TWI502630B - 熱處理裝置 - Google Patents

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Description

熱處理裝置 【相關專利申請案之交叉參照】
本申請案以2011年3月7日提出申請於日本專利局之日本專利申請案第2011-049194為基礎，其全部內容在此引用以作為參考。
本發明係關於熱處理基板(例如：半導體晶圓)之熱處理裝置，尤有關於批次式熱處理裝置。
在半導體元件之製造過程中使用批次式熱處理裝置，在其中以預定間隔設置並以批次方式熱處理數個基板。這樣的熱處理裝置設有具有下開口之反應管、以預定間隔支撐數個基板並容納於反應管內之晶圓支撐構件、以及加熱反應管中基板之外加熱器。
根據熱處理裝置，支撐數個基板之晶圓支撐構件被傳送到反應管中；基板藉由外加熱器而加熱；以及製程氣體透過氣體供應噴嘴而供應到反應管中。以這樣的方式，數個基板依據製程氣體而經歷熱處理。
專利文獻1：日本公開專利公報第2000-068214號。
在這類熱處理裝置中，當氣體供應噴嘴延伸高過晶圓支撐構件之頂端，並從氣體供應噴嘴之頂端開口供應製程氣體的時候，在製程氣體從晶圓支撐構件之頂端流動到底端時，製程氣體會被分解，並且會在晶圓支撐構件之底端部分耗盡。在這個情況下，沿著晶圓支撐構件之縱向不能均勻地實行有關基板之處理。為了避免這類不均勻之處理，批次式熱處理裝置可以設置具有不同長度之數個氣體供應噴嘴、或沿著氣體供應噴嘴之縱向在預定間隔上具有數個孔之氣體供應噴嘴。以這些氣體供應噴嘴，可以沿著 晶圓支撐構件之縱向在不同水平上將製程氣體朝向數個基板噴射，藉此改善處理均勻性(例如：專利文獻1)。
然而，即使在這個情況中，因為製程氣體通過製程氣體供應噴嘴而向上流動並受熱於氣體供應噴嘴內，從氣體供應噴嘴之頂端噴射之製程氣體比從氣體供應噴嘴之底端噴射之製程氣體受熱於更高之溫度。由於這樣的溫度差異，處理均勻性不能充分地改善。
此外，當兩種來源氣體被使用作為製程氣體以在基板上沉積薄膜，並且兩種來源氣體之一者明顯具有比另一者更低之分解溫度時，具有較低分解溫度之來源氣體會在氣體供應噴嘴之頂部開始分解。在這個情況下，沉積物會形成於氣體供應噴嘴之內壁或反應管之內表面上，如此基板上之膜之沉積率或來源之使用效率會降低。此外，在反應管之內表面上之沉積物會剝落並掉落在基板上，如此基板會被污染。因此，頻繁的保養為必要的，因而降低生產量。
本發明有鑑於上述而產生，並且針對提供一熱處理裝置，數個待處理基板以架狀形式容納於其中，該熱處理裝置能減少供應到數個基板之製程氣體之溫度差、以及在製程氣體抵達基板前抑制其分解或熱激發。
根據本發明一實施態樣，提供一熱處理裝置，包含：一支撐構件，其中以架狀形式支撐數個基板；一反應管，其容納支撐構件於反應管內，並設有數個氣體供應管，該數個氣體供應管設置在反應管之側面部分，藉此使氣體經數個氣體供應管而流動到反應管中；及一第一加熱部，其加熱數個基板，該數個基板藉由反應管內所容納之支撐構件而支撐，其中該第一加熱部包含一狹縫，其從第一加熱部之底端延伸到頂端，並使數個氣體供應管通過，以及其中該加熱部之整個內表面，除了狹縫外，面向反應管之側面部分。
根據本發明實施例，提供一熱處理裝置，數個待處理基板以架狀形式容納於其中，該熱處理裝置能減少供應到數個基板之製程氣體之溫度差、以及在製程氣體抵達基板前抑制其分解或熱激發。
將參考隨附圖示說明本發明之非限制性、示範實施例。在圖中，相同或一致之構件或元件給予相同或一致之參考符號。應當注意圖示用以說明本發明，並且非意圖指出構件或元件之間之大小或相對比例。因此，具體尺寸應當由所屬技術領域中具有通常技藝者考慮下面非限制性之實施例而決定。
