CN114846587A - 基板处理装置、半导体装置的制造方法和存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基板处理装置，其具备：基板保持件，其保持基板；反应管，其在内部收纳基板保持件；加热部，其配置在反应管的周围和上部；以及收纳部，其构成为能够收纳气体供给喷嘴和第一温度测定部中的任一方或双方，该气体供给喷嘴配置在反应管的侧方，且配置为从反应管的外侧朝向反应管的内部相对于基板保持件所保持的基板的表面在水平方向上延伸，该第一温度测定部配置为从反应管的外侧朝向反应管的内部相对于基板保持件所保持的基板的表面在水平方向上延伸，基板处理装置能够对基板保持件所保持的基板均一地进行成膜处理。

Description

基板处理装置、半导体装置的制造方法和存储介质
技术领域
本公开涉及一种基板处理装置、半导体装置的制造方法和存储介质。
背景技术
作为现有技术，记载有一种热壁型热处理装置，其具备：对晶圆进行处理的处理室；在处理室外设置，并对处理室进行加热的加热器；对处理室的温度进行测定的热电偶；以及基于热电偶的测温对加热器进行反馈控制的控制器。例如记载于专利文献1。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006—173531号公报
发明内容
发明所要解决的课题
关于专利文献1记载的结构，其无法准确地测定基板附近的温度，难以提高基板的处理均一性。
为了解决上述现有技术课题，本公开提供一种能够使基板的处理均一性提高的技术。
用于解决课题的方案
为了解决上述课题，在本公开的一实施方式中，提供一种技术，具备：
基板保持件，其保持基板；
反应管，其在内部收纳所述基板保持件；
加热部，其配置在所述反应管的周围；以及
收纳部，其构成为能够收纳气体供给喷嘴和第一温度测定部中的任一方或双方，该气体供给喷嘴配置在所述反应管的侧方，且配置为从所述反应管的外侧朝向所述反应管的内部相对于所述基板保持件所保持的所述基板的表面在水平方向上延伸，该第一温度测定部配置为从所述反应管的外侧朝向所述反应管的内部相对于所述基板保持件所保持的所述基板的表面在水平方向上延伸。
发明的效果
根据本公开，能够提高基板的处理均一性。
附图说明
图1是表示本公开第一实施例的基板处理装置的主要部分结构的剖视图。
图2是表示本公开第一实施例的基板处理装置的气体供给部的结构的图1的A-A剖面向视图。
图3是表示将本公开第一实施例的基板处理装置的气体供给部插入于内管的状态且示出图2的B部详情的剖视图。
图4是表示将本公开第一实施例的基板处理装置的气体供给部插入于内管并装设有螺母的状态且示出图2的B部详情的剖视图。
图5是表示本公开第一实施例的基板处理装置的主要部分结构且示出将气体供给部的一部分替换为温度测量部的状态的剖视图。
图6是表示本公开第一实施例的基板处理装置的温度测量部的结构的剖视图。
图7是将本公开第一实施例的基板处理装置的温度测量部的图6所示C部详情放大表示的剖视图。
图8是表示利用本公开第一实施例的基板处理装置中设置的多个温度测量部测量得到的水平方向与温度的关系的图表。
图9是表示根据利用本公开第一实施例的基板处理装置中设置的多个温度测量部测量得到的水平方向与温度的关系而得到的水平方向和高度方向的温度分布的图表。
图10是表示本公开第一实施例的基板处理装置的控制部的结构的框图。
图11是表示本公开第一实施例的基板处理方法的处理流程的流程图。
图12是表示通过本公开第一实施例的基板处理装置的控制部进行控制的项目的列表。
图13是表示实施例2的基板处理装置的气体供给部的详细结构的框图。
图14是本公开的第二实施例的基板处理装置的主要部分结构的剖视图。
图15是表示本公开的实施方式的基板处理装置的主要部分结构且示出将气体供给部的一部分替换为具备驱动机构部的温度测量部的状态的剖视图。
具体实施方式
就本公开而言，预先对基板处理装置的内部的温度分布进行测量，在进行基板处理时，使用预先测定的温度分布数据来控制基板处理的条件，从而能够对同时进行处理的多个基板，在各基板面内实施均质的处理。
以下参照附图对本公开的实施方式进行详细说明。在用于对本实施方式进行说明的各图中，对于具有相同功能的部分标记相同符号，原则上省略重复说明。
但是，本公开并非由以下所示的实施方式的记载内容限定解释。本领域人员易知：在不脱离本公开的思想或主旨的范围内，能够对其具体结构进行变更。
实施例1
参照图1至图12对本公开第一实施例进行说明。
[整体结构]
图1是表示本实施例的基板处理装置100的主要部分结构的剖视图。符号110是加热器，符号120是反应管，符号130是内管，符号140是基板支撑件(晶舟)，符号150是向内管130的内部供给气体的气体供给部，符号160是将基板支撑件(晶舟)140送入内管130的内部以及送出的晶舟升降机，符号180是对基板处理装置100整体进行控制的控制部。
加热器110在利用晶舟升降机160将基板支撑件(晶舟)140装设于内管130的内部的状态下，包含反应管120在内对内管130的内部进行加热。加热器110分割为沿上下方向分为多个区块的区域加热器(在图1的例子中为111、112、113这三个区域加热器)，能够按照各区域加热器，基于后述的第二温度测定部190的温度传感器191、192、193的数据来控制加热状态。
基板支撑件(晶舟)140保持多张基板(晶圆)101，利用被分隔板支撑部141支撑的多个分隔板142在多个基板之间进行分隔。符号143是分隔板142的最上方的顶板。符号144是基板支撑件140的支柱。
