CN111755359B - 基板处理装置、反应管以及半导体装置的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供基板处理装置、反应管以及半导体装置的制造方法，缩小配置于基板处理区域的基板间的处理结果的差异。该反应管在内部构成对基板进行处理的处理室，被设于周围的加热部加热，而且具备：气体导入部，其设于上述反应管的下端侧且导入处理气体；第一供给部，其至少在与处理上述基板的基板处理区域对置的位置以沿上述反应管的侧面的方式配置；以及预加热部，其设于比上述基板处理区域低的位置，具有沿从上述气体导入部朝向上述反应管的顶棚部的方向延伸的第一预加热部和沿相对于朝向上述反应管的顶棚部的方向垂直的方向延伸的第二预加热部，且构成为，通过组合上述第一预加热部和上述第二预加热部，使上述气体导入部和上述第一供给部连通。

Description

基板处理装置、反应管以及半导体装置的制造方法
技术领域
本公开涉及基板处理装置、反应管以及半导体装置的制造方法。
背景技术
在对基板实施氧化、扩散等处理的基板处理装置中，有时构成为，从设置于反应管下部的气体导入端口导入气体，将气体供给至反应室。专利文献1、专利文献2记载了一种反应管构造，在反应管设置有临时储存气体并调整压力的空间，气体从该空间流向反应室内。
根据专利文献3，记载了，在基板保持部的比基板处理区域靠下部具备预加热筒，使来自气体导入部的气体沿预加热筒流通，使气体上升。
另外，根据专利文献4，记载了，对在配置于基板保持部的比基板处理区域靠下部的配管流通的气体进行预加热。
但是，有时从气体导入部导入的气体在温度未被充分加温的状态下通过配置于基板处理区域的侧面的配管。其结果，有时基板处理区域下部的外周的温度降低，基板间的处理结果产生差异。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平11-067750号公报
专利文献2：日本特开2018-088520号公报
专利文献3：日本特开2012-248675号公报
专利文献4：美国专利5948300号公报
发明内容
发明所要解决的课题
本公开的目的在于，提供缩小配置于基板处理区域的基板间的处理结果的差异的结构。
用于解决课题的方案
根据本公开的一方案，提供一种结构，其具备反应管，该反应管在内部构成对基板进行处理的处理室，被设于周围的加热部加热，而且具备：气体导入部，其设于上述反应管的下端侧且导入处理气体；第一供给部，其至少在与处理上述基板的基板处理区域对置的位置以沿上述反应管的侧面的方式配置；以及预加热部，其设于比上述基板处理区域低的位置，具有沿从上述气体导入部朝向上述反应管的顶棚部的方向延伸的第一预加热部和沿相对于朝向上述反应管的顶棚部的方向垂直的方向延伸的第二预加热部，且构成为，通过组合上述第一预加热部和上述第二预加热部，使上述气体导入部和上述第一供给部连通。
发明效果
能够抑制因基板处理区域的气流而引起的温度降低，其结果，能够缩小配置于基板处理区域的基板间的处理结果的差异。
附图说明
图1是表示本公开的第一实施方式的基板处理装置的概略的侧视图。
图2是表示本公开的第一实施方式的基板处理装置的控制部的块图。
图3是表示本公开的第一实施方式的基板处理装置的处理炉的纵剖视图。
图4中(A)～(C)是表示本公开的第一实施方式的基板处理装置的反应管的结构的立体图，(D)是表示预加热部的结构的纵剖视图。
图5是表示本公开的第一实施方式的基板处理装置的处理炉的俯视剖视图。
图6是表示本公开的第一实施方式的基板处理装置的处理炉的内部构造的概略结构图。
图7是表示本公开的第二实施方式的基板处理装置的处理炉的内部构造的概略结构图。
图8中(A)、(B)是表示本公开的第三实施方式的基板处理装置的反应管的结构的立体图，(C)是表示预加热部的结构的纵剖视图。
图9是表示比较例1的基板处理装置的处理炉的纵剖视图。
图10是表示用于试验例的比较例及实施例的基板处理装置的反应管的结构的侧视图、及俯视图。
图11是表示比较例及实施例的基板处理装置的反应管的温度分布的试验结果。
图12是表示比较例及实施例的基板处理装置的反应管的内壁的温度的图表。
图13是表示本公开的另一实施方式的基板处理装置的反应管的结构及预加热部的结构的概略结构图。
图14是表示本公开的再另一实施方式的基板处理装置的反应管的结构及预加热部的结构的概略结构图。
图中：
100—处理装置(基板处理装置)，200—晶圆(基板)，201—处理室，202—处理炉，204—反应管(内管)，206—加热器(加热部)，217—晶舟(保持件)，230—细管(管部件)，231—气体排出部(排气部)，233—气体导入部，240—控制器(控制部)，260—预加热部(管部件，预加热路径)，262—晶圆处理区域(基板处理区域)，266—预热管(第二预加热部件、管部件、预加热路径)，268—连结管(第一预加热部件、管部件、预加热路径)，270—细管(第一供给部、管部件)，274—喷嘴管(管部件)，278—气孔(气体供给部)，284—预热管(管部件、预加热路径)。
具体实施方式
[第一实施方式]
一方面说明的本公开的第一实施方式的处理装置100(基板处理装置)构成为处理半导体晶圆，且构成为对半导体晶圆实施氧化膜形成、扩散以及CVD这样的处理。本实施方式中，作为基板的半导体晶圆(以下，称为晶圆)200利用硅等半导体制作，作为收纳搬送晶圆200的载体(容纳器)，使用FOUP(Front Opening Unified Pod，前开式晶圆传送盒)110。
