衬底处理装置、顶棚部及半导体器件的制造方法
【专利摘要】本发明在提高衬底面内的温度均匀性的同时迅速地降低炉内温度。具有：反应管，其对衬底进行处理；加热部，其配置在反应管的外周，且对反应管内进行加热；隔热部，其配置在加热部的外周；流路，其在隔热部上设有多个，且供外部气体或冷却介质流通；和顶棚部，其将隔热部的上表面覆盖，顶棚部具有：第1部件，其形成有与流路连通且将外部气体或冷却介质向流路内供给的供给口；和第2部件，其配置在第1部件之上，在与第1部件之间形成有供外部气体或冷却介质流动的空间，并形成有将空间分割成至少两个空间的分隔部。
【专利说明】
衬底处理装置、顶棚部及半导体器件的制造方法
技术领域
[0001]本发明涉及衬底处理装置、顶棚部及半导体器件的制造方法。
【背景技术】
[0002]作为衬底处理装置的一个例子，具有半导体制造装置，而且作为半导体制造装置的一个例子，公知有纵式装置。
[0003]在该纵式装置中，在对半导体、玻璃等衬底进行了加热的基础上实施处理。例如，将衬底收纳到纵式的反应管内并一边供给反应气体一边进行加热，从而在衬底上使薄膜气相生长。在这种半导体制造装置中，需要对作为加热冷却装置的发热部进行冷却并将热量向装置主体外排出。
[0004]专利文献I公开一种衬底处理装置，具有:发热部，其由筒状的隔热体和配置在该隔热体的内周面上的发热线构成;隔热部，其以相对于该发热部形成圆筒空间的方式设置；冷却气体导入部，其以围绕发热部的方式设在隔热部的上方侧，且与圆筒空间连接;和冷却气体排出部，其从冷却气体导入部的大致中央部朝向直径方向并设在与冷却气体导入部大致相同的高度上。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本特开2012-33871号公报
【发明内容】
[0008]但是，在上述的衬底处理装置中，当温度稳定时在缓冲区域和/或流路内部会产生对流，接近进气部的装置背面侧(后侧)的衬底面内温度存在下降的倾向，衬底被局部冷却，而难以保持衬底面内的温度均匀性。
[0009]本发明的目的在于提供一种能够在提高衬底面内的温度均匀性的同时迅速地降低炉内温度的技术。
[0010]根据本发明的一个方式，提供一种技术，具有:反应管，其对衬底进行处理；加热部，其配置在上述反应管的外周，且对上述反应管内进行加热；隔热部，其配置在上述加热部的外周;流路，其在上述隔热部上设有多个，且供外部气体或冷却介质流通;和顶棚部，其覆盖上述隔热部的上表面，上述顶棚部具有:第I部件，其形成有与上述流路连通且将上述外部气体或冷却介质向上述流路内供给的供给口；和第2部件，其配置在上述第I部件之上，并在与上述第I部件之间形成有供上述外部气体或冷却介质流动的空间，且形成有将上述空间分割成至少两个空间的分隔部。
[0011]发明效果
[0012]根据本发明，能够在提高衬底面内的温度均匀性的同时迅速地降低炉内温度。
【附图说明】
[0013]图1是表示在本发明的一个实施方式中优选使用的衬底处理装置10的纵剖视图。
[0014]图2是图1所示的衬底处理装置10的A-A线剖视图。
[0015]图3的(a)是用于在本发明的一个实施方式中优选使用的衬底处理装置10的进气机构82的主视图，(b)是其侧视图，(c)是其仰视图。
[0016]图4的(a)是表示在本发明的一个实施方式中优选使用的顶棚部28的上部板60的立体图，(b)是表示其中间板56的立体图，(c)是表示其分隔板58的立体图，(d)是表示其下部板54的立体图。
[0017]图5是在本发明的一个实施方式中优选使用的衬底处理装置10的顶棚部28周边的立体图。
[0018]图6是表示在本发明的一个实施方式中优选使用的衬底处理装置10的下端部70周边的图。
[0019]图7是表示图3所示的进气机构82内的气流的图。
[0020]图8是表示用于在本发明的一个实施方式中优选使用的衬底处理装置10的调节风门46的动作的图。
[0021]图9是表示将图3所示的进气机构82设置在顶棚部28上的状态的图，(a)是其立体图，(b)是其俯视图。
[0022]图10的(a)是用于本发明的其他实施方式的衬底处理装置10的进气机构90的主视图，(b)是其侧视图。
[0023 ]图11是表示图1O所示的进气机构90内的气流的图。
[0024]图12的(a)是本发明的比较例的顶棚部280周边的立体图，(b)是(a)的主视图，是用于说明冷却介质的流动的图。
