(57)【要約】【課題】処理容器の下部にマイクロクラックが発生することを抑制することが可能な成膜装置を提供する。【解決手段】複数の被処理体Ｗに対して成膜処理を施すようにした成膜装置において、下部が開口された処理管３４を有し、被処理体を搬入・搬出するために下端に開口部３８を設けた処理容器３２と、処理容器内へ各種のガスを供給するガス供給手段７２と、複数の被処理体を複数段に支持した状態で開口部より処理容器内へ搬入される被処理体支持手段４８と、開口部を気密に開閉する蓋部５４と、被処理体支持手段と蓋部とを一体的に昇降させて被処理体支持手段を処理容器内へ挿脱させる昇降手段６２と、容器内を真空排気する真空排気系７０と、処理容器の周囲を囲んで設けられた加熱手段８０と、処理管の下部側壁と前記加熱手段との間に設けられた不透明な熱緩衝部材９８とを備える。【選択図】図１
2008016742.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の被処理体に対して成膜処理を同時に施すようにした成膜装置において、
下部が開口された処理管を有して全体が所定の長さに設定され、前記被処理体を搬入・搬出するために下端に開口部を設けた縦型の処理容器と、
前記処理容器内へ各種のガスを供給するガス供給手段と、
前記複数の被処理体を複数段に支持した状態で前記開口部より前記処理容器内へ搬入される被処理体支持手段と、
前記処理容器の前記開口部を気密に開閉する蓋部と、
前記被処理体支持手段と前記蓋部とを一体的に昇降させて前記被処理体支持手段を前記処理容器内へ挿脱させる昇降手段と、
前記処理容器内を真空排気する真空排気系と、
前記被処理体を加熱するために前記処理容器の周囲を囲んで設けられた加熱手段と、
前記処理管の下部側壁と前記加熱手段との間に設けられた不透明な熱緩衝部材と、
を備えたことを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記被処理体の温度を検出するために前記処理容器内に設けられた温度検出手段と、
前記温度検出手段の検出値に基づいて前記加熱手段に供給する電力を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
【請求項３】
前記熱緩衝部材はリング状、或いは円筒状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の成膜装置。
【請求項４】
前記熱緩衝部材の高さは５〜５０ｃｍの範囲内に設定されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項５】
前記熱緩衝部材は、不透明石英、或いはセラミック材よりなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項６】
前記セラミック材は、ＳｉＣ、Ａｌ２ Ｏ３ 、ＳｉＮよりなる群より選択される１の材料よりなることを特徴とする請求項５記載の成膜装置。
【請求項７】
前記処理容器は、前記処理管の下端を支持しつつ下端部が前記開口部となるリング状のマニホールド部と、前記処理管の内側に位置される石英製の円筒体状の内側管とを有していることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項８】
前記成膜処理は、熱ＣＶＤ処理、ＡＬＤ処理、プラズマＣＶＤ処理の内のいずれか１つであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項９】
複数の被処理体を収容するための処理管を有して下端に前記被処理体を搬入・搬出する開口部を設けた縦型の処理容器と、前記被処理体を加熱するために前記処理容器の周囲を囲んで設けられた加熱手段との間に設けられる部材であって、前記処理管の下部側壁と前記加熱手段との間に設けられることを特徴とする不透明な熱緩衝部材。
【請求項１０】
前記熱緩衝部材はリング状、或いは円筒状に形成されていることを特徴とする請求項９記載の不透明な熱緩衝部材。
