CN104681467B - 支承体构造及处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供支承体构造及处理装置。该支承体构造用于在处理容器构造(42)内支承被处理体(W)，该处理容器构造(42)在收容有多个上述被处理体(W)的状态下供处理气体从一端朝向另一端流动而进行规定处理，该支承体构造包括顶板部(48)、底部(50)和多个支承支柱(60)，多个支承支柱(60)将上述顶板部和上述底部连结起来，沿着其长度方向形成有用于支承上述被处理体的多个支承部(88)，并且，上述支承部的在上述处理气体的流动方向的下游侧的间距被设定得大于上述支承部的在上述处理气体的流动方向的上游侧的间距。由此，能够提高被处理体的膜厚的面内均匀性。

Description

支承体构造及处理装置
本申请是申请日为2011年6月17日、申请号为201110168452.7、发明名称为“支承体构造及处理装置”的申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及用于支承半导体晶圆等被处理体的支承体构造及处理装置。
背景技术
通常，为了制造半导体集成电路，对由硅基板等构成的半导体晶圆进行成膜处理、蚀刻处理、氧化处理、扩散处理、改性处理、自然氧化膜的除去处理等各种处理。这些处理利用逐张处理晶圆的单片式的处理装置、一次处理多张晶圆的分批式的处理装置来进行。例如在利用专利文献1等公开的立式的、所谓的分批式的处理装置进行这些处理的情况下，首先，将半导体晶圆从能够收容多张、例如25张半导体晶圆的晶圆盒移载到立式的晶圆舟皿，并呈多层地将晶圆支承在该晶圆舟皿中。
该晶圆舟皿例如也取决于晶圆规格，但能够载置30～150张左右的晶圆。在将上述晶圆舟皿从能够排气的处理容器的下方搬入(加载)到该处理容器内之后，将处理容器内维持为气密状态。然后，控制处理气体的流量、工艺压力、工艺温度等各种工艺条件来实施规定的热处理。在该热处理中，例如以成膜处理为例，作为成膜处理的方法，公知有CVD(Chemical Vapor Deposition)法(专利文献2)、ALD(Atomic Layer Deposition)法。
而且，出于提高电路元件的特性的目的，期望也降低半导体集成电路的制造工序中的热过程，因此，即使不将晶圆暴露于那么高的温度下，也能够进行目标处理，因此，也倾向于使用一边间断地供给原料气体等一边以原子级每1层～几层地或者以分子级每1层～几层地反复成膜的ALD法(专利文献3、4等)。
专利文献1：日本特开平6－275608号公报
专利文献2：日本特开2004－006551号公报
专利文献3：日本特开平6－45256号公报
专利文献4：日本特开平11－87341号公报
发明内容
本发明的目的在于提供能够提高被处理体的膜厚的面内均匀性的支承体构造和处理装置。
本发明是一种支承体构造，该支承体构造配置在供处理气体从下端朝向上端或者从上端朝向下端流动的处理容器构造内，用于支承多张被处理体，其特征在于，该支承体构造包括顶板部、底部、将顶板部和底部连结起来的多个支承支柱，在各支承支柱上，沿着其长度方向形成有用于支承被处理体的多个支承部，支承支柱的在处理气体的流动方向的下游侧的间距被设定得大于支承支柱的在处理气体的流动方向的上游侧的间距。
这样，由于将用于支持被处理体的支承支柱的支承部的间距设定为在处理气体的流动方向的下游侧大于在处理气体的流动方向的上游侧，因此，处理气体易于蔓延到处理气体的下游侧的被处理体之间，能够提高载置在支承体构造的气流的下游侧的被处理体的膜厚的面内均匀性。
本发明是一种支承体构造，该支承体构造配置在供处理气体从一侧朝向另一侧地沿水平方向流动的处理容器构造内，用于支承多张被处理体，其特征在于，该支承体构造包括顶板部、底部、将顶板部和底部连结起来的多个支承支柱，在各支承支柱上，沿着其长度方向形成有用于支承被处理体的多个支承部，位于上部侧的支承部的间距和位于下部侧的支承部的间距大于位于中央侧的支承部的间距。
这样，在供处理气体从一侧朝向另一侧地水平流动的处理容器构造内支承要处理的多个被处理体的支承体构造中，对于支承被处理体的支承部，将位于上部侧的上述支承部的间距和位于下部侧的上述支承部的间距设定为大于位于中央部的上述支承部的间距，因此，能够提高载置在支承体构造的上端部侧和下端部侧的被处理体的膜厚的面内均匀性。
本发明是一种处理装置，该处理装置用于对多张被处理体实施规定的处理，其特征在于，该处理装置包括：纵长的处理容器构造，其下端部开口，具有能够容纳多张被处理体的大小；盖部，其用于堵塞处理容器构造的下端部开口；支承体构造，其用于支承多张被处理体，并能够插入到处理容器构造内或从处理容器构造内拔出；气体导入部件，其具有用于向处理容器构造内导入气体的气体喷嘴；排气部件，其用于对处理容器构造体内的气氛气体进行排气；加热部件，其用于加热被处理体；处理容器构造供处理气体从下端朝向上端或者从上端朝向下端地流动，支承体构造包括顶板部、底部、将顶板部和底部连结起来的多个支承支柱，在各支承支柱上，沿着其长度方向形成有用于支承被处理体的多个支承部，支承支柱的在处理气体的流动方向的下游侧的间距被设定得大于支承支柱的在处理气体的流动方向的上游侧的间距。
