專(zhuān)利名稱(chēng)：立式分批式成膜裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種立式分批式成膜裝置。
背景技術(shù)：
作為一并在多個(gè)半導(dǎo)體晶圓上形成膜的分批型成膜裝置，公知有立式分批式成膜裝置(專(zhuān)利文獻(xiàn)I)。在立式分批式成膜裝置中，將半導(dǎo)體晶圓沿著高度方向疊置在立式晶圓舟皿上，將半導(dǎo)體晶圓連同立式晶圓舟皿收容在處理室內(nèi)。
成膜所使用的成膜氣體被從處理室的下方供給，并從處理室的上方排氣。因此，存在有成膜氣體隨著從處理室的下方向上方前進(jìn)而被消耗、到達(dá)被裝載在立式晶圓舟皿的上層的半導(dǎo)體晶圓的成膜氣體減少這樣的情況。這樣下去，被裝載在立式晶圓舟皿的上層的半導(dǎo)體晶圓上的成膜量與被裝載在立式晶圓舟皿的下層的半導(dǎo)體晶圓上的成膜量之間產(chǎn)生偏差。為了抑制這樣的成膜量的偏差，進(jìn)行鉆研，使得以在處理室的內(nèi)部設(shè)定處理室的下方溫度降低、上方溫度反而增高這樣的爐內(nèi)溫度梯度的方式控制加熱器，來(lái)進(jìn)一步促進(jìn)在被裝載在立式晶圓舟皿的上層的半導(dǎo)體晶圓上成膜。專(zhuān)利文獻(xiàn)I :日本特開(kāi)平8-115883號(hào)公報(bào)這樣，在立式分批式成膜裝置中，每次進(jìn)行成膜，都必須在處理室的內(nèi)部設(shè)定爐內(nèi)溫度梯度。另外，處理室內(nèi)的溫度直到穩(wěn)定在適當(dāng)?shù)臓t內(nèi)溫度梯度為止需要相應(yīng)的溫度穩(wěn)定時(shí)間。近來(lái)，半導(dǎo)體集成電路裝置的高集成化得以發(fā)展，正在進(jìn)行將晶體管、存儲(chǔ)單元等元件從半導(dǎo)體晶圓表面向上層堆積的所謂的元件的三維化。在元件被三維化的半導(dǎo)體集成電路裝置中，也出現(xiàn)有例如將硅氧化物膜及硅氮化物膜重復(fù)層疊幾十層而成的層疊結(jié)構(gòu)。例如，當(dāng)要在同一爐內(nèi)連續(xù)且多次重復(fù)進(jìn)行成膜條件不同的2種以上的CVD成膜時(shí)，為了設(shè)定最適于各CVD成膜的每一次成膜的爐內(nèi)溫度梯度，要重復(fù)用于控制加熱器的溫度設(shè)定作業(yè)，而且，必須每一層花費(fèi)直到爐內(nèi)溫度梯度穩(wěn)定為止的溫度穩(wěn)定時(shí)間。因此，為了形成將硅氧化物膜及硅氮化物膜重復(fù)層疊幾十層而成的層疊結(jié)構(gòu)，要花費(fèi)龐大的時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種即使在處理室內(nèi)不設(shè)定爐內(nèi)溫度梯度也能夠抑制被裝載在立式晶圓舟皿的上層的半導(dǎo)體晶圓的成膜量與裝載在下層的半導(dǎo)體晶圓上的成膜量之間的偏差的立式分批式成膜裝置。本發(fā)明的第I技術(shù)方案的立式分批式成膜裝置，其用于一并對(duì)多個(gè)被處理體進(jìn)行成膜，該立式分批式成膜裝置具有處理室，其用于以將多個(gè)被處理體沿著高度方向疊置的狀態(tài)收容該多個(gè)被處理體，一并對(duì)上述多個(gè)被處理體進(jìn)行成膜；加熱裝置，其用于對(duì)收容在上述處理室內(nèi)的上述多個(gè)被處理體進(jìn)行加熱；排氣機(jī)構(gòu)，其用于對(duì)上述處理室的內(nèi)部進(jìn)行排氣；收容容器，其用于收容上述處理室；氣體供給機(jī)構(gòu)，其用于向上述收容容器的內(nèi)部供給處理所使用的氣體；多個(gè)氣體導(dǎo)入孔，其設(shè)于上述處理室的側(cè)壁，用于使上述處理室與上述收容容器相連通，該立式分批式成膜裝置將上述處理所使用的氣體經(jīng)由上述多個(gè)氣體導(dǎo)入孔以與上述多個(gè)被處理體的處理面平行的氣流向上述處理室的內(nèi)部供給，并且在上述處理室內(nèi)不設(shè)定爐內(nèi)溫度梯度就一并對(duì)上述多個(gè)被處理體進(jìn)行成膜。本發(fā)明的第2技術(shù)方案的立式分批式成膜裝置，其用于一并對(duì)多個(gè)被處理體進(jìn)行成膜，該立式分批式成膜裝置具有處理室，其用于以將多個(gè)被處理體沿著高度方向疊置的狀態(tài)收容該多個(gè)被處理體，一并對(duì)上述多個(gè)被處理體進(jìn)行成膜；加熱裝置，其用于對(duì)收容在上述處理室內(nèi)的上述多個(gè)被處理體進(jìn)行加熱；收容容器，其用于收容上述處理室；分隔壁，其用于將上述收容容器的內(nèi)部劃分為氣體擴(kuò)散室與氣體排氣室；氣體供給機(jī)構(gòu)，其用于向上述氣體擴(kuò)散室供給處理所使用的氣體；多個(gè)氣體導(dǎo)入孔，其設(shè)于上述處理室的側(cè)壁，用于使上述處理室與上述氣體擴(kuò)散室相連通；排氣機(jī)構(gòu)，其用于對(duì)上述氣體排氣室的內(nèi)部進(jìn)行排氣；多個(gè)氣體排氣孔，其設(shè)于上述處理室的側(cè)壁，用于使上述處理室與上述氣體排氣室相連通，該立式分批式成膜裝置將上述處理所使用的氣體經(jīng)由上述多個(gè)氣體導(dǎo)入孔以與上述多個(gè)被處理體的處理面平行的氣流向上述處理室的內(nèi)部供給，并且在上述處理室內(nèi)不設(shè)定 爐內(nèi)溫度梯度就一并對(duì)上述多個(gè)被處理體進(jìn)行成膜。