TW201935567A - 立式熱處理裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種立式熱處理裝置，其可減少基板處理區域之氣體流動偏向，且可減少分解物在氣體噴嘴內壁之附著量。
一實施形態之立式熱處理裝置係在將多數基板以在上下方向上隔著預定間隔之方式大略水平地保持在基板保持器中的狀態下，供給原料氣體至前述多數基板而形成膜，該立式熱處理裝置具有：處理容器，其包含收容前述基板保持器之內管及配置於前述內管外側之外管；及氣體噴嘴，其沿著前述內管之內周面上下延伸設置，且前端由前述內管之內部貫穿至外部，前述氣體噴嘴中形成：第一氣孔，其供給前述原料氣體至前述內管之內部；及第二氣孔，其供給前述原料氣體至前述內管之外部。

Description

立式熱處理裝置
本發明係關於立式熱處理裝置。
在製造半導體裝置時，使用各種處理裝置以便對基板實施處理。一種習知處理裝置係可一次進行多數基板之熱處理的批式立式熱處理裝置。在立式熱處理裝置中，例如由沿著收容基板之處理容器內周面上下延伸設置的氣體噴嘴，向基板朝水平方向供給原料氣體，藉此在基板之表面形成膜。
在立式熱處理裝置中，使熱處理溫度提高至原料氣體之熱分解溫度以上時，有時在氣體噴嘴內原料氣體熱分解且分解物附著在氣體噴嘴之內壁。附著在氣體噴嘴內壁之分解物的量多時，在熱處理中途分解物由氣體噴嘴之內壁剝離而成為形成顆粒之原因。
減少附著於氣體噴嘴內壁之分解物量的習知裝置係具有氣體噴嘴之裝置，且該氣體噴嘴設定為與假基板區域對向之區域的氣孔開口面積比對應於製品基板區域之區域的氣孔開口面積大(例如，參照專利文獻1)。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2014-63959號公報
[發明所欲解決的問題]
但是，在上述裝置中，對應於製品基板區域之區域與對應於假基板區域之區域的氣孔開口面積不同，因此在接近假基板區域之製品基板區域中原料氣體之流動容易產生偏向，恐有面間均一性降低之虞。
因此，本發明之一態樣之目的為提供一種立式熱處理裝置，其可減少基板處理區域之氣體流動偏向，且可減少分解物在氣體噴嘴內壁之附著量。
[解決問題的手段]
為了達成上述目的，本發明之一態樣的立式熱處理裝置係在將多數基板以在上下方向上隔著預定間隔之方式大略水平地保持在基板保持器中的狀態下，供給原料氣體至前述多數基板而形成膜，該立式熱處理裝置具有：處理容器，其包含收容前述基板保持器之內管及配置於前述內管外側之外管；及氣體噴嘴，其沿著前述內管之內周面上下延伸設置，且前端由前述內管之內部貫穿至外部，前述氣體噴嘴中形成：第一氣孔，其供給前述原料氣體至前述內管之內部；及第二氣孔，其供給前述原料氣體至前述內管之外部。
[發明的功效]
依據揭示之立式熱處理裝置，可減少基板處理區域之氣體流動偏向，且可減少分解物在氣體噴嘴內壁之附著量。
以下，參照圖式說明用以實施本發明之形態。此外，在本說明書及圖式中，實質相同之結構賦予相同符號，因此省略重複之說明。
[立式熱處理裝置]
以下說明本發明實施形態之立式熱處理裝置。圖1係顯示本發明實施形態之立式熱處理裝置例的截面圖。圖2係在圖1中之虛線A-A切斷的截面圖。
如圖1所示地，立式熱處理裝置1具有：處理容器34、蓋部36、基板保持器38、氣體供給設備40、排氣設備41及加熱設備42。
處理容器34收容作為基板之半導體晶圓(以下稱為「晶圓W」)。處理容器34係下端開口之有頂部圓筒形內管44及下端開口且覆蓋內管44外側之有頂部圓筒形外管46配置成同軸狀的雙管構造。內管44及外管46係由石英、碳化矽(SiC)等之耐熱性材料形成。
