CN214542141U - 基板处理装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种基板处理装置，能够抑制不希望是气体或异物向供给缓冲器内流入。基板处理装置具备：容纳并处理沿上下方向排列的多个基板的处理容器；设于处理容器，具有沿上下方向并排配置的多个第一开口，且用于向多个基板分配并供给气体的喷嘴；以及设于处理容器内，容纳喷嘴，且在与处理容器的基板侧的区域之间沿上下方向形成有第二开口的供给缓冲器，多个第一开口中的至少一部分配置成与多个第二开口不直接对置。

Description

基板处理装置
技术领域
本公开涉及基板处理装置及半导体装置的制造方法。
背景技术
作为基板处理装置的一例，具有半导体制造装置，作为半导体制造装置的一例，已知立式装置。这种基板处理装置具有将晶圆以保持多层的状态收纳于反应管内的作为基板保持部件的晶舟，且构成为，在反应管内的处理室对保持于晶舟的晶圆进行处理。
专利文献1公开了一种基板处理装置，该基板处理装置在反应管的圆筒部的一侧壁的外侧形成有供处理气体供给系统连接的气体供给区。气体供给区与圆筒部内的边界壁是圆筒部的侧壁的一部分，且与多个基板对应地在上下方向上形成有一列气体供给狭缝，该气体供给狭缝向圆筒部内供给处理气体，且在周向上较长。气体供给区的下端开口，且从此处插入有喷嘴。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第6257000号公报
实用新型内容
实用新型所要解决的课题
专利文献1的基板处理装置中，气体供给区通过多个气体供给狭缝或下端开口与圆筒部内连通。其结果，根据压力状况不同，有可能圆筒部内的气体从这些开口侵入气体供给区内，导致副生成物在气体供给区内堆积，或者将颗粒与气体一同供给到基板。
本公开的目的在于提供能够抑制不希望气体或异物流入供给缓冲器内的基板处理装置。
用于解决课题的技术方案
方案1为一种基板处理装置，其特征在于，具备：容纳并处理沿排列方向排列的多个基板的处理容器；设于上述处理容器内，具有沿上述排列方向并排配置的多个第一开口，且用于向上述多个基板分配并供给气体的喷嘴；以及
设于上述处理容器，容纳上述喷嘴，且在与在上述处理容器内配置上述基板的区域之间沿上述排列方向形成有第二开口的供给缓冲器，上述多个第一开口中的至少一部分配置成与多个上述第二开口不直接对置。
方案2根据方案1所述的基板处理装置，其特征在于，与容纳于上述处理容器的上述多个基板的位置对应地设有多个上述第二开口。
方案3根据方案2所述的基板处理装置，其特征在于，上述供给缓冲器在比上述第一开口更靠下方具有喷嘴插入口，在处理上述基板的期间，上述供给缓冲器和配置有上述基板的区域通过上述喷嘴插入口流体连通。
方案4根据方案2所述的基板处理装置，其特征在于，上述多个第一开口中的至少一部分朝向上述处理容器的半径方向开口，上述喷嘴使从上述一部分第一开口喷射出的上述气体与上述供给缓冲器的位于与形成有多个上述第二开口的侧面相反的侧的壁部碰撞。
方案5根据方案2所述的基板处理装置，其特征在于，上述多个第一开口中的至少一部分朝向上述处理容器的周向开口，上述喷嘴使从上述一部分第一开口喷射出的上述气体与上述供给缓冲器的未形成上述第二开口的壁部碰撞。
方案6根据方案2所述的基板处理装置，其特征在于，上述多个第一开口中的至少一部分分别朝向上述处理容器的半径方向及中心方向开口，上述喷嘴使从朝向半径方向的上述一部分第一开口喷射出的上述气体与上述供给缓冲器的位于与形成有多个上述第二开口的侧面相反的侧的壁部碰撞。
方案7根据方案2所述的基板处理装置，其特征在于，上述多个第一开口中的至少一部分在上述排列方向上在未形成上述第二开口的位置开口，上述喷嘴使从上述一部分第一开口喷射出的上述气体与上述供给缓冲器或处理容器的未形成上述第二开口的壁部碰撞。
方案8根据方案2所述的基板处理装置，其特征在于，上述处理容器具有在内部配置上述基板的内管和位于上述内管的外侧的外管，上述喷嘴设于上述内管与上述外管之间。
方案9根据方案1所述的基板处理装置，其特征在于，上述多个第一开口中的连续排列的一部分在上述排列方向上以相同的间隔配置，或者具有相同的开口面积。
方案10根据方案1所述的基板处理装置，其特征在于，还具备配置于上述多个第一开口的吐出方向的延长线上的阻碍部。
方案11根据方案1所述的基板处理装置，其特征在于，上述喷嘴是具有分别沿上述排列方向延伸且构成为互相连通能够吐出相同的气体的第一管和第二管的喷嘴阵列，上述多个第一开口与上述多个基板的位置对应地设于上述第一管和上述第二管的每一个，上述第二开口的宽度形成为比设于上述第一管的上述多个第一开口与设于上述第二管的上述多个第一开口之间的水平方向的距离小。
方案12根据方案1所述的基板处理装置，其特征在于，上述处理容器具有遍及配置上述基板的区域形成的一个或多个气体排出口。
方案13根据方案1所述的基板处理装置，其特征在于，上述供给缓冲器具有沿周向并排设置的多个喷嘴配置室，上述第二开口设置以分别不同的宽度设置于上述多个喷嘴配置室的每一个。
方案14根据方案1所述的基板处理装置，其特征在于，上述供给缓冲器具有三个喷嘴配置室，中心侧的喷嘴配置室的上述第二开口的宽度比其它喷嘴配置室的上述第二开口的宽度小。
方案15根据方案12所述的基板处理装置，其特征在于，上述供给缓冲器具有沿周向并排设置的多个喷嘴配置室，上述多个喷嘴配置室中的处于隔着基板的中心与上述气体排出口面对面的喷嘴配置室的第二开口的宽度比其它喷嘴配置室的第二开口小。
实用新型效果
根据本公开，能够抑制颗粒向基板飞散。
附图说明
图1是本实施方式的基板处理装置的概略结构图。
