CN114127897A - 隔热结构体、基板处理装置以及半导体装置的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种提高处理室下部的隔热性能，缩短处理室内的温度稳定时间的技术。配置于热处理炉的具有温度梯度的炉口附近的隔热结构体具备多个隔热板，该隔热板具有金属制的隔热材和覆盖隔热材的表背各面的石英或陶瓷制的密封部件，且在构成于上述密封部件的内部的真空的空洞配置有上述隔热材，多个隔热板分别相互隔开间隔地配置。

Description

隔热结构体、基板处理装置以及半导体装置的制造方法
技术领域
本发明涉及一种隔热结构体、基板处理装置以及半导体装置的制造方法。
背景技术
在半导体装置(设备)的制造工序中的基板(晶圆)的热处理中，例如使用立式基板处理装置。在立式基板处理装置中，通过基板保持器沿垂直方向排列保持多个基板，且将基板保持器搬入处理室内。然后，在通过设于处理室外的加热器对基板进行加热的状态下，向处理室内导入处理气体，对基板进行薄膜形成处理等。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2018-49853号公报
专利文献2：国际公开第2016/135876号小册子
专利文献3：国际公开第2019/053807号小册子
发明内容
发明所要解决的课题
在如上述的立式基板处理装置中，有时在向炉外的散热量大的处理室的下部设置副加热器，由设置于处理室外的主加热器和副加热器双方加热基板。
然而，在这样设置副加热器的情况下，若副加热器的升温不能追踪主加热器，则需要花费时间以稳定处理室的温度。此外，由于副加热器对基板中心进行加热，因此有基板面内的温度分布变得不均匀的情形。
本发明的目的在于提供一种技术，其提高处理室下部的隔热性能，缩短处理室内的温度稳定时间。
用于解决课题的方案
根据本发明的一方案，提供一种具有隔热结构体的技术，该隔热结构体配置于热处理炉的具有温度梯度的炉口附近，其中，具备多个隔热板，该隔热板具有金属制的隔热材和覆盖上述隔热材的表背各面的石英或陶瓷制的密封部件，且在构成于上述密封部件的内部的真空的空洞配置有上述隔热材，上述多个隔热板分别相互隔开间隔地配置。
发明效果
根据本发明，可提供一种技术，能够提高处理室下部的隔热性能，缩短处理室内的温度稳定时间。
附图说明
图1为适合在本发明的实施方式中使用的基板处理装置的立式炉的概略结构图，且为以纵剖视图表示炉内部的图。
图2为表示适合在本发明的实施方式中使用的基板处理装置的盖加热器及其周边部的纵剖视图。
图3为表示适合在本发明的实施方式中使用的基板处理装置的盖加热器的立体图。
图4中的(A)及(B)为用以说明适合在本发明的实施方式中使用的基板处理装置的隔热结构体的立体图。
图5中的(A)为表示构成适合在本发明的实施方式中使用的隔热结构体的隔热板的俯视图，(B)为表示适合在本发明的实施方式中使用的基板处理装置的隔热板的纵剖视图。
图6中的(A)及(B)为用以说明适合在本发明的实施方式中使用的隔热板的结构的纵剖视图。
图7为适合在本发明的实施方式中使用的基板处理装置的控制器的概略结构图，且为以块图表示控制器的控制系统的图。
具体实施方式
以下，使用图1对本发明的一实施方式进行说明。
如图1所示，在本实施方式中，基板处理装置1构成为实施半导体集成电路的制造中的热处理工序的立式热处理装置，且具备炉2。炉2是圆筒形的电炉，且通过支撑于作为保持板的加热器基座2A，相对于基板处理装置1的设置地板垂直地被安装。为了均匀地加热炉内，在炉2的内表面侧设置有作为第一加热器的加热器3。如后述，加热器3还作为活化机构(激发部)发挥功能，该活化机构通过热使气体活化(激发)。
在炉2的内侧配置有构成反应容器(处理容器)的反应管4。反应管4例如由穿透红外线的石英(SiO2)或接近黑体的碳化硅(SiC)等耐热性材料构成，且形成为上端封闭而下端开口的圆筒形状。在反应管4的外侧，以面对面的方式朝外侧突出地形成有气体供给空间(供给管道)4A和气体排出空间(排气管道)4B。此外，在反应管4的下端形成有朝外侧突出的凸缘部4C。凸缘部4C隔着作为密封部件的O形环5A与盖19侧的对象侧部件即歧管5连接。
在反应管4的中空部形成有处理室6。处理室6构成为能够通过后述的晶舟21容纳晶圆7。处理室6和气体供给空间4A及气体排出空间4B通过反应管4(内壁)区分。