如图1所示，第一实施方式的基板处理装置(以下，均称为处理装置)100具备框体111。在框体111的正面壁111a的正面前方部，以能够进行维护的方式设置有开口空间，开闭该开口空间的正面维护门104a、104b分别被装配。
在框体111的正面壁111a，以连通框体111的内外的方式开设有用于搬入搬出FOUP(以下，称为晶圆盒)110的晶圆盒搬入搬出口112，晶圆盒搬入搬出口112通过前挡板113开闭。
在晶圆盒搬入搬出口112的正面前方侧设置有装载端口114，装载端口114构成为使晶圆盒110在载置的状态下对位。晶圆盒110被工序内搬送装置(未图示)搬入到装载端口114上，而且还从装载端口114上搬出。
在框体111内的前后方向的大致中央部的上部设置有能够旋转的晶圆盒保管用的容纳架105，容纳架105构成为保管多个晶圆盒110。即，容纳架105垂直地竖立设置，具备支柱116和在支柱116设为n(n为1以上)层的架板117，多张架板117构成为将晶圆盒110以每多个分别载置的状态保持。
在框体111内的装载端口114与容纳架105之间设置有作为第一搬送装置的晶圆盒搬送装置118。晶圆盒搬送装置118由能够在保持有晶圆盒110的状态下升降的晶圆盒升降器118a和晶圆盒搬送机构118b构成。晶圆盒搬送装置118构成为，通过晶圆盒升降器118a和晶圆盒搬送机构118b的连续动作，在装载端口114、容纳架105、晶圆盒开启器121之间搬送晶圆盒110。
处理装置100具备实施氧化膜形成等处理的半导体制造装置。构成半导体制造装置的框体的副框体119在框体111内的前后方向的大致中央部的下部遍布后端地构筑。
在副框体119的正面壁119a开设有用于将晶圆200(参照图3)相对于副框体119内搬入搬出的晶圆搬入搬出口(基板搬入搬出口)120，晶圆搬入搬出口120为一对且在垂直方向上呈上下二层排列，一对晶圆盒开启器121分别设置于上下层的晶圆搬入搬出口120。
晶圆盒开启器121具备载置晶圆盒110的载置台122和对晶圆盒110的盖进行装卸的盖装卸机构123。晶圆盒开启器121构成为，利用盖装卸机构123对载置于载置台122的晶圆盒110的盖进行装卸，由此对晶圆盒110的晶圆出入口进行开闭。
副框体119构成与晶圆盒搬送装置118、容纳架105的设置空间流体上隔绝的移载室124。在移载室124的前侧区域设置有晶圆移载机构(基板移载机构)125。基板移载机构125由晶圆移载装置(基板移载装置)125a和晶圆移载装置升降器(基板移载装置升降机构)125b构成。基板移载装置125a利用晶圆夹125c保持晶圆200，使晶圆200在水平方向上旋转或直线运动。基板移载装置升降机构125b使基板移载装置125a升降。基板移载机构125通过基板移载装置升降机构125b及基板移载装置125a的连续动作，相对于晶舟(基板保持件)217对晶圆200进行装填(装料)及卸除(卸料)。
如图1、及图3所示，在移载室124设置有作为后述的升降机构的晶舟升降器115。晶舟升降器115构成为使晶舟217升降。在连结于晶舟升降器115的作为连结件的臂水平地安装有作为盖体的盖体219，盖体219垂直地支撑晶舟217，且构成为能够封闭处理炉202的下端部。晶舟217具备多个作为支撑部的保持部件，且构成为将多张(例如，50张～125张左右)晶圆200在将其中心对齐并沿垂直方向排列的状态下，分别水平且以固定的间隔保持于支撑部。
此外，保持部件的材质可以是石英(SiO2)或SiC(碳化硅或硅碳)、Si(硅)。另外，材质根据工艺处理温度而区分使用。例如，若工艺处理温度为950℃以下，则使用石英材料，若工艺处理温度为高温处理950℃以上，则使用SiC材料、Si材料等。另外，支撑部的爪的形状有短的、长的、缩小了与晶圆200的接触面积的等各种种类，根据工艺条件而不同。
(处理装置的晶圆盒搬入搬出动作)
接着，对处理装置100的晶圆盒搬入搬出动作进行说明。
如图1所示，若晶圆盒110供给至装载端口114，则晶圆盒搬入搬出口112被前挡板11开放，装载端口114上的晶圆盒110被晶圆盒搬送装置118从晶圆盒搬入搬出口112搬入到框体111的内部。
搬入的晶圆盒110被晶圆盒搬送装置118自动地搬送并移交到容纳架105的指定的架板117，在临时被保管后，从架板117搬送至一方的晶圆盒开启器121而移载至载置台122，或者直接搬送至晶圆盒开启器121而移载至载置台122。此时，晶圆盒开启器121的晶圆搬入搬出口120被盖装卸机构123关闭，在移载室124流通并充满有清洁空气。
就载置于载置台122的晶圆盒110而言，其开口侧端面被按压于副框体119的正面壁119a的晶圆搬入搬出口120的开口边缘部，并且其盖被盖装卸机构123卸下，晶圆盒110的晶圆出入口开放。晶圆200从晶圆盒110被基板移载装置125a的晶圆夹125c经由晶圆出入口拾取，在利用槽口对齐装置(未图示)将晶圆整合后，移载并装填至晶舟217(晶圆装料)。将晶圆200移交到晶舟217的基板移载装置125a返回晶圆盒110，将下一个晶圆200向晶舟217装填。