【請求項１１】
前記熱緩衝部材の高さは５〜５０ｃｍの範囲内に設定されていることを特徴とする請求項９又は１０記載の不透明な熱緩衝部材。
【請求項１２】
前記熱緩衝部材は、不透明石英、或いはセラミック材よりなることを特徴とする請求項９乃至１１のいずれかに記載の不透明な熱緩衝部材。
【請求項１３】
複数の被処理体を収容するための処理管を有する縦型の処理容器内に、その下端に設けた開口部より前記被処理体を搬入し、前記処理容器の周囲を囲んで設けられた加熱手段により前記被処理体を加熱して成膜処理を施すに際して、
前記処理管の下部側壁と前記加熱手段との間に不透明な熱緩衝部材を設けて、前記加熱手段から伝わる熱を緩和させるようにしたことを特徴とする成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ等の被処理体に対して成膜処理を施す縦型の成膜装置、熱緩衝部材及び成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体ウエハ等の被処理体に対して、ウエハを一枚ずつ処理する枚葉式の成膜装置の他に、一度に多数枚の半導体ウエハに対して成膜処理を施すことができる、いわゆるバッチ式の成膜装置が使用される（特許文献１、２等）。
この成膜装置にあっては、７０〜１５０枚程度の多数枚の半導体ウエハを石英製のウエハボートに所定のピッチで多段に支持し、これを円筒体状の縦型の処理容器内に収容して処理ガスを容器内に上方向へ、或いは下方向へ流すことによって成膜を行なうようになっている。ここで一般的な、バッチ式の成膜装置について説明する。
【０００３】
図６は一般的なバッチ式の成膜装置を示す概略構成図であり、この成膜装置２は有天井の石英製の処理管４とこの内側に設けた石英製の円筒体状の内側管６とよりなる２重管構造の処理容器８を有しており、上記処理管４の下端には、例えばステンレス製の円筒体状のマニホールド部１０が接合されている。そして、内側管６内の処理空間には、その下方より挿脱自在になされたウエハボート１２が収容されており、これに多数枚、例えば１５０枚程の製品ウエハＷを所定のピッチで満載状態で載置して所定の成膜処理、例えばＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）成膜を行なうようになっている。この際、上記マニホールド部１０の下端の開口部は蓋部１６によって密閉状態で閉じられる。
【０００４】
またこの処理容器８の外周には、これを取り囲むようにして円筒体状の加熱ヒータ１４が設けられており、上記ウエハＷを加熱するようになっている。この加熱ヒータ１４は、容器の高さ方向に複数段、例えば５段階程度にゾーン分割されており、各ゾーン毎に温度制御できるようになっている。具体的には、処理容器８内には、高さ方向に沿って、上記ゾーン毎に温度測定する内部熱電対１８が設けられ、同じく加熱ヒータ１４にも各ゾーン毎に外部熱電対２０が設けられ、内部及び外部熱電対１８、２０の検出値を参照して温度制御を行うようになっている。
【０００５】
成膜ガス等の各種のガスは、上記マニホールド部１０に設けたガスノズル１５（図６ではノズルは１本のみ記すが、実際はガス種に応じて複数本設けられる）より処理容器８の下部から導入されて、内側管６内の高温領域である処理空間を反応しつつ上昇した後、下方向へ折り返して、内側管６と処理管４との間の間隙を降下してマニホールド部１０に設けた排気口１７から外部へ真空引きされて排出される。
【０００６】
この成膜処理の間は、半導体ウエハは所定のプロセス温度に維持されると共に、処理容器内も所定のプロセス圧力に維持されている。処理容器内へ導入された処理ガスは、ウエハの配列方向に沿ってその周縁部を上昇しつつ一部はウエハＷ間に流れ込んで熱分解反応してウエハ面に膜が堆積されることになる。一例として例えばポリシリコン膜を形成する場合には、ガス種として例えばモノシラン等のシラン系ガスと水素ガスが用いられる。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−２６９７３号公報
