TW303498B - - Google Patents

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經濟部中夬愫隼局員工消費合作社印裝 A7 B7五、發明説明（1 ) 〔發明之背景〕 本發明係有關將基板予以熱處理之熱處理裝置及熱處 理方法，尤其有關有效率地加熱立式處理管（子）（ processing tube)內之基板用之裝置及方法。 於半導體裝置或LCD (液晶顯示器）之製造，爲了 寅施基板之氧化（8 0 0〜1 ，1 0 〇°C)，擴散（ 8 0 0〜1 0 5 0 °C)，退火（高溫退火9 0 0〜 1 ，2 0 0 °C，低溫退火係 3 5 0 〜6 0 0 °C ) ，C V D (化學汽相澱積）（8 5 0°以下）等處理，而使用有各 種熱處理裝置。於該等熱處理裝置中，被期盼可達成處理 之髙精密度化，增進基板面內之溫度均勻性（面內溫度成 均勻性），又增進熱處理之效率等之情事。 近年來晶圓直徑係從8吋更朝著1 2吋之大直徑化被 正在加以進行。又L C D等基板等之大型基板亦形成需要 加以均勻且有好效率地來處理之熱處理裝S。當基板成爲 大直徑化時，更有必要來增進熱處理之高精密度化，在基 板面裡面之溫度均勻性，及熱處理效率。 爲此，伴隨著基板之大基徑化，有必要有效地防止在 基板所產生之滑移或歪曲之同時，並有必要增進基板面裡 面之溫度均勻性。因此，有關如何地可縮小基板中央部和 周邊緣部之間所產生之溫度差，又如何地可使基板面內之 膜質、膜厚形成均勻化之情事成爲問題。 〔發明之概要〕 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -装. 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS〉A4規格（210X297公釐〉 305 伽 A7 B7 五、發明説明（2) 本發明之目的，係擬提供一種可確保基板上之膜面內 之均匀性之同時，並能以極佳之效率來升高基板溫度之熱 處理裝®及熱處理方法。 有關本發明之熱處理裝®，係具備有：具面狀之熱（ 射）線輻射部之熱線輻射機構；接收從該面狀之熱線輻射 部折輻射之熱線而被加熱之處理管及對該處理管內搬入 搬出當作被處理面之具備半導體膜及/或絕綠膜之基板用 之機構，而將基板對於前述面狀之熱線輻射部使之位於在 前述處理管內之熱線之入射角對於前述被處理面之周邊綠 部成6 0度以下之位置，以增大（加大）對於被處理面周 邊緣部之熱線吸收率。 以該場合，若與被處理面成相對向之熱線照射面直徑 爲B，被處理面直徑爲D，熱線照射面和被處理面互相間 之距離爲h之時，最好可滿足下面之不等式（1 )爲盼。 h 会 0 . 5 7 8 X ( B - D ) / 2 ......... ( 1 ) 绥濟部中央標隼局員工消費合作杜印製 (請先閏讀背面之注意事項再填寫本頁) 由增大在被處理面周邊緣部之熱線吸收率而補償在被 處理面周邊緣部之散熱損失。以消除在被處面內之溫度差 ，故可確保面內均勻性。亦即，被處理面之熱線吸收率， 係在入射角01爲〇°之時爲最大，並伴隨著入射角必^愈 大變成愈小。爲此，當被處理面爲絕緣膜或某種半導體膜 之時，將熱線之入射角設定成6 0°以下，以令在被 處理面之溫度分布使之相同（同樣）之同時，並使溫升速 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 _B7__五、發明説明（3 ) 度形成不下降。 又有關本發明之熱處理裝e，係具備有：具面狀之熱 (射）線輻射部之熱線輻射機構；接收從該面狀之熱線輻 射部折輻射之熱線而被加熱之處理管：及對該處理管內搬 入搬出當作被處理面之具備半導體膜及/或絕緣膜之基板 用之機構，而將基板對於前述面.狀之熱線輻射部使之位於 在前述處理管內之熱線之入射角對於前述被處理面之周邊 緣部成4 0度以上之位置，以減低來自被處理面周邊緣部 之反射損失。 以該場合，若與被處理面成相對向之熱線照射面直徑 爲A，被處理面直徑爲D，熱線照射面和被處理面互相間 之距離爲h之時，最好可滿足下面之不等式（2 )爲盼。 h ^ 1 . 2X (A — D) / 2 ......... ( 2 ) 另一方面，當被處理面爲導體膜或某種之半導體膜之 時，爲了減低來自被處理面周邊緣部之反射損失，而對於 被處理面周邊緣部之熱線入射角4 2將設定成4 0度以上 。若入射角02爲0度時，因由反射而使輻射能量增多， 其結果，將被吸收於被處理面之熱量會變爲少。 依據Stefan-Boltzraan之定律，來自黑II之輻射出射 (發散）度Eb係與其表面溫度T之4次方成正比。爲此 ，黑體表面積A和輻射發散度Eb之乘稹EbXA就形成從 黑體所輻射之總能量。另一方面，從黑體來而基板所接收 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝. *-° 線 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X 297公釐〉 A7 B7 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 五、發明説明（4 ) 之吸收能量係兩者間距離L之平方成反比，因此，基板所 接收之吸收能置（熱（射）線吸收率），係依賴（依靠） 於黑懺表面溫度極爲大，而對於相互間距離L之依賴度爲 小。 又本發明係對於直接加熱處理管（子）之直接加熱方 式及以間接加熱處理管之間接加熱.友式..均.可適用。