KR101142659B1 - 종형 열처리 장치와 그 사용 방법 - Google Patents

종형 열처리 장치와 그 사용 방법 Download PDF

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요시유끼 후지따
신지 미야자끼
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Abstract

복수의 피처리 기판에 대해 함께 열처리를 실시하기 위한 종형 열처리 장치는, 피처리 기판을 수납하기 위한 종형의 처리 용기와, 처리 용기는 하단부에 반송 포트를 갖는 것과, 처리 용기 내에서 피처리 기판을 서로 간격을 두고 수직 방향으로 적층한 상태로 보유 지지하기 위한 보유 지지구와, 처리 용기의 주위에 배치된 히터와, 히터는 처리 용기의 측벽을 통해 열선을 공급함으로써 처리 용기 내를 가열하는 것을 포함한다. 히터와 처리 용기의 하단부측과의 사이에서 하단부측을 포위하도록 열 완충 부재가 배치된다. 열 완충 부재는, 히터와 처리 용기 내의 피처리 기판과의 사이에 있어서의 열선의 전달률을 하단부측에 있어서 저하시킨다.
Figure R1020070068003
열처리 장치, 외부관, 내부관, 처리 용기, 매니폴드, 웨이퍼 보트

Description

종형 열처리 장치와 그 사용 방법 {VERTICAL HEAT PROCESSING APPARATUS AND METHOD FOR USING THE SAME}
본 발명은, 반도체 웨이퍼 등의 피처리 기판 상에 열처리를 실시하기 위한 반도체 처리용의 종형 열처리 장치와 상기 장치의 사용 방법에 관한 것이다. 여기서, 반도체 처리라 함은, 반도체 웨이퍼나 LCD(Liquid Crystal Display)와 같은 FPD(Flat Panel Display)용의 글래스 기판 등의 피처리 기판 상에 반도체층, 절연층, 도전층 등을 소정의 패턴으로 형성함으로써, 상기 피처리 기판 상에 반도체 디바이스나, 반도체 디바이스에 접속되는 배선, 전극 등을 포함하는 구조물을 제조하기 위해 실시되는 다양한 처리를 의미한다.
반도체 집적 회로를 구성하는 반도체 디바이스의 제조에 있어서는, 피처리 기판, 예를 들어 반도체(예를 들어 실리콘) 웨이퍼에, 성막, 에칭, 산화, 확산, 개질, 어닐, 자연 산화막의 제거 등의 각종의 처리가 실시된다. 일본 특허 공개 제2000-26973호 공보나 US2006/0286817 Al은, 한번에 다수매의 반도체 웨이퍼에 대해 열처리를 실시할 수 있는 종형의(소위 뱃치식의) 열처리 장치를 개시한다. 이 장치에서는, 우선, 반도체 웨이퍼가 웨이퍼 카세트로부터 종형의 웨이퍼 보트 위로 이동 탑재되고, 다단으로 지지된다. 웨이퍼 카세트에는, 예를 들어 25매의 웨이퍼를 수용할 수 있고, 웨이퍼 보트에는 30 내지 150매의 웨이퍼를 적재할 수 있다. 다음에, 웨이퍼 보트가 처리 용기의 하방으로부터 그 내부에 로딩되는 동시에, 처리 용기가 기밀하게 폐쇄된다. 다음에, 처리 가스의 유량, 처리 압력, 처리 온도 등의 각종의 처리 조건이 제어된 상태에서, 소정의 열처리가 행해진다.
본 발명은, 후술하는 바와 같이, 본 발명자 등에 의해 발견된, 히터의 제어계의 과잉 반응 동작에 기인하여 장기간의 사용에 의해 처리 용기의 하부에 마이크로 크랙이 발생하는 현상을 억제하는 것이 가능한, 종형 열처리 장치와 상기 장치의 사용 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 시점은, 복수의 피처리 기판에 대해 함께 열처리를 실시하기 위한 종형 열처리 장치이며,
상기 피처리 기판을 수납하기 위한 종형의 처리 용기와, 상기 처리 용기는 하단부에 반송 포트를 갖는 것과,
상기 처리 용기 내에서 상기 피처리 기판을 서로 간격을 두고 수직 방향으로 적층한 상태로 보유 지지하기 위한 보유 지지구와,
상기 반송 포트를 기밀하게 개폐하는 덮개체와,
상기 보유 지지구를 지지하는 상태에서 상기 덮개체를 승강시킴으로써, 상기 반송 포트를 통해 상기 처리 용기 내에 상기 보유 지지구를 로딩/언로딩하는 승강 기구와,
상기 처리 용기 내로 처리 가스를 공급하는 가스 공급부와,
상기 처리 용기 내를 배기하는 배기계와,
상기 처리 용기의 주위에 배치된 가열 수단과, 상기 가열 수단은 상기 처리 용기의 측벽을 통해 열선을 공급함으로써 상기 처리 용기 내를 가열하는 것과,
상기 가열 수단과 상기 처리 용기의 하단부측과의 사이에서 상기 하단부측을 포위하는 열 완충 부재와, 상기 열 완충 부재는, 상기 가열 수단과 상기 처리 용기 내의 피처리 기판과의 사이에 있어서의 열선의 전달률을 상기 하단부측에 있어서 저하시키는 것을 구비한다.
본 발명의 제2 시점은, 복수의 피처리 기판에 대해 함께 열처리를 실시하기 위한 종형 열처리 장치이며,
상기 피처리 기판을 수납하기 위한 종형의 처리 용기와, 상기 처리 용기는 수직 방향의 단부에 반송 포트를 갖는 것과,
상기 처리 용기 내에서 상기 피처리 기판을 서로 간격을 두고 수직 방향으로 적층한 상태로 보유 지지하기 위한 보유 지지구와,
상기 반송 포트를 기밀하게 개폐하는 덮개체와,
상기 보유 지지구를 지지하는 상태에서 상기 덮개체를 승강시킴으로써, 상기 반송 포트를 통해 상기 처리 용기 내에 상기 보유 지지구를 로딩/언로딩하는 승강 기구와,
상기 처리 용기 내로 처리 가스를 공급하는 가스 공급부와,
상기 처리 용기 내를 배기하는 배기계와,
상기 처리 용기 내의 상하로 배열된 복수의 존에 대응하여 상기 처리 용기의 주위에 배치된 복수의 가열 수단과, 상기 복수의 가열 수단은 상기 처리 용기의 측벽을 통해 열선을 공급함으로써 상기 처리 용기 내의 상기 존을 가열하는 것과,
상기 복수의 존에 대응하여 배치된 복수의 온도 센서와,
상기 복수의 온도 센서에 의한 검출 데이터를 기초로 하여 상기 복수의 가열 수단의 설정 온도를 개별로 제어하는 제어부와,
상기 복수의 가열 수단 중에서 상기 반송 포트에 가장 근접하는 단부 가열 수단과 상기 처리 용기와의 사이에서 상기 처리 용기를 포위하는 열 완충 부재와, 상기 열 완충 부재는, 상기 단부 가열 수단과 상기 처리 용기 내의 피처리 기판과의 사이에 있어서의 열선의 제2 전달률을, 다른 가열 수단과 상기 처리 용기 내의 피처리 기판과의 사이에 있어서의 열선의 제1 전달률보다도 저하시키는 것을 구비한다.