內管44之頂部44A係例如平坦地形成。內管44之一側形成沿著其長邊方向(上下方向)收容氣體噴嘴76、78、80之噴嘴收容部48。在本發明之實施形態中，如圖2所示地，使內管44之側壁部44B的一部份向外側突出形成凸部50，且使凸部50內形成為噴嘴收容部48。在內管44相反側的側壁部44B沿著其長邊方向(上下方向)與噴嘴收容部48對向地形成寬度L1之矩形狹縫52。狹縫52之寬度L1設定為10mm至400mm之範圍內的大小。
狹縫52係以可使內管44內部之氣體排出之方式形成的氣體排氣口。狹縫52之長度可形成為與基板保持器38之長度相同，或分別朝上下方向延伸比基板保持器38之長度長。即，狹縫52之上端的位置延伸到對應於基板保持器38上端之位置以上的高度，狹縫52之下端位置延伸到對應於基板保持器38下端之位置以下的高度。具體而言，如圖1所示地，基板保持器38之上端與狹縫52之上端間的高度方向距離L2係在大約0mm至5mm之範圍內。此外，基板保持器38之下端與狹縫52之下端間的高度方向距離L3係在大約0mm至350mm之範圍內。基板保持器38可收容在處理容器34內，且以在上下方向上隔著預定間隔之方式大略水平地保持多數(例如150片)晶圓W。
處理容器34之下端被例如由不鏽鋼形成之圓筒形歧管54支持。凸緣部56形成於歧管54之上端。藉由在凸緣部56上放置外管46之下端，可支持外管46。O環等之密封構件58設置在凸緣部56與外管46之下端間。藉由密封構件58，外管46內可維持氣密狀態。
圓環狀之支持部60設置在歧管54上部之內壁。藉由在支持部60上放置內管44之下端，可支持內管44。蓋部36透過O環等之密封構件62氣密地安裝在歧管54之下端的開口。藉由蓋部36，可氣密地堵塞處理容器34之下端開口，即歧管54之開口。蓋部36係由例如不鏽鋼形成。
旋轉軸66透過磁性流體密封部64貫穿設置在蓋部36之中央部。旋轉軸66之下部被晶舟升降器等之升降設備68的臂部68A支持成可自由旋轉。
旋轉板70設置在旋轉軸66之上端，且保持晶圓W之基板保持器38透過石英製之保溫台72載置在旋轉板70上。因此，藉由使升降設備68升降，使蓋部36與基板保持器38一體地上下移動，因此可使基板保持器38相對處理容器34內插入及脫離。
氣體供給設備40設置於歧管54中，將原料氣體、反應氣體、沖洗氣體等之各種氣體導入內管44內。氣體供給設備40具有多數(例如3個)石英製氣體噴嘴76、78、80。各氣體噴嘴76、78、80沿著內管長邊方向設置在內管44之內部，且其基端(下端)呈L形地彎曲並貫穿歧管54而被支持。如圖2所示地，氣體噴嘴76、78、80沿著周方向呈一列地設置在內管44之噴嘴收容部48內。
氣體噴嘴76供給原料氣體至處理容器34內。在氣體噴嘴76中，沿著其長邊方向按預定間隔形成作為多數第一氣孔之氣孔76A。氣孔76A形成於內管44之內部且向水平方向噴吐原料氣體至內管44之內部。預定間隔係設定為例如與被基板保持器38支持之晶圓W之間隔相同的間隔。此外，高度方向之位置設定成使氣孔76A位於在上下方向上相鄰之晶圓W間的中間，且可有效地供給原料氣體至晶圓W間。另外，氣體噴嘴76之前端(上端)在頂部44A由內管44之內部貫穿至外部。如圖1所示地，作為第二氣孔之氣孔76B形成於氣體噴嘴76之前端。氣孔76B形成於內管44之外部且噴吐原料氣體至內管44之外部。原料氣體可使用例如含矽氣體、含金屬氣體。含矽氣體可舉例如：二氯矽烷(DCS：SiH2 Cl2 )、六氯二矽烷(HCD：Si2 Cl6 )、四氯矽烷(SiCl4 )、三氯矽烷(SiHCl3 )。含金屬氣體可舉例如：四氯化鈦(TiCl4 )、三甲基鋁(TMA)、四(二甲基胺)鉿Hf[N(CH3 )2 ]4 (TDMAH)、四(N-乙基甲基胺)二鋯(TEMAZ)、三(二甲基胺)環戊二烯基鋯(C5 H5 )Zr[N(CH3 )2 ]3 。此外，氣體噴嘴76之細節稍後說明。