參考圖1，根據本發明實施例之熱處理裝置1設有一外管10，其具有封閉頂部與底部開口之圓柱形狀；一內管11，其透過外管10之底部開口而傳送到外管10中或傳送離開外管10；一晶圓支撐構件16，其以架狀形式(或以預定垂直間隔)支撐數片晶圓W，並透過內管11之底部開口而傳送到內管11中或傳送離開內管11；以及一加熱部20，其設置包圍外管10，並透過外管10與內管11而加熱藉由晶圓支撐構件16所支撐之晶圓W。
舉例來說，設置在內管11外側之外管10係由石英玻璃所組成，並設有數個(在說明範例中為四個)導引管10a、10b、10c、10d，其沿著外管10之縱向而大致設置成直線。具體而言，可以藉由準備具有封閉頂部之石英玻璃圓柱、沿著石英玻璃圓柱之縱向以預定間隔在周圍壁中產生數個孔、以及將石英玻璃管焊接至對應之孔來得到外管10。此外，氣體供應管17a至17d插入對應之導引管10a至10d中。換句話說，氣體供應管17a至17d藉由對應之導引管10a至10d而支撐。氣體供應管17a至17d連接到對應之管，該管接著連接到氣體供應系統(之後說明)，如此來自氣體供應系統之製程氣體透過氣體供應管17a至17d而供應到內管11中(之後說明)。
此外，外管10在導引管10d下方設有排氣管14。排氣管14在末端設有凸緣，並且排氣系統連接到排氣管14。以此結構，製程氣體透過氣體供應管17a至17d而供應到內管11中、流過晶圓 W之上表面而進入設置在內管11中之一或多個開口或狹縫(未顯示)中、以及接著從排氣管14排出。此外，外管10透過密封構件(未顯示)而固定在支撐板12上。
內管11具有封閉頂部與底部開口之圓柱形狀，如圖2之(a)部分所顯示，並且舉例來說，內管11由石英所組成。此外，延伸部11a附接在內管11之周圍表面之一部分上。延伸部11a具有盒子之形狀，該盒子沿著內管11之縱向而延伸，如此產生關於內管11之周圍壁之空間。此外，數個(例如：在說明範例中為四個)氣體供應孔H1至H4形成於延伸部11a之周圍壁中。氣體供應孔H1至H4沿著內管11之縱向而大致設置成一直線。氣體供應孔H1至H4對應氣體供應管17a至17d而設置。換句話說，氣體供應管17a至17d藉由導引管10a至10d而支撐，如此氣體供應管17a至17d之開口端對準對應之氣體供應孔H1至H4。
此外，數個孔h1係形成於內管11之周圍壁之一部分中，該部分被延伸部11a所遮蓋，如圖2之(b)部分中所顯示，如此延伸部11a之內部空間可以透過數個孔h1而與內管11之內部空間連通。因此，來自氣體供應系統之製程氣體透過氣體供應管17a至17d與氣體供應孔H1至H4而流動到延伸部11a之內部空間，並進一步透過數個孔h1而流入內管11之內部空間中。附帶地，氣體供應孔H1到H4之內徑最好與對應之氣體供應管17a至17d之內徑大致相同。此外，氣體供應孔H1至H4之內徑可以些微大於對應之氣體供應管17a至17d之內徑，如此氣體供應管17a至17d可以插入對應之氣體供應孔H1至H4中。
再次參考圖1，內管11固定在托架18上，該托架18具有晶圓支撐構件16可以通過之上開口。托架18接著藉由支撐板12而支撐，該支撐板12亦具有晶圓支撐構件16可以通過之上開口。
晶圓支撐構件16具有至少三個支柱16a。支柱16a以預定間隔設有數個凹口，如此晶圓W藉由在對應支柱16a中相同水平上所形成之三個凹口而支撐。在此實施例中，晶圓支撐構件16可以支撐117片晶圓W。舉例來說，晶圓支撐構件16從其上方到下方 支撐4片空白晶圓、25片生產晶圓、3片空白晶圓、25片生產晶圓、3片空白晶圓、25片生產晶圓、3片空白晶圓、25片生產晶圓、以及另外的4片空白晶圓。此外，如此設置晶圓支撐構件16：大致上分別從氣體供應管17a、氣體供應管17b、氣體供應管17c、以及氣體供應管17d將製程氣體供應到最上面的25片生產晶圓、第二上面之25片生產晶圓W、第三上面的25片生產晶圓、以及最下面的25片生產晶圓。