本發(fā)明的第3技術(shù)方案的立式分批式成膜裝置，其用于一并對(duì)多個(gè)被處理體進(jìn)行成膜，該立式分批式成膜裝置具有處理室，其用于以將多個(gè)被處理體沿著高度方向疊置的狀態(tài)收容該多個(gè)被處理體，一并對(duì)上述多個(gè)被處理體進(jìn)行成膜；加熱裝置，其用于對(duì)收容在上述處理室內(nèi)的上述多個(gè)被處理體進(jìn)行加熱；收容容器，其用于收容上述處理室；管道，其形成于上述收容容器與上述處理室之間的空間的一部分，用于在上述收容容器與上述處理室之間的空間內(nèi)劃分出氣體排氣室，并且在上述收容容器的內(nèi)部形成氣體擴(kuò)散室；氣體供給機(jī)構(gòu)，其用于向上述氣體擴(kuò)散室供給處理所使用的氣體；氣體供給孔，其設(shè)于上述管道的側(cè)壁；多個(gè)氣體導(dǎo)入孔，其設(shè)于上述處理室的側(cè)壁，經(jīng)由上述氣體供給孔使上述處理室與上述氣體擴(kuò)散室相連通；排氣機(jī)構(gòu)，其用于對(duì)上述氣體排氣室的內(nèi)部進(jìn)行排氣；多個(gè)氣體排氣孔，其設(shè)于上述處理室的側(cè)壁，用于使上述處理室與上述氣體排氣室相連通。將在下面的說(shuō)明中闡述本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)，其部分地從下面的說(shuō)明中顯現(xiàn)或者可以通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)可以借助于在下文中特別指示的手段和組合實(shí)現(xiàn)及獲得。被并入本說(shuō)明書(shū)中并且構(gòu)成本說(shuō)明書(shū)的一部分的附示出本發(fā)明的實(shí)施方式，并且與上述概略說(shuō)明及下面給出的對(duì)實(shí)施方式的詳細(xì)說(shuō)明一起，用于解釋本發(fā)明的原理。


圖I是概略地表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式的立式分批式成膜裝置的一例的縱剖視圖。圖2是圖I中的2-2的水平剖視圖。圖3是表示加熱裝置的一例的縱剖視圖。圖4是概略地表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式的立式分批式成膜裝置的變形例的水平剖視圖。
圖5是概略地表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式的立式分批式成膜裝置的一例的縱剖視圖。圖6是圖5中的6-6的水平剖視圖。圖7是概略地表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式的立式分批式成膜裝置的一例的縱剖視圖。圖8是圖7中的8-8的水平剖視圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在，將參照

基于上面給出的發(fā)現(xiàn)而實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的實(shí)施方式。在下面的說(shuō)明中，用相同的附圖標(biāo)記指示具有實(shí)質(zhì)相同的功能和結(jié)構(gòu)的構(gòu)成元件，并且僅在必需時(shí)才進(jìn)行重復(fù)說(shuō)明。以下，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。另外，在整個(gè)附圖中，對(duì)通用的部分標(biāo)注 通用的參照附圖標(biāo)記。第I實(shí)施方式圖I是概略地表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式的立式分批式成膜裝置的一例的縱剖視圖，圖2是圖I中的2-2的水平剖視圖。如圖I及圖2所示，立式分批式成膜裝置IOOa具有下端開(kāi)口的圓筒形的處理室101和收容處理室101的、下端開(kāi)口的圓筒形的收容容器102。處理室101及收容容器102例如由石英形成。在收容容器102的下端開(kāi)口部上夾著0型環(huán)等密封構(gòu)件104連接有圓筒形的歧管103。歧管103例如由不銹鋼形成。本例的歧管103的上端的一部分夾著0型環(huán)等密封構(gòu)件105連接在處理室101的下端開(kāi)口部。歧管103支承處理室101及收容容器102的下端。另外，歧管103與處理室101間的連接部103a形成為處理室101的排氣通路。作為被處理體的多張例如50張 100張的半導(dǎo)體晶圓、在本例中是硅晶圓W以支承在立式晶圓舟皿106上的狀態(tài)被從歧管103的下方插入。立式晶圓舟皿106具有形成有未圖示的支承槽的多根支柱107。多個(gè)硅晶圓W支承在未圖示的支承槽內(nèi)。另外，立式晶圓舟皿106隔著石英制的保溫筒109載置在工作臺(tái)108上。工作臺(tái)108支承在貫穿蓋部110的旋轉(zhuǎn)軸111上。蓋部110例如由不銹鋼形成，用于開(kāi)閉歧管103的下端開(kāi)口部。另外，在蓋部110的、旋轉(zhuǎn)軸111所貫穿的部分例如設(shè)有磁性流體密封件112。