氣體噴嘴78供給與原料氣體反應之反應氣體至處理容器34內。在氣體噴嘴78中，沿著其長邊方向按預定間隔形成作為多數氣孔78A。氣體噴嘴78A形成於內管44之內部且向水平方向噴吐反應氣體至內管44之內部。預定間隔係設定為例如與被基板保持器38支持之晶圓W之間隔相同的間隔。此外，高度方向之位置設定成使氣孔78A位於在上下方向上相鄰之晶圓W間的中間，且可有效地供給反應氣體至晶圓W間。反應氣體可使用例如氮化氣體、氧化氣體。氮化氣體可舉例如：氨(NH3 )、有機胺氣體、二亞胺(N2 H2 )、聯胺(N2 H4 )、聯胺化合物(例如單甲基聯胺(MMH))。氧化氣體可舉例如：臭氧(O3 )、氧(O2 )、水蒸氣(H2 O)、氫+氧(H2 +O2 )、氫+臭氧(H2 +O3 )、一氧化氮(NO)、氧化亞氮(N2 O)、二氧化氮(NO2 )、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2 )。
氣體噴嘴80供給沖洗氣體至處理容器34內。在氣體噴嘴80中，沿著其長邊方向按預定間隔形成多數氣孔80A。氣體噴嘴80A形成於內管44之內部且向水平方向噴吐沖洗氣體至內管44之內部。預定間隔係設定為例如與被基板保持器38支持之晶圓W之間隔相同的間隔。此外，高度方向之位置設定成使氣孔80A位於在上下方向上相鄰之晶圓W間的中間，且可有效地供給沖洗氣體至晶圓W間。沖洗氣體可使用例如氮(N2 )氣體、氬(Ar)氣體。
此外，在歧管54上部之側壁，排氣口82形成於支持部60之上方。排氣口82與內管44及外管46間之空間部84連通。透過空間部84由狹縫52排出之內管44內部的氣體及由氣體噴嘴76之氣孔76B噴吐至空間部84的氣體係透過排氣口82排出至處理容器34之外部。將處理容器34內之氣體排出的排氣設備41設置在排氣口82。排氣設備41具有連接於排氣口82之排氣通路86，且壓力調整閥88及真空泵90依序插入排氣通路86，使處理容器34內進行真空排氣。
在外管46之外周側以覆蓋外管46之方式設置圓筒形之加熱設備42。加熱設備42加熱收容在處理容器34內之晶圓W。
如此構成之立式熱處理裝置1的各部動作係藉由例如電腦等之控制設備110來控制。此外，進行立式熱處理裝置1之各部動作的電腦程式記錄在記錄媒體112中。記錄媒體112可為例如軟碟、光碟、硬碟、快閃記憶體、DVD等。
[氣體噴嘴]
接著，舉氣體噴嘴76為例說明前述立式熱處理裝置1使用之氣體噴嘴76、78、80的結構。但是，氣體噴嘴78及氣體噴嘴80亦可作成與氣體噴嘴76同樣的結構。例如，藉由供給反應氣體之氣體噴嘴78採用與供給原料氣體之氣體噴嘴76同樣的結構，在成膜處理時，與形成於內管44內面之膜相同組成的膜形成於內管44之外面或外管46之內面。因此，可防止在處理容器34內乾洗時在內管44之外面或外管46之內面產生膜殘留物。此外，因為形成於內管44之外面或外管46之內面的膜與形成於內管44之內面的膜間之應力(壓力)差小，所以可抑制膜剝離產生。
(第一結構例)
圖3係顯示圖1之立式熱處理裝置1之氣體噴嘴76的第一結構例的立體圖。圖4係在圖1中之虛線B-B切斷的截面圖。此外，圖3中省略氣體噴嘴78及氣體噴嘴80之圖示。
如圖3所示地，第一結構例之氣體噴嘴76沿著內管44之內周面上下延伸設置，且前端在內管44之頂部44A由內管44之內部貫穿至外部。多數氣孔76A及多數氣孔76B形成於氣體噴嘴76中。
各氣孔76A形成於內管44之內部且向水平方向噴吐原料氣體至內管44之內部。各氣孔76A形成於與氣體噴嘴76管壁中之狹縫52對向的位置。
各氣孔76B形成於內管44之外部且將原料氣體噴吐至內管44外部之空間部84。例如，如圖4所示地，各氣孔76B形成於氣體噴嘴76管壁中之排氣口82側的位置。各氣孔76B之開口面積係例如形成為比各氣孔76A之開口面積大。