間，接如 熱方式時，係從發熱源（如電阻之產生熱之加熱器等）對 於均熱構件照射一次熱（射）線，再由均熱構件對於處理 管照射二次熱（射）線（1. 2 Am以上之波長的熱線） ，由而可使基板溫升。再者，石英最會吸收波長爲 2 . 7 3 〃 m之熱線。而在直接加熱方式之時，係從發熱 源（燈泡等）對於透明之處理管照射一次熱線（0. 9 pm以上之波長的熱線），由而可使基板昇溫。附帶地說 明時，透明石英之熱線透射率爲3 0〜6 0% (百分率） Ο 當被處理體爲絕緣體之時，熱線之吸收率就形成波長 愈長愈加大，而溫度愈昇高愈形成減少。對於被處理體之 入射角爲6 0 °以下之熱線的吸收率係略形成一定。 另一方面，被處理髅爲良導體之時，熱線之吸收率就 形成波長愈長愈減少，而溫度愈上升愈形成增大。對於被 處理體之入射角爲4 0°以上之熱線之吸收率會形成增大 Ο -------{ —裝------訂-----(線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中货國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） 經濟部中央樣準局負工消費合作社印製 ούΖ 438 ΑΊ Β7___ 五、發明说明（5 ) 〔實施例〕 以下，將參照所附上之圚式來對於本發明之各種實施 例加以說明。 如圖1所示，熱處理裝置具備有，熱處理部2 0 ，裝 載/卸載（載入/載出）室3，及2個裝載（加料）閉鎖 室2、4。熱處理部2 0之加熱器組合.單元（以下簡稱加 熱器裝® ) 2 8，係圍繞著處理管2 2之上半部。加熱器 裝® 2 8之加熱手段3 0係靠近於處理管2 2上部而設置 。如圚2所示，加熱手段3 0之加熱器元件3 2，係以等 間距之間隔來安裝於內方裝置31之內表面。加熱器元件 3 2係由電阻發熱線所構成，並被連接於電源3 3。電源 3 3係形成以電腦系統所支援之控制器（未圖示）所控制 之結構。 裝載/卸載室3係被連接於熱處理部2 0之處理管 2 2下部，而在打開遮門（shutter)8 ，形成裝載/卸載 室3可連通於處理管2 2內。裝載/卸載室3設有昇降器 6，而昇降器6之支（承）軸6 b，係經由裝載/卸載室 3之下部開口被連結於汽缸機構1 5，支承軸6 b下部直 至汽缸機構15係以撓性管所保護著。汽缸機構15係被 支承於昇降機構1 〇之臂1 4。臂1 4基端側安裝有球狀 螺帽1 3，而球狀螺帽係螺合於螺桿1 2 °螺桿1 2係形 成由馬達1 1所轉動。 第1裝載閉鎖室2及第2裝載閉鎖室4係藉門閥G 2 、G 3個別被連結於裝載/卸載室3。各裝載閉鎖室2、 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -------(I裝-----—訂------ί 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A 7 B7 經濟部中夬標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（6 ) 4係藉通路2 a、4 a來寅施排氣。各裝載閉鎖室2、4 內個別配設有搬運晶圓用之搬運裝置5。在第1裝載閉鎖 室2前面側設有門閥G1，當打開門閥G1就可形成連通 於潔淨室環境。第2裝載閉鎖室4前面側設有門閥G 4， 當打開門閥G 3時，可形成連通於潔淨室環境。 處理管2 2係絕熱性極懌異，且由金屬之污染爲極少 之高純度石英所製成。處理管2 2內，導入有氣體供應管 2 4及氣體排氣（用）管2 6，而藉氣體供應管2 4對於 處理管2 2內供應處理（用）氣體，藉氣體排氣管2 6來 使處理管2 2內形成被排氣。 如圖2所示，熱處理部2 0之最上部覆蓋有蓋（子） 2 9。蓋2 9周邊緣部係被固定於外厝護套4 0，〇型環 2 9 b被設於蓋2 9和外層護套4 0之間。蓋2 9及外層 護套4 0係以不銹鋼或鋁合金所製成，並個別形成有內部 通路2 9 a、4 0 a。該等內部通路2 9 a、4 0 a形成 有可從冷媒供應源（未圖示）供應如冷卻水之冷媒。 外層護套4 0內面側配設有，由如氧化鋁陶瓷之絕熱 體所形成之加熱器裝置2 8。加熱器裝置2 8之內面壁面 固定有加熱手段3 0之面狀發熱源3 2。當要設置面狀發 熱源3 2之時，形成在絕熱體3 1內面壁配設耐火材料（ 未圚示），而在該上面構成令面狀發熱源32形成固定亦 可。該面狀發熱源3 2係配置由二矽化銅（Mo S i 2) ，或Fe—Cr一A1合金（商名品「力>夕儿」）所形 成之加熱器元件成面狀者。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -so 本紙張尺度適用中國國家榡準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央標隼局員工消費合作社印裝 A7 B7五、發明説明（7 ) 在處理管3 2和面狀發熱源3 2之間，配設有均熱構 件3 4。均熱構件3 4係接收從面狀發熱源3 2所輻射之 熱（射）線，以擔任均衡地輻射二次熱（射）線給予以處 理管2 2內之晶圓W之角色。該均熱構件3 4係以異物產 生量較少，且耐熱性極佳之S i C等之材料所構成。均熱 構件3 4係較晶画大很多，並在晶園W上方配設成甚至禺 園W之周邊緣部分亦可充分地加以包覆（¾蓋）。再者， 作爲均熱構件3 4 ，並非僅限定於S i C，在石墨表面被 覆S i C者亦可。 發熱源3 2及均熱構件3 4之形狀和尺寸，係依據如 下之條件來設定。 處理對象19爲聚矽氧（多晶矽）等之半導體膜或 S i 〇2(二氧化矽）等之絕緣膜之時，入射角辛1愈小愈 使在晶圓W之熱（射）線吸收率ε 增大。