CN110121764A - 衬底处理装置、反应管、半导体器件的制造方法及程序 - Google Patents

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佐佐木隆史
吉田秀成
冈嶋优作
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Abstract

公开了一种使反应管内的处理气体的速度分布在晶片之间均匀的技术。装置具备：衬底保持件，其保持多张衬底；筒部，其设置在反应管内部，具有收纳衬底保持件并对衬底进行处理的处理室；喷管配置室，其划分反应管与筒部之间的间隙而设置；气体喷管，其配置在喷管配置室内，向处理室内供给处理气体；气体供给口，其以供喷管配置室和处理室连通的方式形成于筒部；气体排气口，其以使间隙和处理室连通的方式形成于筒部，将处理室内的环境气体排出到间隙；和排气部，其与反应管连接，对间隙内的环境气体进行排气。

Description

衬底处理装置、反应管、半导体器件的制造方法及程序
技术领域
本发明涉及衬底处理装置、反应管、半导体器件的制造方法及程序。
背景技术
作为衬底处理装置或半导体制造装置的一个例子，公知纵式装置。纵式装置在反应管内具有将衬底(晶片)多层地保持的作为衬底保持部件的舟皿，在保持着该多张衬底的状态下在反应管内的处理室中对衬底进行批处理(例如参照专利文献1及2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-147432号公报
专利文献2：国际特开第2015/041376号公报
发明内容
但是，在纵式装置中，反应管内的排气侧(晶片下游)的压力损失大，因此处理气体的速度分布在晶片之间变得不均匀，处理气体的分解促进程度有时会不同。因此，有时会由于在从晶片通过的期间产生的分解程度的差异，而导致在上下层的晶片之间产生膜厚差。
本发明的目的在于提供一种能够使晶片之间的处理气体的速度分布均匀的技术。
根据本发明的一个方案，提供一种技术，具备：
衬底保持件(217)，其保持多张衬底；
筒部(209)，其设置在反应管内部，具有收纳上述衬底保持件并对上述衬底进行处理的处理室；
喷管配置室(222)，其划分上述反应管与上述筒部之间的间隙而设置；
气体喷管(340a-340c)，其配置于上述喷管配置室内，向上述处理室内供给处理气体；
气体供给口(235)，其以供上述喷管配置室和上述处理室连通的方式形成于上述筒部；
气体排气口(236、237)，其以使上述间隙和上述处理室连通的方式形成于上述筒部，将上述处理室内的环境气体排出到上述间隙；和
排气部(230、231)，其与上述反应管连接，对上述间隙内的环境气体进行排气。
发明效果
根据本发明，能够使晶片之间的处理气体的速度分布均匀。
附图说明
图1是实施方式的衬底处理装置的纵式处理炉的纵剖视图。
图2是实施方式的衬底处理装置的反应管的横剖视图。
图3是实施方式的衬底处理装置的反应管的立体剖视图。
图4是实施方式的衬底处理装置的反应管部分的纵剖视图。
图5是将实施方式的衬底处理装置的反应管的上部放大而得到的放大图。
图6是实施方式的衬底处理装置的控制器的框图。
图7是表示示出实施方式的反应管内的气体流动的状况的解析结果的图。
图8是表示实施方式的衬底处理装置和比较例的衬底处理装置的反应管内的压力分布的图。
图9是表示本实施方式的衬底处理装置和比较例的衬底处理装置的反应管内的晶片中心的气体速度分布的图。
图10是表示本实施方式的衬底处理装置和比较例的衬底处理装置的反应管内的晶片中心的原料分压分布的图。
具体实施方式
以下，使用图1来说明本发明的实施方式。实施方式中的衬底处理装置构成为半导体器件的制造中使用的半导体制造装置的一个例子。
如图1所示，处理炉202具有作为加热机构(加热设备)的加热器207。加热器207为圆筒形状，通过支承于作为保持板的加热器基座(未图示)而被垂直地安装。加热器207也作为以热使处理气体活化(激发)的活化机构(激发部)而发挥功能。
