JP2012089557A - 基板処理装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】炉内端子部付近の発熱体の温度低下を防ぎ、発熱体全周に亘って温度の均一性を向上させる。
【解決手段】円筒型に形成された断熱壁４１と、前記断熱壁に囲まれた基板を処理する円筒型処理室と、前記処理室と前記断熱壁との間に設けられて前記処理室を加熱する螺旋巻き状の発熱体４５とを備え、前記発熱体は、その一部が前記断熱壁を貫通するとともに、該断熱壁の内部の途中から、端子部として断面積を大きくして外部に引き出されることで、前記端子部を介して供給される電力によって前記断熱壁の内部の途中まで前記発熱体を発熱させ、前記断熱壁の内壁面における前記発熱体の温度低下を抑制する。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板処理装置及び半導体装置の製造方法に係り、特に断熱壁に設けられる発熱体に関する。

従来、処理室内の温度分布の不均一性を改善するために、処理室を加熱する発熱体に、断熱壁を貫通して外部に引き出す給電用端子の他に、放熱用ダミー端子を新たに設けたり（例えば、特許文献１参照）、あるいは発熱体端子を断熱壁の厚さ方向に斜めに貫通させて外部に引き出したりしている（例えば、特許文献２参照）。

特開平４−３１８９２３号公報 特開２００１−２０８４７８号公報

しかしながら、上述した従来の技術では、放熱用ダミー端子を新たに設けたり、断熱壁に斜めの貫通孔を設けたりする必要があるため、構造が複雑になるという問題があった。また、端子からの放熱により発熱体の温度低下が起こるため、処理室内の温度分布の均一性になお改善の余地があった。

本発明の目的は、簡単な構造でありながら、発熱体の温度低下を防ぎ、処理室内温度の均一性を改善することが可能な基板処理装置及び半導体装置の製造方法を提供することにある。

本発明の一実施の態様によれば、
円筒形に形成された断熱壁と、
前記断熱壁に囲まれた基板を処理する処理室と、
前記処理室と前記断熱壁との間に設けられて前記処理室を加熱する発熱体であって、前記発熱体に給電するために該発熱体と端子接続される給電部が前記断熱壁の内部に発熱可能に設けられ、前記給電部を発熱させることにより、前記給電部の放熱による前記発熱体の温度低下を抑制するようにした発熱体と
を備えた基板処理装置が提供される。

本発明の他の態様によれば、
円筒形状に形成された断熱壁の内側に設けられた発熱体によって囲まれた処理室に基板を搬入する工程と、
前記発熱体によって前記処理室の基板を加熱し、前記処理室にガスを供給しつつ排気して前記基板を処理する工程とを有し、
前記基板処理工程では、前記発熱体と端子接続される給電部が前記断熱壁の内部に発熱可能に設けられ、前記給電部を発熱させることにより、前記給電部の放熱による前記発熱体の温度低下を抑制するようにした発熱体により、前記処理室内の基板を加熱する半導体装置の製造方法が提供される。

本発明によれば、発熱体の温度低下を防ぎ、処理室内温度の均一性を向上することができる。

本発明の一実施の形態に係る基板処理装置に用いられる発熱体の説明図であって、（ａ）は発熱体の端子部構造を示す炉の部分縦断面図、（ｂ）は発熱体の端子部の温度分布図を示す。 本発明の一実施の形態に係る基板処理装置に用いられる発熱体の端子部を含む保持構造の説明図であって、（ａ）は炉の部分横断面図、（ｂ）はその側面図である。 本発明の一実施の形態に係る発熱体の保持構造の機能説明図である。 本発明の他の実施の形態に係る発熱体の保持構造を示す炉の部分断面図である。 比較例に係る発熱体の端子部の温度分布のシミュレーション結果を示す図である。 本発明の一実施例に係る端子部の温度分布のシミュレーションを説明する図であって、（ａ）は端子部構造モデル図、（ｂ）は端子部の温度分布図を示す。 本発明の一実施例に係る端子部の温度分布のシミュレーションを説明する図であって、（ａ）は端子部構造モデル図、（ｂ）は端子部の温度分布図を示す。 本発明の一実施例に係る端子部構造の温度分布のシミュレーションを説明する図であって、（ａ）は端子部構造モデル図、（ｂ）は端子部の温度分布図を示す。 本発明の一実施の形態に係る基板処理装置を構成する処理炉の縦断面図である。 本発明の一実施の形態に係る基板処理装置を構成するヒータユニットの一部破断した斜視図である。 従来例の発熱体の端子部構造の問題点を説明した炉の部分平断面図である。 参考例の基板処理装置に用いられる発熱体の説明図であって、（ａ）は発熱体の端子部構造を示す炉の部分縦断面図、（ｂ）は発熱体の端子部の温度分布図を示す。 参考例の発熱体の端子部構造の問題点を説明した炉の部分平断面図である。