【特許文献２】特開２００５−１２１６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、処理容器８内の温度は、例えばアイドリング時は、プロセス温度、例えば６５０℃程度よりも低い５００℃程度に維持されており、そして、ウエハロード時にはマニホールド部１０の下端の開口部より、常温のウエハＷがウエハボート１２に載置された状態で処理容器８内へ順々に導入される。
【０００９】
この場合、処理容器８のマニホールド部１０の蓋部１６は開放されており、この開口部よりウエハＷが導入されて少しずつ上昇してくるので、温度低下を防止しようとして、加熱ヒータの各ゾーンでは投入するヒータパワーを増加するようにそれぞれ制御される。
しかしながら、特に最下段のゾーン近傍では、この部分の放熱量を補うために投入ヒータパワーが急激に増加するが、この場合、最下段のゾーンの加熱ヒータでは、図７に示すように、ヒータ熱の伝わり方が良好であることから温度の上昇と降下を小刻みに繰り返しながら、すなわち温度のハンチング現象（振動）を生じながら、温度補償が行われている。
【００１０】
尚、図７においては、処理容器又は加熱ヒータの温度は５００℃に設定されている。このため、特に最下段のゾーン近傍に対応する処理管４の下部では、上記温度のハンチング現象に起因して処理管４を構成する石英材料が熱伸縮を頻繁に繰り返し、この結果、この部分にマイクロクラック２２が発生する、といった問題があった。
【００１１】
このようなマイクロクラック２２が発生すると、処理容器８（処理管４）自体の寿命を短縮化するのみならず、この微細なマイクロクラック２２内に侵入して形成された不要な薄膜が、クリーニング処理では除去できなくなるばかりか、このマイクロクラック２２内に堆積した薄膜が、場合によっては時々剥がれ落ち、これがパーティクルとなって製品歩留まりを低下させる、といった問題もあった。
【００１２】
上記した問題点を解決するために、温度を制御するＰＩＤ制御等の制御系の制御定数を調整することも考えられるが、制御定数を最適化するのは経験的に調整が非常に困難であるので、現実的ではない。
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、処理容器の下部にマイクロクラックが発生することを抑制することが可能な成膜装置、熱緩衝部材及び成膜方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１に係る発明は、複数の被処理体に対して成膜処理を同時に施すようにした成膜装置において、下部が開口された処理管を有して全体が所定の長さに設定され、前記被処理体を搬入・搬出するために下端に開口部を設けた縦型の処理容器と、前記処理容器内へ各種のガスを供給するガス供給手段と、前記複数の被処理体を複数段に支持した状態で前記開口部より前記処理容器内へ搬入される被処理体支持手段と、前記処理容器の前記開口部を気密に開閉する蓋部と、前記被処理体支持手段と前記蓋部とを一体的に昇降させて前記被処理体支持手段を前記処理容器内へ挿脱させる昇降手段と、前記処理容器内を真空排気する真空排気系と、前記被処理体を加熱するために前記処理容器の周囲を囲んで設けられた加熱手段と、前記処理管の下部側壁と前記加熱手段との間に設けられた不透明な熱緩衝部材と、を備えたことを特徴とする成膜装置である。
【００１４】
このように、縦型の処理容器の石英製の処理管の下部側壁とこの外側を取り囲む加熱手段との間に不透明な熱緩衝部材を設けて、処理管下部への熱の伝わり方を緩和するようにしたので、温度の上昇と降下を小刻みに繰り返すハンチング現象の発生を抑制することができる。この結果、処理容器の下部にマイクロクラックが発生することを抑制することができる。
【００１５】
この場合、例えば請求項２に記載したように、前記被処理体の温度を検出するために前記処理容器内に設けられた温度検出手段と、前記温度検出手段の検出値に基づいて前記加熱手段に供給する電力を制御する制御部と、を備える。