此外，晶圓支撐構件16固定在支撐桿19上，該支撐桿19依序藉由遮蓋構件12a而支撐。遮蓋構件12a藉由升降機構(未顯示)而向上與向下帶動，如此支撐桿19以及晶圓支撐構件16因而被傳送到內管11中以及傳送離開內管11。當晶圓支撐構件16被傳送到內管11中時，遮蓋構件12a透過密封構件(未顯示)而接觸支撐板12之下表面，藉此隔離外管10之內部環境與外部環境。
附帶地，遮蓋構件12a可以具有使支撐桿19通過之開口，並且開口與支撐桿19間之空隙可以藉由磁性流體而密封。以此結構，支撐桿19可以藉由旋轉機構(未顯示)而為可旋轉的。
如圖1中所顯示，加熱部20包含遮蓋外管10之周圍壁之第一加熱部21、以及遮蓋第一加熱部21之頂端部分之第二加熱部22。
第一加熱部21包含由金屬所組成之圓柱形構件23、沿著圓柱形構件23之內表面設置之絕緣構件24、以及藉由絕緣構件24而支撐之加熱元件25(參考圖3)。此外，上排氣開口22D係形成於第一加熱部21之頂端部分中，以排出供應到加熱部20與外管10間之空間中之空氣。排氣管(未顯示)連接到上排氣開口22D，來自上排氣開口22D之空氣可以透過排氣管而排放到外部。此外，數個連接線25a設置在圓柱形構件23之周圍壁中。電力透過連接線25a而供應到加熱元件25。
圖3係部分斜視圖，說明加熱部20之內部。如圖3所顯示，絕緣構件24設有數個槽，其垂直地設置。使用這些槽來容納加熱元件25。藉由以架狀形式放置加熱元件25，內管11中之數片晶 圓W可以均勻地受熱。此外，加熱元件25由兩個分開的加熱線所組成，其中一個設置在絕緣構件24被垂直地分割成之兩個區域之一者中，而另一個設置在該兩個區域之另一者中。以此配置，加熱元件25之加熱線設置在絕緣構件24之對應半圓柱中，而該半圓柱設置在圓柱形構件23之內表面上，藉此簡單地組成第一加熱部21。
附帶地，加熱元件25可以具有三個以上的加熱線，其依序設置在以垂直方向定義在絕緣構件24中之對應區域中。以此配置，可以藉由控制供應到各加熱線之電力而改善外管10內之晶圓W之溫度均勻性。
參考圖3與圖4，第一加熱部21包含狹縫，其從第一加熱部21之底部延伸到頂部，因而使外管10之導引管10a至10d通過。具體而言，狹縫23C係形成於圓柱形構件23之一部分中，如此狹縫23C在縱向上從圓柱形構件23之底部延伸到頂部。對應於狹縫23C，狹縫24C係形成於絕緣構件24之一部分中，如此狹縫24C在縱向上從絕緣構件24之底部延伸到頂部。具備狹縫23C、24C，第一加熱部21具有C形俯視形狀。此外，第一加熱部21之整個內表面(除了狹縫23C、24C外)面向外管10之外周圍壁。
如圖1、4、與6中所顯示，外管10相對第一加熱部21而偏心地設置，如此外管10之周圍壁(附接有導引管10a至10d之周圍壁)較接近第一加熱部21之內表面。以此結構，導引管10a至10d與第一加熱部21內部之氣體供應管17a至17d之長度可以減少。換句話說，氣體供應管17a至17d並沒有延伸通過第一加熱部21中或內部之空間很長的距離，而該空間藉由來自加熱元件25之輻射而受熱於相當高溫度。因此，氣體供應管17a至17d可能不會加熱到高溫，如此氣體供應管17a至17d內部之製程氣體可能不會加熱到高溫。因此，即使製程氣體具有相當低的分解溫度，製程氣體可以在未分解狀態下抵達晶圓W。