본 발명의 제3 시점은, 복수의 피처리 기판에 대해 함께 열처리를 실시하기 위한 종형 열처리 장치의 사용 방법이며,
상기 장치는,
상기 피처리 기판을 수납하기 위한 종형의 처리 용기와, 상기 처리 용기는 수직 방향의 단부에 반송 포트를 갖는 것과,
상기 처리 용기 내에서 상기 피처리 기판을 서로 간격을 두고 수직 방향으로 적층한 상태로 보유 지지하기 위한 보유 지지구와,
상기 반송 포트를 기밀하게 개폐하는 덮개체와,
상기 보유 지지구를 지지하는 상태에서 상기 덮개체를 승강시킴으로써, 상기 반송 포트를 통해 상기 처리 용기 내에 상기 보유 지지구를 로딩/언로딩하는 승강 기구와,
상기 처리 용기 내로 처리 가스를 공급하는 가스 공급부와,
상기 처리 용기 내를 배기하는 배기계와,
상기 처리 용기 내의 상하로 배열된 복수의 존에 대응하여 상기 처리 용기의 주위에 배치된 복수의 가열 수단과, 상기 복수의 가열 수단은 상기 처리 용기의 측벽을 통해 열선을 공급함으로써 상기 처리 용기 내의 상기 존을 가열하는 것과,
상기 복수의 존에 대응하여 배치된 복수의 온도 센서와,
상기 복수의 온도 센서에 의한 검출 데이터를 기초로 하여 상기 복수의 가열 수단의 설정 온도를 개별로 제어하는 제어부를 구비하고,
상기 방법은,
상기 복수의 가열 수단 중에서 상기 반송 포트에 가장 근접하는 단부 가열 수단과 상기 처리 용기와의 사이에서 상기 처리 용기를 열 완충 부재로 포위하는 공정과, 상기 열 완충 부재는, 상기 단부 가열 수단과 상기 처리 용기 내의 피처리 기판과의 사이에 있어서의 열선의 제2 전달률을, 다른 가열 수단과 상기 처리 용기 내의 피처리 기판과의 사이에 있어서의 열선의 제1 전달률보다도 저하시키는 것과,
상기 복수의 온도 센서에 의한 검출 데이터를 기초로 하여 상기 복수의 가열 수단의 설정 온도를 개별로 제어하면서, 상기 복수의 가열 수단에 의해 상기 처리 용기를 가열한 상태에서, 상기 반송 포트를 통해 상기 처리 용기에 대해 상기 보유 지지구를 로딩 또는 언로딩하는 공정을 구비하고, 상기 보유 지지구를 로딩 또는 언로딩할 때에 있어서의 상기 단부 가열 수단의 설정 온도의 진동 현상을 상기 열 완충 부재로 완화한다.
본 발명의 추가 목적 및 이점들은 다음의 상세한 설명에 개시될 것이며, 부분적으로는 상세한 설명으로부터 명백할 것이고 또는 본 발명의 실시에 의해 학습될 수도 있다. 본 발명의 목적 및 이점들은 특별히 이후에 지시되는 수단들 및 조합들에 의해 인식되고 얻어질 수도 있다.
본 명세서에 합체되고 일부로 구성되는 첨부 도면들은 본 발명의 실시예들을 나타내고 있고, 상기한 일반적인 설명과 함께 하기되는 실시예들의 상세한 설명은 본 발명의 원리들을 설명하는 것으로 제공된다.
본 발명에 따르면, 가열 수단의 제어계의 과잉 반응 동작에 기인하여 장기간의 사용에 의해 처리 용기의 하부에 마이크로 크랙이 발생하는 현상을 억제하는 것이 가능한, 종형 열처리 장치와 상기 장치의 사용 방법을 제공할 수 있다.
본 발명자 등은, 본 발명의 개발의 과정에서, 전술한 일본 특허 공개 제2000-26973호 공보나 US2006/0286817 Al에 개시되는 바와 같은 종형 열처리 장치에 있어서 발생하는 문제점에 대해 연구했다. 그 결과, 본 발명자 등은, 이하에 서술한 바와 같은 지견을 얻었다.
도6은 본 발명의 비교예로서 사용한 종형 열처리 장치를 도시하는 단면도이다. 열처리 장치(2)는 천장이 있는 석영제의 외부 관(4)과 이 내측에 설치한 석영제의 원통체형의 내부 관(6)으로 이루어지는 2중 관 구조의 처리 용기(8)를 갖는다. 외부 관(4)의 하단부에는, 예를 들어 스테인레스제의 원통체형의 매니폴드(10)가 접합된다. 내부 관(6) 내의 처리 공간에는, 그 하방으로부터 로딩 및 언로딩 가능하게 이루어진 웨이퍼 보트(12)가 수용된다. 웨이퍼 보트(12)에 다수매, 예를 들어 150매 정도의 제품 웨이퍼(W)가 소정의 피치로 지지된다. 매니폴드(10)의 하단부의 반송 포트는 덮개부(16)에 의해 밀폐 상태로 폐쇄된다. 이 상태에서, 소정의 열처리, 예를 들어 CVD(Chemical Vapor Deposition) 처리가 행해진다.
처리 용기(8)를 둘러싸도록 웨이퍼(W)를 외측으로부터 가열하기 위한 원통체형의 복수의 히터(14)가 배치된다. 복수의 히터(14)는, 처리 용기(8) 내의 처리 영역을 상하로 분할한 복수의 존(zone), 예를 들어 5개의 존에 대응하여 배치된다. 처리 용기(8) 내에는, 높이 방향을 따라, 상기 존마다 온도 측정하는 내부 열전대(18)가 배치된다. 마찬가지로 히터(14)에도 존마다 외부 열전대(20)가 배치된다. 내부 및 외부 열전대(18, 20)의 검출치를 참조하여 복수의 히터의 설정 온도가 개별로 제어된다.
