TWI613316B - 基板處理裝置，半導體裝置的製造方法及加熱部 - Google Patents

Description

基板處理裝置，半導體裝置的製造方法及加熱部

本發明是有關基板處理裝置，半導體裝置的製造方法及加熱部。

基板處理裝置，有一次處理預定片數的基板之分批式的基板處理裝置。分批式的基板處理裝置是將預定片數的基板保持於基板保持具，將基板保持具搬入處理室內，在加熱基板的狀態下對處理室內導入處理氣體，而進行所要的處理。

以往，處理室內的基板是藉由設成圍繞處理室的加熱器來從側方加熱。然而，特別是處理室內下方的基板的中心部難被加熱，又，溫度容易下降。因此，以往的基板處理裝置是在處理室內的昇溫費時，會有恢復時間(溫度安定時間)變長的問題。

[先行技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特許第3598032號公報

本發明是在於提供可使處理室內的溫度安定時間短縮的技術。

若根據本發明，則可提供一種技術，其係構成具備：基板保持具，其係保持複數片的基板；隔熱部，其係設於前述基板保持具的下方；處理室，其係收納前述基板保持具，處理前述基板；第1加熱部，其係設置於前述處理室的周圍，從側部加熱前述處理室內；及第2加熱部，其係於前述處理室內，設於前述基板保持具與前述隔熱部之間，又，前述第2加熱部具有：大略環狀的發熱部；及比前述發熱部還延伸至下方的垂下部，前述發熱部係構成收於比前述基板小徑的環狀領域。

若根據本發明，則發揮可使處理室內的溫度安定時間短縮的良好的效果。

2‧‧‧側部加熱器

6‧‧‧處理室

7‧‧‧晶舟

31‧‧‧隔熱部

34‧‧‧蓋加熱器

38‧‧‧溫度控制部

51、66‧‧‧發熱部

53‧‧‧垂下部

61‧‧‧電阻發熱體

圖1是被適用在本發明的第1實施例的基板處理裝置的處理爐的側剖面圖。

圖2是表示本發明的基板處理裝置的控制系的概略構成圖。

圖3(A)是表示以同等的溫度來加熱底部領域全域時的溫度分布的模擬結果的圖，(B)是表示以同等的輸出來加熱底部領域全域時的溫度分布的模擬結果的圖。

圖4是表示藉由本發明的第1實施例的蓋加熱器來加熱基板的半徑的大略中間部的底部領域時的溫度分布的模擬結果的圖。

圖5是表示使蓋加熱器的直徑不同時的最下段的基板的面內溫度分布的比較圖表，圓圈是表示設有蓋加熱器34的位置。

圖6是表示使蓋加熱器的直徑不同時的最下段的基板的面內溫度的最大溫度差的比較圖表。

圖7是表示蓋加熱器及其周邊部的上面圖。

圖8是表示基板處理裝置的底部領域的要部擴大側剖面圖。

圖9是表示基板處理裝置的底部領域的要部擴大側剖面圖。

圖10是表示第1實施例的蓋加熱器的立體圖。

圖11是表示第1實施例的蓋加熱器的上面圖。

圖12是表示第1實施例的蓋加熱器的側面圖。

圖13是表示第1實施例的蓋加熱器的正面圖。

圖14是表示本發明的第1實施例的變形例的蓋加熱器及其周邊部的上面圖。

圖15是表示本發明的第2實施例的蓋加熱器及其周邊部的上面圖。

圖16是表示本發明的第2實施例的變形例的蓋加熱器及其周邊部的上面圖。

圖17是表示本發明的第3實施例的蓋加熱器的上面圖。

圖18是表示本發明的第3實施例的蓋加熱器的縱剖面圖。

圖19是表示被適用在本發明的第1實施例的基板處理裝置的構成的概略圖。

以下，一面參照圖面一面說明本發明的實施例。

如圖1所示般，處理爐1是具有作為第1加熱部之圓筒形狀的側部加熱器2。在側部加熱器2的內側，例如由石英(SiO₂)等的耐熱性材料所構成，上端閉塞、下端開口的圓筒形狀的反應管5會與側部加熱器2同心地配設。

反應管5是在內部劃成處理室6，在處理室6內收納基板保持具的晶舟7。晶舟7是構成以水平姿勢多段排列於垂直方向的狀態下保持作為基板的晶圓8。晶舟7是例如以石英或碳化矽等所構成。

在本實施形態中，如圖19所示般，處理室6是由上起區分成領域1、領域2、領域3及領域4的4個領域。側部加熱器2是以對應於各領域的方式，分割成第1~第4加熱器。在領域1的周圍是設置第1加熱器2A，在領域2的周圍是設置第2加熱器2B，在領域3的周圍是設置第3加熱器2C，在領域4的上方的周圍是設置第4加熱器2D。處理室6內之中，晶舟7是跨越領域1~3而被收納，後述的隔熱部31是收納於領域4。因為第1加熱器~第3加熱器來加熱收納有晶舟7的領域(產品領域)，所以亦可總稱第1加熱器~第3加熱器作為加熱產品領域的上部加熱器。又，因為藉由第4加熱器2D來加熱收納有隔熱部31的領域(隔熱領域)的上方，所以亦可將第4加熱器2D稱為加熱隔熱領域的下部加熱器。

如圖1所示般，在反應管5的下端部，貫通反應管5而設有氣體導入部9。氣體導入部9是連接沿著反應管5的內壁而立設之作為氣體導入管的噴嘴12。在噴嘴12的側面面對晶圓8的方向設有複數的氣體導入孔16，從氣體導入孔16導入處理氣體至處理室6。

在氣體導入部9的上流側是經由作為氣體流量控制器的MFC(質量流控制器)14來連接未圖示的原 料氣體供給源、載流氣體供給源、反應氣體供給源、惰性氣體供給源。MFC14是電性連接氣體流量控制部15，構成可在所望的時機控制供給的氣體的流量成為所望的量。

在反應管5的下端部之與氣體導入部9不同的位置設有將處理室6內的環境排氣的排氣部17，排氣部17是連接排氣管18。在排氣管18設有檢測出處理室6內的壓力之作為壓力檢測器(壓力檢測部)的壓力感測器19，且經由作為壓力調整器(壓力調整部)的APC(Auto Pressure Controller)閥21來連接作為真空排氣裝置的真空泵22。