另一方面，因為狹縫23C、24C係形成於第一加熱部21中，來自第一加熱部21而用來加熱外管10內之晶圓W之熱量會不充 足，其會導致晶圓W之溫度均勻性之降低。在本實施例中，為了補償熱量之潛在不足，第三加熱部24s係沿著絕緣構件24之狹縫24C之垂直邊緣而設置，如圖3中所顯示。舉例來說，第三加熱部24s可以由陶瓷桿、纏繞陶瓷桿之加熱線、以及遮蓋加熱線與陶瓷桿之絕緣構件所組成。藉由控制施加到加熱線之電力，可以適當地補償因狹縫23C、24C而可能缺乏之熱量，如此而避免晶圓W之溫度均勻性降低。
此外，如圖4與5中所顯示，絕緣構件26設置在導引管10a至10d與第一加熱部21之狹縫23C、24C之垂直邊緣間之空間中。舉例來說，絕緣構件26可以由外罩以及石英玻璃纖維或石英玻璃粉所構成，該外罩由石英玻璃纖維(或玻璃棉)所組成，而該石英玻璃纖維或石英玻璃粉塞滿該外罩。以此結構，絕緣構件26可以為有彈性的，並因此依據導引管10a至10d與狹縫23C、24C之垂直邊緣間之空間的形狀而變形，如此空間可以被填滿而沒有間隙。藉由使用絕緣構件26而防止第一加熱部21內部之熱向外發散，藉此改善第一加熱部21內部之熱均勻性。
附帶地，當電力供應到第一加熱部21之加熱元件25藉此加熱晶圓W時，第一加熱部21本身藉由加熱元件25所產生之熱而受熱膨脹，因此狹縫23C、24C之寬度(或狹縫23C、24C之垂直邊緣間之距離)會變得更大。為了避免此現象，設置外罩51以從外側支撐第一加熱部21之圓柱形構件23，如圖6中所顯示。外罩51亦具有狹縫25C，其允許外管10之導引管10a至10d通過，並且附接部51a設置在狹縫25C之相對側。設置連接構件52以連結附接部51a，根據以上，第一加熱部21藉由外罩51而從外部支撐。因此避免第一加熱部21向外膨脹。
參考圖6，第一加熱部21設有數個導管24a，其垂直地穿過絕緣構件24(或相對絕緣構件24之徑向而傾斜)。此外，導管24a以預定間隔沿著絕緣構件24之縱向而設置，如圖7中所顯示。附帶地，雖然圖6中說明10個導管24a，在絕緣構件24a之周圍與縱向兩者中之導管24a之數目並不限制於圖6與7中所說明之數 目，並且可以任意決定。
此外，如圖6與7中所顯示，圓柱形構件23之周圍壁之一部分在圓柱形構件23之縱向上被切除，而腔室23a設置在切除部中。如圖7中所顯示，吹風管56a之一側連接到腔室23a，而另一側連接到吹風器55之出口開口55a。此外，吹風管56b之一側連接到吹風器55之入口開口55b，而另一側連接到上排氣開口22D。以此，空氣供應到圓柱形構件23與絕緣構件24間之空間(或腔室23a內之空間)，並接著透過導管24a而吹向外管10。因此，在完成晶圓W之處理後需要冷卻外管10與晶圓W時，可以藉由將空氣吹到外管10而有效地冷卻外管10以及晶圓W。此外，空氣以相對於外管10之周圍表面之傾斜方向從導管24a吹出(圖6)，如此外管10之周圍表面可以均勻地冷卻，而不是局部地冷卻。
此外，導管24a指向縮小空間，在該縮小空間中，外管10與絕緣構件24間之距離愈往前變得愈窄，如此空氣吹到空氣傾向於停滯之縮小空間。因此，外管10更可能均勻地冷卻。
此外，吹到外管10之空氣透過上排氣開口22D而回到吹風器55，並接著藉由吹風器55而吹到外管10。以此循環，從熱處理裝置1排出之空氣量可以降低，藉此減少工廠設備之負擔。
附帶地，第二加熱部22包含另一組絕緣構件24與加熱元件25，如圖3中所顯示。電力透過另一組連接線(未顯示)而供應到第二加熱部22之加熱元件25，接著加熱元件25之溫度可以受到控制。
接著，參考圖8說明在藍寶石晶圓上沉積氮化鎵(GaN)膜，以作為可以實行於根據本發明實施例之熱處理裝置1中之熱處理之範例。
