CN111719142A - 热处理装置和成膜方法 - Google Patents

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小原一辉
山口达也
菊池康晃
草岛龙司
名须川信也
菊池一行
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Abstract

本发明所要解决的技术问题在于：提供一种能够改善大流量处理中的温度均匀性的技术。本发明解决技术问题的方法在于：本发明的一个方式的热处理装置具有：多段收纳多个基板并进行处理的可减压的处理容器；对上述处理容器内的上述基板进行加热的第一加热器；向上述处理容器内的高度不同的位置供给气体的多个气体供给管；和设置于上述多个气体供给管中的向最下方位置供给气体的气体供给管并对上述气体进行加热的第二加热器。

Description

热处理装置和成膜方法
技术领域
本发明涉及热处理装置和成膜方法。
背景技术
已知有以下的技术：在将处理气体供给至处理容器内之前，利用设置于处理容器外部的加热器预加热至规定温度，由此将活化且加热后的处理气体供给至处理容器内(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2001－345314号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
本发明提供一种能够改善大流量处理中的温度均匀性的技术。
用于解决技术问题的技术方案
本发明的一个方式的热处理装置具有：多段收纳多个基板并进行处理的可减压的处理容器；对上述处理容器内的上述基板进行加热的第一加热器；向上述处理容器内的高度不同的位置供给气体的多个气体供给管；和设置于上述多个气体供给管中的向最下方位置供给气体的气体供给管并对上述气体进行加热的第二加热器。
发明效果
利用本发明，能够改善大流量处理中的温度均匀性。
附图说明
图1是表示第一实施方式的热处理装置的构成例的截面图。
图2是用于对图1的热处理装置中的气体供给管的配置进行说明的图。
图3是表示ALD法的一个例子的流程图。
图4是用于对第一实施方式的热处理装置的效果进行说明的图(1)。
图5是用于对第一实施方式的热处理装置的效果进行说明的图(2)。
图6是表示第二实施方式的热处理装置的构成例的截面图。
图7是用于对图6的热处理装置中的气体供给管的配置进行说明的图。
图8是用于对第二实施方式的热处理装置的效果进行说明的图(1)。
图9是用于对第二实施方式的热处理装置的效果进行说明的图(2)。
图10是表示第三实施方式的热处理装置的构成例的截面图。
图11是用于对图10的热处理装置中的气体供给管的配置进行说明的图。
附图标记说明
1A、1B、1C 热处理装置
10 处理容器
62、64、66、66－1～5 气体供给管
62c、64c、66c、66－1c～5c 加热器
具体实施方式
以下，参照附图对不限定本发明的例示的实施方式进行说明。在全部附图中，对于相同或相对应的部件或零件，标注相同或相对应的参照符号，省略重复的说明。
〔第一实施方式〕
(热处理装置)
对第一实施方式的热处理装置进行说明。图1是表示第一实施方式的热处理装置的构成例的截面图。图2是用于对图1的热处理装置中的气体供给管的配置进行说明的图。
热处理装置1A具有能够对内部进行减压的处理容器10。处理容器10收纳作为基板的半导体晶片(以下，称为“晶片W”。)。
处理容器10具有下端开放的有顶部的圆筒形状的内管12和下端开放且覆盖内管12的外侧的有顶部的圆筒形状的外管14。内管12和外管14由石英等耐热性材料形成，同轴状配置而成双层管结构。在处理容器10内，在高度方向空开规定间隔并以货架状(多段)保持多个晶片W的晶舟16被搬入搬出。
内管12的顶部例如是平坦的。在内管12的一侧形成有沿着其长度方向(上下方向)收纳气体供给管的喷嘴收纳部18。关于喷嘴收纳部18，使内管12的侧壁的一部分向外侧突出而形成凸部20，将凸部20内形成为喷嘴收纳部18。与喷嘴收纳部18相对而在内管12的相反侧的侧壁，沿着其长度方向(上下方向)形成有宽度L1的矩形状的开口22。宽度L1处于10mm～400mm左右的范围内。开口22为以能够排出内管12内的气体的方式形成的气体排气口。
