 如權利要求18所述的裝置，其特征在于 所述氣體供給管路利用熔接與所述反應管的外側(cè)連接，所述反應管的所述壁的一部分兼作所述氣體供給管路的壁。
20、 如權利要求19所述的裝置，其特征在于-所述反應管和所述氣體供給管路由相同的耐熱性絕緣性材料制 成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種半導體處理用的熱處理裝置，包括反應管，該反應管具有對以一定間隔層疊的多個被處理基板進行容納的處理區(qū)域。氣體供給管路一體地附設在上述反應管的壁的外側(cè)上，在覆蓋上述處理區(qū)域的范圍內(nèi)，沿上下方向延伸。在上述反應管的上述壁的側(cè)部上形成多個氣體噴出孔，該氣體噴出孔在覆蓋上述處理區(qū)域的范圍內(nèi)，沿上下方向排列，并且與上述氣體供給管路連通。將處理氣體供給上述處理區(qū)域的氣體供給系統(tǒng)，經(jīng)由上述氣體供給管路和上述多個氣體噴出孔與上述氣體供給管路的底部連接。
文檔編號H01L21/205GK101118841SQ20071014022
公開日2008年2月6日 申請日期2007年8月3日 優(yōu)先權日2006年8月4日
發(fā)明者井上久司, 遠藤篤史 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社