以下に、本発明の一実施の形態について説明する。

（基板処理装置の構成）
本実施の形態においては、本発明に係る基板処理装置は、図９に示されたＣＶＤ装置（バッチ式縦形ホットウオール形減圧ＣＶＤ装置）を備えて構成されている。

図９に示すように、ＣＶＤ装置は処理容器としてのプロセスチューブ１１を備えており、プロセスチューブ１１はアウタチューブ１２とインナチューブ１３とから構成されている。インナチューブ１３は石英（ＳｉＯ₂）または炭化シリコン（ＳｉＣ）が使用されて
円筒形状に一体成形され、アウタチューブ１２は石英または炭化シリコンが使用されて円筒形状に一体成形されている。インナチューブ１３は上下両端が開口しており、インナチューブ１３の内部はウエハ１が搬入される処理室１４を形成している。インナチューブ１３の下端開口はウエハ１を出し入れするための炉口１５を構成している。アウタチューブ１２は内径がインナチューブ１３の外径よりも大きく上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されており、インナチューブ１３にその外側を取り囲むように同心円に被せられている。

アウタチューブ１２の下端とインナチューブ１３の下端との間はマニホールド１６によって気密封止されており、マニホールド１６がＣＶＤ装置のヒータベース３１によって支持されることにより、プロセスチューブ１１は垂直に据え付けられている。マニホールド１６には排気系としての排気管１７が接続されている。排気管１７はアウタチューブ１２とインナチューブ１３との間に形成された隙間からなる排気路１８に連通した状態になっている。後述するシールキャップ２０にはガス供給系としてのガス供給管１９がインナチューブ１３の炉口１５に連通するように接続されている。ガス供給管１９によって炉口１５に供給されたガスは、インナチューブ１３の処理室１４を流通して排気路１８を通って排気管１７によって排気される。マニホールド１６の下端面には処理室１４を閉塞するシールキャップ２０が下側から当接されるようになっている。シールキャップ２０はプロセスチューブ１１の外部に設けられたボートエレベータ２１（一部のみが図示されている）によって垂直方向に昇降される。シールキャップ２０上にはウエハ１を水平に保持するためのボート２２が垂直に支持されるようになっている。ボート２２は全体的に石英または炭化シリコンが使用されて構成されている。

アウタチューブ１２の外部にはプロセスチューブ１１内を加熱するヒータユニット４０が、アウタチューブ１２の周囲を包囲するように同心円に設備されている。ヒータユニット４０はプロセスチューブ１１内を予め設定された温度分布に加熱するように構成されている。

図９及び図１０に示すように、上述したヒータユニット４０は、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成された断熱壁４１と、この断熱壁４１に取りつけられた発熱体４５とを備えている。断熱壁４１は、例えば繊維状または球状のアルミナやシリカなどの材料が用いられる。図１０に示すように、発熱体４５はこの断熱壁４１の内壁面に沿って螺旋状に配設されている。発熱体４５は断熱壁４１の内壁面に発熱体４５の軸方向に設けられた支持体４４によって所定ピッチで支持されている。この発熱体４５に炉外から給電するために、複数個の引出口４３が断熱壁４１の軸方向に適宜間隔で断熱壁４１を径方向に貫通するように設けられ、これらの引出口４３から発熱体４５の一部が絶縁碍子５５を介して１対の端子４８、４８として引き出されるように構成されている。発熱体４５は、例えばＦｅ−Ｃｒ−Ａｌの合金であるカンタルやＭＯＳｉ_２およびＳｉＣなどの抵抗発熱材料が使用されている。

実施の形態において、上述したプロセスチューブ１１とヒータユニット４０とから炉が構成される。炉内５１とは断熱壁４１の内周壁面よりも内側の空間をいい、炉外５２とは断熱壁４１の外周壁面よりも外側の空間をいう。断熱壁４１の内周壁面４２は、炉内５１と断熱壁４１との境界面４２ａとなる。