处理容器10的下端被例如由不锈钢形成的圆筒形状的总管30支撑。在总管30的上端形成有凸缘部32，将外管14的下端设置并支撑在凸缘部32上。使O型环等密封部件34介于凸缘部32与外管14的下端之间而使外管14内成为气密状态。
在总管30的上部的内壁设置有圆环状的支撑部36，在支撑部36上设置内管12的下端并将其支撑。在总管30的下端的开口隔着O型环等密封部件40气密地安装有盖体38，将处理容器10的下端的开口、即总管30的开口气密地堵塞。盖体38例如由不锈钢形成。
在盖体38的中央部隔着磁性流体密封件42贯通设置有旋转轴44。旋转轴44的下部被由晶舟升降机构成的升降部46的臂48自由旋转地支撑，通过电动机能够进行旋转。
在旋转轴44的上端设置有旋转盘50，隔着石英制的保温台52，保持晶片W的晶舟16载置于旋转盘50上。因此，通过使升降部46升降，盖体38与晶舟16成为一体地上下移动，从而能够在处理容器10内搬出搬入晶舟16。
气体供给部60A设置于总管30，向内管12内供给处理气体、吹扫气体等规定的气体。气体供给部60A具有多个(例如3个)相同长度的石英制的气体供给管62、64、66。各气体供给管62、64、66在内管12内沿着其长度方向设置，并且其基端弯曲成L字状，贯通总管30而被支撑。
如图2所示，气体供给管62、64、66设置为在内管12的喷嘴收纳部18内沿着周向成为一列。在各气体供给管62、64、66中，沿着其长度方向以规定间隔形成有多个气孔62a、64a、66a。各气孔62a、64a、66a向水平方向放出各气体。规定间隔设定为例如与被晶舟16支撑的晶片W的间隔相同。另外，高度方向的位置设定为各气孔62a、64a、66a位于上下方向上相邻的晶片W之间的中间，能够将各气体有效地供给晶片W之间的空间。作为一个例子，气体供给管62为供给第一反应气体的喷嘴，气体供给管64为供给与第一反应气体反应而形成反应产物的第二反应气体的喷嘴，气体供给管66为供给吹扫气体的喷嘴。作为第一反应气体，例如可以列举含硅气体、含金属气体。作为第二反应气体，例如可以列举氮化气体、氧化气体。作为吹扫气体，例如可以列举不活泼气体。
气体供给管62、64、66分别经由气体配管62b、64b、66b，供给第一反应气体、第二反应气体、吹扫气体。
在气体配管62b、64b、66b中，分别设置有阀(未图示)、质量流量控制器(未图示)、加热器62c、64c、66c和配管加热器62d、64d、66d。
加热器62c、64c、66c分别对在气体配管62b、64b、66b内流动的气体进行加热。加热器62c、64c、66c的设定温度例如可以为100℃～200℃。
配管加热器62d、64d、66d分别抑制被加热器62c、64c、66c加热后的气体在气体配管62b、64b、66b内流动时温度下降。配管加热器62d、64d、66d的设定温度例如可以与加热器62c、64c、66c的设定温度相同，例如可以为100℃～200℃。
在总管30的上部的侧壁且支撑部36的上方形成有气体出口70，能够经由内管12与外管14之间的空间72，排出由开口22排出的内管12内的气体。在气体出口70设置有排气部74。排气部74具有与气体出口70连接的排气通路76。在排气通路76上依次设置有压力调整阀78和真空泵80，能够将处理容器10内排成真空。
在外管14的外周侧以覆盖外管14的方式设置有圆筒形状的加热器90。加热器90对收纳于处理容器10内的晶片W进行加热。加热器90被分割成多个区域，具有从铅直方向的上侧向下侧设置的7个加热器90a～90g。以下，将设置有加热器90a、90b、90c、90d、90e、90f、90g的区域分别称为“区域1”、“区域2”、“区域3”、“区域4”、“区域5”、“区域6”、“区域7”。加热器90a～90g构成为能够分别利用电力控制器(未图示)独立地控制发热量。
其中，在图1中显示了加热器90被分割成7个区域的方式，但并不限定于此，例如也可以从铅直方向的上侧向下侧被分割成6个以下的区域，还可以被分割成8个以上的区域。另外，加热器90可以被分割成多个区域，也可以由1个区域构成。
热处理装置1A的全部动作例如被计算机等控制部95控制。另外，执行热处理装置1A的全部动作的计算机程序存储在存储介质96中。存储介质96例如可以为软磁盘、微型光盘、硬盘、闪存器、DVD等。
(成膜方法)
作为利用热处理装置1A的成膜方法的一个例子，对利用原子层沉积(ALD：AtomicLayer Deposition)法在晶片W上形成硅氮化膜的方法进行说明。图3是表示ALD法的一个例子的流程图。
