201007869 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於基板處理裝置及半導體裝置之製造方 法。 【先前技術】 已知一種基板處理裝置（專利文獻1)，具備處理基板之 處理室，及加熱此處理室之加熱單元，在該基板處理裝置 中，該加熱單元包含：發熱體，被鋪設成圍繞於該處理室 @ 之外側；第一反射體，被鋪設成圍繞於此發熱體；第二反 射體，被鋪設成隔著空間而圍繞於此第一反射體之外側； 排出管，對該空間進行排氣；及供給管，對該空間供給氣 體。 [專利文獻1]日本特開2004-3 1 1 648號 【發明内容】 (發明所欲解決之課題） 然而，在習知之基板處理裝置中，具有需要花費時間 © 才能冷卻處理室內的問題。 本發明之目的在於，提供一種能以短時間對處理室內 進行冷卻之基板處理裝置及半導體裝置之製造方法。 (解決課題之手段） 本發明之基板處理裝置，其具備：處理基板之處理室； 發熱體，設於該處理室之外周側，用以加熱該處理室；環 狀內側壁，設於該發熱體之外周側；環狀外側壁，設置成 在與該內側壁之外周側之間形成間隙；環狀冷卻構件，設 .201007869 於該間隙中且已被冷卻；移動機構，在與該內側壁及該外 側壁之至少任一方接觸的接觸位置、及與該內側壁及該外 側壁之任一方均不接觸的非接觸位置之間，使該冷卻構件 移動；及控制部，至少控制該移動機構。 (發明效果） 根據本發明，可提供一種能以短時間對處理室內進行 冷卻之基板處理裝置及半導體裝置之製造方法。 【實施方式】 0 以下，參照圖面說明本發明之實施形態。 第1及第2圖顯示本發明之第1實施形態的基板處理 裝置10。 基板處理裝置10係作爲分批式縱形熱壁型氧化擴散 裝置而被構成。 基板處理裝置10具有中心線垂直地被縱立配置且被 固定支撐之縱形處理管11。處理管11係使用石英（Si〇2)而 形成爲上端閉塞、下端開口之圓筒形狀。 〇 藉由處理管11之圓筒狀中空部，形成處理用作爲基板 之晶圓1的處理室12。在處理室12中，一次性地處理多片 晶圓1。另外，形成於處理管11之下端部的開口部，係被 用作爲爐口 13。晶圓1係透過爐口 13進出入處理室12’內。 在處理管11之外側以被覆於處理管π之方式設置均 熱管14。均熱管14係由例如、碳化矽所形成，並形成爲上 端閉塞、下端開口，且比處理管11還要大徑之圓筒形狀。 另外，在均熱管14之上端閉塞壁處開設有通氣孔14a。 在處理管11與均熱管14之間形成有甜甜圈形狀之通 201007869 氣通路15’在通氣通路15內流通有用作爲冷媒之例如潔淨 空氣。通氣通路15內之潔淨空氣，係從通氣孔14a排出。 又，亦可不設置通氣孔14ae 另外，基板處理裝置10具有框體16。框體16係從重 力方向下方支撐處理管11及均熱管14。 另外，基板處理裝置10具有排出管17。排出管17之 一端部連接於處理管11之側壁的下端部。排出管17之另 一端部連接於排氣裝置（未圖示）。排氣裝置係用作爲藉由 @ 排氣而將處理室12保持爲預定之壓力。 另外，基板處理裝置10具有氣體導入管18。氣體導入 管18係設於與處理管11側壁之下端部的排出管17不同之 位置。 在處理管11之下方設有密封蓋（seal cap)21。密封蓋 21係形成爲圓板形狀，且設置成藉由晶舟昇降器（boat elevator)(未圖示）而於處理管11之中心線的延長線上進行 昇降。 〇 在密封蓋21上方設有隔熱蓋22。隔熱蓋22係用以對 處理管11之爐口 13的附近進行隔熱，並形成爲可藉由複 數根保持構件23將複數片之隔熱板24在水平且中心相互 對齊的狀態下整齊排列而予以保持》 在隔熱蓋22上與隔熱蓋22同軸且水平地設置有形成 爲圓板形狀的副加熱單元25。在副加熱單元25上垂直地立 設有晶舟26。晶舟26係構成爲藉由複數根保持構件27將 複數片之晶圓1在水平且中心相互對齊的狀態下整齊排列 而予以保持。作爲檢測處理室12內之溫度的溫度檢測器而 •6- 201007869 被使用之溫度感測器28,係於上下方向插入密封蓋21內。 在均熱管14之外側設有加熱單元30,以包圍整個均熱 管14。加熱單元30係藉由框體16而被垂直地支撐。另外， 加熱單元30具有藉由薄鋼板等而形成爲圓筒狀之殼體 (case)31，且在殻體31之內周面薄層地內貼有陶瓷纖維等 之隔熱材32。 在隔熱材3 2之內側，呈同心圓狀地設置有所謂熱水瓶 構造之隔熱槽33。隔熱槽33具有內側壁34與外側壁35。 @ 內側壁34係被用作爲設於加熱器39之外周側的環狀 內側壁，且具有比均熱管14之外徑還大徑的圓筒形狀，其 中加熱器39被作爲後述之發熱體。外側壁35係與內側壁 34同軸狀，且被用作爲設置成與內側壁34的外周側之間形 成空間36的環狀外側壁，具有比內側壁34還大徑之圓筒 形狀。並藉由內側壁34形成加熱空間420。 另外，內側壁34及外側壁35係由金屬或陶瓷及絕緣 物等之具耐熱性的材料形成其本體，且藉由電解硏磨等對 ❹ 本體表面進行鏡面加工。並以在內側壁34及外側壁35之 本體表面，被覆由氧化矽（Si〇2)、或氮化矽（SiN)或氧化矽 (SiOO及氮化矽（SiN)之多重塗布層所形成的反射塗布膜爲 較佳’藉由此反射塗布膜，可以提高內側壁34及外側壁35 之反射率。 