TWI466216B - 基板處理裝置，半導體裝置之製造方法及頂板斷熱體 - Google Patents

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Description

基板處理裝置，半導體裝置之製造方法及頂板斷熱體
本發明係有關基板處理裝置，半導體裝置之製造方法及頂板斷熱體。
在基板處理裝置的例子方面，有半導體製造裝置，再者，在半導體製造裝置的例子方面，可知有縱型擴散-CVD裝置。在此種基板處理裝置中，係使用加熱基板用的加熱裝置。
專利文獻1中，在上述加熱裝置的例子方面，係顯示設於反應容器外側，具有環狀側壁斷熱體、載置於側壁斷熱體之頂板斷熱體、及設置於側壁斷熱體內側之發熱體者。又，專利文獻2係揭示一種為解決熱變形引發的問題而在縱型晶圓晶舟的頂板上由中心朝向外周以放射狀設置細縫的技術。
[專利文獻1]特開平8-55811號公報
[專利文獻2]特開2007-67232號公報
然而，在加熱裝置中的斷熱體中，特別是頂板斷熱體具有所謂容易產生裂縫，此裂縫延伸使頂板部分破裂而造成頂板斷熱體脫落的問題，但從以往就沒有考量到針對頂板斷熱體的裂縫加以因應。
本發明目的在於提供一種可減少頂板斷熱體產生裂縫，減低頂板斷熱體破損、掉落之虞的基板處理裝置、半導體裝置之製造方法及頂板斷熱體。
本發明之特徵在於係一種基板處理裝置，包含：處理基板的反應容器；包圍該反應容器外側之至少具備側壁斷熱體、載置於該側壁斷熱體且設置複數個應力緩和用的溝之頂板斷熱體、及設於前述側壁斷熱體內側之發熱體的加熱裝置。
依據本發明，減少頂板斷熱體產生裂縫，可減低頂板斷熱體之破損、掉落之虞。
202‧‧‧基板處理裝置
206‧‧‧加熱裝置(加熱器)
12‧‧‧側壁斷熱材
14‧‧‧發熱體
16‧‧‧頂板斷熱材
18‧‧‧下側層
20‧‧‧中間層
22‧‧‧上側層
24‧‧‧排氣孔
32‧‧‧裂縫
34‧‧‧應力緩和部
34a‧‧‧溝
34b‧‧‧細縫
34c‧‧‧分割線
第1圖為本發明實施形態所涉及的基板處理裝置之剖面圖。
第2圖為表示沒有本發明實施形態所用的急速冷却機構之加熱器，(a)為斜視圖，(b)為剖面圖。
第3圖為表示具有本發明實施形態所用的急速冷却機構之加熱器，(a)為斜視圖，(b)為剖面圖。
第4圖為表示以往的加熱器中已產生裂縫的頂板斷 熱材，(a)為沒有急速冷却機構的加熱器之頂板斷熱材的背面圖，(b)為具有急速冷却機構的加熱器之頂板斷熱材的背面圖。
第5圖為本發明實施形態中以頂板斷熱材的下側層為中心予以剖面化，解析在昇溫時之溫度分布的圖。
第6圖為本發明實施形態中以頂板斷熱材的下側層為中心予以剖面化，解析在昇溫時之應力分布的圖。
第7圖為本發明實施形態中解析在頂板斷熱材的下側層降溫時之應力分布的圖。
第8圖為表示沒有本發明實施形態所用的急速冷却機構之加熱器的頂板斷熱材之各種例子的背面圖。
第9圖為表示具有本發明實施形態所用的急速冷却機構之加熱器的頂板斷熱材之下側層的各種例子的背面圖。
第10圖為表示本發明之實施形態中的應力緩和部之各種例子，(a)為應力緩和部屬溝之頂板斷熱材的下側層之背面圖和A-A線剖面圖，(b)為應力緩和部屬細縫之頂板斷熱材的下側層之背面圖和B-B線剖面圖。
第11圖為表示沒有本發明實施形態所用的急速冷却機構之加熱器的頂板斷熱材之載置部位的變形例，(a)為斜視圖，(b)為剖面圖。
第12圖為表示具有本發明實施形態所用的急速冷却機構之加熱器的頂板斷熱材之載置部位的變形例，(a)為斜視圖，(b)為剖面圖。
第13圖為表示本發明之實施形態中的第1變形例之 頂板斷熱材的斜視圖。
第14圖為本發明之實施形態中的應力緩和部屬分割線之頂板斷熱材的下側層之背面圖。
第15圖為表示本發明之實施形態中的第2變形例之頂板斷熱材的背面圖。
第16圖為表示本發明之實施形態中的第3變形例之頂板斷熱材的下側層之背面圖。
第17圖為表示本發明之實施形態中的第4變形例，(a)為頂板斷熱材的背面圖，(b)為C-C線剖面圖。
第18為表示本發明之實施形態中的第5變形例，(a)為頂板斷熱材的背面圖，(b)為D-D線剖面圖，應力緩和部是分割線的一例子，(c)為D-D線剖面圖，應力緩和部是分割線的其他例子。