首先，利用升降部46将保持有多个晶片W的晶舟16搬入处理容器10内，利用盖体38将处理容器10的下端的开口气密地堵塞并密闭。接着，利用排气部74进行抽真空，使得处理容器10内的压力成为规定压力，利用加热器90对处理容器10内的晶片W进行加热，使晶舟16旋转。
接着，依次间歇地供给来自气体供给管62的含硅气体(步骤S1)、来自气体供给管66的不活泼气体(步骤S2)、来自气体供给管64的氮化气体(步骤S3)和来自气体供给管66的不活泼气体(步骤S4)。由此，在最初的供给含硅气体的步骤S1中，含硅气体吸附在晶片W上，在接下来的供给不活泼气体的步骤S2中，吹扫多余的含硅气体。然后，在接下来的供给氮化气体的步骤S3中，使所供给的氮化气体与含硅气体反应，利用接下来的供给不活泼气体的步骤S4吹扫多余的氮化气体，形成大致为单分子层的薄的单元膜。将该一系列循环进行规定次数(步骤S5)，形成所希望的膜厚的硅氮化膜。
这样，在ALD法中，在短时间内将含硅气体和氮化气体以间隔吹扫气体的方式交替供给至处理容器10内。因此，为了在规定时间内供给规定量的气体，优选能够从气体供给管62、64、66供给大流量(例如10slm以上)的气体。
然而，在热处理装置1A中，由于从多个气孔62a、64a、66a向水平方向放出各气体，因此，从周缘侧向晶片W供给气体，气体在晶片W上从周缘部向中央部流动。因此，在将大流量的气体供给至处理容器10内的情况下，若从气孔62a、64a、66a放出的气体没有被充分加热，则晶片W的周缘部的温度因该气体而下降。作为其结果，晶片W的中央部与周缘部之间产生温度差，晶片温度的面内均匀性变差。
另外，在热处理装置1A中，在内管12内沿着其长度方向设置的气体供给管62、64、66内，气体从下方向上方流动。此时，在供给气体供给管62、64、66的气体没有被充分加热的情况下，该气体在气体供给管62、64、66内流动时被加热器90加热。因此，供给至处理容器10内的下方区域的气体的温度低于供给至处理容器10内的上方区域的气体的温度。作为其结果，晶片温度的面间均匀性变差。另外，从气体供给管62、64、66向处理容器10内供给的气体的流量越大，该温度差越增大。
因此，在第一实施方式中，将大流量的气体供给至处理容器10内时，利用加热器62c、64c、66c和配管加热器62d、64d、66d将该气体加热至规定温度。由此，在将大流量的气体供给至处理容器10内的情况下，由于向处理容器10内供给充分加热后的气体，能够抑制晶片W的周缘部的温度下降。作为其结果，晶片温度的面内均匀性提高。另外，由于供给至处理容器10内的下方区域和上方区域的气体的温度差变小，晶片温度的面间均匀性提高。
另外，在ALD法中，为了在短时间内吹扫残留于处理容器10内的第一反应气体和第二反应气体，与第一反应气体和第二反应气体相比，多数情况下以大流量供给吹扫气体。因此，可以利用加热器66c和配管加热器66d对吹扫气体进行加热，只利用配管加热器62d、64d对第一反应气体和第二反应气体进行加热。另外，气体供给管62、64、66与加热器62c、64c、66c之间的距离短时，也可以不设置配管加热器62d、64d、66d。
另外，在上述的实施方式中，作为成膜方法的一个例子，对ALD法进行了说明，但并不限定于此，例如同样也可以适用于化学气相沉积(CVD：Chemical Vapor Deposition)法。
(评价)
利用热处理装置1A，对为了确认第一实施方式的效果而进行的评价结果进行说明。
首先，在处理容器10内收纳保持有多个晶片W的晶舟16，控制供给加热器90a～90g的电力，从而调整加热器90a～90g的发热量，使得晶片W的温度成为240℃。另外，将加热器66c的设定温度调整为200℃，将配管加热器66d的设定温度调整为100℃，从气体供给管66向处理容器10内以40slm的流量供给加热后的氮(N2)气体。
接着，对于被晶舟16保持的多个晶片W中的一部分晶片W，分别测定中央部的1个部位和周缘部的10个部位的温度。将测定结果示于图4。在图4中，横轴表示晶舟16中的晶片位置，第一纵轴表示晶片温度[℃]，第二纵轴表示供给至加热器90的电力[％]。在图4中，用晶片位置“1”表示晶舟16的最上段的位置，用晶片位置“115”表示最下段的位置。另外，在图4中，用实线表示晶片W的中央部O的测定结果，用虚线表示晶片W的周缘部A～J的测定结果，用点划线表示供给加热器90的电力。另外，氮气从晶片W的周缘部F侧供给。