图2是表示本实施方式的基板处理装置的立式处理炉的横剖视图。
图3是本实施方式的基板处理装置的立式处理炉的立体剖视图。
图4是本实施方式的基板处理装置的立式处理炉的纵剖视图。
图5是放大了本实施方式的基板处理装置的立式处理炉的上部的剖视图。
图6是表示本实施方式的基板处理装置的块图。
图7是表示关于喷嘴的开口的朝向的第一变形例的放大横剖视图。
图8是表示关于喷嘴的开口的朝向的第二变形例的放大横剖视图。
图9是表示关于喷嘴的开口的朝向的第三变形例的放大横剖视图。
图10是表示关于喷嘴的开口的朝向的第四变形例的放大横剖视图。
图11是用线连结各晶圆的中心流速的线图。
图12是用线连结各晶圆的WtW的线图。
图13是用线连结各晶圆的WiW的线图。
图中：
10—基板处理装置，30—阻碍部，200—晶圆(基板)，203—反应管(处理容器)，222—喷嘴配置室(供给缓冲器)，234—气体供给孔(第一开口)，234a—气体供给孔(第一开口)，234b—气体供给孔(第一开口)，234c—气体供给孔(第一开口)，235—气体供给狭缝(第二开口)，235a—气体供给狭缝(第二开口)，235b—气体供给狭缝(第二开口)，235c—气体供给狭缝(第二开口)，340a—气体喷嘴(喷嘴)，340b—气体喷嘴(喷嘴)，340c—气体喷嘴(喷嘴)，d—第一开口之间的水平方向的距离，w—第二开口的宽度。
具体实施方式
以下，根据附图对本公开的实施方式进行说明。图1是表示本实施方式的基板处理装置10的图，基板处理装置10用于半导体装置的制造。
该基板处理装置10具备处理炉202，处理炉202具有作为加热单元的加热器207。加热器207为圆筒形状，通过支撑于未图示的加热器底座而垂直地安装。加热器207也作为利用热使处理气体活性化的活性化机构发挥功能。
在加热器207的内侧配设有构成反应容器的反应管203。反应管203例如由石英(SiO2)或碳化硅(SiC)等耐热性材料构成。反应管203是用于容纳并处理沿上下方向排列的多个晶圆200(基板)的处理容器的一例。
反应管203至少由圆筒状的内管12构成。在本实施方式中，也如图2所示，反应管203具有圆筒状的内管12和设置成围绕内管12的圆筒状的外管14。内管12与加热器207以同心圆状配设，在内管12与外管14之间形成有间隙S。
如图1所示，内管12形成为下端开放且上端被平坦状的壁体封闭的有顶棚形状。另外，外管14也形成为下端开放且上端被平坦状的壁体封闭的有顶棚形状。
如图2所示，在形成于内管12与外管14之间的间隙S设置有作为供给缓冲器的喷嘴配置室222。喷嘴配置室222设置于反应管203内，并容纳后述的气体喷嘴340a～340c。在喷嘴配置室222，在与反应管203的晶圆200侧的区域之间提供进行了限制的流体的连通的多个作为第二开口的气体供给狭缝235(235a、235b、235c)分别沿上下方向形成。气体供给狭缝235a、235b、235c在内管12的周壁遍及处理室201的从容纳晶圆200的下端侧到上端侧的区域(晶圆区域)针对每个晶圆200而形成。此外，供给缓冲器也可以外接于外管14。
如图3所示，在与这些气体供给狭缝235a、235b、235c对置的内管12的周壁的部位开设有作为流出口的一例的第一气体排出口236。另外，在第一气体排出口236的下部开设有开口面积小于第一气体排出口236的作为流出口的一例的第二气体排出口237。
如图1所示，该内管12的内部构成处理室201。处理室201对作为基板的晶圆200进行处理。
该处理室201能够容纳可以将晶圆200在以水平姿势沿垂直方向排列多层的状态下保持的作为基板保持件的一例的晶舟217，内管12包围所容纳的晶圆200。
反应管203的下端由圆筒体状的歧管226支撑。歧管226例如由镍合金、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撑外管14的下端部。
在该凸缘与外管14的下端部之间夹设有O形圈等气密部件220，使反应管203内成为气密状态。
在歧管226的下端的开口部隔着O形圈等气密部件220气密地安装有密封盖219，将反应管203的下端的开口部侧、即歧管226的开口部气密地堵塞。密封盖219例如由镍合金、不锈钢等金属构成，且形成为圆盘状。密封盖219也可以构成为由石英(SiO2)或碳化硅(SiC)等耐热性材料覆盖其外侧。
在密封盖219上设置有支撑晶舟217的晶舟支撑台218。晶舟支撑台218由例如石英、SiC等耐热性材料构成，作为隔热部发挥功能。
晶舟217竖直设置于晶舟支撑台218上。晶舟217由例如石英、SiC等耐热性材料构成。晶舟217具有固定于晶舟支撑台218的未图示的底板和配置于其上方的顶板，在底板与顶板之间架设有多个支柱。各支柱具有用于卡定晶圆200的槽或销。
在晶舟217保持有在内管12内的处理室201处理的多个晶圆200。多个晶圆200以彼此隔开一定的间隔并且保持水平姿势且彼此对齐中心的状态支撑于晶舟217的支柱，装载方向为反应管203的管轴方向。
在密封盖219的下侧设置有使晶舟旋转的晶舟旋转机构267。晶舟旋转机构267的旋转轴265贯通密封盖连接于晶舟支撑台218，通过晶舟旋转机构267，经由晶舟支撑台218使晶舟217旋转，从而使晶圆200旋转。
密封盖219通过设置于反应管203的外部的作为升降机构的晶舟升降机115在垂直方向上升降，能够相对于处理室201搬入及搬出晶舟217。
在歧管226以贯通歧管226的方式设置有支撑向处理室201内供给气体的气体喷嘴340a～340e的喷嘴支撑部350a～350c(参照图4)(仅图示气体喷嘴340a、喷嘴支撑部350a)。
