CN1886829A - 基板处理装置、基板保持器、和半导体装置的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于消除因构成基板保持器的支柱和基板承载部等影响造成的基板上的膜厚不均匀部分，提高基板的膜厚均匀性。在基板处理装置中，将由舟(基板保持器)保持的多片晶片(基板)收纳在处理室内，将处理气体提供给已被加热的处理室，对晶片进行成膜处理。舟具有：大致垂直设置的至少3个支柱(15)；分多层地被设置在支柱上并按照规定间隔大致水平地承载多片晶片的多个晶片支承部(基板承载部)(16)；被设置在支柱(15)上并相对于被支承在晶片支承部(16)上的晶片而言按照规定间隔大致水平地设置的多个环状板(13)。

Description

基板处理装置、基板保持器、和半导体装置的制造方法
技术领域
本发明涉及基板处理装置、基板保持器、半导体装置的制造方法，特别是涉及改善基板面内的处理量的均匀性。
背景技术
在过去，在竖式CVD装置等中，作为保持多片晶片的基板保持器，采用了具有保持板的舟(比如，专利文献1：JP特开平11-40509号公报(图5、图6、图7、图10))。如图15～图16所示，该舟具有垂直设置的4个支柱32，支柱32被设置在大致半圆周的范围，使得晶片可以进出。在上述支柱32上，环状的石英制保持板33以水平姿势分多层，分别被焊接在设置在支柱32中的槽部(图示省略)内，在保持板33的顶面，设有作为承载晶片的基板承载部的多个支承爪部34。
如果采用这样的舟，进行晶片处理，比如，在晶片上形成膜，则石英制保持板33会使晶片面上的处理气体的流动变得均匀，由此，可对仅在晶片端部的膜的厚度变厚的状况进行抑制。另外，由于保持板33位于被配设在大致半圆周上的4个支柱32的内侧，晶片被保持在被设置在上述保持板33上的支承爪部34上，故支柱32和晶片之间的距离较远，由支柱32造成的影响减小，由此，可使膜厚的均匀性提高。
但是，即使采用上述过去的舟，由于支柱、晶片支承部构成了处理气体流动的不均匀的部分，故无法消除这些支柱、晶片支承部的影响，在该晶片处理结果中还存在着与支柱、晶片支承部相对应的晶片部分的处理量变少的倾向。
发明内容
本发明的课题在于提供一种基板处理装置、基板保持器、和半导体装置的制造方法，以此来解决上述现有技术中的问题，消除因构成基板保持器的支柱或基板承载部等的影响而造成的基板面内的基板处理量的不均匀部分，提高基板面内的均匀性。
技术方案1所述的为一种基板处理装置，其特征在于，所述基板处理装置具有：可保持多个基板的基板保持器；收纳由上述基板保持器保持的基板的处理室；对该处理室进行加热的加热机构；向由上述加热机构进行加热的处理室提供处理气体以对上述基板进行处理的气体供给机构，
上述基板保持器具有：
大致垂直设置的至少3个支柱、多个基板承载部和多个环状板，
所述多个基板承载部分多层地被分别设置在上述支柱上，按照规定的间隔大致水平地承载上述多个基板；
所述多个环状板被分别设置在上述支柱上，并且相对于由上述基板承载部支承的基板而言以规定的间隔大致水平地设置。
基板在由基板保持器保持的状态下，被收纳在由加热机构进行加热的处理室内进行处理。在这里，保持基板的基板保持器由于具有至少3个支柱，故可稳定地保持基板。另外，由于环状板被设置在支柱上，故可抑制在基板的周缘部的处理量增加的情况。另外，基板承载部未被设置在环状板上，而是被设置在支柱上，由此将支柱和基板承载部做成一体，这样，可减少支柱和基板承载部对基板处理量产生的不利影响。因此，可改善基板处理量的面内均匀性。
另外，所提到的“相对于基板而言按照规定间隔大致水平地设置的环状板”的规定间隔还包括0值，即，基板顶面和环状板顶面一致，也就是说为共面的情况。
技术方案2为根据技术方案1所述的基板处理装置，其特征在于，上述基板承载部为圆柱状或截面大致为半圆柱状的部件。
基板承载部虽然可在支柱中开设槽等做成凹部的方式，但是，也可做成在支柱上设置凸部的凸部形式。在由凸部构成了基板承载部的情况下，最好是凸部为圆柱状或其截面大致为半圆柱状。在截面大致为半圆柱状的情况下，将圆弧侧作为基板承载面。如果做成这样的结构，则其与基板之间的接触为线接触，由此，可减少颗粒的产生。另外，在将基板承载部呈突出状地设置在支柱上的情况下，基板承载部虽然可与支柱分别独立地形成而被安装在支柱上，但是其也可与支柱形成为一体。
技术方案3为根据技术方案2所述的基板处理装置，其特征在于，上述基板承载部在朝向上述环状板的径向内侧的方向上呈向下方倾斜状。这样，其与基板之间的接触为点接触，由此可进一步减少颗粒的产生。
技术方案4为根据技术方案1所述的基板处理装置，其特征在于，在上述环状板中的与上述支柱方向相对的内周面上，按照上述支柱的周边形状形成了切口。如果环状板的内周面按照支柱的周边形状形成了切口，则可以实现在支柱周边的处理气体容易流动，在具有支柱的部分和没有支柱的部分上相对于基板而言的处理气体的流动均匀化的目的。因此，可改善基板处理量的面内均匀性。
技术方案5为根据技术方案4所述的基板处理装置，其特征在于，上述基板承载部为圆柱状或截面大致为半圆柱状的部件。这样，其与基板之间的接触为线接触，由此，可减少颗粒的产生。
技术方案6为根据技术方案5所述的基板处理装置，其特征在于，上述基板承载部被进行了倒角加工，或者被加工成圆形。这样，其与基板之间的接触为线接触，由此，可减少颗粒的产生。
技术方案7为根据技术方案6所述的基板处理装置，其特征在于，上述基板承载部在朝向上述环状板的径向内侧方向上呈向下方倾斜状。这样，其与基板之间的接触为点接触，由此，可进一步减少颗粒的产生。
