CN102437071B - 立式热处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种立式热处理装置，包括：立式的反应管，具有呈搁板状地保持多张基板且对基板进行热处理的基板保持件，在其周围配置有加热部；处理气体供给部，设在反应管的长度方向上，为了向保持在基板保持件的各基板供给处理气体，在与各基板相对应的高度位置形成有气体喷出口；排气口，形成在反应管的相对于反应管的中心来说与气体喷出口相反的一侧的位置，基板保持件具有：多个圆形状的保持板，每个保持板形成有多个基板载置区域，且各保持板彼此层叠；支柱，贯穿各保持板地在该各保持板的周向上设有多个，在反应管的径向上，支柱在使支柱的外侧部位处于与各保持板的外缘相同的位置或者比该位置靠内侧的位置贯穿各保持板，从而支承各保持板。

Description

立式热处理装置
技术领域
本发明涉及一种对呈搁板状(日文：棚状)装载在基板保持件上的多张基板供给处理气体而进行热处理的立式热处理装置。
背景技术
作为用于对半导体晶圆等基板(以下称作“晶圆”)进行成膜处理等热处理的热处理装置，公知一种批量式的立式热处理装置，在作为基板保持件的晶圆舟皿上呈搁板状地装载多张晶圆，并且在反应管内气密地收纳上述晶圆舟皿，在真空气氛中向该反应管内供给成膜气体而形成薄膜。该晶圆舟皿具有：圆板状的顶板及底板；支柱，其从外周侧在整个周向范围内的多处对上述顶板及底板之间进行连接。在上述支柱的侧面上，朝向晶圆的收纳区域地在整个上下方向范围内的多处形成有狭缝状的槽。各晶圆被以其端部被上述支柱的槽支承的方式收纳。在被晶圆舟皿支承的晶圆的外周部和反应管的内壁之间，与配置支柱的区域相对应地沿周向形成有间隙区域。
作为向该反应管内供给成膜气体的方法，存在如专利文献1所述那样为了在各晶圆上沿着水平方向形成气流而采用横向流动(crossflow)方式的情况。具体来说，例如反应管为由内管及外管构成的双重管结构，在内管上形成有在上下方向上延伸的狭缝状的排气口，并且在晶圆舟皿的侧方配置有与排气口相对地在铅垂方向上延伸的气体喷射器。而且，与各晶圆的高度位置相对应地在气体喷射器的侧壁形成多处气体喷出口，从而在各晶圆上形成从气体喷出口朝向排气口的气流。
此时，在被晶圆舟皿支承的晶圆的外周部和反应管(内管)之间，如上所述那样在整个周向上形成有间隙区域。根据上述结构，从气体喷射器喷出的成膜气体更多地在该间隙区域流通，而非在晶圆间的狭窄区域流通。因此，减少了从晶圆间的狭窄区域供给到各晶圆的气体量，从而降低处理气体的使用效率。
在专利文献2、3中记载了在晶圆盘23b、基座16上沿周向排列晶圆W的技术，另外，在专利文献4中记载了使晶圆上下层叠而进行处理的装置，但是都没有记载上述的课题。
专利文献1：日本特开2009-206489号公报
专利文献2：日本特开2010-73823号公报
专利文献3：日本特开昭61-136676号公报
专利文献4：日本特开2000-208425号公报
发明内容
本发明是鉴于上述情况而做成的，提供一种在从侧方侧对呈搁板状地装载在基板保持件上的多张基板中的各基板供给处理气体并在反应管内进行热处理时、能够提高处理气体的使用效率的立式热处理装置。
本发明的一技术方案提供一种立式热处理装置，其包括：
立式的反应管，其具有用于呈搁板状地保持多张基板且对基板进行热处理的基板保持件，在该立式的反应管的周围配置有加热部；处理气体供给部，其设在上述反应管的长度方向上，为了向保持在上述基板保持件的各基板供给处理气体，该处理气体供给部在与各基板相对应的高度位置形成有气体喷出口；排气口，其形成在上述反应管的相对于上述反应管的中心来说与上述气体喷出口相反的一侧的位置，在该立式热处理装置中，上述基板保持件具有：多个圆形状的保持板，每个保持板形成有多个基板载置区域，并且各保持板彼此层叠；支柱，其贯穿各保持板地在该各保持板的周向上设有多个，在上述反应管的径向上，上述支柱在使上述支柱的外侧部位处于与上述各保持板的外缘相同的位置或者比该位置靠内侧的位置贯穿上述各保持板，从而支承上述各保持板。