以內側壁34及外側壁35之材質係與後述之加熱器39 爲同素材爲較佳。藉此，可將內側壁34及外側壁35之耐 熱性、熱特性，與熱源之加熱器39設成相同。另外，在內 側壁34與加熱器39爲同素材之情況，以使用防止內側壁 201007869 34與加熱器39之間的通電用的絕緣材料，將內側壁34與 加熱器39隔離爲較佳。 空間3 6係被用作爲形成於內側壁3 4之外周側與外側 壁3 5之內周側之間的間隙，且藉由內側壁3 4及外側壁3 5 被配置成同心圓而形成。 另外，在空間36之上下游端部分別連接有供給管37 及排出管38，其等用以使屬冷卻媒體，例如作爲氣體的空 氣（潔淨空氣）或作爲惰性氣體之氮氣流通。 φ 以將空間36設爲氣密空間而用作爲空氣隔熱部爲較 佳。在空間36之例如上端部設置例如由蓋等形成之開閉機 構，通常在關閉蓋等將空間36構成爲閉鎖空間而進行冷卻 時’以藉由空間36之內壓與外壓的壓力差打開蓋，對空間 36內進行冷卻爲較佳。藉此，可提高冷卻速度。 蓋等之開閉機構亦可接收來自驅動源之驅動傳遞進行 開閉。在此情況時’亦可與後述之移動機構64兼用，以交 換地使用移動機構64,亦可使用與移動機構64不同之驅動 ❹ 源。 在內側壁34之內側設有加熱器39,其被用作爲加熱處 理室12之發熱體。加熱器39係由例如矽化鉬（MoSh)所形 成’並以包圍均熱管14之周圍的方式設成同心圓。加熱器 39亦可使用金靥發熱材、碳來取代矽化鉬（M〇Si2)。 另外’加熱器39係於垂直方向被分割爲複數個加熱 部。加熱器39之被分割部分係與溫度控制器（未圖示）連 接’並構成爲藉由溫度控制器相互連攜、獨立地進行序列 控制。 201007869 另外，作爲加熱器39，亦可使用截面形狀爲圓形或 圓形的棒狀加熱器、或於平面形成圖案之加熱器。另外 若密集地配置加熱器39以增大加熱器之表面積的話，可 增大之表面積，以高速對晶圓1進行加熱。另外，若使 置於比其他部分之散熱還大的上部及下部之加熱器39 密度，比配置於其他部分之加熱器39之密度還要密集， 均勻地加熱處理室12。 在隔熱槽33與均熱管14之間以包圍整個均熱管14 0 方式形成有使冷卻空氣41流通用之冷卻空氣通路42。 另外，在隔熱槽33之下端部連接有將冷卻空氣41 給於冷卻空氣通路42的供氣管43，供給於供氣管43之 卻空氣41，被擴散至冷卻空氣通路42的全周》 另外，在隔熱槽33之上端被覆由隔熱材料等所形成 罩體（cover)44，在罩體44之中央部開設有排氣口 45，排 路46被連接於排氣口 45。在與排氣口 45對向之位置設 副加熱單元47。 φ 在空間36內設有作爲冷卻構件之水冷夾套60。水冷 套60係被用作爲例如強制性地被冷卻之環狀冷卻構件， 內側壁34及外側壁35形成同軸狀，且形成爲圓筒形狀 在水冷夾套60上裝設有用以水冷卻水冷夾套60之 冷裝置62、及用以使水冷夾套60移動之移動機構64。 移動機構64係使水冷夾套60在接觸於內側壁34及 側壁35之至少任一方的接觸位置、及不接觸於內側壁 及外側壁35之任一方的非接觸位置之間移動。第1及2 顯示水冷夾套60處於與內側壁34及外側壁35非接觸之 橢 » 依 配 之 可 的 供 冷 的 氣 有 夾 與 〇 水 外 34 圖 位 .201007869 置的狀態。 當水冷夾套60接觸於內側壁34時，因水冷夾套60 溫度低於內側壁34，所以，熱被傳導至水冷夾套60，使 內側壁34冷卻。另外，當水冷夾套60接觸於外側壁35 _ 因水冷夾套60之溫度低於外側壁35，所以，熱被傳導至 冷夾套60，使得外側壁35冷卻。 第3(a)圖顯示水冷夾套60之第1例。 如第3(a)圖所示，水冷夾套60之第1例，具有二個 φ 套本體66、66。夾套本體66、66分別所形成爲半圓筒形 利用二個夾套本體66、66之兩端部相互抵接，形成圓筒 狀。另外，在夾套本體66、66分別連接有前述之移動機 64 ° 以在水冷夾套60與內側壁34接觸之狀態下，使水 夾套60之兩端部形成爲相互抵接爲較佳。依此構成，與 側壁3 5相比容易成爲高溫，而能均勻且有效地對內側壁 進行冷卻，該內側壁34容易對基板之溫度控制產生直接 ❹ 響。 在夾套本體66、66之與外側壁35 (參照第1圖）對向 面分別裝設有管子68、68。_管子68具有沿夾套本體66 長度方向的長度方向部分68a;及連結相互鄰接之長度方 部分68a的連結部分6 8b。在管子68、68之各個端部側 被供給來自前述之水冷裝置62的水，並從另一端部側使 返回水冷裝置62。 第3(b)圖顯示水冷夾套60之第2例。 在前述之第1例中，夾套本體66、66分別具有半圓 之 得 卜 水 夾 » 形 構 冷 外 34 影 之 之 向 水 筒 -10- .201007869 形，相對於此，在此第2例中，夾套本體66、66進一 置爲被上下分割。另外，在此第2例中，管子68具有 套本體66、66之周方向的周方向部分68c :及連結相 接之周方向部分68c的連結部分68d。 又，在第1例及第2例中，分別裝設於二個夾套 66、66之管子68、68，雖不相互連結，但亦可爲使用 由伸縮之可撓性管來連結二根管子68、68，而可導通 水之構成。 φ 另外，在第1例或第2例中，亦能以螺旋狀捲繞 套本體66的方式裝設管子68。