APC閥21及壓力感測器19是電性連接壓力控制部23，該壓力控制部23是構成可在所望的時機控制APC閥21，使能根據藉由壓力感測器19所檢測出的壓力來利用APC閥21將處理室6的壓力成為所望的壓力。

在反應管5的下端部設有可將反應管5的下端開口氣密地閉塞之作為保持體的基底24、及作為爐口蓋體的密封蓋25。密封蓋25是例如由不鏽鋼等的金屬所形成。形成圓盤狀的基底24是例如由石英所形成，安裝成可疊合於密封蓋25上。在基底24的上面是設有與反應管5的下端抵接之作為密封構件的O型環26。在密封蓋25的下側是設置有使晶舟7旋轉的旋轉機構27。在旋轉機構27的旋轉軸28的上端是固定晶舟7的底板29。

在晶舟7的下方是設有隔熱部31。隔熱部31是構成底板32會藉由石英製的推壓板33來夾持，在底板 32被拘束於推壓板33間之下，可防止隔熱部31的傾倒。隔熱部31是例如由石英或碳化矽等的耐熱性材料所形成之圓筒狀。

在隔熱部31的內部是層疊有由石英或碳化矽等的耐熱性材料所構成的隔熱板(未圖示)。亦可將內部的隔熱板稱為隔熱部31。第4加熱器是構成加熱隔熱部31的上方。藉由如此的構成，將隔熱部31的上方加熱，可確保底部領域的溫度控制性。另一方面，隔熱部31的下方是未被直接性地加熱。因此，來自側部加熱器2及蓋加熱器34的熱會藉由隔熱部31來隔熱，可不易傳達至反應管5的下端側之爐口部。

在隔熱部31的中心部，跨越上下方向全長，貫通形成有孔30。在孔30中插通旋轉軸28，旋轉軸28是貫通密封蓋25及基底24，連結至晶舟7。藉由旋轉軸28的旋轉，晶舟7對於隔熱部31可獨立旋轉。

密封蓋25是構成可藉由作為昇降機構的晶舟升降機35來昇降於垂直方向，該昇降機構是垂直設於反應管5的外部，藉此可將晶舟7搬出入於處理室6內外。

在晶舟7與隔熱部31之間的空間是設有作為具有後述的發熱部51的第2加熱部之蓋加熱器34。至少以發熱部51能夠位於第3加熱器與第4加熱器的境界的高度位置以上的高度之方式設置蓋加熱器34。換言之，至少以發熱部51能夠位於產品領域與隔熱領域的境界的高度位置以上的高度之方式設置蓋加熱器34。藉由在如 此的位置設置蓋加熱器34，可有效率地加熱產品領域的下部(晶舟7的底部晶圓所被載置的底部領域)。

蓋加熱器34是形成在作為保護管的石英管內例如氣密地封入電阻發熱體的構造。蓋加熱器34的發熱部51是平面視形成大略環狀。藉由如此的構成，在底部領域，例如可環狀地加熱最下段的晶圓8的徑方向。亦即，可重點地加熱最下段的晶圓8的徑方向的一部分。換言之，可不加熱最下段的晶圓8的中心領域，而加熱比中心領域更外方的領域。另外，蓋加熱器34是只要具有可耐得住將處理室6減壓時的壓力之強度即可，因此可使保護管的厚度形成薄，可使縱方向的厚度形成薄。

在側部加熱器2與反應管5之間是設置有作為第1溫度檢測器的第1溫度感測器37。又，以能夠接觸於蓋加熱器34的保護管表面之方式，設置有作為第2溫度檢測器的第2溫度感測器39。在此是設置成接觸於保護管的上面(參照圖7)。第2溫度感測器39是成為熱電偶等的溫度檢測器收納於保護管的構造。

溫度控制部38是構成根據藉由第1溫度感測器37所檢測出的溫度資訊來調整往側部加熱器2的通電情況，根據藉由第2溫度感測器39所檢測出的溫度資訊來調整往蓋加熱器34的通電情況，以處理室6內的溫度能夠成為所望的溫度分布之方式，在所望的時機控制側部加熱器2及蓋加熱器34。氣體流量控制部15、壓力控制部23、驅動控制部36、溫度控制部38是被電性連接至作 為控制基板處理裝置全體的主控制部之控制器42。

如圖2所示般，控制部(控制手段)的控制器42是構成為具備CPU(Central Processing Unit)43、RAM(Random Access Memory)44、記憶裝置45、I/O埠46之電腦。RAM44、記憶裝置45、I/O埠46是構成可經由內部匯流排47來與CPU43進行資料交換。控制器42是連接例如以觸控面板等所構成的輸出入裝置48。

記憶裝置45是例如以快閃記憶體，HDD(Hard Disk Drive)等所構成。在記憶裝置45內，控制基板處理裝置的動作的控制程式或記載有後述的基板處理的程序或條件等的製程處方可讀出地被格納。製程處方是使後述的基板處理的各程序實行於控制器42，組合成可取得預定的結果，作為程式的機能。

以下，亦將此製程處方或控制程式等總稱為程式。在本說明書中使用程式的語言時，有只含製程處方單體時，只含控制程式單體時，或含其雙方時。並且，RAM44是構成為暫時性保持藉由CPU43所讀出的程式或資料等之記憶領域(工作區域)。

I/O埠46是被連接至上述氣體流量控制部15、壓力控制部23、驅動控制部36、溫度控制部38。CPU43是構成從記憶裝置45讀出控制程式而實行，且按照來自輸出入裝置48的操作指令的輸入等，從記憶裝置45讀出處方。CPU43是構成控制氣體流量控制部15之各種氣體的流量調整動作、壓力控制部23之壓力調整動 作、排氣裝置22的起動及停止、溫度控制部38之側部加熱器2及蓋加熱器34的溫度調整動作、驅動控制部36之晶舟7的旋轉，以及旋轉速度調節動作及昇降動作等，使能按照讀出的處方之內容。