[0025]图13是表示使用比较例的顶棚部280进行了冷却的情况下的衬底的温度分布的图。
【具体实施方式】
[0026]参照附图来说明本发明的实施方式的衬底处理装置10。
[0027]在适用本发明的实施方式中，衬底处理装置作为一个例子构成为半导体器件(IC等)的制造中的实施衬底处理的半导体制造装置。此外，在以下的说明中，叙述作为衬底处理装置而适用了对衬底进行氧化、扩散处理、CVD处理等的纵式装置(以下简称为处理装置)的情况。
[0028]如图1所不，本实施方式的衬底处理装置10具有:在图1中未图不的壳体11;形成处理室24的圆筒状的反应管16;设置在反应管16的外周、且作为对反应管16内进行加热的加热部而由电阻加热器等构成的发热部(加热器)30;作为发热部30与反应管16之间的空间的空间14;和在反应管16内保持处理对象的衬底(晶片)18的作为衬底保持件的舟皿20。舟皿20能够以水平状态隔开间隙地多层地装填衬底18，并在该状态下将多片衬底18保持在反应管16内。舟皿20经由密封盖22载置在升降机40上，通过该升降机40而能够升降。因此，衬底18向反应管16内的装填及从反应管16内的取出通过升降机40的动作来进行。另外，反应管16形成收纳并处理衬底18的处理室24。
[0029]在反应管16上连通有气体导入管25，在气体导入管25上连接有未图示的反应气体供给源及非活性气体供给源。另外，在气体导入管25上连接有气体喷嘴27，在该气体喷嘴27上形成有多个向处理室24内供给反应气体及非活性气体的气体供给孔31。另外，在反应管16的下端部上连接有气体排气管29，进行处理室24内的排气。
[0030]在发热部30的外周配置有对反应管16及发热部30进行冷却的作为冷却机构的中空的隔热部26。隔热部26是例如将多个隔热体层叠而成的构造的隔热构造体。隔热部26的上表面被顶棚部28覆盖。在此，也可以考虑将顶棚部28包含在冷却机构中。另外，也可以考虑由发热部30、隔热部26及顶棚部28来构成对反应管16进行加热及冷却的加热冷却装置
12ο
[0031]在隔热部26上形成有以包围空间14的方式沿大致铅垂方向延伸、且供外部气体或冷却介质流动的作为隔热部内流路的流路32。作为冷却介质可以使用例如非活性气体。如图2所示，流路32在俯视观察时为横长形状，在圆周方向上均等地形成有多个。
[0032]另外，在流路32上以所需要的分布形成有多个吹出孔35，如图1所示，流路32和空间14大致水平地连通。即，构成为从流路32经由吹出孔35向空间14吹出外部气体或冷却介质。此外，吹出孔35在图1中沿水平方向形成，但并不限定于此形态。例如，也可以以朝向后述的排气口 36的方式朝向斜上方倾斜。
[0033]在顶棚部28的侧面上设有将空间14内的环境气体向装置外排出的排气部38。排气部38经由排气路66与形成在顶棚部28的大致中心的排气口 36连通。另外，如图9所示，在与该排气部38大致相同的高度上隔着排气部38地左右各一个地设有使外部气体或冷却介质经由顶棚部28及流路32吸入到空间14中的进气机构82(参照图3)。即，隔着排气部38地设有一对进气机构82。进气机构82与后述的缓冲区域52连通地设置。在此，在图9中，示出设置了将顶棚部28及隔热部26覆盖的面板的状态。
[0034]排气部38由如下部分构成:与排气口36连通地连接的排气管44;与排气管44和后述的排气管76连接、且进行排气路径的切换的作为切换部的调节风门(damper)46;作为散热装置的散热器48;和调整外部气体或冷却介质的排气流量的作为调整部的排气扇50。经由这些排气管44、调节风门46、散热器48及排气扇50将空间14内的加热后的环境气体向装置外排出。排气部38形成在装置背面侧(后侧)。
[0035]如图3所示，进气机构82具有:进气部84，其具有与缓冲区域52连接的进气口83;导入部85，其朝向进气部84导入外部气体或冷却介质;和取入部87，其具有取入外部气体或冷却介质的取入口 80。在此，配置成导入部与进气部相对地设置，取入部与进气部相对且与导入部相邻。即，如图3的(c)所示，导入部85与进气部84及取入部87相邻，以各自的配置关系在俯视观察时成为L字状的方式配置。进气部84、导入部85和取入部87设在大致相同的高度上。另外，如图7所示，进气部84、导入部85和取入部87位于壳体11内部，取入部87的取入口80和导入部85的连接有后述的汽缸88的面(背面)从壳体露出。即，进气部84设置成从开口的部分嵌入壳体。