第19圖為表示本發明之實施形態中的第6變形例之頂板斷熱材的下側層之背面圖。
第20圖為表示本發明之實施形態中的第7變形例之頂板斷熱材的下側層之背面圖。
第21圖為表示本發明之實施形態中的第8變形例之頂板斷熱材的下側層之背面圖。
第22圖為表示本發明之實施形態中的第9變形例，(a)為頂板斷熱材的下側層之背面圖(爐內側)，(b)為E-E線剖面圖，(c)為頂板斷熱材的下側層之表面圖(頂板側)，(d)為F-F線剖面圖。
 [本發明最佳實施形態]
以下茲依據圖面來說明本發明之實施形態。
第1圖係在本發明實施形態適當使用之基板處理裝置的處理爐202之概略構成圖，以縱剖面圖表示。
如第1圖所示，處理爐202具有作為加熱裝置的加熱器206。加熱器206乃圓筒形狀，透過被作為保持板的加熱器底座251支撐而垂直地安裝。
在加熱器206的內側，配設與加熱器206呈同心圓狀作為反應容器的處理管203。處理管203是由作為內部反應容器的內管204、及在其外側所設之作為外部反應容器的外管205所構成。內管204是由例如石英(SiO2 )或碳化矽(SiC)等之耐熱性材料構成，形成上端及下端開口的圓筒形狀。內管204的筒中空部形成有處理室201，建構成能以後述的晶舟217將作為基板的晶圓200以水平姿勢多段地排列在垂直方向的狀態下加以收容。外管205是由例如石英或碳化矽等之耐熱性材料構成，形成內徑比內管204的外徑還大而上端閉塞且下端開口的圓筒形狀，並與內管204設置成同心圓狀。
於外管205的下方，與外管205同心圓狀地配設岐管209。岐管209例如是由不鏽鋼等作成，形成上端及下端開口的圓筒形狀。岐管209設置成卡合內管204和外管205，且將其等予以支撐。此外，在岐管209和外管205之間設置作為密封構件的○型環220a。透過岐管209被加熱器底座251所支撐，處理管203成為垂直安裝的狀態。藉處理管203和岐管209形成反應容器。
在後述之密封蓋219，作為氣體導入部的噴 嘴230連接成與處理室201內連通，於噴嘴230連接氣體供應管232。在氣體供應管232之連接噴嘴230的連接側之相反側的上流側，經由作為氣體流量控制器的MFC(質流控制器)241而連接有未圖示的處理氣體供應源或惰性氣體供應源。MFC241構成與氣體流量控制部(氣體流量控制器)235電性連接，且以所期望的時序作控制使供應的氣體之流量可成為所期望的量。
岐管209設有對處理室201內的環境氣體排氣的排氣管231。排氣管231配置在由內管204和外管205之間隙所形成之筒狀空間250的下端部，連通於筒狀空間250。在排氣管231之連接岐管209的連接側之相反側的下流側，建構成透過作為壓力檢出器之壓力感測器245及壓力調整裝置242而連接真空泵等的真空排氣裝置246，以使處理室201內的壓力可成為規定的壓力(真空度)般地獲得真空排氣。在壓力調整裝置242及壓力感測器245，電性連接壓力控制部(壓力控制器)236，壓力控制部236建構成依據由壓力感測器245所檢出的壓力，藉壓力調整裝置242使處理室201內壓力成為所期望的壓力般地以所期望的時序作控制。
於岐管209的下方，設置作為爐口蓋體的密封蓋219以可氣密地閉塞岐管209下端開口。密封蓋219係成為從垂直方向下側抵接於岐管209下端。密封蓋219係由例如不鏽鋼等金屬構成而形成圓盤狀。於密封蓋219上面設置與岐管209下端抵接之作為密封構件的○型環220b。在密封蓋219之處理室201的相反側，設置讓晶 舟旋轉的旋轉機構254。旋轉機構254的旋轉軸255係貫通密封蓋219而連接於後述的晶舟217，建構成透過讓晶舟217旋轉而使晶圓200旋轉。密封蓋219係建構成透過垂直設置於處理管203外部之作為升降機構的晶舟升降機115而升降於垂直方向，藉此形成可將晶舟217對處理室201進行搬入搬出。於旋轉機構254及晶舟升降機115電性連接驅動控制部(驅動控制器)237，建構成以所期望的時序作控制而進行所期望的動作。
作為基板保持具的晶舟217，係建構成由例如石英或碳化矽等之耐熱性材料構成，且將複數片晶圓200以水平姿勢且彼此中心對準的狀態排列並多段地保持。此外在晶舟217下部建構成，由例如石英或碳化矽等之耐熱性材料構成之圓板形狀的作為斷熱構件的斷熱板216係以水平姿勢多段地配置複數片，且來自於加熱器206的熱難以傳至岐管209側。