此外，在圖3之例子中，雖然舉氣孔76B為多數之情形為例來說明，但氣孔76B之數目只要是1個以上即可，沒有特別限制。
(第二結構例)
圖5係顯示圖1之立式熱處理裝置1之氣體噴嘴76的第二結構例的立體圖。在圖5中省略氣體噴嘴78及氣體噴嘴80之圖示。
如圖5所示地，第二結構例之氣體噴嘴76沿著內管44之內周面上下延伸設置，且前端在內管44之頂部44A由內管44之內部貫穿至外部。多數氣孔76A、多數氣孔76B及1個氣孔76C形成於氣體噴嘴76中。
各氣孔76A形成於內管44之內部且向水平方向噴吐原料氣體至內管44之內部。各氣孔76A形成於與氣體噴嘴76管壁中之狹縫52對向的位置。
各氣孔76B形成於內管44之外部且將原料氣體噴吐至內管44外部之空間部84。各氣孔76B沿著氣體噴嘴76管壁之周方向以隔著預定間隔之方式形成。各氣孔76B之開口面積係例如形成為比各氣孔76A之開口面積大。
氣孔76C形成於氣體噴嘴76之上端面且將原料氣體噴吐至內管44外部之空間部84。氣孔76C之開口面積係例如形成為比各氣孔76A之開口面積大。
此外，在圖5之例子中，雖然舉氣孔76B為多數之情形為例來說明，但氣孔76B之數目只要是1個以上即可，沒有特別限制。另外，在圖5之例子中，雖然舉氣孔76C為1個之情形為例來說明，但氣孔76C之數目可為2個以上。
(第三結構例)
圖6係顯示圖1之立式熱處理裝置1之氣體噴嘴76的第三結構例的立體圖。在圖6中省略氣體噴嘴78及氣體噴嘴80之圖示。
如圖6所示地，第三結構例之氣體噴嘴76沿著內管44之內周面上下延伸設置，且前端彎曲成L形並在內管44之側壁部44B由內管44之內部貫穿至外部。多數氣孔76A及多數氣孔76B形成於氣體噴嘴76中。
各氣孔76A形成於內管44之內部且向水平方向噴吐原料氣體至內管44之內部。各氣孔76A形成於與氣體噴嘴76管壁中之狹縫52對向的位置。
各氣孔76B形成於內管44之外部且將原料氣體噴吐至內管44外部之空間部84。各氣孔76B形成於氣體噴嘴76管壁中之排氣口82側的位置。各氣孔76B之開口面積係例如形成為比各氣孔76A之開口面積大。
此外，在圖6之例子中，雖然舉氣孔76B為多數之情形為例來說明，但氣孔76B之數目只要是1個以上即可，沒有特別限制。
(第四結構例)
圖7係顯示圖1之立式熱處理裝置1之氣體噴嘴76的第四結構例的立體圖。在圖7中省略氣體噴嘴78及氣體噴嘴80之圖示。
如圖7所示地，第四結構例之氣體噴嘴76沿著內管44之內周面上下延伸設置，且前端在內管44之頂部44A由內管44之內部貫穿至外部。多數氣孔76A及多數氣孔76B形成於氣體噴嘴76中。
各氣孔76A形成於內管44之內部且向水平方向噴吐原料氣體至內管44之內部。各氣孔76A形成於與氣體噴嘴76管壁中之狹縫52對向的位置。
各氣孔76B形成於內管44之外部且將原料氣體噴吐至內管44外部之空間部84。各氣孔76B形成於氣體噴嘴76管壁中之排氣口82側的位置。各氣孔76B之開口面積係例如形成為比各氣孔76A之開口面積大。
此外，如圖7所示地，氣體噴嘴76之前端被加工內管44形成之保護部44C覆蓋。開口44D形成於保護部44C之對應於氣孔76B的區域中，且由氣孔76B噴吐之氣體由保護部44C之開口44D供給至內管44外部之空間部84。
此外，在圖7之例子中，雖然舉氣孔76B為多數之情形為例來說明，但氣孔76B之數目只要是1個以上即可，沒有特別限制。
以上，雖然說明第一結構例至第四結構例之氣體噴嘴76，但氣體噴嘴76之形態不限於此。