성막 가스 등의 각종의 처리 가스는, 매니폴드(10)에 설치한 가스 노즐(15)(도6에서는 노즐은 1개만 기록하지만, 실제는 가스 종류에 따라서 복수개 배치됨)로부터 처리 용기(8)의 하부로부터 도입되고, 내부 관(6) 내의 고온 영역인 처리 공간을 반응하면서 상승한다. 그 후, 처리 가스는 하측 방향으로 방향을 바꾸 어, 내부 관(6)과 외부 관(4)과의 사이의 간극을 강하하여 매니폴드(10)에 형성한 배기구(17)로부터 외부로 배출된다.
이 열처리의 동안에는, 반도체 웨이퍼는 소정의 처리 온도로 유지되는 동시에, 처리 용기 내도 소정의 처리 압력으로 유지된다. 처리 용기 내로 도입된 처리 가스는, 웨이퍼의 배열 방향을 따라 그 주연부를 상승하면서 일부는 웨이퍼(W) 사이에 유입되어 열분해 반응하여 웨이퍼면에 막이 퇴적된다. 일례로서 예를 들어 폴리실리콘막을 형성하는 경우에는, 처리 가스로서 예를 들어 모노실란 등의 실란계 가스와 수소 가스가 이용된다.
처리 용기(8) 내의 온도는, 예를 들어 아이들링시에는, 처리 온도, 예를 들어 650 ℃ 정도보다도 낮은 500 ℃ 정도로 유지된다. 처리를 개시할 때에는, 매니폴드(10)의 하단부의 반송 포트로부터, 실온의 웨이퍼(W)가 웨이퍼 보트(12)에 적재된 상태로 처리 용기(8) 내로 로딩된다.
이 경우, 처리 용기(8)의 매니폴드(10)의 덮개부(16)가 개방된 상태에서, 반송 포트로부터 웨이퍼 보트(12)가 조금씩 상승된다. 이로 인해, 온도 저하를 방지하고자 하여, 각 존 히터에 투입되는 파워가 증가하도록 각각 제어된다. 특히 최하부의 존의 히터에 투입되는 파워는, 이 부분의 방열량을 보충하기 위해 급격하게 증가된다.
도7은 웨이퍼 로딩시, 도6에 도시하는 장치의 최하부의 존의 외부 열전대(20)의 온도 변화를 나타내는 그래프이다. 도7에 있어서는, 처리 용기 또는 히터의 온도는 기본적으로 500 ℃로 설정된다. 최하부의 존의 히터에서는, 도7에 나 타내는 바와 같이, 히터 열의 전달이 양호하므로 온도의 상승과 강하를 조금씩 반복한다. 즉, 온도 보상시에, 설정 온도의 진동 현상을 발생시킨다. 이로 인해, 특히, 최하부의 존 근방에 대응하는 외부 관(4)의 하부에서는, 상기 온도의 진동 현상에 기인하여 외부 관(4)을 구성하는 석영 재료가 열 신축을 빈번하게 반복한다. 그 결과, 이 부분에 마이크로 크랙(22)이 발생한다.
이러한 마이크로 크랙(22)이 발생하면, 처리 용기(8)[외부 관(4)] 자체의 수명을 단축화한다. 또한, 이 미세한 마이크로 크랙(22) 내에 침입하여 형성된 불필요한 박막이, 클리닝 처리에서는 제거할 수 없게 된다. 또한, 이 마이크로 크랙(22) 내에 퇴적한 박막이, 경우에 따라서는 때때로 박리되고, 이것이 미립자로 되어 제품 수율을 저하시킨다.
상기한 문제점을 해결하기 위해, 온도를 제어하는 PID 제어 등의 제어계의 제어 상수를 조정하는 것도 생각할 수 있다. 그러나, 제어 상수를 최적화하는 것은 경험적으로 조정이 매우 곤란하므로, 현실적이지는 않다.
이하에, 이러한 지견을 기초로 하여 구성된 본 발명의 실시 형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 대략 동일한 기능 및 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일 부호를 붙이고, 중복 설명은 필요한 경우에만 행한다.
도1은 본 발명의 실시 형태에 관한 종형 열처리 장치(종형 성막 장치)를 도시하는 단면도이다. 도2는, 도1에 도시한 장치의 열 완충 부재를 도시하는 사시도 이다. 여기서는 열처리로서 모노실란(SiH4)과 수소를 이용하여 폴리실리콘막을 CVD법에 의해 성막하는 처리를 예로 들어 설명한다.
성막 장치(30)는, 통체형으로 이루어진 종형의 처리 용기(32)를 갖는다. 처리 용기(32)는, 하부가 개방된 천장이 있는 원통체형으로 성형된 투명 석영제의 외부 관(34)을 갖는다. 외부 관(34)의 하단부에는, 예를 들어 스테인레스 스틸에 의해 짧은 원통체형으로 성형된 매니폴드(36)가 접합된다. 매니폴드(36)의 하단부에는, 웨이퍼 보트(48)(즉, 보유 지지구)를 처리 용기(32)에 대해 로딩/언로딩하는 반송 포트(38)가 형성된다. 외부 관(34)의 내측에는, 이것으로부터 약간의 간극(40)을 두고 배치된 투명 석영제의 원통체형의 내부 관(42)이 동심원형으로 배치된다. 외부 관(34)과 내부 관(42)으로 2중 관 구조의 처리 용기(32)가 구성된다.
외부 관(34)의 하단부와, 매니폴드(36)의 상단부와의 사이에는 기밀성을 유지하기 위해 예를 들어 O링 등으로 이루어지는 밀봉 부재(44)가 개재 설치된다. 내부 관(42)의 하단부는, 매니폴드(36)의 내주벽으로부터 내측을 향해 형성한 지지 돌기(46)에 의해 지지된다.
처리 용기(32) 내에는, 복수의 반도체 웨이퍼(W)를 상하 방향으로 간격을 두고 지지하는 투명 석영제의 웨이퍼 보트(48)가 수용된다. 본 실시 형태에 있어서, 웨이퍼 보트(48)에는, 예를 들어 50 내지 150매 정도의 직경이 300 ㎜인 웨이퍼(W)가 대략 동일 피치로 다단으로 지지 가능하게 된다. 또한, 웨이퍼(W)의 사이즈 및 수용 매수는 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 직경 200 ㎜인 웨이퍼에 대해서도 적용할 수 있다.