また例えば請求項３に記載したように、前記熱緩衝部材はリング状、或いは円筒状に形成されている。
また例えば請求項４に記載したように、前記熱緩衝部材の高さは５〜５０ｃｍの範囲内に設定されている。
【００１６】
また例えば請求項５に記載したように、前記熱緩衝部材は、不透明石英、或いはセラミック材よりなる。
また例えば請求項６に記載したように、前記セラミック材は、ＳｉＣ、Ａｌ２ Ｏ３ 、ＳｉＮよりなる群より選択される１の材料よりなる。
また例えば請求項７に記載したように、前記処理容器は、前記処理管の下端を支持しつつ下端部が前記開口部となるリング状のマニホールド部と、前記処理管の内側に位置される石英製の円筒体状の内側管とを有している。
また例えば請求項８に記載したように、前記成膜処理は、熱ＣＶＤ処理、ＡＬＤ処理、プラズマＣＶＤ処理の内のいずれか１つである。
【００１７】
請求項９に係る発明は、複数の被処理体を収容するための処理管を有して下端に前記被処理体を搬入・搬出する開口部を設けた縦型の処理容器と、前記被処理体を加熱するために前記処理容器の周囲を囲んで設けられた加熱手段との間に設けられる部材であって、前記処理管の下部側壁と前記加熱手段との間に設けられることを特徴とする不透明な熱緩衝部材である。
この場合、例えば請求項１０に記載したように、前記熱緩衝部材はリング状、或いは円筒状に形成されている。
【００１８】
また、例えば請求項１１に記載したように、前記熱緩衝部材の高さは５〜５０ｃｍの範囲内に設定されている。
また、例えば請求項１２に記載したように、前記熱緩衝部材は、不透明石英、或いはセラミック材よりなる。
【００１９】
請求項１３に係る発明は、複数の被処理体を収容するための処理管を有する縦型の処理容器内に、その下端に設けた開口部より前記被処理体を搬入し、前記処理容器の周囲を囲んで設けられた加熱手段により前記被処理体を加熱して成膜処理を施すに際して、前記処理管の下部側壁と前記加熱手段との間に不透明な熱緩衝部材を設けて、前記加熱手段から伝わる熱を緩和させるようにしたことを特徴とする成膜方法である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る成膜装置、熱緩衝部材及び成膜方法によれば、縦型の処理容器の石英製の処理管の下部側壁とこの外側を取り囲む加熱手段との間に不透明な熱緩衝部材を設けて、処理管下部への熱の伝わり方を緩和するようにしたので、温度の上昇と降下を小刻みに繰り返すハンチング現象の発生を抑制することができる。この結果、処理容器の下部にマイクロクラックが発生することを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、本発明に係る成膜装置、熱緩衝部材及び成膜方法の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明に係る成膜装置を示す構成図、図２は熱緩衝部材を示す斜視図である。ここでは成膜処理としてモノシラン（ＳｉＨ４ ）と水素とを用いてポリシリコン膜をＣＶＤ法により成膜する場合を例にとって説明する。
【００２２】
まず、この成膜装置３０は、筒体状になされた縦型の処理容器３２を有している。この処理容器３２は、下部が開口された有天井の円筒体状に成形された透明石英製の処理管３４を有しており、この処理管３４の下端には、例えばステンレススチールにより短い円筒体状に成形されたマニホールド部３６が接合されている。このマニホールド部３６の下端は、被処理体である半導体ウエハＷを容器内へロードする開口部３８となっている。また、上記処理管３４の内側には、これより僅かな間隙４０を隔てて配置された透明石英製の円筒体状の内側管４２が同心円状に設けられており、これにより上記処理管３４と内側管４２とで２重管構造の処理容器３２が構成されている。
【００２３】