（ＣＶＤ装置による成膜工程）
次に、前記構成に係るＣＶＤ装置によるＩＣ等の半導体装置の製造方法における一工程として成膜工程を簡単に説明する。

図９に示されているように、複数枚のウエハ１がボート２２に装填（ウエハチャージ）されると、複数枚のウエハ１を保持したボート２２は、ボートエレベータ２１によって持ち上げられて処理室１４に搬入（ボートローディング）される。この状態で、シールキャップ２０はマニホールド１６の下端開口をシールした状態となる。

プロセスチューブ１１の内部が所定の圧力（真空度）となるように、プロセスチューブ１１内が排気管１７を介して真空装置（図示せず）によって排気される。また、プロセスチューブ１１の内部が所定の温度となるように、ヒータユニット４０はプロセスチューブ１１の内部を加熱する。この際、処理室１４内が所定の温度分布となるように、ヒータユ
ニット４０の発熱体４５への通電具合が、温度センサ２４が検出した温度情報に基づきフィードバック制御される。続いて、ボート２２が回転機構２５によって回転されることにより、ウエハ１が回転される。

次いで、所定の流量に制御された原料ガスが、処理室１４内へガス導入管１９を通じて導入される。導入された原料ガスは処理室１４内を上昇し、インナチューブ１３の上端開口から排気路１８に流出して排気管１７から排気される。原料ガスは処理室１４内を通過する際にウエハ１の表面と接触する。この際に、熱ＣＶＤ反応によってウエハ１の表面上に薄膜が堆積（デポジション）される。

予め設定された処理時間が経過すると、不活性ガス供給源（図示せず）から不活性ガスが供給され、処理室１４内が不活性ガスに置換されるとともに、処理室１４内の圧力が常圧に復帰される。

その後、ボートエレベータ２１によりシールキャップ２０が下降されて、マニホールド１６の下端が開口されるとともに、処理済みのウエハ１がボート２２に保持された状態で、マニホールド１６の下端からプロセスチューブ１１の外部に搬出（ボートアンローディング）される。その後、処理済みのウエハ１はボート２２から取り出される（ウエハディスチャージ）。

（発熱体の問題の所在）
ところで、ヒータユニット４０は既述したように複数のウエハ１を処理するために円筒形状に形成されている（図１０）。発熱体４５は、このヒータユニット４０を構成する断熱壁４１の内周壁面に取りつけられるが、発熱体４５への給電のため、発熱体４５に接続した端子４８を断熱壁４１の内周壁面から断熱壁４１を貫通して断熱壁４１の外部へ引き出す必要がある。端子４８には通常導体が用いられ、導体は熱伝導率が断熱壁４１と比べて大幅に高い。

図１１に示すように、この端子４８は断熱壁４１を貫通して炉外５２へ引き出されるため、熱伝導率の高い端子４８を通して発熱体４５の熱が炉外５２へ伝導され（水平方向矢印）、炉外５２の端子４８から大量の熱が放熱される。その結果、炉内５１の発熱体４５と端子４８との接続部５４を含む端子付近５３において大幅な温度低下を引き起こし、端子付近５３の炉内温度が低下してしまい、炉内温度の均一性が保てなくなる。

これを回避するため、発熱体をそのまま端子として炉内から炉外に引き出し、炉外において給電線用の導体（図示せず）と接続することが考えられる。この場合、端子も発熱体と同じ材料で構成されているから、断面積を同径にして引き出すと、炉外における端子の温度が十分に下がらず、端子を給電線用の導体と接続できなくなるおそれがある。それは、端子を介して発熱体に電力を給電すると、端子が発熱体として作用し、その発熱量が大きく端子も加熱されてしまうからである。