技术方案8为根据技术方案4所述的基板处理装置，其特征在于，上述支柱以其截面大致为半圆柱状的结构构成，在上述支柱的弦侧，呈突出状地设置上述基板承载部。这样，可减少因支柱和基板承载部造成的气流障碍，使在支柱和基板承载部的附近流动的处理气体流量增加。另外，也可以以大致半管状的结构来构成支柱，将基板承载部呈突出状地设置在上述支柱的凹部侧。
技术方案9为根据技术方案8所述的基板处理装置，其特征在于，在上述弦侧中，上述环状板的径向内侧一侧被挖掉。这样，则可进一步使在支柱和基板承载部附近流动的处理气体流量增加。
技术方案10为根据技术方案4所述的基板处理装置，其特征在于，与上述环状板的外周相比，上述支柱被设置内侧。这样，则可更适当地保持支柱和处理室之间的间隔。
技术方案11为一种基板处理装置，其特征在于，所述基板处理装置具有：可保持多个基板的基板保持器；收纳由上述基板保持器保持的基板的处理室；对该处理室进行加热的加热机构；向由上述加热机构进行加热的处理室提供处理气体以对上述基板进行处理的气体供给机构，上述基板保持器具有：大致垂直设置的至少3个支柱和多个环状板，所述多个环状板围绕上述至少3个支柱，而且分多层被分别设置在上述支柱上，相对于由上述基板保持器保持的基板而言以规定的间隔大致水平地设置；上述环状板中的与上述支柱方向相对的内周面，在上述支柱的周边形成了切口。
在这里，保持基板的基板保持器由于具有至少3个支柱，故可稳定地保持基板。另外，由于环状板被设置在支柱上，故可抑制基板的周缘部的处理量增加的情况。此外，环状板的内周面按照支柱的周边形状形成了切口，故在支柱周边的处理气体容易流动，可以实现具有支柱的部分和没有支柱的部分上相对于基板而言的处理气体流动的均匀化。因此，可改善基板处理量的面内均匀性。
另外，所提到的“相对于基板而言按照规定间隔大致水平地设置的环状板”的规定间隔还包括0值，即，基板顶面和环状板顶面一致，也就是说为共面的情况。
此外，在技术方案11中，也可将嵌入支柱的孔开设在环状板上，通过使该孔开设于环状板的内周面侧，可将环状板的内周面在上述支柱的周边形成切口。另外，可保持多个基板的基板保持器中的基板承载部既可设置在支柱上，也可设置在环状板上。
技术方案12为根据技术方案11所述的基板处理装置，其特征在于，上述支柱以截面大致为半圆柱状的结构构成，在上述支柱的弦侧，呈突出状地设置上述基板承载部。这样，可减少因支柱和基板承载部造成的气流的障碍，使在支柱和基板承载部的附近流动的处理气体流量增加。
技术方案13为根据技术方案11所述的基板处理装置，其特征在于，与上述环状板的外周相比，上述支柱被设置内侧。这样，可更适当地保持支柱和处理室之间的间隙。
技术方案14为根据技术方案12所述的基板处理装置，其特征在于，在上述弦侧中，上述环状板的径向内侧一侧被挖掉。这样，可进一步使在支柱和基板承载部的附近流动的处理气体流量增加。
技术方案15涉及一种基板保持器，所述基板保持器可保持多个基板，其特征在于，其特征在于，上述基板保持器具有：大致垂直设置的至少3个支柱、多个基板承载部和多个环状板，所述多个基板承载部分多层地被分别设置在上述支柱上，按照规定的间隔大致水平地承载上述多个基板；所述多个环状板被分别设置在上述支柱上，并且相对于由上述基板承载部支承的基板而言以规定的间隔大致水平地设置。
保持基板的基板保持器由于具有至少3个支柱，故可稳定地保持基板。另外，由于将环状板设置在支柱上，故可抑制基板的周缘部的处理量增加的情况。此外，基板承载部未被设置在环状板上，而是被设置在支柱上，由此将支柱和基板承载部做成一体，这样，可减少支柱和基板承载部对基板处理量的不利影响。因此，可改善基板处理量的面内均匀性。
另外，所提到的“相对于基板而言按照规定间隔大致水平地设置的环状板”的规定间隔还包括0值，即，基板顶面和环状板顶面一致，也就是说为共面的情况。
技术方案16为根据技术方案15所述的基板保持器，其特征在于，上述环状板中的与上述支柱方向相对的内周面，在上述支柱的周边形成了切口。这样，在支柱的周边的处理气体便容易流动，可实现在具有支柱的部分和没有支柱的部分上相对于基板而言的处理气体的流动均匀化的目的。
技术方案17所述的为一种基板保持器，所述基板保持器具有：
大致垂直设置的至少3个支柱和多个环状板，
所述多个环状板围绕上述至少3个支柱，而且分多层被设置在上述支柱上，相对于由上述基板保持器保持的基板而言以规定的间隔大致水平地设置；
上述环状板中的与上述支柱方向相对的内周面，在上述支柱的周边形成了切口。
保持基板的基板保持器由于具有至少3个支柱，故可稳定地保持基板。另外，由于将环状板设置在支柱上，故可抑制基板的周缘部的处理量增加的情况。此外，环状板的内周面按照支柱的周边形状形成了切口，故在支柱周边的处理气体容易流动，可实现在具有支柱的部分和没有支柱的部分上，相对于基板而言的处理气体的流动均匀化的目的。因此，可改善基板处理量的面内均匀性。
另外，所提到的“相对于基板而言按照规定间隔大致水平地设置的环状板”的规定间隔还包括0值，即，基板顶面和环状板顶面一致，也就是说为共面的情况。
技术方案18所述的是一种采用了基板处理装置的半导体装置的制造方法，其特征在于，
其特征在于，
所述基板处理装置具有：可保持多个基板的基板保持器；收纳由上述基板保持器保持的基板的处理室；对该处理室进行加热的加热机构；向由上述加热机构进行加热的处理室提供处理气体以对上述基板进行处理的气体供给机构，
上述基板保持器具有：大致垂直设置的至少3个支柱、多个基板承载部和多个环状板，所述多个基板承载部分多层地被分别设置在上述支柱上，按照规定的间隔大致水平地承载上述多个基板；所述多个环状板被分别设置在上述支柱上，并且相对于由上述基板承载部支承的基板而言以规定的间隔大致水平地设置，
该方法包括下述工序：
将上述基板承载在上述基板保持器的基板承载部上的工序；