控制器42是可將儲存於外部記憶裝置(例如，磁帶，軟碟或硬碟等的磁碟，CD或DVD等的光碟，MO等的光磁碟，USB記憶體或記憶卡等的半導體記憶體)49的上述程式安裝於電腦來構成。記憶裝置45或外部記憶裝置49是可構成為電腦可讀取的記錄媒體。以下，亦將該等總稱簡稱為記錄媒體。在本說明書中稱記錄媒體時，有只包含記憶裝置45單體時，只包含外部記憶裝置49單體時，或包含其雙方時。另外，對電腦之程式的提供是亦可不使用外部記憶裝置49，而利用網際網際或專線等的通訊手段。

其次，說明有關利用上述構成的處理爐1來對晶圓8進行氧化、擴散或成膜等的基板處理(以下亦稱為成膜處理)的方法，作為半導體裝置的製造工程之一工程。在此是說明有關藉由對於晶圓8交替供給第1處理氣體(原料氣體)及第2處理氣體(反應氣體)來形成膜於晶圓8上的例子。另外，在以下的說明中，構成基板處理裝置的各部的動作是藉由控制器42來控制。

一旦預定片數的晶圓8被裝填於晶舟7(晶圓裝載)，則晶舟7藉由晶舟升降機35來裝入處理室6內(晶舟裝載)。在此狀態下，密封蓋25是成為經由基底 24、O型環26來氣密地閉塞反應管5的下端開口(爐口部)的狀態。此時，亦可使蓋加熱器34加熱維持於預定的溫度(第1溫度)。此情況，第1溫度是設定成比側部加熱器2的溫度(至少第4加熱器的溫度)更低的溫度。

以處理室6內能夠成為所望的壓力之方式，藉由排氣裝置22來真空排氣(減壓排氣)。此時，處理室6的壓力是以壓力感測器19來測定，根據此測定的壓力來回饋控制APC閥21。

又，以處理室6內的晶圓8能夠成為所望的溫度之方式，藉由側部加熱器2及蓋加熱器34來加熱。此時，以處理室6內能夠成為所望的溫度分布之方式，根據第1溫度感測器37所檢測出的溫度資訊來對側部加熱器2回饋控制通電情況，根據第2溫度感測器39所檢測出的溫度資訊來對蓋加熱器34回饋控制通電情況。此時，將蓋加熱器34的設定溫度設為側部加熱器2的溫度(至少第4加熱器的溫度)以下的溫度。在此，當處理室6內的底部領域的晶圓8成為所望的溫度時，亦可使蓋加熱器34的加熱停止。

接著，藉由旋轉機構27經由底板29來旋轉晶舟7，藉此處理中晶圓8會旋轉。此時，由於旋轉軸28插通於孔30，因此對於隔熱部31而言僅晶舟7會旋轉。藉由晶舟7旋轉，即使是大略環狀的蓋加熱器34，也可均一地加熱底部領域的環狀領域。

(原料氣體供給工程)

其次，從原料氣體供給源供給原料氣體至處理室6內。原料氣體是以MFC14來控制成所望的流量，從氣體導入部9流通噴嘴12，從氣體導入孔16導入至處理室6內。

(原料氣體排氣工程)

一旦預先被設定的原料氣體供給時間經過，則停止原料氣體往處理室6內供給，藉由排氣裝置22來將處理室6內真空排氣。此時，亦可從惰性氣體供給源供給惰性氣體至處理室6內(惰性氣體淨化)。

(反應氣體供給工程)

一旦預先被設定的排氣時間經過，則其次從反應氣體供給源供給反應氣體。以MFC14來控制成所望的流量之氣體是從氣體導入部9流通噴嘴12，從氣體導入孔16導入至處理室6內。

(反應氣體排氣工程)

一旦更經過預先被設定的處理時間，則停止反應氣體往處理室6內供給，藉由排氣裝置22來將處理室6內真空排氣。此時，亦可從惰性氣體供給源供給惰性氣體至處理室6內(惰性氣體淨化)。

藉由使上述4個的工程非同時亦即不同步進 行的循環進行預定次數(n次)，可在晶圓8上形成預定組成及預定膜厚的膜。另外，上述的循環是重複複數次為理想。

形成預定膜厚的膜之後，從惰性氣體供給源供給惰性氣體，處理室6內會被置換成惰性氣體，且處理室6的壓力會被恢復成常壓。然後，藉由晶舟升降機35降下密封蓋25，爐口部會被開口，且處理完成晶圓8被保持於晶舟7的狀態下從反應管5搬出(晶舟卸載)。然後，處理完成晶圓8由晶舟7取出(晶圓卸載)。此時，使蓋加熱器34的加熱停止。

另外，舉一例，作為在本實施例的處理爐1於晶圓8形成氧化膜時的處理條件，原料氣體為使用DCS(SiH₂Cl₂：二氯甲矽烷)氣體，反應氣體為使用O₂(氧)氣體，惰性氣體為使用N₂(氮)氣體時，例如下記般。

處理溫度(晶圓溫度)：300℃~700℃、處理壓力(處理室內壓力)1Pa~4000Pa、DCS氣體：100sccm~10000sccm、O₂氣體：100sccm~10000sccm、N₂氣體：100sccm~10000sccm、藉由將各自的處理條件設定於各自的範圍內的某值，可使成膜處理適當地進行。

其次，說明有關例如將晶圓8的直徑設為300mm時之蓋加熱器34的徑方向的加熱位置與處理室6 下部(底部領域)的溫度分布的關係。

圖3(A)、(B)是表示將底部領域的全域加熱時(以往例)的溫度分布的模擬結果。以同心多重狀地設置複數例如3個的蓋加熱器34之構成進行模擬，作為加熱底部領域的全域的情況。

又，圖4是表示環狀地加熱底部領域的一部分時(本發明)的溫度分布的模擬結果。另外，在圖4中是顯示將加熱位置設為離處理室6的中心70mm的位置，亦即將蓋加熱器34的直徑設為140mm時的溫度分布，作為其一例。