（参考例）
そこで、端子の加熱を回避するために、発熱体の断面積を大きくしてから断熱壁を貫通させるようにして、端子の温度を下げるようにした。その参考例として、図１２（ａ）に示すように、端子４９を発熱体４５と同じ材料で構成したうえで、炉内５１の発熱体４５の断面積よりも、断熱壁４１を貫通して炉外５２に引き出される端子４９の断面積を大きくして、抵抗値を下げている。このように、発熱体４５を端子４９として炉内５１から炉外５２に引き出すにあたり、端子４９の断面積を大きくすることで、図１２（ｂ）に示すように、炉外側の端子４９の端部付近４９ａの温度が十分に下がるようにして、端子４９を給電線用の導線と接続可能にしている。しかし、炉外５２においては給電用の導体と端
子接続可能な程度に端子温度は下がっているが、炉内５１に入った直後（炉内５１と断熱壁４１との境界面４２ａ）における発熱体４５の温度も若干下がっていることがわかる。このため、炉内の温度分布の均一性になお改善の余地がある。

なお、図１３に示すように、発熱体４５と端子部４９との接続構造を、断熱壁４１に固定された端子４９を炉螺旋状に配置された炉内５１の発熱体４５に直接接続するようにすると、上述した炉内の端子付近の温度低下の問題に加えて、発熱体４５の変形や断線の問題も生じる。すなわち、断熱壁４１に固定された端子４９に螺旋状に配置された炉内５１の発熱体４５が直接接続される構造となっていると、発熱体４５の温度上昇により発熱体４５が膨張した際、図１３（ａ）に示すように、端子付近の発熱体４５に周方向（矢印方向）の応力が加わる。その結果、図１３（ｂ）に示すように、発熱体４５の端子付近に機械的ストレスが集中しやすくなり、発熱体４５の変形５６や、断線５７の主要因となる。

（一実施の形態）
そこで、本発明者は、断熱壁の内部に発熱部を設けて、端子付近の炉内温度の低下を防止するようにしている。本発明の一実施の形態の基板処理装置は、円筒形に形成された断熱壁と、前記断熱壁に囲まれた基板を処理する処理室と、前記処理室と前記断熱壁との間に設けられて前記処理室を加熱する発熱体とを備える。この発熱体は、前記発熱体の端子接続部を前記断熱壁の内部に発熱可能に設け、前記端子接続部を発熱させることにより、前記端子接続部の放熱による前記発熱体の温度低下を抑制するようにしたものである。

ここで端子接続部とは、発熱体とこの発熱体に電力を給電するための端子部との接続部をいう。端子接続部を発熱可能に設けるには、少なくとも端子接続部を発熱部で構成することによっても実現できるが、例えば、炉内の発熱体を、その断面積を保ってそのまま断熱壁内部に引き込み、その引き込んだ位置から発熱体の断面積を大きくして断熱壁から引き出すことによっても実現できる。この場合、そのまま断熱壁内部に引き込まれた発熱体が発熱部となり、発熱体の断面積が変わる部位が端子接続部となり、断面積を大きくして断熱壁から引き出される発熱体が端子となる。

断熱壁内部のどの位置から発熱体の断面積を大きくするかは、発熱体からの発熱と放熱との関係で決まる。炉内側の発熱体の断面積と同じ断面積を持つ発熱部での発熱と、断面積を大きくした端子における放熱とにより熱バランスする位置が、その最適位置となる。すなわち、炉内側の発熱体の温度が下がらず、かつ断熱壁内部の発熱部の温度が上がり過ぎない位置（以下、所定位置という）である。

図１に示す実施の形態では、発熱体４５の一部４６は、炉内５１から断熱壁４１の内部に所定位置まで引き込まれ、所定位置から断面積を例えば２倍程度に大きくし、そのままの断面積を維持して断熱壁４１の外部から端子４８として引き出されるようにする。これによれば、発熱体４５の断面積を大きくする断熱壁内部の位置が所定位置であるので、図１（ｂ）に示すように、炉内に入った直後の発熱体４５の一部４６の温度、すなわち境界面４２ａの温度を、炉内側の発熱体４５の温度と略等しい温度まで持ち上げることができ、炉内５１と断熱壁４１との境界面４２ａにおける発熱体４５の温度低下を有効に抑制できる。したがって、螺旋状に設けられた発熱体４５の全周に亘って温度の均一性の向上が図れる。

実施の形態によっては、発熱体の一部は、断熱壁の内部に引き込まれる付近で切り離され、その切り離された発熱体の両端部が互いに離間された状態で断熱壁中に引き込まれているように構成され、発熱体の大きくした断面積が発熱体の両端部の断面積を合計した断面積以上とすることもある。