在该一方(上层或下层)的晶圆盒开启器121的由基板移载机构125进行的晶圆200向晶舟217的装填作业中，另一晶圆盒110被晶圆盒搬送装置118从容纳架105或装载端口114搬送至另一方(下层或上层)的晶圆盒开启器121，同时进行晶圆盒开启器121对晶圆盒110的开放作业。
若向晶舟217装填了预先指定的张数的晶圆200，则处理炉202的下端部通过炉口闸阀147开放。接着，盖体219通过晶舟升降器115的升降台上升，支撑于盖体219的晶舟217被搬入(装载)到处理炉202内。
装载后，通过处理炉202对晶圆200实施处理。处理后，通过未图示的升降机构将晶舟217抽出。然后，除了未图示的槽口对齐装置对晶圆200的整合工序，以与上述相反的顺序，将晶圆200及晶圆盒110送出到框体111的外部。
接着，参照图2，对作为控制部的控制器240的结构进行说明。控制部240构成为计算机，该计算机具备作为处理部的CPU(中央处理装置)224、作为临时存储部的存储器(RAM、ROM等)226、作为存储部的硬盘驱动器(HDD)222、作为通信部的发送接收模块228。另外，控制部240除了至少包含上述的CPU224及存储器226等的指令部220、发送接收模块228、硬盘驱动器222之外，还可以在结构上包含作为操作部的用户界面(UI)装置248，该用户界面(UI)装置248包含液晶显示屏等显示装置及键盘、鼠标等定点设备。在硬盘驱动器222储存有定义处理条件及处理顺序的配方等各配方文件、用于执行这些各方针文件的控制程序文件、用于设定处理条件及处理顺序的参数文件之外，还储存有包含输入工艺参数的输入画面的各种画面文件等(均未图示)。
此外，在控制部240的发送接收模块228连接有交换式集线器等。控制部240构成为通过发送接收模块228经由网络与外部的计算机等进行数据的发送及接收。
另外，控制部240通过发送接收模块228经由通信线路与设置于框体111内的传感器等、气体流量控制部235、压力控制部236、驱动控制部237、温度控制部238电连接。
此外，本公开的实施方式的控制部240不依赖于专用的系统，可使用通常的计算机系统实现。例如，通过从储存有用于执行上述的处理的程序的存储介质(USB等)将该程序安装于通用计算机，能够构成执行预定的处理的各控制器。
而且，用于供给这些程序的方法是任意的。除了能够如上述那样经由预定的存储介质供给之外，例如也可以经由通信线路、通信网络、通信系统等供给。在该情况下，例如，也可以在通信网络的公告板公布该程序、经由网络叠加于载波而提供。然后，起动这样提供的程序，在OS的控制下与其它的应用程序同样地执行，由此，能够执行预定的处理。
(处理炉的结构)
如图3所示，处理炉202具有加热器(加热部)206。加热器206为圆筒形状，通过支撑于保持板(加热器基座)251而垂直地安装。此外，加热器206的上部开口被盖部件207封闭。
在加热器206的内侧与加热器206同心圆地配设有均热管(外管)205。均热管205使用SiC等耐热性材料，形成为上端封闭且下端开口的圆筒形状。
在均热管205的内侧与均热管205同心圆地配设有反应管(内管)204。反应管204使用石英等耐热性材料，形成为上端封闭且下端开口的圆筒形状。反应管204的筒中空部形成处理室201，处理室201构成为能够容纳将晶圆200保持为以水平姿势在垂直方向上排列多层的状态的晶舟217。在此，反应管204和均热管205的空间仅设有30mm左右的空隙，不能设置直径较大的管。
如图4及图5所示，在反应管204的下部设置有从外部供给处理气体的管状的气体导入部233。
直径比气体导入部233小的多根(本实施方式中三根)截面圆形的细管230从气体导入部233沿反应管204的外周面向上方延伸，细管230的上端与配置于反应管204的外周面的作为预加热路径的预加热部260连接。此外，细管230也可以作为气体导入部233的一部分。
多个细管230分别与内管204接触，并且以细管230彼此相邻的方式固定于内管204。这样，通过设置多根细管230，能够增多能够一次向内管204供给的流量。此外，细管230以收纳于内管204与外管205的空间的方式越细越好，管的截面形状不限于圆，当然也可以为长方形等。例如，细管230的直径为5mm以上且8mm以下的范围，优选为5mm。另外，细管230的根数也只要为多根即可，例如，也可以为三条以上。
而且，预加热部260与多根(本实施方式中三根)截面圆形的细管270连接，与细管230相同的结构的细管270经由设置于反应管204的顶棚部的缓冲部272与作为气体供给部的喷嘴管274连接。构成为，从设于在反应管204的外周面所配置的喷嘴管274的作为气体供给部的气孔278向处理室201供给从气体导入部233导入的处理气体。
在此，本说明书中，管部件是从气体导入部233连通到气孔278的部件，能够将上述的细管230、预加热部260、细管270、缓冲部272、喷嘴管274、细管276统称为管部件。但是，管部件不限定于具备细管230、预加热部260、细管270、缓冲部272、喷嘴管274、细管276的本实施方式的结构。另外，如图3所示，这些管部件设置于反应管204的外侧，因此，构成为设置于反应管204与加热器206之间。另外，细管230、细管270、细管276为相同的直径。
(预加热部的结构)