[0036]如图3的(C)所示，进气部84具有曲率与顶棚部28的侧面相同的曲面状的进气口83，该进气口 83与缓冲区域52连接。即，进气口 83为在俯视观察时三角形的斜面部分形成为具有规定曲率的曲线的形状。另外，进气部84与导入部85的连接部分的一端构成为与进气口 83连接。
[0037]如图3的(a) (C)所示，在导入部85内设有:开闭部86，其在与进气口83相对的一侧将进气部84与导入部85或取入部87截断;和作为驱动部的汽缸88，其使该开闭部86驱动。由开闭部86和汽缸88构成开闭机构。当使汽缸88向进气部84侧移动时，通过开闭部86将进气口83关闭，从而截断外部气体或冷却介质向顶棚部28内的供给。在此，开闭部86构成为，通过将进气部84与导入部85的边界面关闭，来在进气部84内形成封闭空间，由此将进气口83关闭。此时，作为进气部84的体积的封闭空间的体积与导入部85的体积相比变小。即，通过在接近顶棚部28的位置封闭开闭部86，而能够减小关闭开闭部86时的进气部内的封闭空间的体积。通过像这样减小封闭空间的体积，而能够减小封闭空间内冷却的外部气体或冷却介质的体积，因此，能够减小顶棚部28和隔热部26与进气部84(封闭空间)内的环境气体的温度差。
[0038]取入部87设在相对于进气部84与导入部85的相邻面而大致垂直的面上，且配置在相对于进气部84倾斜的位置。另外，和进气部84与导入部85的相邻面大致并行地、且在与开闭部86大致相同的高度上设有取入口80。另外，如图3的(c)所示，取入部87的与取入口80相对的面相对于取入口 80倾斜地形成。即，以截面面积朝向进气口 83逐渐地增大的方式形成。通过成为这样的结构，而能够使从取入口 80导入的外部气体或冷却介质不会在进气机构82内滞留地、形成从取入口 80通向进气口 83的无停滞的流动。
[0039]如图1所示，在顶棚部28上形成有作为供冷却介质流动的空间的缓冲区域52。缓冲区域52与流路32的上端和进气机构82连通。缓冲区域52形成得比流路32的截面面积大，以围绕发热部30的上部的方式设置。另外，缓冲区域52分割成上部空间52a和下部空间52b地设置。而且，如图5所示，下部空间52b分割成装置背面侧(后侧)的缓冲区域52b-l、和装置正面侧(前侧)的缓冲区域52b-2地设置。
[0040]如图4所示，顶棚部28由多个部件(板体)构成。
[0041]顶棚部28从下向上依次由如下部分构成:成为顶棚部28的下端部的作为第I部件(第I板)的下部板54;设在下部板54之上的作为第2部件(第2板)的分隔板58;设在分隔板58之上的作为第3部件(第3板)的中间板56;和设在中间板56之上且成为顶棚部28的上端部的作为第4部件(第4板)的上部板60。
[0042]下部板54为圆板形状，在其中心形成有将空间14内的环境气体向装置外排气的排气口 36。另外，在排气口 36的周围设有多个与流路32连通且向流路32供给外部气体或冷却介质的供给口 62。在下部板54上设有多个槽64，通过该槽64来防止因热而引起的下部板54的破损。也可以代替槽64而设置向空间14侧开口的狭缝。在此，下部板54可以一体地形成，也可以分割成两个以上部分地设置。
[0043]中间板56具有与排气口36大致垂直地连通且朝向与排气管44之间的连接部大致水平(径向)地凿穿的排气路66。另外，中间板56为具有半径Rl的部分(大径部分)和比半径Rl小的半径R2的部分(小径部分)的圆板形状。小径部分在俯视观察时以排气路66的中心线为基准对称地左右各一处地形成。通过这样的结构，在中间板56的小径部分的周围形成有高度hi与中间板56的厚度同等的空间即上部空间52a。
[0044]上部板60为半径Rl的圆板形状。
[0045]分隔板58设在下部板54与中间板56之间。分隔板58为具有半径Rl的部分(大径部分)和比半径Rl小的半径R2的部分(小径部分)的圆板形状，为沿着大径部分的下表面的外周具有宽度为d(Rl_R2)的槽、和分隔部67的形状。
[0046]在分隔板58的中心形成有排气口36。另外，在上表面上形成有仿照排气路66的形状的槽60，构成排气路66的下表面。