この場合、上記処理管３４の下端部と、上記マニホールド部３６の上端部との間には気密性を保持するために例えばＯリング等よりなるシール部材４４が介設されている。また、上記内側管４２の下端部は、上記マニホールド部３６の内周壁より内側に向けて設けた支持突起４６により支持されている。
また、この処理容器３２内には、複数の半導体ウエハＷを上下方向へ複数段に亘って支持する被処理体支持手段としての透明石英製のウエハボート４８が、この処理容器３２に対して挿脱可能に収容されている。本実施例の場合において、このウエハボート４８には、例えば５０〜１５０枚程度の直径が３００ｍｍのウエハを略等ピッチで多段に支持できるようになっている。尚、ウエハＷのサイズ及び収容枚数はこれに限定されず、例えば直径２００ｍｍのウエハに対しても適用できる。
【００２４】
このウエハボート４８は、石英製の保温筒５０を介して回転テーブル５２上に載置されており、この回転テーブル５２は、マニホールド部３６の下端開口部を開閉する蓋部５４を貫通する回転軸５６上に支持される。
そして、この回転軸５６の貫通部には、例えば磁性流体シール５８が介設され、この回転軸５６を気密にシールしつつ回転可能に支持している。また、蓋部５４の周辺部とマニホールド部３６の下端部には、例えばＯリング等よりなるシール部材６０が介設されており、容器内のシール性を保持している。
【００２５】
上記した回転軸５６は、例えばボートエレベータ等よりなる昇降手段６２のアーム６２Ａの先端に取り付けられており、上記ウエハボート４８及び蓋部５４等を一体的に昇降してウエハボート４８を処理容器３２内へ挿脱できるようになっている。また、上記マニホールド部３６の側部には、上記処理管３４と内側管４２との間隙４０の底部から容器内の雰囲気を排出する排気口６４が設けられており、この排気口６４には、圧力調整弁６６及び真空ポンプ６８等を介設した真空排気系７０が接続されている。
【００２６】
上記マニホールド部３６の側部には、内側管４２内に各種のガスを供給するためのガス供給手段７２が設けられる。具体的には、このガス供給手段７２は、シラン系ガス供給系７４と、還元ガス供給系７６と、不活性ガス供給系７８とよりなり、各ガス供給系７４、７６、７８は、マニホールド部３６の側壁を貫通して設けられたガスノズル７４Ａ、７６Ａ、７８Ａをそれぞれ有している。
【００２７】
そして、各ガスノズル７４Ａ、７６Ａ、７８Ａにはマスフローコントローラのような流量制御器７４Ｂ、７６Ｂ、７８Ｂをそれぞれ介設したガス流路７４Ｃ、７６Ｃ、７８Ｃがそれぞれ接続されており、シラン系ガス、還元ガス及び不活性ガスをそれぞれ流量制御しつつ供給できるようになっている。ここでは、シラン系ガスとして例えばモノシランが用いられ、還元ガスとしてはＨ２ ガスが用いられ、そして、不活性ガスとしては例えばパージする際にも使用されるＮ２ ガスが用いられる。ここで、本実施例では処理容器３２の内径は４５０ｍｍ程度、高さは１４００ｍｍ程度の大きさである。
【００２８】
そして、処理容器３２の周囲には、これを囲むようにして加熱手段８０が設けられている。具体的には、この加熱手段８０は、筒体状に成形した断熱材８２の内側に、処理容器３４の側面に対向させて設けた加熱ヒータ８４とにより構成されている。この加熱ヒータ８４は、上下方向に複数段、ここでは５段階のゾーン加熱ヒータ８４Ａ、８４Ｂ、８４Ｃ、８４Ｄ、８４Ｅに分割されている。各ゾーン加熱ヒータ８４Ａ〜８４Ｅは、例えばマイクロコンピュータ等よりなる制御部８６に接続されており、各ゾーン加熱ヒータ８４Ａ〜８４Ｅ毎に個別に供給電力を制御できるようになっている。
【００２９】
この制御部８６は、上記温度制御の他に、この装置全体の動作を制御するものである。そして、上記ゾーンに対応させて、上記ゾーン加熱ヒータ８４Ａ〜８４Ｅの近傍に、温度検出素子として、例えば熱電対よりなる外側熱電対８８Ａ〜８８Ｅがそれぞれ設けられており、ここでの検出値は上記制御部８６へ入力されている。
【００３０】