由此，旋轉(zhuǎn)軸111氣密地密封處理室101的內(nèi)部，并且能夠旋轉(zhuǎn)。在蓋部110的周邊部與歧管103的下端開(kāi)口部之間、在蓋部110的周邊部與處理室101的下端開(kāi)口部之間設(shè)有0型環(huán)等密封構(gòu)件113。由此，處理室101的內(nèi)部與外界及收容容器102的內(nèi)部與外界被氣密地密封。旋轉(zhuǎn)軸111安裝在被支承于晶圓舟皿升降機(jī)等未圖示的升降機(jī)構(gòu)上的臂114的頂端部分。由此，立式晶圓舟皿106及蓋部110被一體地升降而相對(duì)于處理室101及收容容器102插入、拔出。立式分批式成膜裝置IOOa具有向收容容器102的內(nèi)部供給處理所使用的氣體的氣體供給機(jī)構(gòu)120。氣體供給機(jī)構(gòu)120供給的氣體與要形成的膜的種類(lèi)相對(duì)應(yīng)地進(jìn)行更換。例如，立式分批式成膜裝置IOOa在形成多層層疊SiO2膜與SiBN膜而成的層疊膜的情況下，氣體供給機(jī)構(gòu)120包括硅原料氣體供給源121、含有氧化劑的氣體供給源122、含有氮化劑的氣體供給源123、含硼氣體供給源124以及非活性氣體供給源125。硅原料氣體的一例是二氯硅烷(SiH2Cl2 :DCS)、或正硅酸乙酯(Si(C2H5O)4 :TE0S)，含有氧化劑的氣體的一例是氧氣(O2)，含有氮化劑的氣體的一例是氨氣(NH3),含硼氣體的一例是三氯化硼(BCl3)以及非活性氣體的一例是氮?dú)?N2)。非活性氣體例如作為吹掃氣體使用。硅原料氣體供給源121經(jīng)由流量控制器126a及開(kāi)閉閥127a與氣體導(dǎo)入件128連接。氣體導(dǎo)入件128貫穿歧管103的側(cè)壁，將氣體從其頂端向收容容器102的內(nèi)部供給。以下，同樣地，含有氧化劑的氣體供給源122經(jīng)由流量控制器126b及開(kāi)閉閥127b與氣體導(dǎo)入件128連接，含有氮化劑的氣體供給源123經(jīng)由流量控制器126c及開(kāi)閉閥127c與氣體導(dǎo)入件128連接，含硼氣體供給源124經(jīng)由流量控制器126d及開(kāi)閉閥127d與氣體導(dǎo)入件128連接，非活性氣體供給源125經(jīng)由流量控制器126e及開(kāi)閉閥127e與氣體導(dǎo)入件128連接。在歧管103與處理室101的連接部103a上安裝有排氣口 129。在排氣口 129上連接有含有真空泵等的排氣機(jī)構(gòu)130。排氣機(jī)構(gòu)130通過(guò)從處理室101下方對(duì)處理室101內(nèi) 排氣而將處理所使用的氣體的排氣及處理室101內(nèi)的壓力設(shè)定為與處理相對(duì)應(yīng)的處理壓力。在收容容器102的外周上設(shè)有筒體狀的加熱裝置131。加熱裝置131隔著收容容器102的側(cè)壁及處理室101的側(cè)壁對(duì)處理室101的內(nèi)部進(jìn)行加熱。由此，使供給到處理室101的內(nèi)部的氣體活化，并且對(duì)收容在處理室101內(nèi)的被處理體、在本例中是硅晶圓W進(jìn)行加熱。立式分批式成膜裝置IOOa的各構(gòu)成部分的控制例如利用由微處理器(計(jì)算機(jī))構(gòu)成的控制部150進(jìn)行。在控制部150上連接有由操作者為了管理立式分批式成膜裝置IOOa而進(jìn)行命令的輸入操作等的鍵盤(pán)、使立式分批式成膜裝置IOOa的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況可視化地顯示的顯示器等構(gòu)成的用戶(hù)界面151。在控制部150上連接有存儲(chǔ)部152。存儲(chǔ)部152存儲(chǔ)有用于在控制部150的控制下將立式分批式成膜裝置IOOa所執(zhí)行的各種處理實(shí)現(xiàn)的控制程序、用于與處理?xiàng)l件相對(duì)應(yīng)地使立式分批式成膜裝置IOOa的各構(gòu)成部分執(zhí)行處理的程序、即制程程序。制程程序例如存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部152中的存儲(chǔ)介質(zhì)內(nèi)。存儲(chǔ)介質(zhì)可以是硬盤(pán)、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，也可以是⑶-R0M、DVD、閃存等可移動(dòng)的存儲(chǔ)介質(zhì)。另外，也可以從其他的裝置例如經(jīng)由專(zhuān)用線(xiàn)路適當(dāng)傳遞制程程序。制程程序根據(jù)需要并利用來(lái)自用戶(hù)界面151的指示等被從存儲(chǔ)部152內(nèi)讀取，控制部150根據(jù)被讀取的制程程序執(zhí)行處理，從而立式分批式成膜裝置IOOa在控制部150的控制下執(zhí)行所期望的處理。第I實(shí)施方式的立式分批式成膜裝置IOOa在收容容器102的內(nèi)部收容有處理室101。處理所使用的氣體并不是直接向處理室101的內(nèi)部供給，而是供給到收容容器102的內(nèi)部。在處理室101的側(cè)壁上形成有用于使處理室101的內(nèi)部與收容容器102的內(nèi)部相連通的多個(gè)氣體導(dǎo)入孔101a。處理所使用的氣體經(jīng)由多個(gè)氣體導(dǎo)入孔IOla以與多個(gè)被處理體、本例中是硅晶圓W的處理面平行的氣流向處理室101的內(nèi)部供給。