如圖4所示 ，處理對象1 9爲被氧化之鋁表面，被氧化之銅表面，玻 璃、水、黏土、木材、紙之時，當入射角02成6 0°以 上，則被處理面1 9之熱線之吸收率εφα會逐漸減少。 爲此，在本實施例，將以可滿足前述不等式（1 )之條件 來設定均熱構件3 4之形狀和尺寸。亦即，由熱處理裝置 之設置空間等之條件來設定熱輻射面直徑Β之時，將依據 熱輻射面直徑Β之値來決定位準差h。尤其，令均熱構件 3 4使之形成較晶圓W更大，以令可從均熱構件3 4之周 邊緣部所輻射之熱（射）線照射於晶圆W之周邊緣部。 接著，參照圖3〜圖7來說明作用。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 ，-·β 線 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -10 - A 7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明 ( 8 1 1 本 實 施例係 如 圖 3 所 示， 對於晶 圓 W 周 邊緣部之熱（ 1 1 射 ) 線 3 6 之 入 射 角 Φ i設定成6 0 5 以下 3由圖4顯明 1 1 地 顯 示 ， 將 使 在 處 理 對 象 1 9 之熱吸 收 率 使 之增進。將使 1 1 用 上 式 ( 1 ) 以 求 出 各 參 數h ，D、 Y > B ，而決定可獲 請 先 閏 1 I 取 所 期 盼 之 熱 吸 收 率 用 之 均熱 構件3 4 之 形 狀和尺寸。 讀 背 面 1 1 1 圖 5 係 横軸 爲 波 長 λ [β m )， 縱 軸 爲 特定波長區域 1 1 之 輻 射 能 童 比 例 ( 1 一 V )( % )， 以 顯 示 在熱（射）線 事 項 1 再 I 輻 射 體 之 溫 度 T 爲 2 0 °c 〜2 5 0 0 °C AjV 圍 予以變化時之 4 寫 本 1 裝 1 λ 和 ( 1 —— V ) 之 關 係 的 特性 圖。圖 中 以 如 說明圖所示， 頁 1 | 將 從 波 長 λ ^直至無限大爲止之區域 (說明圖中之斜線证 1 I 域 Β ) 能 置 係 相 當 於 全 輻 射置 (A + B ) 之 幾個％，以（ 1 1 I 1 — V ) % 來 表 示 〇 再 者 ，說 明圖之 縱 軸 記 下波長λ之熱 1 訂 ( 射 ) 線 所 具 有 之 輻 射 能 置强 度Ε λ b C >若將輻射能量强 1 1 度 Ε λ b對於所有波長λ予以稹分時 ，可獲得從單位面稹 1 1 所 輻 射 之 能 量 E b C ) 由 圖 5 顯 明 地 顯 示 9 在2 0 0C時 1 0 β m以上之波長 線 | λ 之 熱 ( 射 ) 線 佔 全 輻 射 置之 7 4 % 9 在 4 0 0 0C 時 4 1 1 β m 以 上 之 波 長 λ 之 熱 ( 射） 線佔全 輻 射 量 之8 0 %，而 1 1 在 1 0 0 0 °c 時 4 Μ m 以 上之 波長又 之 熱 線 佔全輻射量之 1 1 3 6 % 〇 亦 即 ， 溫 度 愈 髙 短波 長之熱 線 比 率 會愈增大。 1 I 圖 6 係 在 横 軸 表 示 溫 度t (°C ) > 而 在 縱軸表示部分 1 1 波 長 區 域 之 輻 射 能 量 比 例 (1 —V ) % 9 並 顯示在使特定 1 1 部 分 波 長 區 域 λ 1 一 ^ λ 2 作 植裡 變化時 9 與 溫 度t和（1 一 1 1 V ) 之 關 係 的 特性 圖 〇 圖 中係 對可見 光 9 近紅外線，逮紅 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家橾隼（CNS ) A4規格（210X297公釐） -11 - 經濟部中夬愫隼局員Μ消費合作社印裝 A7 B7五、發明说明（9 ) 外線之每各部分波長证域以特性曲線來表示。 圖7係在横軸作爲經過時間（秒），而縱軸則作爲晶 圃溫度t (°C)之由上述熱處理裝置來加熱晶圓時之溫度 履歷圖。將處理對象19係爲閘極氧化膜，並將其在氧化 爐中予以加熱。晶圖W之直徑爲8吋，且使晶圚W予以昇 降來使入射角φ X形成6 〇 ° U.，.而姨晶片w位於庳理., 管2 2內。由圖可顯明的察覺，從加熱開始經過3 0秒後 就到達目檩溫度1，0 0 〇°C，並在6 0 9秒中之保持期 間，溫度之變動僅有0. 8°C而已。 接著，參照圖8〜圖11來說明有關第2實施例。 此第2實施例，將處理對象19作爲導體膜來處理， 並爲了有效率地加熱導體膜而設定對於晶園W周邊緣部之 熱線3 6之入射角#2設定成所定値以上。如圖8所示， 在熱處理部5 0，均熱構件3 5係設於加熱器元件3 2和 處理管2 2之間。而該均熱構件3 5在其周邊綠部具備彎 曲部5 1。該彎曲部5 1係從均熱構件3 5本體朝下方彎 成直角，且形成順著內側鑲耐大物2 8 b。彎曲部5 1之 長度愈長愈佳。再者，無均熱構件3 5之中央部分亦可。 均熱構件3 5係由異物產生置較少，且耐熱性爲極佳之 S i C等之材料所構成。均熱構件3 5係形成較晶圓W大 很多，並在晶圃W上方配設成甚至晶圆w之周邊緣部亦可 充分地加以包覆。再者，作爲均熱檎件3 5，並非僅限定 於S i C，在石墨表面被覆S i C者亦可。 如圖1 0所示，處理對象1 9爲未被氧化之金屬面（ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 訂 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210 X 297公釐） -12 - 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（10) 導電體）之時，當入射角炎2成爲4 0°以上，晶圆W之 熱線吸收率ε 會增大。