在此，在本实施方式中设置有五个喷嘴支撑部350a～350c(参照图4)。喷嘴支撑部350a～350c例如由镍合金或不锈钢等材料构成。
在喷嘴支撑部350a～350c(参照图4)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，连接气体喷嘴340d、340e的喷嘴支撑部连接于对应的气体供给管(未图示的310g、310h)。
在喷嘴支撑部350a～350c(参照图4)的另一端分别连接有气体喷嘴340a～340d(仅图示喷嘴支撑部350a、气体喷嘴340a)。气体喷嘴340a～340e例如由石英或SiC等耐热性材料构成。
在气体供给管310a，从上游方向起依次分别设置有供给原料气体的原料气体供给源360a、作为流量控制器的质量流量控制器(MFC)320a以及作为开闭阀的阀330a。在气体供给管310b，从上游方向起依次分别设置有供给原料气体的原料气体供给源360b、MFC320b以及阀330b。
在气体供给管310c，从上游方向起依次分别设置有供给惰性气体的惰性气体供给源360c、MFC320c以及阀330c。另外，在气体供给管310d，从上游方向起依次分别设置有供给惰性气体的惰性气体供给源360d、MFC320d以及阀330d。
在气体供给管310a的比阀330a靠下游侧连接有供给惰性气体的气体供给管310e。在气体供给管310e，从上游方向起依次分别设置有惰性气体供给源360e、MFC320e以及阀330e。在气体供给管310b的比阀330b靠下游侧连接有供给惰性气体的气体供给管310f。在气体供给管310f，从上游方向起依次分别设置有惰性气体供给源360f、MFC320f以及阀330f。此外，供给惰性气体的惰性气体供给源360c～360e连接于共通的供给始点。
作为从气体供给管310a供给的原料气体，可举出氨(NH3)气。另外，作为从气体供给管310b供给的原料气体，可举出硅(Si)源气体。而且，作为从各气体供给管310c～310f供给的惰性气体，可举出氮(N2)气。
在反应管203的外管14开设有排气口230。排气口230形成于比第二气体排出口237靠下方，且连接于排气管231。
在排气管231经由对处理室201内的压力进行检测的作为压力检测器的压力传感器245以及作为压力调整器的APC(Auto Pressure Controller)阀244连接有作为真空排气装置的真空泵246。真空泵246的下游侧的排气管231连接于未图示的废气处理装置等。由此构成为，通过控制真空泵246的输出以及阀244的开度，能够进行真空排气，以使处理室201内的压力为预定的压力(真空度)。
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，而且调整阀开度来对传导性进行调整，进行处理室201内的压力调整的开闭阀。
在反应管203内设置有作为温度检测器的未图示的温度传感器，且构成为，基于由温度传感器检测出的温度信息，调整对加热器207的供给电力，从而使处理室201内的温度成为期望的温度分布。
在以上的处理炉202中，将进行批量处理的多个晶圆200装载于多层的晶舟217通过晶舟支撑台218插入处理室201。然后，通过加热器207将插入处理室201的晶圆200加热至预定的温度。
接着，参照图2～图5，对反应管203的结构进行说明。此外，在图3中省略了气体喷嘴340a～340e、晶舟217等的记载。
如图2及图3所示，在内管12形成有多个用于向处理室201内供给气体的气体供给狭缝235a～235c。气体供给狭缝235a～235c连通喷嘴配置室222和处理室201。
喷嘴配置室222形成于在内管12的外周面12c与外管14的内周面14a之间形成为环状的间隙S。喷嘴配置室222具备第一室222a、第二室222b以及第三室222c，各室222a～222c沿形成为环状的间隙S的周向并排设置。
第一室222a形成于从内管12的外周面12c朝向外管14伸出的第一分隔件18a及第二分隔件18b之间。第一室222a中，反应管203中心侧的前壁由内管12的周壁构成，并且外管14侧的后壁由将第一分隔件18a的缘和第二分隔件18b的缘连接设置的连接设置壁18e形成，且第一室222a被连接设置壁18e、内管12的周壁、第一分隔件18a以及第二分隔件18b包围。
第二室222b形成于从内管12的外周面12c朝向外管14伸出的上述的第二分隔件18b及第三分隔件18c之间。第二室222b中，反应管203中心侧的前壁由内管12的周壁构成，且周向的侧壁由第二分隔件18b及第三分隔件18c构成。
另外，第二室222b的外管14侧的后壁由将第二分隔件18b的缘和第三分隔件18c的缘连接设置的连接设置壁18e形成，且第二室222b被连接设置壁18e、内管12的周壁、第二分隔件18b以及第三分隔件18c包围。
第三室222c形成于从内管12的外周面12c朝向外管14伸出的上述的第三分隔件18c及第四分隔件18d之间。第三室222c中，反应管203中心侧的前壁由内管12的周壁构成，并且外管14侧的后壁由将第三分隔件18c的缘和第四分隔件18d的缘连接设置的连接设置壁18e形成，且第三室222c被连接设置壁18e、内管12的周壁、第三分隔件18c以及第四分隔件18d包围。
从连接设置壁18e到外管14的周壁的分隔距离R优选为1mm～5mm的范围内，期望为2mm～5mm。
各分隔件18a～18d及连接设置壁18e从内管12的上端形成至下端。由此，各室222a～222c形成为下端部作为喷嘴插入口256开放并且上端被构成内管12的顶面的壁体堵塞的有顶棚的形状。