如圖8所顯示，鎵源氣缸31a至31d透過管La至Ld而連接到對應之氣體供應管17a至17d。鎵源氣缸31a至31d可為所謂的「起泡器(bubbler)」，其中儲存有三甲基鎵(TMGa)，其為鎵之液態有機金屬原料。此外，鎵源氣缸31a至31d透過管Ia至Id而連接到對應之載送氣體供應源，該管Ia至Id中分別設有流量控制器(例 如：質流控制器)3Fa至3Fd。可以使用高純度氮氣作為載送氣體。在管La至Ld與管Ia至Id中，複合閥33a至33d設置在對應之鎵源氣缸31a至31d附近。複合閥33a至33d各者包含一起打開或關閉之兩個開/關閥。此外，設置旁通管路以使管La至Ld與對應之管Ia至Id連接，並且該旁通管路包含對應之旁通閥Ba至Bd。當旁通閥Ba至Bd為打開的而複合閥33a至33d為關閉的時候，載送氣體可以經旁通管路流動到對應之氣體供應管17a至17d，並接著流動到外管10。相反地，當旁通閥Ba至Bd為關閉的而複合閥33a至33d為打開的時候，載送氣體流動到對應之鎵源氣缸31a至31d中，並噴射到鎵源氣缸31a至31d內部之TMGa中。接著，載送氣體(此時包含TMGa蒸氣或氣體)經氣體供應管17a至17d流動到外管10。
此外，鎵源氣缸31a至31d各者設有溫度控制槽32，藉由該溫度控制槽32，鎵源氣缸31a至31d與其中之TMGa藉由溫度控制器(未顯示)而控制溫度。以此，TMGa之蒸氣壓力可以依據TMGa之溫度而保持固定。在這個情況下，管La至Ld內之載送氣體壓力可以藉由設置在對應管La至Ld中之對應壓力控制器PCa至PCd而控制在固定值，如此流經管La至Ld之載送氣體內之TMGa濃度可以保持固定。
此外，舉例來說，連接到氨氣體源之管50a至50d併入對應之管La至Ld中。管50a至50d設有對應之流量控制器(舉例來說，質流控制器)4Fa至4Fd與對應之閥Va至Vd。當開/關閥Va至Vd打開時，來自氨氣體源之氨(NH3 )氣透過對應管50a至50)d以流量控制器4Fa至4Fd所控制之流量流動到對應管La至Ld中。以此，含TMGa蒸氣或氣體之載送氣體與NH3 氣體之混合氣體透過氣體供應管17a至17d而供應到內管11。
此外，吹淨氣體供應管PL設置以連接吹淨氣體供應源(未顯示)。在本實施例中，使用高純度氮氣作為吹淨氣體。吹淨氣體供應管PL透過開/關閥Pa而在流量控制器4Fa與開/關閥Va之間連接到管50a；透過開/關閥Pb而在流量控制器4Fb與開/關閥Vb之 間連接到管50b；透過開/關閥Pc而在流量控制器4Fc與開/關閥Vc之間連接到管50c；以及透過開/關閥Pd而在流量控制器4Fd與開/關閥Vd之間連接到管50d。
此外，外管10之排氣管14透過主閥2A與壓力控制器2B而連接到幫浦4(例如：機械升壓幫浦)與幫浦6(例如：乾式幫浦)。以此結構，可以在預定壓力下排空外管10。此外，排放氣體(載送氣體、TMGa蒸氣或氣體、NH3 氣體、與吹淨氣體)從幫浦6導引到預定去毒設備。排放氣體在設備中去毒並釋放到大氣。
在上述結構中，GaN膜會在下面程序中沉積在藍寶石晶圓上。首先，晶圓支撐構件16藉由升降機構(未顯示)而從外管10向下傳送，並且舉例來說，具有4英吋直徑之數個藍寶石晶圓藉由晶圓裝載器(未顯示)而裝載到晶圓支撐構件16。接著，晶圓支撐構件16藉由升降機構傳送到外管10中，並且藉由透過密封構件(未顯示)使支撐板12接觸外管10之底端而以氣密方式封閉外管10。
接著，外管10藉由幫浦4、6而排放到預定壓力。當旁通閥Ba至Bd為打開的、複合閥33a至33d為關閉的、以及從載送氣體源供應氮氣時，氮氣以控制之流量經管Ia至Id與旁通閥Ba至Bd而流動到管La至Ld。氮氣接著透過氣體供應管17a至17d而流動到內管11中。此外，當開/關閥Pa至Pd為打開而開/關閥Va至Vd為關閉的時候，氮氣透過管50a至50d而以控制之流量流動到管La至Ld，並接著透過氣體供應管17a至17d而流動到內管11。