另外，为了比较，在处理容器10内收纳保持有多个晶片W的晶舟16，控制供给加热器90a～90g的电力，调整加热器90a～90g的发热量，使得晶片W的温度成为240℃。另外，关闭加热器66c，将配管加热器66d的设定温度调整为100℃，从气体供给管66向处理容器10内以40slm的流量供给氮气。
接着，对于被晶舟16保持的多个晶片W中的一部分晶片W，分别测定中央部的1个部位和周缘部的10个部位的温度。将测定结果示于图5。在图5中，横轴表示晶舟16中的晶片位置，第一纵轴表示晶片温度[℃]，第二纵轴表示供给至加热器90的电力[％]。在图5中，用晶片位置“1”表示晶舟16的最上段的位置，用晶片位置“115”表示最下段的位置。另外，在图5中，用实线表示晶片W的中央部O的测定结果，用虚线表示晶片W的周缘部A～J的测定结果，用点划线表示供给加热器90的电力。另外，氮气从晶片W的周缘部F侧供给。
如图4所示，利用加热器66c对氮气进行加热时，晶片温度的面间均匀性和面内均匀性良好。另一方面，如图5所示，不利用加热器66c对氮气进行加热时，气体供给管66的附近(例如周缘部F)的晶片温度变低了。另外，在处理容器10的下方区域(例如晶片位置85～115)，晶片温度的下降显著。
根据以上的结果可以认为，利用第一实施方式的成膜方法，能够改善大流量处理中的温度均匀性。
〔第二实施方式〕
(热处理装置)
对第二实施方式的热处理装置进行说明。图6是表示第二实施方式的热处理装置的构成例的截面图。图7是用于对图6的热处理装置中的气体供给管的配置进行说明的图。
第二实施方式的热处理装置1B在供给吹扫气体的喷嘴由2个相同长度的气体供给管66－1、66－2形成的方面，与第一实施方式的热处理装置1A不同。另外，关于其他方面，由于与第一实施方式的热处理装置1A相同，因此以不同的方面为中心进行说明。
气体供给部60B设置于总管30，向内管12内供给处理气体、吹扫气体等规定的气体。气体供给部60B具有多个(例如4个)相同长度的石英制的气体供给管62、64、66－1、66－2。各气体供给管62、64、66－1、66－2在内管12内沿着其长度方向设置，并且其基端弯曲成L字状，贯通总管30而被支撑。
如图7所示，气体供给管62、64、66－1、66－2设置为在内管12的喷嘴收纳部18内沿着周向成为一列。在各气体供给管62、64、66－1、66－2中，沿着其长度方向以规定间隔形成有多个气孔62a、64a、66－1a、66－2a。各气孔62a、64a、66－1a、66－2a向水平方向放出各气体。规定间隔设定为例如与被晶舟16支撑的晶片W的间隔相同。另外，高度方向的位置设定为各气孔62a、64a、66－1a、66－2a位于上下方向上相邻的晶片W之间的中间，能够将各气体有效地供给至晶片W之间的空间。作为一个例子，气体供给管62为供给第一反应气体的喷嘴，气体供给管64为供给与第一反应气体反应而形成反应产物的第二反应气体的喷嘴，气体供给管66－1、66－2为供给吹扫气体的喷嘴。作为第一反应气体，例如可以列举含硅气体、含金属气体。作为第二反应气体，例如可以列举氮化气体、氧化气体。作为吹扫气体，例如可以列举不活泼气体。
气体供给管62经由气体配管62b供给第一反应气体。气体供给管64经由气体配管64b供给第二反应气体。气体供给管66－1、66－2分别经由气体配管66－1b、66－2b供给吹扫气体。
在气体配管62b、64b、66－1b、66－2b上分别设置有阀(未图示)、质量流量控制器(未图示)、加热器62c、64c、66－1c、66－2c和配管加热器62d、64d、66－1d、66－2d。
加热器62c、64c、66－1c、66－2c分别对在气体配管62b、64b、66－1b、66－2b内流动的气体进行加热。加热器62c、64c、66－1c、66－2c的设定温度例如可以为100℃～200℃。
配管加热器62d、64d、66－1d、66－2d分别抑制被加热器62c、64c、66－1c、66－2c加热后的气体在气体配管62b、64b、66－1b、66－2b内流动时温度下降。配管加热器62d、64d、66－1d、66－2d的设定温度例如可以与加热器62c、64c、66－1c、66－2c的设定温度相同，例如可以为100℃～200℃。
(成膜方法)