此外，本发明的另一技术方案则提供一种立式热处理装置，其包括：立式的反应管，其具有用于呈搁板状地保持多张基板且对基板进行热处理的基板保持件，在该立式的反应管的周围配置有加热部；处理气体供给部，其设在上述反应管的长度方向上，为了向保持在上述基板保持件的各基板供给处理气体，该处理气体供给部在与各基板相对应的高度位置形成有气体喷出口；排气口，其形成在上述反应管的相对于上述反应管的中心来说与上述气体喷出口相反的一侧的位置，在该立式热处理装置中，上述基板保持件具有：多个圆形状的保持板，每个保持板形成有多个基板载置区域，并且各保持板彼此层叠；支柱，其贯穿各保持板地在该各保持板的周向上设有多个，在上述反应管的径向上，上述支柱在使上述支柱的外侧部位处于从上述各保持板的外缘向外侧突出3mm的位置或者比该位置靠内侧的位置贯穿上述各保持板，从而支承上述各保持板。
此外，本发明的另一技术方案提供一种立式热处理装置，其包括：立式的反应管，其具有用于呈搁板状地保持多张基板且对基板进行热处理的基板保持件，在该立式的反应管的周围配置有加热部；处理气体供给部，其设在上述反应管的长度方向上，为了向保持在上述基板保持件的各基板供给处理气体，该处理气体供给部在与各基板相对应的高度位置形成有气体喷出口；排气口，其形成在上述反应管的相对于上述反应管的中心来说与上述气体喷出口相反的一侧的位置，在该立式热处理装置中，上述基板保持件具有：多个圆形状的保持板，其形成有基板载置区域，并且彼此层叠；支柱，其贯穿上述保持板地在上述保持板的周向上设有多个，在上述反应管的径向上，上述支柱在使上述支柱的外侧部位处于与上述保持板的外缘相同的位置或者比该位置靠内侧的位置贯穿上述各保持板，从而支承上述各保持板，上述保持板的外缘和上述反应管的内壁之间的分开尺寸被设定得小于被支承在上述保持板上的基板的上表面与在该基板的上方侧同该基板相面对的保持板的下表面之间的间隔尺寸。
采用本发明的实施方式，能够使保持板和反应管之间的间隙变窄，抑制处理气体的经过保持板的外侧的量，从而能够提高处理气体的使用效率。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式的立式热处理装置的纵剖视图。
图2是表示本发明的一实施方式的立式热处理装置的横剖俯视图。
图3是放大表示本发明的一实施方式的立式热处理装置的一部分的立体图。
图4是表示本发明的一实施方式的立式热处理装置的作用的横剖俯视图。
图5是表示本发明的一实施方式的立式热处理装置的作用的局部放大侧视图。
图6是表示本发明的一实施方式的立式热处理装置的作用的横剖俯视图。
图7是表示本发明的一实施方式的立式热处理装置的作用的横剖俯视图。
图8是表示本发明的一实施方式的立式热处理装置的作用的横剖俯视图。
图9是表示本发明的一实施方式的立式热处理装置的其它例子的局部放大横剖俯视图。
图10是表示本发明的一实施方式的立式热处理装置的其它例子的俯视图。
图11是表示本发明的一实施方式的立式热处理装置的其它例子的纵剖视图。
图12是表示本发明的一实施方式的立式热处理装置的其它例子的反应管的立体图。
图13是表示本发明的一实施方式的立式热处理装置的其它例子的俯视图。
具体实施方式
1.首先
作为用于对晶圆进行成膜处理等热处理的热处理装置，公知有一种批量式的立式热处理装置，即：在晶圆舟皿上呈搁板状地装载100张～150张左右的晶圆，并且将该晶圆舟皿气密地收纳在反应管内，在真空气氛中向该反应管内供给成膜气体而形成薄膜。该晶圆舟皿具有：圆板状的顶板及底板；支柱，其用于从外周侧在整个周向范围内的多处连接上述顶板及底板。在上述支柱的侧面，朝向晶圆的收纳区域地在整个上下方向范围内的多处形成狭缝状的槽。各晶圆被以其端部被上述支柱的槽支承的方式收纳。在被晶圆舟皿支承的晶圆的外周部和反应管的内壁之间，与配置支柱的区域相对应地在整个周向范围内形成有间隙区域。
作为向该反应管内供给成膜气体的方法，有时采用横向流动方式。具体来说，例如反应管为由内管及外管构成的双重管结构，在内管上形成在上下方向上延伸的狭缝状的排气口，并且与排气口相对地在晶圆舟皿的侧方上配置在铅垂方向上延伸的气体喷射器。而且，与各晶圆的高度位置相对应地在气体喷射器的侧壁形成多处气体喷出口，从而在各晶圆上形成从气体喷出口朝向排气口的气流。
