CN109075069A - 衬底处理装置、衬底保持件及载置件 - Google Patents

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竹林雄二
加我友纪直
境正宪
岛田真
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Abstract

提供能够忽略由晶舟导致的气体消耗的影响的构成。提供下述构成：具备安装有载置衬底的载置部的支柱、和没有安装载置部的辅助支柱的衬底保持件设置为辅助支柱的直径小于支柱的直径，当通过载置部保持衬底时，衬底的端部与支柱之间设置为分开规定长度。

Description

衬底处理装置、衬底保持件及载置件
技术领域
本发明涉及衬底处理装置、衬底保持件及载置件。
背景技术
在作为衬底处理装置的一种的半导体制造装置中，将装填有作为衬底的晶片的晶舟装入已利用作为加热机构的加热器而被加热至规定温度的炉内，将炉内抽真空，利用反应气体导入管导入反应气体并对晶片表面进行处理，将排气气体自排气管排气。另外，晶舟具有多根支柱，并通过刻设于该支柱的槽来将多个晶片保持为水平。
例如，现有技术文献1中公开了下述构造：使保持晶片并被装入立式炉内的晶舟在整体范围内打开。此外，还记载了下述效果：利用这种构成，由于装填隔热板的部分(隔热区域)被完全打开，因此，在处理后进行了气体吹扫的情况下，反应气体不会滞留在炉内。
对于上述这种具有立式炉的半导体制造装置而言，晶舟与晶片的距离近，当成膜时在晶舟表面上也发生成膜。故此，具有晶舟周边的气体浓度降低的趋势。伴随着近年来的图案微细化，这种晶舟导致的气体消耗的影响可能会导致衬底品质的降低。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平07-037973号
发明内容
发明要解决的课题
本发明的目的在于，提供一种能够忽略由晶舟导致的气体消耗的影响的构成。
用于解决课题的手段
根据本发明的一个方式，提供下述构成，所述构成中，设置有衬底保持件，所述衬底保持件具备支柱和辅助支柱，所述支柱安装有载置衬底的载置部，所述辅助支柱没有安装载置部，衬底保持件设置为：辅助支柱的直径设置为小于支柱的直径，当用载置部保持衬底时，衬底的端部与支柱之间分开规定长度。
发明效果
根据本发明，不会受到由晶舟导致的气体消耗的影响、能够抑制衬底品质的降低。
附图说明
[图1]为本发明的实施方式中合适使用的衬底处理装置的俯视图。
[图2]为图1的A-A线上的垂直剖面图。
[图3]为本发明的实施方式中合适使用的控制器构成的图示例。
[图4]为示出本发明的实施方式中合适使用的衬底处理工序的流程图。
[图5]为示出本发明的实施方式中合适使用的衬底保持件的比较例的图。
[图6]为示出本发明的实施方式中合适使用的衬底保持件的一实施例的概观图及示出A-A剖面的剖面图。
[图7]为用于说明以往的衬底保持件与晶片端部之间的距离、与本发明的衬底保持件与晶片端部之间的距离的区别的图。
[图8](A)为示出本发明的实施方式中合适使用的、在衬底保持件的支柱上安装的载置部的一实施例的概观图。(B)为示出本发明的实施方式中合适使用的在衬底保持件的支柱上安装的载置部的一实施例的剖面图。
[图9]为示出本发明的实施方式中合适使用的支柱与辅助支柱之间的位置关系的剖面图。
[图10]为用于说明本发明的实施方式中合适使用的衬底保持件与晶片端部之间的距离的关系的图。
[图11]为示出在晶片上形成的膜的膜厚测定结果的图。
[图12]为用于说明本发明的实施方式中合适使用的衬底保持件的支柱与晶片端部之间的距离的关系的图示例。
[图13]为示出本发明的实施方式中合适使用的衬底保持件的其他实施例的侧视图及示出B-B剖面的剖面图。
具体实施方式
(1)衬底处理装置的构成
以下，针对实施方式，使用附图进行说明。其中，在以下说明中，对相同构成要素标注同一符号，有时省略重复说明。需要说明的是，为了使说明更清楚，对于附图而言，与实际情形相比，有时针对各部的宽度、厚度、形状等进行示意性表示，但不过是一个例子，不限定本发明的解释。
接下来，基于附图，说明用于实施本发明的方式。在图1以及图2中，示出了在本发明的实施方式中合适使用的衬底处理装置10。衬底处理装置10是以在半导体器件(Device)的制造中使用的半导体制造装置的一例的形式构成的装置。
＜处理炉的构成＞
如图1以及图2所示，在处理炉202中，设置有作为用于加热晶片(衬底)200的加热部的加热器207。在加热器207的内侧，与加热器207呈同心圆状地配设有构成反应容器(处理容器)的反应管203。反应管203由例如石英(SiO2)等耐热性材料构成，并形成为上端封闭、下端开口的圆筒形状。
在反应管203的下端，安装有由例如不锈钢等制作而成的集流管209。集流管209形成为筒状，其下端开口利用作为盖体的密封盖219而被气密地封闭。在反应管203与集流管209与密封盖219之间，分别设置有O型圈220。由上述反应管203、集流管209以及密封盖219来形成处理室201。在密封盖219上，隔着晶舟支承台218而立设有作为衬底保持部的晶舟217。