웨이퍼 보트(48)는, 석영제의 보온통(50)을 통해 회전 테이블(52) 위에 적재된다. 회전 테이블(52)은, 매니폴드(36)의 하단부의 반송 포트를 개폐하는 덮개부(54)(즉, 덮개체)를 관통하는 회전축(56) 위에 지지된다.
회전축(56)의 관통부에는, 예를 들어 자성 유체 밀봉부(58)가 개재 설치되고, 회전축(56)을 기밀하게 밀봉하면서 회전 가능하게 지지한다. 덮개부(54)의 주변부와 매니폴드(36)의 하단부에는, 예를 들어 O링 등으로 이루어지는 밀봉 부재(60)가 개재 설치되어, 용기 내의 밀봉성을 유지한다.
회전축(56)은, 예를 들어 보트 엘리베이터 등의 승강 기구(62)에 지지된 아암(62A)의 선단부에 장착된다. 승강 기구(62)에 의해, 웨이퍼 보트(48) 및 덮개부(54) 등이 일체적으로 승강되고, 웨이퍼 보트(48)가 처리 용기(32)에 대해 로딩/언로딩된다. 매니폴드(36)의 측부에는, 외부 관(34)과 내부 관(42)과의 간극(40)의 바닥부로부터 처리 용기(32) 내의 분위기를 배출하는 배기구(64)가 배치된다. 배기구(64)에는, 압력 조정 밸브(66) 및 진공 펌프(68) 등을 개재 설치한 진공 배기계(70)가 접속된다.
매니폴드(36)의 측부에는, 내부 관(42) 내에 각종의 가스를 공급하기 위한 가스 공급부(72)가 배치된다. 구체적으로는, 가스 공급부(72)는, 실란계 가스 공급계(74)와, 환원 가스 공급계(76)와, 불활성 가스 공급계(78)를 갖는다. 각 가스 공급계(74, 76, 78)는, 매니폴드(36)의 측벽을 관통하여 설치된 가스 노즐(74A, 76A, 78A)을 각각 갖는다.
각 가스 노즐(74A, 76A, 78A)에는 매스 플로우 컨트롤러와 같은 유량 제어기(74B, 76B, 78B)를 각각 개재 설치한 가스 유로(74C, 76C, 78C)가 각각 접속된다. 이것에 의해, 실란계 가스, 환원 가스 및 불활성 가스를 각각 유량 제어하면서 공급할 수 있다. 여기서는, 실란계 가스로서 예를 들어 모노실란이 이용된다. 환원 가스로서는 H2 가스가 이용된다. 불활성 가스로서 예를 들어 N2 가스(퍼지할 때에도 사용됨)가 이용된다. 본 실시 형태에서는 처리 용기(32)의 내부 직경은 450 ㎜ 정도, 높이는 1400 ㎜ 정도의 크기이다.
처리 용기(32)의 주위에는, 이것을 둘러싸도록 가열 기구(80)가 배치된다. 구체적으로는, 가열 기구(80)는, 통체형으로 성형한 단열재 케이싱(82)과, 그 내면 상에서 처리 용기(32)의 측면에 대향하도록 배치된 가열 수단, 예컨대 히터 어레이(84)를 갖는다. 히터 어레이(84)는, 처리 용기(32) 내의 처리 영역을 상하로 분할한 복수의 존, 예를 들어 5개의 존에 대응하여 배치된 복수의 존 히터(84A, 84B, 84C, 84D, 84E)로 이루어진다.
처리 용기(32)의 존에 대응시켜, 존 히터(84A 내지 84E)의 근방에, 온도 센서로서, 예를 들어 외부 열전대(88A 내지 88E)가 각각 배치된다. 또한, 처리 용기(32) 내에는, 웨이퍼(W)의 온도를 검출하기 위한 온도 검출 기구(90)가 배치된다. 온도 검출 기구(90)는, 상기 존마다 대응시킨 복수, 즉 5개의 내부 열전대(92A 내지 92E)를 봉입한 석영관(94)을 갖는다. 석영관(94)은, 외부 관(34)과 내부 관(42)과의 사이의 간극(40) 내에 기립하도록 배치되고, 이것에 의해 각 존에 대응한 웨이퍼 온도를 검출할 수 있다.
존 히터(84A 내지 84E), 외부 열전대(88A 내지 88E) 및 내부 열전대(92A 내지 92E)는, 예를 들어 마이크로 컴퓨터 등으로 이루어지는 주 제어부(86)에 접속된다. 주 제어부(86)는, 존 히터(84A 내지 84E)의 히터의 설정 온도를 개별로 제어하도록, 각각에 대한 공급 전력을 조정한다. 여기서, 내부 열전대(92A 내지 92E)에 의한 검출 데이터는, 존 히터(84A 내지 84E)의 설정 온도를 조정하기 위해 사용된다. 한편, 외부 열전대(88A 내지 88E)에 의한 검출 데이터는, 존 히터(84A 내지 84E)의 동작을 확인하기 위해 사용된다.
외부 관(34)의 하부 측벽과 가열 기구(80)와의 사이에는, 열 완충 부재(98)가 배치된다. 열 완충 부재(98)는, 균일한 높이 및 두께를 갖는 원형 링 혹은 원통형의 관체로 이루어지고, 처리 용기(32)와 동심원형으로 배치된다. 열 완충 부재(98)는, 상기 5개의 존의 내의 최하부의 존과 아래로부터 2번째의 존의 도중까지를 커버하도록 외부 관(34)의 주위에 배치된다. 열 완충 부재(98)가 커버하는 영역은, 도6에 있어서 마이크로 크랙(22)이 발생하는 영역의 전체를 커버할 수 있는 영역에 설정하는 것이 바람직하지만, 웨이퍼(W)에 대한 온도 제어성도 고려하면 최하부의 존만을 커버하도록 해도 좋다.
열 완충 부재(98)는, 최하부 존 히터(84E)와 처리 용기(34) 내의 웨이퍼(W)와의 사이에 있어서의 열선의 제2 전달률을, 다른 존 히터(84A 내지 84D)와 처리 용기(34) 내의 웨이퍼(W)와의 사이에 있어서의 열선의 제1 전달률보다도 저하시킨다. 여기서, 제2 전달률은 제1 전달률의 10 내지 80 ％ 바람직하게는 20 내지 70 ％로 설정된다. 또한, 열 완충 부재(98) 자체의 열선의 전달률은 10 내지 80 ％, 바람직하게는 20 내지 70 ％로 설정된다.
