[发明专利]立式热处理装置和热处理方法

说明书

本发明提供立式热处理装置和热处理方法。一种立式热处理装置，其用于将呈搁板状保持有多张基板的基板保持件输入到被加热机构包围的立式的反应管内并进行热处理，其中，该立式热处理装置包括：气体喷嘴，其以沿所述基板保持件的铅垂方向延伸的方式设于所述反应管内，用于喷射处理气体；以及流路形成构件，其以包围所述气体喷嘴的方式设于所述反应管内，该流路形成构件形成用于对所述气体喷嘴内的处理气体进行调温的调温流体的流通空间并具有调温流体的供给口和排出口。

技术领域

本发明涉及在立式的反应管内自气体喷嘴对呈搁板状保持在基板保持件上的基板供给处理气体并进行热处理的立式热处理装置和热处理方法。

背景技术

作为用于对多张半导体晶圆(以下称作“晶圆”)等基板一并进行成膜处理等热处理的装置，公知有一种将呈搁板状装载有这些晶圆的晶圆舟皿(基板保持件)自下方侧气密地输入到立式的反应管内并进行热处理的立式热处理装置。在反应管内，沿着晶圆舟皿的铅垂方向配置有用于供给处理气体的气体喷嘴，该处理气体用于形成热处理时的气氛。另外，在反应管的外侧设有构成用于对各晶圆进行加热的加热机构的加热器，该加热器在上下方向上划分为多处例如5处区域并构成为能够分别独立地进行温度调整。

在这样的装置中，当完成晶圆的热处理后，在继续向加热器通电(继续对反应管内部进行加热)的状态下，在反应管的下方侧将晶圆舟皿上的处理完成后的晶圆调换为未处理的晶圆，接着使晶圆舟皿上升而对该未处理的晶圆进行热处理。此处，在将晶圆舟皿输入到反应管内时，在反应管内，下方侧的区域的温度比上方侧的区域的温度容易下降。因此，在将晶圆舟皿向反应管内输入时，为了在各晶圆之间使加热温度一致，对于负责对所述的5处区域中的最下层的区域(或者除了该最下层的区域还有该最下层的上一层的区域)进行加热的加热器，使对其的通电量多于对其他加热器的通电量。

发明内容

发明要解决的问题

作为所述成膜处理的具体的一个例子，可列举出通过交替地供给相互反应的处理气体来层叠这些处理气体的反应生成物而形成薄膜的方法即ALD(Atomic LayerDeposition：原子层沉积)。在作为这样的薄膜而形成氧化铪(Hf－O)等高介电常数膜的情况下，作为处理气体而使用作为原料气体的例如TDMAH(四(二甲胺基)铪)气体和作为反应气体的臭氧气体(O₃)。另外，作为氧化铪膜以外的高介电常数膜，公知有氧化锆(Zr－O)膜、氧化钛(Ti－O)膜或氧化铝(Al－O)膜等，将含金属的炭化物(有机物)系气体用作原料气体来形成这些高介电常数膜。分别使用相互独立的气体喷嘴来供给这些原料气体和反应气体。另外，在形成高介电常数膜时，为了尽量降低在该高介电常数膜中残存的杂质程度，将晶圆的加热温度设定在原料气体的热分解温度附近。

另外，若在形成这样的高介电常数膜时进行所述的区域控制，则供给原料气体的气体喷嘴内部有可能超过该原料气体的热分解温度。即，若将反应管内的晶圆的加热温度设定在原料气体的热分解温度附近、并与此相对将最下层的区域的温度设定为高于其他区域的温度，则位于该最下层的区域的气体喷嘴内容易达到超过原料气体的热分解温度的温度。并且，若气体喷嘴内超过原料气体的热分解温度，则容易使附着物附着在该气体喷嘴内，因此，为了抑制随着该附着物的剥离而产生的微粒、喷嘴堵塞，不得不频繁地更换气体喷嘴。作为抑制这样的附着物的附着的方法，还可列举出在供给原料气体之后将氮气(N₂)等向气体喷嘴内吹送的方法，但没有发现很大程度上的改善。

在使用CVD(Chemical Vapor Deposition：化学气相沉积)法来进行薄膜的成膜时，为了抑制四氯化锡和水蒸气在喷射器的表面发生反应，公知有一种自该喷射器的表面喷射氮气的技术。在单片式装置中，公知有一种将喷射器头、喷射器冷却的技术。然而，在这些以往的技术中，没有研究立式热处理装置中的处理气体的温度分布。

用于解决问题的方案