CN117836915A - 基板处理装置、半导体装置的制造方法以及程序 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种技术，具备：基板保持件，其保持基板；反应室，其在内部收纳基板保持件；加热部，其配置于反应室的周围；以及排气部，其构成为能够收纳第一温度测定部，该第一温度测定部配置于反应室的侧方并从反应室的外侧朝向反应室的内部在与由基板保持件保持的基板的表面平行的方向上延伸地配置。

Description

基板处理装置、半导体装置的制造方法以及程序
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以及程序。
背景技术
例如，在专利文献1中记载了一种热壁型热处理装置，其具备：处理室，其处理晶圆；加热器，其设置于处理室外并对处理室进行加热；热电偶，其测定处理室的温度；以及控制器，其基于热电偶的测温对加热器进行反馈控制。
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
在专利文献1所记载的结构中，有时无法准确地测定基板附近的温度，难以提高基板的处理均匀性。
本公开解决上述的现有技术的课题，提供一种能够提高基板的处理均匀性的技术。
用于解决课题的方案
为了解决上述问题，在本公开的一个实施例中，提供一种技术，其具备：
基板保持件，其保持基板；
反应室，在内部收纳所述基板保持件；
加热部，其配置于所述反应室的周围；以及
排气部，其构成为能够收纳第一温度测定部，该第一温度测定部配置在所述反应室的侧方并从所述反应室的外侧朝向所述反应室的内部在与由所述基板保持件保持的所述基板的表面平行的方向上延伸地配置。
发明效果
根据本公开，能够提高基板的处理均匀性。
附图说明
图1是表示本公开的实施方式1的基板处理装置的主要部分的结构的剖视图。
图2是表示本公开的实施方式1的基板处理装置的主要部分的与图1成直角方向的结构的剖视图。
图3是本公开的实施方式1的基板处理装置的气体温度测量部的剖视图。
图4是将本公开的实施方式1的基板处理装置的温度测量部的图3中的D部的详细内容放大表示的剖视图。
图5是表示本公开的实施方式1的基板处理装置的温度测量部向排气部侧壁面安装的安装部分的详细情况的剖视图。
图6是表示将设置于本公开的实施方式1的基板处理装置的多个温度测量部插入到晶圆上的状态下的主要部分的结构的剖视图。
图7是表示由设置于本公开的实施方式1的基板处理装置的多个温度测量部测量而得到的水平方向与温度的关系的曲线图。
图8是表示根据由设置于本公开的实施方式1的基板处理装置的多个温度测量部测量而得到的水平方向与温度的关系得到的水平方向与高度方向上的温度分布的曲线图。
图9是表示本公开的实施方式1的基板处理装置的控制部的结构的框图。
图10是表示本公开的实施方式1的基板处理方法的处理的流程的流程图。
图11是表示由本公开的实施方式1的基板处理装置的控制部控制的项目的一览表。
图12是表示本公开的实施方式1的基板处理装置的气体供给部的详细结构的框图。
图13是表示本公开的实施方式2的基板处理装置的主要部分的结构的剖视图。
具体实施方式
本公开预先测量基板处理装置的内部的温度分布，在处理基板时，使用之前测定出的温度分布数据来控制处理基板的条件，由此能够对同时处理的多个基板遍及各个基板的面内地实施均质的处理。
以下，基于附图详细说明本公开的实施方式。在用于说明本实施方式的所有附图中，对具有相同功能的部分标注相同的附图标记，原则上省略其重复的说明。
但是，本公开并不限定并解释为以下所示的实施方式的记载内容。本领域技术人员容易理解，在不脱离本公开的思想或主旨的范围内能够变更其具体结构。
使用图1至图12来说明本公开的第一实施方式。
[整体结构]
图1是表示本实施方式的基板处理装置100的主要部分的结构的剖视图，图2是表示图1的基板处理装置100的与中心成直角方向的主要部分的结构的剖视图。
在图1以及图2中，110是加热器，120是反应管(反应室)，130是内管，140是基板支撑件(晶圆盒)，150是向内管130的内部供给气体的气体供给部，160是相对于内管130的内部取出和放入基板支撑件(晶圆盒)140的晶圆盒升降机，200是第一温度测定部，190是第二温度测定部，180是控制基板处理装置100整体的控制部。
加热器110在利用晶圆盒升降机160将基板支撑件(晶圆盒)140安装于内管130的内部的状态下，对包括反应管120在内的内管130的内部进行加热。如图2所示，加热器110也可以被分割为在上下方向上分为多个区块的区域加热器(在图1以及图2的例子中为111、112、113这三个区域加热器)，针对每个区域加热器，基于后述的第二温度测定部190的温度传感器191、192、193的数据来调整施加的电压，从而控制加热状态。
基板支撑件(晶圆盒)140保持多张基板(晶圆)101，利用由分隔板支撑部141支撑的多个分隔板142将多个基板之间分隔。143是位于分隔板142的最上方的顶板。144是基板支撑件140的支柱。
基板支撑件140由支柱144与晶圆盒升降机160连接，由晶圆盒升降机160，进行将所保持的多张基板101相对于内管130的内部和外部(内管130的下部)的取出和放入。