在晶舟217上，待分批处理的多个晶片200以水平姿势而在纵向上以多层搭载。另外，晶舟217利用晶舟升降机115而能够相对于反应管203来进行升降。为了提高处理的均匀性，在晶舟支承台218的下端部设置有使晶舟217旋转的晶舟旋转机构267。加热器207将被***至处理室201的晶片200加热至规定的温度。
在处理室201内，以贯通反应管203的下部的方式设置有喷嘴410(第一喷嘴410)、喷嘴420(第二喷嘴420)、喷嘴430(第三喷嘴430)。在喷嘴410、喷嘴420、喷嘴430上分别连接有作为气体供给管线的气体供给管310(第一气体供给管310)、气体供给管320(第二气体供给管320)、气体供给管330(第三气体供给管330)。如上所述，在反应管203上，设置有三根喷嘴410、420、430、和三根气体供给管310、320、330，从而构成为能够向处理室201内供给多种(此处为三种)气体(处理气体)。
在气体供给管310上，从上游侧起依次设置有作为流量控制装置(流量控制部)的质量流量控制器(Mass Flow Controller，简称：MFC)312以及作为开闭阀的阀314。在气体供给管310的前端部连结有喷嘴410。喷嘴410以L字形的长喷嘴的形式构成，其水平部以贯通集流管209的侧壁的方式设置。喷嘴410的垂直部在形成于反应管203的内壁与晶片200之间的圆弧状的空间内、以沿着反应管203的内壁而向上方(晶片200的搭载方向)立起的方式(即，从晶片排列区域的一端侧向另一端侧立起的方式)设置。即，喷嘴410在排列晶片200的晶片排列区域的侧方的、水平包围晶片排列区域的区域中，以沿着晶片排列区域的方式设置。
在喷嘴410的侧面设置有供给气体的气体供给孔410a。气体供给孔410a以朝向反应管203的中心的方式开口。该气体供给孔410a在自反应管203的下部至上部的范围内设置多个，并且分别具有相同的、或者在大小方面具有梯度的开口面积，此外，以相同开口间距设置。主要由气体供给管310、MFC312、阀314、喷嘴410构成第一气体供给***。
另外，在气体供给管310上，连接有用于供给载气的载气供给管510。主要由载气供给管510、MFC512、阀514构成第一载气供给***。
在气体供给管320上，从上游侧起依次设置有作为流量控制装置(流量控制部)的MFC322以及作为开闭阀的阀324。在气体供给管320的前端部，连结有喷嘴420。喷嘴420以与喷嘴410同样的L字形长喷嘴的形式构成。喷嘴420的水平部及垂直部的构成也是与喷嘴410同样的构成。
在喷嘴420的侧面设置有供给气体的气体供给孔420a。气体供给孔420a以与气体供给孔410a同样的构成设置。主要由气体供给管320、MFC322、阀324、喷嘴420构成第二气体供给***。
此外，在气体供给管320上连结有用于供给载气的载气供给管520。主要由载气供给管520、MFC522、阀524构成第二载气供给***。
在气体供给管330上，从上游侧起依次设置有作为流量控制装置(流量控制部)的MFC332以及作为开闭阀的阀334。在气体供给管330的前端部连结有喷嘴430。与喷嘴410同样地，喷嘴430以L字形的长喷嘴的形式构成。喷嘴430的水平部及垂直部的构成也是与喷嘴410、420同样的构成。
在喷嘴430的侧面设置有供给气体的气体供给孔430a。气体供给孔430a以与气体供给孔410a、420a同样的构成设置。主要由气体供给管330、MFC332、阀334、喷嘴430构成第三气体供给***。
此外，在气体供给管330上连结有用于供给载气的载气供给管530。主要由载气供给管530、MFC532、阀534构成第三载气供给***。
如上所述，本实施方式中的气体供给的方法中，经由在由反应管203的内壁和所搭载的多张晶片200的端部所定义的圆弧状的纵长的空间内配置的喷嘴410、420、430来输送气体，从分别在喷嘴410、420、430上开口的气体供给孔410a、420b、430c在晶片200的近旁才首先向反应管203内喷出气体，反应管203内的气体的主要流动为与晶片200的表面平行的方向、即水平方向。通过采用这种构成，从而具有能够均匀地向各晶片200供给气体、能够使形成在各晶片200上的薄膜的膜厚变得均匀的效果。需要说明的是，反应后的残余气体向排气口、即后述的排气管231的方向流动，但该残余气体的流动方向由排气口的位置而适当地确定，不限于垂直方向。
作为上述构成涉及的一例，从气体供给管310经由MFC312、阀314、喷嘴410而向处理室201内供给例如至少含有钛(Ti)元素的、作为含Ti原料的四氯化钛(TiCl4)作为包含第一金属元素的原料气体。需要说明的是，在使用像TiCl4这样、在常温常压下为液态的液体材料的情况下，利用气化器、起泡器等气化***将液体原料气化，从而以含Ti气体即TiCl4气体的形式供给。