열 완충 부재(98)에 의해, 최하부의 존 히터(84E)로부터, 이 존에 대응하는 웨이퍼(W)에 전달되는 열이 조금 완화된다. 열 완충 부재(98)의 높이(H1)는, 처리 용기(32) 내로 웨이퍼 로딩시의 웨이퍼 보트의 상승 속도나 처리 용기(32)의 높이 등에도 의존하지만, 예를 들어 5 내지 50 ㎝ 정도의 범위 내이고, 바람직하게는 20 내지 40 ㎝ 정도의 범위 내이다. 높이(H1)가 50 ㎝를 초과하여 커지면, 가열 효율이 대폭 저하하므로 바람직하지 않다. 또한, 높이(H1)가 5 ㎝보다도 작은 경우에는, 열 완충 부재(98)를 설치한 효과를 발휘할 수 없다.
또한, 열 완충 부재(98)의 두께(T1)는, 이것을 구성하는 재료에도 의존하지만, 예를 들어 2 내지 6 ㎜의 범위 내이고, 바람직하게는, 2 내지 5 ㎜의 범위 내이다. 두께(T1)가 2 ㎜보다도 작으면, 열 완충 부재(98)를 설치한 효과를 발휘할 수 없다. 또한, 두께(T1)가 6 ㎜보다도 커지면, 열 완충 부재(98)에 대응하는 부분의 웨이퍼(W)의 가열시의 승온 속도가 매우 늦어진다. 또한, 열 완충 부재(98)의 재료로서는, 불투명한 오염이 생기지 않는 내열 재료를 이용할 수 있고, 구체적으로는 불투명 석영이나 불투명 세라믹재 등을 이용할 수 있다. 또한, 이 세라믹 재로서는, SiC, Al2O3, SiN 등이 대응한다.
상술한 주 제어부(86)는, 온도 제어 외에, 이 장치 전체의 동작을 제어한다. 주 제어부(86)는, 이것에 부수되는 기억부에 미리 기억된, 성막 처리의 처리 레시 피, 예를 들어 형성되는 막의 막 두께나 조성에 따라서 후술하는 성막 처리를 행한다. 이 기억부에는 또한, 처리 가스 유량과 막의 막 두께나 조성과의 관계가 미리 제어 데이터로서 기억된다. 따라서, 주 제어부(86)는, 이들의 기억된 처리 레시피나 제어 데이터를 기초로 하여 승강 기구(62), 가스 공급부(72), 배기계(70), 가열 기구(80) 등을 제어할 수 있다.
도8은 도1에 도시한 장치의 주 제어부(86)의 구성의 개략을 도시하는 블럭도이다. 주 제어부(86)는 CPU(210)를 갖고, 여기에, 기억부(212), 입력부(214), 출력부(216) 등이 접속된다. 기억부(212)에는 처리 프로그램이나 처리 레시피가 기억된다. 입력부(214)는 사용자와 대화하기 위한 입력 장치, 예를 들어 키보드나 포인팅 디바이스 및 기억 매체의 드라이브 등을 포함한다. 출력부(216)는 처리 장치의 각 기기를 제어하기 위한 제어 신호를 출력한다. 도8은 또한, 컴퓨터에 착탈 가능한 기억 매체(218)도 아울러 나타낸다.
하기의 성막 방법은, 프로세서 상에서 실행하기 위한 프로그램 지령으로서, 컴퓨터로 판독 가능한 기억 매체에 기입하여 각종 반도체 처리 장치에 적용할 수 있다. 혹은, 이 종류의 프로그램 지령은, 통신 매체에 의해 전송하여 각종 반도체 처리 장치에 적용할 수 있다. 기억 매체는, 예를 들어 자기 디스크{플랙시블 디스크, 하드 디스크[일례는 기억부(212)에 포함되는 하드 디스크] 등}, 광 디스크(CD, DVD 등), 마그네토 옵티컬 디스크(MO 등), 반도체 메모리 등이다. 반도체 처리 장치의 동작을 제어하는 컴퓨터는 기억 매체에 기억된 프로그램 지령을 판독하고, 이것을 프로세서 상에서 실행함으로써, 하기의 방법을 실행한다.
다음에, 도1에 도시하는 장치를 이용하여 행해지는 성막 방법에 대해 설명한다.
우선, 웨이퍼가 언로딩 상태에서 성막 장치(30)가 아이들링 상태일 때에는, 처리 용기(32) 내부는 처리 온도 이하의 온도, 예를 들어 500 ℃ 정도로 유지된다. 처리를 개시할 때에는, 실온의 다수매, 예를 들어 100매의 웨이퍼(W)가 적재된 상태의 웨이퍼 보트(48)를, 매니폴드(36)의 하단부의 반송 포트(38)로부터, 처리 용기(32) 내로 로딩한다. 웨이퍼 보트(48)의 로딩 후, 덮개부(54)로 매니폴드(36)의 하단부의 반송 포트(38)를 폐쇄함으로써 용기 내를 밀폐한다.
다음에, 처리 용기(32) 내를 진공 배기하여 소정의 처리 압력으로 유지하는 동시에, 웨이퍼 온도를 상승시켜 성막 처리 온도로 안정될 때까지 대기한다. 다음에, 가스 공급부(72)로부터 SiH4 가스와 H2 가스를 각각 소정의 유량씩 흐르게 하여 성막 처리를 행한다. 본 실시 형태에 있어서, 폴리실리콘막을 성막하는 것으로부터, 예를 들어 처리 온도는 600 ℃ 정도로 설정된다.
이 처리에 있어서, 처리 용기(32) 내에 설치한 내부 열전대(92A 내지 92E)에서 존마다의 웨이퍼 온도를 검출한다. 또한, 각 존 히터(84A 내지 84E)에 설치한 온도 센서인 외부 열전대(88A 내지 88E)에서 각 히터 온도를 검출한다. 이들의 검출치를 기초로 하여 주 제어부(86)는 각 존 히터(84A 내지 84E)로의 공급 전력을 제어함으로써, 웨이퍼 온도를 존마다 개별로 제어한다.
웨이퍼 보트(48)를 처리 용기(32) 내로 로딩할 때, 그 상승 속도는, 처리 용 기(32)의 높이나 웨이퍼 보트(48)에 적재되는 웨이퍼 매수 등에도 의존하지만, 예를 들어 10 ㎝/분 내지 50 ㎝/분 정도이다. 웨이퍼 로딩시에는, 전술한 바와 같이 처리 용기(32) 내의 각 존은 500 ℃ 정도를 유지하도록 온도 제어된다. 웨이퍼 보트(48)의 상승 속도는, 상술한 바와 같이 매우 늦어, 각 웨이퍼(W)는 조금씩 가열되면서 상승해 간다.