如圖3(A)、(B)所示般，在底部領域，將蓋加熱器34a~34c的溫度設為同等(615℃)時，或將蓋加熱器34a~34c的輸出設為同等(12W)時，皆產生底部領域的外周側的溫度高，中心側的溫度低的溫度分布，晶圓8的面內溫度差最大約形成4℃。亦即，將底部領域全域加熱那樣的構成的加熱器時，由於在晶圓8的面內產生大的溫度差，因此會有成膜的面內均一性惡化的情形。

對於此，發明者們經深入研究的結果得知，藉由蓋加熱器34，不是底部領域的全域，而是如圖4所示般，以底部領域的徑方向的一部分的環狀領域為中心加熱時，在底部領域的外周側及中心側幾乎無溫度差，底部領域的溫度分布也可形成緩和。

如圖5、圖6所示般，將蓋加熱器34之徑方向的加熱位置(蓋加熱器34的半徑)設為離處理室6的 中心90mm、110mm時，亦即加熱底部領域之比晶圓8a的半徑的中間部(75mm)更外周側時，相較於加熱底部領域全域時，晶圓8a的面內溫度差變小，有改善。然而，產生最下段的晶圓8a的外周側的溫度高，中心側的溫度低的溫度分布(參照圖5)。並且，晶圓8a的面內之最大溫度差依然大，面內溫度成為不均一(參照圖6)。這可思考是因為晶圓8a的中心側無熱源，所以晶圓8a的中心側難被加熱，且因為晶圓8a的外周側被側部加熱器2及蓋加熱器34所2重加熱。

又，將蓋加熱器34之徑方向的加熱位置設為離處理室6的中心30mm、50mm時，亦即加熱底部領域之比晶圓8a的半徑的中間部更中心側時，相較於加熱底部領域全域時，可見晶圓8a的面內溫度分布的改善，但最下段的晶圓8a面內產生外周側及中心側的溫度變高之逆凸狀的溫度分布。此情況也是晶圓8a的面內之最大溫度差依然大，面內溫度成為不均一。這可思考是因為蓋加熱器34過於靠中心側，對晶圓8a的半徑方向的中間部附近的加熱不足所致。

另一方面，將蓋加熱器34的加熱位置設為離處理室6的中心60mm以上77.5mm以下時，亦即加熱最下段的晶圓8a的半徑方向的大略中間部附近時，在最下段的晶圓8a的外周側及中心側幾乎不產生溫度差，成為緩和的溫度分布。

而且，晶圓8a的面內之溫度差也成為0.6℃ 程度，面內溫度均一性會提升。另外，晶圓8a面內之最大溫度差最小，面內溫度均一性提升是例如將蓋加熱器34之徑方向的加熱位置設為離處理室6的中心(晶圓8a的中心)77.5mm時，亦即將蓋加熱器34的直徑設為155mm，加熱底部領域時。

另外，相較於加熱底部領域的全域時，蓋加熱器34的直徑為收於60mm以上180mm以下的範圍的環狀領域內時，可見面內溫度分布的改善。亦即，以底部領域的晶圓8a的中心為中心點，以底部領域的直徑60mm以上180mm以下的環狀領域內為中心加熱，可使面內溫度分布改善。將蓋加熱器34的直徑收於比60mm小的圓形領域的範圍內時，或比180mm大時，面內的溫度差約成為2.5℃，面內溫度分布會惡化，有損成膜的面內均一性。

而且，藉由將蓋加熱器34的直徑設為90mm以上160mm以下，可使晶圓8a面內的溫度差小於2℃，可見更進一步的溫度分布的改善。亦即，藉由加熱底部領域的直徑90mm以上160mm以下的環狀領域內，可更進一步的溫度分布的改善。又，為了使基板處理的面內均一性更為提升，最好晶圓8a的面內之溫度差為0.6℃以內，最好將蓋加熱器34的直徑設為120mm以上155mm以下。亦即，以能夠積極地加熱底部領域的直徑120mm以上155mm以下的環狀領域內之方式，將蓋加熱器34的直徑收於120mm以上155mm以下的環狀領域為理想。

在上述中，例如將晶圓的直徑設為300mm進行說明，但晶圓的直徑並非限於300mm，例如150mm、200mm及450mm也可取得同樣的效果。亦即，相對於晶圓的直徑，若積極地加熱底部領域的1/5以上3/5以下的範圍，則可見面內溫度分布的改善。亦即，若蓋加熱器34的直徑收於晶圓的直徑的1/5以上3/5以下的環狀領域內，則可見面內溫度分布的改善。更理想是若積極地加熱底部領域的3/10以上8/15以下的範圍，則可使面內溫度分布更為改善。亦即，若蓋加熱器34的直徑收於晶圓的直徑的3/10以上8/15以下的環狀領域內，則可使面內溫度分布更為改善。更加理想是若積極地加熱底部領域的2/5以上31/60以下的範圍，則可使面內溫度分布更為改善，可使基板處理的均一性提升。亦即，若將蓋加熱器34的直徑收於2/5以上31/60以下的環狀領域內，則可使面內溫度分布更為改善，可使基板處理的面內均一性提升。

如上述般，在使蓋加熱器34之徑方向的加熱位置從底部領域的外周側往中心側移動的過程，亦即最下段的晶圓8a的面內溫度在外周側高在中心側低的溫度分布與最下段的晶圓8a的面內溫度在外周側及中心側高在其間低的逆凸狀的溫度分布之間，成為最下段的晶圓8a的面內溫度在外周側及中心側幾乎無溫度差的溫度分布。

依裝置等，雖有存在差異的可能性，但在使徑方向的加熱位置從外周側往中心側變化時，存在最下段 的晶圓8a的面內溫度分布成為均一的位置。因此，藉由實驗等來求取最下段的晶圓8a的面內溫度分布成為均一的加熱位置，以能夠加熱所求得的加熱位置之方式，求取蓋加熱器34的直徑，可使基板處理的均一性提升。

其次，在圖7~圖13中說明有關第1實施例的蓋加熱器34的一例。如圖7所示般，蓋加熱器34的上端是具有大略環狀的發熱部51及從發熱部51的兩端往外周方向突出的V字形的補強部52。在此，發熱部51是其一部分為開放的環形狀，換言之，形成圓弧狀(馬蹄形狀)。又，蓋加熱器34如圖8所示般，具有在補強部52的根部(外周側端部)被彎曲，朝下方垂直延伸的垂下部53。