處理管203內設置有作為溫度檢出器的溫度感測器263。於加熱器206和溫度感測器263，電性連接溫度控制部238，建構成依據由溫度感測器263所檢出的溫度資訊，以所期望的時序作控制而調整對加熱器206的通電程度，使處理室201內的溫度成為所期望的溫度分布。於此溫度感測器263設置當成為規定溫度以上時即作動的溫度開關(圖示省略)。
又於處理室201周邊配設冷却水主管線(圖示省略)，在此冷却水主管線，設置有當冷却水成為規定量以下時會作動的流動開關(圖示省略)、水冷式散 熱器(圖示省略)及水冷式閘流體。此等水冷式散熱器及水冷式閘流體設置有當成為規定溫度以上時會作動的溫度開關(圖示省略)。
氣體流量控制部235、壓力控制部236、驅動控制部237、溫度控制部238係構成操作部、輸入輸出部，且被電性連接於構成基板處理裝置整體的主控制部(主控制器)239。此等氣體流量控制部235、壓力控制部236、驅動控制部237、溫度控制部238、及主控制部239係構成控制器240。
其次，茲使用上述構成的處理爐202，就有關作為半導體裝置之製造工程的一工程的利用CVD法於晶圓200上形成薄膜的方法作說明。此外，在以下的說明中，構成基板處理裝置的各部之動作係受控制器240所控制。
當複數片晶圓200被裝填(晶圓載入)於晶舟217時，如第1圖所示，保持著複數片晶圓200的晶舟217係被晶舟升降機115舉起並搬入(晶舟負載)處理室201。在此狀態，密封蓋219係成為藉○型環220b密封岐管209下端的狀態。
以處理室201內可成為所期望的壓力(真空度)般地藉真空排氣裝置246進行真空排氣。在此際，處理室201內的壓力係以壓力感測器245測定，壓力調節器242係依此測定的壓力而被進行回授控制。又，利用加熱器206加熱而使處理室201內成為所期望的溫度。在此際，以處理室201內可成為所期望的溫度分布 般地依據溫度感測器263所檢出的溫度資訊對朝向加熱器206的通電程度進行回授控制。接著，藉由利用旋轉機構254旋轉晶舟217而使晶圓200旋轉。
接著，由處理氣體供應源所供應且藉MFC241控制成所期望的流量之氣體，係在氣體供應管232流通而自噴嘴230導入處理室201內。被導入的氣體在處理室201內上昇，自內管204的上端開口流出至筒狀空間250並自排氣管231排氣。氣體係在處理室201內流通之際與晶圓200的表面接觸，此際，透過熱CVD反應而在晶圓200的表面上堆積(沈積)薄膜。
在經過預設的處理時間後，從惰性氣體供應源供應惰性氣體，處理室201內被置換成惰性氣體，同時處理室201內的壓力回歸成常壓。
其後，利用晶舟升降機115使密封蓋219下降，岐管209的下端被開口，同時已處理的晶圓200在被保持於晶舟217的狀態下自岐管209下端被搬出於處理管203的外部(晶舟卸載)。其後，已處理的晶圓200自晶舟217被取出(晶圓載出)。
此外，舉一例，在以本實施形態的處理爐處理晶圓之際的處理條件方面，例如，在SiN膜(矽氮化膜)的成膜中，例示處理溫度400~800℃、處理壓力1~50Torr、成膜氣體種SiH2 Cl2 、NH3 、成膜氣體供應流量SiH2 Cl2 ：0.02~0.30slm，NH3 ：0.1~2.0slm，又，在多晶矽膜(Poly-Si膜)的成膜中，係例示處理溫度350~700℃、處理壓力1~50Torr、成膜氣體種SiH4 、及成 膜氣體供應流量0.01~1.20slm，透過將各個處理條件以各個範圍內的某值維持一定而對晶圓200進行處理。
茲就加熱器206再作詳述。
加熱器206分為有無急速冷却機構者。第2圖表示具有沒有急速冷却機構的加熱器206，第3圖表示具有急速冷却機構者。
在第2圖中，未具備急速冷却機構的加熱器206係具有形成環狀(較佳為形成圓筒狀)的側壁斷熱材(亦稱為側壁斷熱體)12。此側壁斷熱材12的內側(較佳為沿著內周)配置著發熱體14。又，側壁斷熱材12的上部例如載置有圓板狀的頂板斷熱材(亦稱為頂板斷熱體)16。在由側壁斷熱材12及頂板斷熱材16所圍的空間配設作為前述反應容器的處理管203。