构成能够从气体供给管320经由MFC322、阀324、喷嘴420而向处理室201内供给例如至少包含碳(C)元素和铝(Al)元素的TMA(三甲基铝(CH3)3Al)作为包含碳以及第二金属元素的原料气体。需要说明的是，在使用像TMA这样的液态的液体材料的情况下，利用气化器、起泡器等气化***将液体原料气化，从而以含有C以及Al的气体的形式供给。
从气体供给管330经由MFC332、阀334、喷嘴430而向处理室201内供给例如氨(NH3)作为包含氮元素的原料气体。
从载气供给管510、520以及530分别经由MFC512、522以及532、阀514、524以及534、喷嘴410、420以及430而向处理室201内供给例如氮(N2)气体。
需要说明的是，例如在分别从各气体供给管流过如上所述的气体的情况下，由第一气体供给***构成含金属原料供给***。另外，由第二气体供给***构成含碳原料供给***。另外，由第三气体供给***构成含氮原料供给***。需要说明的是，第二气体供给***也可以与第一气体供给***同样地构成含金属原料供给***，另外，还可以与第三气体供给***同样地构成含氮原料供给***。
在反应管203上，设置有将处理室201内的气氛排气的排气管231。排气管231在集流管209中的与喷嘴410、420、430相对的位置以贯通集流管209的侧壁的方式设置。利用上述构成，使得从气体供给孔410a、420a、430a向处理室201内的晶片200的近旁供给的气体朝向水平方向(即，与晶片200的表面平行的方向)流动后，朝向下方流动，并从排气管231排气。
在排气管231上，从上游侧依次连接有检测处理室201内的压力的作为压力检测器(压力检测部)的压力传感器245、APC(Auto Pressure Controller)阀243、作为真空排气装置的真空泵246。APC阀243为排气阀，作为压力调节部而发挥功能。主要由排气管231、APC阀243、压力传感器245构成排气***、即排气管线。需要说明的是，可考虑将真空泵246包括在排气***中。
需要说明的是，APC阀243构成为通过在使真空泵246工作的状态下调节阀开度，从而能够调节处理室201内的压力。
在反应管203内，设置有作为温度检测器的温度传感器263，构成为通过基于由温度传感器263检测到的温度信息来调节向加热器207的通电量，由此，处理室201内的温度成为所期望的温度分布。温度传感器263与喷嘴410、420以及430同样地构成为L字形，并且沿反应管203的内壁而设置。
如图3所示，控制器121以具备CPU(Central Processing Unit)121a、RAM(RandomAccess Memory)121b、存储装置121c、I/O端口121d的计算机的形式构成。RAM121b、存储装置121c、I/O端口121d构成为能够经由内部总线而与CPU121a进行数据交换。在控制器121上，连接有例如以触摸面板等形式构成的输入输出装置122。
存储装置121c例如由闪存、HDD(Hard Disk Drive)等构成。在存储装置121c内，可读取地存储有控制衬底处理装置的动作的控制程序、记载有后述的衬底处理的步骤、条件等的工艺制程(process recipe)等。需要说明的是，工艺制程是以使控制器121执行后述衬底处理工序中的各步骤、并能够获得规定结果的方式组合而成的，作为程序而发挥功能。以下，有时将上述工艺制程、控制程序等总称而简称为程序。另外，RAM121b以暂时保持由CPU121a读取的程序、数据等的存储区域(工作区)的形式构成。
I/O端口121d连接于上述MFC312、322、332、512、522、532、阀314、324、334、514、524、534、APC阀243、压力传感器245、真空泵246、加热器207、温度传感器263、旋转机构267、晶舟升降机115等。
CPU121a构成为从存储装置121c读取并执行控制程序，并且根据操作命令从输入输出装置122的输入等而从存储装置121c读取工艺制程。另外，CPU121a构成为按照所读取的工艺制程来控制利用MFC312、322、332、512、522、532进行的各种气体的流量调节动作；阀314、324、334、514、524、534的开闭动作；APC阀243的开闭动作以及利用APC阀243进行的基于压力传感器245的压力调节动作；基于温度传感器263的加热器207的温度调节动作；真空泵246的起动以及停止；利用旋转机构267进行的晶舟217的旋转以及旋转速度调节动作；利用晶舟升降机115进行的晶舟217的升降动作等。