另外，本實施形態中， 對內側壁34、外側壁35進行冷卻，雖使用水冷裝置 並使用水作爲流通於管子68內之冷卻用媒體，但亦可 以外之液體或氣體作爲冷卻用的媒體，對內側壁34、 壁35進行冷卻。但是，作爲冷卻用之媒體，使用液體 用氣體更佳。若使用液體作爲冷卻用媒體，與使用氣 情況比較，可獲得高冷卻效率。 φ 又，在第1例及第2例中，雖在夾套本體66之外 裝設管子68,但亦可取代此，在夾套本體66之內周側 管子68。另外，以在夾套本體66之內周側及外周側之 裝設管子68爲較佳，其可獲得更高之冷卻效果。 另外，亦可取代在夾套本體66之內周側及外周側 少任一方裝設管子68,而於夾套本體66內形成流通冷 等之冷卻媒體的流路。在夾套本體66內形成流路之惰 例如，可將夾套本體66作成二層化（塊體化）’而於二 間形成流路。 步配 沿夾 互鄰 本體 可自 冷卻 於夾 爲了 62， 將水 外側 比使 體之 周側 裝設 雙方 之至 卻水 :況， 層之 -11- .201007869 在裝設管子68之情況，會發生僅管子68接觸於外 壁35或內側壁34，而夾套本體66不接觸之可能性。針 此情況，若在夾套本體66內形成流通冷卻水之流路，可 大夾套本體66與外側壁35、內側壁34之接觸面積。 第4及5圖顯示移動機構64。 移動機構64具有被用作爲使夾套本體66移動用之 動源的空氣汽缸70。空氣汽缸70具有：固定於外側壁 之汽缸本體72;及移動片74，裝設於汽缸本體72，且通 ❹ 移動來改變自汽缸本體72突出之突出量。另外，移動機 64具有可移動地支撐夾套本體66之支撐機構76。支撐 構76具有裝設成可相對於外側壁35作滑動之滑動構 78，滑動構件78之端部被連接於夾套本體66。 在如上述構成之移動機構64中，利用驅動空氣汽 70，而在被支撐於滑動構件78之狀態下，使水冷夾套 在與內側壁34接觸之位置、與外側壁35接觸之位置、 與內側壁34及外側壁35之任一方均不接觸的位置之間 φ 動。 在本實施形態中，雖使用空氣汽缸70而使水冷夾套 移動，但亦可取代空氣汽缸70之使用，而改用例如電動 缸來使水冷夾套60移動。另外，亦可取代空氣汽缸70 使用，而改用例如馬達及螺桿等而使水冷夾套60移動。 時，無論是使用空氣汽缸之情況、還是使用馬達及螺桿 情況，均與使用空氣汽缸70之情況相同，以設置支撐機 76爲較佳。 另外，在本實施形態中，水冷夾套6〇具有二個夾套 側 對 增 驅 35 過 構 機 件 缸 60 及 移 60 汽 之 此 之 構 本 -12- .201007869 體66、66，但夾套本體66亦可爲三個以上。 第6圖說明內側壁34、外側壁35、及夾套本體66之 形狀的一例。 使夾套本體66之內側的面661之曲率，亦即夾套本體 66之與內側壁34對向之面的曲率，與內側壁34之外側的 面340之曲率，即內側壁34之與夾套本體66對向之面的 曲率成爲相同。因此，夾套本體66之內側的面661與內側 壁34之外側的面340，可無間隙地接觸。 φ 另外，使夾套本體66之外側的面660的曲率，亦即夾 套本體66之與外側壁35對向之面的曲率，與外側壁35之 內側的面351的曲率，即外側壁35之與夾套本體66對向 之面的曲率成爲相同。因此，例如，在形成爲將冷卻水之 流路埋入夾套本體66內之情況，夾套本體66之外側的面 660與外側壁35之內側的面351，可無間隙地接觸。 第7圖說明內側壁34、外側壁35、及夾套本體66之 形狀的第1變化例。 ❷ 在此變化例中，與前述例子相同，使夾套本體66之內 側的面661的曲率，與內側壁34之外側面340的曲率成爲 相同。因此，夾套本體66之內側的面661與內側壁34之 外側的面3 4 0，可無間隙地接觸。 另外，夾套本體66之外側的面66 0之曲率，係與夾套 本體66之內側的面661之曲率相同。因此，外側壁35之 內側面351的曲率，係比夾套本體66之外側的面660之曲 率還大，在外側壁35之內側的面351與夾套本體66之外 側的面660之間形成有間隙。 -13- 201007869 在此’在此第1變化例中’在外側壁35之內側的面351 設置板80’板80之內側的曲率與夾套本體66之外側的面 660之曲率相同，又’在此板80與外側壁35之間設置熱傳 導用之連結構件80a、80a，夾套本體66與板80無間隙地 接觸，可促進熱傳導。 第8圖說明內側壁34、外側壁35、及夾套本體66之 形狀的第2變化例。 在此變化例中，與前述之例子相同，使夾套本體66之 φ 內側的面661之曲率，與內側壁34之外側的面340之曲率 成爲相同。因此，夾套本體66之內側的面661與內側壁34 之外側的面340，可無間隙地接觸。 另外，夾套本體66之外側的面6 60之曲率，係與夾套 本體66之內側的面661之曲率相同，又，外側壁35之內 側的面351之曲率，亦變形爲與與夾套本體66之內側的面 661之曲率相同。因此，夾套本體66之外側的面660與外 側壁35之內側的面351，可無間隙地接觸。 〇 第9圖說明內側壁34、外側壁35、及夾套本體66之 形狀的第3變化例。 在此變化例中，與前述之例子相同，使夾套本體66之 內側的面661之曲率，與內側壁34之外側的面340之曲率 成爲相同。因此，夾套本體66之內側的面661與內側壁34 之外側的面340，可無間隙地接觸。 另外，夾套本體66之外側的面660之曲率，係與夾套 本體66之內側的面661之曲率相同。