在第3圖中，具有急速冷却機構的加熱器206與第2圖所示未具有急速冷却機構者相較下，在頂板斷熱材16的構成上不同。頂板斷熱材16具有載置於側壁斷熱材12的下側層18、和載置於下側層18上的中間層20、以及載置於此中間層20上的上側層22。在下側層18的中心形成排氣孔24。又，在中間層20形成排氣溝26。此排氣溝26形成由側端越過中心部，一端連接於排氣孔24而另一端則在加熱器206的側面開口。此開口的另一端，經由散熱器28而連接冷却風扇30，透過此冷却風扇30的作動，加熱器206內的氣體係經由排氣孔24，排氣溝26及散熱器28而排氣，使得加熱器206內被急速冷却。
側壁斷熱材12及頂板斷熱材16係由氧化鋁或氧化矽等所構成。
此外，第2圖中沒有急速冷却機構的加熱器206之頂板斷熱材16亦能以複數層形成。又，亦能將第3圖中下側層18、中間層20、上側層22當中至少1個以上形成複數層。
在此種加熱器206中，以往具有所謂容易在頂板斷熱材16產生裂縫，造成該裂縫延伸使頂板部分破劣致使頂板斷熱材的一部分脫落的問題。且，由於熱會經由裂縫而漏洩於外部，故對處理室內的溫度控制造成不良影響，具有因熱能漏洩於加熱器外部所致能源的浪費之虞。
亦即，在未具急速冷却機構的加熱器之頂板斷熱材16，如第4圖(a)所示，從大致中央部分成複數個而形成裂縫32。被裂縫32包圍的頂板斷熱材16的一部分脫落，掉落於加熱器內。且形成熱經由裂縫32自未預期的位置逃走。一方面，具有急速冷却機構的加熱器之頂板斷熱材16，特別是在下側層18，如第4圖(b)所示，以連接排氣孔24和周緣般地產生複數條裂縫32，而與沒有急速冷却機構的情況同樣地，由裂縫32所包圍的下側層18的一部分脫落而掉落於加熱器內。又，形成熱經由裂縫32自未預期的位置逃走。
其次，茲就產生裂縫32的機構，特別是針對具有急速冷却機構的加熱器之頂板斷熱材16的下側層18為對象作說明。
基板處理裝置所用的加熱器206在處理室內進行基板的處理時，例如進行負載工程、卸載工程時為400℃，而進行基板處理時為1100℃的方式反覆昇降溫。
第5圖表示在昇溫時之下側層18的溫度分布。第6圖表示在昇溫時之下側層18的應力分布。
如第5圖所示，含有排氣孔24的中央部之溫度係依來自爐內側的熱而上昇到1100℃左右為止，但周緣部接近室溫。其原因在於周緣部係充當側壁斷熱材。因此，中央部雖會依溫度上昇而熱膨脹，但周緣部幾乎不膨脹。如第6圖所示，依此時的膨脹差使周緣部近旁集中拉伸應力。又，透過以周緣部支撐頂板斷熱材16的自重，基於中央部的自重之力矩(應力)乃集中於周緣部。當此等應力超越下側層18的拉伸強度時，在周緣部(特別是下面部分)會產生裂縫。此外，將上方外壁側和爐內側作比較，下側層18的爐內側係依來自爐內側的熱而上昇到1100℃左右為止，但上方外壁側約成為400~600℃，溫度偏低。藉此，雖然會產生不少應力，但由於沒有像周緣部和中央部之溫度差那樣急劇的溫度斜率，故產生的應力亦少。因此，在頂板斷熱材16的爐內側和上方外壁側之間，與周緣部相較下，難以產生裂縫，但較佳為，將頂板斷熱材以複數層形成，在未將層間接著之下使各自的層自由地伸縮，藉此可防止爐內側和上方外壁側之間產生裂縫。
第7圖為表示在降溫時下側層18承受應力的方式。首先對來自排氣孔24的熱環境氣體進行排氣，故 下側層18的中心部分暫時地上昇。接著結束朝向發熱體通電而使之降溫，從下側層18下面收縮。降溫開始之後不久下側層18的內部係蓄熱，因為膨脹狀態，在內部和外部的膨脹、收縮的變形量會產生差異。接著在下側層18下面的初期冷却部分產生拉伸應力而成為垂直方向的裂縫。在下側層18周緣既產生裂縫的情況，裂縫依此拉伸應力而朝中心傳播，最後會到達排氣孔24。
為防止產生這樣的裂縫，就算僅將頂板斷熱材16分割，當使各斷熱材密接後，在無法吸收因此等斷熱材之熱膨脹/熱收縮所產生的應力下還是會造成斷熱材缺口、破裂。又，在頂板斷熱材16的掉落對策方面，亦考量到設置由斷熱密閉材構成之安全網(承接網)的情況，用以在中途接住掉落的掉落物。但是，由於安全網高價且形成網狀，故即便是在掉落中途，還是會引發安全網接住頂板斷熱材16，而斷熱材渣自網眼掉落的情形，此渣成為粒子的原因，由於斷熱材掉落而造成頂板部分的斷熱特性產生變化。又，在頂板部分設置有急冷用的排氣口之情況，具有所謂安全網所接住的斷熱材亦由前述排氣口排氣的問題。