作为利用热处理装置1B的成膜方法的一个例子，对利用ALD法在晶片W上形成硅氮化膜的方法说明。
首先，利用升降部46将保持有多个晶片W的晶舟16搬入处理容器10内，利用盖体38将处理容器10的下端的开口气密地堵塞并密闭。接着，利用排气部74进行抽真空，使得处理容器10内的压力成为规定压力，利用加热器90对处理容器10内的晶片W进行加热，使晶舟16旋转。
接着，依次间歇地供给来自气体供给管62的含硅气体、来自气体供给管66－1、66－2的不活泼气体、来自气体供给管64的氮化气体和来自气体供给管66－1、66－2的不活泼气体。由此，在最初的供给含硅气体的步骤中，含硅气体吸附在晶片W上，在接下来的供给不活泼气体的步骤中，吹扫多余的含硅气体。然后，在接下来的供给氮化气体的步骤中，使所供给的氮化气体与含硅气体反应，利用接下来的供给不活泼气体的步骤吹扫多余的氮化气体，形成大致为单分子层的薄的单元膜。将该一系列循环进行规定次数，形成所希望的膜厚的硅氮化膜。
这样，在ALD法中，在短时间内将含硅气体和氮化气体以间隔吹扫气体的方式交替供给至处理容器10内。因此，为了在规定时间内供给规定量的气体，优选能够从气体供给管62、64、66－1、66－2供给大流量(例如10slm以上)的气体。
然而，在热处理装置1B中，由于从多个气孔62a、64a、66－1a、66－2a向水平方向放出各气体，因此，从周缘侧向晶片W供给气体，气体在晶片W上从周缘部向中央部流动。因此，在将大流量的气体供给至处理容器10内的情况下，若从气孔62a、64a、66－1a、66－2a放出的气体没有被充分加热，则晶片W的周缘部的温度因该气体而下降。作为其结果，晶片W的中央部与周缘部之间产生温度差，晶片温度的面内均匀性变差。
另外，在热处理装置1B中，在内管12内沿着其长度方向设置的气体供给管62、64、66－1、66－2内，气体从下方向上方流动。此时，在供给气体供给管62、64、66－1、66－2的气体没有被充分加热的情况下，该气体在气体供给管62、64、66－1、66－2内流动时被加热器90加热。因此，供给至处理容器10内的下方区域的气体的温度低于供给至处理容器10内的上方区域的气体的温度。作为其结果，晶片温度的面间均匀性变差。另外，从气体供给管62、64、66－1、66－2向处理容器10内供给的气体的流量越大，该温度差越增大。
因此，在第二实施方式中，在将大流量的气体供给至处理容器10内的情况下，利用加热器62c、64c、66－1c、66－2c和配管加热器62d、64d、66－1d、66－2d将该气体加热到规定温度。由此，在将大流量的气体供给至处理容器10内的情况下，由于将充分加热后的气体供给至处理容器10内，也能够抑制晶片W的周缘部的温度下降。作为其结果，晶片温度的面内均匀性提高。另外，由于供给至处理容器10内的下方区域和上方区域的气体的温度差变小，因此晶片温度的面间均匀性提高。
特别而言，在第二实施方式中，利用2个气体供给管66－1、66－2向处理容器10内同时供给多以大流量供给的吹扫气体。因此，与将相同流量的吹扫气体从1个气体供给管66供给的情况相比，吹扫气体容易被加热。作为其结果，晶片温度的面内均匀性和面间均匀性进一步提高。
另外，在ALD法中，为了在短时间内吹扫残留于处理容器10内的第一反应气体和第二反应气体，与第一反应气体和/或第二反应气体相比，多数情况下以大流量供给吹扫气体。因此，可以利用加热器66－1c、66－2c和配管加热器66－1d、66－2d对吹扫气体进行加热，只利用配管加热器62d、64d对第一反应气体和第二反应气体进行加热。另外，气体供给管62、64、66－1、66－2与加热器62c、64c、66－1c、66－2c之间的距离短时，也可以不设置配管加热器62d、64d、66－1d、66－2d。
另外，在上述的实施方式中，作为成膜方法的一个例子，对ALD法进行了说明，但并不限定于此，例如也可以同样适用于CVD法中。
另外，在上述的实施方式中，对利用2个相同长度的气体供给管66－1、66－2供给吹扫气体的情况进行了说明，但并不限定于此，例如也可以利用3个以上的相同长度的气体供给管供给吹扫气体。另外，还可以利用多个相同长度的气体供给管供给第一反应气体和/或第二反应气体。
(评价)
利用热处理装置1B，对为了确认第二实施方式的效果而进行的评价结果进行说明。