[0047]通过成为这样的结构，在分隔板58的小径部分的周围形成有高度hi与分隔板58的厚度同等的空间即缓冲区域52b-2，在大径部分的下侧形成有比高度hi低的高度为h2的空间即缓冲区域52b-l。
[0048]分隔部67由形成在大径部分与小径部分的边界部分的下表面上的分隔部67a、和在俯视观察时沿着槽60的中心线形成在下表面上的分隔部67b构成。通过分隔部67a将下部空间52b分割成后侧的缓冲区域52b-l、和前侧的缓冲区域52b-2。另外，通过分隔部67b将缓冲区域52左右分离，从一对进气机构82相对于各个缓冲区域52供给外部气体或冷却介质。
[0049]分隔板58的小径部分和中间板56的小径部分以至少一部分重叠的方式形成。通过成为这样的结构，而能够使缓冲区域52a和缓冲区域52b-2连通，从而能够从进气机构82使外部气体或冷却介质向缓冲区域52b-2供给。
[0050]如图5所示，后侧(排气部38侧)的流路32与缓冲区域52b-l连通，前侧(与排气部38相对的一侧)的流路32与缓冲区域52b-2连通。
[0051]如上述那样，缓冲区域52a及缓冲区域52b_2的高度hi比缓冲区域52b_l的高度h2高。通过成为这样的结构，能够调整外部气体或冷却介质向缓冲区域52a及缓冲区域52b-2的供给平衡。即，通过使缓冲区域52a及缓冲区域52b-2的高度hi比缓冲区域52b-l的高度h2高，而能够从进气口 83也向距离较远的前侧的流路32供给足够量的外部气体或冷却介质。
[0052]如图6所示，在隔热部26内大致垂直地形成的流路32与从该流路32的最下端沿周向形成的作为下部流路的流路72连通。流路72在发热体30的外周侧形成为同心圆状。
[0053]另外，如图1所示，调节风门46具有大致水平地连接有排气管44且与该排气管44相比宽度更大的调节风门壳体47。流路32的下端部70和调节风门壳体47的下表面通过排气管76而连接。在下端部70的与排气管76的连接部分上设有未图示的止回阀，仅在外部气体或冷却介质从下端部70朝向排气管76流动时打开止回阀，从而形成流路。在调节风门壳体47的与排气管76的连接部上设有板78，该板78的中央设有连接排气管76的孔。在此，在图1中，为了使结构易于理解，而将排气管76设在隔热部26的外侧而示出。
[0054]在调节风门壳体47的内部且在从排气管44进行排气的流路上设有切换部74，通过切换部74的动作来进行来自排气管44的排气流量的调整和排气路径的切换。在本实施方式中，排气流量的调整通过控制排气扇50的转速来进行，但也可以通过调整切换部74的切换角度来进行。
[0055]控制部280具有未图示的操作部和输入输出部，与衬底处理装置10的各结构部分电连接，控制衬底处理装置10的各结构部分。控制部280对基于控制方案(recipe)(其以时间轴示出成膜等工艺的控制时序)的温度控制、压力控制、流量控制及机械驱动控制进行指不O
[0056]接下来，说明使用上述的衬底处理装置，作为半导体器件(device)的制造工序的一个工序而在衬底上形成薄膜的方法。在以下的说明中，构成衬底处理装置的各部分的动作由控制器121控制。
[0057]首先，使升降机40动作而将保持衬底18的舟皿20搬入到反应管16内。接着，使发热部30发热来对反应管16进行加热，并经由气体导入管25向反应管16内导入反应气体，并且经由气体排气管29对反应管16内进行排气，由此在衬底18的表面上形成薄膜。
[0058]当薄膜的形成(成膜处理)结束后，在继续从气体排气管29进行排气的状态下停止基于发热部30的加热，将反应管16内的加热后的环境气体向外部排出，由此降低反应管16内的温度。此时，也可以从气体导入管25导入非活性气体。
[0059]并且，在使反应管16内的温度降低至规定的温度后，使升降机40动作而将舟皿20从反应管16内拉出，从而将成膜后的衬底18从反应管16内取出。
[0060]然后，如以下所示，通过将外部气体或冷却介质取入到隔热部26内，来使反应管
16、反应管16内和发热部30冷却。
[0061 ]如图7所示，进气机构82在与缓冲区域52大致相同的高度上设有取入口80，当通过汽缸88的作用使开闭部86向与缓冲区域52侧相反的方向移动时，外部气体或冷却介质从取入口 80向进气口 83直线流动，并朝向缓冲区域52被吸入。由此，外部气体或冷却介质也充分地向处于入口附近的流路32流动，从而改善整体的气流平衡。