因此，為防止產生像這樣的裂縫而在頂板斷熱材16(下側層18)設置複數個應力緩和部。如同上述，在頂板斷熱材16產生裂縫的要因方面，考量是基於加熱器206內之溫度上昇、下降所伴隨的熱膨脹/收縮引起的應力產生，因而緩和此應力以抑制裂縫的產生。
第8圖係表示在沒有急速冷却機構的頂板斷 熱材16上設置應力緩和部34的例子。應力緩和部34係由溝(定義如後述)構成，自頂板斷熱材16的中央部(本實施形態中為頂板斷熱材16的中心軸)到周緣部設置複數個溝。應力緩和部34分別是形成在第8圖(a)中2個相隔180度的位置，第8圖(b)中4個相隔90度的位置，第8圖(c)中6個相隔60度的位置，以及第8圖(d)中8個相隔45度的位置上。
第9圖係表示在具有急速冷却機構的頂板斷熱材16之下側層18設置應力緩和部34的例子。應力緩和部34為將下側層18自中央部(本實施形態中為排氣孔24)朝周緣部設置複數個。應力緩和部34分別是形成在第9圖(a)中2個相隔180度的位置，第9圖(b)中4個相隔90度的位置，第9圖(c)中6個相隔60度的位置，以及第9圖(d)中8個相隔45度的位置上。
如此，將應力緩和部34作成呈180度以下的角度，頂板斷熱材16係相對於中心側而在圓周方向膨脹，較佳為，當在180度以下而至少一部位無應力緩和部34時，難以緩和無應力緩和部34那側的應力，而在180度以下至少一部位具有應力緩和部34時，可吸收全區的膨脹。又，藉由將應力緩和部34間之角度作成均一，對整體而言可均一地緩和應力。
第10圖(a)係於頂板斷熱材16上以溝34a構成應力緩和部34之具有急速冷却機構的頂板斷熱材16為例來表示。在第10圖(a)中，溝34a係未將頂板斷熱材16在圓周方向分割且未貫通到上面所形成的缺 口。
在此，係以在具有第3圖所示的急速冷却機構之加熱器206下側層18設置應力緩和部34的情況為例來作說明。
如第3圖所示，在將頂板斷熱材16縱分割地形成例如下側層18、中間層20及上側層22的情況，防止頂板斷熱材16的一部分掉落或產生裂縫。較佳為，於頂板斷熱材16的下側層18形成細縫34b。此外，所謂細縫34b是指，在第10圖(b)中，在未分割頂板斷熱材16之下以貫通上面和下面之間地形成缺口者。藉此，可將下側層18一體化，改善在製造加熱器206之際的作業性。更佳為，在下側層18下面形成上述的溝34a。藉此，能抑制熱自頂板斷熱材16上方外壁側逃走。更佳為，形成在從下側層18的中心側迄至中途，較佳為形成在迄至側壁斷熱材12內側面為止的S間。當迄至側端部為止形成細縫34b或溝34a時，加熱器206內的熱經由此細縫34b或溝34a逃走，相對地透過在從頂板斷熱材16的中心側迄至中途為止形成34b或溝34a，可防止熱逃走。藉此，可達成省能源化，可防止熱在周緣部等基板之圓周方向不均一的逃走所引起之溫度控制性的惡化，膜厚均一性的惡化。此外，雖以細縫34b做了說明，但由配合了下側層18、中間層20及上側層22的頂板斷熱材16整體看來，細縫可定義為溝。在此情況，除了因前述的溝34a和細縫在層間連通而讓熱自層間逃走這點較差外係可獲取同樣的效果。
第11圖係沒有急速冷却機構的加熱器206之頂板斷熱材16被載置於側壁斷熱材12的載置部位之變形例。
將頂板斷熱材16以複數層形成，爐內側的層設為爐內側層17。對爐內側層17的頂板斷熱材16之周緣側設置環狀凸部，對與此凸部對向的側壁斷熱材12設置環狀凹部。藉此，變得容易將頂板斷熱材16嵌合於側壁斷熱材12。且可防止熱自載置部位逃走。此外，在此種構成的情況，亦可從爐內側層中心迄至中途為止，較佳為迄至頂板斷熱材16的爐內側層17之凸部為止形成應力緩和部34。
第12圖係具有急速冷却機構的加熱器206之頂板斷熱材16下側層18載置在側壁斷熱材12之載置部位的變形例。