在加热器207的内侧，与加热器207呈同心圆状地配置有构成反应容器(处理容器)的反应管203。反应管203由例如石英(SiO2)或碳化硅(SiC)等耐热性材料构成。反应管203由下端部打开、上端部被平坦状的壁体封闭的有顶壁的形状形成。在反应管203的内部具备：形成为圆筒状的筒部209；划分在筒部209与反应管203之间的喷管配置室222；形成于筒部209的作为气体供给口的气体供给狭缝235；形成于筒部209的第1气体排气口236；和形成于筒部209、且形成在第1气体排气口236的下方的第2气体排气口237。筒部209由下端部打开、上端部被平坦状的壁体封闭的有顶壁的形状形成。另外，筒部209以在晶片200接近处包围晶片200的方式设置。在反应管203的筒部209的内部形成有处理室201。处理室201构成为能够对作为衬底的晶片200进行处理。另外，处理室201构成为能够收纳作为衬底保持件的舟皿217，其中该舟皿217能够将晶片200在以水平姿势沿垂直方向多层地排列的状态下保持。
反应管203的下端由圆筒体状的歧管226支承。歧管226由例如镍合金、不锈钢等金属构成，或者由石英或SiC等耐热性材料构成。在歧管226的上端部形成有凸缘，在该凸缘上设置并支承反应管203的下端部。在该凸缘与反应管203的下端部之间夹设O型环等气密部件220而使反应管203内为气密状态。
在歧管226的下端的开口部，经由O型环等气密部件220气密地安装有密封盖219，从而气密地封堵反应管203的下端的开口部侧、即歧管226的开口部。密封盖219由例如镍合金、不锈钢等金属构成，形成为圆盘状。密封盖219也可以构成为通过石英(SiO2)或碳化硅(SiC)等耐热性材料覆盖其外侧。
在密封盖219上设有支承舟皿217的舟皿支承台218。舟皿支承台218成为由例如石英、SiC等耐热性材料构成而作为隔热部发挥功能并且支承舟皿的支承体。舟皿217立起设置在舟皿支承台218上。舟皿217由例如石英、SiC等耐热性材料构成。舟皿217具有能够搭载于舟皿支承台218的底板、和配置在上方的顶板，具有在底板与顶板之间架设3～4根支柱的结构。在舟皿217上保持有多张晶片200。多张晶片200在相互隔开固定间隔的同时保持水平姿势并相互将中心对齐的状态下，沿反应管203的管轴方向被多层装载地支承于舟皿217的支柱。
在密封盖219的与处理室201相反的一侧设有使舟皿旋转的舟皿旋转机构267。舟皿旋转机构267的旋转轴265贯穿密封盖并与舟皿支承台218连接，通过舟皿旋转机构267，经由舟皿支承台218使舟皿217旋转，由此使晶片200旋转。
密封盖219通过设在反应管203的外部的作为升降机构的舟皿升降机115而沿垂直方向升降，由此能够将舟皿217相对于处理室201内搬入搬出。
在歧管226上，以贯穿歧管226的方式设置有喷管支承部350a～350d，喷管支承部350a～350d支承向处理室201内供给处理气体的作为气体喷管的喷管340a～340d。在此，设置有四根喷管支承部350a～350d。喷管支承部350a～350d由例如镍合金、不锈钢等材料构成。在喷管支承部350a～350c的反应管203侧的一端分别连接有向处理室201内供给气体的气体供给管310a～310c。另外，在喷管支承部350d的反应管203侧的一端连接有向形成在反应管203与筒部209之间的间隙S供给气体的气体供给管310d。另外，在喷管支承部350a～350d的另一端分别连接有喷管340a～340d。喷管340a～340d由例如石英或SiC等耐热性材料构成。
在气体供给管310a上，从上游方向按顺序分别设有供给第1处理气体的第1处理气体供给源360a、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)320a及作为开闭阀的阀330a。在气体供给管310b上，从上游方向按顺序分别设有供给第2处理气体的第2处理气体供给源360b、MFC320b及阀330b。在气体供给管310c上，从上游方向按顺序分别设有供给第3处理气体的第3处理气体供给源360c、MFC320c及阀330c。在气体供给管310d上，从上游方向按顺序分别设有供给非活性气体的非活性气体供给源360d、MFC320d及阀330d。在气体供给管310a、310b的比阀330a、330b靠下游侧的位置，分别连接有供给非活性气体的气体供给管310e、310f。在气体供给管310e、310f上，从上游方向按顺序分别设有MFC320e、320f及阀330e、330f。