因此，外側壁35之 內側的面351之曲率，係比夾套本體66之外側的面660之 -14- .201007869 曲率還大，在外側壁35之內側的面351與夾套本體66之 外側的面660之間形成有間隙d。 所以，在此第3變化例中，配合此間隙d之均熱塊82、 82，例如，係以預定間隔被裝設於外側壁35之內側面351。 第10圖顯示外側壁35之變形例。 在此變形例中，與在夾套本體66之外周側裝設管之類 型的水冷夾套60對應地在外側壁35形成有凹部35a»在水 冷夾套60移動而接觸於外側壁35時，裝設於夾套本體66 $ 之與外側壁35對向的面之管子68嵌入凹部35a中。因此， 不僅是水冷夾套60之管子68與外側壁35接觸，水冷夾套 60亦接觸於外側壁35。 第11圖顯示基板處理裝置10所具備之控制器100。 控制器1 00係至少被用作爲控制移動機構64之控制 部，其具有控制電路，來自溫度感測器28之輸出被輸入控 制電路102中，並利用來自控制電路102之輸出，至少控 制水冷裝置62、移動機構64、加熱器39、副加熱單元25 φ 及副加熱單元47。另外，在控制電路1 02上裝設有用作爲 操作手段之操作面板104。 在如上述構成之基板處理裝置10中，因應於無論在使 處理室12內之晶圓1的處理溫度及處理室內之溫度上昇的 昇溫步驟、或是使處理室內之溫度穩定於處理溫度並保持 於預定範圍內進行基板處理的處理步驟、或是使處理室內 之溫度下降的降溫步驟，均藉由控制器1〇〇進行控制。另 外，在控制器100之控制中，還考慮了依加熱器39所發出 之熱的溫度之波長變化、及晶圓1之熱特性。 -15- 201007869 第12圖顯示加熱器39所發出之發熱溫度與峰値波長 的關係。第12圖中’縱軸顯示波長（ym)，橫軸顯示溫度 (。。）。 另外，第13圖顯示作爲由矽所構成之晶圓1的熱特 性，溫度與晶圓1反射熱之反射率及放射熱之放射率的關 係。第13圖中，縱軸顯示晶圓1放射熱之放射率，晶圓1 反射熱之反射率，橫軸顯示溫度（°C )。 如第12圖所示，加熱器39等所發出之熱波長，在溫 @ 度爲50°C以上且低於250°C左右之低溫區域中，爲4 // m〜 6/zm左右。在溫度爲250°C以上且低於500°C之中溫區域 及溫度爲500°C以上且低於1050 °C之高溫區域中，波長爲 2.2仁m〜4μπι左右。 如第13圖所示，晶圓1在溫度爲5 0°C以上且低於250 °C左右之低溫區域中，其反射率高但放射率（吸收率）反而 低。因此，在此溫度區域中，不容易被晶圓1吸收熱，而 難以加熱晶圓1。另一方面，得知當溫度成爲250°C以上時， φ 晶圓1吸收熱之比例，隨著溫度上昇而上昇。 又，晶圓1最容吸收之峰値波長爲0.9/zm左右。另外， 處理管1 1係由石英（SiCh)所形成，其吸收波長爲4/zm以上 之熱，所以，在波長爲4/zm以上之熱中，晶圓1之溫度不 容易上昇。 從以上之加熱器39所發出之熱線的波長與溫度的關 係及晶圓1之熱特性可知，爲了在低溫區域有效地加熱晶 圓1’利用昇高加熱器39本身之溫度，可有效地縮短發光 波長。亦即，若在加熱器39周邊之溫度及與加熱器39之 -16-
201007869 溫度設置溫度差，且從加熱器39發出之熱的溫度怎 以上且低於1050°C時，則波長成爲2.2/zm〜4//m 使得晶圓1容易吸收熱。另外，爲了設置加熱器39 溫度與加熱器39的溫度差，利用冷卻內側壁34， 效。另一方面，在500°C以上之溫度區域，當過多地 側壁34時，容易產生加熱空間420被過度冷卻的問 成供給加熱器之電力、冷卻媒體之消耗量等能量效2 在溫度區域爲 25 °C以上且低於 250 °C左右之 域，且處於昇溫步驟之情況或處於處理步驟之情況 器100係建構成使加熱器39之輸出增大，並且控制 構64，而使水冷夾套60接觸於內側壁34的狀態。 亦即，在低溫區域中，加熱器39發出之熱的峰 爲4//m〜6/zm而爲不容易被晶圓1吸收的波長， 在由石英（SiCh)所構成之處理管11，會吸收波長爲 上之熱線，所以，晶圓1之溫度不容易上昇》 因此，控制器100係建構成增大加熱器39之輸 短加熱器39發出之熱的峰値波長，並使水冷夾套 於內側壁34以冷卻內側壁34的狀態。另外，利用 使水冷夾套60接觸於內側壁34的狀態，使得不溶 溫度之超溫（overshoot)(溫度變得比目標溫度還要 況），可提高控制性，並可縮短穩定溫度之穩定時間 在將處理氣體供給處理室以進行基板處理時，亦可 之溫度進行處理，可提高膜厚均勻性或膜質均勻性 在此，說起產生溫度之超溫的原因，是因爲形 室12之處理管具有一定之熱容量，所以，因來自Itt ,250〇C 左右， 周邊之 相當有 冷卻內 題’造 I變差。 低溫區 ，控制 移動機 値波長 而且， 4 m 以 出以縮 60接觸 建構成 易產生 高之情 。另外， 以穩定 0 :成處理 ;處理管 -17- 201007869 之放熱，無法有效地對溫度變化踩煞車。作爲對策，即使 固定地予以圖案化來設定作爲反饋控制之PID控制的積分 動作，仍難以抑制超溫。針對此，在此實施形態之基板處 理裝置10中，利用使水冷夾套60移動，可迅速且微細地 調整冷卻之狀態，可抑制溫度之超溫。 