如图2所示，在该喷嘴配置室222的各室222a～222c分别设置有在上下方向上延伸的气体喷嘴340a～340c。气体喷嘴340a～340c设置于反应管203内，是向多个晶圆200分配、供给气体的喷嘴的一例。
相邻的气体喷嘴340a～340c彼此由各分隔件18b、18c划分，能够抑制从各气体喷嘴340a～340c供给的气体在喷嘴配置室222内混合。如果没有分隔件18b、18c，则在从气体喷嘴340a～340c的任一个吐出气体时，产生沿着喷嘴配置室222的内壁流动的涡流，气体不能从喷嘴配置室222向晶圆区域有效地供给，容易滞留于喷嘴配置室222内。另外，若没有前壁(内管12的周壁)，则容易产生往来于内管12的内外的涡流，难以进行有效的供给。
此外，第一室222a～第三室222c只要各自的内部空间独立即可，不限定于共用第二分隔件18b、第三分隔件18c。另外，第一室222a～第三室222c即使每一个之间隔开一些间隙，只要该间隙比第一室222a～第三室222c各自的宽度的最小值小，就可以说是实质上连续地并排设置。
在内管12的周壁，在第一气体排出口236的两侧的每一个的两处沿上下方向延伸设置有内周面12a向外侧以圆弧状后退而成的后退部12b，在喷嘴配置室222侧的后退部12b配置有气体喷嘴340d、340e。
气体喷嘴340a、340c、340d、340e分别构成为I字型的长喷嘴。另外，气体喷嘴340b构成为具有上行管和下行管的回流喷嘴。图2中并排示出的两个气体喷嘴340b的一方是上行管(第一管)，另一方是下行管(第二管)。上行管和下行管以可以在各自的上端互相进行流体连通的方式连接，在上行管的下端连接有气体供给管310b。在气体喷嘴340a～340e的侧面分别设置有沿上下方向并排配置的多个作为第一开口的一例的气体供给孔234(234a～234e)。在气体喷嘴340b中，气体供给孔234b与多个晶圆200的位置相对应地设置于上行管和下行管的每一个。此外，气体喷嘴340b不限定于回流喷嘴，也能够构成为由沿上下方向延伸且互相流体连通的多个管构成的喷嘴阵列。这样喷嘴阵列能够从全部的气体供给孔234同时吐出从气体供给管供给的气体。
气体供给孔234a～234c的各开口面积或总面积比对应的气体供给狭缝235a～235c的各开口面积或总面积小。其结果，气体供给孔234a～234c处的压力损失比气体供给狭缝235a～235c处的压力损失大。喷嘴配置室222内的气体供给机构通过该进行了两级的限制的流体连通而作为吸收气体供给的不均的缓冲器发挥功能。气体供给孔234a～234c的较大的压力损失有助于使来自一个气体喷嘴的气体供给孔234的吐出量更均匀，使喷嘴配置室222内均等地充满处理气体，作为缓冲器有效地发挥功能。另一方面，气体供给孔234处的初始速度变快，因此若一部分气体保持较快的速度地穿过气体供给狭缝235，则可能在气体供给狭缝235的其它部位发生速度的下降或逆流。也就是说，使气体供给狭缝235的长度方向上的流速分布不均匀。另外，高的初始速度存在使喷嘴配置室222的压力比内管12内低，引起从喷嘴插入口256的吸入的风险。
在本实施方式中，多个气体供给孔234中的至少一部分配置成与多个气体供给狭缝235不直接对置。具体而言，如图2所示，气体供给孔234a、234b、234c朝向连接设置壁18e开口。连接设置壁18e在反应管203的径向上位于与形成有气体供给狭缝235a、235b、235c的内管12侧相反的侧。
此外，气体供给孔的配置不限于此，也可以是例如图7～图10所示的变形例1～4那样的配置。在图7所示的变形例1中，多个气体供给孔234a形成为朝向相对于气体喷嘴340a位于反应管203的周向且未形成气体供给狭缝235a的例如第一分隔件18a开口。另外，多个气体供给孔234b形成为朝向相对于气体喷嘴340b位于反应管203的周向且未形成气体供给狭缝235b的第二分隔件18b及第三分隔件18c开口。而且，多个气体供给孔234c形成为朝向相对于气体喷嘴340c位于反应管203的周向且未形成气体供给狭缝235c的例如第四分隔件18d开口。
在如图8所示的变形例2中，作为气体供给孔234a、234b、234c，混合有与气体供给狭缝235a、235b、235c分别对置的孔和不对置的孔。具体而言，气体供给孔234a、234b、234c朝向形成有气体供给狭缝235a、235b、235c的内管12侧和连接设置壁18e侧分别开口。也可以将两个气体供给孔234a的开口面积的合计设定为与图7中的一个气体供给孔234a的开口面积同等。气体供给孔234c也同样。另外，也可以将四个气体供给孔234b的开口面积的合计设定为与图7中的两个气体供给孔234b的开口面积同等。
在图9所示的变形例3中，在比晶圆区域靠下方追加设置的一部分气体供给孔234a、234b、234c形成为与内管12的周壁分别对置地开口。在此，图9表示反应管203的与晶舟支撑台218对应的高度处的水平截面。关于其它气体供给孔234a、234b、234c，能够设为与本实施方式、变形例1、2或4同样的构造。
在图10所示的变形例4中，气体供给孔234a～234c分别以朝向反应管203的中心的方式开口。该变形例还具有配置于多个气体供给孔234b与多个气体供给狭缝235b之间的阻碍部(扰流挡板)30b。具体而言，内管12的周壁位于气体供给孔234b的吐出方向的延长线上。在该变形例中，该周壁构成阻碍部30。此外，阻碍部30的结构不限于与内管12形成为一体，只要是能够抑制从气体供给孔234b喷出的处理气体直接通过气体供给狭缝235b的构造(阻碍板等)即可。