将已被承载在上述基板保持器的基板承载部上的基板送入上述处理室的工序；
由上述加热机构对上述处理室进行加热的工序；
将处理气体提供给上述已被加热的处理室，对上述基板进行处理的工序。
多个基板通过被承载在基板承载部上的方式，被保持在基板保持器上。保持着多个基板的基板保持器被送入到处理室。处理室由加热机构进行加热，处理气体被提供给已被加热的处理室，在处理室中对由基板保持器保持着的多个基板进行处理。在这里，保持基板的基板保持器由于具有至少3个支柱，故可稳定地保持基板。另外，由于将环状板设置在支柱上，故可抑制基板的周缘部的处理量增加的情况。另外，基板承载部未被设置在环状板上，而是被设置在支柱上，由此将支柱和基板承载部做成一体，这样，可减少支柱和基板承载部对基板处理量的不利影响。因此，可改善基板处理量的面内均匀性。
另外，所提到的“相对于基板而言按照规定间隔大致水平地设置的环状板”的规定间隔还包括0值，即，基板顶面和环状板顶面一致，也就是说为共面的情况。
根据本发明，可以消除因构成基板保持器的支柱或基板承载部等的影响造成的基板处理量的基板面内不均匀部分，提高基板面内的均匀性。因此，可实现在半导体装置的制造中的合格率和质量提高的目的。
附图说明
图1为根据实施方式而形成的环状板的说明图，其中，图1(a)为着眼于1块环状板的舟的主要部分的侧视图，图1(b)为包括支柱的环状板的俯视图；
图2为根据实施方式而形成的作为基板保持器的舟的整体结构图；
图3为表示根据实施方式而形成的晶片支承部附近的支柱周围的立体图；
图4为表示根据实施方式而形成的变形例的晶片支承部附近的支柱周围的立体图；
图5为表示根据实施方式而形成的舟的晶片承载状态的说明图；
图6为表示根据实施方式的变形例而形成的舟的晶片承载状态的说明图；
图7为表示根据实施方式而形成的支柱形状的变形例的支柱部附近的主要部分的俯视图，是表示下列各变形例的说明图，其中，图7(a)表示支柱为圆柱的情况，图7(b)、图7(c)表示支柱的截面大致为半圆状的情况，图7(d)表示支柱为半管状的情况的各变形例的说明图；
图8为表示根据实施方式而形成的气体流动的说明图，图8(a)为表示没有晶片支承部和支柱的部分气体流动的说明图，图8(b)为表示具有晶片支承部和支柱的部分气体流动的说明图；
图9为表示根据实施方式而形成的气体流动的说明图，其中，图9(a)为表示没有晶片支承部和支柱的部分的气体流动的说明图，图9(b)为表示具有晶片支承部和支柱的部分的气体流动的说明图；
图10为采用根据本发明实施方式而形成的舟和现有实施例的舟而分别进行了处理时的晶片的面内均匀性的比较图；
图11为作为根据实施方式而形成的基板处理装置的半导体制造装置的整体结构的立体图；
图12为包括根据实施方式而形成的控制用计算机的反应炉的纵向剖视图；
图13为表示根据实施方式而形成的处理气体横向流过内侧管时的内管、环状板之间的距离、气体流动这三者之间的关系的说明图，图13(a)表示内管和舟的外径之间的间隙t较小的情况，图13(b)表示间隙较大的情况；
图14为根据实施方式而形成的第1控制用计算机的结构图；
图15为现有实施例的保持板的说明图，图15(a)为侧视图，图15(b)为俯视图；
图16为现有实施例的舟的整体结构图。
具体实施方式
下面，对将本发明的基板处理装置、基板保持器、和半导体装置的制造方法用于具有竖式炉的半导体制造装置中的实施方式进行描述。
图11为具有竖式炉的半导体制造装置的外形结构图，图12为作为竖式炉的减压CVD处理炉的剖视图。象图11所示的那样，盒装载器6位于筐体10内部的前侧，盒架1被设置在盒装载器6的后侧。在盒架1的上方设置缓冲盒架7，在盒架1的后侧设置晶片转移器2。在该晶片转移器2的后侧设置使舟217升降的舟升降器8，在舟升降器8的上方设置竖式炉5。
象图12所示的那样，该竖式炉5包括外管(以下称为“外侧管205”)和内管(以下称为“内侧管204”)。外侧管205由例如石英(SiO2)等耐热性材料形成，它是顶端被封闭、在下端具有开口的圆筒状的结构。内侧管204为在顶端和底端的两端都具有开口的圆筒状的结构，按照同轴方式被设置在外侧管205的内部。外侧管205和内侧管204之间的空间形成筒状空间250。从内侧管204的顶部开口上升的气体经过筒状空间250，从排气管231被排出。
在外侧管205和内侧管204的底端，卡合着由例如不锈钢等构成的微型保持件209，外侧管205和内侧管204被保持在上述微型保持件209上。上述微型保持件209被固定在保持机构(以下称为“加热底座251”)上。在外侧管205的底端部和微型保持件209的顶部开口端部，分别设置了环状的法兰，在这些法兰之间配置着气密部件(以下称为O型密封圈220)，两者之间以气密方式被密封。
在微型保持件209的底端开口部，安装着由例如不锈钢等构成的圆盘状的盖体(以下称为“密封盖219”)，此盖体以可以装卸的方式安装，并借助于O型密封圈220实现气体密封。在密封盖219上按照贯通的方式设置了作为气体供给机构的气体供给管(气体供给机构)232。处理气体由此气体供给管232提供给内侧管204的内部。该气体供给管232被联结在气体的流量控制机构(以下称为“流量控制器(MFC)241)上，MFC241与第2控制用计算机120的气体流量控制部122连接着，可将所提供的处理气体的流量控制在规定的量。
在微型保持件209的顶部连接着被联结在压力调节器(比如有APC、N2气流控制器，这里采用的是APC242)和排气装置(以下称为“真空泵246”)上的气体的排气管231，排出流经外侧管205和内侧管204之间的筒状空间250的气体，通过由APC242对外侧管205的内部进行压力控制，由压力检测机构(以下称为压力传感器245)进行检测，由第2控制用计算机120的压力控制部123进行控制，来形成规定压力下的减压环境。
