(57)【要約】複数枚の基板を縦方向に並べて内部に収容する反応管と、反応管の側方から反応管内を加熱する第１ヒータと、反応管の上方から反応管内を加熱する第２ヒータと、を備え、第２ヒータは、第１ヒータで加熱した際の反応管内の上方に収容された基板の低温部に対応する領域における第２ヒータの発熱量を基板の高温部に対応する領域における発熱量よりも大きくするよう構成される。
2018100850.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚の基板を縦方向に並べて内部に収容する反応管と、  前記反応管の側方から前記反応管内を加熱する第１ヒータと、  前記反応管の上方から前記反応管内を加熱する第２ヒータと、を備え、  前記第２ヒータは、  前記第１ヒータで加熱した際の前記反応管内の上方に収容された前記基板の低温部に対応する領域における前記第２ヒータの発熱量を、前記基板の高温部に対応する領域における発熱量よりも大きくするよう構成される基板処理装置。
【請求項２】
前記基板の前記低温部に対応する領域の前記第２ヒータの電流密度を前記基板の前記高温部に対応する領域の電流密度よりも高くするよう構成される請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記基板の前記低温部に対応する領域は前記第２ヒータの中心部であり、前記基板の前記高温部に対応する領域は前記第２ヒータの外周部である請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記第２ヒータの発熱体の線幅は、前記中心部よりも前記外周部の方が広くなるように形成されている請求項３に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記中心部の前記発熱体間の距離よりも前記外周部の前記発熱体間の間隔の方が広くなるように形成されている請求項４に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記発熱体と給電部との接続端部は前記天井ヒータの中心部に形成される請求項５に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記発熱体は、前記接続端部を起点として、複数の折り返し点で折り返しつつ、同心円状に一定間隔を空けて蛇行するように形成される請求項６に記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記第２ヒータの直径は前記基板の直径以上である請求項７に記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記第２ヒータは、前記中心部と前記外周部とで独立して制御可能に構成されている請求項３に記載の基板処理装置。
【請求項１０】
前記第１ヒータの温度を検出する第１検出部と、前記第２ヒータの温度を検出する第２検出部と、  前記第１検出部および前記第２検出部の検出値に基づき前記第１ヒータおよび前記第２ヒータを制御するよう構成される制御部と、をさらに有する請求項９に記載の基板処理装置。
【請求項１１】
複数枚の基板を縦方向に並べて内部に収容する反応管の側方から前記反応管内を加熱する側部ヒータを備える基板処理装置の前記反応管の上方に設置される天井ヒータであって、  前記側部ヒータで加熱した際の前記反応管内の上方に収容された前記基板の低温部に対応する領域における発熱量を前記基板の高温部に対応する領域における発熱量よりも大きくするよう構成される天井ヒータ。
【請求項１２】
複数枚の基板を反応管内に搬入する工程と、  前記反応管の側方に設置された第１ヒータと前記反応管の上方に設置された第２ヒータとにより、前記反応管内の前記基板を加熱する工程と、  前記反応管内に処理ガスを供給し、前記基板を処理する工程と、を有し、  前記第２ヒータは、  前記第１ヒータで加熱した際の前記反応管内の上方に収容された前記基板の低温部に対応する領域における前記第２ヒータの発熱量を前記基板の高温部に対応する領域における発熱量よりも大きくするよう構成される半導体装置の製造方法。