主要由气体供给管310a、MFC320a、阀330a构成第1处理气体供给系统。也可以将第1处理气体供给源360a、喷管支承部350a、喷管340a包含在第1处理气体供给系统内来考虑。另外，主要由气体供给管310b、MFC320b、阀330b构成第2处理气体供给系统。也可以将第2处理气体供给源360b、喷管支承部350b、喷管340b包含在第2处理气体供给系统内来考虑。另外，主要由气体供给管310c、MFC320c、阀330c构成第3处理气体供给系统。也可以将第3处理气体供给源360c、喷管支承部350c、喷管340c包含在第3处理气体供给系统内来考虑。另外，主要由气体供给管310d、MFC320d、阀330d构成非活性气体供给系统。也可以将非活性气体供给源360d、喷管支承部350d、喷管340d包含在非活性气体供给系统内来考虑。此外，在本说明书中，在使用处理气体这一术语的情况下，具有仅包含第1处理气体的情况、仅包含第2处理气体的情况、仅包含第3处理气体的情况、仅包含非活性气体的情况、或者包含它们所有的情况。另外，在使用处理气体供给系统这一术语的情况下，具有仅包含第1处理气体供给系统的情况、仅包含第2处理气体供给系统的情况、仅包含第3处理气体供给系统的情况、仅包含非活性气体供给系统的情况、或者包含它们所有的情况。
在反应管203上形成有排气口230。排气口230形成在比第2气体排气口237靠下方的位置，与排气管231连接。在排气管231上经由作为检测处理室201内的压力的压力检测器(压力检测部)的压力传感器245及作为压力调整器(压力调整部)的APC(Auto PressureController，自动压力控制器)阀244而连接有作为真空排气装置的真空泵246，构成为能够以处理室201内的压力成为规定压力(真空度)的方式进行真空排气。真空泵246的下游侧的排气管231与废气体处理装置(未图示)等连接。此外，APC阀244是能够对阀进行开闭而进行处理室201内的真空排气/真空排气停止、并进一步能够调节阀开度来调整流导(conductance)而进行处理室201内的压力调整的开闭阀。主要由排气管231、APC阀244、压力传感器245构成作为排气部而发挥功能的排气系统。此外，也可以将真空泵246包含在排气系统中。
在反应管203内设置有作为温度检测器的温度传感器(未图示)，构成为通过基于由温度传感器检测出的温度信息调整向加热器207的供给电力而使处理室201内的温度成为所期望的温度分布。
在以上的处理炉202中，在要被批处理的多张晶片200相对于舟皿217被多层地装载的状态下，舟皿217一边被舟皿支承台218支承一边被插入到处理室201中，加热器207将被插入到处理室201中的晶片200加热到规定温度。
接下来，参照图2～图5来说明在本实施方式中优选使用的反应管203的结构。此外，在图3中，省略了喷管340、舟皿217等的记载。
如图2及图3所示，在筒部209上形成有多个用于向处理室201内供给处理气体的气体供给狭缝235。气体供给狭缝235将喷管配置室222和处理室201连通。喷管配置室(供给缓冲室)222划分形成在筒部209的外表面与反应管203的内表面之间。喷管配置室222的壁作为反应管203的壁的一部分而与反应管203呈同心圆状地形成。另外，喷管配置室222的壁作为筒部209的壁的一部分而与筒部209呈同心圆状地形成。根据这样的结构，能够提高流入到晶片表面的气体的比例。另外，喷管配置室222由下端部打开、上端的一部分(或全部)被平坦状的板封闭的有顶壁的形状构成。另外，喷管配置室222的顶壁部的上端为与筒部209的顶壁部的上端相同的高度。筒部209和反应管203的顶壁部一体地构成。
另外，筒部209与反应管203呈同心圆状地配置，在筒部209与反应管203之间形成有间隙S。
如图2及图3所示，在喷管配置室222的内部形成有将喷管配置室222内空间划分成多个空间的内壁248。内壁248由与反应管203相同的材料形成，例如由石英或SiC等耐热性材料形成。
划分喷管配置室222内的两个内壁248以将喷管配置室222从下端侧划分至上端侧而分别形成隔离的三个空间的方式设置。在喷管配置室222的各空间中分别设置有喷管340a～340c。通过内壁248，各喷管340a～340c被设置于分别独立的空间内，因此能够抑制从各喷管340a～340c供给的处理气体在喷管配置室222内混合。根据这样的结构，能够抑制在喷管配置室222内处理气体混合而形成薄膜、或生成副产物。
另外，在筒部209与反应管203之间的间隙S中，沿着其长度方向(上下方向)设置有喷管340d。间隙S在剖视下以包围筒部209的方式形成为环状。间隙S的宽度比筒部209与晶片200之间的间隙的宽度W(图5)大。作为一个例子，间隙S的宽度设定得比W的2倍大。