更に、上記処理容器３２内には、ウエハＷの温度を検出するための温度検出手段９０が設けられている。具体的には、この温度検出手段９０は、上記ゾーン毎に対応させた複数、すなわち５個の内側熱電対９２Ａ〜９２Ｅを石英管９４内に封入してなり、この石英管９４を上記処理管３４と内側管４２との間の間隙４０内に起立させて設けており、これにより各ゾーンに対応したウエハ温度を検出できるようになっている。そして、この検出値は、上記制御部８６へ入力されている。この制御部８６は、この装置全体の動作を制御するプログラムを記憶する記憶媒体９６を有している。この記憶媒体９６は、例えばフレキシブルディスクやハードディスクやフラッシュメモリ等よりなる。
【００３１】
そして、上記処理管３４の下部側壁と上記加熱手段８０との間には、本発明の特徴とする不透明な熱緩衝部材９８が設けられている。具体的には、図２にも示すように、この熱緩衝部材９８は円形リング状、或いは円筒状に成形されており、ここでは上記処理管３４の外周の最下段のゾーンと、最下段から２番目のゾーンの途中までカバーするように設けられている。この熱緩衝部材９８がカバーする領域は、図６においてマイクロクラック２２が発生する領域の全体をカバーできるような領域に設定するのが好ましいが、ウエハＷに対する温度制御性も考慮すると最下段のゾーンだけをカバーするようにしてもよい。
【００３２】
これにより、最下段のゾーン加熱ヒータ８４Ｅから、このゾーンに対応するウエハＷに伝わる熱を少し緩和させるようになっている。この熱緩衝部材９８の高さＨ１は、処理容器３２内へウエハロード時の上昇速度や処理容器３２の高さ等にも依存するが、例えば５〜５０ｃｍ程度の範囲内であり、好ましくは２０〜４０ｃｍ程度の範囲内である。上記高さＨ１が５０ｃｍを超えて大きくなると、加熱効率が大幅に低下するので好ましくない。また、高さＨ１が５ｃｍよりも小さい場合には、この熱緩衝部材９８を設けた効果を発揮することができない。
【００３３】
更に、この熱緩衝部材９８の厚さＴ１は、これを構成する材料にもよるが、例えば２〜６ｍｍの範囲内であり、好ましくは、２〜５ｍｍの範囲内である。上記厚さＴ１が２ｍｍよりも小さいと、この熱緩衝部材９８を設けた効果を発揮することができないし、また、厚さＴ１が６ｍｍよりも大きくなると、この熱緩衝部材９８に対応する部分のウエハＷの加熱時の昇温速度が非常に遅くなってしまう。また、この熱緩衝部材９８の材料としては、不透明な汚染の生じない耐熱材料を用いることができ、具体的には不透明石英やセラミック材等を用いることができる。また、このセラミック材としては、ＳｉＣ、Ａｌ２ Ｏ３ 、ＳｉＮ等が対応する。
【００３４】
次に、以上のように構成された成膜装置を用いて行なわれる成膜方法の一例について説明する。
まず、ウエハがアンロード状態で成膜装置３０が待機状態の時には、処理容器３２内はプロセス温度以下の温度、例えば５００℃程度に維持されている。そして、ウエハを処理容器３２内へ収容する時には、常温の多数枚、例えば１００枚のウエハＷが載置された状態のウエハボート４８を処理容器３２のマニホールド部３６の下端開口部３８を介してその下方より徐々に上昇させて処理容器３２内へロードし、蓋部５４でマニホールド部３６の下端開口部３８を閉じることにより容器内を密閉する。
【００３５】
そして、処理容器３２内を真空引きして所定のプロセス圧力に維持すると共に、ウエハ温度を上昇させて成膜用のプロセス温度に安定するまで待機し、その後、ガス供給手段７２からＳｉＨ４ ガスとＨ２ ガスとをそれぞれ所定の流量ずつ流して成膜処理を行うことになる。
ここでは、ポリシリコン膜を成膜することから、例えばプロセス温度は６００℃程度に設定されることになる。この場合、温度制御は、処理容器３２内に設けた各熱電対９２Ａ〜９２Ｅでゾーン毎のウエハ温度を検出し、また、各ゾーン加熱ヒータ８４Ａ〜８４Ｅに設けた熱電対よりなる各温度検出素子８８Ａ〜８８Ｅで各ヒータ温度を検出し、これらの検出値に基づいて制御部８６は各ゾーン加熱ヒータ８４Ａ〜８４Ｅへの供給電力を制御することにより、ウエハ温度をゾーン毎に個別に制御することになる。
【００３６】