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置、天井ヒータおよび半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置（デバイス）の製造工程における基板処理では、例えば、複数枚の基板を一括して処理する縦型基板処理装置が使用されている。縦型基板処理装置では、複数枚の基板を上下に配列させた状態で処理容器内に収容し、処理容器を囲うように配置された加熱部によって、処理容器内部を加熱しながら処理容器内に処理ガスを供給することにより、基板上に膜を形成する処理が行われる（例えば、特許文献１）。縦型基板処理装置では、上下のウエハの昇温にばらつきが生じることがある。ウエハ温度安定時間が長くなることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１３６３７０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上下のウエハの昇温にばらつきが生じると、ウエハ温度安定時間が長くなることがある。本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、温度安定時間を短縮させることができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によれば、  複数枚の基板を縦方向に並べて内部に収容する反応管と、  反応管の側方から前記反応管内を加熱する第１ヒータと、  反応管の上方から前記反応管内を加熱する第２ヒータと、を備え、  第２ヒータは、  第１ヒータで加熱した際の反応管内の上方に収容された基板の低温部に対応する領域における第２ヒータの発熱量を基板の高温部に対応する領域における発熱量よりも大きくするよう構成される領域の電流密度よりも大きくする技術が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、温度安定時間を短縮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施形態に係る基板処理装置を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る基板処理装置における制御装置の構成と、制御装置と半導体製造装置との関係を模式的に示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る基板処理装置における制御用コンピュータのハードウェア構成を示す図である。
【図４】天井ヒータ断面温度分布と上部ウエハ断面温度分布との関係を示す図である。
【図５】比較例における天井ヒータによる反応管内上部の温度分布を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る天井ヒータによる反応管内上部の温度分布を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係る天井ヒータの設置状態を模式的に示す図である。
【図８】本発明の実施形態に係る天井ヒータの上面図である。
【図９】本発明の実施形態に係る天井ヒータの温度分布を示す図である。
【図１０】本発明の変形例に係る天井ヒータの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の実施形態に係る基板処理装置１０について図１を参照して説明する。  本実施形態に係る基板処理装置１０は、図１に示すように、円筒状の加熱装置１２と、加熱装置１２の内部に炉内空間１４をもって収容された円筒状の反応管１６と、反応管１６内に処理対象の基板１８を保持する基板保持具としてのボート２０とを備えている。ボート２０は基板１８を水平状態で隙間をもって多段に装填でき、この状態で複数枚の基板１８を反応管１６内で保持する。ボート２０はキャップ２２を介して図外のエレベータ上に載置されており、このエレベータにより昇降可能となっている。したがって、基板１８の反応管１６内への装填および反応管１６からの取り出しはエレベータの作動により行われる。
【０００９】