150是向内管130的内部供给气体的气体供给部，构成为在图1所示的截面的同一面内具备多个，以便能够与由基板支撑件140保持的基板101的上下方向的间距(间隔)相符地向每个基板101供给气体。气体供给部150在内管130的内部安装在与由基板支撑件140保持的基板101的表面大致平行的方向上。
在内管130且与气体供给部150的前端部分相对的部位形成有多个气体导入孔131，以将从气体供给部150供给的气体导入到内管130的内部。
另一方面，在内管130的壁面的与形成有多个气体导入孔131的部位相对的部位形成有狭缝132，使从多个气体导入孔131供给到内管130的内部的气体中的对在包括由基板支撑件140保持的基板101的表面的内管130的内部中的反应无助的气体从内管130的内部向反应管120侧排出。
通过狭缝132从内管130的内部向反应管120侧排出的气体从排气部261通过排气口262由未图示的由空泵等构成的排气机构向反应管120的外部排出。
160是晶圆盒升降机，使基板支撑件140取出和放入内管130的内部，即将基板支撑件140从内管130的内部向外部(内管130的下部)取出，或者相反地将基板支撑件140从内管130的外部(内管130的下部)向内部插入。
晶圆盒升降机160具备：工作台164，其支撑基板支撑件140的支柱144；上工作台168，其搭载于工作台164；旋转驱动电动机161，其固定于工作台164并旋转驱动支柱144；上下驱动电动机162，其沿上下方向驱动工作台164；滚珠丝杠163，其与上下驱动电动机162连接；滚珠螺母165，其固定于工作台164并与滚珠丝杠163螺合；引导轴166，其引导工作台164的上下方向的移动；以及滚珠轴承167，其固定于工作台164并承受工作台164的沿着引导轴166的上下方向的移动。
使上下驱动电动机162驱动而利用晶圆盒升降机160使上工作台168上升至与架台框架171的上表面1711抵接，从而如图1所示，由基板支撑件140保持的基板101配置于内管130的内部。在该状态下，上工作台168与架台框架171的上表面1711抵接，反应管120的内部相对于外部保持气密，由未图示的真空排气机构(真空泵)从排气部261进行真空排气，由此反应管120的内部能够维持真空状态。
180是控制部，控制基板处理装置100的各部的动作。此外，使用图9对控制器的详细情况进行说明。
图2所示的190是测定反应管120的内壁的侧部的温度的第二温度测定部，在第一至第三区域加热器111、112、113的对应的位置分别设置温度传感器191、192、193，测量由加热器110加热中的反应管120的内部的温度。此外，关于第一温度测定部200在后面叙述。
图12表示气体供给源的结构。气体供给源构成为，按气体种类将阀和MFC共用化，将其分支而从构成喷嘴330的喷嘴330-1至330-8分别向设置于图1所示的气体供给部150的八个气体导入管155供给。
即，在本公开中，构成为：利用MFC321控制通过气体供给部150供给的原料气体的流量，利用阀311控制气体供给的开启关闭后，分支至喷嘴330-1至330-8，从各个喷嘴供给至气体供给部150的内部的气体导入管155。
另外，利用MFC322控制通过气体供给管332供给的反应气体的流量，利用阀312控制气体供给的开启关闭后，分支至喷嘴330-1至330-8，从各个喷嘴向气体供给部150的内部的气体导入管155供给。
进而，构成为，利用MFC323控制通过气体供给管333供给的载气的流量，利用阀313控制气体供给的开启关闭后，分支至喷嘴330-1至330-8，从各个喷嘴向气体供给部150的内部的气体导入管155供给。
根据本公开，按照针对每种气体将阀和MFC共用化，因此能够简化气体供给系统的结构。
在图1中说明的结构中，第一温度测定部200测定在内管130的内部由基板支撑件140保持的基板101的上部的温度分布。
第一温度测定部200具备与气体供给部150的主体部151以及金属制的突起部罩157相同构造的主体部251以及金属制的突起罩257，具有在安装于主体部251的导管252的内部插入有安装了温度传感器的管210-1至210-3的结构。管210-1至210-3通过排气部261的内部，分别通过作为位置调整部的波纹管270-1至270-3向外部伸出。
另外，第一温度测定部200构成为，在后述的基板处理工序(成膜工序)中，作为测定基板101的温度的位置，由波纹管270-1至270-3配置于基板101与排气部261之间的处理空间，测定基板101的附近。
管210-1至210-3形成为如下长度：在压入反应管120的内部的状态下，前端部分通过形成于内管130的狭缝132到达在内管130的内部由基板支撑件140保持的基板101的与狭缝132相反一侧的端部。
管210-1至210-3可以分别进行相对于反应管120的内部的取出和放入，另外，也可以使用驱动机构(驱动部)将管210-1至210-3同时进行相对于反应管120的内部的取出和放入。
第一温度测定部200，例如具备两个位置传感器，一个检测管210-1至210-3如图1所示到达后退端的位置，另一个检测管210-1至210-3到达前进端的位置。并且，也可以构成为在各管分别具备多个位置传感器，检测管210-1至210-3的中间位置(温度测定位置)。