與上述同樣地，將頂板斷熱材16的下側層18以複數層形成，爐內側的層設為爐內側層17。與上述同樣，透過在爐內側層17的下側層18之周緣側設環狀凸部，在與此凸部對向的側壁斷熱材12設置環狀凹部，變得容易將下側層18嵌合於側壁斷熱材12，可防止熱自載置部位逃走。再者，上述同樣，亦可從爐內側層的中心迄至中途為止，較佳為迄至下側層18的爐內側層17之凸部為止形成應力緩和部34。
接著就應力緩和部34的各種變形例作說明。
第13圖表示第1變形例。於此第1變形例中，應力緩和部34之在頂板斷熱材16的下面開口的角部作倒角 處理，沿應力緩和部34的長邊方向形成斜度部38。在應力緩和部34下面開口的部分若維持90度的角度，則角的部分係依組立作業中的行為而會有誤造成缺口，或依加熱器使用中的升降溫之熱衝撃而形成缺口的危險性。但是，透過設置斜度部38，能加大角度，故此等危險性變低。斜度部38不僅是倒角，藉由賦予圓角亦可獲得同樣的效果。此外，該斜度部38為，在作為應力緩和部34方面，不僅是溝34a，在應力緩和部34是細縫34b、分割線34c的任一情況均可設置。又，分割線34c係指第14圖中將頂板斷熱材16分割(本例中為分割成6個分割片)成複數個分割片36者。
第15圖表示第2變形例。此第2變形例為適用在沒有急速冷却機構的加熱器之頂板斷熱材16者，應力緩和部34為被4分割的分割線34c，且加大比周緣側還靠近中心側的應力緩和部34之寬度。本例中，更好的態樣為，自周緣側朝中心側(中心軸)慢慢地擴大。爐內溫度由於中心部會變最高，故藉由將該部分的間隙採大而能吸收熱膨脹量。應力緩和部34為，當做成較佳的溝34a時能抑制熱自上方外壁側逃走。此外，第2變形例當然亦可適用具有急速冷却機構之加熱器的頂板斷熱材16。在此情況，可於中心軸設置排氣孔24。
第16圖表示第3變形例。此第3變形例為適用在具有急速冷却機構的加熱器之頂板斷熱材16的下側層18者，應力緩和部34為6條細縫34b，且係自未到達周緣部之中途朝排氣孔24形成地加大比周緣側還 靠近排氣孔24(中心側)的應力緩和部之寬度。本例中，更好的態樣為，形成從周緣部越接近排氣孔24而慢慢地擴大。由於排氣孔24部分的溫度會變最高，故藉由將該部分的間隙採大而能吸收熱膨脹量。又，由於周緣部分相繋而成為一體構造，故能減少零件件數。此情況亦與第2變形例同樣，應力緩和部34為，當做成較佳的溝34a時，能抑制熱自上方外壁側逃走。此外，第3變形例當然亦可適用在沒有急速冷却機構的加熱器之頂板斷熱材16。在此情況，形成自未到達周緣部之中途朝中心側(中心軸)慢慢地擴大即可。
第17圖表示第4變形例。此第4變形例為適用在沒有急速冷却機構的加熱器之頂板斷熱材16者，應力緩和部34係4條溝34a，且自未到達周緣部的中途朝中心側形成，形成隨著接近中心軸而慢慢地擴大，且，頂板斷熱材16之上面(外壁)側的溝寬度比下面(內壁)側還窄。本例中，更好的態樣為，剖面呈三角形狀而頂板斷熱材16下面開口。藉此，由於在溫度更高的爐內側具有寬敞的間隙而吸收熱膨脹量，而溫度低的內部側狹窄能將熱逃走的情形作成最小限度。此外，上述的剖面亦可不為三角形狀，而將溝底作成R面或平面，應力緩和部的寬度從頂板斷熱材16的下面越接近溝底慢慢變窄。
第18圖表示第5變形例。此第5變形例為適用在沒有急速冷却機構的加熱器之頂板斷熱材16者，應力緩和部34為被4分割的分割線34c，且從周緣部朝中 心側形成，形成隨著接近中心側而慢慢地擴大，且，頂板斷熱材16的上面(外壁)側的溝寬度被下面(內壁)側還窄。本例中，更好的態樣為，剖面呈三角形狀，頂板斷熱材16的下面側擴大。如第18圖(b)所示，亦可將分割線34c整體作成剖面三角形狀，如第18圖(c)所示，亦可將迄至分割線34c的上面為止的近前側作成剖面三角形狀，剩餘部分形成直線狀。此外，上述的剖面亦可不為三角形狀，而將溝底作成R面或平面，應力緩和部的寬度從頂板斷熱材16的下面越接近溝底慢慢變窄。又，第4、第5變形例雖是在自還未到達周緣部或周緣部的中途朝向中心側慢慢擴大形成的方式容易緩和應力這點上優異者，但沒形成自還未到達周緣部或周緣部的中途朝中心側慢慢擴大亦可。再者，第4、第5變形例當然亦可適用具有急速冷却機構的加熱器之頂板斷熱材16。在此情況，亦可於中心軸設置排氣孔24。