例如，氣孔76B可形成於氣體噴嘴76之管壁中與排氣口82側不同的位置。但是，氣孔76B宜形成於內管44外部之排氣口82側的位置。藉由氣孔76B形成於內管44外部之排氣口82側的位置，由氣孔76B噴吐之HCD氣體形成向排氣口82之流動。結果，由氣孔76A噴吐至內管44內部並透過狹縫52到達排氣口82的HCD氣體隨著向排氣口82之流動排出至排氣口82，因此可抑制HCD氣體由內管44外部逆流至內部。
此外，例如，各氣孔76B之開口面積可形成為比各氣孔76A之開口面積小，亦可與各氣孔76A之開口面積相同。但是，噴嘴每單位長度之氣孔76B的開口面積宜形成為比噴嘴每單位長度之氣孔76A的開口面積大。例如，各氣孔76B之開口面積比各氣孔76A之開口面積小時或各氣孔76B之開口面積與各氣孔76A之開口面積相同時，噴嘴每單位長度之氣孔76B數只要比噴嘴每單位長度之氣孔76A數大即可。此外，噴嘴單位長度可為例如氣體噴嘴76中突出至內管44外部之部分的長度。氣體噴嘴76中突出至內管44外部之部分的長度只要是氣體噴嘴76未與外管46接觸之長度即可，例如可為20mm至50mm。如此，藉由使噴嘴每單位長度之氣孔76B的開口面積形成為比噴嘴每單位長度之氣孔76A的開口面積大，可使氣體噴嘴76內之氣體壓力有效地降低。因此，HCD氣體不易滯留在氣體噴嘴76內。結果，因為HCD氣體暴露於處理容器34內之高溫環境中的時間短，所以可抑制HCD氣體在氣體噴嘴76內熱分解，因此分解物在氣體噴嘴76內壁之附著量可減少。
[成膜方法]
接著，舉藉由原子層沈積(ALD：Atomic Layer Deposition)法在晶圓W上形成氮化矽膜之情形為例來說明使用本發明實施形態之立式熱處理裝置1的成膜方法。此外，在以下說明中，立式熱處理裝置1之各部的動作係藉由控制設備110控制。
圖8係顯示氮化矽膜之形成方法例的時間圖。如圖8所示地，氮化矽膜之形成方法係藉由依序多次循環重複實行吸附步驟、沖洗步驟、氮化步驟及沖洗步驟，在晶圓W上形成所希望膜厚之氮化矽膜。吸附步驟係使原料氣體吸附在晶圓W上之步驟。沖洗步驟係沖洗處理容器34內之步驟。氮化步驟係使吸附在晶圓W上之原料氣體氮化的步驟。
最初，藉由加熱設備42維持處理容器34內於預定溫度。接著，將保持晶圓W之基板保持器38載置在蓋部36上，然後藉由升降設備68使蓋部36上升並將晶圓W(基板保持器38)搬入處理容器34內。
接著，實行使作為原料氣體之HCD氣體吸附在晶圓W上的吸附步驟。具體而言，藉由加熱設備42設定處理容器34內為預定溫度。一面由氣體噴嘴80供給預定流量之N2 氣體至處理容器34內，一面藉由排出處理容器34內之氣體來設定處理容器34為預定壓力。處理容器34內之溫度及壓力穩定後，使HCD氣體由氣孔76A噴吐至內管44之內部，接著使HCD氣體由氣孔76B噴吐至內管44之外部。噴吐至內管44之內部的HCD氣體在內管44之內部被加熱而熱分解，且藉由熱分解產生之矽(Si)吸附在晶圓W上。供給至內管44之外部的HCD氣體通過內管44與外管46間之空間部84而由排氣口82排出。經過預定時間後，停止由氣體噴嘴76(氣孔76A、76B)供給HCD氣體。
此時，氣體噴嘴76中設有氣孔76B，且氣孔76B與將HCD氣體噴吐至內管44之內部的氣孔76A分開地設置並將HCD氣體噴吐至內管44之外部。藉由在氣體噴嘴76中形成氣孔76B，相較於未形成氣孔76B之情形，氣體噴嘴76內之氣體壓力降低，因此HCD氣體不易在氣體噴嘴76內產生滯留。結果，因為HCD氣體暴露於處理容器34內之高溫環境中的時間短，所以可抑制HCD氣體在氣體噴嘴76內熱分解，因此分解物在氣體噴嘴76內壁之附著量可減少。
此外，由氣孔76B噴吐之HCD氣體未供給至內管44之內部，因此可減少內管44內部之氣體流動偏向。結果，面間均一性提高。
另外，氣孔76B形成於內管44外部之排氣口82側的位置，因此由氣孔76B噴吐之HCD氣體形成向排氣口82之流動。結果，由氣孔76A噴吐至內管44之內部後透過狹縫52到達排氣口82的HCD氣體隨著向排氣口82之流動排出至排氣口82，因此可抑制HCD氣體由內管44之外部逆流至內部。