藉由使氮氣流動到內管11中而以氮氣吹淨內管11。藉由控制供應到加熱部20(第一加熱部21與第二加熱部22)之電力，晶圓支撐構件16所支撐之藍寶石晶圓W受熱於預定溫度(例如：850℃至1000℃)。藍寶石晶圓W之溫度藉由一或多個熱電偶(沿著晶圓支撐構件16之縱向而設置)而量測，並依據所量測之溫度而控制為固定的。
在內管11完全被吹淨並且藍寶石晶圓W之溫度穩定於預定溫度之後，開始GaN之膜沉積。具體而言，開/關閥Va至Vd為 打開的，而開/關閥Pa至Pd為關閉的，如此NH3 氣體開始以對應之流量控制器4Fa至4Fd所控制之流量流動到內管11中。以此NH3 氣體，內管11內部之氮氣體環境轉變成NH3 氣體環境。此外，NH3 氣體藉由藍寶石晶圓W之熱而熱分解。同時，藍寶石晶圓W之上表面藉由氮原子(產生自已分解之NH3 氣體)而氮化。在經過預定時間並且內管11內部之NH3 氣體濃度因而變為固定的、或者NH3 氣體濃度變成與NH3 氣體源之氣體濃度相同之後，打開複合閥33a至33d並關閉旁通閥Ba至Bd。以這些閥之運作，氮氣以流量控制器3Fa至3Fd所控制之流量供應到對應之鎵源氣缸31a至31d中。接著，此時包含TMGa蒸氣(或氣體)之氮氣經管La至Ld與氣體供應管17a至17d而流動到內管11中。供應到內管11中之TMGa蒸氣(或氣體)藉由藍寶石晶圓W之熱而熱分解，因此產生自已熱分解之TMGa蒸氣(或氣體)之鎵原子與產生自已熱分解之NH3 氣體之氮原子互相反應，如此GaN膜沉積在藍寶石晶圓W上。
根據此實施例，內管11以及氣體供應管17a至17d設置在周圍壁中，並且製程氣體(本實施例中為TMGa蒸氣(或氣體)、載送氣體、與NH3 氣體之混合氣體)透過氣體供應管17a至17d而供應到內管11中。如果氣體供應噴嘴(在沿著其縱向之預定間隔上具有數個氣體噴射孔)延伸於內管內，並且製程氣體供應到藉由晶圓支撐構件所支撐之晶圓，製程氣體會沿著氣體供應噴嘴之縱向而以不同溫度供應到晶圓，這是因為製程氣體在氣體供應噴嘴之頂端部附近受熱於較高溫度。然而，根據此實施例，製程氣體並未沿著內管11之縱向流動，而從設置在內管11之周圍壁中之氣體供應管17a至17d供應到藉由晶圓支撐構件16所支撐之晶圓。因此，製程氣體可以沿著內管11之縱向而以大致相同之溫度供應到晶圓，藉此維持晶圓到晶圓之熱處理均勻性。
此外，如果製程氣體沿著內管之縱向而向上流動，製程氣體會被熱分解。然而，當製程氣體從設置在內管11之周圍壁中之氣體供應管17a至17d供應到晶圓時，製程氣體可以在未分解狀態 下供應到晶圓，而實質上可能僅藉由晶圓支撐構件16所支撐之晶圓W之熱而分解。因此，製程氣體之使用效率會改善。
具體而言，在使用TMGa與NH3 氣體之GaN膜沉積之情況中，如果從氣體供應噴嘴(其沿著內管之縱向而延伸)供應TMGa與NH3 氣體，在氣體供應噴嘴中具有明顯低之分解溫度之TMGa(相較於NH3 氣體之分解溫度)會在氣相中熱分解，如此鎵會沉澱在氣體供應噴嘴之內表面上。在這個情況下，會減少晶圓上之膜沉積率，並且沉澱之Ga視為粒子源，因此而污染晶圓。然而，根據本發明實施例，TMGa與NH3 氣體並未流經外管10與內管11很長的距離，並且可以很快地從氣體供應管17a至17d抵達晶圓，如此而抑制TMGa之熱分解，藉此避免膜沉積率之下降並抑制Ga之沉澱。