図２は、そのような発熱体の一部が切り離された実施の形態を示したものである。図２に示すように、発熱体４５は円筒形状に形成された断熱壁４１の内壁面４２に沿って螺旋状に配設されている。発熱体４５は断熱壁４１の内壁面に発熱体４５の軸方向に設けられた複数の支持体４４によって支持されている。支持体４４は、例えば耐熱性および電気絶縁性を有する材料例えばセラミックからなる。発熱体４５は、この支持体４４を介して円筒形状の断熱壁４１の内壁面４２から所定の隙間を隔てた状態で、熱膨張および熱収縮可能に取付けられている。この発熱体４５に炉外５２から給電するために、引出口４３が断熱壁４１を径方向に貫通するように設けられ、この引出口４３から発熱体４５の一部４６が端子４９として引き出されるように構成されている。端子４９は、棒状とすることも可能であるが、本実施の形態では溶断防止と放熱量の抑制の観点から所要断面積の板状に形成されている。板状の端子４９は、その両面を径方向と平行に向け、両端面を炉内５１と炉外５２とに向けるように断熱壁４１に固定している。また、端子４９は発熱体と同じ材料からなる。

発熱体４５の一部４６を端子４９に接続するために、発熱体４５は、螺旋途中において端子４９の取付部分で切り離されている。その切り離された両端部４６ａは断熱壁４１の径方向外方に折り曲げられている。接続部への応力集中を緩和するために、発熱体４５の切り離された両端部４６ａの折り曲げ部はＲ曲げ加工とされている。折り曲げられた両端部４６ａは互いに離間した状態で、断熱壁４１の内部に平行に所定位置まで引き込まれている。両端部４６ａが断熱壁４１の内部の所定位置まで平行に引き込まれることで、境界面４２ａにおける両端部４６ａの温度低下を低減している。断熱壁４１の内部の所定位置に引き込まれた両端部４６ａ、４６ａは端子４９の端面に溶接で接続されている。

実施の形態の発熱体は、上述したように、両端部４６ａを切り離して断熱壁４１の内部に引き込むようにしたので、図３に示すように、両端部４６ａ、４６ａは接触しにくくなる。また、特に両端部４６ａの折り曲げ部の曲げＲを大きくすると、発熱体４５の伸び（矢印で示す周方向）を有効に吸収することができる。また、発熱体４５の切り離した両端部４６ａを、そのままの断面積を保って断熱壁４１の内部に引き込むので、両端部４６ａは発熱部として機能し、断熱壁内部での両端部４６ａの温度低下が少ない。また、端子４９との接続後は、断面積増加による抵抗値低下のため端子４９の発熱量が低下するので、炉外５２の端子端部を給電線（図示せず）と容易に接続することができる。

（シミュレーション）
さて、端子付近の発熱体の温度低下を防止するために、給電部の所定位置を最適な位置とするためのシミュレーションを行う必要がある。そこで、次のような想定でシミュレーションを行った。炉内温度を１２００℃とし、発熱体としての発熱線の断面積をφ８ｍｍとした（以下、φ８単線という）。φ８単線には１２００℃安定時の電流を流した。φ８単線と接続される端子は単線と同一材料で棒状とし、その断面積を変えずにφ８単線のまま炉内から断熱壁を貫通させる場合と、φ８単線を断熱壁内部に引き込み、断熱壁の内壁面から２０ｍｍ、３０ｍｍ、５０ｍｍ入ったそれぞれの内部位置で端子断面積を２倍（ダブル化）にした場合と、を比較検討した。

なお、上述したφ８単線、内部でダブル化した端子は、上述した実施の形態において、板状の端子を径方向に沿って左右２枚に割り、２枚の端子板を共に丸棒化し、その丸棒の断面積を両端部のそれぞれの断面積の２倍とし、それぞれの丸棒端子に切り離した発熱体の両端部を接続した発熱体構造に相当する。