在管210-1中，在由加热器110的第一区域加热器111加热的区域中测量由基板支撑件140保持的基板101上的温度分布，在管210-2中，在由加热器110的第二区域加热器112加热的区域中测量由基板支撑件140保持的基板101上的温度分布，在管210-3中，在由加热器110的第三区域加热器113加热的区域中测量由基板支撑件140保持的基板101上的温度分布。
这里，第二温度测定部190的温度传感器191相对于内管130的高度方向的测定位置是与管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是与管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被设定为与管210-3的高度大致相同的高度。
图3示出在第一温度测定部200的管210-1的内部安装有温度传感器211的状态的剖视图。管210-1和210-3也具有同样的结构。
在图4中示出图3的第一温度测定部200的管210-1前端部分的由圆D包围的部分的详细情况。在管210-1的内部形成有孔2100，但在管210-1的前端部分，孔2100被封闭。另一方面，如图3所示，管210-1的与前端部分相反一侧的端部穿设孔2100而形成有开口部2101。
在形成于管210-1的孔2100的内部从开口部2104侧插入温度传感器(在本实施方式中为热电偶式的温度传感器)211，并固定于在管210-1形成的孔2100的前端部附近。电线2121和2122(以下将它们统称为电线212)从温度传感器211延伸到开口部2101之外并与控制部180连接，由温度传感器211检测出的信号被发送到控制部180。
在图5中示出图1中用圆圈包围的区域B的详细结构、即安装于排气部261的真空波纹管270-1和管210-1的详细结构。在真空波纹管270-1的端部的凸缘271形成有：槽部273，其安装用于进行与排气部261之间的真空密封的O形环282；以及槽部272，其安装用于进行与管210-1之间的真空密封的O形环281。
在这样的结构中，凸缘271与排气部261之间通过O形环282保持气密。另一方面，凸缘271与管210-1之间的气密由O形环281保持，但管210-1向轴向的移动成为自由的状态。
通过设为这样的结构，在使由未图示的真空泵等构成的排气机构动作而从排气部261经由形成于内管130的狭缝132将内管130的内部排气成真空的状态下，能够一边维持此真空，一边使管210-1沿轴向移动而相对于内管130调整位置。
在图1中示出使管210-1至210-3沿轴向后退而使管210-1至210-3的前端部分从内管130的狭缝132脱离的状态。
使管210-1至210-3沿轴向后退而成为图1所示的状态，在驱动晶圆盒升降机160而将基板支撑件140进行相对于内管130的内部的取出和放入时，能够防止管210-1至210-3与内管130干涉。
此外，在图1中示出了管210-1至210-3的前端部分后退至从内管130的狭缝132脱离的位置的状态，但只要不与相对于内管130的内部取出和放入的基板支撑件140干涉即可，因此管210-1至210-3的前端部分也可以是不从内管130的狭缝132脱离而进入狭缝132的状态。
另一方面，图6表示在驱动晶圆盒升降机160而将基板支撑件140插入内管130的内部的状态下使管210-1至210-3沿轴向前进的状态。在该状态下，管210-1至210-3的前端部分插入至由基板支撑件140保持的基板101的与狭缝132相反一侧的端部。
在利用加热器110对基板101进行了加热的状态下，使管210-1至210-3从前进至图6所示的位置的状态连续地后退或者通过步进进给而后退至图1所示的位置，或者从图1所示的位置连续地前进或者通过步进进给而前进至图6所示的位置，能够测定基板101的温度分布。
在图3以及图4中，示出了在形成于管210-1的孔2100的内部仅安装有一个温度传感器211的例子，但也可以构成为在孔2100的内部隔开预定的间隔的多个部位(例如，四个部位)固定温度传感器211。由此，在管210-1至210-3的内部分别以预定的间距安装多个温度传感器211，能够不使管210-1至210-3移动而在内管130的内部的相同高度同时测量多个位置的温度。
此外，在上述的例子中，示出了在形成于管210-1的孔2100的内部固定温度传感器211的例子，但也可以构成为不在形成于管210-1的孔2100的内部插入并固定一个温度传感器211，而在孔2100的内部一边使温度传感器211各移动预定的间距一边测量多个部位的温度。
在图7的曲线图中，示出由安装于图4所示的三个管210-1至210-3的内部的各温度传感器211测量出的温度的分布。在图7的曲线图中，示出了使管210-1至210-3的轴向的位置错开来测量基板上的四处的温度的结果。这里，若在管210-1至210-3的内部分别安装四个温度传感器211，则即使不使管210-1至210-3的轴向的位置偏移而同时测量四处的温度，也能够得到图7所示那样的数据。
基于第一温度测定部200的各温度传感器211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，求出由第二温度测定部190的温度传感器191、192、193测量出的温度与使第一温度测定部200的管210-1至210-3的位置错开而分别由一个温度传感器211依次测量出的各四处的温度、或者由安装于管210-1至210-3的内部的各四个温度传感器211同时测量而得到的温度的关系。