歧管5为圆筒形状且为金属制，且以支撑反应管4的下端的方式设置。歧管5的内径形成为大于反应管4的内径(凸缘部4C的内径)。由此，能够在反应管4的下端(凸缘部4C)与设于反应管4的下端(一端)的盖19之间形成后述的圆环状的空间。
在气体供给空间4A内设有一根以上的喷嘴8。供给处理气体(原料气体)的气体供给管9贯通歧管5并分别连接于喷嘴8。在各气体供给管9的流路上，自上游方向起，依序设置有作为流量控制器的质量流量控制器(MFC)10及作为开闭阀的阀11。在比阀11靠下游侧，在气体供给管9连接有供给惰性气体的气体供给管12。在气体供给管12，自上游方向起，依序设置有MFC13及阀14。处理气体供给系统即处理气体供给部主要由气体供给管9、MFC10、阀11构成。此外，惰性气体供给系统即惰性气体供给部由气体供给管12、MFC13、阀14构成。此外，也可以考虑将气体供给管12、MFC13、阀14包含于处理气体供给部(处理气体供给系统)内。
喷嘴8以从反应管4的下部立起的方式设置于气体供给空间4A内。在喷嘴8的侧面或上端设置有一个或多个供给气体的气体供给孔8A。以朝向反应管4的中心的方式开口的气体供给孔8A能够朝晶圆7喷射气体。在气体供给空间4A与处理室6之间的内壁，以与晶圆7对应的间隔沿垂直方向设置有多层横向较长的供给狭缝4E。
在气体排出空间4B与处理室6之间的内壁，以与供给狭缝4E对应的方式沿垂直方向设置有多层作为第一排气部(第一排气口)的横向较长的排气狭缝4F。在反应管4的下端附近形成有连通于气体排出空间4B的排气端口4D。在排气端口4D连接有排放处理室6内的环境气体的排气管15。在气体排出空间4B的下方的内壁(气体排出空间4B与处理室6之间的壁)形成有排气口4G。此外，在凸缘部4C还形成有使处理室6和气体排出空间4B的下端连通的排气口4H。排气口4G、4H主要以排出后述的净化气体的目的发挥功能。
在排气管15经由作为检测处理室6内的压力的压力检测器(压力计)的压力传感器16及作为压力调整器(压力调整部)的APC(Auto Pressure Controller，自动压力控制器)阀17连接有作为真空排气装置的真空泵18。APC阀17通过在使真空泵18工作的状态下将阀开闭，能够进行处理室6内的真空排气及真空排气停止。并且，构成为，在使真空泵18工作的状态下，基于压力传感器16检测到的压力信息调节阀开度，从而能够调整处理室6内的压力。排气系统主要由排气管15、APC阀17、压力传感器16构成。也可以考虑将真空泵18包含于排气系统内。
在歧管5的下方设有作为能够气密地将歧管5的下端开口封闭的炉口盖体的盖19。盖19例如由不锈钢或镍基合金等金属构成，且形成为圆盘形状。在盖19的上表面设置有与歧管5的下端抵接的作为密封部件的O形环19A。
此外，在比歧管5的底部凸缘靠内侧的盖19的上表面设置有保护盖19的盖板20。盖板20例如由石英、蓝宝石或SiC等耐热耐腐蚀性材料构成，且形成为圆盘形状。盖板20不需要机械强度，因此可形成为较薄的厚度。盖板20不限于与盖19独立地准备的部件，也可以为涂布于盖19的内表面或将内表面进改性的氮化物等的薄膜或层。盖板20也可以具有从圆周的缘沿歧管5的内表面立起的壁。
作为基板保持器的晶舟21以水平姿势且以中心相互对齐的状态沿垂直方向排列地多层支撑多张、例如25～200张晶圆7。其中，晶圆7隔开恒定的间隔排列。晶舟21例如由石英或SiC等耐热性材料构成。有时优选反应管4具有能够安全地搬入/搬出晶舟21的最小限度的内径。
在处理室6内的晶舟21的下部且连接排气管15的位置配置有隔热结构体22。隔热结构体22具有上下方向的热的传导或传递变小的构造，通常在内部具有空洞。此外，后面详细叙述，隔热结构体22具有不会使来自上方的辐射热朝反应管4下部逃逸的构造。此外，隔热结构体22的内部可由净化气体净化。
在盖19的与处理室6相反的侧设置有使晶舟21旋转的旋转机构23。在旋转机构23连接有净化气体的气体供给管24。在气体供给管24，自上游方向起，依序设置有MFC25及阀26，主要由它们构成了净化气体供给部。该净化气体的目的之一是保护旋转机构23的内部(例如轴承)免受在处理室6内使用的腐蚀性气体等的影响。净化气体沿着轴从旋转机构23排出，且被引导至隔热结构体22内。
晶舟升降机27垂直地配备于反应管4的外部下方，作为使盖19升降的升降机构(搬送机构)动作。由此，支撑于盖19的晶舟21及晶圆7在处理室6内外被搬入、搬出。