此外，本实施方式中，就反应管204的侧面(以下，有时也称为侧壁)而言，将与在内部进行气体处理的晶圆200对置的区域称为作为基板处理区域的晶圆处理区域262，将晶圆处理区域262的下方且配置有预加热部260的区域称为气体预热区域264。而且，在气体预热区域264，预加热部260构成为，设于反应管204的侧面且比在处理室201配置晶圆200的晶圆处理区域262低的位置，并且沿绕过从气体导入部233朝向反应管204的顶棚部的方向的方向延伸。另外，例如，预加热部260构成为，沿与从气体导入部233导入的处理气体以最短距离流到反应管204的顶棚部的方向交叉的方向延伸。另外，例如，预加热部260的至少一部分设为沿着反应管204的外周向延伸。以下，使用图进行说明。
如图4及图5所示，对于预加热部260而言，沿着反应管204的周向延伸大致190°的范围的预热管266在上下方向上配置有多个(本实施方式中四个个)，彼此相邻的预热管266的端部由截面圆形的小径的连结管(本实施方式中三根)268交替地连结，整体形成矩形波状(两个循环。二次往返。)的预加热路径。
此外，本实施方式中，连结管268相当于第一预加热部，预热管266相当于第二预加热部，通过组合连结管268和预热管266，构成预加热部260。
此外，预热管266沿着反应管204的周向设置的范围根据气体导入部233与喷嘴管274的位置关系任意决定。作为一例，预热管266沿着反应管204的周向设置的范围是从气体导入部233沿周向到配置有喷嘴管274的位置的范围。作为一例，就预热管266沿着反应管204的周向设置的范围而言，如图5所示，在将配置气体导入部233的位置设为0°，且将到配置喷嘴管274的位置设为N°时，预热管266沿着反应管204的周向配置的范围能够设定为比0°大且比N°小。进一步地，预热管266沿着反应管204的周向设置的范围能够设为比180°大且比N°小。此外，不言而喻，上述的190°为一例。另外，为了使预加热路径增长，预热管266构成为沿着反应管204的周向配置。在此，连结管268为与细管230(细管270)相同的结构。本实施方式中，连结管268的流路截面积设定为与细管230(三根量)、及细管270(三条量)的流路截面面积大致相同或相同。
另外，如图4的(C)，及图5所示，设置于反应管204与均热管205(图4的(C)、及图5中未图示)的空间(圆筒空间)的作为温度测量器的温度传感器267优选以与预热管266不接触或接近的方式设置于预热管266的相反侧。也就是，这也是因为，若预热管266和温度传感器267接近，则原本测量反应管204内的温度的温度传感器267可能测量预热管266的温度。
如图4的(D)所示，对于本实施方式的预热管266，由于反应管204与均热管205的空间如上述那样非常狭窄，因此，使用纵截面形状为矩形的管部件。这样，通过使管部件的形状与该间隙(空间)的纵截面形状一致，能够增大预加热路径的截面形状，因此，能够增大通过该预加热路径的气体的流量。
另外，构成预加热部260的预热管266、及连结管268与反应管204的外周面接近或接触，具有将来自加热器206的热及来自反应管204的热向传递给通过在构成于预热管266及连结管268的内部的预加热路径的气体的作用。
本实施方式中，在气体预热区域264中，多个细管230及多个连结管268的截面形状与预热管266的截面形状不同，因此，构成为，在预加热部260的细管230与预热管266的连结部分、及连结管268与预热管266的连结部分，通过预加热流路的气体混合。由此，构成为，一边伴随着该连结部分的气体的温度的均匀化，一边将导入到细管230的气体经由预加热部260导入细管270。
就由该气体混合而带来的温度均匀化的效果而言，次数越多越好。如果缩短预热管266的纵向的长度，则能够增多连结管268与预热管266的连结部分的次数。另一方面，由于缩小预热管266的预加热路径的截面积，因此，缩小通过该预加热路径的气体的流量。
因此，在本实施方式的情况下，预加热部260构成为，细管230的流路截面积或连结管268内的预加热路径的截面积和预热管266内的预加热路径的截面积相同，或预热管266内的预加热路径的截面积更大，且气体多次通过连结管268内的预加热路径和预热管266内的预加热路径。
另外，如图4所示，预热管266经由安装部266a固定于反应管204。而且，安装部266a沿着反应管204的外周向设置有多个。
若使预热管266与反应管204接触而固定(焊接)，则认为存在以下风险：(1)由于在预热管266内流通的气体，反应室的温度降低；(2)预热管266因焊接变形而导致的气体流量降低；以及(3)反应管204因焊接变形而导致的与反应管内部件(晶舟217等)的空隙不均、甚至干涉，因此，采用图4的(D)所示的构造。根据该构造，能够尽可能减少与反应管204的焊接部分(面积)、接触面积，能够降低上述的焊接面积、接触面积引起的风险。
此外，在构成预加热部260的配置于最下侧的预热管266的端部连接有从气体导入部233延伸的细管230的上端，在配置于最上侧的预热管266的端部连接有向上方延伸的细管270的下端。
(缓冲部272)
在反应管204的顶点部(顶棚部的上侧)设置有形成为圆形的作为缓冲箱的缓冲部272。在缓冲部272的径向的一方侧连接有从预加热部260延伸的细管270的上端，向内部导入经过了预加热部260的气体。