매니폴드(36)의 반송 포트(38)에 가까운 처리 용기(32)의 하단부측은, 실온이었던 웨이퍼(W)를 항상 가열하는 것으로 되므로 급격하게 온도를 빼앗긴다. 따라서, 이 빼앗긴 열을 보상하기 위해 최하부의 존 히터(48E)의 파워는 상승하여, 이것으로부터 다량의 열이 방출된다.
도6 및 도7을 참조하여 설명한 비교예의 성막 장치의 경우, 투명한 석영으로 이루어지는 외부 관(4)과 내부 관(6)이 열선을 효과적으로 통과시킨다. 이로 인해, 히터로부터의 방열량의 증감에 대해 내외의 열전대(18, 20)가 민감하게 반응하여, 온도의 진동 현상을 발생하면서 온도 보상을 행한다.
이것에 반해, 도1의 성막 장치(30)에서는, 외부 관(34)의 외주의 하단부와, 이것을 둘러싸는 가열 기구(80)의 하단부와의 사이에, 불투명한 링형, 혹은 원통형의 열 완충 부재(98)가 배치된다. 이 경우, 전열 효과는 약간 저하하지만, 내측의 열전대(92E)에 관해서는, 이것에 대응하는 존 히터(84E)로부터의 방열량의 증감을 감지하는 감도가 조금 완화된다. 이것에 의해, 특히 최하부의 존 히터(84E)로부터의 방열량이 상승과 강하를 조금씩 반복하는 진동 현상의 발생이 억제된다. 그 결과, 석영으로 이루어지는 외부 관(34)의 하부에 마이크로 크랙이 발생하는 것을 방 지할 수 있다.
바꾸어 말하면, 웨이퍼를 처리 용기(32) 내로 로딩할 때에, 특히 최하부의 존의 존 히터(84E)로부터의 방열량이 증가하여 온도 보상이 행해진다. 이때, 상술한 바와 같이 열 완충 부재(98)의 작용으로 방열량의 진동 현상의 발생이 억제된다. 그 결과, 외부 관(34)을 구성하는 석영 재료가 열 신축을 빈번하게 반복하는 일이 없어져, 마이크로 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
<실험>
웨이퍼 로딩시의 최하부의 존에 있어서의 온도 변화에 대해, 도1에 도시한 구조를 갖는 실시예의 장치와 도7에 도시한 구조를 갖는 비교예의 장치를 비교하는 실험을 행했다. 이 실험에 있어서, 처리 용기 내의 온도는 500 ℃로 설정하고, 웨이퍼 로딩시의 상승 속도는 10 ㎝/분으로 했다.
도3은 비교예 및 실시예의 장치에 있어서의, 웨이퍼 로딩 개시로부터의 시간과, 최하부의 존의 외부 열전대(20, 88E)의 검출 온도와의 관계를 나타내는 그래프이다. 도3 중에 있어서, 곡선 A는 비교예의 장치의 온도 변화를 나타내고(도7에 나타내는 곡선과 동일함), 곡선 B는 실시예의 장치의 온도 변화를 나타낸다. 도4a는 비교예의 장치에 있어서의, 웨이퍼 로딩 개시로부터의 시간과, 최하부의 존 히터에 대한 공급 전력과의 관계를 나타내는 그래프이다. 도4b는 실시예의 장치에 있어서의, 웨이퍼 로딩 개시로부터의 시간과, 최하부의 존 히터에 대한 공급 전력과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도3 중의 곡선 A로 나타내는 바와 같이, 비교예의 장치의 경우에는, 웨이퍼 로딩 개시 후에 온도가 안정화될 때까지, 외부 열전대의 검출치는 상승 및 하강을 조금씩 반복하면서, 즉 히터의 설정 온도의 진동을 발생하면서 온도 보상이 행해졌다. 이때, 도4a에 나타내는 바와 같이 히터 투입 전력은 단시간에 크게 진동했다.
이것에 반해, 도3 중의 곡선 B로 나타내는 바와 같이, 실시예의 장치의 경우에는, 웨이퍼 로딩 개시 후에 온도가 안정화될 때까지, 외부 열전대의 검출치에 있어서의 진동이 거의 발생하는 일없이, 즉 히터의 설정 온도의 진동 현상이 억제된 상태에서 온도 보상이 행해졌다. 이때, 도4b에 나타내는 바와 같이, 히터 투입 전력은, 그다지 크게 진동하지 않고, 도4a에 나타내는 경우와 비교하여 공급 전력이 비교적 안정된 상태였다. 또한, 도3 중의 곡선 B에 도시하는 바와 같이 실시예의 장치의 경우에는, 열 완충 부재(98)를 설치한 분만큼 열선의 전달률이 저하하기 때문에, 히터 투입 전력이 증가하여 열전대의 온도는 조금 높아졌다.
상기 실험 후, 비교예의 장치 및 실시예의 장치의 각 처리 용기를 육안에 의해 확인했다. 비교예의 장치의 처리 용기의 하단부는 다수의 마이크로 크랙이 발생하여 그라운드 글래스(ground-glass)형이 되어 있었다. 한편, 실시예의 장치의 처리 용기의 경우에는 높은 투명성을 유지한 상태였다.
상술한 바와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 종형의 처리 용기(32)의 석영제의 외부 관(34)의 하부측벽과 이 외측을 둘러싸는 가열 기구(80)와의 사이에 불투명한 열 완충 부재(98)가 배치되어, 외부 관 하부로의 열의 전달이 완화된다. 이로 인해, 온도의 상승과 강하를 조금씩 반복하는 진동 현상의 발생을 억제할 수 있어, 처리 용기(32)의 하부에 마이크로 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 처리 용기(32)는, 스테인레스 스틸제의 매니폴드(36)를 갖는다. 그러나, 매니폴드(36)를 투명한 석영으로 형성할 수도 있고, 매니폴드(36)를 별도 설치하지 않고, 처리 용기(32) 전체를 투명 석영으로부터 일체적으로 성형할 수도 있다. 또한, 상기 실시 형태에서는, 처리 용기(32)는 외부 관(34)과 내부 관(42)으로 이루어지는 2중 관 구조를 갖는다. 그러나, 본 발명은 단일 관 구조의 처리 용기에 대해서도 마찬가지로 적용할 수 있다.