接著，實行沖洗內管44內之沖洗步驟。具體而言，一面由氣體噴嘴80供給預定流量之N2 氣體至內管44內，一面排出內管44內之氣體，將內管44內之HCD氣體置換成N2 氣體。經過預定時間後，停止由氣體噴嘴80供給N2 氣體。
此時，在吸附步驟中由氣孔76B噴吐之HCD氣體未噴吐至內管44內，而是噴吐至與排氣口82直接結合的內管44與外管46間之空間部84後立即由排氣口82排出。因此，在沖洗步驟中只要沖洗噴吐至內管44之內部的HCD氣體即可，可縮短沖洗內管44內所需之時間。
接著，實行使在吸附步驟中吸附在晶圓W上之Si氮化的氮化步驟。在氮化步驟中，藉由加熱設備42設定處理容器34內為預定溫度。此外，一面由氣體噴嘴78之氣體噴嘴78A供給預定流量之作為氮化氣體的NH3 氣體至內管44內，一面排出處理容器34內之氣體，將處理容器34設定為預定壓力。供給至內管44之內部的NH3 氣體與在吸附步驟中吸附在晶圓W上之Si反應，使Si氮化。經過預定時間後，停止由氣體噴嘴78供給NH3 氣體。
接著，實行沖洗內管44內之沖洗步驟。具體而言，一面由氣體噴嘴80供給預定流量之N2 氣體至內管44內，一面排出內管44內之氣體，將內管44內之NH3 氣體置換成N2 氣體。經過預定時間後，停止由氣體噴嘴80供給N2 氣體。
以上由吸附步驟、沖洗步驟、氮化步驟及沖洗步驟形成之ALD法的1次循環結束。接著，再開始由吸附步驟開始之ALD法的1次循環。然後，藉由重複該循環預定次循環(例如100次循環)，在晶圓W上形成所希望膜厚之氮化矽膜。
在晶圓W上形成所希望膜厚之氮化矽膜時，一面藉由加熱設備42將處理容器34內維持於預定溫度，一面由氣體噴嘴80供給預定流量之N2 氣體至處理容器34內以便用N2 氣體循環沖洗處理容器34內後返回常壓。接著，藉由升降設備68使蓋部36下降，藉此由處理容器34內搬出晶圓W(基板保持器38)。
如以上說明地，在本實施形態中，氣體噴嘴76中設有氣孔76B，且氣孔76B與將HCD氣體噴吐至內管44之內部的氣孔76A分開地設置並將HCD氣體噴吐至內管44之外部。藉由在氣體噴嘴76中形成氣孔76B，相較於未形成氣孔76B之情形，氣體噴嘴76內之氣體壓力降低，因此HCD氣體不易在氣體噴嘴76內產生滯留。結果，因為HCD氣體暴露於處理容器34內之高溫環境中的時間短，所以可抑制HCD氣體在氣體噴嘴76內熱分解，因此分解物在氣體噴嘴76內壁之附著量可減少。
此外，由氣孔76B噴吐之HCD氣體未供給至內管44之內部，因此可減少內管44內部之氣體流動偏向。結果，面間均一性提高。
另外，在吸附步驟中由氣孔76B噴吐之HCD氣體未噴吐至內管44內，而是噴吐至與排氣口82直接結合的內管44與外管46間之空間部84後立即由排氣口82排出。因此，在沖洗步驟中只要沖洗噴吐至內管44之內部的HCD氣體即可，所以可縮短沖洗內管44內所需之時間。
此外，氣孔76B形成於內管44外部之排氣口82側的位置，因此由氣孔76B噴吐之HCD氣體形成向排氣口82之流動。結果，由氣孔76A噴吐至內管44之內部後透過狹縫52到達排氣口82的HCD氣體隨著向排氣口82之流動排出至排氣口82，因此可抑制HCD氣體由內管44之外部逆流至內部。
[實施例]
接著，說明使用本發明實施形態之立式熱處理裝置1供給原料氣體時的效果。
首先，說明在實施例中使用之氣體噴嘴76。圖9係說明實施例之氣體噴嘴的圖。
如圖9(a)所示地，氣體噴嘴A係前端在頂部44A由內管44之內部貫穿至外部，且形成：噴吐原料氣體至內管44內部之氣孔76A；及噴吐原料氣體至內管44外部之氣孔76B的噴嘴。