また、反応管１６は基板１８を収容する処理室２４を形成しており、反応管１６内にはガス導入管２６が連通され、ガス導入管２６には処理ガス供給源が接続され、上流から順に流量制御器としてのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）６２、開閉弁としてのバルブ６４が設置されている。また、反応管１６内にはガス排気管５６が連通され、処理室２４内の排気を行っている。ガス排気管５６には、上流側から順に圧力センサ６６、圧力調整装置としてのＡＰＣバルブ６６が設置されている。
【００１０】
加熱装置１２は、円筒形状であって、複数の断熱体が積層された構造の断熱構造体の内側に、側方から炉内空間１４を加熱する側方加熱部としての側方発熱部（側部ヒータ）３０と、上方から炉内空間１４を加熱する上方加熱部としての上方発熱部（天井ヒータ）３１を更に有する構成となっている。天井ヒータ３１は、断熱構造体の上壁部３３下方であって、反応管１６上方に配置されている。側部ヒータ３０はウエハ装填方向に複数に分割されており、例えば上から４つのゾーン３０−１〜３０−４に分割されている。側部ヒータ３０は、分割された各ゾーンで個別に加熱温度を制御可能に構成されている。天井ヒータ３１の詳細については後述する。
【００１１】
断熱構造体は、円筒形状に形成された断熱部としての側壁部３２と、側壁部３２の上端を覆うように形成された断熱部としての上壁部３３と、を有している。側壁部３２は複数層構造に形成され、側壁部３２の複数層のうち外側に形成された側壁外層３２ａと、複数層のうち内側に形成された側壁内層３２ｂから構成される。側壁外層３２ａと側壁内層３２ｂとの間には冷却ガス通路としての円筒空間３４が形成されている。そして、側壁内層３２ｂの内側に側部ヒータ３０が設けられ、側部ヒータ３０の内側が発熱領域となっている。尚、側壁部３２は、複数の断熱体が積層された構造であるが、このような構造に限定されないのはいうまでもない。
【００１２】
側壁外層３２ａの上部には、冷却ガス供給口３６が形成されている。また、側壁外層３２ａの下部には、冷却ガス排出口４３が形成されている。急冷ガス排出口４２及び冷却ガス排出口４３は、排気管４５ａ、４５ｂにそれぞれ接続されて、ダクト５０で合流される。ダクト５０には、上流側からラジエータ５２及び排気ファン５４が接続されており、これらダクト５０、ラジエータ５２及び排気ファン５４を介して加熱装置１２内の熱せられた冷却ガスが装置外へ排出される。
【００１３】
ここで、冷却ガス供給口３６及びダクト３８ａの近傍には、開閉可能な弁３９ａが設けられている。また、急冷ガス排出口４２及びダクト５０の近傍には、開閉可能な弁３９ｂが設けられている。また、冷却ガス排出口４３及びダクト３８ｂの近傍には、開閉可能な弁３９ｃが設けられている。そして、弁３９ｂ、３９ｃをダクト５０又はダクト３８ｂ近傍に配置することにより、未使用時の排出口におけるダクトからの対流の影響を少なくし、ダクト周辺での基板内温度均一性を良好にすることができる。
【００１４】
更に、弁３９ａの開閉及び排気ファン５４のＯＮ／ＯＦＦにより冷却ガスの供給が操作され、弁３９ｂ又は弁３９ｃの開閉及び排気ファン５４のＯＮ／ＯＦＦにより冷却ガス通路３４を閉鎖及び開放して、急冷ガス排出口４２又は冷却ガス排出口４３からそれぞれ冷却ガスを排出する。
【００１５】
図２に示すように、側部ヒータ３０の各ゾーンには、温度検出器としての第１温度センサ２７−１、２７−２、２７−３、２７−４が設置されている。また、天井ヒータ３１には、第２温度センサ２８が設置されている。また、第３温度センサ２９−１、２９−２、２９−３、２９−４が処理室２４内に設置される。第３温度センサは装置立ち上げの際のプロファイル取得時のみに設置し、成膜処理時には処理室２４内から取り外しされていても良い。
【００１６】
次に、制御装置の構成について説明する。  図２に示すように、制御装置６０は、第１温度センサ、第２温度センサ、第３温度センサ、ＭＦＣ、バルブ、ＡＰＣバルブ等の構成部分により、制御用コンピュータ８２から設定された温度および圧力・流量の設定値に基づいて基板処理装置１０としての半導体製造装置の各構成部分を制御する。
【００１７】
温度制御装置７４は、第１の温度センサ２７−１、２７−２、２７−３、２７−４それぞれにより測定される温度が、制御用コンピュータ８２により設定された温度になるように、ヒータ駆動装置７６−１、７６−２、７６−３、７６−４それぞれが側部ヒータ３０の各ゾーン３０−１〜３０−４それぞれに供給する電力を制御する。また、第１の温度センサ２７−１および第２の温度センサ２８により測定される温度が、制御用コンピュータ８２により設定された温度、具体的には、上部ウエハの温度が所望の温度となるように、ヒータ駆動装置７６−１、７６−５それぞれがゾーン３０−１と天井ヒータ３１に供給する電力を制御する。