在密封盖219上联结着旋转机构(以下称为旋转轴254)，依靠旋转轴254使被保持在基板保持器(以下称为舟217)和舟217上的晶片200旋转。另外，密封盖219被联结在升降机构(以下称为舟升降器225)上，使舟217升降。通过第2控制用计算机120的驱动控制部124进行控制，使得旋转轴254和舟升降器225的速度成为规定的速度。
在外侧管205的外周，按照同轴方式配置着加热机构(以下称为加热器207)。加热器207的温度由温度检测机构(以下称为热电偶263)进行温度检测，并由第2控制用计算机120的温度控制部121进行控制，使外侧管205内的温度处在规定的处理温度上。由上述内侧管204、外侧管205、微型保持件209构成处理室201，该处理室201用于收纳和处理被支承在舟217上的晶片200。
上述第2控制用计算机120由第1控制用计算机110进行总控制。第1控制用计算机110和第2控制用计算机120借助于各自的接口111、125相互连接。
图14为表示图12所示的第1控制用计算机110的硬件结构的图。象图14所示的那样，控制用计算机110由CPU 300、存储器304、包括键和显示器等的显示输入部302、CD装置、HDD装置等记录部306构成。记录部306借助于记录媒体308进行记录。控制用计算机110具有作为计算机的组成部分，其运行对半导体制造装置进行控制的程序等，对晶片进行处理。
另外，第2控制用计算机120还具有1组以上的与第1控制用计算机110相同的组成部分。另外，在第2控制用计算机120中，上述温度控制部121、气体流量控制部122、压力控制部123、驱动控制部124既可分别单独地构成，也可将其中的两个或者两个以上的部件组合在一起，组合成各种形式。
下面，对图12所示的处理炉的减压CVD处理方法的一个实例进行描述。首先，通过舟升降器225使舟217下降。多片晶片200被保持在舟217上。接着，在通过加热器207进行加热的同时，使处理室201内的温度处于规定的处理温度。预先通过被连接在气体供给管232上的MFC241，以惰性气体填充在处理室201的内部，并通过舟升降器225使舟217上升而转移到处理室201的内部，将处理室201的内部温度维持在规定的处理温度。在对处理室201的内部进行排气直至规定的真空状态后，通过旋转轴254使舟217和被保持在舟217上的晶片200旋转。同时，从气体供给管232供给处理用的气体。所被供给的处理气体从下向上流经内侧管204的内部，均等地被提供给晶片200。
减压CVD处理中的处理室201的内部的气体借助于排气管231被排出，由APC242进行压力控制，以便形成规定的真空，按照规定的时间进行减压CVD处理，在晶片200上形成薄膜。
如果象这样减压CVD处理结束，则以惰性气体置换舟升降器225的内部的气体，并且使压力处于常压状态，然后，通过舟升降器225使舟217下降，从处理室201取出舟217和处理完的晶片200，以便转换成对下一晶片200进行减压CVD处理的状态。将从处理室201取出的舟217上的处理完的晶片200更换为未处理的晶片200，再次按照与前述相同的方式，使其上升到处理室201的内部，进行减压CVD处理。
在上述减压CVD处理中，为了提高被形成在晶片200上的薄膜的膜厚的面内均匀性，在使用与图15和图16相同的在支柱上设置环状板的结构的舟时，最好是，使构成舟217的支柱从环状板不露出来。另外，舟217由于通过旋转轴254而旋转，特别是，使支柱位于比环状板的外周靠内的一侧，由此，可更适当地保持其与旋转时的内侧管204之间的间隔，避免因支柱和内侧管204的内壁之间的摩擦而产生颗粒等。因此，最好使支柱不从环状板露出来，或者使环状板的外形无变形、无突出状。
在上述的处理炉中，对处理气体从下向上流经内侧管204的内部的情况进行了描述。但是，处理气体的流动并不局限于此。比如，也可以是处理气体横向流过内侧管204的情况。
图13为所述的处理气体横向流过内侧管204时的处理炉的主要部分的说明图。在这里，内侧管204的结构是，其顶端是关闭着的，在其一个侧面设有狭缝状的开口214。
下面对内侧管204的内部的气体的流动进行描述。图13(a)表示内侧管204和舟217的外径之间的间隙t较小的情况，图13(b)表示间隙较大的情况。
象图13(a)所示的那样，在从与晶片200面相平行的方向喷射处理气体的情况下，为了使处理气体流动均匀，必须尽可能地使内侧管204和舟217的外径的间隙t小。其目的在于：处理气体沿环状板13被导入，在经过了晶片200的表面后，在保持不变的状态下气流不会发生紊乱，从被设置在内侧管204上的狭缝状的开口214被导出，从空间250被排出。与此相对应，象图13(b)所示的那样，如果间隙t较大，则在内侧管204和舟217的外径之间的空间249中产生由箭头所示的那样的下向流动218，在处理室201内的上下方向上，排气变得不均匀，对晶片200的膜厚的均匀性造成影响。
在此情况下，为了使上述间隙t尽可能地小，提高膜厚的晶片面内均匀性，也可以使构成舟217的支柱从环状板13不露出来。另外，即使支柱没有露出来，也可以使环状板13的外形不变形。
因此，在实施方式中的舟217中，要通过内侧管204的结构，使处理气体从下向上流经内侧管204，或横向流过内侧管204。为了满足上述要求，将作为基板承载部的晶片支承部不固定安装在环状板13上，而是将晶片支承部直接固定安装在支柱15上。另外，使环状板13中的与支柱方向相对的内周面按照支柱的周边形状形成了切口。由此，在半导体制造装置中，提高了晶片的面内均匀性。特别是在具有实施方式中那样的竖式炉的间歇(batch)式的半导体制造装置中，还可满足提高成膜速度(提高沉积率)、提高晶片质量的要求。