在反应管4的外壁设置有温度检测器28。温度检测器28可由上下排列配置的多个热电偶构成。通过基于温度检测器28检测出的温度信息来调整对加热器3的通电情况，使处理室6内的温度成为期望的温度分布。
控制器29是控制整个基板处理装置1的计算机，且与MFC10、13、25、阀11、14、26、压力传感器16、APC阀17、真空泵18、加热器3、后述的作为第二加热器的副加热器即盖加热器34、温度检测器28、旋转机构23、晶舟升降机27等电性连接，且从它们接收信号或对它们进行控制。
图2表示隔热结构体22及旋转机构23的剖面。旋转机构23具备壳体(主体)23A，该壳体23A形成为上端开口且下端封闭的大致圆筒形，且壳体23A通过螺栓固定于盖19的下表面。在壳体23A的内部，自内侧起，依序同轴地设置有圆筒形的内轴23B和外轴23C，该外轴23C形成为直径大于内轴23B的直径的圆筒形。并且，外轴23C由夹设于与内轴23B之间的上下一对内侧轴承23D、23E和夹设于与壳体23A之间的上下一对外侧轴承23F、23G旋转自如地支撑。另一方面，内轴23B与壳体23A固定而不能旋转。
在内侧轴承23D及外侧轴承23F之上、也就是处理室6侧设置有磁性流体密封件23H、23I，磁性流体密封件23H、23I将真空和大气压的空气隔开。外轴23C安装有由电动马达(未图标)等驱动的蜗轮或滑轮23K。
副加热器支柱33垂直地插通于内轴23B的内侧。副加热器支柱33是石英制的管，在其上端同心地保持有作为在处理室6内从下方加热晶圆7的副加热器的盖加热器34。副加热器支柱33在内轴23B的上端位置由用耐热树脂形成的支撑部23N支撑。而且，在下方，副加热器支柱33通过连接于内轴23B或壳体23A的真空用接头23P，经由O形环将其外表面与内轴23B之间密封。
在形成为凸缘状的外轴23C的上表面固定有圆筒形的旋转轴36，该旋转轴36在下端具有凸缘。副加热器支柱33贯通旋转轴36的空泂。在旋转轴36的上端部，与盖板20隔开预定的间隔地固定有圆盘形状的旋转台37，该旋转台37在中心形成有使副加热器支柱33贯通的贯通孔。
旋转台37例如由不锈钢等金属形成。保持多个隔热板40的隔热板保持器38和圆筒形状的罩体(盖)39同心地载置于旋转台37的上表面，且通过螺丝等而固定。
盖加热器34设置于晶舟21的下方且比晶舟21靠盖19侧，对反应管4内进行加热。
如图2及图3所示，盖加热器34形成为直径小于晶圆7及罩体39的任一个的直径的圆环状，且以与晶圆7成为平行的方式由副加热器支柱33连接支撑。在它们的内部分别插入有构成线圈状的电阻发热体即发热体34B的加热线。发热体34B例如由Fe-Cr-Al合金、二硅化钼、钨等形成。
盖加热器34具有独立的导线，可以独立地通电。盖加热器34配置于隔热结构体22内的上端附近。此外，在盖加热器34的下方配置有多个隔热板40。并且，盖加热器34对位于其周围的罩体39的上表面、隔热板40A、位于晶舟21的最下层的晶圆7(底部晶圆)进行加热。盖加热器34实现以下的两个功能：进行加热以补偿从炉口逸出的热量而使隔热结构体22的表观的隔热性变得非常高；以及将底部晶圆的面内温度分布均匀化。前者有助于晶圆7间的温度均匀化。通过在升温过程中进行该加热，能够接近温度稳定化的稳态下的温度分布(温度梯度分布)，使加热器3的温度控制的收敛加快。
如图2所示，在凸缘部4C的上表面、也就是与歧管5相反的侧的面设有具有预定的放射率的吸热体56。优选的是，吸热体56在O形环5A的耐热温度下的黑体放射的峰值波长与反应管4的中心部温度下的黑体放射的峰值波长之间的至少一部分波长域具有接近1(即接近黑体)的放射率。吸热体56在射入到反应管4的体内的光通过多重反射等到达O形环5A之前，在凸缘部4C附近吸收辐射热。由此，保护凸缘部4C与歧管5之间的O形环5A不受热的影响。优选的是，吸热体56紧贴着凸缘部4C，而且可以形成为具有弹性的薄片。吸热体56也可作为缓冲垫而被夹在将凸缘部4C压紧于歧管5的背板(未图示)与凸缘部4C之间。
此外，在凸缘部4C的上方且炉2的盖19侧的端与盖19之间的反应管4的外周面设置有隔热布51。此外，在隔热布51的外侧卷绕有隔热片53。通过隔热布51及隔热片53，能够防止从反应管4外向内的辐射热的侵入，使炉内温度稳定。这在相邻配置有可能以不同的温度使用的其它反应管4的情况下是有用的。此外，能够防止底部晶圆等的温度容易下降的部位的炉内的热逃逸，提高隔热性能，能够缩短温度稳定时间。