該情形係由於入射角成爲 4 0°以下時，熱線之反射量會增大，而使吸收率ε 02 減低之緣故。爲此，在本實施例，將以滿足上述之不等式 (2 )之條件來設定均熱構件3 5之形狀和尺寸。再者， 輻射面直徑Α係較晶圓W之直徑D爲大。亦即，依據熱處 理裝置之設置空間等之條件來設定熱輻射面直徑A時，應 以如圚9所示，依據該A値來決定位準差h。 圇11係在横軸作爲經過時間（秒），而在縱軸作爲 晶圓溫度t (°C)，並由上述熱處理裝置來加熱晶園時之 溫度屨歷圖。處理對象1 9作爲離子注入導電膜，並將其 在退火爐中予以加熱。晶固W之直徑爲8吋，且使晶圓W 昇降以使入射角能成爲4 0°以上，而令晶圆W位於 處理管2 2內。由圖顯明的顯示，從加熱開始經3 5秒鐘 後可達到目標溫度1，2 0 0 °C，而在6 0秒期間之保持 中之溫度變動，僅爲0. 8°C而已。 熱線3 6之入射角，伴隨著使被處理體W靠近於發熱 源，而產生變化。處理對象19爲絕緣膜及導體膜之時， 以令導體膜一方使之接近於發熱源就可加速溫昇速度。亦 即，入射角4爲小時，在導讎膜之時反射能量會增大，雖 會降低熱（射）線之吸收率，惟使導體膜接近於發熱源就 可補償不足之熱量。 如上述，依據本發明，可在不傷害被處理體在外周邊 緣之熱吸收率之下，能確保在被處理體之面內均勻性，而 I ( 裝 訂 .線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 13 305498 at B7 經濟部中夬標準局：一貝工消费合作杜印製 五、發明説明（11) 且在面內，尤其在被處理體之外周邊緣之熱吸收率能加以 增進，而亦可加速溫昇速度。 接著，參照圖1 2〜圊2 2來說明有關第3賁施例。 上述第1及第2實施例係以一片晶園W作爲其處理對 象惟在此第3實施例之熱處理裝S6 0係以3片之晶圖W 作爲其處理對象，而在處理管22 Φ，令環形舟皿7 0能 裝載/卸載之結構，舟皿7 0具備有，端板7 1，主柱 7 2及3個環形支承7 3。在各環形支承7 3上支承8吋 直徑之晶圓W成水平狀，而晶圔W之相互間隔爲晶園直徑 之1/4倍〜1倍，且各晶園W形成有導體膜1 9。 以圍繞處理管2 2之狀態配設有電阻發熱之加熱器元 件6 2。加熱器元件係由環狀之耐熱構件2 8 c〜2 8 e 所形成之耐熱組合單元（耐熱裝置）2 8所支承著。耐熱 構件2 8 c〜2 8 e係以燒結模來石或氧化鋁磨料等所製 成。最上層之耐熱構件2 8 c支承加熱器元件6 2之外， 亦支承著上部加熱器機構3 0。上部加熱器機構3 0係與 上述第1實施例者相同。中層之耐熱構件2 8 d及最下屉 之耐火構件2 8 e係具有相同內徑，並以所定節距間隔來 叠層者。最下層之耐熱構件2 8 e係以金屬製之下面外套 2 7所支承。下面外套2 7形成有可流動冷卻水之內部通 道 2 7 a。 如圖13所示，，耐熱構件28c，28d，28e 係互相以卡合部5 8、5 9所連結，並形成具有開口 5 3 之空間5 5。開口 5 3係朝向處理管2 2之方向，並成爲 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ,-¾ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -14 - 經濟部中央橾準局員工消費合作社印敦 A7 B7 ___ 五、發明説明（12) 當使加熱器元件6 2發熱時，可從開口 5 3輻射熱（射） 線。再者，加熱器元件6 2係個別被保持於耐熱構件 2 8 d，2 8 e之凹處5 4。又開口 5 3之長度L:形成 較加熱器元件6 2之直徑Di大一點。再者，該等耐熱構 件2 8 e、2 8 d、2 8 e係以螺栓固定於外殻4 0上。 如圖1 4所示，切割去除耐熱構件2 8 c 1、_ 2 8 d 1 之一部分，以擴大（展開）連通於空間5 5之開口 5 3。 由而熱（射）線3 6可照射於處理管2 2之廣闊範圍。再 者，切割去除面5 6 a與水平面所形成之角度β，係設定 成來自互相相鄰接之加熱器元件6 2之熱（射）線可重叠 Ο 將簡單地說明有關加熱器裝置2 8之安裝。依序堆叠 中層件2 8 d於最下層之構件2 8 e。加熱器元件6 2係 在堆曼最上層之構件2 8 c之前，應插入於空間5 5中。 I 再者，在中層構件2 8 d上堆叠最上層之構件2 8 c，而 使構件2 8 c、2 8 d、2 8 e個別地固定於外般4 0上 。空間5 _5因較加熱器6 2十分地大，故不會由於加熱器 元件6 2之熱膨脹而使周圈之構件2 8 c、2 8 d、 2 8 e受到損傷（破裂）。再者，加熱器元件6 2係形成 嵌入於凹處5 4，由而並不容易地從空間5 5產生脫落。 如圖1 5所示，亦可形成空間5 5之上部壁面5 6 b 。上部壁面5 6 b係組合圓弧面及其切線面者。形成如圖 1 6之空間5 5之上部壁面5 6 c及側部壁面5 7 c亦可 。上部壁面5 6 c係組合水平面及傾斜面者，該時，側部 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝·