下面利用图1～图2，对实施方式中的舟进行描述。图1为1块环状板的说明图，图1(a)为着眼于该1块环状板的舟的主要部分的侧视图，图1(b)为包括支柱的俯视图，图2为舟的整体结构图。
象图2所示的那样，舟217由例如石英制成，其具有作为两块平行的板的底圆板17和顶圆板11、和大致垂直地被设置在该底圆板17和顶圆板11之间的多个例如3个支柱15。支柱15为圆柱状。为了稳定而简单地支承环状板13，支柱15的数量最好为3个，但是也可为3个及其以上。
3个支柱15大致呈半圆状地被排列固定在底圆板17上。顶圆板11被固定在3个支柱15的顶端部上。在底圆板17和顶圆板11的中间部，分别形成了圆形孔12、14，上述圆形孔12、14用于使处理气体容易进入到舟217的内部。在底圆板17和顶圆板11之间，按照规定间隔分多层地以大致水平的姿势设置的多个环状板13被固定安装在支柱15上。
在各支柱15上，分多层呈突出状地设置多个晶片支承部(基板承载部)16，上述多个晶片支承部16可沿垂直方向按照规定间隔大致水平地承载多片晶片200。象图1所示的那样，各晶片支承部16为圆柱状，并朝向舟217的中心、即朝向环状板13的中心呈突出状地设置。在此情况下，在支柱15上分别设置各一个晶片支承部16。即，在1层，呈突出状地设置3个晶片支承部16。通过使支承晶片200的外周被支承在上述呈突出状地设置的3个晶片支承部16上，便能够承载晶片200了。所述的晶片支承部16最好被保持在水平方向上。通过保持水平，在运送晶片时可避免晶片接触到晶片支承部16等产生的干涉，另外，可确保在晶片200被承载在晶片217上的状态下的晶片上均匀的气体流动。
上述的环状板13被设置在支柱15的晶片支承部16的各设置位置的下方，相对于被支承在晶片支承部16上的晶片200而言按照规定间隔大致水平地设置。此环状板13被形成为中央开着口的大致圆形，通过将3个支柱15收纳在环状板13的内周面上，上述环状板13包围着3个支柱15。象本实施方式那样，由于在晶片的全周的范围内设置大致被形成为圆形的环，故可改善晶片的周缘部的膜厚在全周增加的倾向。
在环状板13中的与支柱15方向相对的内周面，或在接近支柱15的内周面，乃至在最靠近支柱15的内周面上，为了***3个支柱15，形成了在上述支柱15的周边进行了切除的切口20。象图1(b)所示的那样，切口20共形成3个，其中的1个被形成在环状板13的中心线21上的晶片进出侧的相反侧，另两个被形成在相对中心线21而言左右对称的位置。切口20是从内侧被形成切口的，使得支柱能够收纳在环状板13的板宽度的内部。此切口20没有被形成到外侧。另外，为了减小对膜厚的不利影响，支柱15最好被设置在环状板13的内外径的宽度之间。另外，由于舟217通过旋转轴254而进行旋转，故特别是通过使支柱位于比环状板的外周靠内的一侧，所以可更加适当地保持旋转时的内侧管204的间隙，可避免因支柱和内侧管204的内壁之间的摩擦而产生颗粒等。因此，最好是，支柱不从环状板处露出来，环状板的外形不发生变形、不突出出来。图3为表示上述晶片支承部16附近的支柱15周围的立体图。象已描述的那样，在支柱15上，呈突出状地设有圆柱状的晶片支承部16。在这里，通过将独立于支柱15的晶片支承部16固定在支柱15上，呈突出状地将晶片支承部16设置在支柱15上。环状板13被设置在支柱15的晶片支承部16的设置位置的下方，并且相对于被支承在晶片支承部16上的晶片而言以规定间隔大致水平地设置。
另外，切口20是在环状板13的内周面的支柱15的周边开设的。该切口20由嵌入部20a和开口部20b构成。上述嵌入部20a是作为由支柱15嵌入的孔的大致圆形或大致半圆形的形状，上述开口部20b为使嵌入部向环状板13的内周方向敞开的形状。最好是，在将支柱15嵌合到嵌入部20a内的状态下，从俯视图上看该开口部20b，在将晶片支承部16投影到上述开口部20b上时，在开口部20b中，晶片支承部16被收纳在开口部20b的中央，开口部20b的开口宽度大于晶片支承部16的宽度。如果象这样，在切口20中设置向环状板13的内周方向敞开的开口部20b，则由于从上方接触到晶片支承部16的气体就迂回于晶片支承部16的两侧，保持原样地经过开口部20b而向下方流动，故在晶片支承部16上不容易产生紊流。因此，在带有晶片支承部的支柱15存在的部分和其未存在的部分，处理气体的流动将不会产生差异。特别是象图例示的那样，最好是开口部20向上述内周面侧敞开成扇形。这是因为，如果开口部20b呈扇形敞开着，则在晶片支承部16上更不容易产生紊流，在带有晶片支承部的支柱15存在的部分和其不存在的部分，处理气体流将更不会产生差异。
此外，象图5所示的那样，做成了圆柱状的晶片支承部16的前端可被进行圆面(R)或倒角(C)加工。另外，象图5所示的那样，圆柱状的晶片支承部16相对于支柱15的固定角度，既可使上述晶片支承部16与晶片200平行，也可象图6那样，使其向下以θ角倾斜。
另外，图3为将独立于支柱15的圆柱状的晶片支承部16固定在支柱15上的实施例，但是，本发明并不局限于此。也可象图4所示的那样，将支柱15和晶片支承部16做成一体的部件18。在此情况下，为了便于加工，可以将晶片支承部16不做成圆柱状，而是做成呈大致三角形的板状，使大致三角形的底边侧与支柱15成为一体，使大致三角形的顶点侧朝向环状板13的径向内侧。另外，晶片支承部16也不限于与晶片相平行的情况，而是象图6同样，可被加工成以θ角向下倾斜的形式。