另外，气体供给狭缝235b的宽度w形成为比设置于上行管的多个气体供给孔234b与设置于下行管的多个气体供给孔234b之间的水平方向的距离d小。
另外，在气体喷嘴340a、340c的气体供给孔234a、234c与对应的气体供给狭缝235a、235c之间也设置有阻碍部30a、30c。阻碍部30a、30c在气体供给孔234a、234c的吐出方向的延长线上形成与吐出方向大致垂直的壁。其结果，在阻碍部30a的两侧残留有小的开口。这样，阻碍部30a～30c可以根据喷嘴的种类等以不同的形状或配置来设置。此外，阻碍部30a～30c也可以仅设置任何一个。在喷嘴配置室222b设置有回流喷嘴，且仅设置有阻碍部30b的情况下，使用气体供给狭缝235b的宽度形成为比气体供给狭缝235a、235c小的内管12。
如通过图2及图7～图10所说明地，在第一室222a、第二室222b以及第三室222c的每一个中，从气体供给孔234吐出的处理气体与喷嘴配置室222的侧面(连接设置壁18e、第一分隔件18a～第四分隔件18d)、内管12的周壁、或者阻碍部30碰撞而转向。由此，从气体供给狭缝235流入内管12内的流速的偏差缩小，并且喷嘴配置室222的压力损失(气体供给孔234的压力与气体供给狭缝235的压力的差)增加。因此，抑制从喷嘴插入口256向喷嘴配置室222吸入气体。由此，抑制在反应管203的下部(炉口部)产生的颗粒穿过喷嘴配置室222被输送至晶圆区域、或者漂浮于该下部的使用过的气体被卷入从气体喷嘴340a～340c喷出的未使用的处理气体。另外，能够削减以往为了防止该情况而供给至反应管203的下部的净化气体，晶圆区域的处理气体浓度分布均匀化。
在内管12的与形成有喷嘴配置室222的部位对置的周壁的部位开设有第一气体排出口236。第一气体排出口236配置为在其与喷嘴配置室222之间夹着处理室201的容纳晶圆200的区域。第一气体排出口236面向处理室201的容纳晶圆200的从下端侧到上端侧的区域(晶圆区域)而形成，使处理室201与间隙S连通。
在内管12的第一气体排出口236的下方的周壁的部位形成有第二气体排出口237。第二气体排出口237能够形成于从比排气口230的上端高的位置到比排气口230的下端高的位置之间。第二气体排出口237能够设置多个，其中的一个能够配置为在排气管231的延长线上局部重合。这样，第一气体排出口236形成为连通处理室201和间隙S，第二气体排出口237形成为对处理室201下方的气氛进行排气。
即，第一气体排出口236是将处理室201内的气氛排出至间隙S的气体排出口，从第一气体排出口236排出的气体经由内管12的外侧的间隙S及排气口230从排气管231排出至反应管203外。另外，从第二气体排出口237排出的气体经由间隙S的下侧及排气口230从排气管231排出至反应管203外。
通过这样的结构，通过晶圆后的气体经由筒部外侧排出，从而能够减小真空泵246等排气部的压力与晶圆区域的压力的差，使压力损失最小化。而且，通过使压力损失最小化，能够降低晶圆区域的压力，能够提高晶圆区域的流速，缓和负载效应。
由此，形成主排气路径20，该主排气路径20如图1所示地将内管12内的气氛经由开设于与气体供给狭缝235a～235c对置的壁面的作为流出口的一例的第一气体排出口236、间隙S、开设于外管14的排气口230而排出。
另外，形成副排气路径22，该副排气路径22将内管12内的气氛经由开设于内管12的与气体供给狭缝235a～235c对置的壁面的作为流出口的另一个的第二气体排出口237、间隙S、以及开设于外管14的排气口230向外部排出。
图4是反应管203的纵剖视图，省略了晶舟217等的记载。
在内管12的周壁沿上下方向形成有多个与喷嘴配置室222的第一室222a连通的横长的狭缝状的气体供给狭缝235a。在气体供给狭缝235a的侧部沿上下方向形成有多个与第二室222b连通的横长的狭缝状的气体供给狭缝235b。在气体供给狭缝235b的侧部沿上下方向形成有多个与第三室222c连通的横长的狭缝状的气体供给狭缝235c。
由此，气体供给狭缝235a～235c在上下左右方向上形成为多层、多列的矩阵状。
气体供给狭缝235a～235c的内管12周向的长度能够延伸至与喷嘴配置室222内的各室222a～222c的周向的长度相同的长度。就气体供给狭缝235a～235c而言，若除了各分隔件18a～18d与内管12的周壁的连结部分，形成为的横长且纵向多层，则气体供给効率提高，因此较为优选。
气体供给狭缝235a～235c的每一个的两端形成为相当于半圆的曲面状。由此，能够抑制边缘部周缘的气体的停滞，能抑制边缘部的膜的形成，进一步地，能够抑制形成于边缘部的膜的膜剥离。
另外，从内管12的喷嘴配置室222侧的下端至内周面12a的下端，形成有喷嘴插入口256，该喷嘴插入口256用于将气体喷嘴340a～340c设置于喷嘴配置室222的对应的各室222a～222c内。
喷嘴支撑部350a～350c是金属制的弯头管，在上端支撑插入的气体喷嘴340a～340c，在侧面与体供给管310a～310c流体连通，并且可装卸地安装于歧管226。在设置气体喷嘴340a～340c时，从喷嘴插入口256向对应的各室222a～222c插入气体喷嘴340a～340c后，在使喷嘴支撑部350a～350c的内部流路与气体供给管310a～310c结合的状态下将喷嘴支撑部350a～350c通过未图示的螺栓等固定。
由此，如图2所示，各气体喷嘴340a～340c容纳于喷嘴配置室222的对应的各室222a～222c。另外，气体从各气体喷嘴340a～340c经由在构成各室222a～222c的前壁的内管12所开设的作为流入口的一例的气体供给狭缝235a～350c供给至内管12内。此时，来自气体喷嘴340a～340c的气体的沿着内管12的外周面12c的流动被各分隔件18a～18d抑制。