喷管340a～340c沿着其长度方向(上下方向)设在喷管配置室222内的比下部靠上部的位置，喷管340d沿着其长度方向(上下方向)设在间隙S内的比下部靠上部的位置。喷管340a～340d分别构成为I字型的长喷管。在喷管340a～340d的侧面上分别设有供给气体的气体供给孔234a～234d。气体供给孔234a～234c分别以朝向反应管203的中心的方式开口，气体供给孔234d以朝向反应管203的周向的方式开口。像这样，在喷管配置室222中设有三根喷管340a～340c，构成为能够向处理室201内供给多种气体。另外，在间隙S中设有喷管340d，构成为能够向间隙S内供给非活性气体(吹扫气体)。根据这样的结构，能够将筒部背侧有效地吹扫，抑制筒部背侧的气体的滞留，能够缩短吹扫时间。而且，通过抑制筒部背侧的气体的滞留，而能够减少颗粒。另外，通过从筒部背侧供给吹扫气体，而能够辅助高压工艺时的处理室201内的升压。
在筒部209的与形成有喷管配置室222的一个侧面相对的另一侧面，形成有第1气体排气口236。第1气体排气口236以在与喷管配置室222之间夹持处理室201的收纳晶片200的区域的方式配置。并且第1气体排气口236形成在处理室201的收纳晶片200的从下端侧至上端侧为止的区域(晶片区域)。另外，在筒部209的第1气体排气口236的下方的侧面，形成有第2气体排气口237。另外排气管231在反应管203的靠下端的位置，向与第2气体排气口237相同的方向开口。像这样，第1气体排气口236、第2气体排气口237及排气口237在从筒部209的中心观察时，设在与气体供给狭缝相反的一侧。也就是说，第1气体排气口236是将处理室201和间隙S连通并将处理室201内的环境气体排出到间隙S的气体排气口。从第1气体排气口236排出的气体经由筒部209的背侧(筒部209与反应管203之间)的间隙S并经由排气口230被从排气管231向反应管203外排出。另外第2气体排气口237将处理室201下方的环境气体(主要是吹扫气体)向间隙S排出。根据这样的结构，从晶片通过后的气体经由筒部背侧整体而排出，由此能够减小排气部的压力与晶片区域的压力之差而使压力损失为最小限度。并且，能够通过最小限度的压力损失，降低晶片区域的压力，从而能够提高晶片区域的流速，缓和负载效应(loading effect)。
图4是表示气体供给狭缝235的结构的图，省略了舟皿217等的记载。如图4所示，气体供给狭缝235沿上下左右方向形成为多层、多列的矩阵状。分别与喷管配置室222内的由内壁248划分出的各空间相对的横长的狭缝沿上下方向形成有多个。
若使气体供给狭缝235的筒部209周向上的长度与喷管配置室222内的各空间的周向上的长度相同则气体供给效率会提高，因此是优选的。另外，若气体供给狭缝235除去内壁248与筒部209的连结部分以外在横长上形成为纵向多层则气体供给效率会提高，因此是优选的。另外，优选的是，气体供给狭缝235的列数形成为与被划分出的空间相同的数量。在本实施方式中，与三个划分出的空间相对应地形成有三列气体供给狭缝235。换言之，气体供给孔234a～234c、相对应的气体供给狭缝235及第1气体排气口236处于直线上，各条直线从处理室201的大致中心通过。
气体供给狭缝235以作为四角的边缘部描绘曲面的方式平滑地形成。对边缘部进行倒圆角等，使其成为曲面状，由此能够抑制边缘部周缘的气体的滞留，能够抑制边缘部的膜的形成，而且能够抑制形成在边缘部上的膜的膜剥离。
另外，在筒部209的喷管配置室222侧的侧面的下端，形成有用于将喷管340a～340c设置在喷管配置室222内的开口部256。喷管340a～340c在其下端在安装于喷管支承部350a～350c的状态下固定于歧管226。喷管支承部350a～350c成为预先安装喷管340a～340c的部分、与预先固定于歧管226的部分的双构件结构。喷管的设置通过在将喷管340a～340c从开口部256的下方插入到各空间中并使双构件嵌合的基础上以螺栓等固定来进行。此外能够适当使用对位置和/或角度进行微调整的零部件(未图示)。
喷管配置室222内的内壁248从喷管配置室222的顶壁部形成至反应管203的下端部上部。具体地说，内壁248的下端形成至比开口部256的上端靠下侧的位置。内壁248的下端形成为比反应管203的下端部靠上侧、且比喷管支承部350的上端部靠下侧的区域。