需要说明的是，控制器121不限于以专用的计算机的形式构成的情况，也可以以通用的计算机的形式构成。例如，使用存储有上述程序的外部存储装置(例如，USB存储器、存储卡等半导体存储器等)123而在通用的计算机中安装程序，由此，可构成本实施方式涉及的控制器121。需要说明的是，用于向计算机供给程序的手段不限于经由外部存储装置123进行供给的情况。例如，也可以使用互联网、专用线路等通信手段而不经由外部存储装置123地供给程序。需要说明的是，存储装置121c、外部存储装置123以计算机可读取的记录介质的形式构成。以下，也将它们总称而简称为记录介质。需要说明的是，在本说明书中，在使用记录介质这样的用语的情况下，有时仅单独包含存储装置121c、有时仅单独包含外部存储装置123，或者有时包含上述两者。
(2)衬底处理工序
＜金属膜的成膜工序＞
接下来，对金属膜的成膜工序进行说明。使用上述衬底处理装置10的处理炉202而执行金属膜的成膜工序作为半导体器件的制造工序的一工序。
需要说明的是，在本说明书中，使用“衬底”这一用语的情况，也与使用“晶片”这一用语的情况相同，在此情况下，在上述说明中，将“晶片”替换为“衬底”进行考虑即可。
另外，在本说明书中，金属膜这一用语意为由包含金属原子的导电性物质构成的膜，其中包括：导电性的金属氮化膜、导电性的金属氧化膜、导电性的金属氧氮化膜、导电性的金属复合膜、导电性的金属合金膜、导电性的金属硅化物膜、导电性的金属碳化膜(金属碳化物(carbide)膜)、导电性的金属碳氮化膜(金属碳氮化物(carbonitride)膜)等。
图4为示出金属膜(TiN膜)的形成工序例的处理流程图。在以下说明中，构成衬底处理装置10的各部的动作由控制器121控制。
(晶片填充以及晶舟加载)
当将多张晶片200装填入晶舟217时，如图1所示，支承有多张晶片200的晶舟217通过晶舟升降机115而被抬升并被搬入处理室201内。在该状态下，密封盖219处于经由O型圈220而将反应管203的下端开口封闭的状态。
(压力调节以及温度调节)
通过真空泵246进行真空排气，以使得处理室201内成为所期望的压力(真空度)。此时，处理室201内的压力由压力传感器245测定，基于该测得的压力信息来反馈控制APC阀243(压力调节)。另外，通过加热器207进行加热以使得处理室201内成为所期望的温度。此时，以处理室201内成为所期望的温度分布的方式，基于温度传感器263检测到的温度信息来反馈控制向加热器207的通电量(温度调节)。接下来，利用旋转机构267开始晶舟217以及晶片200的旋转。
需要说明的是，在至少对晶片200进行的处理完成为止的期间，真空泵246维持始终工作的状态，持续进行利用加热器207进行的处理室201内的加热及利用旋转机构267进行的晶舟217以及晶片200的旋转。
接下来，执行形成TiN层的工序(步骤11至步骤14)。
＜步骤11＞(TiCl4气体供给)
打开气体供给管310的阀314，向气体供给管310内流入作为第一原料的TiCl4气体。流入气体供给管310内的TiCl4气体经MFC312进行流量调节。经流量调节的TiCl4气体从喷嘴410的气体供给孔410a被供给至处理室201内，并从排气管231排气。此时，将对晶片200供给TiCl4气体。与此同时，打开阀514，向载气供给管510内流入N2气体等非活性气体。流入到载气供给管510内的N2气体经MFC512进行流量调节。经流量调节的N2气体与TiCl4气体一同被供给至处理室201内，并从排气管231排气。此时，为了防止TiCl4气体向喷嘴420、喷嘴430内的侵入，打开阀524、534，向载气供给管520、载气供给管530内流入N2气体。N2气体经由气体供给管320、气体供给管330、喷嘴420、喷嘴430而被供给至处理室201内，并从排气管231排气。
此时，适当调节APC阀243，使处理室201内的压力成为例如1～10000Pa的范围内的压力。用MFC312控制的TiCl4气体的供给流量设为例如10～10000sccm的范围内的流量。用MFC512、522、532控制的N2气体的供给流量分别设为例如10～10000sccm的范围内的流量。对晶片200供给TiCl4气体的时间、即气体供给时间(照射时间)设为例如0.1～120秒的范围内的时间。此时，加热器207的温度设定为使得晶片200的温度成为例如200～500℃的范围内的温度的温度。通过TiCl4气体的供给，从而在晶片200上形成例如从小于1个原子层至数个原子层左右的厚度的含Ti层。
＜步骤12＞(残留气体除去)
含Ti层形成后，关闭气体供给管310的阀314，停止TiCl4气体的供给。此时，保持排气管231的APC阀243打开，利用真空泵246将处理室201内真空排气，将残留在处理室201内的未反应或对含Ti层形成做出贡献后的TiCl4气体从处理室201内排除。需要说明的是，此时，阀514、524、534保持打开，维持N2气体向处理室201内的供给。N2气体作为吹扫气体发挥作用，由此，能够提高将残留在处理室201内的未反应或对含Ti层形成做出贡献后的TiCl4气体从处理室201内排除的效果。
＜步骤13＞(NH3气体供给)