此时，在被晶圆舟皿支承的晶圆的外周部和反应管(内管)之间，如上所述那样在整个周向范围内形成有间隙区域。采用上述结构，从气体喷射器喷出的成膜气体更多地在该间隙区域中流通而非在晶圆间的狭窄区域流通。因此，存在从晶圆间的狭窄区域供给到各晶圆的气体量小于设定值、从而使生产率(成膜率)及面内的膜厚的均匀性、被覆性(覆盖性)恶化的情况。此外，当排出未对成膜做出贡献的成膜气体时，增大了该成膜气体的使用量而使成本升高。近年来，开始研讨代替通常的12英寸(300mm)尺寸的晶圆，在直径尺寸例如为4英寸(100mm)左右的碳化硅(SiC)基板、太阳能电池用的硅(Si)基板，形成例如氧化铝(AL2O3)膜的工艺。此外，也研讨了作为晶圆W例如使用外径尺寸为100mm的蓝宝石(日文：サフアイヤ)基板，利用MO-CVD(MetalorganicChemicalVaporDeposition：金属有机化合物化学气相淀积)在该晶圆W上形成GaN(氮化钙)膜而制作LED(LightEmittingDiode：发光二极管)器件的工艺。然而，当将上述基板呈搁板状地装载在晶圆舟皿上而欲进行上述工艺时，与尺寸为12英寸的晶圆相比基板尺寸较小，因此相对地提高了装置的成本。此外，晶圆舟皿(立式热处理装置)的高度尺寸例如被无尘室(cleanroom)的顶面等限制，因此难以为了降低装置的成本而增加装载在晶圆舟皿上的基板的数量(槽的数量)。因此，以下，对适用于提高使用效率的本发明的一实施方式的立式热处理装置进行说明。
2.实施方式
参照图1～图3对本实施方式的立式热处理装置进行说明。该立式热处理装置具有：晶圆舟皿11，其用于呈搁板状地装载晶圆W，该晶圆舟皿11例如由石英构成，为基板保持件的一例；反应管12，其用于将该晶圆舟皿11收纳在其内部而对各晶圆W进行成膜处理，该反应管12例如由石英构成。在该例中，晶圆W由Si(硅)构成，直径尺寸例如为4英寸(100mm)，厚度尺寸例如为0.75mm。在反应管12的外侧设有加热炉主体14，在该加热炉主体14的内壁面的整个周向范围内设有作为加热部的一例的加热器13，反应管12及加热炉主体14的下端部在整个周向范围内被在水平方向上延伸的支承部15支承。
反应管12为具有外管12a和收纳在外管12a的内部的内管12b的双重管结构，上述外管12a及内管12b均以下面侧开口的方式形成。此外，外管12a是第1反应管的一例，内管12b是第2反应管的一例。内管12b的顶面以水平的方式形成，外管12a的顶面以向外侧鼓出的方式形成为大致圆筒形状。该内管12b的侧面的一端侧是以沿该内管12b的长度方向向外侧鼓出的方式形成的，在该向外侧鼓出的部分收纳有作为后述的气体供给部的气体喷射器51。此外，在内管12b的侧面的与上述气体喷射器51的收纳区域相对的面上，也如图2所示，在该内管12b的长度方向上形成有狭缝状的排气口16。即，排气口16形成在相对于反应管12的中心来说与气体喷射器51(气体喷出口52)处于相反侧的位置。从该气体喷射器51供给到内管12b的处理气体经由该排气口16向内管12b和外管12a之间的区域进行排气。并且，上述外管12a及内管12b被下端面形成为凸缘状并且上面和下面开口的大致圆筒形状的凸缘部17从下方侧分别气密地支承。即，利用凸缘部17的上端面气密地支承外管12a，利用从凸缘部17的内壁面向内侧水平突出的突出部17a气密地支承内管12b。该内管12b的内径尺寸例如为330mm。
在凸缘部17的侧壁上，与内管12b和外管12a之间的区域相连通地形成排气口21，该排气口21经由排气构件(port)21a与排气通路22相连。排气通路22经由蝶形阀等压力调整部23与真空泵24相连接。在凸缘部17的下方侧，以外缘部在整个周向范围内与作为该凸缘部17的下端部的凸缘面气密地接触的方式设有被形成为大致圆板状的盖体25，该盖体25能够利用未图示的舟皿升降机等升降机构与晶圆舟皿11共同升降。图1的绝热体26呈圆筒状形成在晶圆舟皿11和盖体25之间，电动机27是用于使晶圆舟皿11及绝热体26绕铅垂轴线旋转的旋转机构的一例。此外，图1的旋转轴28气密地贯穿盖体25而连接电动机27与晶圆舟皿11及绝热体26。