本发明是一种处理装置，该处理装置用于对多张被处理体实施规定的处理，其特征在于，该处理装置包括：纵长的处理容器构造，其下端部开口，具有能够容纳多张被处理体的大小；盖部，其用于堵塞处理容器构造的下端部开口；支承体构造，其用于支承多张被处理体，并能够插入到处理容器构造内或从处理容器构造内拔出；气体导入部件，其具有用于向处理容器构造内导入气体的气体喷嘴；排气部件，其用于对处理容器构造体内的气氛气体进行排气；加热部件，其用于加热被处理体；处理容器构造供处理气体从一侧朝向另一侧地沿水平方向流动，支承体构造包括顶板部、底部、将顶板部和底部连结起来的多个支承支柱，在各支承支柱上，沿着其长度方向形成有用于支承被处理体的多个支承部，位于上部侧的支承部的间距和位于下部侧的支承部的间距大于位于中央侧的支承部的间距。
采用本发明的支承体构造和处理装置，能够发挥如下的优良的作用效果。
采用本发明，由于将用于支持被处理体的支承支柱的支承部的间距设定为在处理气体的流动方向的下游侧大于在处理气体的流动方向的上游侧，因此，处理气体易于蔓延到处理气体的下游侧的被处理体之间，能够提高载置在支承体构造的气流的下游侧的被处理体的膜厚的面内均匀性。
采用本发明，在供处理气体从一侧朝向另一侧地水平流动的处理容器构造内支承要处理的多个被处理体的支承体构造中，对于用于支承被处理体的支承部，将位于上部侧的上述支承部的间距和位于下部侧的上述支承部的间距设定为大于位于中央部的上述支承部的间距，因此，能够提高载置在支承体构造的上端部侧和下端部侧的被处理体的膜厚的面内均匀性。
附图说明
图1是表示具有本发明的支承体构造的第1实施例的处理装置的内剖视结构图。
图2是图1所示的支承体构造的剖视图。
图3是表示图1所示的支承体构造的间距形态的主视图。
图4用曲线图表示膜厚的面内均匀性的结果。
图5是表示具有本发明的支承体构造的第2实施例的处理装置的剖视结构图。
图6是图5所示的支承体构造的剖视图。
图7是表示图5所示的支承体构造的间距形态的主视图。
图8用曲线图表示阶梯覆盖率(Step Coverage)的结果。
图9是表示比较例的分批式处理装置的一个例子的概略结构图。
图10是表示比较例的分批式处理装置的另一个例子的概略结构图。
具体实施方式
下面，根据附图详细说明本发明的支承体构造及处理装置的一实施例。
第1实施例
图1是表示具有本发明的支承体构造的第1实施例的处理装置的内剖视结构图，图2是图1所示的支承体构造的剖视图，图3是表示图1所示的支承体构造的间距形态的主视图。在此，作为处理的一个例子，以进行成膜处理的情况为例来说明。如图所示，该处理装置40作为处理容器构造42具有立式的处理容器44，该处理容器44为圆筒体状，其下端开放，在上下方向上具有规定的长度。该处理容器44例如可以采用耐热性较高的石英。
呈多层载置并支承多张作为被处理体的半导体晶圆W的作为支承体构造的晶圆舟皿46能够升降地自由地自该处理容器44的下方插入到该处理容器44内或从该处理容器44内拔出。该晶圆舟皿46整体例如由石英构成，具体地讲，该晶圆舟皿46包括配置在上部的顶板部48、配置在下部的底部50和连接在该顶板部48和底部50之间的多根支承支柱60，通过使形成在该支承支柱60上的支承部支承上述晶圆W的周边部来载置上述晶圆W。另外，支承部见后述。在该晶圆舟皿46上，能够呈多层地支承例如50～150张左右的直径为300mm的晶圆W。另外，晶圆W的规格、支承张数并不限定于此。
另外，在插入晶圆舟皿46时，上述处理容器44的下端开口部利用例如石英制的盖部62堵塞而上述处理容器44被密闭。此时，在处理容器44的下端部与盖部62的周边部之间，为了维持气密性而夹装有例如O型密封圈等密封构件64。另外，有时也利用不锈钢板形成该盖部62。该晶圆舟皿46隔着石英制的保温台66载置在工作台68上，该工作台68支承在旋转轴70的上端部，该旋转轴70贯穿用于开闭处理容器44的下端开口部的盖部62。而且，在该旋转轴70的贯穿部夹设有例如磁性流体密封件72，将该旋转轴70气密地密封地且能够旋转地支承该旋转轴70。上述旋转轴70安装在例如支承于舟皿升降机等升降机构74上的臂74A的顶端，能够使晶圆舟皿46和盖部62等一体地升降。
在上述处理容器44的侧部，包围该处理容器44地设有具有例如碳线制的加热器的加热部件75，该加热部件75能够将位于其内侧的处理容器44和该处理容器44内的上述半导体晶圆W加热。另外，在处理容器44的下部侧壁设有用于向该处理容器44内供给规定气体的气体导入部件76。具体地讲，该气体导入部件76具有多根、图示例子中为3根石英制的气体喷嘴78、80、82。各气体喷嘴78～82设置为贯穿上述处理容器44的下部，能够从顶端的各气体孔78A、80A、82A向处理容器44内的底部放出各气体。作为在此采用的气体，可采用成膜用的原料气体、氧化气体、吹扫气体，能够根据需要分别控制着这些气体的流量地进行供给。