在制作上述舟217时，这里使用图中未示出的夹具，将环状板13水平地分多层进行临时固定。采用的是从临时固定着的多层环状板13的内侧将3个支柱15嵌入到切口20内并对其进行焊接的方法。即，准备已形成了切口20的多个环状板13。在按照各切口20相互在上下一致的方式使多个环状板13对齐和叠置的状态下，用夹具进行临时固定。在底圆板17上呈半圆状地排列固定3个支柱15。此时，使得呈突出状地设置于支柱15上的晶片支承部16朝向径向内侧。将支柱15嵌入到已临时固定的多个环状板13的切口20内，在切口部分处将已嵌入的支柱15固定在环状板13上。环状板13按照分别位于沿垂直方向所设置的多个晶片支承部16之间的正中间位置的方式固定。将顶圆板11固定在支柱15上。如果取下夹具，则分多层承载多片晶片的舟就完成了。另外，包括环状板13的固定的舟部件之间的固定，通过石英玻璃彼此之间的焊接来进行。虽然对环状板件、支持件、顶圆板件、底圆板件(即构成舟217的部件)来说，只要它们具有耐热性即可，并没有特别地限定，但是最好是，除了采用石英之外，还可以采用碳化硅(SiC)、氧化铝(Al2O3)、陶瓷等的耐热性材料。
即使采用环状板，晶片支承部和支柱也分别对晶片的膜厚造成不利影响。在此情况下，在将晶片支承部安装于环状板上，使晶片支承部以不与支柱相重合的方式分散分布时，在安装部周边的环状板的内周面上设置切口，由此，可减少晶片支承部的不利影响。但是，由于上述切口不是减少支柱不利影响的部件，故即使借助该切口也不可能减少支柱的不利影响。
在此方面，如果根据本实施方式的结构，则通过将晶片支承部设置在支柱上，将分别对晶片的膜厚造成不利影响的晶片支承部和支柱集中在一起，而且由于在嵌入了支柱的晶片支承部安装部周边的环状板的内周面上设置了切口，故与分散分布晶片支承部和支柱的情况相比，可将晶片支承部和支柱这两者对膜厚造成的不利影响减少到1个。
但是，到目前为止，未在支柱上设置晶片承载部的原因如下。
最初，作为分多层承载晶片的部件采用了被称为标准舟的基板保持器。该标准舟为在被配设成圆弧状的多个支柱上设置了槽(晶片承载部)的形状。因此，在形成膜时，存在着支柱周边的膜厚因支柱的影响而变薄，支柱不存在的部分上的晶片周缘部的膜厚变厚的倾向。
因此，为了减少支柱对膜厚的影响，有人提出了环式舟的方案，其中，将设置了用于承载晶片的支承爪部的环放在标准舟的支柱槽内，使晶片离开支柱。即，在环式舟中，是将晶片承载部设置与支柱相分离的在环上。为了减少支柱对形成在支承爪部的周边的晶片上的膜的膜厚的影响，支承爪部被设置在避开支柱的部位。通过采用上述的环式舟，可以改善在标准舟中原来变得较薄的支柱周边部分的膜厚，使之变得较厚。而且，还改善了在标准舟中处于膜厚变厚倾向的无支柱部分的晶片周缘部的膜厚，使之变得较薄。
但是，在该环式舟中，虽然可以改善减小无折角、无支柱部分的晶片的周缘部的膜厚，使之变得较薄，但是因被设置在环上的支承爪部的影响，支持爪部周边的气体流动不均匀，由此，新产生了该支承爪部周边的晶片的膜厚过薄的问题。另外，也未完全消除气体流动因支柱的影响而变得不均匀的情况，环式舟支柱周边的膜厚尽管与标准舟相比变厚，大致得到了改善，但是，改善程度还谈不上充分，与其它的部分的膜厚相比该膜厚还较薄。
象这样，对环式舟的构思在于，为了避免在标准舟中在支柱上开设槽来支承晶片，导致支柱对膜厚的影响较大的情况，在支柱的内侧，通过在支柱的内侧设置环、在该环上承载晶片的方式，使晶片与支柱相分离。因此，将环用于舟的类型的舟，是根据将晶片支承部从支柱移设到环上的构思而提出的。
如上所述，在本实施方式中，由于将晶片支承部16固定在支柱15上，由此将作为对晶片的膜厚造成不利影响的2种主要因素的支柱和晶片支承部合并成了1个，故可减少对晶片的膜厚的不利影响。另外，由于在支柱部分的环状板13的内周面形成了切口，故可在具有支柱15和晶片支承部16的部分上抑制气体流动时的支柱15和晶片支承部16的影响，在晶片200上获得与在没有晶片支承部16和支柱15的部分相同的膜厚。
下面通过图8对此进行具体描述。图8为在处理气体横向流过内侧管时处理气体从晶片200向环状板13的方向流动，向底部被排气时的气体流动的示意图。图8(a)表示没有支柱5和晶片支承部16的气体流动，图8(b)表示有支柱15和晶片支承部16的部分的气体流动。在CVD处理等中，即使在石英表面也会因处理气体而发生成膜反应，这一点是公知的事实，但是，过去应该在晶片200上发生反应的处理气体在石英表面上发生了反应，由此，供向支柱15和晶片支承部16附近的晶片部的处理气体的量变少。其结果是，支柱15和晶片支承部16附近的晶片部的膜厚具有变薄的倾向。
在实施方式中，在图8中，通过在环状板13中开设切口20，使具有支柱15和晶片支承部16的部分的支柱15与晶片端之间的距离Lb大于无支柱15和晶片支承部16的部分的环状板13的内周面与晶片端之间的距离La，由此，使引导性(conductance)增强。这样，通过增加在具有支柱15和晶片支承部16的部分上流动的处理气体的量，可使没有支柱15和晶片支承部16的部分的晶片周缘部Wb的膜厚和具有支柱15和晶片支承部16的部分的晶片周缘部Wa的膜厚同样厚。
另外，在图8中，对在处理气体横向流过内侧管时，处理气体从晶片200向环状板13的方向流动的情况进行了描述，但是，在处理气体从环状板13向晶片方向流动时、处理气体从下向上流动时也是与上述情况相同的。
因此，无论是处理气体从下向上流经内侧管204，还是横向流过内侧管204，都可以满足提高膜厚的晶片面内均匀性的前述的要求。另外，由于环状板按照规定的间隔沿垂直方向在支柱上设有多个，故还可改善多片晶片的面之间的均匀性。