另外，在溫度區域爲25 °C以上且低於250 °C之低溫區 域，且處於降溫步驟之情況，爲了縮短處理室12內之溫度 的下降所需之時間的降溫時間，控制器1 00係建構成使水 φ 冷夾套60接觸於內側壁34的狀態。 另外，在溫度區域爲250°C以上且低於500°C之中溫區 域，且處於昇溫步驟之情況，爲了進一步縮短熱之峰値波 長，控制器100係建構成使加熱器39之輸出增大，並使水 冷夾套60接觸於內側壁34而對內側壁34進行冷卻的狀 態。另外，利用建構成使水冷夾套60接觸於內側壁34的 狀態，使得不容易產生溫度之超溫，可提高控制性。 在此，僅在屬反饋控制之PID控制中難以防止的超 ® 溫，不容易被產生的理由，是因爲利用使水冷夾套60移 動，可迅速且微細地調整冷卻狀態的緣故。 另外，在溫度區域爲250°C以上且低於500°C之中溫區 域，且處於處理步驟之情況，爲了抑制伴隨溫度之上昇而 朝加熱單元30外部之放熱量的增大，控制器100係建構成 使水冷夾套60不接觸於內側壁34及外側壁35之任一方的 狀態，以使內側壁34之冷卻停止。藉此，由加熱器39所 消耗之電力減少，可提高能量效率。另外，例如，可抑制 無塵室等之設置有基板處理裝置10的場所的溫度上昇，可 -18- 201007869 抑制冷卻該場所用之能量消耗。 又，在溫度區域爲中溫區域，且處於處理步驟之情況， 亦可取代建構成使水冷夾套60不接觸於內側壁34及外側 壁35之任一方的狀態，而建構成使水冷夾套60接觸於外 側壁35之狀態。藉此，可進一步減少朝加熱單元30外部 之放熱量，使得由加熱器39所消耗之電力減少，可提高能 量效率。另外，例如，可進一步抑制無塵室等之設置有基 板處理裝置10的場所的溫度上昇，可抑制冷卻該場所用之 ϋ 能量消耗。 另外，在溫度區域爲250°c以上且低於500°C之中溫區 域，且處於降溫步驟之情況，爲了以短時間降低處理室12 之溫度，控制器100係建構成使水冷夾套60接觸於內側壁 34的狀態。 另外，在溫度區域爲500°C以上且低於1050°C之高溫 區域，且處於昇溫步驟之情況，爲了確保加熱器39之輸 出，並將處理室12內之溫度保持爲高溫，控制器100係建 Φ 構成使水冷夾套60不接觸於內側壁34及外側壁35之任一 方的狀態。藉此，由加熱器39所消耗之電力減少，可提高 能量效率。另外，例如，可抑制無塵室等之設置有基板處 理裝置10的場所的溫度上昇，可抑制冷卻該場所用之能量 消耗。 又，亦可取代建構成使水冷夾套60不接觸於內側壁34 及外側壁3 5之任一方的狀態，而建構成使水冷夾套60接 觸於外側壁35之狀態。藉此，由於可進一步減少朝加熱單 元30外部之放熱量，使得由加熱器39消耗之電力減少， -19- .201007869 可提高能量效率。另外，例如，可進一步抑制無塵室等之 設置有基板處理裝置ίο的場所的溫度上昇，可抑制冷卻該 場所用之能量消耗。 另外，在溫度區域爲500°C以上且低於1 050°C之高溫 區域，且處於處理步驟之情況，控制器1 00係控制移動機 構64，而建構成使水冷夾套60接觸於外側壁35的狀態。 利用使水冷夾套60接觸於外側壁35的狀態，可抑制朝基 板處理裝置10外部放出之熱量，例如，可抑制無塵室等之 φ 設置有基板處理裝置10的場所的溫度上昇，可抑制冷卻該 場所用之能量消耗。 另外，在溫度區域爲500°C以上且低於105CTC之高溫 區域，且處於降溫步驟之情況，爲了以短時間降低處理室 12之溫度，控制器100係建構成使水冷夾套60接觸於內側 壁34的狀態。 又，爲了抑制例如0形環等之耐熱溫度低之構件的劣 化，高溫區域之上限，在如本實施形態之擴散爐中，以規 φ 定爲1050°C左右，而在CVD爐中規定爲850°C左右，但在 用以解消耐熱溫度低之構件的熱劣化問題之情況，亦可爲 1 0 5 0 °C以上之溫度。 其次，說明採用基板處理裝置10之例如1C等的半導 體裝置之製造方法。 由基板處理裝置10形成之半導體裝置之製造方法，具 備：藉由移動機構64使設於環狀內側壁34與環狀外側壁 之間的間隙中之環狀水冷夾套60,在與內側壁34及外側壁 35之至少任一方接觸的接觸位置，以及與內側壁34及外側 -20- 201007869 壁35之任一方均不接觸的非接觸位置之間移動，而移動至 接觸於內側壁34的接觸位置的步驟，其中內側壁34係設 於加熱處理室1 2之加熱器39的外周側，外側壁35係與內 側壁34之間形成間隙地設在內側壁34之外周側；及在處 理室12內處理晶圓1之步驟。 以下，依每一步驟更爲具體地說明由基板處理裝置10 形成之半導體裝置之製造方法。又，在以下說明之各步驟 中，藉由控制器100，以實現基板處理裝置10之各部分的 φ 控制。 在製造半導體裝置時，首先，以整齊排列之狀態保持 著複數片晶圓1的晶舟26，係以複數片之晶圓1成爲排列 於垂直方向的狀態的方式被放置於密封蓋21上。其次，晶 舟26藉由晶舟昇降機（未圖示）而被朝上方提起，從處理管 11之爐口 13搬入處理室12內（晶舟載置（bo at loading))， 並在被密封蓋21所支撐之狀態下設定於處理室12內。 接著，藉由排出管17對處理室12內進行排氣而使處 φ 理室12內成爲預定之壓力，並以成爲預定溫度之方式而由 加熱器39進行昇溫。 接著，當處理室12之壓力及溫度達到預定値而穩定 時，例如，以預定流量透過氣體導入管18將處理氣體導入 處理室12，對晶圓1進行所需之處理。 