如圖9(b)所示地，氣體噴嘴B係前端未貫穿頂部44A，且形成噴吐原料氣體至內管44內部之氣孔76A，但未形成噴吐原料氣體至內管44外部之氣孔76B的噴嘴。
如圖9(c)所示地，氣體噴嘴C係形成：噴吐原料氣體至內管44內部之氣孔76A、氣孔76D及氣孔76E，但未形成噴吐原料氣體至內管44外部之氣孔76B的噴嘴。
(實施例1)
在實施例1中，評價使用氣體噴嘴B、C在晶圓W上形成氮化矽膜時被基板保持器38保持之晶圓W的位置(以下稱為「晶圓處理位置」)與形成於晶圓W上之氮化矽膜的膜厚關係。圖10係顯示晶圓處理位置與形成於晶圓上之膜的膜厚關係的圖。圖10中，橫軸表示晶圓處理位置，左側之縱軸(第一軸)顯示晶圓W面內之平均膜厚，且右側之縱軸(第2軸)表示晶圓W面內之膜厚均一性。此外，在圖10之第二軸中，中央值表示係晶圓W面內之膜厚均一性最好(膜厚之面內分布為0%)，且相對中央值越大或越小表示晶圓W面內之膜厚均一性越惡化。更具體而言，相對中央值越大表示晶圓W之中央部膜厚比周緣部膜厚大的凸型分布，而相對中央值越小表示晶圓W之中央部膜厚比周緣部膜厚小的凹型分布。
如圖10所示地，可了解使用氣體噴嘴B時，不論晶圓處理位置為何，形成於晶圓W上之氮化矽膜的面內平均膜厚及面內均一性都大致相同。另一方面，使用氣體噴嘴C時，在上部側之晶圓處理位置形成於晶圓W上之氮化矽膜的面內平均膜厚變大，且膜厚之面內分布呈凹型分布，因此使面內均一性惡化。
因此，在內管44之內部變更氣孔之開口面積時，考慮產生原料氣體之流動偏向。
(實施例2)
在實施例2中，藉由模擬算出使用氣體噴嘴A、B、C在晶圓W上形成厚度3mm之氮化矽膜時附著在氣體噴嘴A、B、C內壁上的分解物(生成物)厚度。圖11係顯示附著在氣體噴嘴內壁上之分解物的模擬結果圖。
如圖11所示地，使用氣體噴嘴A、B、C在晶圓W上形成厚度3mm之氮化矽膜時附著在氣體噴嘴A、B、C內壁上的分解物厚度最大值分別是6.3mm、72mm、9.3mm。即，相較於使用氣體噴嘴B、C，藉由使用氣體噴嘴A可減少分解物在氣體噴嘴內壁之附著量。
(實施例3)
在實施例3中，藉由模擬算出使用氣體噴嘴A、B、C供給作為原料氣體之HCD氣體至處理容器34內時各氣孔中之氣體流速。圖12係顯示氣孔位置與氣體流速之關係的模擬結果圖。圖12中，橫軸表示氣孔位置，且縱軸表示氣體流速(sccm)。此外，模擬之條件如下。
＜模擬條件＞
溫度：630℃
HCD氣體之流速：300sccm
內管44內之壓力：133Pa
如圖12所示地，使用氣體噴嘴B時，看不到在內管44之內部中氣體流速大幅變化的區域。另一方面，使用氣體噴嘴C時，可看到在內管44內部之上部側氣體流速非常大的區域。此外，使用氣體噴嘴A時，雖然可看到在內管44外部中氣體流速非常大的區域，但看不到在內管44之內部中氣體流速大幅變化的區域。
因此，藉由使用氣體噴嘴A，可減少內管44內部之氣體流動偏向。
以上，雖然說明了用以實施本發明之形態，但上述內容不限制發明之內容，在本發明之範圍內可有各種變形及改良。
在上述實施形態中，雖然舉基板為半導體晶圓之情形為例來說明，但本發明不限於此。例如，基板亦可為玻璃基板、LCD基板等。
1‧‧‧立式熱處理裝置
34‧‧‧處理容器
36‧‧‧蓋部
38‧‧‧基板保持器
40‧‧‧氣體供給設備
41‧‧‧排氣設備
42‧‧‧加熱設備
44‧‧‧內管
44A‧‧‧頂部
44B‧‧‧側壁部
44C‧‧‧保護部
44D‧‧‧開口
46‧‧‧外管
48‧‧‧噴嘴收容部
50‧‧‧凸部
52‧‧‧狹縫
54‧‧‧歧管
56‧‧‧凸緣部
58、62‧‧‧密封構件
60‧‧‧支持部
64‧‧‧磁性流體密封部
66‧‧‧旋轉軸
68‧‧‧升降設備
68A‧‧‧臂部
70‧‧‧旋轉板
72‧‧‧保溫台
76、78、80‧‧‧氣體噴嘴
76A、76B、76C、76D、76E、78A、80A‧‧‧氣孔