关于这样的温度测定，使对加热器110的各区域加热器111、112、113施加的电压变化来改变包括反应管120在内的内管130的内部的加热条件，从而将加热条件、多个加热条件下的第一温度测定部200的各温度传感器211得到的温度测量结果、以及第二温度测定部190的温度传感器191、192、193得到的温度测量结果的数据相关联地存储于后述的存储装置180c。
图8的曲线图示出从图7的曲线图得到的内管130的内部的水平方向和高度方向(垂直方向)的温度分布。由此，通过在高度不同的多个部位并在水平方向上测量多个部位的温度，能够求出内管130的内部的高度方向的温度分布。由此，能够在内管130的内部进行更高精度的温度控制。
[控制器]
图9表示本实施方式的基板处理装置100的控制器即控制部180的结构。控制部180构成为具备CPU(Central Processing Unit)180a、RAM(Random Access Memory)180b、存储装置180c、输入输出端口(I/O端口)180d的计算机。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。控制部180构成为能够连接例如构成为触摸面板等的输入输出装置181、外部存储装置182。
存储装置180c由例如闪存、HDD(Hard Disk Drive)等存储介质构成。在存储装置180c内，将控制基板处理装置100的动作的控制程序、记载有后述的基板处理的步骤、条件等的加工制程、以及上述的加热条件和多个加热条件下的第一温度测定部200得到的温度测量结果与第二温度测定部190得到的温度测量结果的数据关联并以能够读出数据库等的方式保存加工制程。
此外，加工加工制程是以使控制部180执行后述的基板处理工序中的各步骤而能够得到预定的结果的方式组合，作为程序发挥作用。
以下，也将该程序制程、控制程序等统称为程序。此外，在本说明书中，在使用程序这一用语的情况下，存在仅包含程序制程单体的情况、仅包含控制程序单体的情况、或者包含这两者的情况。另外，RAM180b构成为暂时保持由CPU180a读出的程序、数据等的存储区域(工作区)。
I/O端口180d与加热器110、晶圆盒升降机160的上下驱动电动机162、旋转驱动电动机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”也包括各部通过物理电缆连接的意思，但也包括能够直接或间接地发送/接收各部的信号(电子数据)的意思。例如，也可以在各部之间设置对信号进行中继的器材、对信号进行转换或运算的器材。
CPU180a构成为读出并执行来自存储装置180c的控制程序，并且根据来自控制部180的操作命令的输入等从存储装置180c读出加工制程。并且，CPU180a构成为能够按照读出的加工制程的内容来控制向加热器110的电力供给动作、晶圆盒升降机160的上下驱动电动机162、旋转驱动电动机161的旋转动作、未图示的基板搬入口的开闭动作等。
此外，控制部180不限于构成为专用的计算机的情况，也可以构成为共用的计算机。例如，准备存储有上述的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，使用该外部存储装置182向共用的计算机安装程序等，由此能够构成本实施方式的控制部180。
此外，用于向计算机供给程序的机构不限于经由外部存储装置182供给的情况。例如，也可以使用网络183(因特网、专用线路)等通信机构，不经由外部存储装置182地供给程序。此外，存储装置180c、外部存储装置182构成为计算机可读记录介质。以下，将它们统称为记录介质。此外，在本说明书中，在使用记录介质这一用语的情况下，有时仅包含存储装置180c单体，有时仅包含外部存储装置182单体，或者有时包含这两者。
[基板处理工序(成膜工序)]
接着，使用图10对使用图1至图9中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)进行说明。
本公开能够应用于成膜工艺和蚀刻工艺中的任一者，作为半导体装置(器件)的制造工序的一个工序，作为在基板101上形成薄膜的工序的一例，对形成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的内部执行。制造工序的执行通过控制部180的存储装置180c中存储的程序执行来进行。
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，利用未图示的位置检测器检测第一温度测定部200的管210-1至210-3后退至图1所示的位置的情况，接收该位置检测器的信号，使晶圆盒升降机160的上下驱动电动机162动作而使基板支撑件(晶圆盒)140上升。由此，如图1所示，晶圆盒升降机160将基板支撑件140插入在反应管120的内部设置的内管130。在该状态下，载置于基板支撑件140的基板101成为相对于分隔板142的预定的高度(间隔)。
在该状态下，具有：