在此，處理所使用的氣體被從收容容器102的下方向收容容器102的內(nèi)部供給。但是，處理所使用的氣體在收容容器102的內(nèi)部流動(dòng)。因此，處理所使用的氣體并不與硅晶圓W相接觸，而到達(dá)被裝載在立式晶圓舟皿106的上層的硅晶圓W的位置。因而，從立式晶圓舟皿106的下層到上層能夠以將處理所使用的氣體的量、成分均等的方式向硅晶圓W供給。即，能夠抑制向硅晶圓W供給的氣體的量、成分在立式晶圓舟皿106上的收容位置上產(chǎn)生偏差的情況。這樣，采用第I實(shí)施方式的立式分批式成膜裝置100a，通過(guò)抑制向處于立式晶圓舟皿106上的收容位置的硅晶圓W供給的處理所使用的氣體的供給量、供給成分的偏差，能夠獲得這樣的優(yōu)點(diǎn)即使在處理室101內(nèi)不設(shè)定爐內(nèi)溫度梯度，也能夠抑制被裝載在立式晶圓舟皿106的上層的硅晶圓W上的成膜量與被裝載在下層的硅晶圓W上的成膜量之間的偏差。并且，將處理所使用的氣體經(jīng)由多個(gè)氣體導(dǎo)入孔IOla以與多個(gè)被處理體、本例中是硅晶圓W的處理面平行的氣流向處理室101的內(nèi)部供給，并且在處理室101內(nèi)不設(shè)定爐內(nèi)溫度梯度就一并對(duì)多個(gè)硅晶圓W進(jìn)行成膜。由此，能夠獲得這樣的優(yōu)點(diǎn)能夠生產(chǎn)率良好地實(shí)施成膜工序。這樣的優(yōu)點(diǎn)例如能夠在以下的成膜工序中進(jìn)一步良好地獲得。
(I)在多個(gè)硅晶圓W上形成第I膜，(2)在第I膜上形成與該第I膜不同的第2膜，(3)重復(fù)(I)與(2)的步驟，在多個(gè)硅晶圓W上形成層疊多層第I膜及第2膜而成的層疊膜的成膜工序。作為第I膜的例子，能夠例舉硅氧化物膜，在本例中是SiO2膜，作為第2膜的例子，能夠例舉硅氮化物膜，在本例中是SiBN膜。另外，作為第I膜的其他的例子，能夠例舉無(wú)摻雜非結(jié)晶硅膜，作為第2膜的其他的例子，能夠例舉摻雜有受體原子例如硼(B)、施體原子例如磷(P)或砷(As)的有摻雜非結(jié)晶娃月旲。另外，在形成層疊多層無(wú)摻雜非結(jié)晶硅膜與有摻雜非結(jié)晶硅膜而成的層疊膜的情況下，能夠?qū)o(wú)摻雜非結(jié)晶硅膜的成膜溫度與有摻雜非結(jié)晶硅膜的成膜溫度設(shè)為同一溫度。這是由于無(wú)論哪一種膜都是基本的非結(jié)晶硅膜，僅改變?cè)谠摲墙Y(jié)晶硅膜中是否摻雜受體原子或施體原子即可。在形成層疊多層無(wú)摻雜非結(jié)晶硅膜與有摻雜非結(jié)晶硅膜例如重復(fù)層疊從10層到100層而成的層疊膜的情況下，當(dāng)將無(wú)摻雜非結(jié)晶硅膜的成膜溫度與有摻雜非結(jié)晶硅膜的成膜溫度設(shè)為同一溫度時(shí)，由于不必變更成膜溫度就足夠，因此能夠獲得能夠生產(chǎn)率良好地成膜這樣的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)然，在形成將硅氧化物膜、例如SiO2膜與硅氮化物膜、例如SiBN膜重復(fù)層疊例如從10層到100層而成的層疊膜的情況下，只要雙方的膜的成膜溫度相同，就能夠獲得與上述相同的優(yōu)點(diǎn)。接著，說(shuō)明在不設(shè)定爐內(nèi)溫度梯度的情況下的一例。圖3是表示加熱裝置131的一例的縱剖視圖。如圖3所示，加熱裝置131具有加熱體131a 131e，加熱體131a 131e用于對(duì)處理室101的內(nèi)部的每個(gè)區(qū)域進(jìn)行加熱。在本例中，處理室101的內(nèi)部被分割為底部區(qū)域、中心 底部區(qū)域、中心區(qū)域、頂部 中心區(qū)域及頂部區(qū)域這5個(gè)區(qū)域，加熱體131a 131e分別加熱各區(qū)域。在處理室101內(nèi)不設(shè)定爐內(nèi)溫度梯度的情況下，將分別被加熱體131a 131e設(shè)定的設(shè)定溫度全部設(shè)定為相同溫度即可。例如，將加熱中心區(qū)域的加熱體131c的溫度設(shè)定為760°C的情況下，也將加熱底部區(qū)域的加熱體131a、加熱中心 底部區(qū)域的加熱體131b、加熱頂部 中心區(qū)域的加熱體131d及加熱頂部區(qū)域的加熱體131e的溫度分別設(shè)定為760。。。附帶說(shuō)一下，若敘述在處理室101內(nèi)設(shè)定爐內(nèi)溫度梯度、例如將加熱中心區(qū)域的加熱體131c的溫度設(shè)定為760°C，作為爐內(nèi)溫度梯度設(shè)定為30°C的一例，加熱體131a的溫度是744. 5°C、加熱體131b的溫度是749. 2°C、加熱體13Id的溫度是771. 5°C及加熱體13Ie的溫度是774. 5 °C。另外，即使將加熱體131a 131e分別設(shè)定為相同的設(shè)定溫度，實(shí)際在加熱體131a 131e上也存在有溫度偏差A(yù)T。實(shí)際使用上，在如本例那樣將處理室101的內(nèi)部分割為5個(gè)區(qū)域的情況下，從與底部區(qū)域相對(duì)應(yīng)的加熱體131a到與頂部區(qū)域相對(duì)應(yīng)的加熱體131e之間，能夠容許的加熱體的溫度偏差A(yù)T為±5°C以下(±5°C彡AT)的范圍。