另外，不言而喻，采用的气体种类与要成膜的膜种相应地进行各种变更。另外，这些各气体喷嘴78～82实际上设置在上述处理容器44下端部的形成壁较厚的凸缘部。另外，也可以替代该构造，在处理容器44的下端设置不锈钢制的筒体状的歧管，在该歧管上设置气体喷嘴78～82。
另外，在上述处理容器44的顶部设有向横向弯曲成L字形的排气口80。在该排气口80上连接有用于对处理容器44内进行抽真空的排气部件83。具体地讲，在上述排气部件83的排气通路84上分别依次夹设有像蝶形阀这样的压力控制阀85和真空泵86。
晶圆舟皿的说明
接着，也参照图2及图3说明作为上述支承体构造的晶圆舟皿46。图3的(A)表示作为支承体构造的晶圆舟皿的第1例，图3的(B)表示第2例。该晶圆舟皿46如上所述那样整体由耐热性的石英形成。晶圆舟皿46由圆板状的顶板部48、圆板状的底部50和将该顶板部48与底部50连结起来的多根支承支柱60构成。在此，作为支承支柱60，具有3根支承支柱60A、60B、60C，这3根支承支柱60A～60C沿着晶圆W的大致半圆弧的轨迹等间隔地配置。于是，能够利用未图示的移载臂自未配置有上述支承支柱60A～60C的另一个半圆弧侧移载晶圆W。
而且，在上述3根各支承支柱60A～60C的内周侧，沿着其长度方向以适当的间隔形成有用于支承晶圆W的支承部88。在此，该支承部88由支承槽90构成，该支承槽90由对各支承支柱60A～60C切削而形成的槽构成。通过将晶圆W的周缘部载置在该支承槽90中，能够呈多层地支承晶圆W。
而且，在此，作为本发明的特征，作为上述支承部88的支承槽90的间距被设定为在上述处理容器44内流动的处理气体的流动方向的下游侧大于在上述处理容器44内流动的处理气体的流动方向的上游侧。在此，由于处理气体从处理容器44内的下部向顶部地朝上流动，因此，晶圆舟皿46的下部成为上游侧，上部成为下游侧。因而，晶圆舟皿46下部的支承槽90的间距(上下方向的间隔)被设定得较小，越向晶圆舟皿46的上部去，支承槽90的间距被设定得越大。
具体地讲，上述支承槽90沿着处理气体的流动方向被划分为多个组。在图3的(A)所示的情况下，从晶圆舟皿46的下方朝向上方地划分为3个组G1、G2、G3，因而，各组G1、G2、G3中的支承槽90的间距P1、P2、P3被设定为“P1＜P2＜P3”，越向处理气体的下游侧去，晶圆W之间的间距越大，处理气体易于蔓延。另外，同一个组内的支承槽90被设定为相同的间距。
在此，由各组G1～G3支承的晶圆张数相对于整个晶圆舟皿46能够支承的张数被设定为例如每组各1/3。因而，假定整个晶圆舟皿46能够支承90张晶圆W，则以各组G1～G3能够分别支承30张晶圆W的方式形成支承槽90。上述各组G1～G3的张数仅是表示了一个例子，根据膜厚的面内均匀性的好坏分别决定各组G1～G3的张数。
作为上述间距的具体尺寸，例如间距P1为6.5mm左右，间距P2为7.3mm左右，间距P3为8.0mm左右。该数值仅是表示了一个例子，并不限定于此，考虑依赖于一次能够处理的张数的生产率和膜厚的面内均匀性来决定上述各间距P1～P3的值。
在此，返回到图1，这样形成的处理装置的整个装置的动作利用例如由计算机等构成的控制部件92来控制。而且，该控制部件92具有存储介质94，该存储介质94由用于存储程序的例如软磁盘、闪存器、硬盘、CD－ROM、DVD等构成，该程序用于控制该整个装置的动作，能够利用计算机来读写。
动作的说明
接着，对如上所述那样构成的处理装置40的动作进行说明。首先，在例如由硅晶圆构成的半导体晶圆W为卸载状态下，处理装置40为待机状态时，将处理容器44维持在比工艺温度低的温度，使载置有常温的多张、例如90张晶圆W的状态的晶圆舟皿46从利用加热部件75成为热壁状态的处理容器44的下方上升而加载到该处理容器44内，利用盖部62封闭处理容器44的下端开口部而将处理容器44内密闭。
然后，利用排气部件83对处理容器44内抽真空而将该处理容器44内维持在规定的工艺压力，并增大对加热部件75的供给电力，从而使晶圆温度上升而升温至成膜处理用的工艺温度并稳定，之后，一边控制进行成膜处理所需的规定的处理气流量一边分别从气体导入部件76的各气体喷嘴78～82向处理容器44内供给气体。
在上述处理容器44内，晶圆舟皿46在载置着晶圆W的状态下旋转，从上述各气体喷嘴78～82的气体孔78A～82A放出的各气体通过晶圆W之间而在处理容器44内上升，并通过原料气体的例如氧化反应、分解反应等在晶圆W的表面堆积薄膜。该堆积例如通过热CVD反应来进行。如上所述那样蔓延到晶圆W之间并在处理容器44内上升的处理气体和处理容器44内的气氛利用排气部件83从设置在处理容器44的顶部的排气口80被排出到容器外。