如图5所示，气体供给狭缝235形成为分别配置在相邻的晶片200与晶片200之间，其中该晶片200多层地载置在收纳于处理室201的状态下的舟皿217上。在图5中，省略舟皿217来进行说明。优选的是，可以以相对于能够载置于舟皿217的最下层的晶片200与在其下侧相邻的舟皿217的底板之间、各晶片200之间、以及最上层的晶片200与在其上侧相邻的舟皿217的顶板之间按每一层相对的方式形成。
也可以是，喷管340a～340c的气体供给孔234a～234c以相对于各气体供给狭缝235一一对应的方式，形成在各气体供给狭缝235的纵宽的中央部分。例如，可以在形成了26个气体供给狭缝235时，分别形成26个气体供给孔234a～234c。即，可以是气体供给狭缝235和气体供给孔234a～234c以所载置的晶片200的张数+1个的数量形成。
另一方面，第1气体排气口236形成在筒部209的晶片区域，供处理室201和间隙S连通。第2气体排气口237从比气体排气口230的上端高的位置形成至比排气口230的下端高的位置。通过成为这样的狭缝结构，而能够在各晶片200上形成与晶片200平行的处理气体的流动(参照图5箭头)。由于会抑制在晶片200的外侧环流的气体流动，所以筒部209与晶片200之间的间隙的宽度W能够在可将舟皿217安全地插入并使其旋转的范围内被设定成最小。
如图6所示，作为控制部(控制机构)的控制器280构成为具备CPU(CentralProcessing Unit，中央处理器)121a、RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)121b、存储装置121c、I/O端口121d的计算机。RAM121b、存储装置121c、I/O端口121d构成为能够经由内部总线121e与CPU121a进行数据交换。在控制器280上连接有例如构成为触摸面板等的输入输出装置122。
存储装置121c由例如闪存、HDD(Hard Disk Drive，硬盘驱动器)等构成。在存储装置121c内可读地存储有控制衬底处理装置的动作的控制程序、记载有后述的衬底处理的步骤和条件等的工艺配方等。工艺配方使控制器280执行后述的衬底处理工序中的各步骤，以能够得到规定结果的方式进行组合，作为程序而发挥功能。以下也将工艺配方和控制程序等简单地总称为程序。在本说明书中在使用程序这一术语的情况下，具有仅包含工艺配方一方的情况、仅包含控制程序一方的情况、或者包含它们双方的情况。RAM121b构成为暂时保持由CPU121a读出的程序和数据等的存储区域(工作区域)。
I/O端口121d与上述的MFC320a～320f、阀330a～330f、压力传感器245、APC阀244、真空泵246、加热器207、温度传感器、舟皿旋转机构267、舟皿升降机115等连接。
CPU121a构成为，从存储装置121c读出并执行控制程序，且根据来自输入输出装置122的操作指令的输入等从存储装置121c读出工艺配方。CPU121a构成为，以遵照读出的工艺配方的内容的方式，控制基于MFC320a～320f对各种气体的流量调整动作、阀330a～330f的开闭动作、APC阀244的开闭动作及基于压力传感器245的由APC阀244进行的压力调整动作、真空泵246的起动及停止、基于温度传感器的加热器207的温度调整动作、基于舟皿旋转机构267进行的舟皿217的旋转及旋转速度调节动作、基于舟皿升降机115进行的舟皿217的升降动作等。
控制器280并不限于构成为专用计算机的情况，也可以构成为通用计算机。例如，准备保存有上述程序的外部存储装置(例如硬盘等磁盘、CD等光盘、MO等光磁盘、USB存储器等半导体存储器)123，并使用该外部存储装置123对通用计算机安装程序等，由此能够构成本实施方式的控制器280。但是，用于向计算机供给程序的手段并不限于经由外部存储装置123供给的情况。例如，也可以使用因特网或专用线路等通信手段，而不经由外部存储装置123地供给程序。存储装置121c和外部存储装置123构成为计算机可读取的记录介质。以下，也将它们简单地总称为记录介质。在本说明书中在使用记录介质这一术语的情况下，具有仅包含存储装置121c一方的情况、仅包含外部存储装置123一方的情况、或者包含它们双方的情况。
接下来，说明与本发明相关的衬底处理装置的动作概要。此外，衬底处理装置由控制器280控制。
将载置有规定张数的晶片200的舟皿217插入到反应管203内，通过密封盖219，将反应管203气密地封闭。在被气密地封闭的反应管203内，将晶片200加热，并且将处理气体供给到反应管203内，对晶片200进行加热等热处理。