さて、ここで常温のウエハＷを処理容器３２内へロードする時の温度変化について説明する。ウエハボート４８を処理容器３２内へロードする時の上昇速度は、処理容器３２の高さやウエハボート４８に載置されているウエハ枚数等にも依存するが、例えば１０ｃｍ／ｍｉｎ〜５０ｃｍ／ｍｉｎ程度である。
ウエハロード時には、前述したように処理容器３２内の各ゾーンは５００℃程度を維持するように温度制御されており、ウエハボート４８の上昇速度は、上述のように非常に遅く、各ウエハＷは少しずつ加熱されつつ上昇して行くことになる。
【００３７】
この場合、マニホールド部３６の開口部３８に近い処理容器３２の下端部側は、常温状態のウエハＷを常に加熱することになることから急激に温度が奪われることになり、従って、この奪われた熱を補償するために最下段のゾーン加熱ヒータ４８Ｅのパワーは上昇して、これより多量の熱が放出されることになる。
この場合、従来の成膜装置にあっては、図６及び図７を参照して説明したように、透明な石英よりなる処理管４と内側管６とが熱線を効果的に通すことから、ヒータからの放熱量の増減に対して内外の熱電対１８、２０が敏感に反応し、この結果、温度のハンチング現象を生じながら温度補償を行っていた。
【００３８】
これに対して、本発明の装置では、処理管３４の外周の下端部と、これを取り囲む加熱手段８０の下端部との間に、不透明なリング状、或いは円筒状の熱緩衝部材９８を設けているので、伝熱効果は僅かに低下はするが、内側の熱電対９２Ｅに関しては、これに対応するゾーン加熱ヒータ８４Ｅからの放熱量の増減を感知する感度が少し緩和されることになる。この結果、特に最下段のゾーン加熱ヒータ８４Ｅからの放熱量が上昇と降下を小刻みに繰り返すようなハンチング現象が生ずることを防止することができ、従って、石英よりなる処理管３４の下部にマイクロクラックが発生することを防止することができる。
【００３９】
換言すれば、ウエハを処理容器３２内へロードする際に、特に最下段のゾーンのゾーン加熱ヒータ８４Ｅからの放熱量が増加して温度補償が行われるが、上述したように熱緩衝部材９８の作用で放熱量のハンチング現象が抑制されるので、処理管３４を構成する石英材料が熱伸縮を頻繁に繰り返すことがなくなり、この結果、マイクロクラックが発生することを抑制することができる。
【００４０】
ここで上記ウエハロード時の最下段のゾーンにおける温度変化について本発明装置と従来装置とを検証して評価したので、その評価結果について説明する。
図３はウエハのロード開始からの時間と、最下段ゾーンの外側熱電対２０、８８Ｅの検出温度との関係を示すグラフ、図４はウエハのロード開始からの時間と、最下段のゾーン加熱ヒータの電力との関係を示すグラフである。図３中において、曲線Ａは従来装置の温度変化を示し（図７に示す曲線と同じ）、曲線Ｂは本発明装置の温度変化を示す。ここでは処理容器内の温度は５００℃に設定され、ウエハロード時の上昇速度は１０ｃｍ／ｍｉｎである。
【００４１】
図３中の曲線Ａに示すように、従来装置の場合には、ウエハのロードが開始されると、外側熱電対の検出値は上昇及び下降を小刻みに繰り返しながら、すなわちハンチングを生じながら温度補償が行われて温度が安定化していく。この時、図４（Ａ）に示すように、ヒータ電力は短時間で大きく振動していることが判る。
これに対して、曲線Ｂに示す本発明装置の場合には、熱の伝わり方を抑制して遅らせる、或いは緩和する熱緩衝部材９８を設けた分だけ、熱効率が劣化するのでヒータ投入電力が増加して熱電対の温度は少し高くなるが、外側熱電対の検出値はハンチング現象をほとんど生ずることなく温度補償が行われて温度が安定化していることを確認することができた。
【００４２】
この時、図４（Ｂ）に示すように、ヒータ電力は、それ程大きく振動しておらず、図４（Ａ）に示す場合と比較して供給電力が比較的安定した状態で温度補償できることが判る。実際に、上記従来装置と本発明装置の各処理容器を目視により確認したところ、従来装置の処理容器の下端部は多数のマイクロクラックが発生してスリガラス状になっていたが、本発明装置の処理容器の場合には高い透明性を維持した状態であった。