在此，从各气体喷嘴78～82被导入到处理容器44内的各气体由于在处理容器44内上升且在晶圆W的表面堆积薄膜而一点点地消耗，因此，越向气流的下游侧去、即在此为越向处理容器44内的上方去，原料气体、氧化气体等的气体浓度逐渐降低。在这种情况下，在以往的处理装置中，由于各晶圆W以等间距配置，因此，越向气流的下游侧去，蔓延到晶圆W之间的各气体越少，存在膜厚的面内均匀性降低的倾向。
相对于此，在本申请发明中，支承槽90的间距被设定为在处理气体的流动方向的下游侧大于在处理气体的流动方向的上游侧，因此，气流的下游侧的晶圆W之间的间隔变宽，结果，气体易于蔓延，即使气体浓度降低，也能够充分地进行成膜。
具体地讲，如图3的(A)所示，各组G1～G3中的支承槽90的间距P1～P3，随着从气流的上游侧(下方侧)向下游侧(上方侧)去而逐渐变大，成为“P1＜P2＜P3”的关系，因此，越向上方的组去，晶圆W之间的间隔越宽，气体越易于蔓延到晶圆W之间的空间中。即，组G1中的晶圆W之间最窄，随着向组G2、G3去，晶圆W之间逐渐变宽。因而，即使随着向气流的下游侧(上方侧)去而气体浓度降低，也能改善气体蔓延，因此，能够补偿浓度的下降量。结果，在气流的下游侧的晶圆W上也能够充分地进行成膜，因此，能够改善膜厚的面内均匀性。
这样，采用本发明，由于将用于支承被处理体的支承支柱的支承部的间距设定为在处理气体的流动方向的下游侧大于在处理气体的流动方向的上游侧，因此，处理气体易于蔓延到处理气体的下游侧的被处理体之间，能够提高载置在支承体构造的气流的下游侧的被处理体的膜厚的面内均匀性。
另外，在图3的(A)所示的晶圆舟皿46的情况下，是以各组G1～G3的张数均等的方式划分3个组的，但并不限定于此，也可以以晶圆舟皿46的高度方向的长度均等的方式划分。另外，划分数量并不限定于3个组，只要是两个以上的划分数，也可以是任何的划分数。例如，图3的(B)中将晶圆舟皿46的支承部88划分为两个组G4、G5，使各间距P4、P5成为“P4＜P5”的关系，将气体的下游侧的间距P5设定得大于上游侧的P4。在这种情况下，也可以将组G5的部分设定为例如晶圆舟皿46的长度的1/3左右的长度。
并且，也可以不将晶圆舟皿46的支承部88分组，而设定为沿着处理气体的流动方向完全不同。在这种情况下，作为支承部88的支承槽90的间隙朝向气体的下游侧每1个一点点地变大，在这种情况下，也能够发挥与之前说明的实施例同样的作用效果。
另外，在图1所示的装置例中，是使气体从处理容器44的下部向上部地朝上流动的，但并不限定于此，也能够将本发明应用于使气体从处理容器的上部向下部地朝下流动的处理装置中。在这种情况下，与图1的情况相反，处理容器内的上部成为气流的上游侧，下部成为下游侧。另外，在图1所示的装置例中，处理容器构造42是以由1个处理容器44构成的单管构造的情况为例进行说明的，但并不限定于此，也能够将本发明应用于由内筒和覆盖该内筒的外周的外筒构成的双重管构造的处理容器构造。
本发明的验证实验
接着，对为了调查上述本发明的有效性而进行的验证实验进行说明。在此，使用相同长度的两个晶圆舟皿，一个是支承槽的间距为6.5mm、总共143个槽的以往型的晶圆舟皿，另一个是支承槽的间距为11mm、总共85个槽的晶圆舟皿。气体种类采用DCS(二氯硅烷)、NH3和N2来形成氮化硅膜，各气流、工艺温度、工艺压力被设定为分别相同。上述处理气体是从处理容器内的下部(底部)朝向上部(顶部)地流动的。图4用曲线图表示此时的膜厚的面内均匀性的结果。横轴是距晶圆舟皿底部的距离，右端是底部(底部)，左端是上部(顶部)。
由图4所示的曲线图可清楚地明确，与以往的晶圆之间的间距较小的晶圆舟皿相比，晶圆之间的间距较大的晶圆舟皿的膜厚的面内均匀性整体更加优良。但是，在增大所有的间距时，晶圆的装载张数减少，生产率降低，因此，可明确：将以往的晶圆舟皿的、特别是膜厚的面内均匀性降低较大的部分、例如晶圆舟皿的气流下游侧的1/3左右长度的部分、即距晶圆舟皿底部的距离为670mm的位置的上方侧(图4中的左侧)的部分做成较宽的间距时，不会太大地降低生产率，能够改善膜厚的面内均匀性。
第2实施例
接着，说明本发明的支承体构造的第2实施例。图5是表示具有本发明的支承体构造的第2实施例的处理装置的剖视结构图，图6是图5所示的支承体构造的剖视图，图7是表示图5所示的支承体构造的间距形态的主视图。
如图5所示，该处理装置100主要具有为了收容被处理体而沿上下方向立起地设置的处理容器构造102、用于将该处理容器构造102下端的开口部侧气密地堵塞的盖部104、以规定的间距支承作为被处理体的多张半导体晶圆W并可插入到上述处理容器构造102内或从该处理容器构造102内拔出的作为支承体构造的晶圆舟皿106、用于向处理容器构造102内导入必要气体的气体导入部件108、用于对处理容器构造102内的气氛气体进行排气的排气部件110及用于加热半导体晶圆W的加热部件112。