此外，如圖1、4、與6中所顯示，外管10相對於第一加熱部21而偏心地設置，並且存在於第一加熱部21內部之氣體供應管17a至17d之長度可以保持愈短愈好。因此，氣體供應管17a至17d可能不會加熱到高溫，藉此抑制TMGa之熱分解。
雖然已參考前面實施例說明本發明，本發明並不侷限於所揭示之實施例，並且可以在隨附申請專利範圍內修改或變化。舉例來說，雖然說明使用熱處理裝置1之GaN膜沉積，熱處理裝置1可以用來在矽晶圓上沉積氮化矽膜(使用二氯矽烷(DCS)氣體與NH3 氣體作為來源氣體)、或用來在矽晶圓上沉積聚矽膜(使用矽烷(SiH4 )氣體作為來源氣體)。此外，熱處理裝置1不僅可以用於膜沉積製程，亦可以用於矽晶圓之熱氧化製程。
此外，可以使用其他有機金屬材料來作為用來沉積GaN膜之鎵原料，例如三乙基鎵(TEGa)，而非TMGa。或者，使用氯化鎵(GaCl)作為鎵原料。此外，除了烷基鎵(alkyl gallium)外，可以使用烷基銦(alkyl indium)，例如：三甲基銦(trimethyl indium)。在這個情況下，充滿烷基銦之來源氣缸平行於鎵源氣缸31a至31d而設置，並且包含烷基銦之蒸氣或氣體之載送氣體會跟包含烷基鎵之蒸氣或氣體之載送氣體混合，如此混合氣體供應到內管11中。以此結 構，可以沉積氮化銦鎵(InGaN)膜。
此外，為了抑制烷基鎵(及/或烷基銦)之熱分解，導引管10a至10d可以由雙管所構成，該雙管具有兩個彼此同心設置之石英管。換句話說，導引管10a至10d設有包圍對應之導引管10a至10d之護套。在這個情況下，氣體供應管17a至17d插入對應之雙管之內管，並且冷卻流體流經雙管之內與外管間之空間，藉此冷卻導引管10a至10d。
此外，雖然在上述實施例中排氣管14設置在導引管10d下方，排氣管14可以設置在另一些地方，除了正對外管10之導引管10a至10d之位置以外。具體而言，排氣管14可以設置在正對導引管10a至10d之位置旁邊的地方、或正對導引管10a之位置上方的地方、或正對導引管10d之位置下方的地方。當排氣管14設置在正對導引管10a至10d之位置旁邊的地方時，兩個排氣管14之間可以設有正對導引管10a至10d之位置。或者，數個排氣管14可以設置在正對導引管10a至10d之位置旁邊的地方，以對應導引管10a至10d。
在上述實施例中，第一加熱部21具有大致圓柱形之形狀，該圓柱形具有狹縫23C、24C。在其他實施例中，第一加熱部21可以具有多邊形柱之形狀。在這個情況下，狹縫23C、24C最好沿著多邊形柱之邊長而製造。
此外，可以設置氣體導引管，以沿著晶圓支撐構件16而垂直地延伸，並且氣體導引管可以跟氣體供應管17a至17d一起使用。在這個情況下，具有高分解溫度之製程氣體透過氣體導引管而供應，而具有低分解溫度之另一製程氣體透過氣體供應管17a至17d而供應。以此供應製程氣體之方法，具有高分解溫度之製程氣體可以充分地受熱，藉此抵達晶圓，而具有低分解溫度之製程氣體在抵達晶圓前可以避免被熱分解。也就是說，製程氣體依據分解溫度而以最好的方式供應。
W‧‧‧晶圓
H1、H2、H3、H4‧‧‧氣體供應孔
h1‧‧‧孔
La、Lb、Lc、Ld‧‧‧管
Ia、Ib、Ic、Id‧‧‧管
Ba、Bb、Bc、Bd‧‧‧旁通閥
Va、Vb、Vc、Vd‧‧‧閥
PL‧‧‧吹淨氣體供應管
Pa、Pb、Pc、Pd‧‧‧閥
1‧‧‧熱處理裝置
2A‧‧‧主閥
2B‧‧‧壓力控制器
3Fa、3Fb、3Fc、3Fd‧‧‧流量控制器
4Fa、4Fb、4Fc、4Fd‧‧‧流量控制器
4、6‧‧‧幫浦
10‧‧‧外管
10a、10b、10c、10d‧‧‧導引管
11‧‧‧內管
11a‧‧‧延伸部
12‧‧‧支撐板
12a‧‧‧遮蓋構件
14‧‧‧排氣管
16‧‧‧晶圓支撐構件