喷嘴配置室222的各分隔件18a～18d从喷嘴配置室222的顶棚部形成至反应管203的下端部上部。具体而言，如图4所示，各分隔件18b、18c的下端形成至比开口部256的上缘靠下侧。各分隔件18b、18c的下端形成至比反应管203的下端部靠上侧，且比喷嘴支撑部350a～350c的上端部靠下侧。
如图5所示，气体供给狭缝235a～235c形成为分别设置于在容纳于处理室201的状态的晶舟217载置有多层的相邻的晶圆200与晶圆200之间(仅图示气体供给狭缝235a)。在图5中省略晶舟217进行说明。
期望的是，气体供给狭缝235a～235c形成为直至到达可载置于晶舟217的最下层的晶圆200与晶舟217的顶板之间，位于各晶圆200之间及最上层的晶圆200与顶板之间。通过设为这样的狭缝结构，能够在晶圆200上形成与晶圆200平行的处理气体的流动。就该平行的流动而言，流速越低，越容易接近理想的层流，形成从上游向下流的均匀的流动。
气体喷嘴340a～340c的气体供给孔234a～234c无论其吐出方向如何，均能够以相对于各气体供给狭缝235一对一对应的方式形成于与各气体供给狭缝235a～235c的纵宽的中央对应的位置。
例如，在气体供给狭缝235a～235c连续并排形成有25个的情况下，优选25个气体供给孔234a～234c分别以相同的间隔并排形成。此外，图9所示的追加的气体供给孔234a～234c分离地配置于与气体供给狭缝235a～235c对应地排列的气体供给孔234a～234c的下方。
此外，第一气体排出口236相对于多个晶圆200不限于共通的一个连续开口，也可以与气体供给狭缝235a等同样地形成为针对每个晶圆200的多个开口。另外，气体供给孔234a等、气体供给狭缝235a等不限于形成为针对每个晶圆200的多个开口，也可以与第一气体排出口236同样地相对于多个晶圆200形成为共通的一个连续开口。期望的是，气体供给孔234、气体供给狭缝235以及第一气体排出口236中的一个以上形成为针对每个晶圆200的多个开口。
图6是表示基板处理装置10的块图，基板处理装置10的作为控制部(控制单元)的控制器280构成为计算机。该计算机具备CPU(Central Processing Unit)121a、RAM(RandomAccess Memory)121b、存储装置121c、I/O端口121d。
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连接有构成为例如触控面板等的输入输出装置122。
存储装置121c例如由闪存、HDD(Hard Disk Drive)等构成。在存储装置121c内可读取地存储有控制基板处理装置的动作的控制程序、记载有后述的基板处理的步骤、条件等的工艺配方等。
工艺配方是将后述的基板处理工序的各步骤以能够使控制器280执行并得到预定的结果的方式组合而成的，作为程序发挥功能。以下，也将工艺配方、控制程序等总称地简称为程序。
在本说明书中使用程序这一术语的情况下，存在仅包括工艺配方单体的情况、仅包括控制程序单体的情况、或包括它们双方的情况。
RAM121b构成为临时保持由CPU121a读取出的程序、数据等的存储器区域(工作区)。
I/O端口121d连接于上述的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、晶舟旋转机构267、晶舟升降机115等。
CPU121a构成为，从存储装置121c读取控制程序并执行，并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读取工艺配方。
CPU121a构成为，以按照读取出的工艺配方的内容的方式控制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。另外，CPU121a构成为控制基于压力传感器245的APC阀244的压力调整动作、真空泵246的启动和停止、基于温度传感器的加热器207的温度调整动作。而且，CPU121a构成为控制基于晶舟旋转机构267进行的晶舟217的旋转及旋转速度调节动作、基于晶舟升降机115进行的晶舟217的升降动作等。
控制器280不限于构成为专用的计算机的情况，也可以构成为通用的计算机。例如，准备存储有上述程序的外部存储装置123，使用该外部存储装置123将程序安装于通用的计算机等，从而能够构成本实施方式的控制器280。作为外部存储装置，例如可举出硬盘等磁盘、CD等光盘、MO等磁光盘、USB存储器等半导体存储器等。
但是，用于向计算机供给程序的方法不限于经由外部存储装置123供给的情况。例如，也可以使用网络、专线等通信单元，而不经由外部存储装置123地供给程序。存储装置121c、外部存储装置123构成为计算机可读的存储介质。以下，将它们总称地简称为存储介质。本说明书中使用存储介质这一术语的情况存在仅包括存储装置121c单体的情况、仅包括外部存储装置123单体的情况、或包括它们双方的情况。
(作用)
接着，按照控制器280进行的控制步骤，对本公开的基板处理装置的动作概要进行说明。