(a)一边对加热器110的每个区域加热器111、112、113施加电力来对插入到内管130的内部的基板支撑件140所保持的多个基板101进行加热，一边利用第一温度测定部200测定基板101的附近的温度并利用第二温度测定部190测定反应管120的侧部的温度，并且使晶圆盒升降机160的旋转驱动电动机161动作来使基板支撑件140以恒定的速度旋转的工序；
(b)对于收纳于内管130的内部的基板101，从气体供给部150的导入管153向内管130的内部供给第一气体的工序；
(c)停止来自导入管153的第一气体的导入，将反应管120的内部的残留气体从排气部261向外部排出而除去残留气体的工序；
(d)对于收纳于内管130的内部的基板101，从导入管153向内管130的内部供给第二气体的工序；以及
(e)停止来自导入管153的气体的导入，将反应管120的内部的残留气体从排气部261向外部排出而除去残留气体的工序，
重复多次上述(b)～(e)的工序，在基板101上形成第一层。
此外，在本说明书中使用“基板”这一术语时，有时是指“基板本身”，有时是指“基板与形成于其表面的预定的层、膜等的层叠体(集合体)”(即，包括形成于表面的预定的层、膜等在内称为基板)。另外，在本说明书中使用“基板的表面”这一术语的情况下，有时是指“基板本身的表面(露出面)”，有时是指“形成于基板上的预定的层、膜等的表面、即作为层叠体的基板的最表面”。
此外，在本说明书中使用“基板”这一术语的情况也与使用“晶圆”这一术语的情况同义。
接着，按照图10所示的流程图对具体的成膜工序的例子进行说明。
(工艺条件设定)：S1301
首先，控制部180的CPU180a读入存储装置180c中保存的加工加工制程和关联的数据库并设定工艺条件。
图11表示CPU180a读入的加工加工制程1400的一例。作为加工加工制程1400的主要项目，有气体流量1410、温度数据1420、处理循环数1430等。
气体流量1410具有从未图示的气体供给源通过气体供给部150的导入管153向反应管120以及内管130的内部供给的原料气体流量1411、反应气体流量1412、载气流量1413等项目。
作为温度数据1420，基于预先求出的由第二温度测定部190的温度传感器191、192、193测量出的温度与由安装于第一温度测定部200即管210-1至210-3的内部的温度传感器211测量出的温度的关系，具有加热器110的每个区域加热器111、112、113的加热温度1421(每个区域加热器111、112、113的施加电压)。
(基板搬入)：S1302
在将新的基板101一张张地搭载并保持于基板支撑件140的状态下，驱动晶圆盒升降机160的上下驱动电动机162而使基板支撑件140上升，将基板支撑件140搬入在反应管120的内侧设置的内管130的内部。
(压力调整)：S1303
在基板支撑件140被搬入到内管130的内部的状态下，利用未图示的真空泵从排气部261将反应管120的内部进行真空排气，将反应管120的内部调整为期望的压力。
(温度调整)：S1304
基于在步骤S1301中读入的加工制程，在利用未图示的真空泵进行真空排气以使反应管120的内部成为期望的压力(真空度)的状态下，利用加热器110对反应管120的内部进行加热。为使此时安装在第一温度测定部200即管210-1至210-3的内部的温度传感器211测定的温度成为所希望的温度分布，使用由安装在第一温度测定部200即管210-1至210-3的内部的温度传感器211和第二温度测定部190的温度传感器191、192、193测量的温度信息，基于图6所示的结构中预先测定的内管130的内部的基板101的表面附近的多个部位的温度分布数据和由此时安装在第一温度测定部200即管210-1至210-3的内部的温度传感器211测量的温度、由反应管120的侧部中的第二温度测定部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的表面附近的多个部位的温度分布，对加热器110的每个区域加热器111、112、113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的处理完成为止的期间持续进行。
另外，使用由第一温度测定部200即温度传感器211和第二温度测定部190的温度传感器191、192、193测量出的温度信息，控制晶圆盒升降机160的旋转驱动电动机161的动作，调整基板支撑件140的旋转速度。
即，在图6所示的结构中，基于由第一温度测定部200预先测定的内管130的内部的基板101的表面附近的多个部位的温度分布数据与此时由第二温度测定部190的温度传感器191、192、193测量出的温度的关系，使用由第二温度测定部190的温度传感器191、192、193测量出的温度数据，在CPU180a中预测基板101的表面附近的多个部位的温度。
并且，在该预测出的温度比预先设定的温度高的情况下，控制旋转驱动电动机161的动作而使基板支撑件140的旋转速度比预先设定的旋转速度高。另一方面，在预测出的温度比预先设定的温度低的情况下，控制旋转驱动电动机161的动作而使基板支撑件140的旋转速度比预先设定的旋转速度低。
[预定层形成工序]：S1305
接着，为了形成第一层，执行如下详细的步骤。
(原料气体供给)：S13051