在除去处理室201内的残留气体后，打开气体供给管330的阀334，向气体供给管330内流入NH3气体。流入气体供给管330内的NH3气体利用MFC332进行流量调节。经流量调节的NH3气体从喷嘴430的气体供给孔430a被供给至处理室201内。向处理室201内供给的NH3气体在利用热而活化后，从排气管231排气。此时，将会对晶片200供给利用热而活化了的NH3气体。与此同时，打开阀534，向载气供给管530内流入N2气体。流入载气供给管530内的N2气体利用MFC532进行流量调节。N2气体与NH3气体一同被供给至处理室201内，从排气管231排气。需要说明的是，此时，为了防止NH3气体侵入喷嘴410、420内，打开阀514、524，向载气供给管510、520内流入N2气体。N2气体经由气体供给管310、320、喷嘴410、喷嘴420而被供给至处理室201内，从排气管231排气。
利用热将NH3气体活化并流入时，适当调节APC阀243，使处理室201内的压力成为例如1～10000Pa的范围内的压力。通过MFC332控制的NH3气体的供给流量设为例如10～50000sccm的范围内的流量。通过MFC512、522、532控制的N2气体的供给流量分别设为例如10～10000sccm的范围内的流量。将利用热而活化了的NH3气体向晶片200供给的时间、即气体供给时间(照射时间)设为例如0.1～120秒的范围内的时间。此时的加热器207的温度与步骤11同样，设定为使晶片200的温度成为例如200～500℃的范围内的温度的温度。
此时流入处理室201内的气体为通过提高处理室201内压力而热活化了的NH3气体，上述活化了的NH3气体与在步骤11中在晶片200上形成的含Ti层的至少一部分反应。由此，含Ti层被氮化，并被改质为氮化钛层(TiN层)。
＜步骤14＞(残留气体除去)
形成TiN层后，关闭气体供给管330的阀334，停止NH3气体的供给。此时，排气管231的APC阀243保持打开，利用真空泵246将处理室201内真空排气，将残留在处理室201内的未反应或对TiN层形成做出贡献后的NH3气体、反应副产物从处理室201内排除。需要说明的是，此时，阀514、524、534保持打开，维持N2气体向处理室201内的供给。N2气体作为吹扫气体发挥作用，由此，能够提高将残留在处理室201内的未反应或对TiN层形成做出贡献后的NH3气体、反应副产物从处理室201内排除的效果。
将上述步骤11至步骤14的处理仅执行预先设定的X次(第一规定次数)。即，将步骤11至步骤14的处理作为一组，将上述处理仅执行X组。如上所述，通过将TiCl4气体供给与NH3气体供给交替进行X次，形成规定厚度(例如0.03～20nm)的TiN层(第一层)。
(吹扫以及大气压恢复)在进行了形成规定膜厚的TiN膜的成膜处理后，通过向处理室201内供给N2等非活性气体、并从排气管231排气，从而用非活性气体将处理室201内吹扫(气体吹扫)。此后，处理室201内的气氛被置换为非活性气体(非活性气体置换)、使处理室201内的压力恢复为常压(大气压恢复)。
(晶舟卸载以及晶片取出)然后，利用晶舟升降机115使密封盖219下降，使反应管203的下端开口，并将处理完成的晶片200在支承于晶舟217的状态下从反应管203的下端搬出至反应管203的外部。此后，处理完成的晶片200被从晶舟217取出。
如图5所示，对于以往的在刻设于晶舟的支柱100的槽上设置的载置部111而言，晶片200的端部与支柱100之间的距离不充分、受到由支柱100导致的气体消耗的影响，已经无法确保晶片200表面的膜厚的均匀性。尤其是，伴随着近年来的薄膜化，上述由支柱100带来的膜厚均匀性的降低的影响已无法忽略。
图6所示本实施方式的晶舟217为下述构成，该构成具备：支柱1，其设置于顶板3和底板4各自的外周、保持晶片200；和辅助支柱2，其设置于顶板3与底板4各自的外周、且直径小于支柱1。另外，在支柱1设置有作为载置晶片200的载置部的支承销(以下，也称为载置件)11。当晶片200载置于上述载置部11时，晶片200的端部与支柱1之间构成为分开规定长度。
另外，根据本实施方式，由于支柱1及辅助支柱2分别设置于顶板3和底板4的外周，因此，通过分别减小支柱1及辅助支柱2的直径，能够使晶片200的端部与支柱1及辅助支柱2各自的距离分开。具体而言，支柱1的直径以下述方式构成：在保持能够将晶片200载置于所安装的载置部11的强度的同时，当用所安装的载置部11支承晶片200时，支柱1与晶片200的端部的距离设置为规定长度。
载置部11为下述构成，包括：与晶片200接触的接触部12、和构成支柱1与接触部12之间的主体部13。例如，优选在接触部12与主体部13的边界设置层差。由于是上述构成，因此，当将晶片200保持于载置部11(或接触部12)时，晶片200的端部与支柱1的表面之间以与主体部13大致相同的长度分开。因此，构成为以使得规定长度成为最适值的方式来确定主体部13的长度。另外，载置部11(接触部12、主体部13)为圆筒形状、剖面为圆。