在隔熱部31的周面，跨越上下方向全長而形成有第1缺口部54。在第1缺口部54插通垂下部53，可防止或大致防止垂下部53從隔熱部31的周面突出。並且，垂下部53是氣密地貫通基底24及密封蓋25，連接至未圖示的給電部，垂下部53的貫通部是藉由真空用接頭等預定的密封構件來密封。

另外，形成有第1缺口部54的位置，亦即形成有補強部52的位置是氣體排氣部17的上方，補強部52與氣體排氣部17是面方向一致或大略一致。

在隔熱部31的上面，在與發熱部51之間以預定角度間距設有複數的間隔件55，在間隔件55與發熱部51之間形成間隙。間隔件55是藉由石英等的隔熱構件 所形成，蓋加熱器34經年劣化而變形時，可防止發熱部51與隔熱部31直接接觸。

又，熱電偶等的第2溫度感測器39是設成前端部會接觸於發熱部51的上面。第2溫度感測器39是藉由設於發熱部51的溫度測定構件支撐部之支援部56來固定前端部的位置。支援部56是設於從補強部52的根部90°變位的位置更預定角度例如5°變位的位置，使發熱部51與第2溫度感測器39的接觸長(接觸面積)變大。又，第2溫度感測器39與發熱部51的關係是平面視對於發熱部51的中心線所形成的假想圓(中心圓)而言，第2溫度感測器39的中心線會成為接線或大致接線。

第2溫度感測器39的基端側是朝隔熱部31的周緣部延伸出，在隔熱部31的周緣部朝垂直下方彎曲。彎曲部是在隔熱部31的周面插通於跨越上下方向全長而形成的第2缺口部57，經由真空用接頭等預定的密封構件來氣密地貫通基底24及密封蓋25，電性連接至溫度控制部38。

第2溫度感測器39也與蓋加熱器34的垂下部53同樣，藉由插通於第2缺口部57，使不會從隔熱部31的周面突出。

其次，在圖10~圖13中說明有關蓋加熱器34的詳細。補強部52的V字形的頂角是例如成為60°。又，如圖10所示般，若將發熱部51與補強部52的境界間的距離(V字形的底邊的長度)設為D1，則施加於發 熱部51與補強部52的境界部的力，有關對於隔熱部31的周面之接線方向的力矩M1，依距離D1而產生的反力會被減輕。又，若將補強部52之自發熱部51的突出距離(從發熱部51的中心圓到V字形的頂點為止的距離)設為D2，則有關自隔熱部31離反的方向的力矩(半徑方向的力矩)M2，依距離D2而產生的反力會被減輕。

蓋加熱器34是具有剖面圓形的框體之石英製的保護構件58、及被插入至保護構件58內的導線59，導線59是成為例如鎳製之1卷的導線。導線59是以發熱部51與補強部52的境界部為發熱點，在發熱部51內形成發熱體，例如線圈狀的電阻發熱體61，藉由使通電至電阻發熱體61，蓋加熱器34會發熱。

被插通於發熱部51內的導線59是在補強部52內合流，在被捆束的狀態下垂下至垂下部53內。而且，導線59是在補強部52內分別安裝有絶緣構件的保護玻璃62，藉由保護玻璃62來彼此絶緣。

保護玻璃62是例如藉由多數連結的圓柱狀的陶瓷玻璃所構成，在陶瓷玻璃中插通導線59，又，藉由縮小被連結的陶瓷玻璃間的間隔，確保被捆束的導線59間的絶緣性。

又，垂下部53內，被捆束的導線59之中，僅一方會被插通於保護玻璃62。另外，當垂下部53的徑可充分確保時，亦可將被捆束的導線59的雙方插通於保護玻璃62。

垂下部53的下端是在利用藉由矽等的絶緣構件所形成的蓋63來氣密且電性絶緣的狀態下被密封。亦即，電阻發熱體61是在被電性絶緣的狀態下，氣密地封入保護構件58內。又，導線59是在藉由Teflon(註冊商標)等的絶緣構件所被覆的狀態下從垂下部53的下端延伸出，連接至未圖示的給電部。

如上述般，本實施例是可取得以下所示的1個或複數的效果。

(a)將蓋加熱器的發熱部設為比晶圓的直徑更小的圓弧狀(馬蹄形狀)，且將蓋加熱器的保護構件設為板厚小的石英製，因此蓋加熱器的昇溫及降溫容易，恢復時間會被縮短，可使處理能力提升。

(b)由於蓋加熱器的直徑比晶圓的直徑更小，因此不會有妨礙從氣體導入孔往氣體排氣部流動的氣體之流動的情形，氣體會被均一地供給至晶圓的表面，可使晶圓的面內均一性提升。

(c)由於藉由蓋加熱器來積極地加熱比最下段的晶圓的周緣部更中心側的環狀領域，因此最下段的晶圓的周緣部藉由側部加熱器及蓋加熱器來2重加熱的情形會被防止，可有效率地均一加熱溫度容易下降的底部領域，可使晶圓的面內溫度均一性提升。

(d)由於蓋加熱器是具有從發熱部突出至外周側的V字形的補強部，使從補強部的根彎曲至下方而形成垂下部，因此不用另外設置補強構件，可確保蓋加熱器的強 度，可謀求零件點數的減低。

(e)由於補強部位於氣體排氣部的上方，因此即使氣體因為V字形的補強部而產生亂流，還是可迅速地排除亂流，抑制亂流的發生，對晶圓均一地供給氣體，可使面內均一性提升。

(f)由於垂下部是在跨越於隔熱部的上下方向全長而形成的第1缺口部中插通，使垂下部不會從隔熱部的周面突出，因此可防止氣體的流動因為垂下部而被妨礙。

(g)由於在垂下部內被捆束的導線之中僅一方會被插通於保護玻璃，因此可縮小垂下部的內徑，可謀求蓋加熱器的省空間化。

(h)由於蓋加熱器是被固定性地設置，晶舟對於蓋加熱器可獨立旋轉，因此使用蓋加熱器時的晶圓的加熱不均會被抑制，可均一地加熱晶圓。

(i)由於在隔熱部的上面設置間隔件，因此不會有蓋加熱器因熱變形，垂下時與隔熱部直接接觸的情形，不會有隔熱部奪熱的情形，可使蓋加熱器的耐久性提升。

(j)由於將第2溫度感測器設成接觸於蓋加熱器的發熱部的上面，可由被加熱體的晶圓側來計測蓋加熱器的溫度，因此蓋加熱器的溫度的測定精度會提升，加熱控制性會提升，可使晶圓的面內均一性提升。