基板支撑件140通过支柱144与晶舟升降机160连接，并通过晶舟升降机160使所保持的多张基板101在内管130的内部和外部(内管130的下部)之间出入。
符号150是向内管130的内部供给气体的气体供给部，且构成为在图1所示剖面的同一面内具备多个，从而能够按照被基板支撑件140保持的基板101的上下方向的间距(间隔)而对各基板101供给气体。气体供给部150相对于在内管130的内部被基板支撑件140保持的基板101的表面在大致平行的方向上安装。
在内管130的与气体供给部150的前端部分对置的部位形成有多个气体导入孔131，能够将从气体供给部150供给的气体导入内管130的内部。
另一方面，在内管130的壁面上与形成有多个气体导入孔131的部位对置的部位形成有槽口132，使从多个气体导入孔131向内管130内部供给的气体中的、对于包含基板支撑件140所保持的基板101表面的内管130内部的反应不起作用的气体，从内管130的内部向反应管120侧排出。
就通过槽口132从内管130内部向反应管120侧排出的气体而言，该气体通过排气管121并利用未图示的排气单元向反应管120外部排出。
符号160是晶舟升降机，该晶舟升降机可使基板支撑件140进入内管130内部或者将其取出，也就是说，将基板支撑件140从内管130内部向外部(内管130的下部)取出，或者是相反地，将基板支撑件140从内管130外部(内管130的下部)插入内部。
晶舟升降机160具备：台板164，其对基板支撑件140的支柱144进行支撑；搭载于台板164的上台板168；旋转驱动马达161，其固定于台板164并对支柱144进行旋转驱动；上下驱动马达162，其对台板164沿着上下方向进行驱动；与上下驱动马达162连接的滚珠丝杠163；滚珠螺母165，其固定于台板164并与滚珠丝杠163螺合；引导轴166，其引导台板164的上下方向的移动；滚珠轴承167，其固定于台板164并承受台板164沿着引导轴166的上下方向的移动。
通过使上下驱动马达162驱动而利用晶舟升降机160使上台板168上升至与架台框架171的上面1711抵接，从而可如图1所示那样，将基板支撑件140所保持的基板101配置于内管130内部。在此状态下，上台板168与架台框架171的上面1711抵接，使反应管120的内部对外部保持气密，并利用未图示的真空排气单元(真空泵)从排气管121进行真空排气，从而能够使反应管120内部保持真空状态。
符号180是控制器，对基板处理装置100的各部的动作进行控制。此外，对于控制器的详细情况将参照图10来进行说明。
符号190是对反应管120内壁的侧部的温度进行测定的第二温度测定部，在第一至第三区域加热器111、112、113的对应位置分别设置有温度传感器191、192、193，在利用加热器110加热的过程中对反应管120内部的温度进行测量。此外，对于第一温度测定部将在后面叙述。
图2示出了气体供给部150的图1中的A-A剖面向视图，图3和图4示出了在图2中被虚线包围的区域B的详细情况。
如图2所示，气体供给部150构成为在主体部151的内部插入有导入管152。在装设于主体部151的导入管152装设有：具有用于向导入管152供给气体的气体导入管155的气体导入部154、螺母156、套筒158。
主体部151在加热器110中通过，且前端部分1511延伸到与反应管120内表面大至一致的面。可以利用粘接剂将主体部151与反应管120粘接，也可以使主体部151、反应管120、反应管120形成为一体。
在主体部151的与前端部分1511相反的一侧形成有突起部1512，且以将突起部1512的表面覆盖的方式安装有金属制的突起部罩盖157。另外，可以在突起部罩盖157的朝向加热器110的表面侧形成有冷却水流路1571，该冷却水流路1571流通用于冷却突起部罩盖157的冷却水。
在导入管152的前端部分形成有开口部1531，且在导入管152内部形成有从开口部1531延伸的孔153。在导入管152的形成有开口部1531的部分的相反侧形成有凸部1523、1524，在凸部1523与凸部1524之间的凹部1521形成有与孔153相通的孔1522。
导入管152的凸部1523、1524嵌入于在气体导入部154形成的孔中，并以与气体导入部154的气体导入管155所形成的孔1551对置的方式设定有导入管152的凹部1521。气体导入管155与图13所示的气体供给源连接，且能够通过气体种类切换单元来切换不同种类的气体并进行供给。
另一方面，导入管152设定为，在将导入管152装设于气体导入部154和主体部151的状态下，前端部分的开口部1531位于形成在内管130的气体导入孔131正前方。
图3示出了在凸部1523的前端装设有O型环1581的状态下、从箭头方向将导入管152插入于气体导入部154和突起部罩盖157、主体部151的状态。在此状态下，形成于气体导入部154的气体导入管155的孔1551位于与导入管152的凹部1521对置的位置，并通过形成于凹部1521的孔1522与导入管152的孔153连通。
图4示出了相对于图3所示状态而言进一步在凸部1524与套筒158之间装设O型环1592并将螺母156装设于形成在气体导入部154的螺纹部并且紧固的状态。通过将螺母156紧固于形成在气体导入部154的螺纹部并利用套筒158挤压O型环1581、1592，从而使O型环1581、1592变形，可确保导入管152与气体导入部154之间的气密性。由此，从气体导入部154的气体导入管155到导入管152的孔153确保了气密性，使得从气体导入管155向导入管152供给的气体不会向外部流出。
