CN108239766B - 成膜装置、成膜方法以及隔热构件 - Google Patents

成膜装置、成膜方法以及隔热构件 Download PDF

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Abstract

成膜装置、成膜方法以及隔热构件。当对分层地保持于基板保持器具的被处理基板进行成膜处理时，对被保持在基板保持器具的上下部侧或下部侧的被处理基板的面内膜厚分布进行调整，提高被处理基板间的膜厚均匀性。装置具备：气体供给部，用于向纵型反应容器内供给成膜气体；隔热构件，在基板保持器具中被设置为在比被处理基板的配置区域靠上方或靠下方的位置处与该配置区域重叠，用于在反应容器内对配置区域与比该配置区域靠上方的上方区域进行隔热或者对配置区域与比该配置区域靠下方的下方区域进行隔热；以及贯通孔，在该隔热构件中被设置在与该被处理基板的中心部重叠的位置，以对被保持于隔热构件的附近的被处理基板的面内的温度分布进行调整。

Description

成膜装置、成膜方法以及隔热构件
技术领域
本发明涉及在纵型的反应容器内对基板保持器具上保持的被处理基板进行成膜处理的技术领域。
背景技术
为了制造半导体产品，存在使用对作为多片被处理基板的半导体晶圆(以下，记载为晶圆)统一进行CVD(Chemical Vapor Deposition：化学气相沉积)等成膜处理的批量式的纵型热处理装置的情况。在该情况下，使晶圆向作为纵型的基板保持器具的晶舟移载并使该晶圆棚架状地分层地支承于该晶舟，向构成纵型热处理装置且内部设为真空环境的纵型的反应容器(反应管)内搬入该基板保持器具。然后，在对反应容器内进行了加热的状态下供给成膜气体来进行成膜。
当像这样对晶圆进行成膜时，存在以下情况：在上述基板保持器具中，在如上述那样被棚架状地被保持的晶圆群的上侧和下侧例如保持有多片不以制造半导体产品为目的的仿真晶圆。分别被保持在基板保持器具的上部侧、下部侧的晶圆各自利用该仿真晶圆相对于该基板保持器具中的基板保持区域的外侧进行隔热。作为其结果，能够使该晶圆的温度比较高，并能够使在被保持于基板保持器具的晶圆间形成的膜的膜厚一致。此外，在专利文献1中示出了如下一种技术：利用环构件来构成晶舟上的晶圆的载置部，通过利用该环构件消耗成膜气体来调整晶圆的周缘部的成膜气体浓度，从而增厚该晶圆的周缘部的膜厚。
专利文献1：日本特开平7-122504号公报
发明内容
发明要解决的问题
为了与成膜后对晶圆进行蚀刻处理的蚀刻装置的特性等对应，有时期望以晶圆的周缘部的膜厚比中心部的膜厚大的方式进行成膜。但是，当在上述纵型热处理装置中从下方侧对被保持于基板保持器具的晶圆群供给甲硅烷(SiH4)气体来作为成膜气体并形成硅(Si)膜时确认了以下内容：对于在晶舟的下部侧保持的多片晶圆，以周缘部的膜厚比中心部的膜厚小的方式形成了Si膜。
认为这是由于，从晶圆群的下方供给的SiH4气体在到达晶舟的下部侧的多片晶圆的周缘部的时刻未被充分地加热，在该晶圆的周缘部没有充分地分解并生成Si。如在后述的评价试验中也示出的那样，虽然能够通过在晶圆群的下侧不搭载仿真晶圆地进行处理来调整该面内的膜厚分布，但如果不搭载仿真晶圆则晶圆间的膜厚的均匀性下降。这样，晶圆的面内的膜厚的形状的良好度与晶圆间的膜厚的均匀性成为折衷的关系。在上述的专利文献1中没有记载用于解决这种问题的方法。
这样，寻求了一种能够抑制晶圆W间的膜厚的偏差并且能够调整晶圆的面内的膜厚分布的技术。此外，关于调整晶圆的面内的膜厚分布的技术，并不限于如上述那样在晶圆的中心部与周缘部之间调整膜厚的大小的技术，还包括抑制该晶圆的面内的膜厚的偏差的技术。另外，反应容器内的SiH4气体等成膜气体的分布对晶圆间的膜厚的均匀性和晶圆的面内的膜厚的均匀性造成影响。正在寻求一种用于使该成膜气体的分布变得妥当的技术。
本发明是在这种背景下完成的，其目的在于提供如下一种技术：当对被棚架状地被保持于基板保持器具的多个被处理基板进行成膜处理时，能够对被处理基板群中的被保持在基板保持器具的上部侧或下部侧的被处理基板的面内的膜厚分布进行调整，并且能够提高被处理基板间的膜厚的均匀性。
用于解决问题的方案
本发明的成膜装置在纵型的反应容器内以在基板保持器具上棚架状地保持有多个被处理基板的状态利用加热部进行加热，从而对所述被处理基板进行成膜处理，该成膜装置的特征在于，具备：排气部，其进行排气以将所述反应容器内设为真空环境；气体供给部，其用于向被设为真空环境的所述反应容器内供给成膜气体；第一隔热构件，其在所述基板保持器具中被设置为在比所述多个被处理基板的配置区域靠上方或靠下方的位置处与该配置区域重叠，用于在所述反应容器内对所述配置区域与比该配置区域靠上方的上方区域进行隔热或者对所述配置区域与比该配置区域靠下方的下方区域进行隔热；以及贯通孔，其在该第一隔热构件中被设置在与该被处理基板的中心部重叠的位置，以对被保持在所述第一隔热构件的附近的所述被处理基板的面内的温度分布进行调整。