第19圖表示第6變形例。第6變形例為適用在具有急速冷却機構的加熱器之頂板斷熱材16者，係於分割線34c混合作為應力緩和部34之溝34a或細縫34b至少1個以上者。透過頂板斷熱材16被分割，使製作變得容易。又，利用應力緩和部34可緩和應力。
第20圖表示第7變形例。第7變形例為適用在具有急速冷却機構的加熱器之頂板斷熱材16者，係使作為應力緩和部34之從頂板斷熱材16的中心側朝周緣側設置的溝34a或細縫34b之至少1個以上的長度不同者。加熱裝置內透過熱幅射/熱傳導/熱對流作用，使得 越往頂板斷熱材16的中心側，溫度變越高，故越接近中心側，斷熱材的熱膨脹變越大。且，細縫或溝的數目越多成為引發更多量的熱逃走。透過上述那樣的構成，可作成與熱膨脹量因應的緩和量、熱逃走量。此外，不限定為讓從頂板斷熱材16的中心側朝周緣側設置之溝34a或細縫34b的至少1個以上的長度不同者，較佳為，將比中心側還靠近周緣側之形成有應力緩和部34的表面積形成小者即可。
第21圖表示第8變形例。第8變形例為適用在具有急速冷却機構的加熱器之頂板斷熱材16者，係作成在將作為應力緩和部34的溝34a或細縫34b之形態，從頂板斷熱材16的中心側朝向周緣側設置之後，在中心側和周緣側之間延伸於圓周方向者。作成如此的構成時，即便是從中心側朝周緣側設置溝34a或細縫34b的部分之延長線上那種情況，亦可將前述應力分散在中心側和周緣側之間延伸於圓周方向的部分上，可防止在中心側和周緣側間之延伸於圓周方向的部分引發龜裂。
第22圖表示第9變形例。第9變形例為，在頂板斷熱材16之與應力緩和用的溝34a對向之相反面設置突出(凸部)40者。藉此，可防止頂板斷熱材16的強度降低，且能防止溝部分的斷熱性降低。
在第6至第9變形例中，當然亦可適用在沒有急速冷却機構的加熱器之頂板斷熱材16。在此情況，亦可取代排氣孔24而改為作成具有中心軸。
此外，在其他變形例方面，亦可沿分割線34c 設置溝34a或細縫34b。具體而言，在對合的各斷熱體之側面(相抵面)設置溝34a或細縫34b。藉此，可防止來自於斷熱體上方/斷熱體側方(加熱裝置側方)的放熱，同時可緩和由熱膨脹/熱收縮所產生的應力並抑制斷熱體缺口、破裂。此外，溝34a亦可分別設於對合的各斷熱體的側面(相抵面)，亦可僅設於一方的斷熱體之側面(相抵面)。不僅是將溝34a對頂板斷熱材16內壁面設置成垂直的情況，亦可對內壁面傾斜設置。更佳為，亦可將溝34a朝向與自近旁的發熱體14的發熱線行進的方向不同的方向傾斜設置。作成這樣的構成，更可防止放熱。此外，加熱裝置的側壁斷熱體不限定為環狀，亦可為角狀。
本發明雖以申請專利範圍所載事項為特徵，但更包含如次所載事項。
(1)如申請專利範圍第2項之基板處理裝置，其中前述溝寬為，中心側比前述頂板斷熱體的周緣側還大。
加熱裝置內由於熱幅射/熱傳導/熱對流作用，中心側的溫度變得比頂板斷熱體的周緣側還高，故中心側的斷熱體之熱膨脹變得周緣側的還大。且溝部分一變大時，引發很多熱由該部分逃走。透過上述那樣的構成，可作成與熱膨脹量因應的緩和量、熱逃走量。
(2)如申請專利範圍第2項之基板處理裝置，其中前述溝寬為，由前述頂板斷熱體的周緣側越朝中心側變越大。
加熱裝置內透過熱輻射/熱傳導/熱對流作 用，越往頂板斷熱體的中心側，溫度變越高，故越接近中心側，斷熱體的熱膨脹變越大。且，溝部分變大時，引發很多熱由該部分逃走。透過上述那樣的構成，可作成與熱膨脹量因應的緩和量、熱逃走量。
(3)如申請專利範圍第1項或第2項之基板處理裝置，其中前述溝寬為，前述頂板斷熱體的外壁側比前述頂板斷熱體的內壁側還窄。
加熱裝置內透過熱輻射/熱傳導/熱對流作用，頂板斷熱體的內壁側之溫度變較高，故內壁側的斷熱體之熱膨脹變較大。透過上述那樣的構成，可作成與熱膨脹量因應的緩和量、熱逃走量。
(4)如申請專利範圍第1項或第2項之基板處理裝置，其中前述溝寬為，由前述頂板斷熱體的內壁側越朝前述頂板斷熱體的外壁側變越窄。
加熱裝置內透過熱幅射/熱傳導/熱對流作用，由於越是頂板斷熱體的內壁側，溫度變越高，故越接近內壁側，斷熱體的熱膨脹變越大。透過上述那樣的構成，可作成與熱膨脹量因應的緩和量、熱逃走量。
(5)如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中形成前述溝的側壁為，前述頂板斷熱體的內側面被倒角處理。