,1T 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) a4規格（210Χ297公釐） 15 - 經濟部中夬螵隼局員工消f合作社印裝 A 7 _________B7 五、發明説明（13) 壁面5 7 c係下側構件2 8d，2 8 c之一部分。形成如 圚1 7之空間5 5之上部壁面5 6 d及側部壁面5 7 d亦 可。上部壁面5 6 d及側部壁面5 7 d係組合圃弧面及傾 斜面者，該時，上部壁面5 6 d及側部壁面5 7 d係上側 構件2 8 C4、2 8 d4之一部分。 如圖1 8所示，將複數之溝5 4, g形成爲加熱器裝置 (組合單元）2 8，並最期盼者係藉溝5 4 g來連接上中 下靥之加熱器元件6 2，以構成1條連縯之加熱器單元（ 以下有時僅簡稱單元）6 2。又如圖1 9所示，最好將線 端6 2 a從線圈狀之纒繞線部之一部分朝切線方向予以拉 出。具備如此之線端6 2 a之元件6 2，因不具有彎曲部 而不容易產生斷裂。 如圚2 0所示，最好使耐熱構件2 8 f形成與耐熱構 件2 8 g不同高度，並使加熱器元件6 2之下面節距間隔 P2形成較上面節距間隔Pi爲小。以構件如此時，下面區 域之發熱置將形成較上面區域之發熱置爲多，而可圖謀處 理管整體之均熱化。 如圖2 1所示，以組合不同直徑之構件2 8h， 2 8 i ，2 8 j來形成加熱器裝置2 8亦可。最上層構件 2 8 h係較中間厝構件2 8 i在內徑上爲大，中間層構件 2 8 i較最下層2 8 i在內徑上爲大。亦即，下面之加熱 器元件6 2較上面之加熱器元件6 2更接近於處理管2 2 。以構成如此之加熱器構造時，可提髙處理管2 2下方側 之溫昇速度。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) 16 — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 A7 B7 經濟部中央榡隼局員工消費合作社印裝 五、發明説明（14 ) 依據上述實施例，即使有需要變更立式熱處理裝置之 縱間溫度分布之時，亦僅將該部分之塊件構件加以更換就 可，可去除裝《本身之更換等之费工時。 如圇2 2所示，熱處理裝置9 0係形成，使來自氣體 供應管9 4之處理（用）氣體對於晶圔W從上方予以供應 ，以使處理氣體成分可在晶園W上面產生反應。此時，若 將晶画W以高速移動及予以高速實施昇溫，降溫時，晶圓 面內之膜厚會形成不均匀。此原因可思爲如下之原因。 一般加熱處理管2 2內之晶園W時，晶圓W之中央部 會較周邊緣部形成溫度爲高。其原因係從晶圖周邊緣部之 散熱量較晶圃中央部之散熱量爲大之緣故。當在高溫環境 下之處理管2 2內以高速移動晶園W時，在晶圓W中央部 會產生急激之溫度上昇。爲此，如圖2 3所示，滯留於晶 圓中央部近旁之處理氣體極容易產生上昇氣流，而如此之 上昇氣流，會使存在於晶圓表面近旁之處理氣體產生對流 。以致在晶画中央部近旁會產生處理氣體之濃度下降之情 事，而無法在晶圖中央部獲得所定之成膜厚度。 圖2 6係顯示測量以如下條件所獲得之膜厚結果的膜 厚分布圖。作爲被處理體使用6吋直徑之半導髗晶圓’，作 爲供應給予處理室（管）2 2內之處理氣體之流量爲 1 0 SML，作爲處理室（管）2 2內之溫度使之 1 0 0 0 °C，而在處理室2 2內之晶園W之移動速度使之 形成1 0 Omm/秒。由圖式極顯明地顯示，在晶園W中 央部和周邊緣部就產生約5 (A)之膜厚差異。可是，在 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -17 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝 、-0 線 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 B7_五、發明説明（i5) 晶園W中央部和周邊緣部之溫度差係約0. 5〜1. 0°c ，其差異係在使用於該型式之熱處理裝置之熱電偶的誤差 容許範園內。足見在晶園W之（表）面內之溫度分布即使 予以形成略均匀之時，面內之成膜厚度仍形成極顯著之差 異。爲此，在實施被處理體之高速昇降溫及高速移動時， 期盼能獲得所希望之面內均勻性.之爽.處理裝置。 如圖2 4所示，熱處理裝置1 〇 〇係具備處理氣體供 應用之管（子）1 0 4。管1 〇 4在處理管2 2內部分岐 成複數支，而各分岐管之開口係位於晶園W中央部之正上 方。再者，管1 〇 4雖位於均熱構件9 2和晶圔W之間， 惟以旋轉晶圃W就可均衡地來加熱晶園W。各管1 0 4均 裝設有流速調整器9 4 a。 處理（用）氣體係在處理管2 2內設定成朝向晶圓W 中央部之流速成爲1 0 m/秒以上。如此之流速係相當於 從管1 0 4吐出而到達晶園W中央表面之氣體速度。如此 之氣體注入可作用成可消除上述之上昇氣流。 氣體流速V可由下式（3)來求出 V = Q / S · ( T 1 / T 2 ) ......... ( 3 ) 但符號Q係表示對晶圖W成垂直所供應之處理氣體之 量，符號S係表示處理氣體供應部之剖面稹，符號T 1係 表示處理溫度，符號T 2係表示供應前之氣體起始溫度。 