具体地讲，上述处理容器构造102主要由下端部开放的有顶圆筒体状的处理容器114和下端部开放并覆盖上述处理容器114外侧的有顶圆筒体状的罩容器116构成。上述处理容器114和罩容器116均由耐热性的石英构成，其以同轴状配置而做成双重管构造。
在此，上述处理容器114的顶部平坦。在上述处理容器114的一侧，沿着该处理容器114的长度方向形成有用于收容后述的气体喷嘴的喷嘴收容区域118。在此，也如图6所示，使处理容器114侧壁的一部分朝向外侧突出而形成凸部120，将该凸部120内形成为上述喷嘴收容区域118。
另外，与上述喷嘴收容区域118相对地在上述处理容器114的与该喷嘴收容区域118相反一侧的侧壁沿着该处理容器114的长度方向(上下方向)形成有恒定宽度的狭缝状的排气口122(参照图6)，能够对处理容器114内的气氛气体进行排气。在此，该狭缝状的排气口122的长度与上述晶圆舟皿106的长度相同或者比上述晶圆舟皿106的长度长地分别向上下方向延伸地形成，该排气口122的上端延伸到位于与晶圆舟皿106的上端相对应的位置以上的高度的位置，排气口122的下端延伸到位于与晶圆舟皿106的下端相对应的位置以下的高度的位置。上述处理容器构造102的下端利用例如由不锈钢构成的圆筒体状的歧管124支承。
在该歧管124的上端部形成有凸缘部126，将上述罩容器116的下端部设置在该凸缘部126上而支承该罩容器116。而且，在该凸缘部126与罩容器116的下端部之间夹设O型密封圈等密封构件128，使罩容器116内成为气密状态。另外，在上述歧管124的上部内壁设有环状的支承部130，将上述处理容器114的下端部设置在该支承部130上而支承上述处理容器。在该歧管124的下端开口部，夹着O型密封圈等密封构件132气密地安装有上述盖部104，将上述处理容器构造102的下端开口部侧、即歧管124的开口部气密地堵塞。该盖部104例如由不锈钢形成。
在该盖部104的中央部，借助磁性流体密封部134贯穿设置有旋转轴136。该旋转轴136的下部能自由旋转地支承在由舟皿升降机构成的升降部件138的臂138A上，利用未图示的电动机旋转。另外，在旋转轴136的上端设有旋转板140。而且，在该旋转板140上，隔着石英制的保温台142载置有用于保持晶圆W的上述晶圆舟皿106。因而，通过使上述升降部件138升降，盖部104和晶圆舟皿106一体地上下运动，能够使该晶圆舟皿106插入到处理容器构造102内或从该处理容器构造102内拔出。
上述石英制的保温台142具有在基座144上立起的4根支柱146(图5中仅记有两根)，将上述晶圆舟皿106载置在该支柱146上而支承该晶圆舟皿106。另外，在上述支柱146的长度方向中间，以适当间隔设有多张保温板148。
另一方面，用于向上述处理容器114内导入气体的气体导入部件108设置于上述歧管124。具体地讲，该气体导入部件108具有多根、图示例子中为3根石英制的气体喷嘴150、152、154。各气体喷嘴150～154在上述处理容器114内沿着其长度方向设置，并且，各气体喷嘴150～154的基端部弯曲成L字形，贯穿上述歧管124地被支承。
也如图6所示，上述气体喷嘴150～154设置为在上述处理容器114的喷嘴收容区域118内沿着圆周方向成为一列。在上述各气体喷嘴150～154中，沿着其长度方向以适当间隔的间距形成有多个气体孔150A、152A、154A，能够自各气体孔150A～154A朝向水平方向放出各气体。在此，上述间距被设定为各气体孔150A～154A位于被晶圆舟皿106支承且在上下方向上相邻的晶圆W之间的中间的位置，从而能够高效地向晶圆W之间的空间部供给各气体。
作为在此采用的气体，可采用原料气体、氧化气体和吹扫气体，能够一边控制各气流量一边根据需要通过上述各气体喷嘴150～154供给气体。在此，作为原料气体采用四乙基甲基氨基锆(TEMAZ)，作为氧化气体采用臭氧，作为吹扫气采用N2气体，能够利用ALD法形成ZrOX膜。另外，不言而喻，采用的气体种类与要成膜的膜种相应地进行各种变更。
另外，在上述歧管124的上部侧壁、即上述支承部130的上方形成有气体出口156，能够经由上述处理容器114与罩容器116之间的空间部158将从排气口122排出的处理容器114内的气氛气体排气到系统外。而且，在该气体出口156上设有上述排气部件110。该排气部件110具有连接于上述气体出口156的排气通路162，在该排气通路162上依次设有压力调整泵164和真空泵166，能够抽真空。而且，覆盖上述罩容器116的外周地设有圆筒体状的上述加热部件112，用于对晶圆W进行加热。
晶圆舟皿的说明
接着，说明作为上述支承体构造的晶圆舟皿106。该晶圆舟皿106整体如上所述那样由耐热性的石英形成。也如图7所示，该晶圆舟皿106具有位于上端部的圆板状的顶板部168、位于下端部的圆板状的底部170及将上述顶板部168和底部170连结起来并呈多层地支承上述多张晶圆W的多个支承支柱172。在此，作为支承支柱，具有3根支承支柱172A、172B、172C(参照图6)，这3根支承支柱172A～172C沿着晶圆W的大致半圆弧的轨迹等间隔地配置。自未设置这些支承支柱172A～172C的另一半圆弧侧移载晶圆。