在反应管204的与配置有细管230及细管270的侧相反的一侧的外周面设置有沿着铅垂方向延伸的喷嘴管274。具体而言，喷嘴管274构成反应管204的侧壁的一部分，喷嘴管274的一部分设置为露出于反应管204与均热管205的空间。喷嘴管274的上端经由小径的细管276与缓冲部272连接，进过了缓冲部272的气体导入喷嘴管274的内部。喷嘴管274的直径构成为，横截面形状为圆形状，且比细管276的直径大。例如，调整成比20mm大的50mm左右的直径。此外，也可以使细管276属于喷嘴管274的一部分。
在喷嘴管274，从下端至上端沿着长边方向以预先设定的预定的间隔(恒定的间隔)形成有多个向反应管204的内部喷出气体的气孔278(参照图5)。
此外，气孔278以与晶舟217的支撑晶圆200的多个支撑部的间隔相同的间隔配置于晶圆200与晶圆200之间，以向晶圆200与晶圆200之间喷出气体的方式形成于喷嘴管274。
如图3～图5所示，在反应管204的下部的与配置有喷嘴管274的侧相反的一侧，为了将反应管204的内部的气氛排出至外部而设置有形成为管状的气体排出部(排气端口)231。
在气体导入部233的上游侧，经由图3所示的作为气体流量控制部的MFC(质量流量控制器)235连接有未图示的处理气体供给源、载气供给源、惰性气体供给源。MFC235构成为，对向处理室201供给的气体的流量以成为期望的量的方式在期望的定时进行控制。本实施方式的气体供给系统至少由未图示的处理气体供给源、载气供给源、惰性气体供给源以及MFC235构成。
另外，未图示的定序器构成为，通过使未图示的阀开闭来控制气体的供给、停止。而且，控制器240构成为，控制这些MFC235及定序器，以使向处理室201供给的气体的流量在期望的定时成为期望的流量。
图6表示在反应管204内装入有晶舟217时的处理炉202。此外，为了便于说明，晶圆200仅显示一部分，横向的箭头表示处理气体的流动(方向)。
就晶舟217的隔热区域(保持有后述的隔热筒218的隔热板218A的区域)而言，隔热板218A间的间距为十几毫米左右，喷嘴管274的气孔278(图6中未图示)的间隔也调整为与该间距相同。而且，形成于最下侧的气孔278(图6中未图示)设置于与气体排出部231(参照图5)对置的位置。
这样，能够在晶舟217下端(与气体排出部231对置的位置)也设置气孔278，供给气体，因此，能够消除晶舟217下端的气体滞留。特别是，即使是隔热区域，也从气孔278向处理室201供给气体，能够形成相对于隔热板218A的表面平行的气流。这样，能够形成与晶圆处理区域262同样的气流，因此，能够抑制因晶圆处理区域262下端的气体滞留而引起的微粒。
此外，在利用上述的缓冲部272临时储存气体的期间，气体被来自反应管204的热及来自加热器206的热连续地加热。然后，被充分加热的气体从喷嘴管274的气孔278喷出而供给至处理室201。因此，供给的气体的温度与构成处理室201的部件(SiC部件、石英部件、晶圆200)的温度差变小，因该温度差而引起的微粒减少。
如图3所示，在反应管204的下端部设置有能够气密地封闭反应管204的下端开口的作为基座凸缘的保持体257和盖体219。盖体219由例如不锈钢等金属构成，并形成为圆盘状。保持体257由例如石英构成，形成为圆盘状，且安装于盖体219之上。在保持体257的上表面设置与反应管204的下端抵接的作为密封部件的O型圈223。
在盖体219的与处理室201相反的一侧设置有使晶舟217旋转的旋转机构254。旋转机构254的旋转轴255贯通盖体219及保持体257而与隔热筒218和晶舟217连接，且构成为，通过使隔热筒218及晶舟217旋转，使晶圆200旋转。
盖体219构成为通过垂直地配备于反应管204的外部的晶舟升降器115在垂直方向上升降，由此，能够将晶舟217相对于处理室201搬入搬出。在旋转机构254及晶舟升降器115电连接有驱动控制部237，且构成为在期望的定时进行控制以进行期望的动作。
晶舟217由例如石英、碳化硅等耐热性材料构成，且构成为将多张晶圆200以水平姿势且互相对齐中心的状态排列而保持。在晶舟217的下方，以支撑晶舟217的方式设置有作为隔热部件的隔热筒218，构成为来自加热器206的热难以传递到反应管204的下端侧，上述隔热筒218由例如石英、碳化硅等耐热性材料构成，且形成圆筒形状。
此外，在加热器206和温度传感器267电连接有温度控制部238，构成为在期望的定时进行控制，以基于由温度传感器267检测出的温度信息调整对加热器206的通电情况来使处理室201的温度成为期望的温度分布。
在气体排出部231连接有排气配管229。在排气配管229的下游侧连接有至少包含APC阀的压力调整装置242及排气装置。它们构成排气系统的一部分。另外，压力控制部236与压力调整装置242和排气装置电连接，并对排气系统进行控制，以使处理室201的压力成为预定的压力。
(作用、效果)
接着，使用处理装置100的处理炉202，说明作为半导体装置的制造工序的一工序，对晶圆200实施氧化、扩散等处理(特别是PYRO、DRY氧化、退火等处理)的方法。以下的说明中，构成处理装置100的各部分的动作由控制器240控制。
当将多张晶圆200装填于晶舟217(晶圆装料)时，保持有多张晶圆200的晶舟217利用晶舟升降器115升起而搬入处理室201(晶舟装载)。在该状态下，盖体219成为经由保持体257、O型圈223密闭反应管204下端的状态。
处理室201以成为期望的温度的方式被加热器206加热。此时，基于温度传感器267检测出的温度信息对向加热器206的通电情况进行反馈控制，以使处理室201成为期望的温度分布。