(6)如申請專利範圍第1項或第2項之基板處理裝置，其中前述頂板斷熱體被分為複數個，前述溝設於前述被分割的部位。
(7)如申請專利範圍第2項之基板處理裝 置，其中前述溝設置複數個，各自呈180度以下的角度設置。
雖然相對於中心側會在圓周方向膨脹，但較佳為，當180度以下而至少一部位沒有溝時難以緩和無溝那側的應力，而在180度以下至少一部位具有溝時，可吸收全區域的膨脹。
(8)如申請專利範圍第2項之基板處理裝置，其中前述溝至少形成3個部位，各個前述溝以呈比90度大且未滿180度的角度呈放射狀設置。
(9)如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中於前述頂板斷熱體的中心側，設置對加熱器單元內部之環境氣體排氣之排氣孔。
在設置有前述排氣孔的情況，由於在冷却處理室之際對來自排氣孔的熱環境氣體進行排氣，故頂板斷熱體的中心部的溫度變得特別容易上升，造成熱膨脹量顯著變大，但是作成像上述申請專利範圍第1項的構成時，可防止頂板斷熱體的一部分掉落或產生裂縫。
(10)如申請專利範圍第1項或第2項之基板處理裝置，其中前述頂板斷熱體被分割成複數個，前述溝設置在與前述被分割的部位不同的部位。
(11)如申請專利範圍第1項或第2項之基板處理裝置，其中在前述頂板斷熱體設置細縫，前述溝和前述細縫設置於不同的部位。
(12)如申請專利範圍第2項之基板處理裝置，其中前述溝係以2種以上的長度設置。
(13)如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中在前述頂板斷熱體，於設有前述溝的部位之上端側(相反側)設置凸部。
(14)一種基板處理裝置所用的加熱裝置，係具備側壁斷熱體和載置於該側壁斷熱體而內側面設置複數個應力緩和用的溝之頂板斷熱體。
(15)一種基板處理裝置，包含：處理基板的反應容器；以及由包圍該反應容器外周之至少具備側壁斷熱體、和載置於該側壁而設置有中心側的寬度比周緣側寬度還大的應力緩和部之頂板斷熱體、以及設於前述側壁斷熱體內側之發熱體所構成的加熱裝置。
(16)一種基板處理裝置，包含：處理基板的反應容器；以及由包圍該反應容器外周之至少具備側壁斷熱體和載置在該側壁而設有外壁側寬度比內壁側寬度還窄的狹的應力緩和部之頂板斷熱體、及設於前述側壁斷熱體內側之發熱體所構成的加熱裝置。
(17)如前述(5)之基板處理裝置，其中前述倒角處理為處理成斜度狀或曲面形狀。
(18)一種半導體裝置的製造方法，係設於處理基板的反應容器外周的加熱裝置之，載置在側壁斷熱體之頂板斷熱體內側面所設置的複數個應力緩和用的溝一邊緩和產生的應力，而設於前述側壁斷熱體內側之發熱體對前述反應容器內的基板一邊進行加熱處理。
12‧‧‧側壁斷熱材
14‧‧‧發熱體
16‧‧‧頂板斷熱材

Claims (4)

  1. 一種基板處理裝置，包含：處理基板的反應容器；及加熱裝置，其係包圍該反應容器外側且至少具有側壁斷熱體、載置於該側壁斷熱體的頂板斷熱體及設於前述側壁斷熱體內側之發熱體，於前述頂板斷熱體，設置未貫通到前述頂板斷熱體的上面且由前述頂板斷熱體的中心側形成到通往周緣部的中途為止的應力緩和用的溝。
  2. 一種半導體裝置之製造方法，係包圍反應容器外側且至少具有側壁斷熱體、載置於該側壁斷熱體的頂板斷熱體之半導體裝置之製造方法，其中未貫通到前述頂板斷熱體的上面且由該側壁斷熱體的中心側形成到通往周緣部的中途為止的溝，係緩和在前述頂板斷熱體產生的應力，且設於前述側壁斷熱體內側之發熱體係對前述反應容器內的基板進行加熱處理。
  3. 一種頂板斷熱體，係載置在使用於基板處理裝置的加熱裝置中之側壁斷熱體，該頂板斷熱體設置未貫通到前述頂板斷熱體的上面且由前述頂板斷熱體的中心側形成到通往周緣部的中途為止的溝。
  4. 一種加熱裝置，係包含：側壁斷熱體；載置於前述側壁斷熱體內側之發熱體；頂板斷熱體，其載置於前述側壁斷熱體，且設 有未貫通到前述頂板斷熱體的上面且由前述頂板斷熱體的中心側形成到通往周緣部的中途為止的溝。
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