作为热处理，例如通过交替供给作为第1处理气体的NH3气体、作为第2处理气体的HCDS气体、作为第3处理气体的N2气体(将HCDS气体供给→N2吹扫→NH3气体供给→N2吹扫作为一个循环并重复规定次数的该循环)，而在晶片200上形成SiN膜。处理条件例如如下述。晶片200的温度：100～600℃，处理室内压力：1～3000Pa，HCDS气体供给流量：1～2000sccm，NH3气体供给流量：100～10000sccm，N2气体供给流量：10～10000sccm，SiN膜的膜厚：0.2～10nm
首先，从第2处理气体供给系统的气体供给管310b经由喷管340b的气体供给孔234b、气体供给狭缝235向处理室201内供给HCDS气体。具体地说，通过打开阀330b、330f，与运载气体一起，开始从气体供给管310b向处理室201内供给HCDS气体。此时，调整APC阀244的开度，将处理室201内的压力维持为规定压力。在经过规定时间后，关闭阀330b，停止HCDS气体的供给。
供给到处理室201内的HCDS气体被供给到晶片200，当在晶片200上平行地流动后，从第1气体排气口236通过并在间隙S中从上部向下部流动，经由第2气体排气口237、排气口230从排气管231排出。
此外，若在向处理室201内供给HCDS气体的期间，打开与气体供给管310a连接的非活性气体供给管的阀330e及气体供给管310c、310d的阀330c、330d而使N2等非活性气体流动，则能够防止HCDS气体蔓延进气体供给管310a、310c、310d内。
在关闭阀330b而停止向处理室201内供给HCDS气体后，对处理室201内进行排气，排除残留在处理室201内的HCDS气体和反应生成物等。此时，若从气体供给管310a、310b、310c、310d将N2等非活性气体分别供给到处理室201内及间隙S而进行吹扫，则能够进一步提高从处理室201内及间隙S排除残留气体的效果。
接着，从第1处理气体供给系统的气体供给管310a经由喷管340a的气体供给孔234a、气体供给狭缝235向处理室201内供给NH3气体。具体地说，通过打开阀330a、330e，与运载气体一起，开始从气体供给管310a向处理室201内供给NH3气体。此时，调整APC阀244的开度，将处理室201内的压力维持为规定压力。在经过规定时间后，关闭阀330a，停止NH3气体的供给。
供给到处理室201内的NH3气体被供给到晶片200，在晶片200上平行地流动后，从第1气体排气口236通过并在间隙S中从上部向下部流动，经由第2气体排气口237、排气口230从排气管231排出。
此外，若在向处理室201内供给NH3气体的期间，打开与气体供给管310b连接的非活性气体供给管的阀330f及阀330c、330d而使N2等非活性气体流动，则能够防止NH3气体蔓延进气体供给管310b、310c、310d内。
在关闭阀330a而停止向处理室201内供给NH3气体后，对处理室201内进行排气，排除残留在处理室201内的NH3气体和反应生成物等。此时，若从气体供给管310a、310b、310c、310d将N2等非活性气体分别供给到处理室201内及间隙S而进行吹扫，则能够进一步提高从处理室201内及间隙S排除残留气体的效果。
当晶片200的处理完成后，通过上述动作的反向步骤，将舟皿217从反应管203内搬出。晶片200通过未图示的晶片移载机，被从舟皿217移载到移载架的晶片盒(pod)，晶片盒通过晶片盒搬送机，被从移载架移载到晶片盒载台，并通过外部搬送装置搬出到壳体的外部。
在上述实施方式中，说明了交替地供给第1处理气体和第2处理气体的情况，但本发明也能够适用于同时供给第1处理气体和第2处理气体的情况。
在上述实施方式中，虽然将喷管配置室222划分成三个空间，但可以划分成两个空间，也可以划分成四个以上的空间。能够根据所期望的热化学处理所需的喷管的根数，改变划分的空间的数量。另外，若是相互不发生反应的气体，则也可以在一个区间中配置多根喷管。虽然喷管340d在筒部209与反应管203的间隙S中配置一个，但并不限于此，也可以配置两个以上的喷管。
另外，能够分别改变喷管的形状。例如，喷管的气体供给孔并不限于按每个晶片设置的细孔，也可以为沿喷管的长度方向跨着多张晶片延伸的那样的狭缝。另外，具有如下情况：通过使设置在中央空间的喷管的气体供给孔不是朝向晶片200而是朝向喷管配置室的侧壁而开口，能够使处理气体在空间内扩散，从各气体供给狭缝均匀地供给处理气体。而且，喷管也可以为达不到最下方的气体供给狭缝的位置的长度的、顶端开口的简单的管。