同樣，在將處理室101的內(nèi)部例如分割為7個(gè)區(qū)域的情況下，從與底部區(qū)域相對(duì)應(yīng)的加熱體到與頂部區(qū)域相對(duì)應(yīng)的加熱體之間，將溫度偏差A(yù)T抑制在±7°C以下(±7°C彡AT)的范圍內(nèi)，在實(shí)用上是較佳的。即，作為能夠容許的加熱體的溫度偏差A(yù) T，從與底部區(qū)域相對(duì)應(yīng)的加熱體到與頂部區(qū)域相對(duì)應(yīng)的加熱體之間為“±7°C彡八1'”、更加優(yōu)選為“±5°0 AT”的范圍。這樣，采用第I實(shí)施方式的立式分批式成膜裝置100a，由于在處理室101內(nèi)不設(shè)定爐內(nèi)溫度梯度就進(jìn)行成膜，因此不需要重復(fù)為了在處理室101內(nèi)設(shè)定爐內(nèi)溫度梯度而控制加熱裝置131的溫度設(shè)定作業(yè)，或者不需要針對(duì)每一層花費(fèi)直到爐內(nèi)溫度梯度穩(wěn)定為止的溫度穩(wěn)定時(shí)間。因此，能夠獲得這樣的優(yōu)點(diǎn)例如，形成將2種以上的不同的膜重復(fù)層疊幾十層、例如從10層到100層而成的層疊膜的情況下，能夠提高生產(chǎn)率。因此，第I實(shí)施方式的立式分批式成膜裝置IOOa應(yīng)用于內(nèi)置在元件被三維化的半導(dǎo)體集成電路裝置的結(jié)構(gòu)的成膜工藝是有利的。變形例圖4是概略地表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式的立式分批式成膜裝置的變形例的水平首1J視圖。第I實(shí)施方式的立式分批式成膜裝置IOOa將處理所使用的氣體以與被處理體、例如硅晶圓W的處理面平行的氣流(水平方向的氣流)向處理室101的內(nèi)部供給，并將處理所使用的氣體從處理室101的下方排出。即，處理所使用的氣體的方向被改變，例如沿著與硅晶圓W的處理面交叉的方向、例如縱向流動(dòng)并排出。在處理室101的內(nèi)部，雖產(chǎn)生處理所使用的氣體沿著縱向流動(dòng)的、譬如說(shuō)成為排氣通路的部分，但是也考慮到若成為該排氣通路的部分的傳導(dǎo)性(conductance)較小、則處理所使用的氣體難以排出的情況。如果，在處理所使用的氣體難以排出的情況下，也考慮到如下情況處理所使用的氣體停滯在例如硅晶圓W的處理面的上方，處理所使用的氣體的量、成分在硅晶圓W的處理面的上方產(chǎn)生不均，給成膜量的面內(nèi)均勻性帶來(lái)影響。在想要消除這種情況的情況下，在處理室101內(nèi)，擴(kuò)大供氣體沿著縱向流動(dòng)的排氣通路的傳導(dǎo)性即可。為了擴(kuò)大排氣通路的傳導(dǎo)性，例如，如圖4所示，加粗供氣體沿著縱、向流動(dòng)的排氣通路132的管徑即可。為了加粗管徑，將從硅晶圓W的邊緣到處理室101的內(nèi)壁面的距離中的排氣通路132以外的部分設(shè)為距離“dl”，將排氣通路132的部分設(shè)為距離“d2”時(shí)，設(shè)定為“dl〈d2”即可。采用這樣的變形例，能夠?qū)⑴艢馔?32的傳導(dǎo)性設(shè)定為大于圖2所示的結(jié)構(gòu)的傳導(dǎo)性，因此處理所使用的氣體更易于排出。因此，能夠消除處理所使用的氣體停滯在被處理體、例如硅晶圓W的處理面的上方的情況。因此，能夠獲得這樣的優(yōu)點(diǎn)處理所使用的氣體形成為例如在硅晶圓W的處理面的上方以與該處理面平行的層流流動(dòng)，進(jìn)一步提高成膜量的面內(nèi)均勻性。第2實(shí)施方式圖5是概略地表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式的立式分批式成膜裝置的一例的縱剖視圖。圖6是圖5中的6-6的水平剖視圖。 如圖5及圖6所示，第2實(shí)施方式的立式分批式成膜裝置IOOb特別與第I實(shí)施方式的立式分批式成膜裝置IOOa的區(qū)別點(diǎn)在于，(I)其具有分隔壁133，該分隔壁133設(shè)在收容容器102的內(nèi)部，用于將收容容器102的內(nèi)部劃分為氣體擴(kuò)散室102a與氣體排氣室102b。(2)在處理室101的側(cè)壁上設(shè)有用于使處理室101的內(nèi)部與氣體擴(kuò)散室102a的內(nèi)部相連通的多個(gè)氣體導(dǎo)入孔101b。(3)在相同的處理室101的側(cè)壁上設(shè)有用于使處理室101的內(nèi)部與氣體排氣室102b的內(nèi)部相連通的多個(gè)氣體排氣孔101c。(4)排氣口 129與氣體排氣室102b連接，排氣機(jī)構(gòu)130用于對(duì)氣體排氣室102b進(jìn)行排氣。由于其他的結(jié)構(gòu)與第I實(shí)施方式的立式分批式成膜裝置IOOa相同，因此省略該說(shuō)明。在這樣的第2實(shí)施方式的立式分批式成膜裝置IOOb中，由于處理室101收容在收容容器102的內(nèi)部，因此處理所使用的氣體不直接向處理室101的內(nèi)部供給，而是向設(shè)在收容容器102中的氣體擴(kuò)散室102a的內(nèi)部供給。因此，即使處理所使用的氣體被從氣體擴(kuò)散室102a的下方供給，處理所使用的氣體也不會(huì)與硅晶圓W相接觸，而到達(dá)被裝載在立式晶圓舟皿106的上層的硅晶圓W的位置。