【００１８】
流量制御装置７８は、流量センサ６４が測定するガスの流量の値が、制御用コンピュータ８２により設定されるガス流量の値に等しくなるように、ガス流量調整器６４を制御して、処理室２４の反応管１６内に導入されるガスの流量を制御する。  圧力制御装置８０は、圧力センサ６８が測定する反応管１６内部の圧力が、制御用コンピュータ８２により設定される圧力の値に等しくなるように、ＡＰＣバルブ６６を制御して、処理室２４の圧力を制御する。
【００１９】
［ハードウェア構成］  図３は、制御用コンピュータ８２の構成を示す図である。  制御用コンピュータ８２は、ＣＰＵ８４およびメモリ８６などを含むコンピュータ本体８８と、通信ＩＦ（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）９０と、記憶装置９２と、表示・入力装置９４とを有する。つまり、制御用コンピュータ８２は一般的なコンピュータとしての構成部分を含んでいる。
【００２０】
ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｅｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）は、操作部の中枢を構成し、記録装置９２に記憶された制御プログラムを実行し、表示・入力装置９４からの指示に従って、記録装置９２に記録されているレシピ（例えば、プロセス用レシピ）を実行する。
【００２１】
また、ＣＰＵの動作プログラム等を記憶する記録媒体９６として、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ハードディスク等が用いられる。ここで、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）は、ＣＰＵのワークエリアなどとして機能する。
【００２２】
本発明の実施形態において、制御用コンピュータ８２を例に挙げて説明したが、これに限らず、通常のコンピュータシステムを用いて実現可能である。例えば、汎用コンピュータに、上述の処理を実行するためのプログラムを格納したフレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＵＳＢ等の記録媒体９６から当該プログラムをインストールすることにより、上述の処理を実行することもできる。
【００２３】
また、通信回線、通信ネットワーク、通信システム等の通信ＩＦ９０を用いてもよい。この場合、例えば、通信ネットワークの掲示板に当該プログラムを掲示し、ネットワークを介して搬送波に重畳して提供してもよい。そして、このように提供されたプログラムを起動し、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）の制御下で、他のアプリケーションプログラムと同様に実行することにより、上述の処理を実行することができる。
【００２４】
次に、熱処理装置（基板処理装置１０）を用い、基板上に膜を形成する処理（成膜処理）の一例について説明する。ここでは、ウエハ１８に対して、原料ガスとしてＤＣＳ（ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ：ジクロロシラン）ガスと、反応ガスとしてＮＨ３ （アンモニア）ガスとを供給することで、ウエハ１８上にシリコン窒化（ＳｉＮ）膜を形成する例について説明する。
【００２５】
（ウエハチャージおよびボートロード）  複数枚のウエハ１８がボート２０に装填（ウエハチャージ）されると、ボート２０は、ボートエレベータによって処理室２４内に搬入（ボートロード）され、反応管１６の下部開口は蓋部２２によって気密に閉塞（シール）された状態となる。
【００２６】
（圧力調整および温度調整）  処理室２４内が所定の圧力（真空度）となるように、真空ポンプによって真空排気（減圧排気）される。処理室２４内の圧力は、圧力センサで測定され、この測定された圧力情報に基づきＡＰＣバルブ６６が、フィードバック制御される。