도5는 단일 관 구조의 처리 용기를 갖는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 종형 열처리 장치(종형 성막 장치)를 도시하는 단면도이다. 도5 도시한 장치에서는, 처리 용기(32)는 내부 관(42)을 갖고 있지 않고, 외부 관(34)만으로 구성된다. 처리 용기(32)의 천장부에는 배기구(64)가 형성된다. 외부 관(34)의 하부와 가열 기구(80)의 하부와의 사이에 링형의 열 완충 부재(98)가 배치된다. 열 완충 부재(98)의 작용 효과는, 앞의 실시 형태에 있어서 설명한 바와 동일하다. 이 경우에도 매니폴드(36)를 투명 석영으로 형성하고, 외부 관(34)과 일체 성형하도록 해도 좋다. 또한, 이 단일 관 구조의 처리 용기(32)에서는, 가스를 천장부로부터 공급하고, 처리 용기(32)의 하부 측벽으로부터 배기하도록 해도 좋다.
상기 실시 형태에서는, 실란계 가스로서 모노실란이 사용된다. 이것 대신에, 실란계 가스로서, 디실란이나 디클로로 실란을 사용할 수 있다. 또한 불순물로서 인이나 붕소 등을 도프하기 위해, 도프 가스를 사용할 수 있다. 상기 실시 형태에서는, 열처리로서, 폴리실리콘막을 성막하는 처리가 예시된다. 이것 대신 에, 본 발명은, 아몰퍼스 실리콘막, SiO2막, SiN막 등의 다른 성막 처리에 적용할 수 있다. 또한, 본 발명은 산화, 확산, 개질, 어닐 등의 다른 열처리에 적용할 수 있다. 또한, 피처리 기판은 반도체 웨이퍼 이외의 것, 예를 들어 글래스 기판, LCD 기판, 세라믹 기판으로 할 수 있다.
추가적인 이점 및 변경들은 해당 기술 분야의 숙련자들에게 용이하게 발생할 것이다. 따라서, 보다 넓은 관점에서의 본 발명은 본 명세서에 도시되고 설명된 특정 설명 및 대표적인 실시 형태들로 한정되지 않는다. 따라서, 첨부된 청구범위 및 그와 균등한 것에 의해 한정된 바와 같은 개괄적인 발명의 개념의 기술 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경들이 이루어질 수 있다.
도1은 본 발명의 실시 형태에 관한 종형 열처리 장치(종형 성막 장치)를 도시하는 단면도.
도2는 도1에 도시한 장치의 열 완충 부재를 도시하는 사시도.
도3은 비교예 및 실시예의 장치에 있어서의, 웨이퍼 로딩 개시로부터의 시간과 최하부의 존의 외부 열전대의 검출 온도와의 관계를 나타내는 그래프.
도4a는 비교예의 장치에 있어서의, 웨이퍼 로딩 개시로부터의 시간과, 최하부의 존 히터에 대한 공급 전력과의 관계를 나타내는 그래프.
도4b는 실시예의 장치에 있어서의, 웨이퍼 로딩 개시로부터의 시간과, 최하부의 존 히터에 대한 공급 전력과의 관계를 나타내는 그래프.
도5는 단일 관 구조의 처리 용기를 갖는 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 종형 열처리 장치(종형 성막 장치)를 도시하는 단면도.
도6은 본 발명의 비교예로서 사용한 종형 열처리 장치를 도시하는 단면도.
도7은 웨이퍼 로딩시, 도6에 도시하는 장치의 최하부의 존의 외부 열전대의 온도 변화를 나타내는 그래프.
도8은 도1에 도시한 장치의 주 제어부(86)의 구성의 개략을 도시하는 블럭도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
2 : 열처리 장치
4 : 외부관
6 : 내부관
8 : 처리 용기
10 : 매니폴드
12 : 웨이퍼 보트
14 : 히터
15 : 가스 노즐
16 : 덮개부
17 : 배기구
22 : 마이크로 크랙
W : 웨이퍼

Claims (20)

  1. 복수의 피처리 기판에 대해 함께 열처리를 실시하기 위한 종형 열처리 장치이며,
    하단부에 반송 포트를 갖고, 상기 피처리 기판을 수납하기 위한 종형의 처리 용기와,
    상기 처리 용기 내에서 상기 피처리 기판을 서로 간격을 두고 수직 방향으로 적층한 상태로 보유 지지하기 위한 보유 지지구와,
    상기 반송 포트를 기밀하게 개폐하는 덮개체와,
    상기 보유 지지구를 지지하는 상태에서 상기 덮개체를 승강시킴으로써, 상기 반송 포트를 통해 상기 처리 용기 내에 상기 보유 지지구를 로딩/언로딩하는 승강 기구와,
    상기 처리 용기 내로 처리 가스를 공급하는 가스 공급부와,
    상기 처리 용기 내를 배기하는 배기계와,
    상기 처리 용기의 주위에 배치되고, 상기 처리 용기의 측벽을 통해 열선을 공급함으로써 상기 처리 용기 내를 가열하는 가열 수단과,
    상기 가열 수단으로부터 상기 처리 용기의 하단부측 내의 피처리 기판까지 열선이 전달되는 경로 상에 배치되고, 상기 하단부측을 포위하고, 상기 가열 수단과 상기 처리 용기 내의 피처리 기판과의 사이에 있어서의 열선의 전달률을 상기 하단부측에 있어서 저하시키는 열 완충 부재와,
    상기 열 완충 부재와 상기 처리 용기 내의 피처리 기판과의 사이에 배치된 온도 센서와, 상기 온도 센서에 의한 검출 데이터를 기초로 하여 상기 가열 수단의 설정 온도를 제어하는 제어부를 구비하는 종형 열처리 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 처리 용기는 원통형이고, 상기 열 완충 부재는 상기 처리 용기와 동심원형으로 배치되는 종형 열처리 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 열 완충 부재의 높이는 5 내지 50 ㎝의 범위 내로 설정되는 종형 열처리 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 열 완충 부재는 불투명 석영 또는 불투명 세라믹재로 이루어지는 종형 열처리 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 열 완충 부재는 SiC, Al2O3, SiN으로 이루어지는 군으로부터 선택된 세라믹재로 이루어지는 종형 열처리 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 열 완충 부재는 균일한 높이 및 두께를 갖는 종형 열처리 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 온도 센서는 상기 처리 용기 내에 배치되는 종형 열처리 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제어부는 상기 온도 센서에 의한 검출 데이터를 기초로 하여 상기 가열 수단에 대한 공급 전력을 제어하는 종형 열처리 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 처리 용기는, 링형의 금속제 매니폴드와 상기 매니폴드 위에 접속된 투명 석영으로 이루어지는 반응관을 구비하고, 상기 반송 포트는 상기 매니폴드에 의해 규정되고, 상기 하단부측은 상기 반응관에 의해 규정되는 종형 열처리 장치.