并且，處理所使用的氣體經(jīng)由設(shè)在處理室101的側(cè)壁上的多個(gè)氣體導(dǎo)入孔IOlb以與多個(gè)被處理體例如硅晶圓W的處理面平行的氣流向處理室101的內(nèi)部供給。因而，在第2實(shí)施方式中，也能夠獲得與第I實(shí)施方式相同的優(yōu)點(diǎn)。而且，采用第2實(shí)施方式的立式分批式成膜裝置100b，將供給到處理室101內(nèi)的氣體經(jīng)由設(shè)在處理室101的側(cè)壁上的多個(gè)氣體排氣孔IOlc向氣體排氣室102b排出。因此，能夠?qū)簳r(shí)與被處理體相接觸而與被處理體反應(yīng)的氣體以與多個(gè)被處理體的處理面平行的氣流排出。即，能夠使從供給到排氣的氣流與多個(gè)被處理體的處理面平行，能夠使處理所使用的氣體與被處理體接觸的時(shí)間從立式晶圓舟皿106的下層到上層相等。這樣，采用第2實(shí)施方式，也能夠與在立式晶圓舟皿106上的收容位置無(wú)關(guān)地將處理所使用的氣體與硅晶圓W接觸的時(shí)間設(shè)為相等，因此能夠獲得這樣的優(yōu)點(diǎn)能夠進(jìn)一步抑制被裝載在立式晶圓舟皿106的上層的硅晶圓W上的成膜量與被裝載在下層的硅晶圓W上的成膜量之間的偏差。
第3實(shí)施方式圖7是概略地表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式的立式分批式成膜裝置的一例的縱剖視圖。圖8是圖7中的8-8的水平剖視圖。如圖7及圖8所示，第3實(shí)施方式的立式分批式成膜裝置IOOc特別與第2實(shí)施方式的立式分批式成膜裝置IOOb的區(qū)別點(diǎn)在于，取代將收容容器102的內(nèi)部劃分為氣體擴(kuò)散室102a與氣體排氣室102b的分隔壁133，在收容容器102的內(nèi)部設(shè)有形成氣體擴(kuò)散室102a的管道134。由于其他的結(jié)構(gòu)與第2實(shí)施方式的立式分批式成膜裝置IOOb相同，因此省略該說(shuō)明。在管道134的側(cè)壁上，設(shè)有與形成在處理室101的側(cè)壁上的氣體導(dǎo)入孔IOlb相對(duì)應(yīng)的氣體供給孔134a。管道134例如能夠拆卸地固定在收容容器102上，但是并未與處理室101固定。管道134例如隔著微小的間隙(間隙135)面向處理室101。通過(guò)在管道134與處理室101之間設(shè)置間隙135，管道134與處理室101間不會(huì)相互摩擦。因此，能夠抑制 微粒的產(chǎn)生。另外，若將間隙135的傳導(dǎo)性設(shè)為比設(shè)在處理室101的側(cè)壁上的氣體導(dǎo)入孔IOlb的傳導(dǎo)性小，則能夠抑制從管道134的氣體供給孔134a供給的氣體經(jīng)由間隙135泄露的情況。另外，管道134并不形成在處理室101與收容容器102之間的整個(gè)空間內(nèi)，而是形成在該空間的一部分內(nèi)。由此，在處理室101與收容容器102之間的空間內(nèi)，在沒(méi)有管道134的部分能夠劃分氣體排氣室102b。這樣的管道134的水平截面形狀在處理室101及收容容器102的水平截面形狀為圓形的情況下并不是完整的環(huán)形，而是部分(semi)環(huán)形。在本例中，該部分環(huán)形形成至將圓筒形的收容容器102分為兩部分的部分、所謂的直徑部為止，形成為具有與收容容器102的半徑r大致相同的半徑的半環(huán)形。這樣，通過(guò)將管道134例如形成為具有與收容容器102的半徑r大致相同的半徑的半環(huán)形，能夠較大地保持氣體擴(kuò)散室102a的容積。通過(guò)較大地保持氣體擴(kuò)散室102a的容積，能夠獲得這樣的優(yōu)點(diǎn)即使在氣體擴(kuò)散室102a的內(nèi)壁上例如附著有由處理所使用的氣體所產(chǎn)生的沉積物，傳導(dǎo)性也基本不發(fā)生變化。例如，考慮到一般的氣體噴嘴。由于氣體噴嘴的管徑較細(xì)，因此隨著沉積物附著在其內(nèi)壁上的量增加，氣體噴嘴的傳導(dǎo)性會(huì)漸漸變小。因此，即使使用流量控制器精度較好地控制處理所使用的氣體的流量，實(shí)際噴出的氣體的量也會(huì)隨時(shí)間而產(chǎn)生變化。通過(guò)較大地保持氣體擴(kuò)散室102a的容積，將沉積物的附著所導(dǎo)致的傳導(dǎo)性的變化量抑制在極小的值，能夠消除這樣的氣體的噴出量的隨時(shí)間的變化。另外，在第I、第2實(shí)施方式中也能夠獲得該優(yōu)點(diǎn)。其原因在于在第I實(shí)施方式中，形成在處理室101與收容容器102之間的、用于供給處理所使用的氣體的空間的容積較大，另外，在第2實(shí)施方式中，與本第3實(shí)施方式相同，利用分隔壁133劃分的氣體擴(kuò)散室102a的容積較大。并且，采用第3實(shí)施方式的立式分批式成膜裝置100c，管道134能夠拆卸地固定在收容容器102上，并未固定在處理室101上。因此，與第2實(shí)施方式相比，能夠獲得易于維護(hù)這樣的優(yōu)點(diǎn)。例如，若將分隔壁133固定在處理室101上，則當(dāng)分解成膜裝置IOOb來(lái)進(jìn)行維護(hù)時(shí)，分隔壁133的拆卸作業(yè)較為費(fèi)事。例如，固定部分對(duì)于作業(yè)者來(lái)說(shuō)是位于較窄的空間的內(nèi)側(cè)。