在控制旋转驱动电动机161的动作而将保持基板101的基板支撑件140的旋转速度维持为预先设定的速度的状态下，使作为第一气体的原料气体以被调整流量后的状态从气体供给部150的导入管153向反应管120的内部流动。供给至反应管120的原料气体通过形成于内管130的气体导入孔131而供给至内管130的内部，一部分未供给至内管130的内部，而是停留在内管130与反应管120之间的空间。从导入管153供给的原料气体中的未对基板101的表面上的反应有助的气体从形成于内管130的狭缝132向反应管120侧流出并从排气部261排出。
从导入管153向内管130的内部导入第一气体，会对保持于基板支撑件140的基板101供给第一气体。作为一例，所供给的第一气体的流量设定为0.002～1slm(Standardliter per minute)的范围，更优选设定为0.1～1slm的范围。
此时，作为载气的非活性气体与第一气体一起从导入管153向反应管120的内部供给，并从排气部261排出。载气的具体流量设定为0.01～5slm的范围，更优选设定为0.5～5slm的范围。
载气从导入管153向反应管120的内部供给，一部分通过形成于内管130的气体导入孔131进入内管130的内部。另一方面，供给到反应管120的内部的载气的大部分从反应管120与内管130之间通过排气部261排出。此时，将加热器110的各区域加热器111、112、113的温度设定为如下的温度：使由基板支撑件140支撑的在上下方向上排列的基板101的温度遍及各个基板101的整个面地成为例如250～550℃的范围内的温度。
在内管130的内部流动的气体仅为第一气体和载气，向内管130供给第一气体，在基板101(表面的基底膜)上形成例如小于1原子层至数原子层左右的厚度的第一层。
(原料气体排气)：S13052
向内管130的内部经由导入管153以预定的时间供给原料气体即第一气体，在加热至预定的温度范围的基板101的表面形成第一层后，停止第一气体的供给。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，将残留在包含内管130的反应管120内的未反应或有助于第一层形成后的第一气体从内管130及反应管120的内部排除。
此时，维持来自导入管153的载气向反应管120内部的供给。载气作为吹扫气体发挥作用，能够提高将残留于反应管120的内部的未反应或有助于第一层形成后的第一气体从内管130和反应管120的内部排除的效果。
(反应气体供给)：S13053
除去内管130和反应管120的内部的残留气体后，从导入管153向内管130的内部供给反应气体即第二气体，将对反应无助后的第二气体经由排气部261从内管130和反应管120排出。由此，对基板101供给第二气体。具体而言，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153供给载气，成为停止向内管130和反应管120的内部供给载气的状态，载气不与第二气体一起被供给到反应管120的内部。即，第二气体不会被载气稀释而被供给到反应管120和内管130的内部，因此能够提高所形成的层的成膜速率。此时的加热器110的温度设定为与第二气体供给步骤相同的温度。
此时，在反应管120和内管130的内部流动的气体仅为第二气体。第二气体与在原料气体供给步骤(S13051)中形成于基板101上的第一层的至少一部分发生取代反应。在取代反应时，第一层中所含的例如Si与第二气体中所含的O键合，在基板101上形成作为包含Si和O的第二层的SiO2层。
(残留气体排气)：S13054
在形成第二层后，停止从导入管153向反应管120的内部和内管130的内部供给第二气体。然后，通过与步骤S13052同样的处理步骤，将残留于反应管120的内部和内管130的内部的未反应或有助于第二层的形成后的第二气体、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)
将依次进行步骤S1305中的上述详细步骤S13051～步骤S13055的循环进行1次以上(预定次数(n次))，由此在基板101上形成预定厚度(例如，0.1～2nm)的第二层。上述循环优选重复多次，例如优选进行10次～80次左右，更优选进行10次～15次左右，由此能够在基板101的表面形成具有均匀的膜厚分布的薄膜。
从上述说明的原料气体供给的开始起至由反应气体而形成的残留气体排气的结束，为使反应管120的内部成为所希望的温度分布，使用由第一温度测定部200以及第二温度测定部190的温度传感器191、192、193测量出的温度信息，基于使用第一温度测定部200预先测定出的内管130的内部的基板101表面附近的多个部位的温度分布数据与此时由第二温度测定部190的温度传感器191、192、193测量出的温度的关系，在CPU180a中进行基板101表面附近的多个部位的温度推定，基于该推定出的温度数据对加热器110的每个区域加热器111、112、113的通电量(施加电压)进行反馈控制。
另外，使用由第二温度测定部190的温度传感器191、192、193测量出的温度信息来控制晶圆盒升降机160的旋转驱动电动机161的动作，调整基板支撑件140的旋转速度。
(后吹扫)：S1306