隔热片53例如为由钼(Mo)等高反射率(低放射率)的金属制的片材。若片材的表面平坦为镜面状，则能够减小垂直放射率。片材也可以是不透射红外线的程度的厚度的金属膜与树脂膜的层叠体。片材也可以进行一层以上卷绕。
接下来，使用图对隔热结构体22的结构进行说明。
隔热结构体22由隔热保持器38、罩体39以及多个隔热板40构成，且载置于旋转台37。隔热结构体22配置于处理室6内的晶舟21与盖19之间的具有温度梯度的炉口附近。更具体而言，优选隔热结构体22的反应管4的进深侧的端配置于比炉2的盖19侧的端靠反应管4的进深侧。
隔热板保持器38构成为在中心具有使副加热器支柱33贯通的空洞的圆筒形状。隔热板保持器38与隔热板40的排列轴大致同轴地设置，且保持多个圆盘状的隔热板40。在隔热板保持器38的圆筒部38A设有多个保持隔热板40的凸缘状的保持部38D。此外，在隔热板保持器38的下端具有外朝向凸缘形状的脚38C。脚38C在其下端抵接于旋转台37。隔热保持器38可由石英等耐热材料形成。
在隔热板保持器38彼此互相隔开间隔地配置有多个隔热板40。也就是，隔热结构体22通过彼此互相隔开间隔地配置多个隔热板40而形成。
另一方面，隔热体保持器38的上端以使副加热器支柱33自此突出的方式开口，构成净化气体的供给口38B。
在隔热板保持器38与副加热器支柱33之间形成有具有圆环状的截面的第一流路作为将净化气体供给至隔热结构体22内的上部的净化气体供给路径。
从供给孔38B供给来的净化气体在隔热板保持器38与罩体39的内壁之间的空间即第二流路向下流动，并从设于罩体39下端的多个排气孔22A排出到罩体39外。
罩体39的上端被平坦的板封闭，且在此处设置有晶舟21。罩体39的上端形成为凸状。换言之，在罩体39的上表面的外周遍及全周地形成有台阶，晶舟21的环状的底板嵌合于该台阶。通过设为上述结构，能够不旋转盖加热器34而使罩体39及晶舟21旋转。
比罩体39的上表面的台阶靠上的部分不会被施加晶舟21的负荷，因此可以为较薄的壁厚且形成为任意的形状，例如能够实施调整底部晶圆的加热量那样的成形或不透明化。
罩体39是石英或陶瓷制，与隔热板40的排列轴大致同轴地设置，且构成为覆盖多个隔热板40的侧面及上表面。此外，在罩体39的侧面埋入有筒状的侧部隔热材54。侧部隔热材54例如构成为片状。具体而言，具有钼(Mo)片、铂(片)等金属制片材、氧化铝(AlO)、氧化锆(ZrO)等陶瓷片材。优选由Mo片构成。更优选的是，侧部隔热材54的表面构成为镜面。通过将表面构成为镜面，能够提高反射率，能够提高隔热效果。
如图4(A)及图4(B)所示，在隔热板保持器38的保持部38D同轴地设置有隔热板40A及隔热板40B作为隔热板40。隔热板40A及隔热板40B以预定的间隔保持于隔热板保持器38。隔热板40A被保持于隔热板保持器38的最上层即配置有盖加热器34的侧，在其下方保持有隔热板40B。
在隔热板40B沿半径方向切割设置有长孔形状的缺口部40C。缺口部40C的宽度以能够保持于隔热板保持器38的保持部38D的方式设定为比保持部38D的外径小，且以能够避开隔热板保持器38的圆筒部38A的方式设定为比圆筒部38A的外径稍大，而且，缺口部40C的长度设定为比隔热板40B的半径长出宽度的量。并且，在分别插入保持部38D上的状态下，各层的隔热板40B的缺口部40C以不互相重合的方式在周向上彼此错开。这样将各层的隔热板40B的缺口部40C在周向上错开，由此能够减轻各层的隔热板40B的缺口部40C的不良影响。此外，由于各层的贯通孔50A(后述)未配置于一直线上，因此透过了贯通孔50A的光线容易被下层的隔热板40B反射，隔热性提高。
在隔热板40A上，在隔热板40A的中心形成有孔40D。孔40D的直径以能够保持于隔热板保持器38的保持部38D的方式设定为比保持部38D的外径小。通过在隔热板40A形成圆形的孔40D而不是形成如隔热板40B那样的缺口部40C，能够将对底部晶圆的加热均匀化。孔
40D的内径比盖加热器34的内径小(例如为一半以下)。
隔热板40A、40B以能够容纳于罩体39内的方式形成为比晶圆7的直径小且比盖加热器34的外径大(例如为1.5倍以上)的圆盘形状。隔热板40A、40B在隔热结构体22内形成适宜的垂直方向的温度梯度。隔热板40A担负如下功能：反射来自加热器3及盖加热器34的辐射热，将比隔热板40A靠上方的热封闭在当场，并且将载置于晶舟21的最下层的晶圆7的面内温度分布平坦化。