本发明的成膜方法是使用了成膜装置的方法，该成膜装置在纵型的反应容器内以在基板保持器具上棚架状地保持有多个被处理基板的状态利用加热部进行加热，从而对所述被处理基板进行成膜处理，该成膜方法的特征在于，包括以下工序：利用排气部进行排气以将所述反应容器内设为真空环境；利用所述气体供给部向被设为真空环境的所述反应容器内供给成膜气体；以及利用在所述基板保持器具中被设置为在比所述多个被处理基板的配置区域靠上方或靠下方的位置处与该配置区域重叠的隔热构件在所述反应容器内对所述配置区域与比该配置区域靠上方的上方区域进行隔热或者对所述配置区域与比该配置区域靠下方的下方区域进行隔热，其中，所述隔热构件具备贯通孔，该贯通孔在该隔热构件中被设置在与该被处理基板的中心部重叠的位置，以对被保持在该隔热构件的附近的所述被处理基板的面内的温度分布进行调整。
本发明的隔热构件用于成膜装置，该成膜装置在纵型的反应容器内以在基板保持器具上棚架状地保持有多个被处理基板的状态利用加热部进行加热，从而对所述被处理基板进行成膜处理，该隔热构件在所述基板保持器具中被设置为在比所述多个被处理基板的配置区域靠上方或靠下方的位置处与该配置区域重叠，用于在所述反应容器内对所述配置区域与比该配置区域靠上方的上方区域进行隔热或者对所述配置区域与比该配置区域靠下方的下方区域进行隔热，该隔热构件的特征在于，具备贯通孔，该贯通孔被设置在与所述被处理基板的中心部重叠的位置，以对被保持在该隔热构件的附近的所述被处理基板的面内的温度分布进行调整。
发明的效果
根据本发明，在所述基板保持器具中设置有隔热构件，该隔热构件被设置为在比多个被处理基板的配置区域靠上方或靠下方的位置处与该配置区域重叠，用于在反应容器内对所述配置区域与比该配置区域靠上方的上方区域进行隔热或者对所述配置区域与比该配置区域靠下方的下方区域进行隔热。而且，在该隔热构件中，在与被处理基板的中心部重叠的位置处设置有贯通孔。因而，能够使被保持在该隔热构件的附近的被处理基板的中心部的散热量比较大，从而调整该被处理基板的面内的温度分布，因此能够调整该被处理基板的面内的膜厚分布。另外，能够利用该隔热构件抑制被保持在该隔热构件的附近的被处理基板的温度降低，因此其结果是能够抑制被处理基板间的膜厚的均匀性的降低。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式所涉及的纵型热处理装置的纵剖侧视图。
图2是被搬入所述纵型热处理装置的晶舟的侧视图。
图3是被搭载于所述晶舟的仿真晶圆的俯视图。
图4是被搭载于所述晶舟的环板的俯视图。
图5是表示成膜处理时的所述晶舟的周围的气体的流动的示意图。
图6是表示成膜处理时的所述晶舟的周围的气体的流动的示意图。
图7是表示成膜处理时的所述晶舟的周围的气体的流动的示意图。
图8是所述晶舟的侧视图。
图9是所述晶舟的侧视图。
图10是环板以外的隔热构件的俯视图。
图11是本发明的第二实施方式所涉及的纵型热处理装置的纵剖侧视图。
图12是所述纵型热处理装置的横剖俯视图。
图13是本发明的第三实施方式所涉及的纵型热处理装置的纵剖侧视图。
图14是所述纵型热处理装置的横剖俯视图。
图15是表示评价试验的结果的曲线图。
图16是表示评价试验的结果的曲线图。
图17是表示评价试验的结果的曲线图。
附图标记说明
D：仿真晶圆；R：环板；W：晶圆；1：纵型热处理装置；11：反应容器；12：内管；19：加热器；21：气体供给口；27：阀；24：气体供给源；28：真空泵；3：晶舟；35：贯通孔；53：开口部；60：盖体；61：盖体排气口。
具体实施方式
(第一实施方式)
参照图1的纵剖侧视图对作为本发明的成膜装置的第一实施方式的纵型热处理装置1进行说明。该纵型热处理装置1向圆形的被处理基板即晶圆W供给SiH4气体来作为成膜气体，通过CVD在晶圆W上形成Si膜。晶圆W是用于制造半导体器件的基板，例如由硅构成。该晶圆W的直径例如是300mm。另外，纵型热处理装置1具备反应容器11，该反应容器11是长边方向朝向垂直方向的大致圆筒状的真空容器。反应容器11具有由内管12和有顶的外管13构成的双重管构造，其中，该有顶的外管13形成为覆盖该内管12并且与内管12之间具有固定的间隔。内管12和外管13由耐热材料、例如石英形成。
在外管13的下方配置有形成为筒状的由不锈钢(SUS)构成的岐管14。岐管14与外管13的下端气密地连接。另外，内管12从岐管14的内壁突出，并且被与岐管14一体地形成的支承环15支承。
在岐管14的下方配置有盖体16，该盖体16构成为利用晶舟升降机20在上升位置与下降位置之间升降自如。在图1中示出了位于上升位置的状态的盖体16，在该上升位置处，盖体16将岐管14的下方侧的反应容器11的开口部17封闭，来使该反应容器11内气密。在盖体16的上部设置载置部10，在该载置部10上载置作为基板保持器具的晶舟3。后面详细地说明该晶舟3。在反应容器11的周围以包围反应容器11的方式设置隔热体18，在该反应容器11的内壁面例如设置有由作为加热部的电阻发热体构成的加热器19，能够对反应容器11内进行加热。