并且，在上述顶板部168和底部170之间连结有板状的石英制的加强支柱174(参照图6)，该加强支柱174位于上述3根支承支柱172A～172C之间的大致中央部，用于加强该晶圆舟皿自身的强度。
而且，在上述3根各支承支柱172A～172C的内周侧，沿着其长度方向以适当长度的间距形成有用于支承晶圆W的支承部178。在此，该支承部178由支承槽180构成，该支承槽180由对各支承支柱172A～172C切削而形成的槽构成。通过将晶圆W的周缘部载置在该支承槽180中，能够呈多层地支承晶圆W。该晶圆W的直径例如为300mm，整体能够支承50～150张左右的晶圆W。
在此，作为本发明的特征，对于作为上述支承部178的支承槽180的间距，位于上部侧的支承槽180的间距和位于下部测的支承槽180的间距被设定得分别大于位于中央部的支承槽180的间距。具体地讲，上述晶圆舟皿106被划分为位于上方的上部区域G6、位于下方的下部区域G8和位于上部区域G6和下部区域G8之间的中央部的中央部区域G7这3个区域。而且，上述上部区域G6的支承槽180的间距P6和上述下部区域G8的支承槽180的间距P8被设定得分别大于中央部区域G7的间距P7，成为“P6＞P7”及“P8＞P7”的关系。
另外，在晶圆舟皿106内，在最上层的支承槽180A的上方产生有宽度比上述间距P6宽的空间部182。同样，在最下层的支承槽180B的下方产生有宽度比上述间距P8宽的空间部184。另外，上述上部区域G6的间距P6和下部区域G8的间距P8也可以被设定为相同。另外，上述上部区域G6的晶圆载置张数和下部区域G8的晶圆载置张数既可以是相同的张数，也可以是不同的张数。
这样，通过将上部区域G6的间距P6和下部区域G8的间距P8设定得分别大于中央部区域G7的间距P7，处理气体易于蔓延到晶圆之间的较宽的空间部中，能够提高该部分的膜厚的面内均匀性。在这种情况下，能够分别收容在上部区域G6和下部区域G8中的晶圆张数并没有特别的限定，但例如为了易于进行晶圆管理，也可以设定为与能够收容在用于输送晶圆W的1个输送箱(承载箱)内的张数相同的数量、例如25张。或者，为了高效率地将晶圆W移载到晶圆舟皿106上，也可以设定为未图示的移载臂一次能够保持并移载的张数为例如5张。
在此，上述各区域G6～G8中的各支承槽180的具体的间距例如P6在6～16mm的范围内，P7在5～12mm的范围内，P8在6～16mm的范围内。
在此，返回到图5，这样形成的处理装置100的整体动作利用例如由计算机等构成的控制部件186来控制，进行该动作的计算机的程序存储在存储介质188中。该存储介质188例如由软磁盘、CD(Compact Disc)、硬盘、闪存器或者DVD等构成。
动作说明
接着，对使用如上所述那样构成的处理装置100进行的成膜方法进行说明。在此，反复执行多次以恒定的供给期间呈脉冲状地分别供给原料气体、例如四乙基甲基氨基锆和氧化气体、例如臭氧的一个循环，利用ALD法形成薄膜、例如ZrOX膜。另外，作为吹扫气体，例如采用N2气体。
首先，使载置有常温的多张、例如50～150张的300mm规格的晶圆W的状态的晶圆舟皿106从预先达到规定温度的处理容器构造102的处理容器114的下方上升而加载到该处理容器114内，利用盖部104封闭歧管124的下端开口部，从而将容器内密闭。
然后，连续地对处理容器114内抽真空而将该处理容器114内维持在规定的工艺压力，并且，增大对于加热部件112的供给电力，从而使晶圆温度上升而维持工艺温度。自气体导入部件108的气体喷嘴150供给上述原料气体，自气体喷嘴152供给臭氧气体，而且，自气体喷嘴154供给吹扫气体。具体地讲，原料气体自气体喷嘴150的各气体孔150A向水平方向喷射，臭氧气体自气体喷嘴152的各气体孔152A向水平方向喷射，吹扫气体自气体喷嘴154的各气体孔154A向水平方向喷射。由此，原料气体和臭氧气体发生反应，在支承于旋转的晶圆舟皿106上的晶圆W的表面形成ZrOX薄膜。
在这种情况下，如上所述，原料气体和氧化气体交替地以脉冲状反复供给，而且，在上述两气体的供给期间之间设有吹扫期间，残留气体每次都被排出。在上述吹扫期间时，吹扫气体流动而促进排出残留气体。自各气体喷嘴150～154的各气体孔150A～154A喷射出的各气体在被呈多层地支承的各晶圆W之间向水平方向流动，流向位于相反侧的狭缝状的排气口122，经由该排气口122流入到处理容器114与罩容器116之间的空间部158，自此经由气体出口156被排出到处理容器构造102的外侧。
而且，由于各气体孔150A～154A与晶圆W之间的空间部对应地配置在该水平方向的同一个水平上，因此，各气体不会在晶圆W之间的空间部中产生湍流，而大致成为层流状态地流动。