(k)由於第2溫度感測器是藉由設在發熱部之從補強部的根部90°變位的位置更預定角度變位的位置之支援部來固定，因此第2溫度感測器與發熱部的接觸面積會變 大，可短時間加熱保護熱電偶的石英管，可縮小測定誤差，且可容易對位第2溫度感測器。

(l)藉由將蓋加熱器的加熱位置設為晶圓的半徑的中間或中間附近，處理室內的底部領域之外周側與中心側的溫度差會變小，底部領域會有效率地均一加熱，可使晶圓的溫度的面內均一性更提升。

(m)藉由蓋加熱器來加熱處理室下部的溫度容易降低的部分，可使均熱長延伸至處理室下方，因此可削減虛擬晶圓。亦即，可增加製品晶圓的處理片數，可使生產性提升。

圖14是表示第1實施例的變形例。在變形例中，與蓋加熱器34同心設置直徑比蓋加熱器34更小的蓋加熱器34’。另外，該蓋加熱器34’的構造是與蓋加熱器34同等，因此說明省略。

變形例的情況，加深第1缺口部54的缺口深度，使蓋加熱器34的垂下部53(參照圖8)與蓋加熱器34’的垂下部(未圖示)一起插通於第1缺口部54，藉此可使垂下部不從隔熱部31的周面突出而設。

在環狀領域內設置複數個蓋加熱器34，設為可個別控制各蓋加熱器34，藉此蓋加熱器34之加熱控制性更提升，可更有效地加熱底部領域，可使晶圓8的面內溫度均一性更提升。另外，在圖14中，雖僅設置1個第2溫度感測器39，但藉由將第2溫度感測器39設於各蓋加熱器34，可成為更細的溫度控制，可使加熱控制性更 提升。

其次，在圖15中，說明有關本發明的第2實施例。另外，對於與圖15中、圖7中同等者附上同符號，省略其說明。

在第2實施例中，蓋加熱器34是具有：外圓部66a與內圓部66b成為同心多重圓狀的2重構造的發熱部66。又，蓋加熱器34是被插通於第1缺口部54的垂下部53(參照圖8)會沿著隔熱部31的上面而彎曲，具有朝該隔熱部31的中心延伸出的延出部65。

外圓部66a是在基端側藉由焊接等來與延出部65牢固連接。又，外圓部66a與內圓部66b是在與延出部65大略對向的位置，亦即在前端側藉由焊接來牢固連接。另外，在前端側，外圓部66a彼此間、及內圓部66b彼此間是未被連接，發熱部66的前端成為離反的狀態。亦即，發熱部66是外圓部66a與內圓部66b成為1卷一體化的2重構造。另外，雖未圖示，但與第1實施例同樣，以延出部65與外圓部66a的境界部作為發熱點，在發熱部66內封入線圈狀的電阻發熱體。

在第2實施例中，發熱部66成為2重。因此，可使蓋加熱器34的輸出增加，可更有效地加熱處理室6(參照圖1)下部的底部領域。又，蓋加熱器34是可藉由1卷的導線59(參照圖11)所作成，因此對於具有2重的發熱部66的蓋加熱器34之給電部是1個即可，可簡略化控制系，且可削減零件點數。

圖16是表示本發明的第2實施例的變形例。變形例是將第2實施例的延出部65設為與第1實施例的V字形的補強部52(參照圖7)同形狀的補強部67。

藉由在補強部67的根部使彎曲至下方，使形成垂下部(未圖示)，可使對於蓋加熱器34之沿著隔熱部31的周面的方向、及從隔熱部31離反的方向之強度提升。

其次，在圖17、圖18中，說明有關本發明的第3實施例。另外，對於與圖7中同等者附上同符號，省略其說明。

第3實施例是平面視，將垂下部53形成於發熱部51的中心。並且，具有在垂下部53的上方彎曲於水平方向，從隔熱部31的中心往外方延伸出的延出部65。延出部65是以能夠連接至發熱部51的兩端之方式形成一對的I字形狀，在垂下部53的上端合流成一個。第2溫度感測器39是從發熱部51的中心沿著隔熱部31的上面而水平彎曲於與延出部65相反方向，形成連接至發熱部51的側面。如圖19所示般，垂下部53的上端是一對的延出部65及第2溫度感測器39會合流，因此比垂下部53的下方更大徑。第2溫度感測器39是封入檢測出發熱部51的溫度之第1溫度感測器39B及檢測出底部領域的中心附近的溫度之第2感測器39B。

發熱部51是形成大略心形曲線形(心臟形)。換言之，發熱部51是形成使心形曲線形的尖點分 離的形狀。與第1實施例同樣，以延出部65與發熱部51的境界部作為發熱點，在發熱部51內封入線圈狀的電阻發熱體。最好心形曲線形的曲線部分是形成真圓狀。垂下部53是設置成貫通：孔30、密封蓋25及基底24。

由於電阻發熱體被封入至心形曲線形的尖點，因此可增加發熱部51之環狀領域內的加熱部分，可使蓋加熱器34的加熱性能提升。藉此，可更有效地加熱底部領域，可使晶圓8的面內溫度均一性更提升。又，由於平面視藉由設置於發熱部51的中心位置的垂下部53來支撐發熱部51，因此不易產生經年劣化所造成發熱部51的垂下或變形。可長期性地運用蓋加熱器34，因此可使生產性提升。