接下来，对晶圆舟皿11进行详细描述。如图2及图3所示，该晶圆舟皿11具有圆形状的保持板31和支柱32，该圆形状的保持板31用于在周向上分别水平载置多张例如5张晶圆W且直径尺寸设定为例如300mm，该支柱32为了使多张在该例中为150张的保持板31呈搁板状层叠，从外周侧在多处支承上述保持板31，该支柱32在铅垂方向上延伸。在该晶圆舟皿11，彼此邻接的保持板31、31之间的分开尺寸(一个保持板31的上表面和位于该保持板31的上方侧且与该保持板31相对的另一保持板31的下表面之间的距离)k例如为8mm。
在该例中，5根支柱32等间隔配置，如图2所示，各支柱32以不自保持板31的外缘向外侧(内管12b侧)突出的方式配置。具体来说，在各保持板31的外周部，为了收纳支柱32而在多处例如5处形成朝向该保持板31的中心部侧凹陷的凹部35。在各支柱32在其整个高度方向范围内被收纳在各保持板31的凹部35中的状态(嵌入状态)下，使各支柱32与保持板31相熔接。即，各支柱32贯穿上述保持板31的周缘部而支承该保持板31。而且，将各保持板31的外缘和内管12b的内壁之间的分开尺寸t如图2所示，设定为小于上述的保持板31、31之间的间隔尺寸(分开尺寸)k的长度，例如为5mm。图2及图3的柱部36以贯穿各保持板31的中央部的方式支承上述保持板31。此外，虽然在晶圆舟皿11的上端部及下端部如图1所示那样分别设有圆板状的顶板37及底板38，但是在图3中省略了上述顶板37及底板38地放大绘制了晶圆舟皿11的一部分。
用于在各保持板31中载置晶圆W的基板载置区域33分别以使晶圆W的位于保持板31的外缘侧的外周部位于该保持板31的外缘上的方式配置。从而，从反应管12的径向观察时，晶圆W的外缘和上述的支柱32的外周面在保持板31的轮廓线(即，具有与保持板31相同的直径的同心圆的圆周)上对齐。即，从本实施方式的一侧面来看，相对于反应管12的中心来说，保持板31的外缘在径向上的位置与支柱32的外周在径向上的位置(图3中的外侧部位OP)相同，换言之，保持板31的外缘与支柱32的外侧部位OP在反应管12的径向上距反应管12的中心等距离。在此，支柱32的外侧部位OP是指支柱32的在反应管12的径向上距反应管12的中心最远、即距离最大的外周位置。此外，各基板载置区域33以使载置于该基板载置区域33的晶圆W的表面的高度位置与保持板31的表面的高度位置相同的方式、即以使晶圆W的上表面和保持板31的上表面位于同一平面内的方式形成。具体来说，根据收纳于该基板载置区域33的晶圆W的厚度尺寸(例如0.5mm～2mm)，将基板载置区域33的表面和保持板31的同该表面相对的下表面之间的尺寸设定为例如8mm～10mm。为了在各保持板31和在图3中示意性表示的外部的输送臂60之间进行晶圆W的交接，在各保持板31上形成切口部34，该切口部34为对各基板载置区域33的中央部及比该中央部靠保持板31的外周侧的区域进行切割而形成的。从而，在各基板载置区域33中，从下方侧支承晶圆W的周缘部。此外，在图1中示意性地表示晶圆W的位置。此外，在图2中，为了绘制切口部34而用虚线表示了一张晶圆W的轮廓。
并且，在将晶圆W载置于晶圆舟皿11时，在使晶圆舟皿11下降到反应管12的下方位置的状态下，当支承有晶圆W的输送臂60以从基板载置区域33的上方侧经由切口部34经过下方侧的方式下降时，将晶圆W载置在基板载置区域33中。接着，使晶圆舟皿11绕铅垂轴线旋转，以使别的基板载置区域33朝向输送臂60侧，同样地将晶圆W载置在基板载置区域33中。如上所述那样使晶圆舟皿11间歇性旋转而在保持板31上载置了5张晶圆W后，例如使输送臂60下降，在位于上述保持板31的下方的保持板31上同样地载置5张晶圆W。在从晶圆舟皿11取出晶圆W时，以与在晶圆舟皿11上载置晶圆W时相反的顺序驱动上述晶圆舟皿11及输送臂60。此外，也可以使输送臂60层叠为多层，将多张晶圆W一并地相对于晶圆舟皿11进行交接。