气体供给部150利用图13所示的气体供给源来切换气体种类，从而能够从气体导入管155接受气体(原料气体或者反应气体)的供给、惰性气体的供给并导入至导入管152，向反应管120和内管130的内部供给。
图13示出了气体供给源的结构。气体供给源构成为按照气体种类而共用阀门和MFC，并使气体分支而从构成喷嘴330的喷嘴230-1至230-8分别向图1所示的气体供给部150所设置的八个气体导入管155供给。
即，在本公开中，对于通过气体供给部150供给的原料气体的流量利用MFC321进行控制，并在利用阀门311对气体供给的通/断进行了控制之后，使原料气体向喷嘴330-1至230-8分支，并从各喷嘴向气体供给部150内部的气体导入管155供给。
另外，对于通过气体供给管332供给的反应气体的流量利用MFC322进行控制，并在利用阀门312对气体供给的通/断进行了控制之后，使反应气体向喷嘴330-1至330-8分支，并从各喷嘴向气体供给部150内部的气体导入管155供给。
此外，对于通过气体供给管333供给的载气的流量利用MFC323进行控制，并在利用阀门313对气体供给的通/断进行了控制之后，使载气向喷嘴330-1至330-8分支，并从各喷嘴向气体供给部150内部的气体导入管155供给。
根据本公开，能够按照气体种类而共用阀门和MFC，从而简化气体供给系统的结构。
图5示出了相对于以图1说明的气体供给部150的结构而言，将从上方算起为第一、第三和第五的导入管152作为对反应管内部进行测定的第一温度测定部210与在内部装设有温度传感器的管210-1至210-3进行置换后的状态。管210-1至210-3形成为前端部分通过形成在内管130的气体导入孔131并到达内管130内部的长度。
利用管210-1测量被加热器110的第一区域加热器111加热的区域的温度，利用管210-2测量被加热器110的第二区域加热器112加热的区域的温度，利用管210-3测量被加热器110的第三区域加热器113加热的区域的温度。
在此，相对于内管130而言，第二温度测定部190的温度传感器191的高度方向的测定位置设定为与管210-1的高度大致相同的高度，第二温度测定部190的温度传感器192的高度方向的测定位置设定为与管210-2的高度大致相同的高度，第二温度测定部190的温度传感器193的高度方向的测定位置设定为与管210-3的高度大致相同的高度。
此外，管210-1至210-3的前端部分也可以配置于与基板101的端部对置的位置。通过在与基板101的端部对置的位置进行配置，从而能够对基板101上的温度分布进行测定。
图6示出了在管210-1至210-3的内部装设有温度传感器211的第一温度测定部210的剖视图。管210-1至210-3与导入管152同样地形成有凸部2102、2103，且在凸部2102和凸部2103之间形成有凹部2101。但是，由于不向管210-1至210-3导入气体，因此不必形成凹部2101，但是为了使管210-1至210-3轻量化，也可以形成凹部2101。
第一温度测定部210的管210-1前端部分的被圆A包围的部分的详细情况如图7所示。在管210-1的内部形成有孔2100，利用管210-1的前端部分将孔2100封闭，与导入管152不同，没有形成开口部。另一方面，管210-1的与前端部分为相反侧的端部如图6所示那样开设了孔2100并形成有开口部2104。
从开口部2104侧向形成于管210-1的孔2100的内部插入有温度传感器(在本实施例中为热电偶式的温度传感器)211，且固定于形成在管210-1的孔2100的前端部附近。电线2121、2122(以下将它们统称为电线212)从温度传感器211延伸至开口部2104外部。
图6和图7示出了温度传感器211在形成于管210-1的孔2100的内部仅装设一个的例子，但是在本实施例中是在孔2100的内部空开预定的间隔在多处(例如是四处)固定温度传感器211。由此，能够在内管130内部的相同高度对多个位置的温度同时进行测量。
此外，就上述例子而言，示出了在形成于管210-1的孔2100的内部空开预定的间隔在多处固定温度传感器211的例子，但是，也可以构成为，在形成于管210-1的孔2100的内部插入一个温度传感器211且不固定，而是在孔2100的内部使温度传感器211以预定的间距进行移动并对多处的温度进行测量。
在图8的图表中，示出了通过图5所示3个管210-1至210-3的内部所装设的各温度传感器211测量的温度的分布。在图8的图表中，示出了在管210-1至210-3的内部分别装设四个温度传感器211来测量内管130内部的温度的结果。
第一温度测定部210的各温度传感器211进行的温度测量与第二温度测定部190的温度传感器191、192、193同时进行。由此，求出通过第二温度测定部190的温度传感器191、192、193测量的温度、与通过在第一温度测定部210的管210-1至210-3的内部装设的四个温度传感器211分别测量的温度的关系。
在图9的图表中，示出了根据图8的图表得到的内管130内部的水平方向和高度方向(垂直方向)的温度分布。这样，在高度不同的多处对水平方向上多处的温度进行测量，从而能够求出内管130内部的高度方向的温度分布。由此，能够在内管130内部进行精度较高的温度控制。
[控制器]
在图10中示出了本实施例的基板处理装置100的控制部即控制器180的结构。控制器180由计算机构成，该计算机具备：CPU(Central Processing Unit；中央处理单元)180a、RAM(Random Access Memory；随机访问存储器)180b、存储装置180c、输入输出端口(I/O端口)180d。RAM180b、存储装置180c、I/O端口180d构成为能够经由内部总线180e与CPU180a进行数据交换。控制器180构成为能够连接例如由触控面板等构成的输入输出装置181、外部存储装置182。