【００２７】
（温度調整）  また、処理室２４内のウエハ１８が所定の温度となるように、側部ヒータ３０および天井ヒータ３１によって処理室２４内が加熱され、温度維持される。このとき、処理室２４が所定の温度分布となるように、温度検出部２７、２８が検出した温度情報に基づき側部ヒータ３０および天井ヒータ３２への通電具合がフィードバック制御される。処理室２４内の上部のウエハの温度に対しては、ゾーン３０−１と天井ヒータ３１への通電具合のフィードバック制御により制御される。また、回転機構によるボート２０およびウエハ１８の回転を開始する。側部ヒータ３０および天井ヒータ３１による処理室２４内が加熱は、少なくとも成膜処理が終了するまでは継続される。天井ヒータ３１の成膜処理中の加熱量が温度調整時の加熱量よりも小さくなるように、天井ヒータ３１に対する印加電力を制御しても良い。
【００２８】
（成膜処理）［原料ガス供給工程］  処理室２４内の温度が予め設定された処理温度に安定すると、処理室２４内のウエハ１８に対してＤＣＳガスを供給する。ＤＣＳガスは、ＭＦＣ６０にて所望の流量となるように制御され、ガス導入管２６を介して処理室２４内に供給される。
【００２９】
［原料ガス排気工程］  次に、ＤＣＳガスの供給を停止し、真空ポンプにより処理室２４内を真空排気する。この時、不活性ガスとしてＮ２ガスを処理室２４内に供給しても良い（不活性ガスパージ）。
【００３０】
［反応ガス供給工程］  次に、処理室２４内のウエハ１８に対してＮＨ３ガスを供給する。ＮＨ３ガスは、原料ガス供給工程と同様の手順にて処理室２４内に供給される。
【００３１】
［反応ガス排気工程］  次に、ＮＨ３ガスの供給を停止し、真空ポンプにより処理室２４内を真空排気する。この時、Ｎ２ガスを処理室１４内に供給しても良い（不活性ガスパージ）。
【００３２】
上述した４つの工程を行うサイクルを所定回数（１回以上）行うことにより、ウエハ１８上に、所定組成および所定膜厚のＳｉＮ膜を形成することができる。
【００３３】
（ボートアンロードおよびウエハディスチャージ）  所定膜厚の膜を形成した後、処理室２４内にＮ２ガスが供給され、処理室２４内がＮ２ガスに置換されると共に、処理室２４の圧力が常圧に復帰される。その後、ボートエレベータによりキャップ２２が降下されて、ボート２０が反応管１６から搬出（ボートアンロード）される。その後、処理済ウエハ１８はボート２０より取出される（ウエハディスチャージ）。
【００３４】
ウエハ１８にＳｉＮ膜を形成する際の処理条件としては、例えば、下記が例示される。  処理温度（ウエハ温度）：３００℃〜７００℃、  処理圧力（処理室内圧力）１Ｐａ〜４０００Ｐａ、  ＤＣＳガス：１００ｓｃｃｍ〜１００００ｓｃｃｍ、  ＮＨ３ガス：１００ｓｃｃｍ〜１００００ｓｃｃｍ、  Ｎ2ガス：１００ｓｃｃｍ〜１００００ｓｃｃｍ、  それぞれの処理条件を、それぞれの範囲内の値に設定することで、成膜処理を適正に進行させることが可能となる。
【００３５】
次に、処理室２４内の上部ウエハの面内温度分布について説明する。  図４に示すように、上部ウエハは側部ヒータのみで加熱される場合（天井ヒータＯＦＦの場合）、ウエハの周辺部が積極的に加熱され、また、ウエハ中央部の熱逃げの影響により、特に、中央部における加熱が不足する。これにより、面内温度分布にばらつきが生じてしまい、面内温度均一性が悪化することがあった。すなわち、側部ヒータのみで上部ウエハを加熱した場合、上部ウエハの面内温度分布は中央部の温度が低い凹分布となることがあった。
【００３６】
発明者らは研究の結果、天井ヒータの外径を上部ウエハの外径よりも大きく形成し、上部ウエハの温度分布を平坦に補完するように、天井ヒータの加熱分布を変化させることにより、上部ウエハの面内温度均一性および面間温度均一性を向上させることができることを見出した。
【００３７】
例えば、図４に示すように、側部ヒータのみで加熱したときの上部ウエハの面内温度分布が凹分布の場合、天井ヒータ自体の加熱分布を凸分布とすることにより、上部ウエハの温度が低い部分（低温部分）を積極的に加熱して上部ウエハの温度が高い部分（高温部分）に温度を合わせることができ、上部ウエハの面内温度分布を略平坦とすることができる。すなわち、上部ウエハを凸分布に加熱することができる。
【００３８】