在岐管14中，成膜气体导入口21朝向上述支承环15的下方侧开口。该成膜气体导入口21位于与被搬入反应容器11内以进行成膜处理的晶舟3的下端相比靠下方的位置。成膜气体导入管22的下游端连接于成膜气体导入口21，成膜气体导入管22的上游端经由气体供给机构23连接于作为成膜气体的SiH4气体的供给源24。气体供给机构23具备阀、质量流量控制器，构成为能够对从气体供给源24向成膜气体导入口21供给的作为成膜气体的SiH4气体的流量进行控制。
另外，在岐管14中，排气口25向支承环15的上方的侧面开口，在内管12中产生的排气等经过内管12与外管13之间形成的空间被该排气口25排出。排气管26气密地连接于排气口25。在排气管26中从其上游侧起依次插入设置有阀27和真空泵28。通过调整阀27的开度来将反应容器11内的压力控制为期望的压力。利用排气管26、阀27以及真空泵28来构成排气部。
接着，参照图2的概要侧视图、图3和图4的横剖俯视图来进一步说明晶舟3。此外，在图3中示出了后述的作为第二隔热构件的仿真晶圆D的上表面，在图4中示出了后述的作为第一隔热构件的环板R的上表面。晶舟3由石英构成，具备彼此相向的圆形的顶板31和圆形的底板32，这些顶板31和底板32分别水平地连接于上下垂直地延伸的三根支柱33的一端、另一端。沿着顶板31和底板32的周向空出间隔地设置支柱33。从支柱33俯视看来，舌状的支承部34以朝向顶板31和底板32的中心部的方式伸出。
该支承部34分层地设置，能够在各高度的支承部34上水平地保持晶圆W。因而，在晶舟3中将晶圆W分层地保持为棚架状。如果将各支承部34上的能够搭载晶圆W的区域标注为缝隙，则在该晶舟3中例如设置有156个缝隙。在以下的说明中，对各缝隙附加1～156的编号来进行表示。设为越是靠上层侧的缝隙，被附加越小的编号。但是，在各图中没有显示该缝隙的编号。支承部34沿上下方向等间隔地配置，因此缝隙也等间隔地配置。
另外，在上述缝隙中还能够水平地搭载仿真晶圆D或环板R。因而，能够选择晶圆W、仿真晶圆D以及环板R中的任一个来搭载于一个缝隙。在该第一实施方式中，设为以例如在缝隙1～缝隙4中搭载仿真晶圆D、在缝隙5～缝隙134中搭载晶圆W、在缝隙135～缝隙145中搭载仿真晶圆D、在缝隙147～缝隙156中搭载环板R的状态对晶圆W进行成膜处理。因而，搭载有晶圆W的缝隙5～缝隙134构成为晶圆W的配置区域。另外，如上所述那样与晶圆W同样地将仿真晶圆D和环板R搭载于缝隙，由此仿真晶圆D和环板R被设置为在晶舟3中与晶圆W的配置区域重叠。此外，缝隙146是没有搭载晶圆W、仿真晶圆D以及环板R中的任一个的状态、即空的状态。
仿真晶圆D是不以制造半导体器件为目的的基板，构成为与晶圆W相同的形状。因而，图3所示的仿真晶圆D的直径L1是300mm。该仿真晶圆D例如由硅构成。接着，对环板R进行说明。环板R例如是由石英构成的圆环板，厚度H1(参照图2)为1mm～3mm。环板R具备沿厚度方向对该环板R进行穿孔的圆形的贯通孔35。该贯通孔35的中心与环板R的中心一致。图4所示的环板R的外形L2是300mm，贯通孔35的直径L3例如是200mm。仿真晶圆D中没有形成所述贯通孔。
这样，晶圆W、仿真晶圆D、环板R分别具有相同尺寸的外形，在俯视时，晶圆W、仿真晶圆D、环板R在各缝隙中被搭载于彼此相同的位置。也就是说，这些晶圆W、仿真晶圆D以及环板R以彼此重叠的方式被支承于晶舟3。而且，如上述那样形成环板R的贯通孔35，由此在像上面那样将晶圆W、仿真晶圆D以及环板R支承于晶舟3时，该贯通孔35与晶圆W的中心部和仿真晶圆D的中心部重叠。
在成膜处理时，利用加热器19对反应容器11内进行加热。在该加热时，如前文所述那样搭载于缝隙135～156的仿真晶圆D和环板R具有以下作用：使搭载于晶舟3的晶圆W群中的下部侧的多片晶圆W相对于在反应容器11内比缝隙135～156靠下方的温度较低的区域(以下，设为下方低温区域)隔热。也就是说，包括缝隙134的连续的多个缝隙中搭载的晶圆W相对于该下方低温区域隔热。此外，搭载于缝隙1～4的仿真晶圆D将反应容器11内的这些缝隙1～4的上方区域和晶圆W群中的上部侧的多片晶圆W隔热。
而且，如上所述，环板R的中心部开口，由此对于缝隙135～145的仿真晶圆D和上述晶圆W群中的下部侧的多片晶圆W(以下，设为配置区域下部侧晶圆W)，与中心部相比，周缘部相对于下方低温区域被更大程度地隔热。也就是说，这些配置区域下部侧晶圆W和仿真晶圆D的中心部的散热量比较大。因而，能够利用环板R控制配置区域下部侧晶圆W的面内的温度分布。此外，如果将晶圆W配置在环板R的正上方，则担心被配置在正上方的该晶圆W的中心部的散热过大。因此，如前文所述那样在环板R与晶圆W之间配置仿真晶圆D来抑制晶圆W的中心部的过剩的散热。
在该纵型热处理装置1中设置有由计算机构成的控制部100，控制部100具备程序。为了能够对晶圆W进行后述的一系列成膜处理，在该程序中编入步骤组，使得能够向纵型热处理装置1的各部输出控制信号来控制该各部的动作。具体地说，输出控制信号，使得对由晶舟升降机20进行的盖体16的升降、加热器19的输出(即晶圆W的温度)、阀27的开度、由气体供给机构23向反应容器11内供给的SiH4气体的供给流量等进行控制。该程序例如以被保存于硬盘、软盘、光盘、磁盘(MO)、存储卡等存储介质的状态被保存于控制部100。