上述的气体喷射器51例如由石英构成，沿晶圆舟皿11的长度方向配置。在该气体喷射器51的侧壁，以面临晶圆舟皿11侧的方式，在整个上下方向范围内的多处形成气体喷出口52。上述气体喷出口52以与收纳于晶圆舟皿11的晶圆W中的各晶圆W的高度位置相对应的方式配置，即分别在一个保持板31和位于该保持板31的上方且与其相对的另一保持板31之间配置上述气体喷出口52。气体喷射器51的一端侧贯穿上述的凸缘部17的侧壁而插入到内管12b内，另一端侧经由阀53及流量调整部54与储存有处理气体的气体储存源55相连接。该气体喷射器51如图2所示那样横向排列地设有多根例如为4根。以下，分别用气体喷射器51a、气体喷射器51b、气体喷射器51c、气体喷射器51d表示上述4根气体喷射器51。上述气体喷射器51a～气体喷射器51d分别与作为第1处理气体的TMA(三甲基铝)气体的储存源54a、作为第2处理气体的O3(臭氧)气体的储存源54b、作为第3处理气体的TEMAHf(四(乙基甲基氨基)铪)的储存源54c及作为吹扫气体的N2(氮)气体的储存源54d相连。各气体喷射器51的气体喷出口52朝向排气口16，但是在支柱32可能对膜厚的均匀性造成影响的情况下，也可以使气体喷出口52不朝向排气口16，具体来说，也可以使气体喷出口52朝向从排气口16沿水平方向稍微偏移了的位置。
在该立式热处理装置中，设有用于控制装置整体的动作、由计算机构成的控制部56，在该控制部56的存储器内存储有用于进行后述的成膜处理的程序。该程序通过硬盘、光盘、磁光盘、存储卡、软盘等存储介质这样的存储部安装到控制部56内。
接下来，对上述实施方式的立式热处理装置的作用进行说明。首先，使晶圆舟皿11下降到反应管12的下方侧，如上所述那样一边使晶圆舟皿11间歇性旋转，一边利用输送臂60在各保持板31上载置5张晶圆W。然后，将例如载置有750(5×150)张晶圆W的晶圆舟皿11插入到反应管12内，并且使凸缘部17的下表面和盖体25的上表面气密地接触。接下来，利用真空泵24对反应管12内的气氛(气体气氛)进行真空排气，并且一边使晶圆舟皿11绕铅垂轴线旋转，一边利用加热器13将该晶圆舟皿11上的晶圆W加热到例如300℃左右。接下来，一边利用压力调整部23将反应管12内的压力调整为处理压力，一边从气体喷射器51a向该反应管12内供给TMA气体。
此时，气体喷出口52位于各晶圆W的侧方侧，此外，保持板31、31之间的区域宽于晶圆舟皿11的保持板31的外缘与内管12b的内壁之间的区域。因此，如图4所示，供给到反应管12内的TMA气体欲较多地在作为较宽的区域的保持板31、31之间的区域流通，而非在晶圆舟皿11的保持板31的外缘与内管12b的内壁之间的狭窄区域流通。即，如图5所示，可以说利用保持板31、31限制了从各气体喷出口52喷出的TMA气体朝向上方侧及下方侧的扩散。从而，TMA气体以层流的状态沿着水平方向在晶圆W的上方侧流通而朝向排气口16前进。于是，当使TMA气体与晶圆W相接触时，TMA气体的原子层或者分子层吸附在晶圆W的表面上。然后，没有吸附到晶圆W上的TMA气体经由排气口16、排气口21被排出到反应管12的外部。
接下来，停止TMA气体的供给，并且如图6所示向反应管12内供给N2气体，置换该反应管12内的气氛。接着，停止N2气体的供给，如图7所示，向反应管12内供给O3气体。该O3气体同样地从各气体喷出口52朝向晶圆W地以层流的状态流通，从而氧化已吸附在各晶圆W上的TMA气体的成分而生成由氧化铝(AL2O3)构成的反应生成物。然后，在停止O3气体的供给后，利用N2气体置换反应管12的气氛。如上所述那样多次进行以TMA气体、N2气体、O3气体及N2气体的顺序进行供给的供给循环，从而层叠上述反应生成物的层。
之后，如图8所示，同样地以层流的状态向反应管12内供给TEMAHf气体，使该气体吸附在晶圆W的表面上。之后，以N2气体、O3气体的顺序进行供给，在晶圆W的表面上形成由氧化铪(HfO2)构成的反应生成物。然后，多次进行按顺序供给上述气体的供给循环，层叠氧化铪的反应生成物而形成薄膜。之后，在反应管12内恢复成大气气氛之后，使晶圆舟皿11下降，利用输送臂60取出晶圆W。
采用本实施方式，在从形成在与各基板相对应的高度位置的气体喷出口52向保持于基板保持件的各基板喷出处理气体而进行热处理的立式热处理装置中，以如下方式配设，即：层叠多个圆形状的保持板31并且在各保持板上保持多张基板，不使被用于支承上述多个保持板31的周缘部的支柱从保持板31的外缘突出。由此，能够使保持板和反应管之间的间隙变窄。该结果，能够抑制通过保持板31的外侧的、不对处理做出贡献的处理气体的量。因此，能够谋求处理气体的有效利用，也就是说，能够提高处理气体的使用效率。此外，在各保持板31上配置多张基板，因此与在保持板31上配置一张基板的情况相比，能够抑制一张基板所需的装置的占有面积，因此，能够降低装置的成本。