此外，象图8所示的那样，在环状板13和晶片200这两者的垂直方向上的距离的关系中，由于处理气体以在晶片顶面和被设置在比晶片200靠上的顶部上的环状板底面之间流动的方式供给，故，例如，在晶片顶面和被配置在比晶片200高的顶部上的环状板底面之间的距离较窄，则气体将直接遇到环状板，气体容易产生紊流，对膜厚的均匀性，由此对膜厚均匀性造成不利影响。因此，最好是按照使得晶片顶面与被配置在比晶片200高的顶部的环状板底面之间的距离较大的方式配置。特别是，象图9所示的那样，如果按照晶片顶面和环状板的顶面相一致，即，共面的方式配置，则面内膜厚均匀性将进一步变好。另外，可维持较高的成膜速度，也就是说还可改善成膜速度。
图10表示对通过图15及图16所示的现有形状的舟、和图1及图2所示的本发明实施方式中所述的形状的舟形成的成膜进行了评价的比较结果。在本评价中，以位于被承载在舟217上的多片晶片中的顶部(TOP)、中间部(CTR)、以及底部(BTM)这3个部位的晶片为对象。对位于这些位置的CVD处理后的晶片的膜厚进行测定，求出了面内均匀性。横轴表示晶片位置，纵轴表示面内均匀性，但是，在现有形状的舟中在支承爪部和支柱的部分，膜厚较小，面内均匀性在2.0％附近。与此相对，在本发明实施方式中的形状的舟中，晶片支承部和支柱的影响受到抑制，面内均匀性在1％附近，获得了良好的结果。
另外，在进行上述评价时的气体种类、气体量、压力、温度、时间等的成膜条件是，在DPOLY膜(掺杂多晶硅(doped polysilicon)膜)中，硅烷(S1H4)为400cc，磷化氢(PH3)为50cc，压力为300Pa，处理室内温度为530℃，成膜时间(沉积时间)为30分钟，在图8(a)所示的没有支柱的部分的环状板13和晶片200之间的距离La＝4mm时，为图8(b)所示的有支柱15部分的支柱15和晶片200之间的距离Lb＝8.5mm时的结果。
此外，在通过实验来评价La的优选值时知道，在直径为300mm晶片的成膜评价中，La小于2mm时，晶片周缘部的膜厚小于晶片中心的膜厚，反之，在La超过7mm时，晶片周缘部的膜厚大于晶片中心的膜厚。由此，晶片的直径为300mm，距离La在2～7mm是最合适的。另外，Lb必须满足La＜Lb的条件。这是因为需要使成为气体流动障碍的具有支柱15和晶片支承部16的一侧的气体流路的引导性增强的缘故。
另外，在上述实施方式中，象图7(a)所示的那样，虽然嵌入在切口20内的支柱15的形状为圆柱状，但是，并没有特别地被限定于圆柱状。支柱15的形状，只要是切口20不被支柱15填埋，确保晶片支承部16的固定部附近的开口部20b，流动在支柱15和晶片支承部16的附近的处理气体流量增加的形状即可。例如，也可象7(b)、(c)所示的那样，将支柱19的截面做成大致半圆柱状，将晶片支承部16安装在半圆中心部上。另外，也可是将支柱截面的晶片侧挖掉的形状。在此情况下，比如，象图7(d)所示的那样，将支柱19做成大致半管形状，将晶片支承部16呈突出状地设置在该凹部侧，也可获得相同的效果。
另外，最好是，象图7所示的那样，如果晶片支承部16相对于支柱15、19，或切口20而言为中心部(在图7中可以说上下对称)，则可获得更好的效果。
此外，在本发明实施方式中，由于将晶片支承部16固定在支柱15上，故容易获得晶片承载位置的精度。这是因为支柱15和晶片支承部16、支柱15和底圆板17均可以用机械进行加工，对准获得的较高精度的面进行焊接。在此方面，在图16所示的现有实施例的情况下，是难以获得晶片承载位置的精度的。在此情况下，多数情况是，在将支承爪部34向保持板33上接合时，采用将保持板33的表面精磨成镜面状态、压接支承爪部34(通过加热和加力将镜面状态的部件彼此接合的方法)的工序。采用该方法的原因在于，在采用上述工序时，必须导入比如从厚度为3mm的原材料磨成厚度为2mm的镜面的板的工序。另外，在现有实施例的情况下，由于必须有上述工序，故花费的制造时间非常长，制造成本也高。与此相对，在本发明实施方式中，由于将晶片支承部固定在支柱上，在设有晶片支承部的支柱上仅接合无晶片支承部的单纯结构的环状板，故可省略上述工序，大幅度地缩短制造时间，降低成本。
另外，通过将晶片支承部16固定在支柱15上，使支柱15的个数成为能够以对称形状保持晶片200的最少个数3个。虽然为了不使气体流动对晶片产生影响，需要将支柱15设置在相对于环状板13的中心线而言左右对称的位置，但是，在本发明的实施方式中，象图1(b)所示的那样，可在被设置在环状板13的中心线上的晶片进出侧的相反侧的晶片支承部16上，重叠设置支柱15。因此，将晶片支承部16设置在支柱15上的情况下，可使气体流动对晶片造成影响的部分为减少到最少的3个部位。另外，通过使晶片支承部16变成3个，可通过3点进行支承，实现稳定的保持。
另外，在现有的保持舟中，支承爪部14和晶片是面接触的，因晶片***时的滑动接触等而产生颗粒。另外，在CVD处理等的情况下，由于在支承爪部14的晶片接触部分中是面接触的，故在晶片的内表面不能形成膜。因此，这也是在晶片内表面上形成了膜的部分与未被形成膜的部分之间因热而产生变形，对晶片本身造成损伤或产生膜剥离的原因。
在此方面，在本发明的实施方式中，象图5所示的那样，由于圆柱状的晶片支承部16的固定角度处于与晶片平行的状态，晶片支承部16的前端被加工成圆形被进行倒角加工，使得接触面为线，故可大幅度地减少因滑动接触而产生的颗粒。另外，由于支承爪部14的晶片接触部分为线接触，故可减少不能够在晶片内表面上形成膜的区域。因此，可减少在晶片内面上所形成的膜的部分与未形成膜的部分之间因热而产生的变形，减少对晶片本身造成损伤，减少膜剥离的原因。
另外，象图6那样，在使圆柱状的晶片支承部16的固定角度向下以θ角倾斜的情况下，由于晶片和晶片支承部16为点接触，故可进一步减少颗粒。
此外，在本发明实施方式的舟中，由于以在支柱上设置晶片支承部的简单的结构即可改善晶片面内的膜厚的均匀性，故舟尺寸未变大，装置尺寸也未增加。因此，也不会因热量过多而导致综合处理能力变坏的现象。