接着，通过旋转机构254使隔热筒218、晶舟217旋转，由此，晶圆200旋转。
接着，从未图示的处理气体供给源及载气供给源供给且被MFC235控制成为期望的流量的气体导入气体导入部233。
导入到反应管204下部的气体导入部233的气体在细管230内流通，经由预加热部260、细管270、以及缓冲部272导入喷嘴管274，并从多个气孔278导入处理室201。
导入到气体导入部233的气体在预加热部260被来自加热器206的热及来自反应管204的热预热，温度充分上升后穿过晶圆处理区域262的细管270，因此，晶圆处理区域262的温度降低被抑制，能够使反应管204中的与晶圆200对置的晶圆处理区域262的温度均匀化。
此外，若使导入到气体导入部233的气体不预热而穿过晶圆处理区域262，则成为较冷的气体穿过细管270，配置有细管270的部分的温度降低，反应管204的温度不均匀。其结果，对晶圆200的温度均匀性造成不良影响。
穿过预加热部260被加热后的气体经由缓冲部272从设置于喷嘴管274的气孔278向处理室201喷出。从多个气孔278喷出的气体在穿过处理室201时与晶圆200的表面接触，对晶圆200进行氧化、扩散等处理。此时，通过将晶舟217旋转，晶圆200也旋转，因此，气体充分地接触晶圆200的表面。
另外，与多个晶圆200对置的晶圆处理区域262的温度均匀，因此，能够均匀地加热多个晶圆200。
另外，通过由设置于气体排出部231的下游侧的未图示的喷射器进行的排气，从多个气孔278分别以预定的流速向处理室201供给均等的流量的气体，由此，例如，可将热处理中的外部气体迅速地排出到排气系统。
此外，在对晶圆200进行使用了水蒸气的处理的情况下，由MFC235控制成期望的流量的气体供给至水蒸气产生装置，含有由水蒸气产生装置生成的水蒸气(H2O)的气体导入处理室201。
当经过预先设定的处理时间时，从惰性气体供给源供给惰性气体，处理室201被置换成惰性气体，并且处理室201的压力恢复到常压。
然后，盖体219通过升降机构151下降，反应管204的下端开口，并且将处理完毕的晶圆200以保持于晶舟217的状态从反应管204的下端向反应管204的外部搬出(晶舟卸载)。然后，将处理完毕的晶圆200从晶舟217取出(晶圆卸料)。
这样，在本实施方式的处理装置100中，穿过配置于晶圆处理区域262的细管270的气体被预加热部260充分预热，可抑制因穿过细管270的气体的温度而引起的对晶圆处理区域262的影响。其结果，与多个晶圆200对置的晶圆处理区域262的温度均匀化，因此，可抑制因温度的不均匀而引起的晶圆200的处理不良。
[第二实施方式]
接着，根据图7说明第二实施方式的处理装置100。此外，对与第一实施方式相同的结构标注相同的符号，并省略其说明。
如图7所示，本实施方式的处理装置100中，在加热器206的上侧，在缓冲部272的径向外侧且与在反应管204的内部进行气体处理的晶圆200的径向外侧不对置的位置(比晶圆处理区域262靠上侧)设置有圆筒状的上部加热器280，在均热管205的上方设置有板状的顶棚加热器282。此外，上部加热器280及顶棚加热器282可通过控制器240设定成与加热器206不同的温度。
本实施方式的处理装置100中，构成为，能够将储存于缓冲部272的气体利用上部加热器280及顶加热器282中的至少一方加热，因此，与第一实施方式相比，能够向反应管204的处理室201供给更高温的气体对晶圆200进行处理。由此，能够缩小与构成处理室201的部件的温度的差，将处理气体供给至处理室201，因此，该因温度差为引起的微粒减少。此外，其它的作用、效果与第一实施方式相同。
[第三实施方式]
接着，根据图8说明本公开的第三实施方式的处理装置100。此外，对与上述的实施方式相同的结构标注相同的符号，并省略其说明。
如图8所示，本实施方式的处理装置100的预加热部260将第一实施方式的预加热部260的截面矩形的预热管266置换成由截面圆形的三根细管构成的预热管284。此外，预热管284和连结管268、预热管284和细管230、以及预热管284和细管270分别经由接头286连接。
本实施方式的连结管168是纵截面形状为矩形的管部件，截面形状与截面圆形的连结管268、预热管284、细管230、以及细管270不同。本实施方式中，对预热管284使用细管，但将三根作为一组，增大了流路截面积，因此，能够与第一实施方式的预热管266同样地充分进行气体的预热。
此外，其它的作用、效果与第一、二实施方式相同。
(试验例)
使用比较例的反应管两种(比较例1、2)和应用于具有上述的预加热路径的实施方式的实施例的反应管三种(实施例1～3)进行试验，以下说明进行比较验证的结果。此外，在说明以下的比较例、实施例的附图中，对与上述实施方式相同的结构标注相同的符号。
就比较例及实施例而言，关于反应管的内部结构及喷嘴管，为相同构造，但从气体导入部到喷嘴管的气体的路径的结构不同。以下，对气体的路径的不同点进行说明。
比较例1：如图9、图10所示，在反应管204的外表面，从气体导入部233向上方延伸的内径φ5mm的三根细管290横穿反应管204的顶点部，与喷嘴管274直接连接(无预加热路径)。
比较例2：如图10所示，在反应管204的外表面，从气体导入部233向上方延伸的内径φ21mm的一根细管292横穿反应管204的顶点部，与喷嘴管274直接连接(无预加热路径)。