首先，在处理容器10内收纳保持有多个晶片W的晶舟16，控制供给加热器90a～90g的电力，调整加热器90a～90g的发热量，使得晶片W的温度成为240℃。另外，关闭加热器66－1c、66－2c，将配管加热器66－1d、66－2d的设定温度调整为100℃，从2个气体供给管66－1、66－2向处理容器10内分别以20slm(合计40slm)的流量供给氮气。
接着，对于被晶舟16保持的多个晶片W中的一部分晶片W，分别测定中央部的1个部位和周缘部的10个部位的温度。将测定结果示于图8。在图8中，横轴表示晶舟16中的晶片位置，第一纵轴表示晶片温度[℃]，第二纵轴表示供给至加热器90的电力[％]。在图8中，用晶片位置“1”表示晶舟16的最上段的位置，用晶片位置“115”表示最下段的位置。另外，在图8中，用实线表示晶片W的中央部O的测定结果，用虚线表示晶片W的周缘部A～J的测定结果，用点划线表示供给加热器90的电力。另外，氮气从晶片W的周缘部F侧供给。
另外，为了比较，使用热处理装置1A，在处理容器10内收纳保持有多个晶片W的晶舟16，控制供给加热器90a～90g的电力，调整加热器90a～90g的发热量，使得晶片W的温度成为240℃。另外，关闭加热器66c，将配管加热器66d的设定温度调整为100℃，从1个气体供给管66向处理容器10内以40slm的流量供给氮气。
接着，对于被晶舟16保持的多个晶片W中的一部分晶片W，分别测定中央部的1个部位和周缘部的10个部位的温度。将测定结果示于图9。在图9中，横轴表示晶舟16中的晶片位置，第一纵轴表示晶片温度[℃]，第二纵轴表示供给至加热器90的电力[％]。在图9中，用晶片位置“1”表示晶舟16的最上段的位置，用晶片位置“115”表示最下段的位置。另外，在图9中，用实线表示晶片W的中央部O的测定结果，用虚线表示晶片W的周缘部A～J的测定结果，用点划线表示供给加热器90的电力。另外，氮气从晶片W的周缘部F侧供给。
如图8和图9所示，从2个气体供给管66－1、66－2向处理容器10内供给氮气时，与从1个气体供给管66向处理容器10内供给氮气时相比，晶片温度的面内均匀性和面间均匀性提高了。
根据以上的结果可以认为，利用第二实施方式的成膜方法，能够改善大流量处理中的温度均匀性。
〔第三实施方式〕
(热处理装置)
对第三实施方式的热处理装置进行说明。图10是表示第三实施方式的热处理装置的构成例的截面图。图11是用于对图10的热处理装置中的气体供给管的配置进行说明的图。其中，在图10中，为了便于说明，省略了气体供给管62、64的图示。
第三实施方式的热处理装置1C在供给吹扫气体的喷嘴由3个不同长度的气体供给管66－3、66－4、66－5形成的方面，与第一实施方式的热处理装置1A不同。另外，关于其他方面，由于与第一实施方式的热处理装置1A相同，因此以不同的方面为中心进行说明。
气体供给部60C设置于总管30，向内管12内供给处理气体、吹扫气体等规定气体。气体供给部60C具有相同长度的石英制的气体供给管62、64和彼此长度不同的石英制的气体供给管66－3、66－4、66－5。各气体供给管62、64、66－3、66－4、66－5在内管12内沿着其长度方向设置，并且其基端弯曲成L字状，贯通总管30而被支撑。如图11所示，气体供给管62、64、66－3、66－4、66－5设置为在内管12的喷嘴收纳部18内沿着周向成为一列。其中，关于气体供给管62、64，是与第一实施方式相同的构成。
在各气体供给管66－3、66－4、66－5中，在内管12内的上部，沿着其长度方向以规定间隔形成有多个气孔66－3a、66－4a、66－5a。各气孔66－3a、66－4a、66－5a向水平方向喷出气体。
这样，利用气体供给管66－3、66－4、66－5，能够向内管12内的上部、中央部、下部分别独立地喷出气体。规定间隔设定为例如与被晶舟16支撑的晶片W的间隔相同。另外，高度方向的位置设定为各气孔66－3a、66－4a、66－5a位于上下方向上相邻的晶片W之间的中间，能够将各气体有效地供给晶片W之间的空间。作为一个例子，气体供给管66－3、66－4、66－5为供给吹扫气体的喷嘴。作为吹扫气体，例如可以列举不活泼气体。
气体供给管66－3、66－4、66－5分别经由气体配管66－3b、66－4b、66－5b供给吹扫气体。
在气体配管66－3b、66－4b、66－5b中分别设置有阀(未图示)、质量流量控制器(未图示)、加热器66－3c、66－4c、66－5c和配管加热器66－3d、66－4d、66－5d。