在本例中，将隔热板40B的张数设定为隔热板40A的张数以上。这样，通过在上方设置隔热板40A且在下方设置隔热板40B，能够利用隔热板40A反射来自盖加热器34的辐射热而进行隔热。并且，通过利用隔热板40B在远离晶圆7的部位将从上方的隔热板40A、40B辐射或透射来的光线反射而进行隔热，能够改善晶圆7的温度响应性，能够缩短升温时间。此外，隔热板40A和隔热板40B的数量及配置不限于上述，可以以将通过隔热结构体22的热流束最小化的方式进行优化。
接下来，以隔热板40B为例，使用图5(A)、图5(B)、图6(A)以及图6(B)，对构成适合在本发明的实施方式中使用的隔热结构体22的隔热板40的结构进行说明。此外，图6(A)及图6(B)是示意性表示隔热板40B的一部分的纵剖视图。
隔热板40B由隔热材50及一对密封板52A、52B构成。密封板52A、52B是相同直径的圆盘形状，且协动成为密封部件。隔热材50设定为比密封板52A、52B的任一个都薄，且比密封板52A、52B的外径稍小。
隔热材50例如构成为片状。具体而言，具有钼(Mo)片、铂(片)等金属片材、氧化铝(AlO)、氧化锆(ZrO)等陶瓷片材。优选由Mo片构成。更优选的是，隔热材50的表面构成为镜面。通过将表面构成为镜面，能够提高反射率，能够提高隔热效果。此外，在隔热材50形成有多个连通表背面之间的方形的贯通孔50A。此外，贯通孔50A也可以为圆形。
密封板52A、52B由石英或陶瓷制的耐热耐腐蚀性材料构成，且具有不会因自重而弯曲的刚性及能承受1大气压以上的压力差的强度。在密封板52A、52B的至少一方，在与隔热材50的贯通孔50A对应的位置分别形成有与贯通孔50A同形状且比贯通孔50A稍小的突起58A、58B。此外，在密封板52A、52B的至少一方，遍及包含缺口部40C的缘的全周设置有与突起58A、58B相同高度的侧壁59A、59B。突起58A、58B相互对准位置并规则地(例如，格子状)配置，其形成密度能够选自0.1～10cm-2。
如图6(A)及图6(B)所示，隔热板40B形成为一对密封板52A、52B夹着隔热材50。具体而言，使密封板52A、52B的突起58A、58B的任一个插入贯通孔50A内，一边抽真空一边实施热处理进行接合，由此将侧壁59A、59B、突起58A、突起58B分别彼此接合，从而形成隔热板40B。此时，隔热材50可以在其两面形成有真空的隔热层，而无需与密封板52A、52B熔敷。使一对密封板52A、52B一体化的接合能够使用热处理(熔敷)、激光焊接、真空接合等。此外，也可以在熔敷后抽真空，该情况下，在密封板52A、52B的任一方垂直地突出有密封用的细管，且在密封后作为脐部而残留。在如图4所示地堆积时，只要将层叠间隔设定为脐部的高度的2倍以上，就能够通过使相邻的隔热板40B的缺口部40C的方向与脐部的位置对准，而避免与脐部的接触。
也就是，隔热板40B在形成于一对密封板52之间的真空的空洞60内配置有隔热材50，且在空洞60内以预定的图案配置有架设于一对密封板52之间的柱，从而可以维持强度。密封板52A、52B的表面能够通过火焰抛光等形成镜面或者在光学上充分平坦，能够使内部透明或不透明。若通过气泡等不透明化，则虽然强度降低，但能够减小因辐射的透射及传导而产生的热流束。为了抑制透过突起58A、58B(柱)或侧壁59A、59B的幅射，能够仅在这些部分将隔热板40B的外侧表面作成喷砂面、或者将内部不透明化。此外，隔热材50与密封板52A、52B的任一个可以不是面接合而是点接触。例如，通过基于向下的突起的前端的点接触从作为空洞60的底部的密封板52B支撑对两面实施了压花加工的隔热材50。
此外，在隔热板40A及罩体39的侧面也同样地在内部形成有真空的空洞，在各个空洞内配置有隔热材50或侧部隔热材54。
这样，就在内部形成有真空的空洞60且在空洞60内具备隔热材50的隔热板40而言，与在内部未形成空洞60的隔热板相比，可抑制厚度方向的热传导，因此每一张的隔热性能提高。此外，通过在罩体39的侧面设置侧部隔热材54，不仅隔热结构体22的内外的隔热性提高，而且隔热板40间的隔热性也因形态因子的降低而改善。此外，侧部隔热材54的比隔热板40A靠上的部分能够从盖加热器34反射辐射热，使辐射热朝晶圆7反射，而不会朝处理室6的下部逃逸。