在以往的晶舟217中，从支柱1的表面至晶片200的端部的距离短至2mm，因此，担心存在支柱100的影响，但例如，如图7所示，在本发明的晶舟217中，由于能够使从支柱1的表面至晶片200的端部的距离为2mm的10倍以上(例如，25mm)，因此，当对晶片200进行处理时，能够使得不受支柱1的影响。另外，例如，如图8所示，在本发明的晶舟217上安装的载置部11是至少具有安装于晶舟217的槽的主体部13、和载置晶片200的接触部12的构成。接触部12与主体部13设置有层差、能够实现晶片200的定位。另外，由于是上述构成，因此，通过改变主体部13的长度，能够改变从支柱1到晶片200的端部的规定长度。即，主体部构成为可根据支柱1的直径的大小、晶片200的直径的大小等来适当选择。如上所述，由接触部12和主体部13构成支承销(载置件)11。
另外，如图6所示，辅助支柱2设置在将支柱1间均分的位置。具体而言，晶舟217构成为使得支柱1与辅助支柱2之间的距离、或辅助支柱2之间的距离在周向上成为等间隔。另外，如图6所示，晶舟217构成为具有多个支柱1，在晶片200被载置的方向上设置基准支柱1a，以基准支柱1a为中心，将支柱1设置在相对于晶片200被载置的方向而言呈左右对称的位置。另外，在设置有辅助支柱2的情况下，晶舟217中的支柱1及辅助支柱2也以基准支柱1a为中心、而将支柱1及辅助支柱2设置在相对于晶片200被载置的方向而言呈左右对称的位置。
另外，辅助支柱2的直径构成为小于支柱1的直径，且不具有载置部11。这是由于辅助支柱2是辅助性支柱。其根数也可以不是四根，此外，当支柱1能确保一定程度的强度时，不必安装辅助支柱2。在本实施方式中，三根支柱1和四根辅助支柱2设置成使支柱1与辅助支柱2之间的距离、或辅助支柱2之间的距离在晶片200的圆周方向上均等，但不限于上述方式，如图9所示，可考虑各种构成。
本发明的晶舟217的支柱1构成为比以往的晶舟217的支柱1更细，因此，出于确保强度的目的而设置多根。例如，图5所示以往的晶舟217的支柱1的直径为φ19mm，图6所示本发明的晶舟217的支柱1的直径为φ13mm，及辅助支柱2的直径为φ10mm。像这样，与图5所示以往的晶舟217的支柱100的直径(φ19mm)相比，图6所示本发明的晶舟217的支柱1的直径(φ13mm)采用6mm这样细的构造，能够使从支柱1至晶片200的端部的距离为2倍以上(5mm以上)。此外，支柱1的直径预先设定为具有能够在载置部11载置晶片200的强度。因此，本实施方式的支柱1的直径(φ13mm)为一个例子，支柱1的直径根据材质而使得具有能够载置晶片200的强度的直径为10mm以下的情况也包含在本实施方式中。
例如，明确的是，当支柱1的直径变小时，由于不易妨碍成膜气体的流动，因此不易引起滞留。此外，由于支柱1的表面积变小，可预期成膜气体的消耗容易减少。因此认为，从支柱1至晶片200的端部的最适距离随着支柱1的直径的减小而变短。另一方面，对于辅助支柱2的直径而言，由于无需具有设置载置部11而能够支承晶片200的强度，因此，其直径越小越优选。但是，若直径过小，则由热引起的变形等变得显著，因此，优选为φ8mm以上。
另外，图6所示本发明的晶舟217为具备隔离板5的构成，所述隔离板5划分衬底处理区域(其为保持衬底的区域)和隔热区域(其为保持隔热板的区域)。支柱1在从衬底处理区域至隔热区域的整体范围内刻设有槽，在衬底处理区域中的支柱1的槽上安装有载置部11。另外，对于支柱1的槽而言，在隔热区域中也刻设有用于载置隔热板的槽。需要说明的是，辅助支柱2在遍及整体的范围内没有刻设槽，而是不能载置晶片200、隔热板的构成。
本实施方式中的特征在于衬底处理区域中的晶片200与支柱1的距离、晶片200与载置部11的载置状态，因此，无需在晶舟217的下部设置隔热区域。例如，图13所示晶舟217为本实施方式中晶舟217的除隔热区域外的构成，其他构成相同。换言之，关于该晶舟217，具有与图6所示本实施方式中的晶舟217同样的效果。
因此，关于图13所示晶舟217，辅助支柱2的直径构成为小于支柱1的直径，当用载置部11保持晶片200时，晶片200的端部与支柱1的表面之间构成为分开规定长度。另外，以能够通过载置部11保持晶片200的程度来细细地构成晶舟207的支柱1，并适当选择上述载置部11的主体部13的长度，由此，能够自由地确定晶片200的端部与支柱1之间的规定长度。另外，如图9所示，可考虑各种辅助支柱2的图案构成。
另外，图中未示出，但可以构成为设置四根支柱。这是因为，支柱1与晶片200的端部为规定长度以上即可，例如，当晶片200被保持于晶舟217时，支柱1与晶片200的端部之间的距离足够长时，也可采用使支柱1变大的构成。
(关于晶舟的支柱的影响)
这里，使用图10～图12，对针对晶舟217的支柱1给晶片200带来的影响进行详细研究的结果进行说明。