存储装置180c例如由闪存、HDD(Hard Disk Drive；硬盘驱动器)等存储介质构成。在存储装置180c内以可读取的方式存储有：对基板处理装置100的动作进行控制的控制程序、记载有后述的基板处理的步骤、条件等的制程配方和数据库等。
此外，制程配方以能够使控制器180执行后述的基板处理工序的各步骤并获得预定的结果的方式组合而成并作为程序发挥功能。
以下也将该程序配方、控制程序等简单地统称为程序。此外，在本说明书中提及“程序”时包括：仅指程序配方单体的情况、仅指控制程序单体的情况、或者是指该两者。另外，RAM180b构成为将通过CPU180a读取的程序、数据等暂时地保持的存储器区域(工作区)。
I/O端口180d与加热器110、晶舟升降机160的上下驱动马达162、旋转驱动马达161、未图示的基板搬入口、质量流量控制器、真空泵等连接。
此外，本公开中的“连接”的含义包括：各部通过物理的线缆相连；能够直接或间接地发送/接收各部的信号(电子数据)。例如可以在各部之间设置中继信号的器材、变换信号或者进行运算的器材。
CPU180a从存储装置180c读取控制程序并执行，并且构成为根据来自控制器180的操作指令的输入等，从存储装置180c读取制程配方。另外，CPU180a构成为按照读取的制程配方的内容来控制：向加热器110供电的操作、晶舟升降机160的上下驱动马达162、旋转驱动马达161的旋转动作、未图示的基板搬入口的开闭动作等。
此外，控制器180不限于由专用计算机构成的情况，也可以由通用计算机构成。例如可以准备存储上述程序的外部存储装置(例如磁带、软盘、硬盘等磁盘、CD、DVD等光盘、MO等光磁盘、USB存储器、存储卡等半导体存储器)182，并利用该外部存储装置182向通用计算机安装程序等，从而构成本实施方式的控制器180。
此外，对于向计算机供给程序的方式而言，并不限于经由外部存储装置182供给。例如，也可以不经由外部存储装置182而是利用网络183(互联网、专用线路)等通信方式来供给程序。此外，存储装置180c、外部存储装置182由计算机可读取的存储介质构成。以下也简单地将这些统称为存储介质。此外，在本说明书中提及“存储介质”时包括：仅指存储装置180c单体的情况、仅指外部存储装置182单体的情况、或者是指该两者。
[基板处理工序(成膜工序)]
接下来，参照图11来说明使用通过图1至图10说明的基板处理装置100在基板101上形成膜的基板处理工序(成膜工序)。
本公开对成膜处理和蚀刻处理皆可应用，以下针对作为半导体装置(器件)的制造工序的一工序而在基板101上形成薄膜的工序的一例即形成SiO2(氧化硅)层的工序进行说明。形成SiO2层等膜的工序在上述基板处理装置100的反应管120内部执行。制造工序的执行可以通过执行控制器180的存储装置180c中存储的程序而实现。
在本实施方式的基板处理工序(半导体装置的制造工序)中，首先使晶舟升降机160的上下驱动马达162动作而使基板支撑件(晶舟)140上升，如图1所示那样将基板支撑件140插入于反应管120内部设置的内管130。在此状态下，基板支撑件140所载置的基板101相对于分隔板142处于预定的高度(间隔)。
在此状态下，具有：
(a)按照加热器110的各区域加热器111、112、113施加电力而对内管130内部插入的基板支撑件140所保持的多个基板101进行加热并且通过第二温度测定部测定反应管120侧部的温度，并且使晶舟升降机160的旋转驱动马达161动作，从而使基板支撑件140以恒定的速度旋转。
(b)针对内管130内部收纳的基板101从气体供给部150的导入管152向内管130内部供给Si2Cl6(六氯化二硅)气体的工序；
(c)停止从导入管152导入Si2Cl6(六氯化二硅)气体并使反应管120内部的残留气体从排气管121向外部排出而将残留气体除去的工序；
(d)针对内管130内部收纳的基板101从导入管152向内管130内部供给O2(氧气)(或者O3(臭氧)或者H2O(水))的工序；
(e)停止从导入管152导入气体并使反应管120内部的残留气体从排气管121向外部排出而将残留气体除去的工序，
通过使上述(b)～(e)的工序重复进行多次，从而在基板101上形成SiO2层。
此外，在本说明书中提及“基板”时包括：指“基板本身”的情况；指“基板和其表面上形成的预定的层、膜等的层叠体(集合体)”的情况(即包括表面上形成的预定的层、膜等在内称为基板的情况)。另外，在本说明书中提及“基板的表面”时包括：指“基板本身的表面(露出面)”的情况；指“基板上形成的预定的层、膜等的表面、即作为层叠体的基板的最外侧表面”。此外，在本说明书中提及“基板”时的含义与“晶圆”的含义相同。
接下来，按照图11所示流程图来说明具体的成膜工序例。
(工艺条件设定)：S1101
首先，控制器180的CPU180a读取存储装置180c中存储的制程配方和有关数据库来设定工艺条件。
图12示出了CPU180a读取的制程配方1200的一例。作为制程配方1200的主要项目，包括气体流量1210、温度数据1220、处理循环数1230等。
气体流量1210包括：从未图示的气体供给源通过气体供给部150的导入管152向反应管120和内管130的内部供给的原料气体流量1211、反应气体流量1212、载气流量1213等项目。