另外，第1實施例、第2實施例及第3實施例是以線圈狀的電阻發熱體作為發熱體，但當然亦可使用鹵素燈等的燈加熱器作為線圈狀的電阻發熱體。

不限於上述例示的氧化膜形成，在氮化膜形成中也可適用本發明。例如，藉由使用上述例示的原料氣體、及作為反應氣體的NH3氣體，可形成氮化膜。

而且，在形成包含鈦(Ti)、鋯(Zr)、鉿(Hf)、鉭(Ta)、鈮(Nb)、鋁(Al)、鉬(Mo)、鎢(W)等的金屬元素之金屬系薄膜時，本發明也可適用。

(本發明的較佳形態)

以下，附記有關本發明的實施較佳形態。

(附記1)

若根據本發明之一形態，則可提供一種基板處理裝置，係具備：基板保持具，其係保持複數片的基板；隔熱部，其係設於前述基板保持具的下方；反應管，其係於內部具有處理前述基板的處理室；第1加熱部，其係設於前述反應管的周圍；及第2加熱部，其係設於前述基板保持具與前述隔熱部之間，又，前述第2加熱部具有：大略環狀的發熱部；及比前述發熱部還延伸至下方的垂下部，前述發熱部係構成收於比前述基板小徑的環狀領域。

(附記2)

如附記1記載的裝置，其中，最好前述環狀領域為前述基板的直徑的1/5以上3/5以下。

(附記3)

如附記1或2記載的裝置，其中，最好在前述發熱部的表面連接溫度測定構件。

(附記4)

如附記1~3中的任一記載的裝置，其中，最好前述第1加熱部係具備：上部加熱器，其係加熱前述處理室內之收納有前述基板保持具的上部領域；及下部加熱器，其係加熱前述處理室內之收納有前述隔熱部的下部領域，又，前述發熱部係設置於至少前述上部加熱器與前述下部加熱器的境界的高度位置以上的高度。

(附記5)

如附記4記載的裝置，其中，最好前述發熱部的溫度為前述下部加熱器的溫度以下。

(附記6)

如附記1~3中的任一記載的裝置，其中，最好前述發熱部係形成圓弧狀(馬蹄形狀)。

(附記7)

如附記4記載的裝置，其中，最好前述第2加熱部係具有：從前述發熱部朝外周側突出的V字形的補強部。

(附記8)

如附記3記載的裝置，其中，最好在前述發熱部設有 溫度測定構件支撐部，藉由前述溫度測定構件支撐部，在溫度檢測器接觸於前述發熱部的上面之狀態下被支撐。

(附記9)

如附記8記載的裝置，其中，最好前述溫度測定構件支撐部係設置於前述溫度檢測器的中心線對於形成有前述發熱部的中心線的假想圓成為接線或大致接線的位置。

(附記10)

如附記7記載的裝置，其中，最好前述補強部的根部與前述垂下部連接，在前述垂下部內，1對的發熱體之中僅一方安裝絶緣構件。

(附記11)

如附記8記載的裝置，其中，最好在前述隔熱部上面的前述發熱部的下方設有間隔件，在前述間隔件與前述發熱部之間形成有間隙。

(附記12)

如附記11記載的裝置，其中，最好前述補強部係設在前述處理室的排氣部的上方。

(附記13)

如附記1或2記載的裝置，其中，最好前述第2加熱 部係同心地設置複數。

(附記14)

如附記1或2記載的裝置，其中，最好前述發熱部係具有同心多重圓狀地設置的外圓部及內圓部，前述外圓部會在基端側與前述補強部連接，前述外圓部與前述內圓部會在前端側連接。

(附記15)

如附記1~14中的任一記載的裝置，其中，最好在前述隔熱部的周面跨越上下方向全長形成有缺口部，在前述缺口部插通前述垂下部。

(附記16)

如附記1或2記載的裝置，最好前述發熱部係形成心形曲線形(心臟形)。

(附記17)

如附記16記載的裝置，最好前述垂下部係平面視形成於前述發熱部的中心位置。

(附記18)

如附記2記載的裝置，最好前述環狀領域為前述基板的直徑的1/5以上3/5以下。

(附記19)

如附記18記載的裝置，最好前述環狀領域為前述基板的直徑的3/10以上8/15以下。

(附記20)

如附記1~19中的任一記載的裝置，其中，最好前述發熱部的直徑為可在最下段的基板的面內溫度分布成為均一的位置加熱的大小。

(附記21)

若根據本發明的其他的形態，則可提供一種基板處理方法或半導體裝置的製造方法，其係具有：將配置在隔熱部的上方保持複數的基板的基板保持具搬入至處理室內之工程；設在前述處理室的周圍的第1加熱部及設在前述基板保持具與前述隔熱部之間的大略環狀的第2加熱部會加熱前述處理室內之工程；及對前述處理室內供給處理氣體之工程，在加熱前述處理室內的工程中，形成收於比前述基板小徑的環狀領域的前述第2加熱部的前述發熱部會加熱前述處理室內的底部領域。

(附記22)

若根據本發明的另外其他的形態，則可提供一種使實行於電腦的程式或記錄該程式的電腦可讀取的記録媒體，該程式係具有：將配置在隔熱部的上方保持複數的基板的基板保持具搬入至處理室內之程序；設在前述處理室的周圍的第1加熱部及設在前述基板保持具與前述隔熱部之間的大略環狀的第2加熱部會加熱前述處理室內之程序；及對前述處理室內供給處理氣體之程序，在加熱前述處理室內的程序中，形成收於比前述基板小徑的環狀領域的前述第2加熱部的前述發熱部會加熱前述處理室內的底部領域。

(附記23)

若根據本發明的另外其他的形態，則可提供一種加熱部，係設置於基板保持具與隔熱部之間的加熱部，該基板保持具係保持複數的基板，該隔熱部係設置於前述基板保持具的下方，前述加熱部係具有：大略環狀的發熱部；及比前述發熱部還延伸至下方的垂下部，以前述發熱部能夠收於比前述基板小徑的環狀領域之方式構成前述發熱部。

(附記24)

若根據本發明的另外其他的形態，則可提供一種基板處理裝置，其係具備：基板保持具，其係保持基板；隔熱部，其係設於該基板保持具的下方；反應管，其係劃成處理基板的處理室；第1加熱部，其係設成圍繞該反應管的周圍；第2加熱部，其係設於前述基板保持具與前述隔熱部之間，該第2加熱部係比基板更小徑的環狀，構成加熱前述處理室下部的徑方向的一部分。