首先，图10为简单说明晶舟217与晶片200的端部(以下，也简称为晶片边缘)的距离(规定长度)的计算方法的图。这里，针对在已知从晶片边缘至15mm处不存在晶舟217的影响时、晶舟217与晶片边缘之间的距离(规定长度)的计算进行说明。
这种情况下，为当前的晶舟217与晶片边缘的距离(2mm)与15mm之和减去3mm之差即14mm。需要说明的是，将表示在晶片的膜厚测定时被除外的范围的E/E(Edge Exclusion)设为3mm。像这样，在预先知晓能够忽略晶舟217的影响的距离的情况下，是简单的。但是，实际上，晶舟217的影响包括各种因素，因此，需要预先确定工艺条件、获取工艺数据并进行验证。
在图11以后，对以TiN膜为例进行验证的结果进行说明。图11为在晶片200上形成TiN膜、并测定膜厚的膜厚测定结果。需要说明的是，于温度380℃、TiCl4气体的流量0.45slm(载气N2气体流量1.5slm)、NH3气体流量7.5slm(载气N2气体流量3.4slm)以规定压力及规定时间交替重复进行供给规定次数，从而形成约50nm的厚度的TiN膜。另外，晶舟217的支柱的直径φ为19mm，间距为7.7mm。
在本实施方式中，在右侧的晶片200的整体图(A放大图)中，通过晶舟217的支柱1附近(由四边形围成的部分)的膜厚来验证晶舟217的支柱1的影响。验证方法对于其他部分也没有变化，因此，这里仅针对A部分进行说明。具体而言，使用左侧的放大图，对由晶舟217的支柱1对膜厚带来的影响进行验证。数据点数为11个点×11个点＝121个点。原点(X＝0，Y＝0)为左下方的测定点。需要说明的是，图11所示黑点为膜厚的测定点，膜厚相同的部分以实线表示。
左侧的放大图中以小四边形围成的部分表示在测定点之中在X轴上X＝0的、膜厚最小的3个点(点(X＝0，Y＝5)、点(X＝0，Y＝10)和点(X＝0，Y＝15)，将该小四边形围成的部分(3个点)的平均值定义为Min值。接下来，在左侧的放大图中，将围绕X＝0的点的所有测定点的11个点的部分的平均值定义为Ave值。然后，将Min值除以Ave值、将其与100相乘而得到的值定义为衰减率。另外，将以各X坐标(X＝0，X＝5···X＝50)计算时的衰减率的值示于图12。
图12中的纵轴表示衰减率、横轴表示距晶片边缘的距离。像这样，若将衰减率达到100％的时点定义为可忽略支柱1的影响的临界点，则A部分的临界点为25mm。因此，在上述条件下，当支柱1与晶片200端部的距离为25mm以上时，可知能够忽略支柱1的影响。
另外，若将衰减率达到99％的时点定义为可忽略支柱1的影响的临界点，则当支柱1与晶片200端部的距离为5mm以上时，可知能够忽略支柱1的影响。与图5所示以往的晶舟217的载置状态(2mm)相比，可知得到了大幅改善。
根据本实施方式，可获得以下的(a)～(f)所记载的效果之中的至少一种以上的效果。
(a)当衬底保持于衬底保持件时，由于以衬底的端部与衬底保持件的距离成为规定长度以上的方式被保持，因此，不会受到由衬底保持件导致的气体消耗的影响，能够抑制膜厚的均匀性的降低。另外，规定长度为5mm以上即可，优选为10mm以上，进一步优选为25mm以上。
(b)在衬底保持件的支柱上设置有用于保持衬底的载置部，通过在该载置部上载置衬底，能够使支柱与衬底的端部成为规定长度(5mm)以上。由于是这种构成，因此，不会受到支柱导致的气体消耗的影响，能够抑制膜厚的均匀性的降低。
(c)载置部具有支承衬底的接触部、和构成支柱与接触部之间的主体部，当衬底载置于接触部时，支柱与衬底的端部构成为成为主体部的长度。因此，构成为通过调节主体部的长度，从而能够调节支柱与衬底的端部的长度。
(d)载置部构成为在接触部与主体部之间设置有层差，在接触部载置衬底。因此，构成为通过调节主体部的长度，能够调节支柱与衬底的端部的长度。另外，接触部的长度优选设为与E/E的长度大致相同。
(e)根据本实施方式，构成为：设置有衬底保持件，衬底保持件具备安装有载置衬底的载置部的支柱，支柱的直径设置为保持能够在所安装的载置部上载置衬底的强度、同时当通过所安装的载置部支承衬底时，其与衬底的端部的距离设为规定长度(5mm以上)。因此，不会受到由衬底保持件导致的气体消耗的影响，能够抑制膜厚的均匀性的降低。
(f)根据本实施方式，构成为：设置有衬底保持件，衬底保持件具备支柱(安装有载置衬底的载置部)和辅助支柱(没有安装载置部)，辅助支柱的直径构成为小于支柱的直径，当通过载置部保持衬底时，衬底的端部与支柱之间分开规定长度(5mm以上)。因此，不会受到由衬底保持件导致的气体消耗的影响，能够抑制膜厚的均匀性的降低。
以上，具体说明了本发明的实施方式，但本发明不限于上述实施方式及实施例，在不脱离其主旨的范围内能够进行各种变更。
另外，在上述实施方式中，针对在晶片200上沉积膜的例子进行了说明。但是，本发明不限于上述方式。例如，也可合适地应用于对在晶片200上形成的膜等进行氧化处理、扩散处理、退火处理、蚀刻处理等处理的情况。