喷管配置室222并不限于在其内周侧具有与筒部共通的壁，也可以是其内周侧全部相对于处理室201开口。同样地喷管配置室222并不限于在其外周侧具有与反应管共通的壁，也可以具有独自的壁。例如，喷管配置室222能够由使筒部向外侧鼓出的凹部构成。
根据本实施方式，能够得到以下所示的一个或多个效果。
(a)能够使晶片下游的压力损失为最小限度并使晶片之间的速度分布均匀。即，通过将从晶片通过后的气体经由筒部背侧排出而能够使压力损失成为最小限度，由此能够降低晶片区域的压力，通过降低晶片区域的压力，而能够提高晶片区域的流速，缓和负载效应。
(b)通过在反应管与筒部之间设置喷管配置室，并将反应管保持为正圆的筒形状，而能够减薄反应管的壁厚，从而能够减小处理室的容积。另外，能够减少焊接部位而使反应管容易制造，且能够提高强度，从而能够缩短处理室内的升温时间。
(c)通过以在晶片接近处包围晶片的方式设置筒部，而能够提高流入到晶片表面的气体的比例。例如，在不使用本实施方式中的筒部的情况下气体流入率为6％左右，但通过使用本实施方式中的筒部而能够使其提高至50％左右。
(d)通过在筒部的背侧设置吹扫用的喷管，对筒部背侧有效地进行吹扫，筒部内的气体的滞留被抑制，能够缩短吹扫时间。另外，通过抑制筒部内的气体的滞留，而能够减少颗粒。
(e)通过在筒部的背侧设置吹扫用的喷管，而能够辅助高压工艺时的升压。
＜实验例＞
图7是表示使用本实施方式中的反应管203对气体流动进行解析而得到的结果的图。如图7所示，从喷管340供给的气体从处理室201内的晶片200之间通过并经由第1气体排气口236、筒部209的背侧、第2气体排气口237而被从排气管231排出。即，确认到通过在从晶片200的下端侧到上端侧的晶片区域范围内形成第1气体排气口236，而气体的通过截面积变大，因此能够减少压力损失。
图8的(A)是表示比较例中的反应管内的压力分布的图，图8的(B)是表示本实施方式中的反应管203内的压力分布的图。图8的(A)所示的比较例中的反应管的形成在筒部上的气体排气口的结构与本实施方式中的反应管不同。在比较例中的反应管中，在与气体供给狭缝相对应的位置设有与气体供给狭缝相同形状的气体排气狭缝。
在比较例中的反应管中，如图8的(A)所示，即使通过APC阀244、压力传感器245、真空泵246等的排气部而设定成5Pa，晶片区域的压力也会由于压力损失而变成15Pa。另一方面，如图8的(B)所示，在本实施方式中的反应管中，即使通过排气部设定成5Pa，也能够使晶片区域的压力为10Pa，与比较例相比能够将压力损失减少5Pa。在此，由于晶片上的流速与晶片上的压力成反比，所以确认到本实施方式中的反应管的晶片上的流速成为比较例中的反应管的晶片上的流速的1.5倍。
图9是对使用本实施方式中的反应管和比较例中的反应管来分别进行成膜处理时的晶片中心的流速分布进行比较而示出的图。图10是对使用本实施方式中的反应管和比较例中的反应管来分别进行成膜处理时的原料分压分布进行比较而示出的图。
在对大容量的晶片进行处理的情况下，气体的流速越大则副产物的清除效率越提高，面内的负载效应等会被改善，因此是期望的。
如图9所示，在使用了比较例中的反应管的情况下，上下层的晶片中心的气体速度分布成为±8.07％，流速分布不均匀。即，在比较例中，会产生压力损失，与上层的晶片相比下层的晶片上的流速变大。另外，如图10所示，在上下层中晶片中心的原料分压分布成为±1.65％，上层的晶片与下层的晶片相比膜厚变厚。
另一方面，如图9所示，在使用了本实施方式中的反应管的情况下，晶片中心的气体速度分布提高到±2.95％，即使在以与比较例相同的条件进行了实验的情况下，流速与比较例相比也会变快。即，与比较例相比压力损失减少，由此在流速上升的同时流速的均匀性也会提高。另外，如图10所示，在上下层中晶片中心的原料分压分布成为±0.96％，成膜气体的分解的促进程度在上层和下层中成为大致均匀，晶片面间的膜厚均匀性提高。
在通过衬底处理装置进行的成膜处理中，例如具有形成CVD、PVD、ALD、Epi、其他氧化膜、氮化膜的处理、形成含金属的膜的处理。而且，也可以是退火处理、氧化处理、扩散处理等处理。
以上，说明了本发明的各种典型的实施方式及实施例，但本发明并不限定于这些实施方式及实施例，也能够适当组合后使用。