比較例として、天井ヒータの外径をウエハの外径よりも小さくした場合を図５に示す。この場合、天井ヒータによる加熱の影響（図５中の白〜濃色部分）は上部から約５枚程度であることが分かった。つまり、天井ヒータの外径がウエハの外径よりも小さい場合、発熱量が不足するため、温度安定時の補助加熱にしか使用することができない。
【００３９】
本発明例として、天井ヒータの外径を上部ウエハの外径よりも大きくした場合を図６に示す。この場合、天井ヒータによる加熱の影響（図６中の白〜濃色部分）を上部から約１５枚にまで広げることができることが分かった。つまり、発熱量を十分に確保することができるため、温度安定時の補助加熱のみならず、昇温時の加熱にも効果的に用いることができる。
【００４０】
ウエハ昇温中は側部ヒータによるウエハ周辺方向からの加熱量が増加する。上部ウエハの温度分布は、温度安定時よりも昇温時の方が、ウエハ中心部温度が低くなる凹分布が強くなるため、ウエハ昇温段階から天井ヒータをＯＮとすることで、より上部ウエハの温度制御性を向上させることができる。天井ヒータの加熱量、言い換えれば、発熱体の発熱量は表面負荷密度［Ｗ/ｃｍ２］及び電流密度［Ａ/ｍｍ２］等によって決定される。よって、この表面負荷密度と電流密度とを調整することにより、天井ヒータにおいて任意の加熱分布を形成することができる。
【００４１】
表面負荷密度は単位面積当たりに印加される電力で表され、表面負荷密度が大きいほど、天井ヒータ表面温度が高くなる。表面負荷密度は、発熱体自体への印加電力を増やしたり、発熱体の巻き込み密度を高くしたりすることにより大きくすることができる。
【００４２】
電流密度は単位面積当たりに流れる電流で表され、電流密度が大きいほど、天井ヒータの表面温度が高くなる。電流密度は、発熱体の断面積を大きくすることにより大きくすることができる。
【００４３】
(第１実施形態)  次に、天井ヒータ３１の構成について図７、８を用いて説明する。  図７に示すように、天井ヒータ３１は、円形の石英板９８と、発熱素線である発熱体１００により構成される。発熱体１００は円形の石英板９８に設置されており、天井ヒータ３１は、石英板９８を反応管１６上方に配置することにより設置される。天井ヒータ３１および発熱体１００の外径はウエハの外径以上に形成されている。
【００４４】
図８に示すように、発熱体１００は中心から外方に向けて同心円状に旋回して渦巻状（スパイラル状）に形成されている。天井ヒータ３１の中心に位置する発熱体１００の端部１０２は給電線を接続する給電端部である。発熱体１００は、端部１０２の一方を始点として、半円を描いた後に径方向外向きに折り返し、折り返し前の半円よりも径を大きくした半円を描いた後に再び折り返すことを繰り返しながら径方向外向きに蛇行しつつ同心円状に形成される。発熱体１００が最外殻の円に差し掛かるように折り返されると、発熱体１００は当該折り返し箇所近傍まで最外殻の円を形成し、当該折り返し箇所近傍にて径方向内向きに折り返される。内向きに折り返された後は、外側の円と平行に同心円状の折り返し箇所近傍まで半円を描いた後に再び内径方向に折り返すことを繰り返しながら径方向内向きに蛇行しつつ同心円状に形成され、端部１０２の他方の終点となる。
【００４５】
このように、発熱体１００は、一本の発熱体を複数箇所で折り返しつつ蛇行するようにしながら、同心円状に巻くように構成されている。この際、発熱体１００のそれぞれの折り返し箇所が径方向で互いに隣り合わないように、折り返し箇所が周方向に互い違いとなるように構成されている。
【００４６】
発熱体１００の幅は、中心部C１内よりも外周部C２内の方が広くなるように設定されている。すなわち、外周部C２内の発熱体１００の幅をＡ、中心部C１内の発熱体１００の幅をＢとすると、Ａ＞Ｂとなるように設定されている。ここで、中心部C１とは、上部ウエハの低温部分に対応する領域のことである。また、外周部C２とは、中心部C１よりも外側の領域のことであり、上部ウエハの高温部分に対応する領域のことである。このような構成にすることにより、中心部C１の電流密度を外周部C２の電流密度よりも大きくすることができ、外周部C２よりも中心部C１の発熱量を増大させることができ、中心部C１の温度を外周部C２の温度よりも高くすることができる。
【００４７】