図５に示すように、φ８単線のみからなるモデルＡであると、発熱線が断熱壁内部で高温になってしまっている。また、そのため断線のリスクがある。図６に示すように、φ８単線で、２０ｍｍ内部でダブル化したモデルＢの場合（図６（ａ））、断熱壁内部の発熱
線の温度は下がっているが、炉内に入った直後の発熱線も若干温度が下がっている（図６（ｂ））。図７に示すように、φ８単線で、３０ｍｍ内部でダブル化したモデルＣの場合（図７（ａ））、断熱壁内部の発熱線の温度は下がっており、炉内に入った直後の発熱線の温度が炉内の発熱線温度とほぼ同じ程度に上がっている。図８に示すように、φ８単線、５０ｍｍ内部でダブル化したモデルＤの場合（図８（ａ））、断熱壁内部の単線部分での発熱が多く、炉内に入った発熱線の温度が上がりすぎている。したがって、断熱壁内部で高温になっているモデルＡは不合格であり、発熱線の温度が上がりすぎているモデルＤも、炉内に入った直後の発熱線も若干温度が下がっているモデルＢもいずれも好ましくなく、炉内に入った直後の発熱線の温度が炉内の発熱線温度とほぼ同じ程度に上がっているモデルＣが最適である。

（半導体装置の製造プロセス）
次に、上述した発熱体により処理室内の基板を加熱して半導体装置を製造するプロセスを説明する。このプロセスは、円筒形状に形成された断熱壁の内側に設けられた発熱体によって囲まれた処理室に基板を搬入する工程と、前記発熱体によって前記処理室の基板を加熱し、前記処理室にガスを供給しつつ排気して前記基板を処理する工程とを有し、前記基板処理工程では、前記断熱壁の内部で端子接続された前記発熱体に給電し、給電部を発熱させて前記断熱壁の内壁面における前記発熱体の温度低下を抑制するように構成される。

実施の形態によっては、円筒形状に形成された断熱壁４１の内壁面に沿って螺旋状に設けられた発熱体４５によって外周を囲うように設けられたプロセスチューブ１１の処理室１４に、ウエハ１を搬入する工程と、発熱体４５によって処理室１４内のウエハ１を加熱し、処理室１４にガス供給管１９からガスを供給しつつ排気管１７からガスを排気してウエハ１を処理する工程とを有する。そして、前記基板処理工程では、発熱体４５の一部が炉内５１から断熱壁４１の内部に引き込まれ、途中から断面積を大きくして断熱壁４１の外部から端子４８として引き出され、発熱体４５の断面積が大きくなる断熱壁４１中の位置が、炉内５１と断熱壁４１との境界面４２ａにおける発熱体４５の温度低下が抑制されるように、発熱体４５の一部を断熱壁４１の内部に引き込んだことによる発熱と、発熱体４５の断面積を大きくしたことによる放熱とのバランスする位置に設けられた発熱体４５により、処理室１４内のウエハ１を加熱するように構成されることもある。

（実施の形態の効果）
上述したように本実施の形態によれば、以下に挙げる一つまたはそれ以上の効果を有する。

（１）発熱体に給電するために発熱体と端子接続される給電部が断熱壁の内部に発熱可能に設けられ、給電部を発熱させることにより、給電部の放熱による発熱体の温度低下を抑制するようにした発熱体を備えることによって、給電部が断熱壁の内部に設けられるという簡単な構造でありながら、給電により断熱壁内部の給電部が発熱して、給電部の放熱による発熱体の温度低下が抑制されるので、炉内の発熱体の温度の均一性を向上できる。

（２）発熱体は、その一部が前記断熱壁を貫通するとともに、断熱壁の途中から端子部として断面積を大きくして外部に引き出され、端子部を介して供給される電力によって断熱壁の途中までの発熱体の一部を発熱させて、端子部の放熱による、断熱壁内壁面における発熱体の一部の温度低下を抑制するものであるとすることによって、端子部からの給電により断熱壁内部の発熱部が発熱して、端子部の放熱による発熱部の温度低下が抑制される。これにより、炉内の端子部付近における発熱部の温度を、炉内の端子部付近以外の発熱部の温度と略等しくすることができ、発熱体の全周にわたり温度の均一性を向上できる。

（３）発熱体の断面積が大きくなる前記断熱壁内部の位置は、炉内と前記断熱壁との境界面における前記発熱体の温度低下が抑制されるように、発熱体の一部が前記断熱壁の内部に引き込まれていることによる発熱と、発熱体の断面積を前記断熱壁の内部で大きくしたことによる放熱とがバランスする位置とすることによって、炉内と断熱壁との境界面で発熱体の端子の温度低下を防ぎ、炉内温度の均一性を向上することができる。