进一步具体来说，采用上述的实施方式，在从形成在与各晶圆W相对应的高度位置的各气体喷出口52对保持于晶圆舟皿11的各晶圆W喷出处理气体而进行热处理的立式热处理装置中，以如下方式配设，即：层叠多个圆形状的保持板31并且在各保持板31保持多张晶圆W，不使被用于支承上述多个保持板31的周缘部的支柱32从保持板31的外缘突出。从而，能够使保持板31和反应管12之间的间隙变窄，因此能够抑制经过保持板31的外侧的、不对处理做出贡献的处理气体的量。因此，能够谋求处理气体的有效利用，也就是说，能够有效地向晶圆W的表面供给处理气体。而且，能够通过谋求处理气体的有效利用从而能够迅速地形成薄膜，因此能够提高生产率。此外，能够向各晶圆W供给充足量的处理气体，因此能够在晶圆W的面内获得膜厚均匀的薄膜，即使在晶圆W的表面上形成有槽、孔等凹部，也能够在该凹部内遍布处理气体，因此即使不供给大量的处理气体，也能够获得覆盖性(被覆性)较高的薄膜。此外，该保持板31支承晶圆W的外缘区域，从而能够与板状的保持板不同地在晶圆W的背面上成膜，因此，能够抑制晶圆W在板厚方向(上下方向)上翘曲。
在各保持板31上配置多张晶圆W，因此与在保持板31上配置一张晶圆W的情况相比，能够抑制一张晶圆W所需的装置的占有面积，由此，能够降低装置的成本。通常来说，在以往的装置中利用在保持板上收纳一张晶圆W的槽呈搁板状地装载晶圆W。在本实施方式中，装载在各保持板31上的晶圆W的张数例如为5张。采用本实施方式的装置结构，装置的处理能力变为5倍，另一方面，装置的占有面积(反应管12的外径尺寸)只变为3倍左右就足够。因此，即使例如由于无尘室的顶面限制立式热处理装置(晶圆舟皿11)的高度尺寸，也能够增加在该立式热处理装置中能够处理的晶圆W的张数，因此能够降低处理一张晶圆W所需要的装置的成本。也就是说，在本实施方式中，能够使一次能够处理的晶圆W的张数增大到数倍左右。此外，在该例中使直径尺寸为100mm大小的5张晶圆W排列在各保持板31的周向上，因此，能够使用通常的300mm尺寸晶圆用的装置(反应管12、加热炉主体14)，并且能够原封不动地利用针对300mm尺寸的晶圆W而确立的工艺条件、装置运转条件。当如上所述那样谋求处理气体的有效利用时，晶圆舟皿11的保持板31的外缘和内管12b的内壁之间的分开尺寸t为能够使晶圆舟皿11在内管12b内旋转的那样大小的狭窄尺寸，具体来说该尺寸是3mm～8mm，优选为5mm～8mm。从而，从反应管12的径向观察时，支柱32的外侧部位OP(参照图3)也可以位于比保持板31的外缘靠内侧的外置，或者即使支柱32自保持板31的外缘突出，只要其突出尺寸极小，即在能够获得本实施方式的效果的范围内也可以容许。具体来说，支柱32处于从保持板31的外缘向外侧突出3mm的位置或者比该位置靠内侧的位置即可。虽然在上述的例中在各保持板31上载置有5张晶圆W，但是也可以如图9所示那样载置3张晶圆W。在该情况下，与利用收纳1张晶圆W的槽呈搁板状地层叠晶圆W的情况相比，虽然装置的处理能力变为3倍，但是装置的占有面积只变为2.2倍左右，因此与上述的例子相同地能够降低装置的成本。此外，作为载置于保持板31的晶圆W的张数也可以为两张以上。即使在保持板31上载置两张晶圆W的情况下，也能够与上述的例子相同地谋求处理气体的有效利用。
此外，作为晶圆W，在如上所述那样使用100mm尺寸的晶圆W以外，也可以使用外径尺寸为通常的300mm的晶圆W。另外，即使是例如太阳能电池用的由多晶硅构成的矩形的晶圆W，也能够通过在保持板31上形成与该晶圆W的外形相对应的基板载置区域33，从而在保持板31、31之间形成层流状态的气流，因此能够与晶圆W的外形无关地进行均匀处理，此外，能够谋求处理气体的有效利用并且能够降低装置的成本。在图10中表示在保持板31上载置有多张例如3张上述的矩形的晶圆W的一例。
此外，虽然在上述的例子中，使用使处理气体以原子层状态或者分子层状态吸附在晶圆W的表面且接下来氧化该处理气体而形成反应生成物的ALD(AtomicLayerDeposition：原子层沉积)法，来形成有薄膜，但是也可以利用CVD(ChemicalVaporDeposition：化学气相沉积)法形成薄膜。在该情况下，例如将上述的TMA气体和O3气体同时供给到反应管12内。