接着，参照作为表示晶舟3的下部侧的纵剖侧面的概要图的图5～图7对由纵型热处理装置1实施的成膜处理进行说明。在图5～图7中示出了上述的被搭载于晶舟3的晶圆W群中的下部侧的配置区域下部侧晶圆W、被搭载于晶舟3的下部侧的仿真晶圆D以及环板R，并且用箭头示出了在晶舟3的下部侧的周围流动的SiH4气体的流动。此外，在图5～图7中省略了晶舟3的支承部34的显示。
首先，例如利用未图示的输送机构将晶圆W、仿真晶圆D以及环板R分别输送到晶舟3的前文所述的缝隙来进行保持。之后，晶舟3被配置在位于下降位置的盖体16上。然后，盖体16朝向上升位置上升，晶舟3被搬入反应容器11内，利用盖体16封闭反应容器11的开口部17，从而该反应容器11内变得气密。接着，对反应容器11内进行排气以变为规定的压力的真空环境，并且利用加热器19进行加热以使反应容器11内成为规定的温度。
如前文所述那样，由于环板R的形状，配置区域下部侧晶圆W的周缘部相对于比配置有环板R的区域靠下方的下方低温区域的隔热程度大，配置区域下部侧晶圆W的中心部相对于该下方低温区域的隔热程度小。根据这种隔热程度的差异，在配置区域下部侧晶圆W的面内以周缘部的温度变得比较大的方式形成温度分布。另外，通过像这样进行隔热来抑制配置区域下部侧晶圆W的过度的温度降低。
接着，从成膜气体导入口21向构成反应容器11的内管12内供给SiH4气体。内管12内被设为从上方侧排气的结构，由此该SiH4气体在该内管12内一边朝向上方侧一边被加热，在由环板R的贯通孔35形成的空间内滞留并进一步被加热(图5)，在内管12内进一步朝向上方，在从内管12的上端流到内管12与外管13之间的间隙后被从排气口25排出。
如上述那样在环板R的贯通孔35的形成空间内被加热后的SiH4气体到达配置区域下部侧晶圆W所处的高度，从该晶圆W的周缘部朝向中心部流动。通过利用环板R进行隔热，配置区域下部侧晶圆W的周缘部被加热为较高的温度，进而，SiH4气体在像这样被供给到下部侧晶圆W之前被加热至比较高的温度，因此比较多的SiH4气体在该晶圆W的周缘部发生分解来形成Si膜30(图6)。之后，仍然向配置区域下部侧晶圆W持续供给SiH4气体，这样，比较多的SiH4气体在晶圆W的周缘部发生分解，由此周缘部的膜厚大于中心部的膜厚，以覆盖晶圆W的整个表面的方式形成Si膜30(图7)。
另外，扩散到与配置区域下部侧晶圆W所处的高度相比靠上方的位置的SiH4气体在通过在反应容器11内较长地流通而被加热至较高的温度的状态下被供给到位于比配置区域下部侧晶圆W靠上方的各高度的晶圆W的表面的周缘部，并朝向该晶圆W的中心部流动。通过像这样在被供给到晶圆W的表面之前被充分地加热，在该各晶圆W的周缘部分解比较多的SiH4气体，结果是在这些各晶圆W的面内也以周缘部的膜厚大于中心部的膜厚的方式形成Si膜30。当像这样在各晶圆W的表面形成Si膜30时，来自成膜气体导入口21的SiH4气体的供给停止，在盖体16下降并从反应容器11搬出晶舟3之后，利用未图示的输送机构从晶舟3取出晶圆W、仿真晶圆D、环板R，成膜处理结束。
根据该纵型热处理装置1，在晶舟3中，在晶圆W的配置区域的下方设置有环板R的状态下进行了成膜处理。利用环板R来调整配置区域下部侧晶圆W的面内的温度分布，因此就该配置区域下部侧晶圆W而言能够使周缘部的Si膜的膜厚比中心部的Si膜的膜厚大。并且，配置区域下部侧晶圆W利用该环板R来相对于下方低温区域隔热，因此能够抑制该晶圆W的面内的各温度成为较低的温度。因而，能够抑制配置区域下部侧晶圆W的Si膜的膜厚相对于晶舟3中载置的其它晶圆W的Si膜的膜厚降低。因而，能够抑制晶舟3中载置的各晶圆W间的Si膜的膜厚的均匀性降低。
关于环板R，如前文所述那样，为了调整配置区域下部侧晶圆W的面内的温度分布并且使配置区域下部侧晶圆W相对于下方低温区域隔热，在被搭载于晶舟3的晶圆W群的下方配置一片以上的环板R即可，并不限于按照上述配置例进行配置。例如在上述配置例中搭载有10片环板R，但作为环板R的搭载片数，并不如上述那样限定为10片。另外，作为用于搭载多个环板R的缝隙，并不限于上下连续的缝隙，在用于搭载环板R的缝隙之间也可以存在没有搭载一个或多个环板R的缝隙。另外，在上述配置例中，在配置仿真晶圆D群的缝隙与配置环板R群的缝隙之间设置有空缝隙，但也可以不设置这种空缝隙。
作为如前文所述的配置例那样在缝隙中配置晶圆W和仿真晶圆D的例子，具体地列举了环板R的配置例。例如设为如下配置：在缝隙147、149、151、153、155中配置环板R且缝隙146、148、150、152、154、156为空缝隙。另外，能够设为如下配置：在缝隙146～155中配置环板R，将缝隙156设为空缝隙。能够设为如下配置：在缝隙147～151中配置环板R且将缝隙146、152～156设为空缝隙。另外，在用于搭载环板R的多个缝隙之间设置不搭载环板R的缝隙的情况下，既可以将不搭载环板R的该缝隙设为空缝隙，也可以在该缝隙中配置仿真晶圆D。因而，例如也可以如图8所示那样将环板R与仿真晶圆D交替地配置。
