JP5686467B2 - 基板処理装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(その他)
以下に、本実施形態に係る好ましい態様を付記する。
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。
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。
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。
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。
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 (7)
- 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、
前記発熱体の一部が前記断熱壁の内部の所定位置まで引き込まれることにより、前記断熱壁の内部の前記処理室側の前記発熱体の温度が下がらず、かつ、前記断熱壁の内部の前記発熱体の温度が上がり過ぎないように構成されている基板処理装置。 - 前記発熱体と前記給電部とが端子接続される端子接続部において、前記給電部側の断面積が前記発熱体側の断面積よりも大きくなるように構成されている請求項1に記載の基板処理装置。
- 前記発熱体と前記給電部とが端子接続される端子接続部において、前記給電部と前記発熱体とが一体に形成されている請求項2に記載の基板処理装置。
- 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、前記断熱壁の内部の前記所定位置まで平行に引き込まれている請求項1記載の基板処理装置。
- 切り離された前記発熱体の両端部に形成された折り曲げ部が、R曲げになっている請求項4記載の基板処理装置。
- 切り離された前記発熱体の両端部間に、前記両端部の接触を防止する接触防止具が設けられている請求項4又は5記載の基板処理装置。
- 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ようにし、この際、前記発熱体の一部を前記断熱壁の内部の所定位置まで引き込ませることにより、前記断熱壁の内部の前記処理室側の前記発熱体の温度が下がらず、かつ、前記断熱壁の内部の前記発熱体の温度が上がり過ぎないようにする半導体装置の製造方法。
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