此外，虽然本实施方式的立式热处理装置适用于在晶圆W的表面上形成薄膜的成膜方法，但是本实施方式的立式热处理装置也适用于作为处理气体供给例如O2气体、H2O气体来进行晶圆W的表面的Si(硅)的热氧化处理的情况。
此外，作为上述的气体喷出口52也可以在晶圆舟皿11的长度方向上形成为狭缝状。此外，虽然反应管12为双重管结构，但也可以分别在反应管12的外侧气密地配置分别在晶圆舟皿11的长度方向上延伸的管道状的气体供给部及排气部，并且也可以在反应管12的侧面上以与上述气体供给部相连通的方式在整个上下方向范围内多处形成气体喷出口52，以与上述排气部相连通的方式在整个上下方向范围内多处形成排气口16。在图11及图12中表示作为上述结构例的排气管道80、气体供给部81等。此外，在图12中对排气管道80剖切一部分以表示内部的排气口16。
另外，虽然在与晶圆舟皿11进行晶圆W的交接时，分别在保持板31上形成有切口部34，但是也可以在每个基板载置区域33的例如三处形成贯通孔，在晶圆舟皿11的下方侧设置未图示的交接机构，该交接机构具有以升降自如的方式设置的三根销。在该情况下，例如当使晶圆舟皿11位于反应管12的下方位置并利用输送臂60向基板载置区域33的上方侧输送晶圆W时，三根销从该晶圆舟皿11的下方侧贯穿多个保持板31的贯通孔、上升，从而自输送臂60接收晶圆W。然后，当使输送臂60后退并且使销下降时，晶圆W被载置到基板载置区域33中。之后，对下方侧的保持板31依次载置晶圆W。在从晶圆舟皿11取出晶圆W时，从晶圆舟皿11的下方侧的晶圆W开始依次将晶圆W交接到输送臂60。
在上述的例子中，也可以在晶圆W的表面上层叠了由氧化铝构成的反应生成物和由氧化铪构成的反应生成物后，根据需要，进一步层叠上述反应生成物，形成叠层结构的薄膜。此外，本发明也可以适用于下述工艺，即，作为晶圆W例如使用外径尺寸为100mm的蓝宝石基板，利用MO-CVD(MetalOrganicChemicalVaporDeposition：金属有机化合物化学气相淀积)在该晶圆W上形成GaN(氮化钙)膜而制作LED(LightEmittingDiode：发光二极管)器件。
此外，虽然在上述的各例中在保持板31上载置有多张晶圆W，但是如图13所示，也可以在保持板31上载置一张晶圆W。具体来说，保持板31的基板载置区域33以与晶圆W为同心圆状的方式形成，并且该保持板31的外缘部自晶圆W的外周部向内管12b侧伸出，保持板31的外缘和内管12b的内壁之间的分开尺寸t与上述的例子相同地被设定地小于彼此邻接的保持板31、31之间的分开尺寸k。各支柱32以能够相对于该保持板31输入输出晶圆W的方式配置。即使在该情况下，也可以使处理气体较多地在保持板31、31之间的区域流通，而非在保持板31与内管12b之间的间隙区域流通，因此可以谋求处理气体的有效利用。此外，在图13中，省略对外管12a的图示。
本申请基于2010年9月29日向日本专利厅提出申请的日本专利申请2010-219726号要求优先权，在这里引用其全部内容。

Claims (8)

1.一种立式热处理装置，其中，
该立式热处理装置包括：
立式的反应管，其具有用于呈搁板状地保持多张基板且对基板进行热处理的基板保持件，在该立式的反应管的周围配置有加热部；
处理气体供给部，其设在上述反应管的长度方向上，为了向保持在上述基板保持件的各基板供给处理气体，该处理气体供给部在与各基板相对应的高度位置形成有气体喷出口；
排气口，其形成在上述反应管的相对于上述反应管的中心来说与上述气体喷出口相反的一侧的位置，
上述基板保持件具有：
多个圆形状的保持板，每个保持板形成有多个基板载置区域，并且各保持板彼此层叠；
支柱，其贯穿各保持板地在该各保持板的周向上设有多个，在上述反应管的径向上，上述支柱在使上述支柱的外侧部位处于与上述各保持板的外缘相同的位置或者比该位置靠内侧的位置贯穿上述各保持板，从而支承上述各保持板，
其中，上述各保持板的外缘和上述反应管的内壁之间的分开尺寸被设定得小于被支承在上述各保持板上的基板的上表面和在该基板的上方侧同该基板相对的保持板的下表面之间的间隔尺寸，
在上述各保持板上形成切口部，其中，该切口部为对各基板载置区域的中央部及比该中央部靠上述保持板的外周侧的区域进行切割而形成的；并且，在上述各保持板的外周部，为收纳上述支柱而在多处形成朝向该保持板的中心部侧凹陷的凹部。