本实施方式的半导体装置的制造方法具有：向基板处理装置10的反应管203搬入晶圆200的工序；以及从气体喷嘴340a、340b、340c向反应管203内供给气体，对反应管203内的晶圆200进行处理的工序，其中，基板处理装置10具备：反应管203(处理容器)，其用于容纳并处理沿上下方向排列的多个晶圆200(基板)；气体喷嘴340a、340b、340c(喷嘴)，其设于反应管203内，具有沿上下方向并排配置的多个气体供给孔234(第一开口)，且用于向多个晶圆200分配并供给气体；以及喷嘴配置室222(供给缓冲器)，其设于反应管203内，容纳气体喷嘴340a、340b、340c，且在与反应管203的晶圆200侧的区域之间沿上下方向形成有提供进行了限制的流体的连通的多个气体供给狭缝235(第二开口)，多个气体供给孔234中的至少一部分配置成与多个气体供给狭缝235(第二开口)不直接对置。
此外，向反应管203插入预先载置了预定个数的晶圆200的晶舟217，并通过密封盖219将反应管203气密地堵塞。
当开始基于控制器280的控制时，控制器280使真空泵246及APC阀244动作，从排气口230排出反应管203内的气氛(排气步骤)。
在例如经过预定时间等完成排气处理后，控制器280使阀330b、330f进行打开动作，从气体喷嘴340b将作为原料气体的硅(Si)源气体与作为载体的氮气一起供给。与此同时，控制器280使阀330a关闭，并且使阀330c～330f进行打开动作，从气体喷嘴340a、340c～340f供给作为惰性气体的氮(N2)气对晶圆200实施处理，形成层(第一处理步骤)。
此时，控制器280以使从压力传感器245得到的压力恒定的方式使真空泵246及APC阀244动作，从排气口230排出反应管203内的气氛，对反应管203内供给负压。
由此，原料气体在晶圆200上平行流动后，通过第一气体排出口236及第二气体排出口237从间隙S的上部向下部流动，并经由排气口230从排气管231排出。
在该处理步骤中，从气体喷嘴340a、340c～340e朝向晶圆200中心供给惰性气体。此时，利用控制器280控制从各气体喷嘴340a、340c～340e的惰性气体的供给量，从而调整成使晶圆200中心部的惰性气体浓度比外周部的惰性气体浓度低。由此，能够控制向晶圆200的表面的原料气体或活性种的供给量，因此，能够使通过原料气体形成于晶圆200的层的面内厚度分布从中央凹分布向平坦分布接近、或者向中央凸分布接近。
然后，在经过预定时间等而处理完成时，控制器280使阀330b进行关闭动作，停止从气体喷嘴340b的原料气体的供给，并且使阀330f进行打开动作，从气体喷嘴340b供给惰性气体。另外，控制器280通过APC阀244设定低的目标压力，使反应管203内的气氛从排气口230排出。与此同时，使阀330a、330c进行打开东副总，从气体喷嘴340a、340c供给惰性气体，将滞留于反应管220内的气体从排气口230清除(排出步骤)。
接着，在经过预定时间等而清除完成后，控制器280使阀330a、330e进行打开动作，从气体喷嘴340a将作为原料气体的氨(NH3)气与作为载体的氮(N2)气一同供给。与此同时，控制器280使阀330b进行关闭动作，并且使阀330c、330d、330f进行打开动作，从气体喷嘴340a、340c、340d、340f吐出少量的氮(N2)气对晶圆200实施处理(第二处理步骤)。
此时，控制器280以使从压力传感器245得到的压力恒定的方式使真空泵246及APC阀244动作，从排气口230排出反应管203内的气氛，对反应管203内供给负压。
由此，原料气体在晶圆200上平行地流动后，通过第一气体排出口236及第二气体排出口237从间隙S的上部向下部流动，并经由排气口230从排气管231排出。
然后，在经过预定时间等而处理完成时，控制器280使阀330a进行关闭动作，停止从气体喷嘴340a的原料气体的供给。另外，控制真空泵246及APC阀244使对反应管203内供给的负压增大等，从而将反应管203内的气氛从排气口230排出。与此同时，使阀330a、330c进行打开动作，从气体喷嘴340a、340c供给惰性气体，将滞留于内管12与外管14之间的间隙S的气体从排气口230清除(排出步骤)。此时，使阀330b进行打开动作，从气体喷嘴340b也供给惰性气体。
当将第一处理步骤、排出步骤、第二处理步骤、排出步骤的循环反复进行预订次数而晶圆200的处理完成时，通过上述动作的相反的步骤，从反应管203内搬出晶舟217。晶圆200通过未图示的晶圆移载机从晶舟217移载至移载架的晶圆盒，晶圆盒通过晶圆盒输送机从移载架移载至晶圆盒载台，并通过外部输送装置搬出至箱体的外部。
根据本实施方式，能够得到以下所示的一个或多个效果。
(a)从分别容纳于第一室222a、第二室222b以及第三室222c(供给缓冲器)的气体喷嘴340a～340c喷出处理气体时，能够抑制第一室222a、第二室222b以及第三室222c内的周围的气体的吸入，有效地对晶圆200供给处理气体，并且能够保持喷嘴配置室222内清洁。
(b)能够将第一室222a、第二室222b以及第三室222c内的压力维持为比内管12内高，能够防止从第一室222a、第二室222b以及第三室222c的下端吸入包含颗粒的气体而向晶圆200上飞散。
(c)能够减小为了抑制副生成物的附着及颗粒产生而向反应管202的下部供给的净化气体的使用量，能够提高晶圆间的均匀性。
(d)根据使用的气体喷嘴的各种种类，能够利用适当提高喷嘴配置室222的压力的多个方法。这些中的大部分能够通过关于气体喷嘴340a～340c的气体供给孔234a～234c的朝向的小规模的硬件上的变更来实现。
[实施例]
在本实施方式中，气体供给孔234中的至少一部分配置成与气体供给狭缝235不直接对置。关于这样因改变气体供给孔的朝向而引起的晶圆上的流速、气体分压的差异，通过模拟进行了解析。