接著，在經過預定之處理時間後，例如，在處理氣體 之導入停止後，將氮氣等之沖洗氣體（purge gas)從氣體導入 管18導入處理室12內，並使用排出管17對處理室12內 進行排氣。另外，對處理管11與均熱管14之間的通氣通 -21 - 201007869 路15、均熱管14與隔熱槽33之間的冷卻氣體通路42及隔 熱槽33之空間36，分別供給冷卻氣體41並使其流通，藉 以冷卻處理室1 2。 接著，當處理室12之溫度下降至預定的溫度時，晶舟 26在被支撐於密封蓋21上之狀態下，藉由晶舟昇降機（未 圖示）而朝下方移動，並從處理室12之爐口 13搬出（晶舟卸 載（boat unloading))。然後，藉由反複地進行該等步驟，藉 由基板處理裝置10對晶圓1實施所需之處理。 φ 在以上說明之各步驟中的至少從對處理室12進行昇 溫之步驟至處理室12被冷卻的步驟爲止的部分，水冷夾套 60係根據處理室12內之溫度進行移動而被配置於預定之 位置。以下，以處理室12內之溫度區域爲25°C以上且低於 250°C的情況爲例，說明水冷夾套60之動作（移動）。 在加熱器39之輸出被增大的步驟，亦即，處理室12 被昇溫之步驟（昇溫步驟）、或使處理室12內之溫度穩定而 保持於預定範圍內來對晶圓1進行處理之步驟（處理步驟） φ 的情況，水冷夾套60係處在與內側壁34接觸之狀態。在 處理室12內之溫度爲25°C以上且低於250°C的溫度區域 中，加熱器39所發出之熱的峰値波長爲4ym〜6//m，而 爲不容易被晶圓1吸收之波長，而且在由石英（SiCh)所構成 之處理管11，其吸收波長爲4//m以上之熱線，所以，晶 圓1之溫度不容易上昇。在此，爲了縮短加熱器39所發出 之熱的峰値波長，建構成使水冷夾套60接觸於內側壁34 之狀態，用以冷卻內側壁34。 另外，在對處理室12進行冷卻之步驟中，水冷夾套60 -22- 12 201007869 亦處在與內側壁34接觸之狀態。藉此，可縮短處理室 內之溫度下降所需的時間，即降溫時間。 的 爲 2 理 設 成 、 相 軸 形 夾 上 器 > 套 第14圖模式性地顯示本發明之第2實施形態所使用 處理室12 » 前述之第1實施形態的基板處理裝置10，係被構成 以分批式且縱形來處理複數片晶圓1。相對於此，此第 實施形態之基板處理裝置10,係構成爲在處理室12內處 —片晶圓1。 @ 亦即，在此第2實施形態之基板處理裝置10中，在 於處理室12內之承受器84上載置有一片晶圓1，此晶圓 係藉由從氣體導入管18導入處理室12內之氣體所處理 另外，在前述之第1實施形態的基板處理裝置10中 加熱器39、內側壁34、水冷夾套60及外側壁35，係作 圓筒形狀。相對於此，在此第2實施形態中，加熱器39 內側壁34、水冷夾套60及外側壁35，係作成與晶圓1 同形狀之圓板形狀。 φ 另外，在前述之第1實施形態的基板處理裝置10中 加熱器39、內側壁34、水冷夾套60及外側壁35，係同 狀地從內側開始朝外側配置。相對於此，在此第2實施 態之基板處理裝置10中，加熱器39、內側壁34、水冷 套60及外側壁35’係縱向配置。亦即’在處理室12之 方及下方，分別以從靠近處理室12處起依序配置加熱 3 9、內側壁3 4、水冷夾套6 0及外側壁3 5。 另外，在前述之第1實施形態的基板處理裝置中 移動機構64係使水冷夾套60朝形成圓筒形狀之水冷夾 -23- 201007869 60的半徑方向移動。相對於此，第2實施形態之基板處理 裝置10中，係使水冷夾套60朝上下方向移動。 亦即，移動機構64係利用使水冷夾套60朝上下方向 移動，而使水冷夾套60在與外側壁35接觸的位置、與內 側壁34接觸的位置、以及與外側壁35及內側壁34之任一 方均不接觸的位置之間移動。又，第14圖顯示水冷夾套60 被配置在與外側壁35及內側壁34之任一方均不接觸的位 置之狀態。 ϋ 又，以上說明以外之第2實施形態的基板處理裝置10 之構成及控制，係與前述之第1實施形態的基板處理裝置 1 0相同》 根據如上述構成之第1實施形態的基板處理裝置10及 第2實施形態的基板處理裝置10，可進行膜質、膜厚均勻 性優良之晶圓1的處理。 亦即，雖然作爲熱傳遞之種類，有傳導、傳遞（對流）、 幅射之三個作用，但在例如、50°C〜250°C左右之低溫區域 Φ 處理晶圓1時，當使用PID控制進行控制時，爲了解消尤 其是熱幅射引起之加熱效率差的弊害，控制成由加熱器39 等之發熱體施加更多的功率，而使其高速地昇溫。 在此情況時，形成處理室12之處理管具有一定之熱容 量，所以，藉由來自此處理管之放熱，會有無法對溫度變 化踩煞車之情況，在從昇溫步驟移行至穩定化步驟時’會 產生溫度之超溫。在此，爲了避免溫度之超溫，當利用從 設定値與實測値之偏差計算控制量的反饋控制之PID控 制，預進行調整以使不進行加熱器39等之過大的加熱時’ -24- 201007869 例如，使溫度上昇至200°C，且達到穩定需要花費長時間 因 並 > 度 好 變 第 、 速 的 形 不 水 壁 將 的 狀 壁 情 60 及 另外，即使採用利用從事先執行成爲過大加熱之原 的PID運算中的積分動作的溫度特性結果求取最佳値， 予以圖案化而進行設定，以獲得所需之特性的控制方式 仍會產生輸出値完全爲零的區域，恐有產生無法進行溫 控制的狀態之虞。