2.根据权利要求1所述的立式热处理装置，其中
上述各保持板的外缘和上述反应管的内壁之间的分开尺寸为8mm以下。
3.根据权利要求1所述的立式热处理装置，其中，
在上述反应管的径向上，上述基板保持件上的基板的外缘与上述支柱的外周面在上述保持板的轮廓线上对齐。
4.根据权利要求1所述的立式热处理装置，其中，
上述反应管包括：
以气密地开闭自如的方式设置的第1反应管；
设于该第1反应管的内部且用于收纳上述基板保持件的第2反应管，
上述处理气体供给部是在上述第2反应管内沿上述基板保持件的长度方向配置的气体喷射器，
上述排气口在上述第2反应管的侧面中的与上述气体喷射器相对的位置沿该气体喷射器的长度方向形成为狭缝状，
以与上述第1反应管和上述第2反应管之间的区域相连通的方式配置有用于对该区域的气体气氛进行排气的排气构件。
5.根据权利要求1所述的立式热处理装置，其中，
该立式热处理装置还包括用于使上述基板保持件绕铅垂轴线旋转的旋转机构。
6.根据权利要求1所述的立式热处理装置，其中
上述处理气体供给部包括：
第1气体供给部，其用于向基板供给第1处理气体；
第2气体供给部，其用于向基板供给与该第1处理气体发生反应的第2处理气体；
第3气体供给部，其用于向基板供给吹扫气体；
控制部，其用于输出控制信号，使得第1处理气体和第2处理气体交替地供给到基板，并且在切换这些处理气体时向基板供给吹扫气体，之后进行气体的置换。
7.一种立式热处理装置，其中，
该立式热处理装置包括：
立式的反应管，其具有用于呈搁板状地保持多张基板且对基板进行热处理的基板保持件，在该立式的反应管的周围配置有加热部；
处理气体供给部，其设在上述反应管的长度方向上，为了向保持在上述基板保持件的各基板供给处理气体，该处理气体供给部在与各基板相对应的高度位置形成有气体喷出口；
排气口，其形成在上述反应管的相对于上述反应管的中心来说与上述气体喷出口相反的一侧的位置，
上述基板保持件具有：
多个圆形状的保持板，每个保持板形成有多个基板载置区域，并且各保持板彼此层叠；
支柱，其贯穿各保持板地在该各保持板的周向上设有多个，在上述反应管的径向上，上述支柱在使上述支柱的外侧部位处于从上述各保持板的外缘向外侧突出3mm的位置或者比该位置靠内侧的位置贯穿上述各保持板，从而支承上述各保持板，
其中，上述各保持板的外缘和上述反应管的内壁之间的分开尺寸被设定得小于被支承在上述各保持板上的基板的上表面和在该基板的上方侧同该基板相对的保持板的下表面之间的间隔尺寸，
在上述各保持板上形成切口部，其中，该切口部为对各基板载置区域的中央部及比该中央部靠上述保持板的外周侧的区域进行切割而形成的；并且，在上述各保持板的外周部，为收纳上述支柱而在多处形成朝向该保持板的中心部侧凹陷的凹部。
8.一种立式热处理装置，其中，
该立式热处理装置包括：
立式的反应管，其具有用于呈搁板状地保持多张基板且对基板进行热处理的基板保持件，在该立式的反应管的周围配置有加热部；
处理气体供给部，其设在上述反应管的长度方向上，为了向保持在上述基板保持件的各基板供给处理气体，该处理气体供给部在与各基板相对应的高度位置形成有气体喷出口；
排气口，其形成在上述反应管的相对于上述反应管的中心来说与上述气体喷出口相反的一侧的位置，
上述基板保持件具有：
多个圆形状的保持板，其形成有基板载置区域，并且彼此层叠；
支柱，其贯穿各保持板地在上述各保持板的周向上设有多个，在上述反应管的径向上，上述支柱在使上述支柱的外侧部位处于与上述各保持板的外缘相同的位置或者比该位置靠内侧的位置贯穿上述各保持板，从而支承上述各保持板，
上述保持板的外缘和上述反应管的内壁之间的分开尺寸被设定得小于被支承在上述保持板上的基板的上表面与在该基板的上方侧同该基板相对的保持板的下表面之间的间隔尺寸，
在上述各保持板上形成切口部，其中，该切口部为对各基板载置区域的中央部及比该中央部靠上述保持板的外周侧的区域进行切割而形成的；并且，在上述各保持板的外周部，为收纳上述支柱而在多处形成朝向该保持板的中心部侧凹陷的凹部。
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