在将上述步骤S1305的一系列的工序反复执行了预定的次数之后，从导入管153向反应管120的内部和内管130的内部供给N2气体，并从排气部261排气。N2气体作为吹扫气体发挥作用，由此反应管120的内部和内管130的内部用非活性气体吹扫，残留在反应管120的内部和内管130的内部的气体、副产物被从反应管120内去除。另外，停止向加热器110的被模块化的各区域加热器111、112、113施加电力，停止加热器110的加热，停止晶圆盒升降机160的旋转驱动电动机161的动作，停止基板支撑件140的旋转。
(基板搬出)：S1307
之后，使晶圆盒升降机160的上下驱动电动机162动作而使基板支撑件(晶圆盒)140从反应管120的内管130下降，将在表面形成有预定厚度的薄膜的基板101从基板支撑件140取出。
(降温)：S1308
最后，在停止向加热器110的各区域加热器111、112、113施加电力的状态下使加热器110的温度下降，由此结束基板101的处理。
此外，作为第一气体(含硅气体)，例如，使用Si2Cl6(六氯化二硅)，作为第二气体(含氧气体)，使用O2(氧)(或O3(臭氧)或H2O(水))，作为载气(非活性气体)，使用N2(氮)气体或Ar(氩)气体等。
在上述说明的例子中，对在基板101上形成例如SiO2膜的例子进行了说明，但本实施方式不限于此。例如，也可以代替SiO2膜而形成Si3N4(氮化硅)膜或TiN(氮化钛)膜。另外，不限于这些膜。例如，也可以应用于由W、Ta、Ru、Mo、Zr、Hf、Al、Si、Ge、Ga等或与这些元素同族的元素构成的元素单质的膜、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，在形成这些膜时能够使用上述含卤素气体、包含卤素元素、氨基、环戊基、氧(O)、碳(C)、烷基等中的至少任一种的气体。
根据本公开，能够针对多张基板遍及各个基板的整个面地将成膜中的基板温度大致均匀地保持期望的温度，能够稳定地实施对在反应管的内部沿上下方向隔开预定的间隔地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，能够提供一种基板处理装置，其能够兼顾对装载于晶圆盒的多张晶圆均匀地进行成膜处理以及基于测定处理室的温度的热电偶的测温结果对加热器进行反馈控制，能够对在反应管的内部沿上下方向隔开预定的间隔地设置的多个晶圆的表面实施均质的成膜处理。
根据以上说明的本公开，在基于预先测量的数据在基板上成膜的过程中，能够对每个区块加热器进行温度的控制，因此能够使处理中的基板的温度大致均匀，能够稳定地维持在多个排列的基板各自的表面形成高品质的薄膜。
作为本公开的第二实施方式的基板处理装置300，使用图13对作为在第一实施方式中说明的基板处理装置100的图1的结构的基础上在气体供给部150的气体导入部154中在突起部罩157侧安装有加热器230的结构进行说明。对与在第一实施方式中说明的图1的结构相同的结构部件标注相同的部件符号，避免重复的说明。
在由固定于反应管120的内部的第二温度测定部190测定出的反应管120的内部的温度比预先设定的温度低的情况下，在第一实施方式中是如下的结构：对构成加热器110的各区域加热器111、112、113施加电力而在内管130的内部对由基板支撑件(晶圆盒)140保持的基板101进行加热。
但是，在由于某种原因而使构成加热器110的各区域加热器111、112、113的温度大幅偏离预定的温度的情况下等，有时即使增大对各区域加热器111、112、113施加的电力，各区域加热器111、112、113的温度也不会立即追随。
与此相对，在本实施方式中，作为在气体导入部154的突起部罩157侧安装有加热器230的结构，设为在向反应管120的内部供给之前，利用加热器230在形成于导入管153的孔1531的内部加热气体的结构。
即，设为以下结构：在由固定于反应管120的内部的第二温度测定部190测定出的与构成加热器110的各区域加热器111、112、113的位置对应的反应管120的内部的温度比预先设定的温度低的情况下，对构成加热器110的各区域加热器111、112、113施加电力在内管130的内部对由基板支撑件(晶圆盒)140保持的基板101进行加热，同时对安装于气体导入部154的突起部罩157侧的加热器230施加电力而对气体导入部154以及插入到气体导入部154的导入管153进行加热，来加热通过导入管153的孔1531的内部而向反应管120的内部供给的气体。
通过设为这样的结构，能够迅速地应对由第二温度测定部190测定出的反应管120的内部的温度的变动，能够将形成于基板101上的膜的品质保持为恒定。
另外，通过设为在气体导入部154的突起部罩157侧安装有加热器230的结构，能够利用加热器230对向反应管120的内部供给的气体进行预加热，刚导入到内管130的内部之后的气体的温度与滞留于内管130的内部的气体的温度之差变小，能够取得在基板101上形成的膜的品质并保持恒定。
根据以上说明的本实施方式，在基于预先测量的数据在基板上成膜的过程中，能够对区块加热器进行温度的控制，因此能够使处理中的基板的温度大致均匀，能够稳定地维持在多个排列的基板各自的表面形成高品质的薄膜。
在上述的实施方式中，记载了设置有多个收纳部的例子，但不限于此，只要有一个即可。