16a‧‧‧支柱
17a、17b、17c、17d‧‧‧氣體供應管
18‧‧‧托架
19‧‧‧支撐桿
20、21、22‧‧‧加熱部
22D‧‧‧上排氣開口
23‧‧‧圓柱形構件
23C‧‧‧狹縫
23a‧‧‧腔室
24‧‧‧絕緣構件
24C‧‧‧狹縫
24a‧‧‧導管
24s‧‧‧第三加熱部
25‧‧‧加熱元件
25a‧‧‧連接線
25C‧‧‧狹縫
26‧‧‧絕緣構件
31a、31b、31c、31d‧‧‧鎵源氣缸
32‧‧‧溫度控制槽
33a、33b、33c、33d‧‧‧複合閥
51‧‧‧外罩
51a‧‧‧附接部
52‧‧‧連接構件
55‧‧‧吹風器
55a‧‧‧出口開口
55b‧‧‧入口開口
56a、56b‧‧‧吹風管
50a、50b、50c、50d‧‧‧管
圖1係根據本發明實施例之熱處理裝置之概略圖；圖2係圖1之熱處理裝置之內管之概略圖；圖3係概略圖，說明圖1之熱處理裝置之加熱部之內部結構；圖4係圖1之熱處理裝置之加熱部與外管之概略斜視圖；圖5係熱絕緣構件之概略圖，該熱絕緣構件填滿加熱部中所製造之狹縫與氣體供應管間之空間；圖6係概略橫剖面圖，說明圖1之熱處理裝置；圖7係概略圖，說明圖1之熱處理裝置之空氣循環機構；以及圖8係圖1用來作為膜沉積裝置之熱處理裝置之概略圖。
W‧‧‧晶圓
1‧‧‧熱處理裝置
10‧‧‧外管
10a、10b、10c、10d‧‧‧導引管
11‧‧‧內管
11a‧‧‧延伸部
12‧‧‧支撐板
12a‧‧‧遮蓋構件
14‧‧‧排氣管
16‧‧‧晶圓支撐構件
16a‧‧‧支柱
17a、17b、17c、17d‧‧‧氣體供應管
18‧‧‧托架
19‧‧‧支撐桿
20、21、22‧‧‧加熱部
22D‧‧‧上排氣開口
23‧‧‧圓柱形構件
24‧‧‧絕緣構件
25a‧‧‧連接線

Claims (7)

  1. 一種熱處理裝置，包含：一支撐構件，其中以架狀形式支撐數個基板；一反應管，其容納該支撐構件於該反應管內，並設有數個氣體供應管，該數個氣體供應管設置在該反應管之側面部分，藉此使氣體經該數個氣體供應管而流動到該反應管中；一第一加熱部，其加熱該數個基板，該數個基板藉由該反應管內所容納之該支撐構件而支撐，其中該第一加熱部包含一狹縫，其從該第一加熱部之底端延伸到頂端，並使該數個氣體供應管通過，以及其中該第一加熱部之整個內表面，除了該狹縫外，面向該反應管之該側面部分；及一外罩，其設置在該第一加熱部之外側，具有使該數個氣體供應管通過之狹縫、與設於該狹縫之兩側且可附接連接構件之附接部。
  2. 如申請專利範圍第1項之熱處理裝置，更包含一第二加熱部，其沿著該第一加熱部之該狹縫之邊緣而設置。
  3. 如申請專利範圍第1項之熱處理裝置，其中該反應管具有圓柱形形狀，該圓柱形具有封閉頂部與底部開口，其中該第一加熱部具有圓柱形形狀，及其中該反應管相對該加熱部而偏心地設置，如此該狹縫接近該加熱部之內表面。
  4. 如申請專利範圍第1項之熱處理裝置，更包含一熱絕緣構件，其設置用來填滿該狹縫之邊緣與該數個氣體供應管間之空間，該數個氣體供應管通過該加熱部之該狹縫。
  5. 如申請專利範圍第1項之熱處理裝置，其中該數個氣體供應管設置在該反應管之縱向上。
  6. 如申請專利範圍第1項之熱處理裝置，更包含第三加熱部，其設置在該第一加熱部之頂端。
  7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項之熱處理裝置，其具有形成於數個氣體供應管之下方之排氣管，從該數個氣體供應管所供應之氣體，從該排氣管排出。
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