[0062]由进气机构82吸入的外部气体或冷却介质向顶棚部28的缓冲区域52流动。在此，与上部板60大致水平地设置的分隔板58将缓冲区域52分隔成上部空间52a和下部空间52b，而且在后侧和前侧大致垂直地分隔下部空间52b，由此能够使向缓冲区域52内供给的外部气体或冷却介质的供给流路分别独立成为在后侧的流路32中流动的供给路径和在前侧的流路32中流动的供给流路。即，分上部空间52a和下部空间52b流入的外部气体或冷却介质中的、流动到下部空间52b中的外部气体或冷却介质向与后侧的缓冲区域52b-l连通的流路3 2流动，流动到上部空间5 2a中的外部气体或冷却介质经由上部空间5 2a向缓冲区域5 2b-2流入，从而向与前侧的缓冲区域52b-2连通的流路32流动。
[0063]流入到流路32中的外部气体或冷却介质对发热部30和反应管16进行冷却，并经由排气口 36或排气管76进行排气。在侧壁(隔热部26)冷却时，如图8的(a)所示，关闭调节风门46的切换部74，由此，下端部70的止回阀打开，从进气机构82吸入的外部气体或冷却介质经由形成在顶棚部28上的缓冲区域52b-l、52b-2分别向后侧和前侧的流路32流入，并从流路32的最下端经由沿周向形成的流路72、排气管76、调节风门壳体47内而向装置外进行排气。由此，能够集中地对隔热部26进行冷却。
[0064]另一方面，在集中地对发热部30和反应管16进行冷却的急速冷却时，如图8的(b)所示，打开调节风门46的切换部74，从进气机构82吸入的外部气体或冷却介质经由形成在顶棚部28上的缓冲区域52b-l、52b-2而分别向后侧和前侧的流路32流入，经由吹出孔35向空间14内供给，并经由排气口36、排气管44、调节风门壳体47内而向装置外进行排气。由此，能够集中地对发热部30和反应管16进行冷却。
[0065]通过像这样将外部气体或冷却介质向隔热部26内取入，而能够降低反应管16内的温度。此时，通过适当地切换调节风门46的切换部74，而能够切换侧壁冷却和急速冷却。
[0066]接下来，说明本发明的其他实施方式的进气机构90。
[0067]如图10所示，进气机构90具有:进气部84，其具有与缓冲区域52连接的进气口83;和导入部85，其朝向进气部84导入外部气体或冷却介质。
[0068]如图10的(a)所示，进气部84具有进气口 83，该进气口 83与缓冲区域52连接。导入部85具有从与进气部84之间的相邻面在上下方向上朝向外侧扩开的形状，在导入部85内的与进气口 83侧相对的一侧设有通过汽缸88而动作的开闭部86。另外，在开闭部86的上下设有将外部气体或冷却介质向空间14取入的取入口80。即，进气机构90呈从导入部85的取入口 80朝向进气口 83而流路变窄的形状。
[0069]如图10的(b)所示，取入口 80具有设在汽缸88的上方的取入口 80a和设在汽缸88的下方的取入口 80b。取入口 80a和取入口 80b的合计导入口面积比进气口 83的面积大。通过这样的结构，而能够形成向空间14取入的外部气体的直线流动，从而提高急速冷却时的衬底面内温度均匀性。
[0070]如图11所示，外部气体或冷却介质从取入口 80a、80b即进气机构90的上下方向直线地朝向缓冲区域52吸入。由此，外部气体也充分地向处于入口附近的流路32流动，从而改善整体的气流平衡。
[0071]图12是表示比较例的衬底处理装置的顶棚部280周边的图。
[0072]在比较例的衬底处理装置中，没有在背面侧和正面侧将顶棚部280的缓冲区域52分隔的分隔板58，流路32的上端在背面侧和正面侧与共通的缓冲区域52连通。即，在缓冲区域52内背面侧的流路32和正面侧的流路32连通。
[0073]因此，在隔热部26的正面侧(前侧)和背面侧(后侧)产生了温度差的情况下，在背面侧会产生冷的环境气体向下方流动的下降气流，在正面侧会产生热的环境气体向上方流动的上升气流。在如比较例那样背面侧的流路32和正面侧的流路32在缓冲区域52内连通的情况下，如图12的(b)的箭头所示，会在缓冲区域52及流路32内产生基于下降气流和上升气流形成的循环(对流)。其结果为，如图13所示，由于在背面侧和正面侧冷却状态不同，所以在背面侧和正面侧对衬底面内的温度均匀性造成影响。