作为温度数据1220，包括：基于预先求出的通过第二温度测定部190的温度传感器191、192、193测量的温度、与通过第一温度测定部210即管210-1至210-3的内部装设的四个温度传感器211分别测量的温度的关系，而对应于加热器110的各区域加热器111、112、113的加热温度1221(对应于各区域加热器111、112、113的施加电压)。
(基板搬入)：S1102
在基板支撑件140逐张搭载保持新基板101的状态下，使晶舟升降机160的上下驱动马达162驱动而使基板支撑件140上升，将基板支撑件140搬入反应管120内侧设置的内管130的内部。
(压力调整)：S1103
在基板支撑件140搬入至内管130内部的状态下，利用未图示的真空泵对反应管120的内部从排气管121进行真空排气，将反应管120的内部调整为所需的压力。
(温度调整)：S1104
基于通过步骤S401读取的配方，在以使得反应管120的内部成为所需的压力(真空度)的方式利用未图示的真空泵进行了真空排气的状态下，利用加热器110对反应管120的内部加热。此时，为了使反应管120的内部成为所需的温度分布，利用通过第二温度测定部190的温度传感器191、192、193测量的温度信息，基于通过图5所示结构预先测定的内管130内部的基板101表面附近多处的温度分布数据与此时的通过第二温度测定部190的温度传感器191、192、193测量的温度的关系，在CPU180a中推定基板101表面附近多处的温度分布，对加热器110的各区域加热器111、112、113各自的通电量(施加电压)进行反馈控制。该温度控制至少在对基板101的处理完成之前持续进行。
此外，利用通过第二温度测定部190的温度传感器191、192、193测量的温度信息，对晶舟升降机160的旋转驱动马达161的动作进行控制，调整基板支撑件140的旋转速度。
也就是说，基于通过图5所示结构预先测定的内管130内部的基板101表面附近多处的温度分布数据与此时的通过第二温度测定部190的温度传感器191、192、193测量的温度的关系，利用通过第二温度测定部190的温度传感器191、192、193测量的温度数据，在CPU180a中对基板101表面附近多处的温度进行预测。
并且，在该预测的温度比预先设定的温度高的情况下，对旋转驱动马达161的动作进行控制，使基板支撑件140的旋转速度高于预先设定的旋转速度。另一方面，在预测的温度比预先设定的温度低的情况下，对旋转驱动马达161的动作进行控制，使基板支撑件140的旋转速度低于预先设定的旋转速度。
[SiO2层形成工序]：S1105
接下来，例如为了形成SiO2层作为第一层，执行以下的详细步骤。
(原料气体供给)：S11051
在对旋转驱动马达161的动作进行控制而使保持有基板101的基板支撑件140的旋转速度保持预先设定的速度的状态下，使原料气体即Si2Cl6气体以进行了流量调整状态从气体供给部150的导入管152向反应管120内部流动。向反应管120供给的原料气体通过形成于内管130的气体导入孔131向内管130内部供给，且一部分不向内管130内部供给而是停滞于内管130与反应管120之间的空间。关于从导入管152供给的原料气体，其中的对于基板101表面的反应不起作用的气体，从形成于内管130的槽口132向反应管120侧流出，并从排气管121进行排气。
通过从导入管152向内管130内部导入Si2Cl6气体，从而向基板支撑件140所保持的基板101供给Si2Cl6气体。对于所供给的Si2Cl6气体的流量，例如设定为0.002～1slm(Standard liter per minute；标准升每分钟)的范围，更优选设定为0.1～1slm的范围。
此时，将Si2Cl6气体与作为载气的N2(氮)气体、或者Ar(氩)气体等惰性气体一起从导入管152向反应管120内部供给，并从排气管121进行排气。对于载气的具体的流量，设定为0.01～5slm的范围，更优选设定为0.5～5slm的范围。
作为载气的N2气体从导入管152向反应管120内部供给，且一部分通过形成于内管130的气体导入孔131进入内管130内部。另一方面，向反应管120内部供给的N2气体的大部分从反应管120与内管130之间通过排气管121进行排气。此时，加热器110的各区域加热器111、112、113的温度设定为，使得基板支撑件140所支撑的排列于上下方向的基板101的温度在各基板101的整个面成为例如250～550℃的范围内的温度。
在内管130内部流动的气体仅为Si2Cl6气体和N2气体，通过Si2Cl6气体向内管130的供给，从而在基板101(表面的基底膜)上形成厚度例如为小于一个原子层至数个原子层程度的含Si层。
(原料气体排气)：S11052
以预定的时间经由导入管152向内管130内部供给原料气体即Si2Cl6气体，在加热至预定的温度范围的基板101的表面形成含Si层，之后停止Si2Cl6气体的供给。此时，利用未图示的真空泵对反应管120的内部进行真空排气，将包含内管130的反应管120内残留的未反应或者对含Si层形成发挥了作用后的Si2Cl6气体从内管130和反应管120的内部排除。
此时维持来自导入管152的载气即N2气体向反应管120内部的供给。N2气体作为吹扫气体发挥作用，能够提高将反应管120内部残留的未反应或者对含Si层形成发挥了作用后的Si2Cl6气体从内管130和反应管120的内部排除的效果。
(反应气体供给)：S11053
在将内管130和反应管120的内部的残留气体除去之后，从导入管152向内管130内部供给反应气体即O2气体，并将对反应不起作用的O2气体从内管130和反应管120经由排气管121排出。由此对基板101供给O2。具体而言，对于所供给的O2气体的流量，设定为0.2～10slm的范围，更优选设定为1～5slm的范围。