如图7所示，控制器29与MFC10、13、25、阀11、14、26、压力传感器16、APC阀17、真空泵18、加热器3、盖加热器34、温度检测器28、旋转机构23、晶舟升降机27等各结构电连接，且对它们进行自动控制。控制器29构成为计算机，该计算机具备CPU(Central ProcessingUnit，中央处理单元)212、RAM(Random Access Memory，随机存取内存)214、存储装置216、I/O端口218。RAM214、存储装置216、I/O端口218构成为经由内部总线220能够与CPU212机型交换数据。I/O端口218连接于上述各结构。在控制器29连接有例如触控面板等输入/输出装置222。
存储装置216例如由闪存、HDD(Hard Disk Drive，硬盘驱动器)等构成。在存储装置216内可读取地储存有控制基板处理装置1的动作的控制程序、用于根据处理条件使基板处理装置1的各结构执行成膜处理等的程序(程序配方、清洗配方等配方)。RAM214构成为临时保持由CPU212读出的程序、数据等的内存区域(工作区)。
CPU212从存储装置216中读取并执行控制程序，并且根据来自输入/输出装置222的操作指令的输入等从存储装置216中读取配方，且根据配方控制各结构。
控制器29能够通过将持续地储存于外部存储装置(例如，USB存储器或存储卡等半导体存储器、CD或DVD等光盘、HDD)224的上述程序安装于计算机而构成。存储装置216及外部存储装置224构成为计算机可读取的有形介质。以下，将它们统称为存储介质。此外，向计算机提供程序也可以不使用外部存储装置224，而采用因特网或专用线路等通信单元。
接下来，作为半导体装置(设备)的制造工序的一工序，使用上述基板处理装置1，对在基板上形成膜的处理(以下，也称为成膜处理)的顺序例进行说明。
在此，对以下例进行说明：设置两根以上的喷嘴8，从喷嘴8a供给六氯二硅烷(HCDS)气体作为第一处理气体(原料气体)，从喷嘴8b供给氨气(NH3)作为第二处理气体(反应气体)，在晶圆7上形成氮化硅(SiN)膜。此外，在以下的说明中，基板处理装置1的各结构的动作由控制器29控制。
在本实施方式的成膜处理中，通过将以下工序重复预定次数(一次以上)而在晶圆7上形成SiN膜：对处理室6内的晶圆7供给HCDS气体的工序；从处理室6内除去HCDS气体(残留气体)的工序；对处理室6内的晶圆7供给NH3气体的工序；以及从处理室6内除去NH3气体(残留气体)的工序。在本说明书中，方便起见，将该成膜顺序如下表述：
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(晶圆装填及晶舟装载)
当将多张晶圆7装填于晶舟21内(晶圆装填)时，通过晶舟升降机27将晶舟21搬入处理室6内(晶舟装载)。此时，盖19为经由O形环19A将歧管5的下端气密性地封闭(密封)的状态。可以从晶圆装填之前的待机状态起，打开阀26，向罩体39内供给少量的净化气体。
(压力调整)
以使处理室6内即晶圆7所在的空间成为预定的压力(真空度)的方式，通过真空泵18进行真空排气(减压排气)。此时，通过压力传感器16测定处理室6内的压力，且根据该测定出的压力信息，对APC阀17进行反馈控制。至少直至对晶圆7的处理结束的期间，维持向罩体39内的净化气体供给及真空泵18的工作。
(升温)
从自处理室6内充分排出氧气等之后，开始处理室6内的升温。以使处理室6成为适合于成膜的预定温度分布的方式，根据温度检测器28检测出的温度信息，反馈控制对加热器3及盖加热器34的通电状况。至少直至对晶圆7的处理(成膜)结束的期间，持续进行加热器3及盖加热器34对处理室6内的加热。对盖加热器34的通电期间不必与加热器3的加热期间一致。例如，希望的是，盖加热器34的温度在即将开始成膜之前达到与成膜温度相同的温度，且歧管5的内表面温度达到180℃以上(例如260℃)。在即将开始之前进行加热，可缩短O形密封环19A曝露于高温中的时间，可延长寿命。
此外，开始旋转机构23所进行的晶舟21及晶圆7的旋转。通过旋转机构23，经由旋转轴36、旋转台37以及罩体39使晶舟21旋转，由此使晶圆7旋转而不使盖加热器34旋转。由此，可降低加热不匀。至少在直至对晶圆7的处理结束的期间，旋转机构23所进行的晶舟21及晶圆7的旋转持续地进行。
(成膜)
当处理室6内的温度稳定在预先设定的处理温度时，重复执行步骤1～4。此外，也可以在开始步骤1之前打开阀26，使净化气体的供给增加。
[步骤1：原料气体供给工序]