[0074]顶棚部280、隔热部26、发热部30和反应管16的温度差因这些结构的配置位置、和外部气体或冷却介质的流路的位置等的影响而产生。即，这些结构中的越是接近壳体外部的部分，换言之，越是接近外部气体的部分则越容易散热因此越容易冷却。另外，越是接近供给外部气体或冷却介质的进气机构的流路32，则越容易取入新鲜的外部气体或冷却介质，因此可以想到与其他部分相比容易冷却。因这些因素而产生温度差，从而可能产生对流。此时，通过分隔板58将因该温度差而产生的下降气流和上升气流所连通的部分截断，SP通过分隔板58使下降气流和上升气流分离，由此抑制顶板280及隔热部26内的对流的产生，从而能够改善衬底面内的温度均匀性。
[0075]在本实施方式中，起到以下所示的一个或多个效果。(I)根据本实施方式，能够抑制在装置背面侧和装置前面侧产生温度差，因此能够缩短温度恢复时间，而提高生产率。而且，通过缩短控制方案时间及削减稳定时的消耗电力来减少消耗能量，从而能够实现节能化。另外，由于改善了衬底18面内(面内)、衬底18间的温度均匀性，所以提高了产品成品率。
[0076](2)与顶棚部28的缓冲区域52连接的进气机构的取入口 80具有设在汽缸88的上方的取入口 80a和设在汽缸88的下方的取入口 80b。取入口 80a和取入口 80b的合计导入口面积比缓冲区域52的面积大。由此，能够形成向空间14取入的外部气体的直线流动，从而提高急速冷却时的衬底面内温度均匀性。
[0077](3)在接近顶棚部28的位置处封闭进气机构82的开闭部86。由此，能够减小关闭开闭部86时的进气部内的封闭空间的体积。即，通过将开闭部86设置在接近顶棚部28的位置上来减小封闭空间的体积，而能够使该封闭空间的气体环境成为接近缓冲区域52和流路32的气体环境的温度、环境。能够防止在封闭空间内生成与缓冲区域52和流路32的气体环境相比冷的空气，从而能够抑制因顶棚部28内的温度差而导致的空气对流的产生。由此，能够改善衬底18面内的温度均匀性。
[0078](4)在装置背面侧和正面侧使与空间14连通的流路32的入口分离。由此，在流路32入口的缓冲区域52中，装置背面侧的流路32和正面侧的流路32没有连接，因此即使在正面侧和背面侧产生温度差而在正面侧的流路32中产生外部气体或冷却介质的上升气流且在背面侧的流路32中产生外部气体或冷却介质的下降气流，由于装置侧的流路32和正面侧的流路32被分隔，所以也能够抑制成为对流的因素的上升气流和下降气流的流动循环，从而能够改善衬底18面内的温度均匀性。通过改善衬底18面内的温度均匀性，也能够改善成膜的膜厚和膜质的均匀性。
[0079](5)通过适当切换调节风门46的切换部74，而能够相对于调节风门46从两个方向进行排气。即，通过设置不经由空间14地进行排气的路径，而能够迅速地降低侧壁(隔热部)的温度，从而根据状况对发热部30的侧壁进行冷却，而促进从发热部30的散热。另外，通过根据需要降低炉内温度、或抑制隔热部的功能，而能够缩短温度收敛时间。
[0080](6)根据顶棚部28周边的空间，而能够使用纵式或卧式的进气机构的实施方式，从而能够谋求装置的小型化。
[0081 ] (7)能够均匀且有效地对炉内进行冷却，迅速地降低反应管16的温度，将衬底18的温度迅速地降低至可从反应管取出的规定温度，从而提高处理能力。而且，能够提高衬底18的面内、面间均匀性。
[0082]此外，在上述的实施例中示出了圆筒状的加热冷却装置12，但在本发明中，并不限于此，能够适用于各种截面形状的筒型加热器。另外，顶棚部28的形状也不限于圆板状，根据隔热部26的截面形状进行各种设定，以封堵隔热部26的上端开口。
[0083]另外，本发明不仅能够适用于半导体制造装置，也能够适用于对LCD装置那样的玻璃衬底进行处理的装置。
[0084]另外，本发明涉及半导体制造技术，尤其涉及将被处理衬底收纳到处理室中并在通过加热冷却装置进行了加热的状态下实施处理的热处理技术，例如，能够利用于对于精化半导体集成电路装置(semiconductor device)的半导体晶片在氧化处理、扩散处理、离子注入后的载流子活性化或平坦化用的回流焊(reflow)或退火、及基于热CVD反应进行的成膜处理等中使用的衬底处理装置且有效适用。
[0085]<本发明的优选方式>
[0086]以下附记本发明的优选方式。
[0087][附记I]
[0088]根据本发明的一个方式，提供一种衬底处理装置，具有:
[0089]反应管，其对衬底进行处理；
[0090]加热部，其配置在上述反应管的外周，且对上述反应管内进行加热；
[0091]隔热部，其配置在上述加热部的外周；