加热器66－3c、66－4c、66－5c分别对在气体配管66－3b、66－4b、66－5b内流动的气体进行加热。加热器66－3c、66－4c、66－5c的设定温度例如可以为100℃～200℃。
配管加热器66－3d、66－4d、66－5d分别抑制被加热器66－3c、66－4c、66－5c加热后的气体在气体配管66－3b、66－4b、66－5b内流动时温度下降。配管加热器66－3d、66－4d、66－5d的设定温度例如可以与加热器66－3c、66－4c、66－5c的设定温度相同，例如可以为100℃～200℃。
(成膜方法)
作为利用热处理装置1C的成膜方法的一个例子，对利用ALD法在晶片W上形成硅氮化膜的方法进行说明。
首先，利用升降部46将保持有多个晶片W的晶舟16搬入处理容器10内，利用盖体38将处理容器10的下端的开口气密地堵塞并密闭。接着，利用排气部74进行抽真空，使得处理容器10内的压力成为规定压力，利用加热器90对处理容器10内的晶片W进行加热，使晶舟16旋转。
接着，依次间歇地供给来自气体供给管62的含硅气体、来自气体供给管66－3、66－4、66－5的不活泼气体、来自气体供给管64的氮化气体和来自气体供给管66－3、66－4、66－5的不活泼气体。由此，在最初的供给含硅气体的步骤中，含硅气体吸附在晶片W上，在接下来的供给不活泼气体的步骤中，吹扫多余的含硅气体。然后，在接下来的供给氮化气体的步骤中，使所供给的氮化气体与含硅气体反应，利用接下来的供给不活泼气体的步骤吹扫多余的氮化气体，形成大致为单分子层的薄的单元膜。将该一系列循环进行规定次数，形成所希望的膜厚的硅氮化膜。
这样，在ALD法中，在短时间内将含硅气体和氮化气体以间隔吹扫气体的方式交替供给至处理容器10内。因此，为了在规定时间内供给规定量的气体，优选能够从气体供给管62、64、66－3、66－4、66－5供给大流量(例如10slm以上)的气体。
然而，在热处理装置1C中，用于从多个气孔62a、64a、66－3a、66－4a、66－5a向水平方向放出各气体，从周缘侧向晶片W供给气体，气体在晶片W上从周缘部向中央部流动。因此，在将大流量的气体供给至处理容器10内的情况下，若从气孔62a、64a、66－3a、66－4a、66－5a放出的气体没有被充分加热，则晶片W的周缘部的温度因该气体而下降。作为其结果，晶片W的中央部与周缘部之间产生温度差，晶片温度的面内均匀性变差。
另外，在热处理装置1C中，在内管12内沿着其长度方向设置的气体供给管62、64、66－3、66－4、66－5内，气体从下方向上方流动。
此时，在供给气体供给管62、64、66－3、66－4、66－5的气体没有被充分加热的情况下，该气体在气体供给管62、64、66－3、66－4、66－5内流动时被加热器90加热。因此，供给至处理容器10内的下方区域的气体的温度低于供给至处理容器10内的上方区域的气体的温度。作为其结果，晶片温度的面间均匀性变差。另外，从气体供给管62、64、66－3、66－4、66－5向处理容器10内供给的气体的流量越大，该温度差越增大。
因此，在第三实施方式中，将大流量的气体供给至处理容器10内时，利用加热器62c、64c、66－3c、66－4c、66－5c和配管加热器62d、64d、66－3d、66－4d、66－5d将该气体加热至规定温度。由此，在将大流量的气体供给至处理容器10内的情况下，由于向处理容器10内供给充分加热后的气体，因此也能够抑制晶片W的周缘部的温度下降。
作为其结果，晶片温度的面内均匀性提高。另外，由于供给至处理容器10内的下方区域与上方区域的气体的温度差变小，晶片温度的面间均匀性提高。
特别是在第三实施方式中，利用3个不同长度的气体供给管66－3、66－4、66－5向处理容器10内同时供给多以大流量供给的吹扫气体。因此，与从1个气体供给管66供给相同流量的吹扫气体的情况相比，吹扫气体容易被加热。作为其结果，晶片温度的面内均匀性和面间均匀性进一步提高。