此时，在比较例的晶圆舟皿中，像之后参照图10说明的那样，由于在晶圆舟皿的上下端部侧存在比晶圆相互间的间距大的空间部24A、24B(参照图10)，因此，该空间部24A、24B的气体流速变快，流向晶圆舟皿106的上下端部侧的晶圆W之间的空间部的气流变慢，会导致产生湍流。
但是，在本发明中，使晶圆舟皿106的上端部、即上部区域G6中的支承槽180的间距P6和下端部、即下部区域G8中的支承槽180的间距P8大于中央部区域G7中的支承槽180的间距P7，扩宽了晶圆W之间的空间部的宽度，因此，能够加快流向上部区域G6中的晶圆W之间、下部区域G8中的晶圆W之间的空间部的处理气体的流速，从而能够充分地供给处理气体。
结果，由于能够充分地供给成膜用的处理气体，因此，能够提高上部区域G6、下部区域G8中的晶圆W的膜厚的面内均匀性。这样，能够使大量的处理气流向晶圆W之间的间隔变宽的空间部，这一点正像之前参照图4说明的那样。
另外，如上所述那样扩宽晶圆舟皿106的上端部和下端部的晶圆W之间的间距即可，因此，与扩宽整个晶圆舟皿的间距的情况相比，不必太多地减少一次能够搭载的晶圆张数，能够将生产率的降低抑制在最小限度。
在此，在上述图5所示的装置例中，以由处理容器114和包围该处理容器114的外周的罩容器116构成的双重管构造的处理容器构造102为例进行了说明，但并不限定于此，本发明只要是自配置在处理容器114一侧的具有许多个气体孔的气体喷嘴朝向水平方向供给气体，自设置在与其相对的另一侧的纵长的狭缝状的排气口122对容器内的气氛气体进行排气的形式的处理容器构造，就全部能够应用。
阶梯覆盖率的评价
接着，对于图5～图7中说明的本发明的处理装置进行了阶梯覆盖率的评价实验，因此，对其内容进行说明。在此，采用相同长度的两个晶圆舟皿，一个是支承槽的间距为8.0mm、总共是117个槽的以往型的晶圆舟皿，另一个是支承槽的间距为16mm、总共是53个槽的晶圆舟皿。气体种类采用四乙基甲基氨基锆和臭氧，利用ALD法形成ZrOX膜，各气流、工艺温度、工艺压力被设定为分别相同。上述处理气体是如图5所示那样从横向朝向水平地流向晶圆W之间的空间部的。图8用曲线图表示此时的阶梯覆盖率的结果。阶梯覆盖率的测定对晶圆的中央和边缘进行。
由图8可明确，在晶圆W之间的间距较窄的情况(8.0mm)下，边缘处的阶梯覆盖率为61.9％，良好，但中央处的阶梯覆盖率为20％，非常低，未得到良好的结果。相对于此，在扩宽了晶圆之间的间距的情况(16mm)下，边缘处的阶梯覆盖率为69％，中央处的阶梯覆盖率为73.1％，均能够得到良好的结果。这样，能够确认：通过扩宽晶圆W之间的间距，也能够提高上述晶圆W的上端部(上部区域G6)和下端部(下部区域G8)的晶圆的阶梯覆盖率。
在图5所示的装置例中，以堆积ZrOX膜的情况为例进行了说明，但不言而喻，要堆积的膜种并不限定于此。另外，在图5所示的装置例中，以交替供给原料气体和氧化气体的ALD成膜法为例进行了说明，但并不限定于此，不言而喻，也能够应用同时供给原料气体以及与其反应的反应气体的CVD成膜法。
另外，在上述各实施例中，作为被处理体以半导体晶圆为例进行了说明，该半导体晶圆也包含硅基板、GaAs、SiC、GaN等化合物半导体基板，并不限定于这些基板，也能够将本发明应用于液晶显示装置所采用的玻璃基板、陶瓷基板等。
接着，说明作为比较例的处理装置。
在此，对比较例的分批式处理装置的一个例子进行说明。图9是表示比较例的分批式处理装置的一个例子的概略结构图，图10是表示比较例的分批式处理装置的另一个例子的概略结构图。图9所示的处理装置是使气体从处理装置的长度方向一端朝向另一端流动的形式的处理装置。如图9所示，该处理装置作为处理容器构造具有有顶的石英制的处理容器2。该处理容器2的下端开口部利用能够沿上下方向升降的盖部4气密地开闭。在上述处理容器2内，以规定的间距呈多层地被支承在石英制的晶圆舟皿6上的晶圆W能够从处理容器2的下方插入该处理容器2内或从该处理容器2的下方拔出。在该处理容器2内的下部插入有气体喷嘴8、10，能够向处理容器2的底部侧供给必要的气体。
另外，在该处理容器2的顶部设有排气口12，使气体从处理容器2内的底部朝向上部(顶部)流动，将该气体从排气口12排出。在气体这样流动时，该气体通过与晶圆表面接触等，利用CVD反应形成薄膜。另外，在处理容器2的外周侧设有筒体状的加热器14，将支承在上述晶圆舟皿6上的晶圆W加热，能够利用CVD反应来成膜。
另外，图10所示的处理装置是使气体从纵长地配置的处理容器的一侧朝向另一侧地沿水平方向流动的形式的处理装置。如图10所示，该分批式的处理装置具有处理容器构造20，该处理容器构造20由有顶的石英制的处理容器16和呈同芯状地覆盖该处理容器16周围的有顶石英制的罩容器18构成。该处理容器构造20的下端开口部能够利用盖部22气密地开闭。呈多层地支承在石英制的晶圆舟皿24上的晶圆W能够从处理容器构造20的下方相对于上述处理容器16内插拔地收容在上述处理容器16内。另外，在上述处理容器16内，从其下方插入有气体喷嘴26、28，能够一边控制必要的气流量一边从沿着各气体喷嘴26、28的长度方向设置在其上的许多个气体孔26A、28A朝向水平方向地供给必要的气体。
