[发明专利]半导体处理用的热处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及在半导体晶片等被处理基板上形成膜的半导体处理用 热处理装置。所谓半导体处理是，表示通过在半导体晶片或LCD(液 晶显示器)那样的FPD(平板显示器)用的玻璃基板等被处理基板上， 按规定的图形形成半导体层、绝缘层、导电层等，从而在该被处理基 板上实施制造半导体器件或包含与半导体器件连接的线路、电极等的 结构物的各种处理。

背景技术

在半导体制造装置中有立式炉或卧式炉等的分批式热处理装置。 其中的立式热处理装置(立式炉)为将保持有多枚被处理基板的晶舟 搬入立式的反应管中，进行热处理的装置。作为利用这种热处理装置 进行的热处理的一个例子，可举出在减压下用CVD处理进行的成膜处 理。

在进行减压CVD的情况下，在现有技术中，实行从反应管的下部 供给成膜气体，从反应管的上部进行排气的方法。但是，利用这种方 法，由于反应管内上部的气体浓度变低，在垂直方向上的被处理基板 间的膜厚的不规则变大。因此，为了提高被处理基板间的膜厚(反应 管内的垂直方向上的成膜气体分解量)的均匀性，在上下将反应管内 的处理区域分割为多个区(zone)，并且，与各个区对应，对加热器也 进行分割。由此，独立地进行区控制，使反应管内具有温度梯度。

然而，在最近的处理中，有要求消除被处理基板间的温度梯度或 者尽量将其减小的情况。作为这种处理可举出形成配置在半导体器件 的某一部分上的氮化硅膜(SiN膜)的处理。

在进行SiN膜的成膜的CVD处理中，将例如SiH₂Cl₂(二氯硅烷) 气体和NH₃(氨)气供给反应管内。在这种情况下，为了减小反应管 内处理气体的浓度分布的不规则，如专利文献1所述，已知在反应管 内的气体喷嘴上形成多个孔，从各个孔供给处理气体的技术(参照日 本特开2004-260204((0014)，图2)。但是，在这种情况下，为了减 小从气体喷嘴孔供给的处理气体在垂直方向上的压力(流量)梯度， 必需提高气体喷嘴内部的气体压力。另外，在这种情况下，由于孔的 开口直径变为例如1mm以下，非常小，在被处理基板的热处理中，由 处理气体反应所生成的生成物堆积在孔的开口边缘上，容易使孔径变 化。当孔间的气体流量的均匀性被破坏时，在被处理基板间进行均匀 性高的成膜处理是困难的。另外，处理气体的压力使堆积在孔上的生 成物从气体喷嘴脱落，成为颗粒污染的原因，因此，必需频繁地进行 清洁。

另一方面，例如，通过增大气体喷嘴孔的开口直径，气体流速变 慢，有气体流速的不规则变小的可能性。但是，因此，有必要使气体 喷嘴的管径变粗，减小气体喷嘴内的垂直方向上的压力梯度(降低压 力)。结果，反应管和被处理基板之间的间隙扩大，膜厚的面内均匀性 变差。

在日本特开2003-203871((0010)，图12)中，为了解决这个问 题，说明了使设置气体喷嘴的反应管的壁面部分地向外侧鼓起，减小 反应管的内壁和被处理基板之间的间隙的技术。但是，由于反应管的 内壁和被处理基板的外周的距离不一定，膜厚的面内均匀性恶化。另 外，由于反应管的耐压性降低，有必要使反应管为两层。在这种情况 下，反应管内的清洁时间变长，并且，装置尺寸变大。

也知道在反应管内配置多根高度不同的气体供给管，减小处理气 体的浓度不均匀的技术。但是，因为需要5根以上的气体供给管，所 以处理气体的供给设备变大。

在日本特开2000-299287((0023)，图15)中说明了以在反应管 的外侧设置通路形成部件，经由该通路形成部件将气体供给反应管内 的方式构成的热处理装置。但是，在少的气体流量(通常的热处理中 用的程度的量)下，产生在各隙缝(slit)内的气体流量梯度。又由于 反应管和被处理基板之间的间隙不一定，膜厚的面内均匀性恶化。

在日本特开平8-186081((0044)，图11)中说明了在与气体供 给区域相对的部位上，设置排气口，形成横向的气体流的热处理装置。 但是，由于作为排气口，使反应管的侧壁向外侧鼓起，膜厚的面内均 匀性也恶化。

发明内容

本发明的目的是提供一种减小反应管的内壁和被处理基板之间的 间隙，能够提高膜厚的面内均匀性的半导体处理用的热处理装置。

本发明的另一个目的是提供一种设置作业和维修容易的半导体处 理用的热处理装置。