附图标记说明
10衬底处理装置 121控制器 200晶片(衬底) 201处理室 203反应管 209筒部217舟皿 222喷管配置室 230排气口 235气体供给狭缝 236第1气体排气口 237第2气体排气口 340喷管。

Claims (14)

1.一种衬底处理装置，其特征在于，具备：
衬底保持件，其保持多张衬底；
筒部，其设置在反应管内部，具有收纳所述衬底保持件并对所述衬底进行处理的处理室；
气体供给部，其与所述筒部接近地沿着其延伸方向配置，向所述处理室内供给处理气体；
气体供给口，其以供所述气体供给部和所述处理室连通的方式形成；
气体排气口，其以使所述反应管与所述筒部之间的间隙和所述处理室连通的方式形成于所述筒部，将所述处理室内的环境气体排出到所述间隙；和
排气部，其与所述反应管连接，对所述间隙内的环境气体进行排气。
2.如权利要求1所述的衬底处理装置，其特征在于，
所述反应管的上端被封闭，所述排气部在比所述气体排气口靠下方的位置处与所述反应管连接。
3.如权利要求2所述的衬底处理装置，其特征在于，
在所述筒部的比所述气体排气口靠下方的位置，形成有对所述处理室下方的环境气体进行排气的第2气体排气口。
4.如权利要求3所述的衬底处理装置，其特征在于，
从所述气体排气口排出的气体经由所述筒部背后的所述间隙而被从所述排气部排出到所述反应管外。
5.如权利要求4所述的衬底处理装置，其特征在于，
所述筒部的上端被封闭。
6.如权利要求2所述的衬底处理装置，其特征在于，
所述气体排气口及所述排气部在从所述筒部的中心观察时，设在与所述气体供给口相反的一侧。
7.如权利要求6所述的衬底处理装置，其特征在于，
所述气体供给部具有划分所述间隙而设置的缓冲室，所述气体供给口设在作为所述缓冲室的内周侧的壁的所述筒部上。
8.如权利要求7所述的衬底处理装置，其特征在于，
所述气体供给部具有气体喷管，该气体喷管配置在所述喷管配置室内，并向所述处理室内供给处理气体。
9.如权利要求8所述的衬底处理装置，其特征在于，
所述气体供给孔设在与所述气体排气口相面对的位置。
10.如权利要求7所述的衬底处理装置，其特征在于，
通过使用除了所述喷管配置室以外的所述间隙整体将所述处理室内的环境气体从所述气体排气口向所述排气部排出，而相对于规定直径的所述反应管，使所述气体排气口与所述排气部之间的压力损失最小化。
11.如权利要求7所述的装置，其特征在于，
将向所述间隙供给非活性气体的气体喷管设置在所述筒部背后的所述间隙。
12.一种反应管，在衬底处理装置中使用，所述反应管的特征在于，具备：
筒部，其设置在反应管内部，具有收纳保持多张衬底的衬底保持件并对所述衬底进行处理的处理室；
喷管配置室，其划分所述反应管与所述筒部之间的间隙而设置，配置向所述处理室内供给处理气体的气体喷管；
气体供给口，其以供所述喷管配置室和所述处理室连通的方式形成于所述筒部；
气体排气口，其以使所述间隙和所述处理室连通的方式形成于所述筒部，将所述处理室内的环境气体排出到所述间隙；和
排气口，其形成于所述反应管，与排出所述间隙内的环境气体的排气部连接。
13.一种半导体器件的制造方法，其特征在于，具备：
向设置在反应管内部的筒部内的处理室内搬送保持多张衬底的衬底保持件的工序；
从在划分所述反应管与所述筒部之间的间隙而设置的喷管配置室内配置的气体喷管，经由以供所述喷管配置室和所述处理室连通的方式形成于所述筒部的气体供给口向所述处理室内供给处理气体的工序；和
从以使所述间隙和所述处理室连通的方式形成于所述筒部的气体排气口将所述处理室内的环境气体排出到所述间隙、且将被排出到所述间隙中的所述环境气体从与所述反应管连接的排气部排出到所述反应管外的工序。
14.一种程序，其特征在于，通过计算机使衬底处理装置执行如下步骤：
向设置在所述衬底处理装置的反应管内部的筒部内的处理室内搬送保持多张衬底的衬底保持件的步骤；
从在划分所述反应管与所述筒部之间的间隙而设置的喷管配置室内配置的气体喷管，经由以供所述喷管配置室和所述处理室连通的方式形成于所述筒部的气体供给口向所述处理室内供给处理气体的步骤；和
从以使所述间隙和所述处理室连通的方式形成于所述筒部的气体排气口将所述处理室内的环境气体排出到所述间隙、且将被排出到所述间隙中的所述环境气体从与所述反应管连接的排气部排出到所述反应管外的步骤。
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