在該點(diǎn)上，采用第3實(shí)施方式，由于管道134未固定在處理室101上，因此僅通過(guò)將處理室101從收容容器102上拆下，就能夠分離處理室101與管道134。而且，若從收容容器102拆下處理室101，則對(duì)于作業(yè)者來(lái)說(shuō)，能夠在收容容器102的內(nèi)側(cè)獲得充分的空間。因此，管道134能夠簡(jiǎn)單地從收容容器102上拆下。采用這樣的第3實(shí)施方式的立式分批式成膜裝置100c，能夠獲得與第I、第2實(shí)施方式相同的優(yōu)點(diǎn)，并且能夠獲得與第2實(shí)施方式相比易于維護(hù)這樣的優(yōu)點(diǎn)。以上，根據(jù)實(shí)施方式說(shuō)明了本發(fā)明，但是本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施方式，能夠進(jìn)行各種變形。例如，在上述實(shí)施方式中，例示了能夠形成將多層SiO2膜與SiBN膜、無(wú)摻雜非結(jié) 晶硅膜與有摻雜非結(jié)晶硅膜層疊而成的層疊膜的立式分批式成膜裝置，但是對(duì)于膜，并不限于這些膜，只要是能夠成膜的膜，也可以是所有的膜的層疊膜。當(dāng)然，也可以將SiO2膜、SiBN膜、無(wú)摻雜非結(jié)晶硅膜及有摻雜非結(jié)晶硅膜進(jìn)行各種組合來(lái)形成層疊膜。另外，作為基板，并不限定于半導(dǎo)體晶圓、例如娃晶圓，本發(fā)明也能夠應(yīng)用于LCD玻璃基板等其他的基板。另外，本發(fā)明在不脫離其主旨的范圍內(nèi)能夠進(jìn)行各種變形。采用本發(fā)明，能夠提供一種即使在處理室內(nèi)不設(shè)定爐內(nèi)溫度梯度也能夠抑制裝載在立式晶圓舟皿的上層的半導(dǎo)體晶圓上的成膜量與裝載在下層的半導(dǎo)體晶圓上的成膜量之間的偏差的立式分批式成膜裝置。本申請(qǐng)以2011年3月31日向日本專(zhuān)利局提交的日本專(zhuān)利申請(qǐng)編號(hào)第
2011-078481號(hào)為基礎(chǔ)主張優(yōu)先權(quán)的利益，將其全部公開(kāi)內(nèi)容作為參照包含在本說(shuō)明書(shū)中。
權(quán)利要求
1.一種立式分批式成膜裝置，其用于一并對(duì)多個(gè)被處理體進(jìn)行成膜，其特征在于，該立式分批式成膜裝置具有 處理室，其用于以將多個(gè)被處理體沿著高度方向疊置的狀態(tài)收容該多個(gè)被處理體，一并對(duì)上述多個(gè)被處理體進(jìn)行成膜； 加熱裝置，其用于對(duì)收容在上述處理室內(nèi)的上述多個(gè)被處理體進(jìn)行加熱； 排氣機(jī)構(gòu)，其用于對(duì)上述處理室的內(nèi)部進(jìn)行排氣； 收容容器，其用于收容上述處理室； 氣體供給機(jī)構(gòu)，其用于向上述收容容器的內(nèi)部供給處理所使用的氣體； 多個(gè)氣體導(dǎo)入孔，其設(shè)于上述處理室的側(cè)壁，用于使上述處理室與上述收容容器相連、通， 該立式分批式成膜裝置將上述處理所使用的氣體經(jīng)由上述多個(gè)氣體導(dǎo)入孔以與上述多個(gè)被處理體的處理面平行的氣流向上述處理室的內(nèi)部供給，并且在上述處理室內(nèi)不設(shè)定爐內(nèi)溫度梯度就一并對(duì)上述多個(gè)被處理體進(jìn)行成膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的立式分批式成膜裝置，其特征在于， 在上述處理室內(nèi)具有使處理所使用的氣體沿著縱向流動(dòng)的排氣通路， 將從上述被處理體的邊緣到上述處理室的內(nèi)壁面的距離中的、上述排氣通路以外的部分設(shè)為距離dl、上述排氣通路的部分設(shè)為距離d2時(shí)，設(shè)定為dl < d2。
3.—種立式分批式成膜裝置，其用于一并對(duì)多個(gè)被處理體進(jìn)行成膜，其特征在于， 該立式分批式成膜裝置具有 處理室，其用于以將多個(gè)被處理體沿著高度方向疊置的狀態(tài)收容該多個(gè)被處理體，一并對(duì)上述多個(gè)被處理體進(jìn)行成膜； 加熱裝置，其用于對(duì)收容在上述處理室內(nèi)的上述多個(gè)被處理體進(jìn)行加熱； 收容容器，其用于收容上述處理室； 分隔壁，其用于將上述收容容器的內(nèi)部劃分為氣體擴(kuò)散室與氣體排氣室； 氣體供給機(jī)構(gòu)，其用于向上述氣體擴(kuò)散室供給處理所使用的氣體； 多個(gè)氣體導(dǎo)入孔，其設(shè)于上述處理室的側(cè)壁，用于使上述處理室與上述氣體擴(kuò)散室相連通； 排氣機(jī)構(gòu)，其用于對(duì)上述氣體排氣室的內(nèi)部進(jìn)行排氣； 多個(gè)氣體排氣孔，其設(shè)于上述處理室的側(cè)壁，用于使上述處理室與上述氣體排氣室相連通， 該立式分批式成膜裝置將上述處理所使用的氣體經(jīng)由上述多個(gè)氣體導(dǎo)入孔以與上述多個(gè)被處理體的處理面平行的氣流向上述處理室的內(nèi)部供給，并且在上述處理室內(nèi)不設(shè)定爐內(nèi)溫度梯度就一并對(duì)上述多個(gè)被處理體進(jìn)行成膜。