圖2 7係以如下之條件成膜於晶圃W時之膜厚度分布 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -18 - -------{ —裝------訂-----厂線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A 7 B7 經濟部中夬榡隼局員工消费合作杜印製 五、發明説明 ( 16) 1 圖 〇 成 膜 ( 生 膜 ) 條 件 9 係 Q = 2 0 S L Μ S = 1 | 1 2 5 6 ( C m 2) (供應部之內徑： =4 < z m 、T 1 1 | ~~- 1 0 0 0 °C ( 絕 對 溫 度 = 1 2 7 3 °F ) 、 T 2 二 2 0 °c 1 1 I ( 絕 對 溫 度 + — 2 9 3 °F ) 〇 以 此 條 件 來 大 tor 慨 地 算 出 處 理 請 先 1 1 氣 體 之 流 速 時 9 流 速 V 形 成 約 1 0 6 m m / 秒 0 此 結 果 閲 讀 背 1 1 在 晶 圖 中 心 部 和 周 邊 綠 部 之 成 膜 厚 度 之 差 異 m 約 1 2 面 1 1 ( A ) ( 埃 ) 程 度 〇 意 事 項 1 圖 2 8 係 以 如 下 之 條 件 成 膜 於 晶 圆 W 時 之 膜 厚 度 分 布 再 填 I 圇 成 膜 條 件 寫 裝 〇 > 係 Q = 2 4 S L Μ 9 並 將 剖 面 稹 S 及 溫 度 頁 1 1 T 1 、 T 2 使 之 成 爲 與 上 述 條 件 相 同 Ο 此 時 之 流 速 V 就 形 1 1 成 1 2 • 7 m m / 秒 0 1 1 於 圖 2 7 和 CEI Iflo 2 8 所 顯示 之 結 果 有所 不 同 係 在 於 增 1 訂 大 流 速 之 時 > 包 括 中 心 部 及 周 邊 部 之 面 內 的 成 膜 不 均 之 情 1 I 況 會 成 爲 小 0 亦 即 > 較 圖 2 7 所 示 之 膜 厚 度 差 異 1 2 ( 1 I A ) 9 圖 2 8 方 面 之 膜 厚 度 差 異 爲 小 〇 1 1 依 據 上 述 實 施 例 因 處 理 氣 體 之 對 流 會 被 抑 止 9 而 接 線 觸 於 晶 圓 W 中 央 部 之 處 理 氣 體 澳 度 就 不 會 下 降 〇 爲 此 ， 在 1 1 晶 園 面 內 之 成 膜 厚 度會 成爲 均 匀 化 Ο t ! 以 如 圖 2 5 所 示 之 裝 置 1 2 0 在 處 理 管 2 2 上 壁 中 1 I 央 部 形 成 導 引 部 1 1 2 亦 可 〇 導 引 部 1 1 2 因 朝 向 晶 圓 W 1 I 突 出 9 由 而 在處 理 管 2 2 內 ， 處 理 氣 體 不 會 產 生 擾 流 Ο 再 1 1 I 者 管 9 4 係 形 成 從 下 方 朝 向 上 方 吹 出 氣 體 之 狀 態 0 1 1 如 圓 2 9 所 示 > 配 設 內 管 1 2 1 於 處 理 管 2 2 裡 面 9 1 1 以 構 成 從 上 部 開 P 1 2 2 令處 理 氣 體 導 入 於 內 管 1 2 1 內 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X297公釐） -19 _ 經濟部中夬榡準局員工消费合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（17) 之狀態亦可。該內管121係以髙純度之石英所製成。再 者，亦可在上部開口 1 2 2之正上方配設突起2 2，以形 成與前述實施例同樣來導入氣體。再者，晶園W將被搬入 於內管121內。又內管121之下端開口將位於較外管 2 2之排氣口 2 6爲上方之位置。 內管1 2 1之肩部1 2 3，係被形成彎曲面或傾斜面 。肩部1 2 3係構成從開口 1 2 2所導入之氣流使之不產 生急劇之擴大變化。 被導入於內管1 2 1內之氣體，將由肩部1 2 3所整 流，由而氣體能在不產生渦流或擾流之下，朝著晶圓W之 中央部行進。來自晶圓W側之上昇氣流因會被氣體之整流 作用而被消除，故在晶圓W之中央部，能防止對流之產生 。又處理氣體係由內管121之下端開口經由排氣口26 而被排出於外部。 如圖3 0所示之熱處理裝置1 3 0 ，在內管1 2 1上 部開口正下方配設衝射擋板1 2 5亦可。該擋板1 2 5係 形成從上部開口覆蓋晶圓W中央部之大小，而該擋板 1 2 5係以高純度石英所形成之透明板。擋板1 2 5和晶 圃W之相互間隔1^2爲2 Omm以下，最好配置成1 0 m m以下之狀態。 因由衝射擋板1 2 5而可抑止產生於晶圓W上方之上 昇氣流，由而可防止產生於晶園W中央部之對流。爲此， 能構成內管121爲簡單之形狀。 再者，擋板1 2 5亦可使用多孔質之燒結S i C，以 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公來） -20 - ( 裝 訂 ( 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 498 A7 B7 經濟部中央標隼局員工消費合作社印裝 五、發明説明（IS) 替代透明石英。當使用如此之多孔質材料時，雖爲少許乃 可使處理氣通過撺板1 2 5內部。爲此，不僅阻擋處理氣 镰之流動，並可供應被整流之氣懺朝向晶園W，因此，在 晶圓W面內之與處理氣體之接觸狀態可使之均衡化。 如圖3 1所示之裝置1 4 0，排列兩片之阻擋構件 1 4 1於晶圓W之周圍亦可。其係配摑;成一邊之阻擋構汽： 1 4 1與處理位置之晶園W之上面成一致之處，而另一邊 之阻擋構件141係配置於與處理位置之晶圓W之下面成 一致之處。 如圖3 2所示之裝置1 5 0 ，再配設2片之第2阻擋 構件1 4 2於第1阻擋構件1 4 1之下方亦可。第2阻擋 構件1 4 2係配設於較晶圓W應被處理之位置更下方之處 〇 如此之第1及第2之阻擋構件1 4 1、1 4 2，在移 動晶園W時，可作用爲抑止處理管2 2內之氣體之移動。 依據本發明，以在設定成同一面內溫度分布之狀況下 ，可使之形成面內均匀性，尤其可令生（成）膜厚度使之 均勻化。 ， 再者，依據本發明，因配設整流構件，而形成可直接 防止從被處理體擬產生之上昇氣流。 〔圖式之簡單說明〕 圖1係顯示有關本發明第1實施例之熱處理裝置之整 體概要圖。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝- '-ο 本紙張尺度逋用中國國家揉準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 21 A7 B7 經濟部中央樣準局員工消費合作杜印製 五、發明説明 ( 19) 1 I 圖 2 係 顯 示 第 1 實 施 例 之 熱 處 理 裝 置 主 要 部 分 之 部 分 1 1 剖 面 圇 Ο 1 1 圖 3 係 說 明 爲 了 求 出 確 保 熱 吸 收 率 用 之 發 熱 源 的 形 狀 y-V 1 I 尺 寸 所 用 之 各 參 數 之 模 式 m 圍 0 請 先 閱 1 1 | 圖 4 係 顯 示 對 於 被 處 理 IS ( 絕 緣 膜 或 玻 璃 等 ) 之 熱 ( 讀 背 1 1 射 ) 線 的 入 射 角 和 熱 吸 收 率 之 關 係 的 特 性 線 圖 〇 之 1 I 意 1 I 圖 5 係 顯 示 每 各 溫 度 之 特 定 波 長 區 域 之 輻 射 能 量 比 例 事 項 1 再 ( % ) 之 特 性 線 圖 〇 填 寫 本 1 裝 圖 6 係 顯 示 每 各 波 長 之 部 分 波 長 區 域 之 輻 射 能 量 比 例 頁 1 1 ( % ) 之 特 性 線 圖 〇 1 1 I 圖 7 加 熱 絕 緣 膜 成 約 1 0 0 0 °c 時 之 溫 度 履 歴 圖 〇 1 圖 8 係 顯 示 第 2 實 施 例 之 熱 處 理 裝 置 主 要 部 分 之 部 分 1 訂 剖 面 圇 Ο 1 I 圖 9 係 說 明 爲 了 求 出 確 保 熱 吸 收 率 用 之 發 熱 源 的 形 狀 1 1 尺 寸 所 用 之 各 參 數 之 模 式 圇 〇 \ 1 圖 1 0 係 顯 示 對 於 被 處 理 髓 ( N i 或 A 1 等 ) 之 熱 ( 線 射 ) 線 的 入 射 角 和 熱 吸 收 率 之 關 係 的 特 性 線 圖 〇 1 1 圇 1 1 係加 熱 導體 膜成 約 1 2 0 0 °c 時 之 溫度 履 歷 圚 1 ! I 圖 1 2 係 顯 示 第 3 實 施 例 之 熱 處 理 裝 置 主 要 部 分 之 縱 1 1 I 向 剖 面 圖 〇 1 1 圖 1 3 係 顯 示 側 壁 加 熱 器 組件 之 縱 向 剖 面 圖 〇 1 1 圖 1 4 係 顯 示 其 他 側 壁 加 熱器 組 件 之 縱 向 剖 面 圖 0 1 1 圖 1 5 係 顯 示 其 他 側 壁 加 熱 器 組 件 之 縱 向 剖 面 圖 〇 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 B7 經濟部中央樣準局員工消費合作社印裝 五、發明説明（20) 圖1 6係顯示其他側壁加熱器組件之縱向剖面圚。 圖17係顯示其他側壁加熱器組件之縱向剖面圖。 圖1 8係顯示加熱器元件之分解斜示圖。 圖1 9係顯示加熱器元件之分解斜示圚。 圖2 0係顯示加熱器保持器之縱向剖面圚。 圖2 1係顯示第3實施例之熱處.理，置主要部分之縱 向剖面圖。 圖2 2係顯示比較例之熱處理裝置的縱向剖面圖。 圖2 3係比較例裝置之處理管內部之熱模型圖。 圖2 4係顯示第4實施例之熱處理裝置主要部分之縱 向剖面圖。 圖2 5係顯示第5實施例之熱處理裝置主要部分之縱 向剖面圖。 圖2 6係由比較例之裝置予以熱處理之膜的膜厚度分 布圖。 圖2 7係由實施例之裝置予以熱處理之膜的膜厚度分 布圖。 圖2 8係由實施例之裝S予以熱處理之膜的膜厚度分 布圚。 圇2 9係顯示第6實施例之熱處理裝置主要部分之縱 向剖面圇。 圖3 0係顯示第7實施例之熱處理裝置主要部分之縱 向剖面圖。 圖3 1係顯示第8實施例之熱處理裝置主要部分之縱 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝 訂 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS)A4規格（ 210X297公釐） 經濟部中央標準局工消費合作社印敦 A7 B7 五、發明説明（21) 向剖面圖。 圖3 2係顯示第9實施例之熱處理裝置主要部分之縱 向剖面圖。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝 訂 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -24 _

Claims (1)