另外，环板R的贯通孔35的直径L3(参照图4)的尺寸并不限于上述例子，例如也可以是150mm。另外，并不限于在晶舟3上搭载贯通孔35的直径L3构成为相同尺寸的环板R来进行成膜处理的例子。例如，在图9中示出了越靠上方侧的缝隙，配置有贯通孔35的直径越大的环板R的例子。另外，环板R例如也可以缺失一部分。并且，只要能够使晶圆W的中心部的散热量比周缘部的散热量大即可，因此，作为隔热构件，也可以如图10所示那样在晶舟3上搭载在晶圆W的中心部分散地配设有多个贯通孔41的圆板42来替代环板R。圆板42例如构成为直径的尺寸与晶圆W的直径相同，使得能够搭载于晶舟3。另外，该圆板42在其周缘部没有形成贯通孔41，但只要中心部的开口面积比周缘部的面积大，就能够与环板R同样地使晶圆W的中心部的散热比晶圆W的周缘部的散热大，因此也可以在该圆板42的周缘部也形成贯通孔41。
另外，上述环板R构成为相对于晶舟3装卸自如，但也可以被固定于晶舟3。并且，作为用于在晶圆W中形成温度分布的隔热构件，并不限于设为板状，例如也可以构成为竖立的圆筒状。但是，当像这样构成为圆筒状时，该隔热构件的容积较大，因此从开始对反应容器11内进行加热起直至达到规定的温度为止的时间较长，从将晶舟3搬入反应容器11起直到开始进行成膜处理为止的时间延迟，因此优选如前文所述的环板R那样构成为板状。
此外，纵型热处理装置1和后述的纵型热处理装置4、6也可以是以下结构：利用设置在盖体16的下方的电动机使载置部10旋转，由此使晶舟3绕着通过各晶圆W的中心的垂直的轴进行旋转。另外，所喷出的成膜气体也不限定于SiH4气体，能够使用用于形成各种膜的成膜气体。并且，并不限于通过CVD进行成膜，也可以通过ALD(Atomic Layer Deposition：原子层沉积)来进行成膜。在该情况下，向反应容器11内导入原料气体、与原料气体进行化学反应的反应气体以及吹扫气体，其中，该吹扫气体用于在供给原料气体和反应气体中的一方之后供给另一方之前对反应容器11内进行吹扫。
(第二实施方式)
接着，以与纵型热处理装置1的差异点为中心，参照图11的纵剖侧视图对成膜装置的第二实施方式所涉及的纵型热处理装置6进行说明。另外，图12是构成图11的纵型热处理装置6的反应容器11的I-I方向横剖俯视图，也适当参照该图12。此外，图12中的箭头示出了反应容器11内的气体的流动。图中51是水平地贯通岐管14的喷射器，其前端部在反应容器11内弯曲，在内管12内朝向上方垂直地延伸。图中52是设置于喷射器51的前端部的喷出孔，该喷出孔水平地开口。喷射器51的基端部在岐管14的外部与成膜气体导入管22连接，该喷射器51从各喷出孔52朝向晶舟3的各缝隙喷出SiH4气体。
在纵型热处理装置6的内管12的侧壁，在隔着配置有晶舟3的区域与上述喷射器51的前端部相向的区域，多个开口部53例如以沿上下方向空出间隔的方式开口。也就是说，沿着内管12的高度方向设置有贯通孔。例如图12所示，在俯视看来，该开口部53构成为向与连接有排气管26的排气口25相同的方向开口。并且，在内管12中以堵塞其上部侧的方式设置有圆形的盖体60。因而，盖体60构成内管12的顶部。而且，在该盖体60中设置有在该盖体60中沿厚度方向开口的贯通孔来作为盖体排气口61。在图12中，用点划线示出了该盖体排气口61。在俯视看来，盖体60的中心与晶圆W的中心一致。而且，在内管12中，如果将设置有构成气体供给部的喷射器51的一侧设为前方侧、将设置有开口部53的一侧设为后方侧，则在该例中盖体排气口61向盖体60的中心的后方侧局部地开口，形成为在盖体60的直径上沿前后方向延伸的狭缝状。
另外，将内管12与外管13之间形成的空间表示为排气空间62。在从喷射器51喷出SiH4气体来对晶圆W进行成膜的期间，利用排气管26对排气空间62进行排气，经由开口部53和盖体排气口61进行内管12内的排气。由于以这种方式进行排气，因此在纵型热处理装置6中，反应容器是内管12，外管13能够视为在反应容器的外侧形成排气通路的排气通路形成构件。因而，该纵型热处理装置6是如下一种成膜装置：在纵型的反应容器内以在基板保持器具上棚架状地保持有多个被处理基板的状态利用加热部进行加热，从而对所述被处理基板进行成膜处理，该成膜装置具备：气体供给部，其用于向被设为所述真空环境的所述反应容器内供给成膜气体；第一贯通孔，其在所述反应容器的侧壁沿着该反应容器的高度方向设置；第二贯通孔，其被设置在所述反应容器的顶部；以及排气部，其在供给所述成膜气体的过程中从所述第一贯通孔和所述第二贯通孔排出该成膜气体。
内管12的盖体60具有以下作用：当如上述那样向晶圆W供给SiH4气体时，避免由于排气空间62的排气而扰乱内管12内的上端部附近的SiH4气体的流动。并且，通过在该盖体60中设置盖体排气口61，能够调整向内管12内供给SiH4气体的供给速度与从内管12内排气的排气速度之间的平衡。如果更加详细地叙述，则通过从盖体排气口61进行排气，能够防止SiH4气体在内管12内的上端部滞留。由此，如在后述的评价试验中所示的那样，能够防止晶舟3的上部侧的缝隙中搭载的各晶圆W的膜厚变得过大来提高晶圆W间的膜厚的均匀性，并且能够防止上部侧的缝隙中搭载的晶圆W的面内的膜厚的偏差变大。