4.一種立式分批式成膜裝置，其用于一并對(duì)多個(gè)被處理體進(jìn)行成膜，其特征在于， 該立式分批式成膜裝置具有 處理室，其用于以將多個(gè)被處理體沿著高度方向疊置的狀態(tài)收容該多個(gè)被處理體，一并對(duì)上述多個(gè)被處理體進(jìn)行成膜； 加熱裝置，其用于對(duì)收容在上述處理室內(nèi)的上述多個(gè)被處理體進(jìn)行加熱； 收容容器，其用于收容上述處理室；管道，其形成于上述收容容器與上述處理室之間的空間的一部分，用于在上述收容容器與上述處理室之間的空間內(nèi)劃分出氣體排氣室，并且在上述收容容器的內(nèi)部形成氣體擴(kuò)散室； 氣體供給機(jī)構(gòu)，其用于向上述氣體擴(kuò)散室供給處理所使用的氣體； 氣體供給孔，其設(shè)于上述管道的側(cè)壁； 多個(gè)氣體導(dǎo)入孔，其設(shè)于上述處理室的側(cè)壁，經(jīng)由上述氣體供給孔使上述處理室與上述氣體擴(kuò)散室相連通； 排氣機(jī)構(gòu)，其用于對(duì)上述氣體排氣室的內(nèi)部進(jìn)行 排氣； 多個(gè)氣體排氣孔，其設(shè)于上述處理室的側(cè)壁，用于使上述處理室與上述氣體排氣室相連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的立式分批式成膜裝置，其特征在于， 上述管道能夠拆卸地固定于上述收容容器，并未固定于上述處理室。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的立式分批式成膜裝置，其特征在于， 上述管道以與上述處理室之間存在間隙的方式面對(duì)上述處理室。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的立式分批式成膜裝置，其特征在于， 上述間隙的傳導(dǎo)性比上述多個(gè)氣體導(dǎo)入孔的傳導(dǎo)性小。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的立式分批式成膜裝置，其特征在于， 將上述處理所使用的氣體經(jīng)由上述多個(gè)氣體導(dǎo)入孔以與上述多個(gè)被處理體的處理面平行的氣流向上述處理室的內(nèi)部供給，并且在上述處理室內(nèi)不設(shè)定爐內(nèi)溫度梯度就一并對(duì)上述多個(gè)被處理體進(jìn)行成膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的立式分批式成膜裝置，其特征在于， 上述加熱裝置具有多個(gè)加熱體，該多個(gè)加熱體用于對(duì)上述處理室的內(nèi)部的每個(gè)區(qū)域進(jìn)行加熱，當(dāng)一并對(duì)上述多個(gè)被處理體進(jìn)行成膜時(shí)，被上述多個(gè)加熱體分別設(shè)定的溫度全部設(shè)定為相同溫度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的立式分批式成膜裝置，其特征在于， 上述多個(gè)加熱體的溫度偏差Λ T被抑制在±7°C> AT的范圍內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的立式分批式成膜裝置，其特征在于， 一并對(duì)上述多個(gè)被處理體的成膜如下所述 (1)在上述被處理體上形成第I膜， (2)在上述第I膜上形成與該第I膜不同的第2膜， (3)重復(fù)上述(I)與上述(2)的步驟，在上述多個(gè)被處理體上形成層疊多層上述第I膜及多層上述第2膜而成的層疊膜。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的立式分批式成膜裝置，其特征在于， 上述多個(gè)被處理體是半導(dǎo)體晶圓， 上述第I膜及上述第2膜中的一個(gè)是硅氧化物膜或無(wú)摻雜非結(jié)晶硅膜， 上述第I膜及上述第2膜中的另一個(gè)是硅氮化物膜或有摻雜非結(jié)晶硅膜。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的立式分批式成膜裝置，其特征在于， 上述第I膜的成膜溫度與上述第2膜的成膜溫度設(shè)為相同溫度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種立式分批式成膜裝置，該立式分批式成膜裝置具有處理室，其用于一并對(duì)多個(gè)被處理體進(jìn)行成膜；加熱裝置，其用于加熱被處理體；排氣機(jī)構(gòu)，其用于對(duì)處理室的內(nèi)部進(jìn)行排氣；收容容器，其用于收容處理室；氣體供給機(jī)構(gòu)，其用于向收容容器的內(nèi)部供給處理所使用的氣體；多個(gè)氣體導(dǎo)入孔，其設(shè)于處理室的側(cè)壁，處理所使用的氣體經(jīng)由多個(gè)氣體導(dǎo)入孔以與多個(gè)被處理體的處理面平行的氣流向處理室的內(nèi)部供給，并且在處理室內(nèi)未設(shè)定爐內(nèi)溫度梯度就一并對(duì)多個(gè)被處理體進(jìn)行成膜。
文檔編號(hào)H01L21/205GK102732856SQ20121009174
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月31日
發(fā)明者入宇田啟樹(shù), 遠(yuǎn)藤篤史, 黑川昌毅 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社