(附記25)

若根據本發明的另外其他的形態，則可提供一種基板處理方法或半導體裝置的製造方法，其係具有：將保持基板的基板保持具裝入處理室內之工程；第1加熱部及第2加熱部會加熱前述處理室內之工程；對該處理室內供給或排除處理氣體之工程；及從前述處理室內裝卸前述基板保持具之工程，在加熱前述處理室內的工程中，前述第2加熱部會從前述基板保持具的下方環狀地加熱比基板的周緣更中心側徑方向的一部分。

1‧‧‧處理爐

2‧‧‧側部加熱器

5‧‧‧反應管

6‧‧‧處理室

7‧‧‧晶舟

8‧‧‧晶圓

9‧‧‧氣體導入部

12‧‧‧噴嘴

14‧‧‧質量流控制器(MFC)

15‧‧‧氣體流量控制部

16‧‧‧氣體導入孔

17‧‧‧氣體排氣部

18‧‧‧排氣管

19‧‧‧壓力感測器

21‧‧‧APC閥

22‧‧‧真空泵

23‧‧‧壓力控制部

24‧‧‧基底

25‧‧‧密封蓋

26‧‧‧O型環

27‧‧‧旋轉機構

28‧‧‧旋轉軸

29‧‧‧底板

30‧‧‧孔

31‧‧‧隔熱部

32‧‧‧底板

33‧‧‧推壓板

34‧‧‧蓋加熱器

35‧‧‧晶舟升降機

36‧‧‧驅動控制部

37‧‧‧第1溫度感測器

38‧‧‧溫度控制部

42‧‧‧控制器

Claims (15)

1. 一種基板處理裝置，其特徵係具備：基板保持具，其係保持複數片的基板；隔熱部，其係設於前述基板保持具的下方；處理室，其係收納前述基板保持具，處理前述基板；第1加熱部，其係設置於前述處理室的周圍，從側部加熱前述處理室內；及第2加熱部，其係於前述處理室內，設於前述基板保持具與前述隔熱部之間，又，前述第2加熱部具有：大略環狀的發熱部；及延伸至比前述發熱部還下方的垂下部，前述發熱部係形成心形曲線形，且前述發熱部係收於比前述基板小徑的環狀領域內。
2. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，前述環狀領域為前述基板的直徑的1/5以上3/5以下的領域。
3. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，在前述發熱部的表面連接溫度測定構件。
4. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，前述第1加熱部係具備：上部加熱器，其係加熱前述處理室內之收納有前述基板保持具的上部領域；及下部加熱器，其係加熱前述處理室內之收納有前述隔 熱部的下部領域，又，前述發熱部係設置於至少前述上部加熱器與前述下部加熱器的境界的高度位置以上的高度。
5. 如申請專利範圍第4項之基板處理裝置，其中，前述發熱部的溫度為前述下部加熱器的溫度以下。
6. 一種基板處理裝置，其特徵係具備：基板保持具，其係保持複數片的基板；隔熱部，其係設於前述基板保持具的下方；處理室，其係收納前述基板保持具，處理前述基板；第1加熱部，其係設置於前述處理室的周圍，從側部加熱前述處理室內；及第2加熱部，其係於前述處理室內，設於前述基板保持具與前述隔熱部之間，又，前述第2加熱部具有：大略環狀的發熱部；及延伸至比前述發熱部還下方的垂下部；其中，前述第2加熱部係具有從前述發熱部朝外周側突出的補強部；前述發熱部係收於比前述基板小徑的環狀領域內。
7. 如申請專利範圍第3項之基板處理裝置，其中，在前述發熱部設有溫度測定構件支撐部，藉由前述溫度測定構件支撐部，溫度檢測器以接觸於前述發熱部的上面之狀態下被支撐。
8. 如申請專利範圍第7項之基板處理裝置，其中，在 前述隔熱部上面，前述發熱部的下方設有間隔件，在前述間隔件與前述發熱部之間形成有間隙；藉由前述間隔件來防止前述發熱部與前述隔熱部的接觸。
9. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，在前述隔熱部跨越上下方向全長形成有缺口部，在前述缺口部插通前述垂下部。
10. 如申請專利範圍第6項之基板處理裝置，其中，前述發熱部係形成心形曲線形。
11. 一種加熱部，係設置於基板保持具與隔熱部之間的加熱部，該基板保持具係保持複數的基板，該隔熱部係設置於前述基板保持具的下方，其特徵為：前述加熱部係具有：大略環狀的發熱部；及延伸至比前述發熱部還下方的垂下部；前述發熱部係收於比前述基板小徑的環狀領域內並形成心形曲線形。
12. 一種半導體裝置的製造方法，其特徵係具有：將配置在隔熱部的上方保持複數的基板的基板保持具搬入至處理室內之工程；由設於前述處理室的周圍的第1加熱部、及於前述處理室內，設於前述基板保持具與前述隔熱部之間，具有大略環狀的發熱部與延伸至比前述發熱部還下方的垂下部的第2加熱部，來加熱前述處理室內的同時，對前述處理室 內供應處理氣體來處理前述基板之工程；及在加熱前述處理室內的工程中，由形成收於比前述基板小徑的環狀領域內並形成心形曲線形的前述發熱部作加熱。
13. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，前述發熱部的前述心形曲線形為尖點分離的形狀。
14. 如申請專利範圍第13項之基板處理裝置，其中，前述發熱部的前述心形曲線形的曲線部分係形成真圓狀。
15. 一種加熱方法，其特徵係具有：藉由將配置在隔熱部的上方保持複數的基板的基板保持具搬入的設於處理室的周圍的第1加熱部，在加熱前述處理室內的前述基板的同時，藉由於前述處理室內，設於前述基板保持具與前述隔熱部之間，具有大略環狀的發熱部與延伸至比前述發熱部還下方的垂下部的第2加熱部，來加熱前述處理室內的前述基板之工程；及在加熱前述處理室內的工程中，由形成收於比前述基板小徑的環狀領域內並形成心形曲線形的前述發熱部作加熱。