在步骤1中，对处理室6内的晶圆7供给HCDS气体。与打开阀11a同时地，打开阀14a，向气体供给管9a内流入HCDS气体，向气体供给管12a内流入N2气体。HCDS气体及N2气体分别通过MFC10a、13a进行流量调整，且经由喷嘴8a向处理室6内供给，并从排气管15排出。通过对晶圆7供给HCDS气体，在晶圆7的最表面上形成例如不足一原子层至数原子层的厚度的含硅(Si)膜作为第一层。
[步骤2：原料气体排出工序]
形成第一层后，关闭阀11a，停止HCDS气体的供给。此时，APC阀17维持打开状态，通过真空泵18对处理室6内进行真空排气，将残留于处理室6内的未反应或者参与第一层的形成之后的HCDS气体从处理室6内排出。另外，维持打开阀14a的状态，供给的N2气体对气体供给管9a、喷嘴处理室6内进行净化。
[步骤3：反应气体供给工序]
在步骤3中，对处理室6内的晶圆7供给NH3气体。按照与步骤1中的阀11a、14a的开闭控制相同的顺序进行阀11b、14b的开闭控制。NH3气体及N2气体分别通过MFC10b、13b进行流量调整，且经由喷嘴8b供给至处理室6内，并从排气管15排出。对晶圆7所供给的NH3气体与在步骤1中形成于晶圆7上的第一层即含Si层的至少一部分反应。由此，第
一层被氮化，变化(改性)成含Si及N的第二层即氮化硅层(SiN层)。
[步骤4：反应气体排出工序]
在形成第二层后，关闭阀11b，停止供给NH3气体。然后，通过与步骤2相同的处理顺序，将残留于处理室6内的未反应或者参与第二层的形成之后的NH3气体及反应副生成物从处理室6内排出。
通过将非同时地、即不重叠地进行以上的四个步骤的循环进行预定次数(n次)，能够在晶圆7上形成预定组成及预定膜厚的SiN膜。此外，优选反复进行多次上述的循环。
作为上述顺序的处理条件，例示如下：
处理温度(晶圆温度)：250～700℃，
处理压力(处理室内压力)：1～4000Pa；
HCDS气体供给流量：1～2000sccm；
NH3气体供给流量：100～10000sccm；
N2气体供给流量(喷嘴)：100～10000sccm；
N2气体供给流量(旋转轴)：100～500sccm。
通过将各处理条件设定为各自的范围内的某值，可以正确地进行成膜处理。
HCDS等热分解性气体存在相较于石英，在金属的表面更容易形成副生成物的膜的情况。曝露于HCDS(及氨)的表面尤其在260℃以下时容易附着SiO、SiON等。
(净化及大气压恢复)
在成膜处理完成后，打开阀14a、14b，从气体供给管12a、12b向处理室6内供给N2气体，并从排气管15排出。由此，处理室6内的环境气体被置换成惰性气体(惰性气体置换)，将残留的原料及副生成物从处理室6内去除(净化)。然后，关闭APC阀17，直至处理室6内的压力成为常压，充填N2气体(大气压恢复)。
(晶舟卸除及晶圆卸载)
通过晶舟升降机27使盖19下降，歧管5的下端开口。然后，将处理完毕的晶圆7在支撑于晶舟21的状态下从歧管5的下端搬出至反应管4的外部(晶舟卸载)。从晶舟21中取出处理完毕的晶圆7。
在本实施方式中，可以得到以下所示的一个或多个效果。
(a)通过在隔热板40内部形成有真空的空洞，且将高反射率的隔热材埋入空洞内，能够使辐射热反射，提高处理室内的隔热性能。
(b)由此，能够缩短处理室内的温度稳定时间，且能够提高晶圆的面内均匀性。
(c)具体而言，通过将在内部形成真空的空洞且在空洞内埋入隔热材50的隔热板40配置于盖加热器34的下部，能够将盖加热器34的辐射热留在炉内，抑制处理室6下部的热逃逸。
(d)另外，通过在覆盖隔热板40的罩体39的侧面设置侧部隔热材54，能够使盖加热器34的辐射热朝晶圆7反射，而不会朝处理室6的下部逃逸。
(e)另外，通过在反应管4的炉口附近卷绕隔热布51，且进一步地利用隔热片53覆盖，能够提高底部晶圆等温度容易下降的部位的隔热性能，能够缩短处理室内的温度稳定时间。此外，能够反射从外部向炉内的辐射热，使炉内的温度稳定。
(f)另外，通过在凸缘部4C的上表面设置吸热体56，能够吸收凸缘部4C附近的辐射热，保护凸缘部4C与歧管5之间的密封部件。
(g)另外，通过与以往相同的张数，能够提高隔热性能。此外，在维持与以往相同的隔热性能时，可以极少隔热板40的张数。
此外，本领域技术人员应当理解，上述实施方式中的石英罩体的隔热材配置于比最上层的隔热板靠上，在其下方能够不需要或者利用不透明的石英代替。
另外，本领域技术人员应当理解，可以在隔热板40的空洞60内层叠设置多个隔热材50。
以上对具体地对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限于上述实施方式，可以在不脱离其主旨的范围内进行各种变更。