此时，停止从导入管152供给N2气体，并使N2气体向内管130和反应管120的内部的供给为停止状态。从而防止N2气体与O2气体一起向反应管120内部供给。即，防止O2气体被N2气体稀释，且能够向反应管120和内管130的内部进行供给，从而能够提高SiO2层的成膜率。此时，加热器110的温度设定为与Si2Cl6气体供给步骤同样的温度。
此时，在反应管120和内管130的内部流动的气体仅为O2气体。O2气体与通过原料气体(Si2Cl6)供给步骤(S11051)在基板101上形成的含Si层的至少一部分进行置换反应。在进行置换反应时，含Si层所含的Si与O2气体所含的O结合而在基板101上形成含Si和O的SiO2层。
(残留气体排出)：S11054
在形成了SiO2层之后，停止从导入管152向反应管120的内部和内管130的内部供给O2气体。并且，通过与步骤S11052同样的处理步骤，将反应管120的内部和内管130的内部残留的未反应或者对SiO2层的形成发挥了作用后的O2气体、反应副产物从反应管120的内部和内管130的内部排除。
(实施预定次数)
通过使依次执行步骤S1105中的上述具体的步骤S11051～步骤S11055的循环进行一次以上(预定次数(n次))，从而在基板101上形成预定厚度(例如0.1～2nm)的SiO2层。上述的循环优选重复进行多次，例如优选进行10～80次，更优选进行10～15次，从而能够在基板101的表面形成具有均一的膜厚分布的薄膜。
从上述说明的原料气体供给开始起到反应气体的残留气体排出结束，为了使反应管120的内部成为所需的温度分布，利用通过第二温度测定部190的温度传感器191、192、193测量的温度信息，基于利用第一温度测定部210预先测定的内管130内部的基板101表面附近多处的温度分布数据与此时的通过第二温度测定部190的温度传感器191、192、193测量的温度的关系，在CPU180a中推定基板101表面附近多处的温度，并基于该推定的温度数据对加热器110的各区域加热器111、112、113各自的通电量(施加电压)进行反馈控制。
另外，利用通过第二温度测定部190的温度传感器191、192、193测量的温度信息，对晶舟升降机160的旋转驱动马达161的动作进行控制，从而调整基板支撑件140的旋转速度。
(后吹扫)：S1106
在使上述步骤S1105的一系列工序重复执行预定的次数之后，从导入管152向反应管120的内部和内管130的内部供给N2气体，并从排气管121进行排气。N2气体作为吹扫气体发挥作用，由此利用惰性气体对反应管120的内部和内管130的内部进行吹扫，将反应管120的内部和内管130的内部残留的气体、副产物从反应管120内除去。另外，停止向加热器110的分块化的各区域加热器111、112、113施加电力，从而停止加热器110的加热，并停止晶舟升降机160的旋转驱动马达161的动作，从而停止基板支撑件140的旋转。
(基板搬出)：S1107
之后，使晶舟升降机160的上下驱动马达162动作而使基板支撑件(晶舟)140从反应管120的内管130下降，将在表面形成了预定厚度的薄膜的基板101从基板支撑件140取出。
(降温)：S1108
最后，在使向加热器110的各区域加热器111、112、113的电力施加停止的状态下使加热器110的温度下降，从而结束基板101的处理。
对于上述例而言，是对在基板101上形成SiO2膜的例子进行了说明，但是本实施例不限于此。例如也可以取代SiO2膜而形成Si3N4(氮化硅)膜、或者TiN(氮化钛)膜。另外，也不限于这些膜。例如，也可以适用于由W、Ta、Ru、Mo、Zr、Hf、Al、Si、Ge、Ga等或者与这些元素同族的元素构成的元素单体的膜、这些元素与氮的化合物膜(氮化膜)、这些元素与氧的化合物膜(氧化膜)等。此外，在形成这些膜时，可以使用上述的含有卤素的气体、含有卤族元素、氨基、环戊基、氧(O)、碳(C)、烷基等的至少其一的气体。
根据本实施例，能够使成膜过程中的基板温度对于多张基板在各基板的整个面大致均一地保持为所需的温度，能够稳定地对在反应管的内部沿着上下方向空出预定的间隔设置的多个晶圆的表面实施均质的成膜处理。
另外，根据本公开，能够兼顾：对晶舟中堆积的多张晶圆均一地进行成膜处理；基于测定处理室温度的热电偶的测温结果对加热器进行反馈控制，从而能够提供一种基板处理装置，该基板处理装置能够对在反应管内部沿着上下方向空出预定的间隔设置的多个晶圆的表面实施均质的成膜处理。
实施例2
参照图14对本公开第二实施例的基板处理装置200进行说明，该基板处理装置200是在通过第一实施例说明的基板处理装置100的如图1所示的结构基础上，在气体供给部150的气体导入部154的突起部罩盖157侧安装加热器230而构成的。针对与通过第一实施例说明的如图1所示的结构相同的结构部件标记相同部件标号并省略重复的说明。
在实施例1中构成为，当通过反应管120内部固定的第二温度测定部190测定的反应管120内部的温度比预先设定的温度低时，向构成加热器110的各区域加热器111、112、113施加电力，对在内管130内部被基板支撑件(晶舟)140保持的基板101加热。
但是，如果发生由于某种原因导致构成加热器110的各区域加热器111、112、113的温度大幅地偏离预定的温度的情况等，则有可能导致即使增大向各区域加热器111、112、113施加的电力，各区域加热器111、112、113的温度也无法及时随动变化。
对此，在本实施例中采用了在气体导入部154的突起部罩盖157侧安装加热器230的结构，即构成为在气体向反应管120内部供给之前利用加热器230在形成于导入管152的孔153的内部对气体加热。