（４）発熱体の断面積を大きくした後、発熱体の抵抗値が低下するため、その間の発熱量が低下するが、発熱体の一部を切り離して、そのままの断熱壁の内部に引き込むようにすることによって、断面積を大きくする位置までの発熱体の抵抗値は変わらず、その間の温度低下を少なくすることができる。しかも、切り離した両端部は互いに離れているため接触しにくいので、処理室と断熱壁との境界面における発熱体の温度低下を一層有効に抑制できる。特に、断面積は両端部の合計した断面積とするのが好ましい。

（５）発熱体の両端部の折り曲げ部がＲ曲げであることによって、発熱体の伸縮方向の変動を有効に吸収することができる。この場合、Ｒが大きい程、発熱体の伸縮方向の変動をより有効に吸収することができる。したがって、上述した温度分布均一化の効果に加えて発熱体の断線に至る変形を防止して、長寿命化をはかることができる。

（６）両端部の接触を防止する治具を設けることによって、両端部を一層接触しにくくすることができる。

（７）特に、処理室と断熱壁との境界面から３０ｍｍ入った断熱壁内部の位置でφ８の発熱線の断面積を２倍に大きくすることによって、断熱壁内部に位置する発熱体の温度は下がり、処理室と発熱体との境界面における発熱体の温度は上がるようにすることができ、外部導体と接続するための端子の温度低下を確保しつつ、処理室と発熱体との境界面における発熱体の温度低下を最適に抑制することができる。
（その他）

このほかにも、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で種々様々変形実施可能なことは勿論である。例えば、端子を発熱体と同じ材料で構成したが、通電して発熱する発熱抵抗体であればいずれの材料で構成してもよい。

また、図４に示すように、両端部４６ａの断熱壁４１への引き込み位置において、両端部４６ａの接触を防止する接触防止具を設けることが好ましい。接触防止具６０には、本体６２と、両端部４６ａの対向面が面接触しないようにする突起６１を設ける。また、引き込み位置に形成された断熱壁４１の凹部に装着する本体６２及び突起６１には、セラミック系部品を採用するとよい。これによると、接触防止、強度確保が可能になる。このように両端部４６ａの接触を防止する治具を設けると、両端部４６ａを一層接触しにくくすることができる。

また、発熱体は螺旋状に設けられたものに限定されない。例えば、ミアンダ状（蛇行状）でもよい。

（付記）
以下に、本実施形態に係る好ましい態様を付記する。

本発明の一態様によれば、円筒形に形成された断熱壁と、
前記断熱壁に囲まれた基板を処理する処理室と、
前記処理室と前記断熱壁との間に設けられた発熱体であって、該発熱体と端子接続される給電部が前記断熱壁の内部に設けられ、前記断熱壁の内壁面における前記発熱体の温度
低下を前記給電部を発熱させることにより抑制する発熱体と
を備えた基板処理装置が提供される。

この場合、前記発熱体は断熱壁の内壁面に沿って螺旋状に設けられ、前記処理室にガスを供給するガス供給系と、前記処理室を排気する排気系とをさらに備え、
前記断熱壁の内壁面における前記発熱体の温度低下を前記給電部を発熱させることにより抑制する手段が、前記発熱体の一部が前記断熱壁の内部に引き込まれ、途中の給電部から断面積を大きくして前記断熱壁の外部から端子として引き出され、前記発熱体の断面積が大きくなる前記内壁面からの内部位置は、前記断熱壁の内壁面における前記発熱体の温度低下が抑制されるように、前記発熱体の一部が前記断熱壁の内部に引き込まれていることによる発熱と、前記発熱体の断面積を前記断熱壁の内部で大きくしたことによる放熱とがバランスする位置になっているものであることが好ましい。

また、前記発熱体の一部は、前記断熱壁の内部に引き込まれる付近で切り離され、その切り離された前記発熱体の両端部が互いに離間された状態で断熱壁内部に引き込まれているように構成され、前記発熱体の大きくした断面積が前記発熱体の両端部の断面積を合計した断面積以上であることが好ましい。

また、前記切り離された両端部が断熱壁の径方向外方に折り曲げられ、その折り曲げ部がＲ曲げであることが好ましい。

また、前記発熱体の両端部間に、該両端部の接触を防止する接触防止具を設けることが好ましい。

また、前記発熱体の断面積が大きくなる前記断熱壁内部の位置は、前記発熱体の両端部の断面積がそれぞれφ８ｍｍである場合、前記断熱壁の内壁面から前記断熱材の径方向外方に向かって３０ｍｍ入った位置であることが好ましい。