符号说明
1—基板处理装置，2—炉，3—加热器，4—反应管，6—处理室，7—晶圆(基板)，21—晶舟(基板保持器)，22—隔热结构体，29—控制器，34—盖加热器(副加热器)，40—隔热板，50—隔热材，51—隔热布，52—密封板，53—隔热片，54—侧部隔热材，56—吸热体。

Claims (11)

1.一种隔热结构体，其配置于热处理炉的具有温度梯度的炉口附近，
其特征在于，
具备多个隔热板，该隔热板具有金属制的隔热材和覆盖上述隔热材的表背各面的石英或陶瓷制的密封部件，且在构成于上述密封部件的内部的真空的空洞配置有上述隔热材，
上述多个隔热板分别相互隔开间隔地配置。
2.根据权利要求1所述的隔热结构体，其特征在于，
上述密封部件由一对圆盘状的密封板构成，
上述多个隔热板的各个上述隔热材分别形成为比上述一对密封板的任一个薄，并且具有使表背面之间连通的至少一个贯通孔，上述一对密封板在上述一对密封板的全周及上述贯通孔内相互连接。
3.根据权利要求1所述的隔热结构体，其特征在于，
上述多个隔热板的各个上述隔热材具有镜面的表面。
4.根据权利要求2所述的隔热结构体，其特征在于，
上述多个隔热板的各个上述隔热材在上述空洞内以与上述一对密封板不面接触的方式被支撑。
5.根据权利要求2所述的隔热结构体，其特征在于，
上述多个隔热板的各个上述隔热材具有规则性地配置的多个上述贯通孔。
6.根据权利要求2所述的隔热结构体，其特征在于，
上述一对密封板具有不会因自重而弯曲的刚性，且至少除了上述相互连接的部分，具有镜面的表面。
7.根据权利要求1所述的隔热结构体，其特征在于，
还具备：
隔热板保持器，其与上述多个隔热板的排列轴大致同轴地设置，且保持上述多个隔热板；以及
筒状的罩体，其与上述排列轴大致同轴地设置，覆盖上述多个隔热板，且为系石英或陶瓷制，
上述罩体具有埋入有筒状的侧部隔热材的侧面。
8.一种基板处理装置，其特征在于，具备：
筒形的处理容器，其在内部处理基板；
基板保持器，其在上述处理容器内保持上述基板；
处理气体供给部，其向上述处理容器内供给处理气体；
筒形的第一加热器，其设置于上述处理容器外，且对上述处理容器内进行加热；
盖，其配置于上述处理容器的一端；
第二加热器，其设置于比上述基板保持器靠上述盖侧，且对上述处理容器内进行加热；
隔热布，其在上述第一加热器的上述盖侧的端与上述盖之间设于上述处理容器的外周；
隔热片，其卷绕于上述隔热布的外侧；以及
隔热结构体，其设置于上述盖与上述基板保持器之间，
上述隔热结构体通过将多个隔热板相互隔开间隔地配置而构成，该隔热板具有金属制的隔热材和覆盖上述隔热材的表背各面的石英或陶瓷制的密封部件，且在构成于上述密封部件的内部的真空的空洞配置有上述隔热材，
上述隔热结构体的远离上述盖的端配置于比上述第一加热器的上述盖侧的端靠上述处理容器的进深侧。
9.根据权利要求8所述的基板处理装置，其特征在于，
上述处理容器由反应管构成，该反应管的至少被上述第一加热器包围的部分由透过红外线的材料形成，
上述反应管具有经由密封部件与上述盖侧的对象侧部件连接的凸缘部，
在上述凸缘部的与上述盖侧的对象侧部件相反的侧的面具备吸热体，该吸热体具有预定的放射率。
10.根据权利要求8或9所述的基板处理装置，其特征在于，
上述隔热材及上述隔热片为钼制。
11.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，具有以下的工序：
在筒形的处理容器内将基板保持于基板保持器，并向上述处理容器内供给处理气体，其中，上述处理容器在内部处理上述基板；以及
一边通过隔热布、卷绕于上述隔热布的外侧的隔热片、以及隔热结构体进行隔热，一边通过第一加热器和设置于上述隔热结构体内的第二加热器将上述处理容器内加热，其中，上述隔热布在设置于上述处理容器外的筒形的上述第一加热器的设于上述处理容器的一端的盖侧的端与上述盖之间设于上述处理容器的外周，上述隔热结构体通过在上述处理容器内的上述盖与上述基板保持器之间相互隔开间隔地配置多个隔热板而构成，且远离上述盖的侧的端配置于比上述第一加热器的上述盖侧的端远离上述盖，上述隔热板具有金属制的隔热材和覆盖上述隔热材的表背各面的石英或陶瓷制的密封部件，且在构成于上述密封部件的内部的真空的空洞内配置有上述隔热材。
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