另外，在上述实施方式中，对使用具有热壁型的处理炉的衬底处理装置来形成薄膜的例子进行了说明，但本发明不限于此，也可合适地应用于使用具有冷壁型的处理炉的衬底处理装置形成薄膜的情况。
另外，也不限于本实施例涉及的衬底处理装置那样的、对半导体晶片进行处理的半导体制造装置等，也可适用于对玻璃衬底进行处理的LCD(Liquid Crystal Display)制造装置。
本申请基于于2016年2月10日提出申请的日本专利申请2016-023625并主张享有其优先权的权益，其公开内容以引用的方式整体并入本文。
产业上的可利用性
本发明适用于将装填有衬底的晶舟装入炉内、在使炉内减压至规定压力且设定为规定温度的状态下经由反应气体导入管导入反应气体并对衬底进行处理的衬底处理装置。
附图标记说明
1…支柱2…辅助支柱10…衬底处理装置11…载置部(载置件)12…接触部13…主体部200…晶片(衬底)217…晶舟(衬底保持件)。

Claims (17)

1.衬底处理装置，其设置有衬底保持件，所述衬底保持件具备支柱和辅助支柱，所述支柱安装有载置衬底的载置部，所述辅助支柱没有安装所述载置部，所述衬底保持件构成为所述辅助支柱的直径小于所述支柱的直径，当通过所述载置部保持所述衬底时，所述衬底的端部与所述支柱之间构成为分开规定长度。
2.根据权利要求1所述的衬底处理装置，其中，所述规定长度为5mm以上。
3.根据权利要求1所述的衬底处理装置，其中，所述支柱的直径构成为保持能够在所安装的所述载置部上载置所述衬底的强度。
4.根据权利要求1所述的衬底处理装置，其中，所述载置部分别设置有支承所述衬底的接触部、和构成所述接触部与所述支柱之间的主体部，所述衬底保持件构成为使所述衬底的端部与所述支柱之间分开所述主体部的长度，并通过所述接触部保持所述衬底。
5.根据权利要求4所述的衬底处理装置，其中，所述载置部构成为在所述接触部与所述主体部之间设置有层差。
6.根据权利要求1所述的衬底处理装置，其中，所述衬底保持件构成为具有多个所述支柱及所述辅助支柱，在所述支柱中，在所述衬底被载置的方向上设置有基准支柱，以所述基准支柱为中心，所述支柱及辅助支柱设置在相对于所述衬底被载置的方向而言呈左右对称的位置。
7.根据权利要求6所述的衬底处理装置，其中，所述支柱与所述辅助支柱设置为所述支柱与所述辅助支柱之间的距离、及所述辅助支柱之间的距离在周向上成为等间隔。
8.衬底保持件，其具备支柱和辅助支柱，所述支柱安装有载置衬底的载置部，所述辅助支柱没有安装所述载置部，所述衬底保持件构成为所述辅助支柱的直径小于所述支柱的直径，当通过所述载置部保持所述衬底时，所述衬底的端部与所述支柱之间构成为分开规定长度。
9.衬底处理装置，其构成为设置有衬底保持件，所述衬底保持件具备支柱，所述支柱安装有载置衬底的载置部，所述支柱设定为保持能够在所安装的所述载置部上载置所述衬底的强度，并且，当通过所安装的所述载置部支承衬底时，所述支柱与所述衬底的端部的距离设为规定长度。
10.衬底保持件，其构成为具备支柱，所述支柱安装有载置衬底的载置部，所述支柱设定为保持能够在所安装的所述载置部上载置所述衬底的强度，并且，当通过所安装的所述载置部支承衬底时，所述支柱与所述衬底的端部的距离设为规定长度。
11.衬底保持件，其构成为具备支柱，所述支柱安装有载置衬底的载置部，所述载置部具有支承所述衬底的接触部、和构成所述接触部与所述支柱之间的主体部，所述衬底保持件使所述衬底的端部与所述支柱之间分开所述主体部的长度，并通过所述接触部保持所述衬底。
12.根据权利要求11所述的衬底保持件，其中，所述载置部构成为在所述接触部与所述主体部之间设置有层差。
13.根据权利要求11所述的衬底保持件，其还具有没有安装所述载置部的辅助支柱，所述辅助支柱的直径构成为小于所述支柱的直径。
14.根据权利要求11所述的衬底保持件，其构成为还具有多个所述支柱及所述辅助支柱，在多个所述支柱中，在所述衬底被载置的方向上设置有基准支柱，以所述基准支柱为中心，所述支柱及所述辅助支柱设置在相对于所述衬底被载置的方向而言呈左右对称的位置。
15.载置件，其设置于载置衬底的支柱，所述载置件包括接触部和主体部，所述接触部支承所述衬底，所述主体部构成所述接触部与所述支柱之间，所述载置件构成为当通过所述接触部保持所述衬底时，使所述衬底的端部与所述支柱之间分开所述主体部的长度。
16.根据权利要求15所述的载置件，其中，所述主体部构成为根据所述支柱的直径的大小、及/或所述衬底的直径的大小来选择。
17.衬底处理装置，其具有衬底保持件，所述衬底保持件至少具备支柱，所述支柱安装有载置衬底的载置部，所述载置部分别设置有支承衬底的接触部、和构成所述接触部与所述支柱之间的主体部，所述衬底保持件构成为使所述衬底的端部与所述支柱之间分开所述主体部的长度，并通过所述接触部保持所述衬底。
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