因此，在習知之技術中，具有難以良 地控制晶圓1之熱履歷，且晶圓1之膜質、膜厚均勻性 差的問題。 φ 相對於此，根據第1實施形態的基板處理裝置10及 2實施形態的基板處理裝置10，可進行因應於處理溫度 加熱溫度之軟性（flexible)對應，且可進行溫動履歷之迅 且細緻的調整，可進行膜質、膜厚均勻性優良之晶圓1 處理。 另外，第1實施形態的基板處理裝置10及第2實施 態的基板處理裝置1 0，係採用與內側壁34及外側壁35 同之構件來設置水冷夾套60，且具有移動機構64,其使 〇 冷夾套60移動而成爲使水冷夾套60與內側壁34及外側 35之任一方接觸的狀態或非接觸狀態。因此，在建構成 藉由流動於管子6 8內之冷卻水而被預先強制性地冷卻 水冷夾套60，與內側壁34及外側壁35之任一方接觸的 態時，藉由固體彼此之熱傳導作用，可迅速地奪取內側 34及外側壁35之任一方所蓄積的熱量。 另一方面，在以例如爲600°C等之高溫處理晶圓1的 況，若處理室12內之溫度充分高的話，利用使水冷夾套 與內側壁34及外側壁35成爲非接觸狀態，則內側壁34 -25- 201007869 外側壁35不會藉由水冷夾套60奪取熱，可在保持爲高溫 之處理室12內進行晶圓1的處理。 在此，在第1實施形態之基板處理裝置10中，取代在 與內側壁34及外側壁35之任一方均不接觸的位置、與內 側壁34接觸的位置、及與外側壁35接觸的位置使水冷夾 套60移動，而使取代水冷夾套60所設之隔熱材上下移動、 或使該隔熱材在處理室12之外周側旋轉，認爲仍可獲得與 第1實施形態相同之效果。 φ 然而，利用使隔熱材上下移動、或使隔熱材在處理室 12之外周側旋轉，因隔熱材本身具有大之熱容量，所以無 法有效地奪取蓄積於隔熱材內之熱，結果需要花費較長之 時間才能使處理室12內之溫度下降。因此，例如，在從預 定之處理溫度下降至例如從處理室12搬出晶圓1的溫度的 情況等，難以將降溫時之降溫速度（溫度下降率），增大爲 與第1實施形態之基板處理裝置10相同程度。 本發明雖係以申請專利範圍所記載之事項作爲其特 Ο 徵，但還包含如下附記之事項。 [附記1] 一種基板處理裝置，其具備： 處理基板之處理室； 發熱體，設於該處理室之外周側，用以加熱該處理室； 環狀內側壁，設於該發熱體之外周側； 環狀外側壁，設置成在與該內側壁之外周側之間形成 間隙； 環狀冷卻構件，設於該間隙中且已被冷卻； -26- 201007869 移動機構，在與該內側壁及該外側壁之至少任—$胃 觸的接觸位置，及與該內側壁及該外側壁之任一方均不胃 觸的非接觸位置之間，使該冷卻構件移動；及 控制部，至少控制該移動機構。 [附記2] 如附記1記載之基板處理裝置，其中該冷卻構件之與 該內側壁對向的面之曲率，係與該內側壁之與該冷卻構件 對向的面之曲率相等。 參 [附記3] 如附記1或2記載之基板處理裝置，其中該冷卻構件 之與該外側壁對向的面之曲率，係與該外側壁之與該冷卻 構件對向的面之曲率相等。 [附記4] —種基板處理裝置，其具備： 處理基板之處理室； 發熱體，設於該處理室之外側，用以加熱該處理室： 〇 內側壁，設於該發熱體之外側； 外側壁，設置成在與該內側壁之外側之間形成間隙； 冷卻構件，設於該間隙中且已被冷卻； 移動機構，在與該內側壁接觸的接觸位置及與該外側 壁接觸的接觸位置之間’使該冷卻構件移動；及 控制部，至少控制該移動機構。 [附記5] 一種半導體裝置之製造方法，其具備： 藉由移動機構使設於加熱處理室之發熱體的外周側之 -27- 201007869 環狀內側壁、與設於該內側壁之外周側的環狀外側壁之間 的間隙中所設之環狀冷卻構件，在與該內側壁及該外側壁 之至少一方接觸的接觸位置、及與該內側壁及該外側壁之 任一方均不接觸的非接觸位置之間移動，以使該冷卻構件 移動至與該內側壁接觸的接觸位置之步驟；及在處理室內 處理基板之步驟。 [附記6] 如附記1至4中任一項記載之基板處理裝置，其中該 @ 控制部係因應於該處理室內之溫度、及該溫度變化的至少 其中一方來控制該移動機構》 [附記7] 如附記1至4中任一項記載之基板處理裝置，其中在 該處理室內之基板的處理溫度被設定爲25 °C以上且低於 25(TC時，該控制部控制該移動機構使該冷卻構件接觸於該 內側壁。 [附記8] φ 如附記7記載之基板處理裝置，其中在該處理室內之 基板的處理溫度被設定爲25°C以上且低於250°C時，即使 在使該處理室內之溫度上昇的步驟、穩定在使該處理室內 之溫度上昇的溫度之步驟、在該處理室內處理基板之步 驟、及使該處理室內之溫度降低的步驟之任一步驟中，該 控制部仍控制該移動機構使該冷卻構件接觸於該內側壁。 [附記9] 如附記1至4中任一項記載之基板處理裝置，其中在 該處理室內之基板的處理溫度被設定爲25 °C以上且低於 -28- 201007869 500°C時，至少使該處理室內之溫度上昇的步驟中，該控制 部控制該移動機構使該冷卻構件接觸於該內側壁。 [附記10] 如附記1至4中任一項記載之基板處理裝置，其中在 該處理室內之基板的處理溫度被設定爲500°C以上且1050 °C以下時，至少在該處理室內處理基板之步驟中，該控制 部控制該移動機構使該冷卻構件接觸於該外側壁。 [附記11] 如附記1至4中任一項記載之基板處理裝置，其中該 移動機構使該冷卻構件朝垂直於該內側g之與該冷卻耩件 對向之面的方向移動。 [附記12] 如附記1至4中任一項記載之基板處理裝置，其中至 少該內側壁係由與該發熱體相同之材質所構成。 [附記13] 如附記1至4中任一項記載之基板處理裝置，其中在 ❷ 該處理室內之基板的處理溫度爲預先設定之規定溫度以上 的情況，該控制部使該冷卻構件接觸於該外側壁，而在該 處理室內之處理溫度比該規定溫度還低的情況，該控制部 以使該冷卻構件與該內側壁接觸的方式來控制該移動機 構，進行基板之處理。 [附記14] 如附記1至4中任一項記載之基板處理裝置，其中該 控制部因應於該處理室內之基板的處理溫度是否處在被預 先規定範圍之多個溫度區域的任一範圍內，而以該冷卻構 -29- 201007869 件配置於與該內側壁及該外側壁之任一方均不接觸的位 置、接觸於該內側壁之位置、及接觸於該外側壁的位置之 任一位置的方式來控制該移動機構。 [附記15] 如附記1至4中任一項記載之基板處理裝置，其中該 控制部因應於該處理室內之溫度的變動狀態及該處理室內 之基板的處理溫度是否處於被預先規定範圍之多個溫度區 域的任一範圍內，而以該冷卻構件配置於與該內側壁及該 @ 外側壁之任一方均不接觸的位置、接觸於該內側壁之位 置、及接觸於該外側壁的位置之任一方的方式來控制該移 動機構。 [附記16] 如附記1至4中任一項記載之基板處理裝置，其中在 該處理室內之溫度變動狀態，爲該處理室內之溫度下降的 溫度下降步驟中，該控制部控制該移動機構使該冷卻構件 接觸於該內側壁。 φ [附記17] 一種加熱裝置，其具備： 處理基板之處理室； 發熱體，設於該處理室之外周側，用以加熱該處理室； 環狀內側壁，設於該發熱體之外周側； 環狀外側壁，設成在與該內側壁之外周側之間形成間 隙； 環狀冷卻構件，設於該間隙中且已被冷卻；及 移動機構，在與該內側壁及該外側壁之至少任一方接 -30- 201007869 觸的接觸位置、及與該內側壁及該外側壁之任一方均不接 觸的非接觸位置之間，使該冷卻構件移動。 [附記1 8 ] 如附記17記載之加熱裝置，其中該冷卻構件之與該內 側壁對向的面之曲率，係與該內側壁之與該冷卻構件對向 的面之曲率相等。 [附記1 9 ] 如附記17或18記載之加熱裝置，其中該冷卻構件之 0 與該外側壁對向的面之曲率，係與該外側壁之與該冷卻構 件對向的面之曲率相等。 [附記20] —種加熱裝置，其具備： 發熱體’設於該處理室之外側，用以加熱該處理室； 內側壁，設於該發熱體之外側； 外側壁，設置成在與該內側壁之外側之間形成間隙； 冷卻構件，設於該間隙中且已被冷卻；及 〇 移動機構，在與該內側壁接觸的接觸位置、及與該外 側壁接觸的接觸位置之間，使該冷卻構件移動。 [附記21] 一種半導體裝置之製造方法，其具備： 藉由移動機構使設於加熱處理室之發熱體的外側之內 側壁，與設於該內側壁之外側的外側壁之間的間隙中所設 之冷卻構件接觸於該內側壁，在該處理室內進行基板之處 理。 (產業上之可利用性） -31 - 201007869 如上述，本發明可應用於例如進行晶圓等之基板的處 理之基板處理裝置及半導體裝置的製造方法。 【圖式簡單說明】 第1圖爲顯示本發明之第1實施形態的基板處理裝置 之槪略橫剖視圖。 第2圖爲顯示本發明之第1實施形態的基板處理裝置 之局部放大的剖視圖 第3圖顯示本發明之第1實施形態的基板處理裝置具 φ 備之水冷夾套，第3(a)圖爲顯示水冷夾套之第1例的立體 圖，第3(b)圖爲顯示水冷夾套之第2例的立體圖。 第4圖爲顯示本發明之第1實施形態的基板處理裝置 具備之移動機構的剖視圖。 第5圖放大顯示本發明之第1實施形態的基板處理裝 置具備之移動機構，第5(a)圖爲放大顯示由第4圖中之虛 線A所包圍的部分之剖視圖，第5(b)圖爲顯示第4圖中之 B-B線截面的剖視圖。 ® 第6圖爲顯示本發明之第1實施形態的基板處理裝置 具備之內側壁、外側壁及夾套本體之形狀的一例之剖視圖。 第7圖爲顯示本發明之第1實施形態的基板處理裝置 具備之內側壁、外側壁及夾套本體之形狀的第1變化例之 剖視圖。 第8圖爲顯示本發明之第1實施形態的基板處理裝置 具備之內側壁、外側壁及夾套本體之形狀的第2變化例之 剖視圖。 第9圖爲顯示本發明之第1實施形態的基板處理裝置 -32- 201007869 具備之內側壁、外側壁及夾套本體之形狀的第3變化例之 剖視圖。 第10圖顯示本發明之第1實施形態的基板處理裝置具 備之外側壁的變化例，第10(a)圖爲剖視圖，第10(b)圖爲 從第10(a)圖之C-C線側觀看的圖。 第11圖爲顯示本發明之第1實施形態的基板處理裝置 具備之控制器的方塊圖。 第12圖爲顯示本發明之第1實施形態的基板處理裝置 〇 具備之加熱器所發出的發熱溫度及峰値波長之關係之曲線 圖。 第13圖爲顯示由本發明之第1實施形態的基板處理裝 置所處理之晶圓的熱特性之曲線圓。 第14圖爲顯示本發明之第2實施形態的基板處理裝置 之模式圖。 【主要元件符號說明】 1 晶圓 10 基板處理裝置 12 處理室 28 #度感測器 34 內側壁 35 外側壁 36 空間 39 加熱器 60 水冷夾套 62 水冷裝置 -33- 201007869 64 移動機構 66 夾套本體 68 管子 76 支撐機構 100 控制器 102 控制電路