另外，在上述的实施方式中，记载了在基板保持件保持多个基板的结构，但不限于此，也可以在基板保持件保持一张基板并处理，也可以将基板保持件构成为能够保持一张基板。
另外，在上述的实施方式中，作为半导体装置的制造工序的一个工序，记载了成膜工序，但不限于成膜工序，也能够应用于热处理、等离子体处理等工序。
另外，在上述的实施方式中，记载了能够实施半导体装置的制造工序的一个工序的基板处理装置，但不限于此，也可以是对陶瓷基板、液晶设备的基板、发光设备的基板等基板进行处理的基板处理装置。
符号说明
100、300—基板处理装置，101—基板，110—加热器，120—反应管(反应室)，140—基板支撑件(晶圆盒)，200—第一温度测定部，261—排气部。

Claims (15)

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；
反应室，其在内部收纳所述基板保持件；
加热部，其配置于所述反应室的周围；以及
排气部，其构成为能够收纳第一温度测定部，该第一温度测定部配置在所述反应室的侧方并从所述反应室的外侧朝向所述反应室的内部在与由所述基板保持件保持的所述基板的表面平行的方向上延伸地配置。
2.根据权利要求1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，
所述第一温度测定部配置为，位于由所述基板保持件保持的多个所述基板之间。
3.根据权利要求1或2所述的基板处理装置，其特征在于，
所述第一温度测定部具备多个内置有温度传感器的管，多个所述管配置为，能够相对于所述排气部前后滑动。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的基板处理装置，其特征在于，
还具备第二温度测定部，其固定在所述反应室的内部，测定所述反应室的内部的温度。
5.根据权利要求4所述的基板处理装置，其特征在于，
所述加热部具有与在所述反应室的高度方向上不同的位置对应的多个区域加热器，所述第二温度测定部在与所述多个区域加热器各个的高度对应的位置具有多个温度传感器。
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配置在与所述多个区域加热器各个的高度对应的位置。
7.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
所述加热部具有与在所述反应室的高度方向上不同的位置对应的多个区域加热器，
所述第一温度测定部具备多个内置有多个温度传感器的管，
多个所述管配置在与所述排气部的所述多个区域加热器各个的高度对应的位置。
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利用内置于所述管的所述多个温度传感器同时测定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或8所述的基板处理装置，其特征在于，
具有控制部，所述控制部构成为，能够基于由所述第一温度测定部测量出的与所述多个区域加热器对应的位置处的多个点的温度分布的数据来控制所述加热部的所述多个区域加热器。
10.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
具备气体供给部，其向所述反应室供给气体，
所述排气部排出所述气体。
11.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
在所述基板的处理过程中，所述第一温度测定部配置于测定所述基板的温度的位置。
12.根据权利要求11所述的基板处理装置，其特征在于，
所述第一温度测定部配置于所述基板与所述排气部之间。
13.根据权利要求12所述的基板处理装置，其特征在于，
具备位置调整部，其调整所述第一温度测定部的位置，
构成为，由所述位置调整部将所述第一温度测定部配置在所述基板与所述排气部之间。
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室的内部的工序；
加热所述反应室的工序；
将设置于所述反应室的侧方并由排气部收纳的第一温度测定部插入所述反应室的内部，利用所述第一温度测定部测定由所述基板保持件保持的基板的温度的工序；
将所述第一温度测定部的位置调整到所述基板附近的位置的工序；
向所述反应室内部供给气体的工序；以及
基于由所述第一温度测定部测定的所述基板的温度，对所述基板进行加热处理的工序。
15.一种程序，其特征在于，其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室的内部的步骤；
加热所述反应室的步骤；
将设置于所述反应室的侧方并由排气部收纳的第一温度测定部插入所述反应室的内部，利用所述第一温度测定部测定由所述基板保持件保持的基板的温度的步骤；
将所述第一温度测定部的位置调整到所述基板附近的位置的步骤；
向所述反应室内部供给气体的步骤；以及
基于由所述第一温度测定部测定的所述基板的温度，对所述基板进行加热处理的步骤。
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