在处理容器16的与上述气体喷嘴26、28相对的侧壁形成有沿上下方向延伸的狭缝状的排气口30，能够将从该排气口30排出的气体从设置在罩容器18的下部侧壁的气体出口32排出到系统外。另外，在处理容器构造20的外周侧设有筒体状的加热器34，将支承在晶圆舟皿24上的晶圆W加热。上述晶圆舟皿24载置在由多根石英制的支柱构成的保温台36上。
上述晶圆舟皿24具有将顶板部和底部连结起来的多根、例如3根(在图10中仅记有两根)支承支柱38。能够将晶圆W以规定的间距呈多层地支承在上述3根支承支柱38上。
在该处理装置中，通过自上述各气体喷嘴26、28的气体孔26A、28A交替地反复向水平方向喷射原料气体和例如氧化气体，例如利用ALD法在各晶圆W的表面堆积薄膜。然后，处理容器16内的气体从狭缝状的排气口30排出，最终从设置在罩容器18的下部侧壁的气体出口32被排出到系统外。
但是，在图9所示的处理装置中，如上所述，成膜气体等处理气体从处理容器2内的下部被导入，朝向处理容器2内的上部流动，从设置于顶部的排气口12被排出到容器外。因此，随着处理气体在处理容器2内上升，为了成膜而消耗处理气体，因此，处理气体的浓度会逐渐降低。
结果，存在载置于晶圆舟皿6的上部侧的晶圆W的膜厚的面内均匀性降低这样的问题。特别是，在元件构造被多层化而表面的凹凸变大时，气体的消耗面积相应地增大，存在载置于气流的下游侧的晶圆的膜厚的面内均匀性大幅度降低这样的问题。
另外，在图10所示的处理装置中，晶圆W分别以预先求得的规定的间距等间隔地载置在晶圆舟皿24上，但在晶圆舟皿24的上端部侧和下端部侧分别形成有比晶圆W之间的间隔宽的空间部24A、24B。因此，该空间部24A、24B相对于气流的传导性大于晶圆W之间的狭窄的空间部，导致在宽幅的空间部24A、24B中流动的气体的流速比在晶圆W之间流动的气体的流速快。结果，在宽幅的空间部24A、24B及其附近产生气流的湍流，存在载置于晶圆舟皿24的上端部侧、下端部侧的晶圆W的膜厚的面内均匀性降低这样的问题。
相对于此，采用本发明，能够如上所述那样提高晶圆的膜厚的面内均匀性。
本专利申请主张2010年6月18日提出的日本申请特愿第2010－139145的优先权。该在先申请的全部公开内容通过引用而作为本说明书的一部分。

Claims (5)

1.一种支承体构造，该支承体构造配置在供处理气体从一侧朝向另一侧地沿水平方向流动的处理容器构造内，用于支承多张被处理体，其特征在于，
该支承体构造包括顶板部、底部、将顶板部和底部连结起来的多个支承支柱；
在各支承支柱上，沿着其长度方向形成有用于支承被处理体的多个支承部；
位于上部侧的支承部的间距和位于下部侧的支承部的间距大于位于中央侧的支承部的间距；
在位于最上层的所述支承部的上方形成有垂直方向的宽度比位于所述上部侧的所述支承部的间距宽的第1空间部，在位于最下层的所述支承部的下方形成有垂直方向的宽度比位于所述下部侧的所述支承部的间距宽的第2空间部。
2.根据权利要求1所述的支承体构造，其特征在于，
上部侧的支承部的间距和下部侧的支承部的间距相同。
3.根据权利要求1所述的支承体构造，其特征在于，
上部侧的支承部的数量和下部侧的支承部的数量与能够容纳在用于输送被处理体的一个输送箱内的张数相同。
4.根据权利要求1所述的支承体构造，其特征在于，
上部侧的支承部的数量和下部侧的支承部的数量与用于移载被处理体的移载臂一次能够保持并移载的张数相同。
5.一种处理装置，该处理装置用于对多张被处理体实施规定的处理，其特征在于，该处理装置包括：
纵长的处理容器构造，其下端部开口，具有能够容纳多张被处理体的大小；
盖部，其用于堵塞处理容器构造的下端部开口；
支承体构造，其用于支承多张被处理体，并能够插入到处理容器构造内或从处理容器构造内拔出；
气体导入部件，其具有向处理容器构造内导入气体的气体喷嘴；
排气部件，其用于对处理容器构造体内的气氛气体进行排气；
加热部件，其用于加热被处理体；
处理容器构造供处理气体从一侧朝向另一侧地沿水平方向流动；
支承体构造包括顶板部、底部、将顶板部和底部连结起来的多个支承支柱；
在各支承支柱上，沿着其长度方向形成有用于支承被处理体的多个支承部；
位于上部侧的支承部的间距和位于下部侧的支承部的间距大于位于中央侧的支承部的间距；
在位于最上层的所述支承部的上方形成有垂直方向的宽度比位于所述上部侧的所述支承部的间距宽的第1空间部，在位于最下层的所述支承部的下方形成有垂直方向的宽度比位于所述下部侧的所述支承部的间距宽的第2空间部。
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