图11是表示各晶圆的中心上的气体的流速的折线图。横轴是从晶舟的最下层起的晶圆的编号，纵轴是晶圆的中心的流速。比较例是气体供给孔与气体供给狭缝对置配置的结构。其它是图2、图7～图9所示的本实施方式的结构。由该图可知，通过改变气体供给孔的朝向，晶圆的中心上的气体的流速降低了10％左右。此外，在想要使流速与比较例一致的情况下，可以进行增加处理气体的导入流量、降低压力的调整。
图12及图13是表示通过原料气体的分解而产生的活性种的分压的折线图，粗线是比较例，是气体供给孔与气体供给狭缝对置配置的实施方式的结构。图12中，纵轴是各晶圆的晶圆整体的分压平均值，表示WtW(Wafer-to-Wafer)特性。确认了可以得到与比较例同等或得到了改善的均匀性。图13是各晶圆的分压的不均匀性，表示WiW(Within Wafer)特性。在此，分压的不均匀性是晶圆的外周与中央的分压的差除以分压平均值而得到的值。确认了在实施方式的结构中，分压的不均匀性的变化比比较例少。此外，该不均匀性能够与凸度关联，通过从气体喷嘴340a、340c～340e的惰性气体的流量控制，因此，相较于不均匀性的大小，在晶圆间恒定更为重要。
在图12及图13中，比较例和本实施方式的结构除了气体供给孔的朝向，在相同的条件下比较。因此，由于实施方式的结构，气体的流量有可能未充分最佳化。尤其是对于为了防止颗粒的产生而向反应管200的底部额外供给的净化气体(N2)而言，在本实施方式中可削减，由此存在改善WiW的余地。

Claims (15)

1.一种基板处理装置，其特征在于，具备：
容纳并处理沿排列方向排列的多个基板的处理容器；
设于上述处理容器内，具有沿上述排列方向并排配置的多个第一开口，且用于向上述多个基板分配并供给气体的喷嘴；以及
设于上述处理容器，容纳上述喷嘴，且在与在上述处理容器内配置上述基板的区域之间沿上述排列方向形成有第二开口的供给缓冲器，
上述多个第一开口中的至少一部分配置成与多个上述第二开口不直接对置。
2.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
与容纳于上述处理容器的上述多个基板的位置对应地设有多个上述第二开口。
3.根据权利要求2所述的基板处理装置，其特征在于，
上述供给缓冲器在比上述第一开口更靠下方具有喷嘴插入口，在处理上述基板的期间，上述供给缓冲器和配置有上述基板的区域通过上述喷嘴插入口流体连通。
4.根据权利要求2所述的基板处理装置，其特征在于，
上述多个第一开口中的至少一部分朝向上述处理容器的半径方向开口，上述喷嘴使从上述一部分第一开口喷射出的上述气体与上述供给缓冲器的位于与形成有多个上述第二开口的侧面相反的侧的壁部碰撞。
5.根据权利要求2所述的基板处理装置，其特征在于，
上述多个第一开口中的至少一部分朝向上述处理容器的周向开口，上述喷嘴使从上述一部分第一开口喷射出的上述气体与上述供给缓冲器的未形成上述第二开口的壁部碰撞。
6.根据权利要求2所述的基板处理装置，其特征在于，
上述多个第一开口中的至少一部分分别朝向上述处理容器的半径方向及中心方向开口，上述喷嘴使从朝向半径方向的上述一部分第一开口喷射出的上述气体与上述供给缓冲器的位于与形成有多个上述第二开口的侧面相反的侧的壁部碰撞。
7.根据权利要求2所述的基板处理装置，其特征在于，
上述多个第一开口中的至少一部分在上述排列方向上在未形成上述第二开口的位置开口，上述喷嘴使从上述一部分第一开口喷射出的上述气体与上述供给缓冲器或处理容器的未形成上述第二开口的壁部碰撞。
8.根据权利要求2所述的基板处理装置，其特征在于，
上述处理容器具有在内部配置上述基板的内管和位于上述内管的外侧的外管，
上述喷嘴设于上述内管与上述外管之间。
9.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
上述多个第一开口中的连续排列的一部分在上述排列方向上以相同的间隔配置，或者具有相同的开口面积。
10.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
还具备配置于上述多个第一开口的吐出方向的延长线上的阻碍部。
11.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
上述喷嘴是具有分别沿上述排列方向延伸且构成为互相连通能够吐出相同的气体的第一管和第二管的喷嘴阵列，
上述多个第一开口与上述多个基板的位置对应地设于上述第一管和上述第二管的每一个，
上述第二开口的宽度形成为比设于上述第一管的上述多个第一开口与设于上述第二管的上述多个第一开口之间的水平方向的距离小。
12.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
上述处理容器具有遍及配置上述基板的区域形成的一个或多个气体排出口。
13.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
上述供给缓冲器具有沿周向并排设置的多个喷嘴配置室，上述第二开口设置以分别不同的宽度设置于上述多个喷嘴配置室的每一个。
14.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
上述供给缓冲器具有三个喷嘴配置室，中心侧的喷嘴配置室的上述第二开口的宽度比其它喷嘴配置室的上述第二开口的宽度小。
15.根据权利要求12所述的基板处理装置，其特征在于，
上述供给缓冲器具有沿周向并排设置的多个喷嘴配置室，上述多个喷嘴配置室中的处于隔着基板的中心与上述气体排出口面对面的喷嘴配置室的第二开口的宽度比其它喷嘴配置室的第二开口小。
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