また、本発明の他の実施の形態によれば、
円筒形状に形成された断熱壁の内側に設けられた発熱体によって囲まれた処理室に基板を搬入する工程と、
前記発熱体によって前記処理室の基板を加熱し、前記処理室にガスを供給しつつ排気して前記基板を処理する工程とを有し、
前記基板処理工程では、前記発熱体と端子接続される給電部が前記断熱壁の内部に設けられ、前記断熱壁の内壁面における前記発熱体の温度低下を、前記給電部を発熱させることにより抑制する前記発熱体により、前記処理室内の基板を加熱するようになっている半導体装置の製造方法が提供される。

この場合、基板搬入工程では、円筒形状に形成された断熱壁の内壁面に沿って螺旋状に設けられた発熱体によって外周を囲うように設けられた処理容器に基板を搬入し、
基板処理工程では、前記発熱体によって前記処理容器の基板を加熱し、前記処理容器にガス供給系からガスを供給しつつ排気系からガスを排気して前記基板を処理し、
前記基板処理工程では、前記断熱壁の内壁面における前記発熱体の温度低下を前記給電部を発熱させることにより抑制する手段が、前記発熱体の一部が前記断熱壁の内部に引き込まれ、途中の給電部から断面積を大きくして前記断熱壁の外部から端子として引き出され、前記発熱体の断面積が大きくなる前記内壁面からの内部位置は、前記断熱壁の内壁面における前記発熱体の温度低下が抑制されるように、前記発熱体の一部が前記断熱壁の内部に引き込まれていることによる発熱と、前記発熱体の断面積を前記断熱壁の内部で大きくしたことによる放熱とがバランスする位置に設けられているものである発熱体により、処理室内の基板が加熱されることが好ましい。

また、前記発熱体の一部は、前記断熱壁の内部に引き込まれる付近で切り離され、その切り離された前記発熱体の両端部が互いに離間された状態で断熱壁内部に引き込まれているように構成され、前記発熱体の大きくした断面積が前記発熱体の両端部の断面積を合計した断面積以上であることが好ましい。

また、前記切り離された両端部が断熱壁の径方向外方に折り曲げられ、その折り曲げ部がＲ曲げであることが好ましい。

また、前記発熱体の両端部間に、該両端部の接触を防止する治具を設けることが好ましい。

また、前記発熱体の断面積が大きくなる前記断熱壁内部の位置は、前記発熱体の両端部の断面積がそれぞれφ８ｍｍである場合、前記断熱壁の内壁面から前記発熱体の径方向外方に向かって３０ｍｍ入った位置であることが好ましい。

１ ウエハ（基板）
１１ プロセスチューブ（処理容器）
１４ 処理室
１７ 排気管（排気系）
１９ ガス供給管（ガス供給系）
２２ ボート
４０ ヒータユニット
４１ 断熱壁
４２ 内壁面
４２ａ 境界面
４４ 支持体
４５ 発熱体
４６ａ 両端部
４８ 端子
４９ 端子
５１ 炉内
５２ 炉外
６０ 接触防止具
６１ 突起
６２ 本体

Claims (2)

1. 円筒形に形成された断熱壁と、
   前記断熱壁に囲まれた基板を処理する処理室と、
   前記処理室と前記断熱壁との間に設けられて前記処理室を加熱する発熱体であって、前記発熱体に給電するために該発熱体と端子接続される給電部が前記断熱壁の内部に発熱可能に設けられ、前記給電部を発熱させることにより、前記給電部の放熱による前記発熱体の温度低下を抑制するようにした発熱体と
   を備えた基板処理装置。
2. 円筒形状に形成された断熱壁の内側に設けられた発熱体によって囲まれた処理室に基板を搬入する工程と、
   前記発熱体によって前記処理室の基板を加熱し、前記処理室にガスを供給しつつ排気して前記基板を処理する工程とを有し、
   前記基板処理工程では、前記発熱体と端子接続される給電部が前記断熱壁の内部に発熱可能に設けられ、前記給電部を発熱させることにより、前記給電部の放熱による前記発熱体の温度低下を抑制するようにした発熱体により、前記処理室内の基板を加熱する半導体装置の製造方法。