  11. 복수의 피처리 기판에 대해 함께 열처리를 실시하기 위한 종형 열처리 장치이며,
    수직 방향의 단부에 반송 포트를 갖고, 상기 피처리 기판을 수납하기 위한 종형의 처리 용기와,
    상기 처리 용기 내에서 상기 피처리 기판을 서로 간격을 두고 수직 방향으로 적층한 상태로 보유 지지하기 위한 보유 지지구와,
    상기 반송 포트를 기밀하게 개폐하는 덮개체와,
    상기 보유 지지구를 지지하는 상태에서 상기 덮개체를 승강시킴으로써, 상기 반송 포트를 통해 상기 처리 용기 내에 상기 보유 지지구를 로딩/언로딩하는 승강 기구와,
    상기 처리 용기 내로 처리 가스를 공급하는 가스 공급부와,
    상기 처리 용기 내를 배기하는 배기계와,
    상기 처리 용기 내의 상하로 배열된 복수의 존(zone)에 대응하여 상기 처리 용기의 주위에 배치되고, 상기 처리 용기의 측벽을 통해 열선을 공급함으로써 상기 처리 용기 내의 상기 존을 가열하는 복수의 가열 수단과,
    상기 복수의 존에 대응하여 배치된 복수의 온도 센서와,
    상기 복수의 온도 센서에 의한 검출 데이터를 기초로 하여 상기 복수의 가열 수단의 설정 온도를 개별로 제어하는 제어부와,
    상기 복수의 가열 수단 중에서 상기 반송 포트에 가장 근접하는 단부 가열 수단과 상기 처리 용기와의 사이에서 상기 처리 용기를 포위하고, 상기 단부 가열 수단과 상기 처리 용기 내의 피처리 기판과의 사이에 있어서의 열선의 제2 전달률을, 다른 가열 수단과 상기 처리 용기 내의 피처리 기판과의 사이에 있어서의 열선의 제1 전달률보다도 저하시키는 열 완충 부재를 구비하는 종형 열처리 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 열 완충 부재는 불투명 석영 또는 불투명 세라믹재로 이루어지는 종형 열처리 장치.
  13. 제11항에 있어서, 상기 열 완충 부재는 SiC, Al2O3, SiN으로 이루어지는 군으로부터 선택된 세라믹재로 이루어지는 종형 열처리 장치.
  14. 제11항에 있어서, 상기 복수의 온도 센서 중에서 상기 단부 가열 수단에 대한 단부 온도 센서는, 상기 열 완충 부재와 상기 처리 용기 내의 피처리 기판과의 사이에 배치되는 종형 열처리 장치.
  15. 제11항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 복수의 온도 센서에 의한 검출 데이터를 기초로 하여 상기 복수의 가열 수단에 대한 공급 전력을 개별로 제어하는 종형 열처리 장치.
  16. 제11항에 있어서, 상기 반송 포트는 상기 처리 용기의 하단부에 형성되는 종형 열처리 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 처리 용기는, 링형의 금속제 매니폴드와 상기 매니폴드 위에 접속된 투명 석영으로 이루어지는 반응관을 구비하고, 상기 반송 포트는 상기 매니폴드에 의해 규정되고, 상기 단부 가열 수단은 상기 반응관의 하단부측의 주위에 배치되는 종형 열처리 장치.
  18. 제11항에 있어서, 상기 열 완충 부재의 열선의 전달률은 10 내지 80 ％인 종형 열처리 장치.
  19. 제11항에 있어서, 상기 제2 전달률은 상기 제1 전달률의 10 내지 80 ％인 종형 열처리 장치.
  20. 복수의 피처리 기판에 대해 함께 열처리를 실시하기 위한 종형 열처리 장치의 사용 방법이며,
    상기 장치는,
    수직 방향의 단부에 반송 포트를 갖고, 상기 피처리 기판을 수납하기 위한 종형의 처리 용기와,
    상기 처리 용기 내에서 상기 피처리 기판을 서로 간격을 두고 수직 방향으로 적층한 상태로 보유 지지하기 위한 보유 지지구와,
    상기 반송 포트를 기밀하게 개폐하는 덮개체와,
    상기 보유 지지구를 지지하는 상태에서 상기 덮개체를 승강시킴으로써, 상기 반송 포트를 통해 상기 처리 용기 내에 상기 보유 지지구를 로딩/언로딩하는 승강 기구와,
    상기 처리 용기 내로 처리 가스를 공급하는 가스 공급부와,
    상기 처리 용기 내를 배기하는 배기계와,
    상기 처리 용기 내의 상하로 배열된 복수의 존에 대응하여 상기 처리 용기의 주위에 배치되고, 상기 처리 용기의 측벽을 통해 열선을 공급함으로써 상기 처리 용기 내의 상기 존을 가열하는 복수의 가열 수단과,
    상기 복수의 존에 대응하여 배치된 복수의 온도 센서와,
    상기 복수의 온도 센서에 의한 검출 데이터를 기초로 하여 상기 복수의 가열 수단의 설정 온도를 개별로 제어하는 제어부를 구비하고,
    상기 방법은,
    상기 복수의 가열 수단 중에서 상기 반송 포트에 가장 근접하는 단부 가열 수단과 상기 처리 용기와의 사이에서 상기 처리 용기를 열 완충 부재로 포위하는 공정과,
    상기 복수의 온도 센서에 의한 검출 데이터를 기초로 하여 상기 복수의 가열 수단의 설정 온도를 개별로 제어하면서, 상기 복수의 가열 수단에 의해 상기 처리 용기를 가열한 상태에서, 상기 반송 포트를 통해 상기 처리 용기에 대해 상기 보유 지지구를 로딩 또는 언로딩하는 공정을 구비하고,
    상기 열 완충 부재는, 상기 단부 가열 수단과 상기 처리 용기 내의 피처리 기판과의 사이에 있어서의 열선의 제2 전달률을, 다른 가열 수단과 상기 처리 용기 내의 피처리 기판과의 사이에 있어서의 열선의 제1 전달률보다도 저하시키고,
    상기 보유 지지구를 로딩 또는 언로딩할 때에 있어서의 상기 단부 가열 수단의 설정 온도의 진동 현상을 상기 열 완충 부재로 완화하는 종형 열처리 장치의 사용 방법.
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