实施例1：如图10所示，在反应管204的外表面，内径φ5mm的三根细管230从气体导入部233向上方延伸至预加热部260，从预加热部260进一步向上方延伸的三根细管270横穿反应管204的顶点部，与喷嘴管274连接。此外，预加热部260将细管230沿着周向进行190°配设并使预加热路径进行一次往复。
实施例2：如图10所示，在反应管204的外表面，内径φ5mm的三根细管230从气体导入部233向上方延伸至预加热部260，从预加热部260进一步向上方延伸的三根细管270横穿反应管204的顶点部，与喷嘴管274连接。此外，预加热部260将细管230沿着周向进行190°配设并使预加热路径进行二次往复。
实施例3：如图10所示，在反应管204的外表面，内径φ5mm的三根细管230从气体导入部233向上方经由预加热部260延伸，从预加热部260进一步向上方延伸的三根细管270横穿反应管204的顶点部，与喷嘴管274连接。此外，预加热部260将内径为24×3mm的截面矩形的方型管294沿着周向进行190°配设并使预加热路径进行二次往复。
图11中，作为试验结果，将比较例1、2、以及实施例1～3的反应管的内壁温度通过浓度的差异表示。此外，浓度越浓(越黑)，表示温度越高。如图11所示可知，比较例1、2中，从气体导入部233向上方延伸的细管部分的温度比反应管的温度(未配设细管的部分的温度)低，反应管的温度存在不均，实施例1～3中，与比较例1、2相比，抑制了反应管的温度的不均。
与比较例(比较例1或比较例2)相比，实施例(实施例1至实施例3)的预加热部260的预加热路径变长，因此，气体被更高效地预热，降低了穿过细管207的气体的影响，因此，抑制了反应管204的温度的不均。
另外，与实施例1相比，实施例2及实施例3的预加热部260的预加热路径变长，因此，气体被更高效地预热，降低了穿过细管207的气体的影响，因此，抑制了反应管204的温度的不均。
另外，与实施例2相比，实施例3的预热管266的预加热路径的截面积比连结管268的预加热路径的截面积大，因此，气体被更高效地预热，降低了穿过细管207的气体的影响，因此，抑制了反应管204的温度的不均。
特别是实施例3的预加热部260的预加热路径的截面积(内径)大，且预加热路径长，因此，可以认为，在预加热部260中，对气体赋予热的面积及接触时间变长，在流动到细管270内之前，气体的温度充分变高。因此，实质性地消除了晶圆处理区域262的温度不均。
图12的左侧的图表示出了气体导入部侧(Inlet nozzle side)的上下方向的温度分布，图12的中央的图表示出了气体排出部侧(Outlet nozzle side)的上下方向的温度分布。图表的纵轴表示以晶圆处理区域262下端为基准(0)的高度尺寸(单位mm)，图表的横轴表示反应管204的内壁的温度(℃)。
另外，图12的右侧的图表的纵轴表示气体导入部侧的温度与气体排出部侧的温度的温度差。如图12的右侧的图表所示，可知，与比较例1、2相比，实施例1～3的晶圆处理区域262的温度差较小，即，温度不均较小。
这样，可知，在应用了本公开的实施例的结构中，反应管204的晶圆处理区域262的温度不均被抑制，因此，能够均匀地处理配置于晶舟217的多个晶圆200。
[另一实施方式]
根据上述的实施方式，除了预加热部260，在反应管204的顶点部设置缓冲部272，利用缓冲部272加热临时储存的气体，但通过使从喷嘴管274向处理室201喷出的气体的温度充分变高(换言之，成为晶圆200的处理所需的温度)，也可以构成为，省略缓冲部272，如图13所示地将细管270的端部连接于喷嘴管274。在此，本实施方式的管部件为细管230、预加热部260、细管270、喷嘴管274。
根据该实施方式，提供一种结构，其为在内部构成对晶圆200进行处理的处理室201的反应管204，其具有：气体导入部233，其设置于反应管204的下端侧且导入处理气体；管部件，其连通该气体导入部233和具备向处理室201供给处理气体的气孔278且设置于反应管204的侧面的喷嘴管274，并从该气体导入部233延伸，经由反应管204的顶部且设置于该反应管204与加热器206之间；以及气体排出部231，其设于反应管204的侧面且与气体导入部233的设置位置相反的一侧的下端侧且使处理气体从处理室201排出，该管部件具有预加热路径(预加热部260)，该预加热路径设于反应管204的侧面且比配置于处理室201的晶圆200对置的基板处理区域低的位置，且沿着与连结气体导入部233和顶棚部的最短距离的方向交叉的方向延伸。该实施方式的作用、效果至少与第一实施方式相同。另外，也可以构成为至少追加第二实施方式的上部加热器280及顶棚加热器282的任一方，该情况下的作用、效果与第二实施方式相同。
[再另一实施方式]
另外，根据上述的实施方式，从喷嘴管274向处理室201喷出的气体的温度充分变高(换言之，成为晶圆200的处理所需的温度)。但是，通过设置预加热部260，能够充分提高向处理室201喷出的气体的温度，并且能够充分提高直至气孔278的流路的气体的温度。因此，也可以设为如下简单的结构：省略缓冲部272及喷嘴管274，如图14所示地在反应管204的外周面设置细管230、270及预加热部260，在反应管204的顶部，细管270具有气孔278。也就是，本实施方式的管部件是细管230、预加热部260、细管270。