另外，在第三实施方式中，在3个不同长度的气体供给管66－3、66－4、66－5中分别设置有加热器66－3c、66－4c、66－5c。由此，通过控制加热器66－3c、66－4c、66－5c的设定温度，能够调整分别供给气体供给管66－3、66－4、66－5的气体的温度。例如，进行调整，使得供给最下方位置的气体供给管66－5的吹扫气体的温度高于供给中央位置的气体供给管66－4的气体的温度。由此，能够将供给至处理容器10内不容易被加热的内管12的下部的气体的温度预先设定为高于供给内管12的中央部的气体的温度。另外，例如进行调整，使得供给中央位置的气体供给管66－4的吹扫气体的温度高于供给最上方位置的气体供给管66－3的气体的温度。由此，能够将供给至处理容器10内不容易被加热的内管12的中央部的气体的温度预先设定为高于供给内管12的上部的气体的温度。作为其结果，分别供给内管12的上部、中央部和下部的吹扫气体的温度差变小，晶片温度的面间均匀性提高。
另外，在ALD法中，为了在短时间内吹扫残留于处理容器10内的第一反应气体和第二反应气体，与第一反应气体和/或第二反应气体相比，多数情况下以大流量供给吹扫气体。因此，可以利用加热器66－3c、66－4c、66－5c和配管加热器66－3d、66－4d、66－5d对吹扫气体进行加热，只利用配管加热器62d、64d对第一反应气体和第二反应气体进行加热。另外，气体供给管62、64、66－3、66－4、66－5与加热器62c、64c、66－3c、66－4c、66－5c之间的距离短时，也可以不设置配管加热器62d、64d、66－3d、66－4d、66－5d。
另外，在上述的实施方式中，作为成膜方法的一个例子，对ALD法进行了说明，但并不限定于此，例如同样也可以适用于CVD法。
另外，在上述的实施方式中，对通过3个不同长度的气体供给管66－3、66－4、66－5供给吹扫气体的情况进行了说明，但并不限定于此，例如也可以通过2个不同长度的气体供给管、4个以上的不同长度的气体供给管供给吹扫气体。另外，还可以通过多个长度不同的气体供给管供给第一反应气体和第二反应气体。
另外，在上述的实施方式中，加热器90为第一加热器的一个例子，加热器62c、64c、66c、66－1c、66－2c、66－3c、66－4c、66－5c为第二加热器的一个例子。
本发明的实施方式在所有方面都应被视为示例而不是限制。上述的实施方式可以不脱离本发明请求保护的范围及其主旨而以各种方式进行省略、置换、变更。
在上述的实施方式中，列举基板为半导体晶片的情况为例进行了说明，但并不限定于此。例如，基板也可以为平板显示器(FPD：Flat Panel Display)用的大型基板、EL元件或太阳能电池用的基板。

Claims (10)

1.一种热处理装置，其特征在于，具有：
多段收纳多个基板并进行处理的可减压的处理容器；
对所述处理容器内的所述基板进行加热的第一加热器；
设置于所述多个气体供给管中的向最下方位置供给气体的气体供给管并对所述气体进行加热的第二加热器；和
设置于所述多个气体供给管中的向最下方位置供给气体的气体供给管并对所述气体进行加热的第二加热器。
2.如权利要求1所述的热处理装置，其特征在于：
在所述多个气体供给管中的2个以上设置有所述第二加热器。
3.如权利要求1或2所述的热处理装置，其特征在于：
所述多个气体供给管构成为供给相同的气体。
4.如权利要求1～3中任一项所述的热处理装置，其特征在于：
所述气体为吹扫气体。
5.一种成膜方法，其特征在于：
通过将第一反应气体和第二反应气体以间隔吹扫气体的方式交替供给至收纳有基板的处理容器内，在所述基板上沉积所述第一反应气体与所述第二反应气体的反应产物，
供给所述第一反应气体、所述第二反应气体和所述吹扫气体中的至少1种气体时，将所述气体加热进行供给。
6.如权利要求5所述的成膜方法，其特征在于：
将所述气体从多个气体供给管同时供给至所述处理容器内。
7.如权利要求6所述的成膜方法，其特征在于：
在所述处理容器内多段收纳有多个基板，
所述多个气体供给管分别向所述处理容器内的高度不同的位置供给气体。
8.如权利要求7所述的成膜方法，其特征在于：
从所述多个气体供给管中的一个气体供给管供给的所述气体的温度高于从以下的其他气体供给管供给的所述气体的温度，所述其他气体供给管向比所述一个气体供给管更靠上方的位置供给所述气体。
9.如权利要求5～8中任一项所述的成膜方法，其特征在于：
所述第一反应气体、所述第二反应气体和所述吹扫气体中的至少1种气体为所述吹扫气体。
10.如权利要求5～8中任一项所述的成膜方法，其特征在于：
所述第二反应气体为氮化气体或氧化气体，
所述第一反应气体、所述第二反应气体和所述吹扫气体中的至少1种气体为所述第二反应气体。
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