即构成为，当通过反应管120内部固定的第二温度测定部190测定的与构成加热器110的各区域加热器111、112、113的位置对应的反应管120内部的温度比预先设定的温度低时，则向构成加热器110的各区域加热器111、112、113施加电力而对在内管130内部被基板支撑件(晶舟)140保持的基板101加热，同时向在气体导入部154的突起部罩盖157侧安装的加热器230施加电力而对气体导入部154和气体导入部154中插入的导入管152加热，对通过导入管152的孔153的内部向反应管120内部供给的气体加热。
通过采用这种结构，能够迅速地应对通过第二温度测定部190测定的反应管120内部的温度变化，能够使基板101上形成的膜的品质保持恒定。
另外，由于采用了在气体导入部154的突起部罩盖157侧安装加热器230的结构，从而能够利用加热器230对向反应管120内部供给的气体进行预备加热，减小刚刚向内管130内部导入后的气体的温度、与内管130内部滞留的气体的温度的差，能够进一步使基板101上形成的膜的品质保持恒定。
根据以上说明的本实施例和变形例，在基于预先测量的数据在基板上成膜的过程中，对应于各区块加热器来进行温度控制，从而能够使处理中的基板温度大致均一，稳定地在排列有多个的基板各自的表面形成高品质的薄膜。
此外，本公开也包含如下的实施方式。
(1)构成为，具有：收纳基板的反应管；
在所述反应管的侧方且沿着所述基板的水平方向延伸配置的收纳部，
所述收纳部能够插入有：
从所述反应管的外侧沿着所述基板的水平方向延伸配置的气体供给喷嘴；
从所述反应管的外侧沿着所述基板的水平方向延伸配置的第一温度部。
(2)具有与所述收纳部相对的槽口，并具有围绕所述反应管的加热部。
(3)所述加热部沿着所述反应管的外壁配置。
(4)在反应管中将多张基板配置于垂直方向，所述气体供给喷嘴按照所述基板的张数配置。
(5)所述多个所述喷嘴收纳部分别构成为，使得所述气体供给喷嘴在所述基板之间配置。
(6)所述第一温度测定部对应于加热部配置。
(7)具有基于所述第一温度测定部输出的温度数据(电压值/温度数据)来控制所述加热部的控制器。
(8)所述加热部在垂直方向上设置有多个，且具有基于所述第一温度测定部输出的温度数据对所述多个加热部分别进行控制的控制器。
(9)具有使支撑所述基板的基板支撑部(晶舟)旋转的旋转机构，使所述旋转机构旋转并利用所述第一温度测定部来测定所述反应管内的温度。
(10)所述收纳部构成为能够插入从所述反应管的外侧沿着所述基板的水平方向延伸配置的第二温度测定部。
(11)第二温度测定部插入于可插入所述气体供给喷嘴的部位。
(12)所述第二温度测定部构成为能够使第二温度测定部的前端插入至基板的端部。
(13)所述第二温度测定部相对于所述基板的面在水平方向上具有多个温度测定点。
(14)设置有多个第二温度测定部，在多个第二温度测定部中选取至少一个来进行测定。
(15)具有使所述第二温度测定部在水平方向上动作的动作部1410。动作部1410构成为能够如图15所示那样相对于基板的面在水平方向上动作。第二温度测定部固定于与动作部1410连接的第二温度测定部的保持部1420。此外，保持部1420以在第二温度测定部内至少能够使电线212水平移动的方式保持电线212。即，也可以构成为，能够在使管210-1至210-3的位置固定的状态下，使温度传感器211的位置移动来测定温度。通过这样构成，能够抑制因管210-1至210-3的移动而引起气体流动的变化。
(16)通过所述动作部选取所述温度测定部来进行温度测定。
(17)基于进行所述选取并测定的结果来生产温度分布数据。
(18)基于所述温度分布数据来控制加热部。
(19)基于所述温度分布数据来控制旋转速度。
(20)基于所述温度分布数据来控制气体的预备加热温度。
(21)第二温度测定部具有保护管和在保护管内设置的内管，且构成为能够仅选取所述内管。保护管构成为耐压。能够在接近实际处理的环境下进行温度测定。
另外，上述内容记载了设置多个收纳部的例子，但是不限于此，也可以是一个。
另外，上述内容记载了在基板保持件保持多个基板的结构，但是不限于此，也可以在基板保持件保持一张基板进行处理，也可以使基板保持件构成为能够保持一张基板。
另外，上述内容记载了作为半导体装置的制造工序之一的成膜工序，但是不限于成膜工序，也能够应用于热处理、等离子体处理等工序。
另外，上述内容记载了能够实施半导体装置的制造工序的一工序的基板处理装置，但是不限于此，也可以是对陶瓷基板、液晶器件的基板、发光器件的基板等基板进行处理的基板处理装置。
符号说明
100：基板处理装置；101：基板；110：加热器；111、112、113：区域加热器；120：反应管；130：内管；140：基板支撑件(晶舟)；150：气体供给部；151：主体部；152：导入管；160：晶舟升降机；180：控制器；190：第二温度测定部；210：第一温度测定部；210-1、210-2、210-3：管；211：温度传感器；300：气体供给部加热器。

Claims (18)

1.一种基板处理装置，其特征在于，具备：
基板保持件，其保持基板；
反应管，其在内部收纳所述基板保持件；
加热部，其配置在所述反应管的周围；以及
收纳部，其构成为能够收纳气体供给喷嘴和第一温度测定部中的任一方或双方，该气体供给喷嘴配置在所述反应管的侧方，且配置为从所述反应管的外侧朝向所述反应管的内部相对于所述基板保持件所保持的所述基板的表面在水平方向上延伸，该第一温度测定部配置为从所述反应管的外侧朝向所述反应管的内部相对于所述基板保持件所保持的所述基板的表面在水平方向上延伸。