另外，设置盖体排气口61的位置、盖体排气口61的个数并不限于上述例子。例如也可以在盖体60的前方侧设置盖体排气口61，但为了抑制在从喷射器51喷出的成膜气体到达晶圆W之前进行排气，盖体排气口61优选如上述那样设置在盖体60的后方侧。另外，通过如上述那样沿前后方向形成盖体排气口61，能够防止由于从喷射器51喷出的成膜气体向左右方向扩散而扰乱气流，能够防止晶圆W的面内的膜厚分布的均匀性降低，因此是理想的。此外，作为盖体排气口61，并不限于形成为如上述那样的狭缝状。例如也可以沿盖体60的前后方向形成多个比较小的孔来作为盖体排气口61。另外，为了沿内管12内的上下方向均匀性高地排出成膜气体，用于从内管12的侧壁进行排气的开口部53沿该内管12的上下方向形成即可。因而，例如也可以设置从内管12的侧壁的上端部遍及到下端部沿上下方向延伸的狭缝状的开口部53来代替如上述那样设置多个开口部53。此外，在该纵型热处理装置6中，也可以如纵型热处理装置1那样利用构成成膜气体供给部的成膜气体导入口21从反应容器11的下方侧供给成膜气体。
另外，在纵型热处理装置6中，例如与第一实施方式同样地在晶舟3上搭载环板R，从而如上述那样对晶圆W进行成膜处理。因而，该第二实施方式发挥与第一实施方式相同的效果。但是，即使在晶舟3上没有搭载环板R的情况下也能够发挥前文所述的盖体60的效果。也就是说，在该纵型热处理装置6中，通过在晶舟3上搭载有环板R的状态下进行成膜处理，除了利用该盖体60的作用以外还能够利用该环板R的作用更加可靠地提高晶圆W间的膜厚的均匀性，进而能够调整晶舟3的上部侧的晶圆W的面内的膜厚分布。
(第三实施方式)
接着，以与纵型热处理装置1的差异点为中心，参照图13的纵剖侧视图对成膜装置的第三实施方式所涉及的纵型热处理装置4进行说明。另外，还适当参照图14，该图14是构成纵型热处理装置4的反应容器11的横剖俯视图。该纵型热处理装置4在反应容器11内形成沿横向流动的SiH4气体的气流以在晶圆W上形成Si膜。在该纵型热处理装置4中没有设置内管12，利用相当于纵型热处理装置1的外管13的构件来构成反应容器11。在横截面上看来反应容器11构成为大致圆形。如果进一步详细地叙述，则在横截面上看来该反应容器11的侧壁的一部分朝向该反应容器11的外部鼓起，来形成纵长的喷嘴收纳空间50。以水平地贯通岐管14的方式设置有喷射器51，来代替在该岐管14中设置成膜气体导入口21。
喷射器51的前端部在反应容器11内弯曲，在上述喷嘴收纳空间50中朝向上方垂直地延伸。在像这样向上方延伸的喷射器51的前端部，多个喷出孔52以水平地朝向晶舟3的方式沿上下方向空出间隔地开口。而且，上述成膜气体导入管22的下游端在岐管14的外部连接于喷射器51的基端，来代替连接于成膜气体导入口21，从而能够从上述喷出孔52朝向晶舟3的各缝隙喷出SiH4气体。
在反应容器11的侧壁，在隔着配置有晶舟3的区域与上述喷射器51的前端部相向的区域，以沿上下方向空出间隔的方式形成有多个开口部53。以从反应容器11的外侧覆盖该开口部53的方式设置有罩54。因而，该罩54也是构成反应容器的侧壁的一部分的构件，但为了便于说明，与反应容器11区分地示出该罩54。该罩54在反应容器11的外周形成在横截面上看来沿反应容器11的周向延伸的空间55。排气管26的上游端在该罩54中连接于比晶舟3靠下方且比形成有开口部53的区域靠下方的位置，来对该空间55进行排气。另外，如图14所示，排气管26在反应容器11的周向上、在与开口部53相比靠近喷射器51的位置连接于罩54，但在图13中为了便于图示，示出为排气管26在喷射器51的相反侧连接于罩54。在成膜处理中，该空间55的排气和从喷射器51喷出SiH4气体的动作并行地进行，能够在反应容器11内形成沿横向流动的SiH4气体的气流。图14的箭头示出了该气流。
而且，在晶舟3上从上方侧朝向下方侧依次搭载环板R群、仿真晶圆D群、晶圆W群、仿真晶圆D群、环板R群。将像这样被搭载于晶舟3的仿真晶圆D群中的被搭载于上方侧的仿真晶圆D群和被搭载于下方侧的仿真晶圆D群分别设为上方侧仿真晶圆D群和下方侧仿真晶圆D群。另外，将如上述那样被搭载于晶舟3的环板R群中的被搭载于上方侧的环板R群和被搭载于下方侧的环板R群分别设为上方侧环板R群和下方侧环板R群。
与第一实施方式的晶舟3的下部侧搭载的各环板R和各仿真晶圆D同样地，下方侧环板R群、下方侧仿真晶圆D群使晶圆W群中的下部侧的晶圆W相对于下方低温区域进行隔热，由此使该下部侧的晶圆W的温度比较高。然后，针对下方侧环板R群调整上述下部侧的晶圆W的面内的散热量，通过调整该面内的温度分布来调整所形成的Si膜的膜厚分布。
上方侧环板R群、上方侧仿真晶圆D群使晶圆W群中的上部侧的晶圆W相对于比反应容器11内的比缝隙1靠上方侧的区域进行隔热，从而调整该晶圆W的温度。进一步针对上方侧环板R群调整该上部侧的晶圆W的面内的散热量，通过调整该面内的温度分布来调整该配置区域上部侧晶圆W上形成的Si膜的膜厚分布。