根据该实施方式，可提供一种结构，其为在内部构成对晶圆200进行处理的处理室201且利用设置于周围的加热器206进行加热的反应管204，其具备：气体导入部233，其设置于该反应管204的下端侧且导入处理气体；以及管部件，其连通该气体导入部233和设置于顶棚部并向处理室201供给处理气体的气孔278，且设置于反应管204与加热器206之间，该管部件具有预加热路径(预加热部260)，该预加热路径(预加热部260)设置于反应管204的侧面且比配置于处理室201的晶圆200对置的基板处理区域低的位置，且沿着与将气体导入部233和反应管204的顶棚部以最短距离连结的方向交叉的方向延伸。该实施方式的作用、效果与第一实施方式相同。
另外，在该实施方式中，也可以构成为，具有设置于反应管204的顶棚部且使处理气体临时滞留的缓冲部272。缓冲部272构成为，具有使从管部件到处理室201连通，并且向该处理室201供给处理气体的气孔278。该实施方式中，可以认为，通过设置缓冲部272，即使滞留于缓冲部272时，处理气体也被加热器206加热，进一步增强效果。另外，也可以构成为至少追加第二实施方式的上部加热器280及顶加热器282的任一方，该情况下的作用、效果与第二实施方式相同。
此外，本公开不限定于以上的实施方式，当然能够在不脱离其宗旨的范围内进行各种变更。
上述实施方式的预加热部260中，在反应管204的侧视视角下，气体的流路即预加热路径(由预热管266、连结管268等构成)的形状为矩形波状，但预加热路径的形状不限于矩形波状，只要是正弦曲线形状、三角波形状等所谓的锯齿形状，其形状及锯齿形状的延伸的方向就没有特别限定。
即，在预加热部260中，在反应管204的侧面，气体的流路具有沿着与连结气体导入部233和缓冲部272的最短距离的方向(反应管204的上下方向)交叉的方向(作为一例，反应管204的周向)延伸的部分，只要不是将从气体导入部233到缓冲部272以最短距离连结，作为一例，只要是沿着周向迂回使预加热路径变长的配管即可。由此，能够充分预热气体。
此外，虽然未图示，但在预加热部260中，气体穿过的预加热路径(配管)也可以在反应管204的外周面以螺旋状设置。在该情况下，也能够使气体流动的预加热路径变长，将气体充分预热。
本公开的实施方式中对处理晶圆情况进行了说明，但本公开能够应用于对液晶面板的玻璃基板、磁盘、光盘等基板进行处理的全部基板处理装置。

Claims (5)

1.一种反应管，其在内部构成对基板进行处理的处理室，且被设于周围的加热部加热，其特征在于，具备：
气体导入部，其设于上述反应管的下端侧且导入处理气体；
第一供给部，其至少在与处理上述基板的基板处理区域对置的位置以沿上述反应管的侧面的方式配置；以及
预加热部，其设于比上述基板处理区域低的位置，具有沿从上述气体导入部朝向上述反应管的顶棚部的方向延伸的第一预加热部和沿相对于朝向上述反应管的顶棚部的方向垂直的方向延伸的第二预加热部，且构成为，通过组合上述第一预加热部和上述第二预加热部，使上述气体导入部和上述第一供给部连通，
在上述预加热部中，上述第一预加热部的截面形状与上述第二预加热部的截面形状不同。
2.根据权利要求1所述的反应管，其特征在于，
在上述预加热部中，将上述第一预加热部和上述第二预加热部交替地组合而形成预加热路径。
3.根据权利要求2所述的反应管，其特征在于，
上述预加热路径形成为选自由矩形波状、正弦曲线形状、三角波形状构成的组的至少一个形状。
4.一种基板处理装置，其特征在于，具备：
反应管和控制部，
该反应管在内部构成对基板进行处理的处理室，被设于周围的加热部加热，而且具备：气体导入部，其设于上述反应管的下端侧且导入处理气体；第一供给部，其至少在与处理上述基板的基板处理区域对置的位置以沿上述反应管的侧面的方式配置；以及预加热部，其设于比上述基板处理区域低的位置，具有沿从上述气体导入部朝向上述反应管的顶棚部的方向延伸的第一预加热部和沿相对于朝向上述反应管的顶棚部的方向垂直的方向延伸的第二预加热部，且构成为，通过组合上述第一预加热部和上述第二预加热部，使上述气体导入部和上述第一供给部连通，
上述控制部进行控制，以致经由上述预加热部向上述基板供给上述处理气体，对上述基板进行处理，
在上述预加热部中，上述第一预加热部的截面形状与上述第二预加热部的截面形状不同。
5.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，具有：
将基板搬入反应管内的工序，上述反应管在内部构成对上述基板进行处理的处理室，且具备：气体导入部，其设于上述反应管的下端侧且导入处理气体；第一供给部，其至少在与处理上述基板的基板处理区域对置的位置以沿上述反应管的侧面的方式配置；以及预加热部，其设于比上述基板处理区域低的位置，具有沿从上述气体导入部朝向上述反应管的顶棚部的方向延伸的第一预加热部和沿相对于朝向上述反应管的顶棚部的方向垂直的方向延伸的第二预加热部，且构成为，通过组合上述第一预加热部和上述第二预加热部，使上述气体导入部和上述第一供给部连通，在上述预加热部中，上述第一预加热部的截面形状与上述第二预加热部的截面形状不同；以及
经由上述预加热部向上述基板供给上述处理气体，对上述基板进行处理的工序。
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