另外，本发明的基板处理装置虽然特别适合于竖式装置，但是，也可用于其它的基板处理装置。另外，作为对象的膜的种类，除了可以用于D-POLY膜、Si3N4膜、HTO膜(高温氧化膜)等之外，当然也可用于所有的CVD膜，并且还可用于其它的退火炉、扩散炉等。
另外，本发明的基板处理装置由于在CVD膜方面可使沉积速度从过去的20/分钟提高到50/分钟，故作为提高沉积速度的方法是有效的。另外，由于在CVD膜方面，本发明的基板处理装置可将晶片面内、晶片面间、各批之间的均匀性，从用标准舟或环式舟的现有的基板处理装置的±3％以内提高到±1％以内，故作为提高晶片质量的方法也是有效的。

Claims (18)

1.一种基板处理装置，其特征在于，所述基板处理装置具有：可保持多个基板的基板保持器；收纳由上述基板保持器保持的基板的处理室；对该处理室进行加热的加热机构；向由上述加热机构进行加热的处理室提供处理气体以对上述基板进行处理的气体供给机构，
上述基板保持器具有：
大致垂直设置的至少3个支柱、多个基板承载部和多个环状板，
所述多个基板承载部分多层地被分别设置在上述支柱上，按照规定的间隔大致水平地承载上述多个基板；
所述多个环状板被分别设置在上述支柱上，并且相对于由上述基板承载部支承的基板而言以规定的间隔大致水平地设置。
2.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，上述基板承载部为圆柱状或截面大致为半圆柱状的部件。
3.根据权利要求2所述的基板处理装置，其特征在于，上述基板承载部在朝向上述环状板的径向内侧的方向上呈向下方倾斜状。
4.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，在上述环状板中的与上述支柱方向相对的内周面上，按照上述支柱的周边形状形成了切口。
5.根据权利要求4所述的基板处理装置，其特征在于，上述基板承载部为圆柱状或截面大致为半圆柱状的部件。
6.根据权利要求5所述的基板处理装置，其特征在于，上述基板承载部被进行了倒角加工，或者被加工成圆形。
7.根据权利要求6所述的基板处理装置，其特征在于，上述基板承载部在朝向上述环状板的径向内侧方向上呈向下方倾斜状。
8.根据权利要求4所述的基板处理装置，其特征在于，上述支柱以其截面大致为半圆柱状的结构构成，在上述支柱的弦侧呈突出状地设置上述基板承载部。
9.根据权利要求8所述的基板处理装置，其特征在于，在上述弦侧中，上述环状板的径向内侧一侧被挖掉。
10.根据权利要求4所述的基板处理装置，其特征在于，与上述环状板的外周相比，上述支柱被设置内侧。
11.一种基板处理装置，其特征在于，所述基板处理装置具有：可保持多个基板的基板保持器；收纳由上述基板保持器保持的基板的处理室；对该处理室进行加热的加热机构；向由上述加热机构进行加热的处理室提供处理气体以对上述基板进行处理的气体供给机构，
上述基板保持器具有：
大致垂直设置的至少3个支柱和多个环状板，
所述多个环状板围绕上述至少3个支柱，而且分多层被分别设置在上述支柱上，相对于由上述基板保持器保持的基板而言以规定的间隔大致水平地设置；
上述环状板中的与上述支柱方向相对的内周面，在上述支柱的周边形成了切口。
12.根据权利要求11所述的基板处理装置，其特征在于，上述支柱以截面大致为半圆柱状的结构构成，在上述支柱的弦侧，呈突出状地设置上述基板承载部。
13.根据权利要求11所述的基板处理装置，其特征在于，与上述环状板的外周相比，上述支柱被设置内侧。
14.根据权利要求12所述的基板处理装置，其特征在于，在上述弦侧中，上述环状板的径向内侧一侧被挖掉。
15.一种基板保持器，所述基板保持器可保持多个基板，其特征在于，上述基板保持器具有：
大致垂直设置的至少3个支柱、多个基板承载部和多个环状板，
所述多个基板承载部分多层地被分别设置在上述支柱上，按照规定的间隔大致水平地承载上述多个基板；
所述多个环状板被分别设置在上述支柱上，并且相对于由上述基板承载部支承的基板而言以规定的间隔大致水平地设置。
16.根据权利要求15所述的基板保持器，其特征在于，上述环状板中的与上述支柱方向相对的内周面，在上述支柱的周边形成了切口。
17.一种基板保持器，所述基板保持器可保持多个基板，其特征在于，所述基板保持器具有：
大致垂直设置的至少3个支柱和多个环状板，
所述多个环状板围绕上述至少3个支柱，而且分多层被设置在上述支柱上，相对于由上述基板保持器保持的基板而言以规定的间隔大致水平地设置；
上述环状板中的与上述支柱方向相对的内周面，在上述支柱的周边形成了切口。
18.一种采用基板处理装置的半导体装置的制造方法，其特征在于，
所述基板处理装置具有：可保持多个基板的基板保持器；收纳由上述基板保持器保持的基板的处理室；对该处理室进行加热的加热机构；向由上述加热机构进行加热的处理室提供处理气体以对上述基板进行处理的气体供给机构，上述基板保持器具有：大致垂直设置的至少3个支柱、多个基板承载部和多个环状板，所述多个基板承载部分多层地被分别设置在上述支柱上，按照规定的间隔大致水平地承载上述多个基板；所述多个环状板被分别设置在上述支柱上，并且相对于由上述基板承载部支承的基板而言以规定的间隔大致水平地设置，
该方法包括下述工序：
将上述基板承载在上述基板保持器的基板承载部上的工序；
将已被承载在上述基板保持器的基板承载部上的基板送入上述处理室的工序；
由上述加热机构对上述处理室进行加热的工序；
将处理气体提供给上述已被加热的处理室，对上述基板进行处理的工序。
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