[0092]流路，其在上述隔热部上设有多个，且供外部气体或冷却介质流通;和
[0093]顶棚部，其将上述隔热部的上表面覆盖，
[0094]上述顶棚部具有:第I部件，其形成有与上述流路连通且将上述外部气体或冷却介质向上述流路内供给的供给口；和第2部件，其配置在上述第I部件之上，在与上述第I部件之间形成有供上述外部气体或冷却介质流动的空间，且形成有将上述空间分割成至少两个空间的分隔部。
[0095][附记2]
[0096]根据本发明的其他方式，提供一种冷却机构，具有:中空的隔热部，其设有多个供外部气体或冷却介质流通的流路;和顶棚部，其将上述隔热部的上表面覆盖，
[0097]上述顶棚部至少由第I部件和第2部件构成，其中第I部件形成有与上述流路连通且将上述外部气体或冷却介质向上述流路内供给的供给口，第2部件配置在上述第I部件之上，在与上述第I部件之间形成供上述外部气体或冷却介质流动的空间，且形成有将上述空间分割成至少两个空间的分隔部。
[0098][附记3]
[0099]根据本发明的另一其他方式，提供一种顶棚部，将多个板体层叠且在内部形成有供外部气体或冷却介质流动的空间，
[0100]至少具有分隔板，在分隔板的下表面上形成有分割上述空间的分隔部。
[0101][附记4]
[0102 ]根据本发明的另一其他方式，提供一种衬底处理装置，具有:
[0103]反应管，其对衬底进行处理；
[0104]加热部，其配置在上述反应管的外周，且对上述反应管内进行加热；
[0105]隔热部，其配置在上述加热部的外周，且形成有多个供外部气体或冷却介质流通的流路；
[0106]顶棚部，其将上述隔热部的上表面覆盖，且形成有向上述隔热部供给上述外部气体或冷却介质的空间、和从上述隔热部对上述外部气体或冷却介质进行排气的排气路；
[0107]进气机构，其与上述空间连接，且向上述顶棚部供给上述外部气体或冷却介质；和
[0108]排气部，其与上述排气路连接，且从上述顶棚部对上述外部气体或冷却介质进行排气，
[0109]上述进气机构隔着上述排气部地在左右成一对地设置。
[0110][附记5]
[0111]附记4所记载的装置中，优选的是，
[0112]上述进气机构具有:取入部，其向上述进气机构内取入上述外部气体或冷却介质；进气部，其将上述外部气体或上述冷却介质吸入到上述顶棚部;和导入部，其将上述取入部和上述进气部连通，
[0113]上述导入部与上述进气部及上述取入部相邻，以各自的配置关系在俯视观察时呈L字状的方式配置。
[0114][附记6]
[0115]附记5的任一项所记载的装置中，优选的是，
[0116]上述导入部还具有:将上述外部气体或冷却介质向上述顶棚部的供给截断的开闭部、和驱动上述开闭部的驱动部，
[0117]上述开闭部以对上述进气部与上述导入部的边界面进行开闭的方式构成。
[0118][附记7]
[0119]附记5或6所记载的装置中，优选的是，
[0120]上述导入部的体积比上述进气部的体积大。
[0121][附记8]
[0122]附记5至7中任一项所记载的装置中，优选的是，
[0123]上述进气部在与上述顶棚部之间的连接面上具有向上述顶棚部供给上述外部气体或冷却介质的进气口，
[0124]上述进气口形成为曲面状。
[0125][附记9]
[0126]根据本发明的另一其他方式，提供一种半导体器件的制造方法或衬底处理方法，具有:
[0127]通过配置在反应管的外周的加热部来对上述反应管内进行加热，并对上述反应管内的衬底进彳丁处理的工序;和
[0128]通过向具有第I部件和第2部件的顶棚部供给外部气体或冷却介质而使上述外部气体或冷却介质在隔热部的流路中流通来对上述反应管内进行冷却的工序，其中该顶棚部将配置在上述加热部的外周且设有多个供上述外部气体或冷却介质流通的上述流路的隔热部的上表面覆盖，第I部件形成有与上述流路连通且将上述外部气体或冷却介质向上述流路内供给的供给口，第2部件配置在上述第I部件之上，在与上述第I部件之间形成有供上述外部气体或冷却介质流动的空间，且形成有将上述空间分割成至少两个空间的分隔部。
[0129][附记10]
[0130]根据本发明的另一其他方式，提供一种衬底处理装置，具有:
[0131]反应管，其对衬底进行处理；
[0132]隔热部，其设在上述反应管的外周；和
[0133]排气机构，其对上述隔热部内的外部气体或冷却介质进行排气，