1. A8 B8 C8 D8 1¾ iL· 補尤 六、+請專利範圍 第72 1 76 1號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國85年//月修正 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 1 .—種熱處理裝置，係對被處理面至少具有半導體 膜及絕緣體膜之中至少一方之基板，進行熱處理者，其特 徵爲：係具有： 一熱射線輻射機構，係具有吸收加熱器所放射之一次 熱射線，然後放射二次熱射線之不透明之面狀的熱射線輻 射部：及 —密封之處理管，係具有將該面狀之熱射線輻射部所 放射之二次熱射線之至少一部份透過，及/或吸收上述二 次熱射線之至少一部份，然後放出三次熱射線，藉此，將 上述基板加熱之透明或半透明或不透明之壁；及 —基板搬運機構，係在上述處理管內將上述基板搬入 或搬出，而且，藉由在密封之處理管內移動上述基板，而 使基板接近或遠離上述面狀之熱射線輻射部者： 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 上述基板搬運機構，係配合基板大小來移動基板，以 使在上述處理管內，對於上述被處理面之周緣部，二次熱 射線及三次熱射線之入射角度成爲6 0度以下之方式，使 基板位於對應上述面狀之熱射線輻射部，擴大對於被處理 面之周綠部之熱射線吸收率（absorptivity of the heat rays) ° 2.如申請專利範圍第1項所述之熱處理裝置，其中 ，假設與被處理面相對向之熱射線照射面直徑爲B，被處 本紙悵尺度通用中國國家標隼（CNS ) Λ4規格（210X297公釐〉 1 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 理面直徑爲D，熱射線照射面和被處理面之相互間距離爲 h之時，可滿足以下之不等式。 h ^ 0 . 578 (B-D)/2 3.如申請專利範圍第1項所述之熱處理裝®，其中 ，處理管爲主式（豎立型），並對於此將使1片之半導體 晶圓予以搬入/搬出。 4 .如申請專利範圍第1項所述之熱處理裝®，其中 ，處理管爲主式（豎立型），並對於此將使3片爲止之半 導體晶片予以搬入/搬出。 5.如申請專利範圍第1項所述之熱處理裝置，其中 ，處理管係由電性熔融法所製造，而以可透射熱射線之大 部分的髙純度石英所製成。 6 .如申請專利範圍第1項所述之熱處理裝置，其中 ，處理管係以可吸收熱射線的大部分之石英或S i C (碳 化矽）所製成。 7.如申請專利範圍第1項所述之熱處理裝置，其中 ，更具備有，導入作用於半導體膜及/或絕緣膜用之處理 氣體於處理管內之機構，及排氣處理管內用之機構。 8 . —種熱處理裝置，係對具半導體膜之被處理面之 基板，進行熱處理者：其特徵爲：具有： 一熱射線輻射機構，係具有一不透明之面狀之熱射線 輻射部，係具有向下方延伸之延長周緣部，而吸收加熱器 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -β 經濟部中央標準局員工消费合作社印敦 A8 B8 C8 D8 々、申請專利範圍 所放射之一次熱射線，然後放射二次熱射線者：及 —密封處理管，係具有透明或半透明或不透明之壁， 而該壁係使此面狀之熱射線輻射部所放射之二次熱射線透 過，同時，吸收該二次熱射線，然後使三次熱射線朝向上 述基板放射；及 —基板搬運機構，係在上述處理管內將上述基板搬入 或搬出，而且，藉由在密封之處理管內移動上述基板，而 使基板接近或逮離上述面狀之熱射線輻射部： 上述基板搬運機構，係配合基板大小移動，藉此，以 使在上述處理管內，對於上述被處理面之周緣部，二次熱 射線及三次熱射線之入射角爲4 0度以上之方式，使基板 位於對應上述面狀之熱射線輻射部，減低被處理面之周緣 部之反射損失（reflecfion loss)。 9.如申請專利範圍第8項所述之熱處理裝置， 其中，假設與被處理面相對向之熱射線照射面直徑爲A， 被處理面直徑爲D，熱射線照射面和被處理面之相互間距 離爲h之時，可滿足以下之不等式。 h ^ 1 . 2 (A-D)/2 1 〇 .如申請專利範圍第8項所述之熱處理裝S， 其中，除了面狀之熱射線輻射部之外，再配設第2之熱射 線輻射部於處理管之周圍，並從此第2熱射線輻射部對於 基板之被處理面由側方照射熱射線。 本紙張尺度適历中國國家標隼（CNS ) A4現格（210X297公釐)~-3 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

   經濟部中央標準局員工消费合作社印製 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1 1 .如申請專利範園第8項所述之熱處理裝S， 其中，面狀之熱射線輻射部係具備朝下方延伸之延長周邊 緣部\並從該延長周邊緣部對於基板之被處理面由側方照 射熱射線。 1 2 .—種熱處理裝置，主要配置以絕緣部件所支承 之環狀或螺旋狀之m阻發熱體於主式處理管之周圍， 上述絕緣部件係具備有互相曼層之複數之環狀塊件構 件，並由相鄰接之2個環狀塊件構件來形成收容前述電阻 發熱體用之收容部，而該收容部係具有與前述立式處理管 相對向之開口。 1 3 .如申請專利範圍第1 2項所述之熱處理裝置， 其中，一方之環狀塊件構件係在上面具有段差部，而另一 方之環狀塊件構件係具備可與前述段差部卡合之突起。 14.如申請專利範圍第12項所述之熱處理裝置， 其中，令一方之環狀塊件構件之高度形成與另一方之環狀 塊件構件之高度相異，以改變電阻發熱體之排列節距。 1 5.如申請專利範圍第1 2項所述之熱處理裝置， 其中，上部電阻發熱體之收容部內徑係較下部電阻發熱體 之收容部內徑爲大。 1 6 .—種熱處理方法，主要在立式處理管內之處理 位置使基板被高速地予以昇高下降溫度， 將基板支承成水平，搬入該基板於上述立式處理管內 且配®於處理位置，而朝向上述立式處理管內之處理位置 供給處理氣體，並使朝向基板中央部之處理氣體流速成爲 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 申請專利範圍 m m /秒以上。 A8 B8 C8 D8 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家樣準（CNS ) A4規格（210X297公釐）