通过像这样在晶圆W群的上方侧、下方侧配置环板R，能够使晶圆W群中的上部侧的晶圆W和下部侧的晶圆W相对于晶圆W的配置区域的上方区域和下方区域隔热，来调整该上部侧的晶圆W和下部侧的晶圆W的温度，并能够提高晶圆W间的膜厚的均匀性。另外，能够针对上部侧的晶圆W和下部侧的晶圆W在中心部与周缘部之间调整膜厚分布。
在该第三实施方式中，关于环板R群，为了仅调整上部侧的晶圆W和下部侧的晶圆W中的任一方的膜厚分布，也可以仅设置上方侧环板R群和下方侧环板R群中的一方。另外，在前文所述的各实施方式中，为了在晶圆W的面内使周缘部的膜厚大于中心部的膜厚而使用环板R，但并不限于以这种目的使用环板R，也可以为了使中心部的膜厚与周缘部的膜厚彼此一致而使用环板R。另外，根据所使用的成膜气体的种类，考虑通过使用环板R来使周缘部的膜厚大于中心部的膜厚，但也可以为了形成这种膜厚分布而使用环板R。此外，本发明的结构并不限于前文所述的各实施方式，能够对各实施方式适当变更或组合。
(评价试验1)
以下，对与本发明相关联地进行的评价试验进行说明。作为评价试验1，使用第一实施方式的纵型热处理装置1对晶圆W进行了成膜处理。晶圆W、仿真晶圆D、环板R被分别搭载于在第一实施方式中说明过的缝隙。也就是说，以在缝隙5～134中搭载有晶圆W、在缝隙1～4、135～145中搭载有仿真晶圆D、在缝隙147～156中搭载有环板R的状态进行了成膜处理。而且，针对成膜处理后的各晶圆W测定面内的各部的膜厚，并计算出平均值和标准偏差。另外，作为比较试验1，在晶舟3中，除了在缝隙147～156中未搭载环板R、在缝隙144中未搭载仿真晶圆D的情况以外，以与评价试验1相同的条件进行了成膜处理。而且，针对成膜处理后的各晶圆W测定面内的各部的膜厚，并计算出平均值和标准偏差。
图15的曲线图分别示出了评价试验1的结果、比较试验1的结果。曲线图的横轴示出了缝隙的编号。曲线图的纵轴示出了晶圆W的面内的膜厚的平均值(单位：
Figure BDA0001524912160000171
)和晶圆W的面内的膜厚的标准偏差(单位：
Figure BDA0001524912160000172
)。在曲线图中，对于评价试验1，用涂黑的方形的标记示出了膜厚的平均值，用涂黑的三角的标记示出了膜厚的标准偏差。在曲线图中，对于比较试验1，用空心的方形的标记示出了膜厚的平均值，用空心的三角的标记示出了膜厚的标准偏差。如曲线图所示，在评价试验1和比较试验1中，被搭载于彼此相同的缝隙的晶圆W的标准偏差大致相同。而且，关于被搭载于晶舟3的下端部的晶圆W的膜厚的平均值，评价试验1的值大于比较试验1的值。
根据该评价试验1的结果确认了以下内容：通过在晶舟3的下端部的缝隙中搭载环板R，不大幅地改变各晶圆W的面内的膜厚的偏差的程度而能够使被搭载于环板R附近的晶圆W的膜厚的平均值上升。另外，关于在晶舟3的下端部的缝隙中搭载的晶圆W，在评价试验1中确认了周缘部的膜厚比中心部的膜厚大，在比较试验1中周缘部的膜厚比中心部的膜厚小。因而，确认了能够通过搭载环板R来变更被搭载于该环板R附近的晶圆W的膜厚分布。
(评价试验2)
作为评价试验2-1，使用纵型热处理装置1对晶圆W进行了成膜处理。在该评价试验2-1中，在缝隙135～156中搭载仿真晶圆D、在除此以外的缝隙中与第一实施方式同样地搭载晶圆W和仿真晶圆D并进行了成膜处理。而且，针对成膜处理后的各晶圆W测定面内的各部的膜厚，并计算出平均值和标准偏差。另外，作为评价试验2-2，除了将缝隙135～156设为空的状态以外，与评价试验2-1同样地进行了成膜处理。而且，针对成膜处理后的各晶圆W测定面内的各部的膜厚，并计算出平均值和标准偏差。
图16的曲线图示出了评价试验2-1、2-2的结果。曲线图的横轴示出了缝隙的编号。曲线图的纵轴示出了晶圆W的面内的膜厚的平均值(单位：nm)和晶圆W的面内的膜厚的标准偏差(单位：
Figure BDA0001524912160000181
)。在该曲线图中，对于评价试验2-1，用涂黑的方形的标记示出了膜厚的平均值，用涂黑的圆形的标记示出了膜厚的标准偏差。对于评价试验2-2，用空心的方形的标记示出了膜厚的平均值，用空心的圆形的标记示出了膜厚的标准偏差。
在评价试验2-1与评价试验2-2之间，相同缝隙的晶圆W的标准偏差没有大的差异。而且，关于缝隙134的晶圆W，在评价试验2-1中确认了晶圆W的中心部的膜厚比晶圆W的周缘部的膜厚大，但在评价试验2-2中确认了晶圆W的周缘部的膜厚比晶圆W的中心部的膜厚大。但是，如曲线图所示，关于缝隙134的晶圆W，与评价试验2-1的膜厚的平均值相比，评价试验2-2的膜厚的平均值降低得比较多。
在评价试验2-2中，在晶圆W群的下方没有设置仿真晶圆D，因此在晶圆W群的下方形成有比较大的空间，在该空间中被加热至比较高的温度的SiH4气体被供给到晶圆W群的下部侧的晶圆W，在该晶圆W的周缘部产生了比较多的Si。由此，认为Si膜的膜厚分布成为如上所述那样的膜厚分布。但是，在评价试验2-2中，晶圆W群的下部侧的晶圆W没有利用仿真晶圆D进行隔热，因此如上所述，膜厚的平均值成为比较低的值。也就是说，如果不设置环板R地在将仿真晶圆D搭载于晶舟3与不将仿真晶圆D搭载于晶舟3之间切换，则难以像在发明要解决的问题一项中已叙述的那样同时实现晶圆的面内的膜厚的形状的良好度和晶圆间的膜厚的均匀性的提高。为了解决这种问题而完成了本发明。