[0134]上述排气机构具有:对排气流路进行切换的调节风门；与上述调节风门连接且设在上述隔热部的顶棚部上的第I排气管；和与上述调节风门连接且设在上述隔热部的侧壁上的第2排气管，上述调节风门对从上述第I排气管进行的排气、和从上述第2排气管进行的排气进行切换。
[0135]此外，本申请以2014年3月20日提出的日本申请特愿2014-058323为基础主张优先权的权益，通过引用将其全部公开收入至此。
[0136]工业实用性
[0137]如以上所说明地那样，本发明能够适用于衬底处理装置、顶棚部及半导体器件的制造方法。
[0138]附图标记说明
[0139]10……衬底处理装置16……反应管18……衬底(晶片)26……隔热部28……顶棚部30……发热部32……流路35……吹出孔46……调节风门52……缓冲区域82、90……进气机构。
【主权项】
1.一种衬底处理装置，其特征在于，具有: 反应管，其对衬底进行处理； 加热部，其配置在所述反应管的外周，且对所述反应管内进行加热； 隔热部，其配置在所述加热部的外周； 流路，其在所述隔热部上设有多个，且供外部气体或冷却介质流通;和 顶棚部，其将所述隔热部的上表面覆盖， 所述顶棚部具有:第I部件，其形成有与所述流路连通且将所述外部气体或冷却介质向所述流路内供给的供给口；和第2部件，其配置在所述第I部件之上，在与所述第I部件之间形成有供所述外部气体或冷却介质流动的空间，且在所述第2部件上形成有将所述空间分割成至少两个空间的分隔部。2.如权利要求1所述的衬底处理装置，其特征在于， 还具有向所述空间供给所述外部气体或冷却介质的进气机构， 所述进气机构具有: 进气部，其具有与所述空间连接的进气口； 取入部，其将所述外部气体或冷却介质向内部取入;和 导入部，其使所述进气部和所述取入部连通。3.如权利要求2所述的衬底处理装置，其特征在于， 所述进气机构具有:设在所述导入部上且使所述进气口开闭的开闭部、和驱动所述开闭部的驱动部。4.如权利要求3所述的衬底处理装置，其特征在于， 所述导入部与所述进气部相对地设置，所述取入部与所述导入部相邻地设置。5.如权利要求1所述的衬底处理装置，其特征在于， 所述第2部件为具有大径部分和小径部分的圆板形状。6.如权利要求5所述的衬底处理装置，其特征在于，还具有: 圆板形状的第3部件，其配置在所述第2部件之上，且具有大径部分和小径部分;和 圆板形状的第4部件，其配置在所述第3部件之上，且构成为所述顶棚部的上端。7.如权利要求6所述的衬底处理装置，其特征在于， 所述第2部件的小径部分和所述第3部件的小径部分以至少一部分重叠的方式形成。8.如权利要求7所述的衬底处理装置，其特征在于， 在所述第I部件和所述第2部件的中心形成有对所述外部气体或冷却介质进行排气的排气口。9.如权利要求8所述的衬底处理装置，其特征在于， 所述第3部件具有以与所述排气口垂直地连通的方式沿径向形成的排气路，在所述第2部件的上表面上形成有仿照所述排气路的形状的槽。10.—种隔热部的顶棚部，在其内部形成有供外部气体或冷却介质流动的空间，其特征在于，具有: 第I部件，其形成有向所述隔热部供给所述外部气体或冷却介质的供给口；和第2部件，其配置在所述第I部件之上，在与所述第I部件之间形成所述空间，且在所述第2部件上形成有将所述空间分割成至少两个空间的分隔部。11.一种半导体器件的制造方法，其特征在于，具有: 通过配置在反应管的外周的加热部对所述反应管内进行加热并对所述反应管内的衬底进彳丁处理的工序;和 通过向具有第I部件和第2部件的顶棚部供给外部气体或冷却介质而使所述外部气体或冷却介质在隔热部的流路中流通来对所述反应管内进行冷却的工序，其中，所述顶棚部将配置在所述加热部的外周且设有多个供所述外部气体或冷却介质流通的所述流路的所述隔热部的上表面覆盖，所述第I部件形成有与所述流路连通且将所述外部气体或冷却介质向所述流路内供给的供给口，所述第2部件配置在所述第I部件之上，在与所述第I部件之间形成有供所述外部气体或冷却介质流动的空间，且在所述第2部件上形成有将所述空间分割成至少两个空间的分隔部。
【文档编号】H01L21/31GK105960701SQ201580006962
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2015年3月19日
【发明人】竹胁基哉, 小杉哲也, 上野正昭
【申请人】株式会社日立国际电气