【００４３】
このように、縦型の処理容器３２の石英製の処理管３４の下部側壁とこの外側を取り囲む加熱手段８０との間に不透明な熱緩衝部材９８を設けて、処理管下部への熱の伝わり方を緩和するようにしたので、温度の上昇と降下を小刻みに繰り返すハンチング現象の発生を抑制することができる。この結果、処理容器３２の下部にマイクロクラックが発生することを抑制することができる。
【００４４】
上記実施例では、マニホールド部３６をステンレススチールで形成した場合を例にとって説明したが、これに限定されず、このマニホールド部３６を透明な石英で形成して、この上側の透明石英製の処理管３４と一体的に形成した処理装置もあり、このような処理装置にも本発明を適用することができる。
更には、上記実施例では、外側の処理管３４と内側管４２とよりなる２重管構造の処理容器３２の場合を例にとって説明したが、これに限定されず、例えば図５に示すような単管構造の処理容器３２についても本発明を適用することができる。尚、図５中においては、図１中の構成部分と同一構成部分については同一符号を付している。
【００４５】
この場合には、処理容器３２は、先の内側管４２を設けずに処理管３４により処理容器３２を形成している。そして、排気口６４を処理容器３２の天井部に設けるようにしており、ここでも処理管３４の外部の下端部を加熱手段８０の下端部との間にリング状の熱緩衝部材９８を設けている。
この熱緩衝部材９８の作用効果は、先に説明した場合と同じである。この場合にもマニホールド部３６を透明石英で形成し、処理管３４と一体成形するようにしてもよい。尚、この単管構造の処理容器３２では、ガスを天井部から供給し、処理容器３２の下部側壁から排気するようにしてもよい。
【００４６】
尚、上記実施例では、シラン系ガスとしてモノシランを用いた場合を説明したが、これに代えて、ジシランやジクロルシラン等の他のシラン系ガスを用いる場合もあり、更に不純物としてリンやボロン等をドープする場合もある。
また本発明は、上述のようにポリシリコン膜を成膜する場合を例にとって説明したが、これに限定されず、アモルファスシリコン膜、ＳｉＯ２ 膜、ＳｉＮ膜等の他の全ての膜種の成膜処理を行う際にも、本発明を適用することができる。
また、ここでは被処理体として半導体ウエハを例にとって説明したが、これに限定されず、ガラス基板、ＬＣＤ基板、セラミック基板等にも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係る成膜装置を示す構成図である。
【図２】熱緩衝部材を示す斜視図である。
【図３】ウエハロード開始からの時間と最下段ゾーンの外側熱電対の検出温度との関係を示すグラフである。
【図４】ウエハのロード開始からの時間と最下段のゾーン加熱ヒータの電力との関係を示すグラフである。
【図５】単管構造の処理容器を示す構成図である。
【図６】一般的なバッチ式の成膜装置を示す概略構成図である。
【図７】従来の成膜装置の最下段ゾーンの熱電対の温度変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４８】
３０  成膜装置
３２  処理容器
３４  処理管
３６  マニホールド部
３８  開口部
４２  内側管
４８  ウエハボート（被処理体支持手段）
５４  蓋部
６２  昇降手段
６８  真空ポンプ
７０  真空排気系
７２  ガス供給手段
７４  シラン系ガス供給系
７６  還元ガス供給系
７８  不活性ガス供給系
８０  加熱手段
８４  加熱ヒータ
８４Ａ〜８４Ｅ  ゾーン加熱ヒータ
８６  制御部
８８Ａ〜８８Ｅ  外側熱電対
９０  温度検出手段
９０Ａ〜９０Ｅ  内側熱電対
９８  熱緩衝部材
Ｗ  半導体ウエハ（被処理体）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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