(评价试验3)
作为评价试验3，使用第二实施方式的纵型热处理装置6对晶圆W进行了成膜处理。设定为以1500sccm分别向反应容器11的上部、中央部、下部供给成膜气体，成膜处理中的反应容器11内的压力设定为0.45Torr(60Pa)。在成膜处理后，对各晶圆W的膜厚和各晶圆W的面内的膜厚的均匀性进行了测定。关于该膜厚的均匀性，计算出将±(膜厚的最大值-膜厚的最小值)/(膜厚的平均值)×100/2(单位：±％)除以膜的雾度(Haze单位：ppm)而得到的值，该计算值的单位是％。而且，该计算值越小，表示在晶圆W的面内膜厚的均匀性越高。另外，作为比较试验3，除去使用在盖体60中没有设置盖体排气口61的纵型热处理装置6来进行处理的情况以外，以与评价试验3相同的条件进行成膜处理，与评价试验3同样地对晶圆W上形成的膜进行了测定。
图17是示出与缝隙5、57、135中的各晶圆W有关的结果的曲线图，利用柱状图示出了晶圆W的膜厚，利用曲线图中的标记示出了晶圆W的面内的膜厚的均匀性。根据柱状图可知，与比较试验3相比，在评价试验3中晶圆W间的膜厚的均匀性高。另外，关于晶圆W的面内的膜厚的均匀性的值，在比较试验3中，与缝隙135的晶圆W的膜厚的均匀性的值相比，缝隙57的晶圆W的膜厚的均匀性的值高，缝隙5的晶圆W的膜厚的均匀性的值更高。但是，在评价试验3中，在各缝隙的晶圆W间没有发现大的差异，与比较试验3的缝隙135的晶圆W的值为大致相同的值。具体地说，在比较试验3中，缝隙5的晶圆W的膜厚均匀性是0.53％，评价试验3的缝隙5的晶圆W的膜厚均匀性是0.33％。这样，根据评价试验3的结果确认了以下内容：通过在盖体60中设置盖体排气口61，能够提高晶圆W间的膜厚的均匀性，并且能够提高晶舟3的上部侧的缝隙的晶圆W的面内的膜厚的均匀性。

Claims (5)

1.一种成膜装置，在纵型的反应容器内以在基板保持器具上棚架状地保持有多个被处理基板的状态利用加热部进行加热，从而对所述被处理基板进行成膜处理，该成膜装置的特征在于，具备：
排气部，其进行排气以将所述反应容器内设为真空环境；
气体供给部，其用于向被设为真空环境的所述反应容器内供给成膜气体；以及
第一隔热构件，其在所述基板保持器具中被设置为在比所述多个被处理基板的配置区域靠上方或靠下方的位置处且与该配置区域重叠，用于在所述反应容器内对所述配置区域与比该配置区域靠上方的上方区域进行隔热或者对所述配置区域与比该配置区域靠下方的下方区域进行隔热，
其中，所述第一隔热构件具有贯通孔，该贯通孔在该第一隔热构件中被设置在与该被处理基板的中心部重叠的位置，以对被保持在所述第一隔热构件的附近的所述被处理基板的面内的温度分布进行调整，
其中，所述第一隔热构件构成为环状。
2.根据权利要求1所述的成膜装置，其特征在于，
在所述基板保持器具中，在所述被处理基板的配置区域与所述第一隔热构件之间设置有未设置所述贯通孔的第二隔热构件，该第二隔热构件用于对该配置区域与所述上方区域进行隔热或者将该配置区域与所述下方区域进行隔热。
3.根据权利要求1或2所述的成膜装置，其特征在于，
所述第一隔热构件被设置在所述被处理基板的配置区域的下方，
所述气体供给部向所述反应容器内比所述配置区域靠下方的位置供给所述成膜气体。
4.一种使用了成膜装置的成膜方法，该成膜装置在纵型的反应容器内以在基板保持器具上棚架状地保持有多个被处理基板的状态利用加热部进行加热，从而对所述被处理基板进行成膜处理，该成膜方法的特征在于，包括以下工序：
利用排气部进行排气以将所述反应容器内设为真空环境；
利用气体供给部向被设为真空环境的所述反应容器内供给成膜气体；以及
利用在所述基板保持器具中被设置为在比所述多个被处理基板的配置区域靠上方或靠下方的位置处与该配置区域重叠的隔热构件，在所述反应容器内对所述配置区域与比该配置区域靠上方的上方区域进行隔热或者对所述配置区域与比该配置区域靠下方的下方区域进行隔热，
其中，所述隔热构件具备贯通孔，该贯通孔在该隔热构件中被设置在与该被处理基板的中心部重叠的位置，以对被保持在该隔热构件的附近的所述被处理基板的面内的温度分布进行调整，所述隔热构件构成为环状。
5.一种用于成膜装置的隔热构件，该成膜装置在纵型的反应容器内以在基板保持器具上棚架状地保持有多个被处理基板的状态利用加热部进行加热，从而对所述被处理基板进行成膜处理，该隔热构件的特征在于，
该隔热构件在所述基板保持器具中被设置为在比所述多个被处理基板的配置区域靠上方或靠下方的位置处且与该配置区域重叠，用于在所述反应容器内对所述配置区域与比该配置区域靠上方的上方区域进行隔热或者对所述配置区域与比该配置区域靠下方的下方区域进行隔热，
该隔热构件具备贯通孔，该贯通孔被设置在与所述被处理基板的中心部重叠的位置，以对被保持在该隔热构件的附近的所述被处理基板的面内的温度分布进行调整，所述隔热构件构成为环状。
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