2.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
所述收纳部构成为收纳多个气体供给喷嘴。
3.根据权利要求2所述的基板处理装置，其特征在于，
所述基板保持件构成为保持多个所述基板，
所述收纳部以使得所述多个气体供给喷嘴的高度方向的位置位于所述基板保持件所保持的多个所述基板之间的方式进行收纳。
4.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
还具备第二温度测定部，该第二温度测定部固定于所述反应管的内部并对所述反应管的内部的温度进行测定，
所述第一温度测定部以能够装卸的方式收纳于所述收纳部。
5.根据权利要求4所述的基板处理装置，其特征在于，
所述加热部具有多个区域加热器，所述第二温度测定部具有与所述多个区域加热器各自的高度对应的多个温度传感器。
6.根据权利要求5所述的基板处理装置，其特征在于，
所述第一温度测定部在与所述多个区域加热器各自的高度对应的位置收纳于所述收纳部。
7.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
所述加热部具有多个区域加热器，
所述第一温度测定部收纳于所述收纳部的与所述多个区域加热器对应的位置，且在与所述多个区域加热器对应的位置具有多个温度传感器。
8.根据权利要求7所述的基板处理装置，其特征在于，
所述第一温度测定部同时测量与所述多个区域加热器对应的多个位置的温度。
9.根据权利要求7所述的基板处理装置，其特征在于，
还具有控制器，所述控制器基于由所述第一温度测定部测量的与所述多个区域加热器对应的位置的多个点的温度分布的数据，对所述加热部的所述多个区域加热器进行控制。
10.根据权利要求9所述的基板处理装置，其特征在于，
还具备对所述基板保持件进行旋转驱动的旋转驱动部，
所述控制器基于由所述第一温度测定部测量的与所述多个区域加热器对应的位置的多个点的温度分布的数据，对所述旋转驱动部进行控制，从而调整所述基板保持件的旋转速度。
11.根据权利要求9所述的基板处理装置，其特征在于，
还具备对气体供给喷嘴进行加热的气体供给喷嘴加热部，
所述控制器基于由所述第一温度测定部测量的与所述多个区域加热器对应的位置的所述多个点的温度分布的数据，对所述气体供给喷嘴加热部进行控制，从而控制从所述气体供给喷嘴向所述反应管的内部供给的气体的加热温度。
12.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
所述收纳部的收纳所述气体供给喷嘴的部分与收纳所述第一温度测定部的部分是共同的部分。
13.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
所述反应管在内部具备内管，在所述内管的内部收纳所述基板保持件，在所述内管以与所述气体供给喷嘴的前端部分对置的方式形成有孔，该孔将从所述收纳部收纳的所述气体供给喷嘴向所述反应管的内部供给的气体导入所述内管的内部。
14.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，具有：
将基板保持件收纳于反应管的内部的工序；
对所述反应管进行加热的工序；
通过设置在所述反应管的侧方的收纳部所收纳的第一温度测定部对所述反应管内的温度进行测定的工序；
以将基板保持于所述基板保持件的状态收纳于所述反应管的内部的工序；以及
基于所述测定的结果对所述基板进行加热而进行处理的工序。
15.根据权利要求14所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
在进行所述处理的工序之前，基于通过所述第一温度测定部测定的温度与通过设置在所述反应管的内部的第二温度测定部测定的温度的关系，来控制对所述反应管进行加热的加热部。
16.根据权利要求14所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
基于在对所述基板进行处理的工序之前通过所述第一温度测定部测定的温度与通过设置在所述反应管的内部的内部温度测定部测定的温度的关系，在对所述基板进行处理的工序中，以取代所述第一温度测定部而在所述收纳部收纳有气体供给喷嘴的状态，基于通过设置在所述反应管的内部的第二温度测定部测定的所述反应管的内部的温度数据，在所述反应管的内部推定所述基板的上表面附近的温度，并基于所述推定的结果来控制所述基板保持件的旋转。
17.根据权利要求14所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
基于在对所述基板进行处理的工序之前通过所述第一温度测定部测定的温度与通过设置在所述反应管的内部的内部温度测定部测定的温度的关系，在对所述基板进行处理的工序中，以取代所述第一温度测定部而在所述收纳部收纳有气体供给喷嘴的状态，基于通过设置在所述反应管的内部的第二温度测定部测定的所述反应管的内部的温度数据，来控制从气体供给用喷嘴向所述反应管的内部供给的气体的预备加热温度。
18.一种存储介质，其特征在于，存储有程序，该程序通过计算机使基板处理装置执行：
将基板保持件收纳于反应管的内部的步骤；
对所述反应管进行加热的步骤；
通过设置在所述反应管的侧方的收纳部所收纳的第一温度测定部对所述反应管内的温度进行测定的步骤；
以将基板保持于所述基板保持件的状态收纳于所述反应管的内部的步骤；以及
基于所述测定的结果对所述基板进行加热而进行处理的步骤。
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