82‧‧‧排氣口
84‧‧‧空間部
86‧‧‧排氣通路
88‧‧‧壓力調整閥
90‧‧‧真空泵
110‧‧‧控制設備
112‧‧‧記錄媒體
L1‧‧‧寬度
L2、L3‧‧‧距離
W‧‧‧晶圓
[圖1]係顯示本發明實施形態之立式熱處理裝置例的截面圖。
[圖2]係在圖1中之虛線A-A切斷的截面圖。
[圖3]係顯示圖1之立式熱處理裝置之氣體噴嘴的第一結構例的立體圖。
[圖4]係在圖1中之虛線B-B切斷的截面圖。
[圖5]係顯示圖1之立式熱處理裝置之氣體噴嘴的第二結構例的立體圖。
[圖6]係顯示圖1之立式熱處理裝置之氣體噴嘴的第三結構例的立體圖。
[圖7]係顯示圖1之立式熱處理裝置之氣體噴嘴的第四結構例的立體圖。
[圖8]係顯示氮化矽膜之形成方法例的時間圖。
[圖9](a)~(c)係說明實施例之氣體噴嘴的圖。
[圖10]係顯示晶圓處理位置與形成於晶圓上之膜的膜厚關係的圖。
[圖11]係顯示附著於氣體噴嘴內壁之分解物的模擬結果的圖。
[圖12]係顯示氣孔位置與氣體流速之關係的模擬結果的圖。

Claims (10)

  1. 一種立式熱處理裝置，係在將多數基板以在上下方向上隔著預定間隔之方式大略水平地保持在基板保持器中的狀態下，供給原料氣體至該多數基板而形成膜，該立式熱處理裝置具有： 處理容器，包含收容該基板保持器之內管及配置於該內管外側之外管；及 氣體噴嘴，沿著該內管之內周面上下延伸設置，且其前端由該內管之內部貫穿至外部， 該氣體噴嘴中形成：第一氣孔，其供給該原料氣體至該內管之內部；及第二氣孔，其供給該原料氣體至該內管之外部。
  2. 如申請專利範圍第1項之立式熱處理裝置，其中： 該第一氣孔形成於該內管之內部的位置， 該第二氣孔形成於該內管之外部的位置。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之立式熱處理裝置，其中該氣體噴嘴之該前端在該內管之頂部由該內管之內部貫穿至外部。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之立式熱處理裝置，其中該氣體噴嘴之該前端彎曲成L形且在該內管之側壁部由該內管之內部貫穿至外部。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之立式熱處理裝置，其中噴嘴每單位長度之該第二氣孔的開口面積比噴嘴每單位長度之該第一氣孔的開口面積大。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之立式熱處理裝置，其中具有與該內管及該外管間之空間部連通的排氣口， 該第二氣孔係形成於該氣體噴嘴之管壁中的該排氣口側。
  7. 如申請專利範圍第1或2項之立式熱處理裝置，其中該原料氣體包含含矽氣體或含金屬氣體。
  8. 一種立式熱處理裝置，係在將多數基板以在上下方向上隔著預定間隔之方式大略水平地保持在基板保持器中的狀態下，供給處理氣體至該多數基板而形成膜，該立式熱處理裝置具有： 處理容器，包含收容該基板保持器之內管及配置於該內管外側之外管；及 多數氣體噴嘴，沿著該內管之內周面上下延伸設置，且其前端由該內管之內部貫穿至外部， 該多數氣體噴嘴之各氣體噴嘴中形成：第一氣孔，其供給該處理氣體至該內管之內部；及第二氣孔，其供給該處理氣體至該內管之外部。
  9. 如申請專利範圍第8項之立式熱處理裝置，其中該多數氣體噴嘴包含：第一氣體噴嘴，其供給原料氣體；及第二氣體噴嘴，其供給與該原料氣體反應之反應氣體。
  10. 如申請專利範圍第9項之立式熱處理裝置，其中： 該原料氣體包含含矽氣體或含金屬氣體， 該反應氣體包含氮化氣體或氧化氣體。
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