また、発熱体１００の間隔は、中心部C１よりも外周部C２の方が広くなるように設定されている。すなわち、外周部C２の発熱体１００の間隔をＣ、中心部C１の発熱体１００の間隔をＤとすると、Ｃ＞Ｄとなるように設定されている。このような構成にすることにより、中心部C１の表面負荷密度を外周部C２の表面負荷密度よりも高くすることができ、中心部C１の温度を外周部C２よりも高くすることができ、中心部C１の温度を外周部C２の温度よりも高くすることができる。
【００４８】
図９に天井ヒータ加熱時の温度分布を示す。天井ヒータの中心部の温度は、外周部の温度に比べておよそ１００℃高い凸状分布であることが分かる。昇温時におけるウエハの面内温度偏差は昇温レートの約２倍であり、本発明のように凸状に加熱可能な天井ヒータにより、昇温時のウエハの面内温度偏差を吸収可能である。
【００４９】
中心部C１と外周部C２の面積比は、中心部C１の面積／外周部C２の面積とすると、０．５以上１．５以下とするのが好ましい。面積比が０．５より小さい場合、上部ウエハの低温部分への加熱が不足することがある。面積比が１．５より大きい場合、上部ウエハの高温部分を必要以上に加熱してしまうことがある。面積比を０．５以上１．５以下とすることにより、上部ウエハの面内温度分布に合わせて天井ヒータの加熱分布を調整することができ、上部ウエハの面内温度分布を均一にすることができる。
【００５０】
＜本実施形態(第１実施形態)による効果＞  本実施形態(第１実施形態)によれば、以下に示す１つ又は複数の効果が得られる。
【００５１】
（１）天井ヒータの外径をウエハ外径以上に形成することにより、上部ウエハを加熱するための十分な発熱量を確保することができる。これにより、上部ウエハの面間温度均一性を向上させることができるため、ウエハの温度安定時間を短縮させることができ、生産性を向上させることができる。
【００５２】
（２）天井ヒータの発熱体の幅を任意の箇所で変えることにより、任意の箇所で天井ヒータの電流密度を変化させることができる。すなわち、積極的に加熱させたい領域の発熱体の幅を狭くすることにより、電流密度を高くすることができ、発熱量を増加させることができる。これにより、上部ウエハの低温部分を積極的に加熱することができ、上部ウエハの温度均一性を向上させることができる。
【００５３】
（３）天井ヒータの発熱体同士の間隔（ピッチ）を任意の箇所で変えることにより、任意の箇所で天井ヒータの表面負荷密度を変化させることができる。すなわち、積極的に加熱させたい領域の発熱体のピッチを狭くすることにより、表面負荷密度を高くすることができ、発熱量を増加させることができる。これにより、上部ウエハの低温部を積極的に加熱することができ、上部ウエハの温度均一性を向上させることができる。
【００５４】
（４）天井ヒータの発熱体の折り返し位置を周方向で互い違いとし、隣り合わないようにすることにより、天井ヒータの周方向の加熱均一性を向上させることができる。天井ヒータの折り返し位置近傍は空間が生じるため、折り返し位置が隣り合うとその部分の表面負荷密度が低下してしまう。折り返し位置が隣り合わないようにすることにより、折り返し位置近傍の空間を略囲うように発熱体が配置されるため、当該空間の表面負荷密度の低下を補完することができ、天井ヒータの加熱性能を向上させることができる。
【００５５】
（５）給電線に接続する発熱体の端部を中心に配置することにより、発熱体の位置ずれや劣化を抑制することができる。発熱体を加熱すると、発熱体が膨張することがある。この時、発熱体の端部を中心に配置すると、発熱体の膨張が径方向の外向きに発生するため、天井ヒータの中心位置の位置ずれが発生しない。また、膨張率も考慮して発熱体のピッチを設定することにより、接触を抑制することができ、発熱体の寿命を延ばすことができる。
【００５６】
（第２実施形態）  図１０に示すように、発熱体１００を中心部１００−１と外周部１００−２とで２分割にする構成としても良い。この時、外周部１００−２の発熱体の端子１０２Ａの位置は、中心部の最外殻の折り返し箇所と隣り合わない位置であり、好ましくは、最内周に配置する。
【００５７】
この時、第２の温度センサ２８は、中心部１００−１と外周部１００−２の両方の温度を測定できるように構成されている。温度センサ２８は中心部１００−１の温度と外周部１００−２の温度とを独立に測定し、ヒータ駆動装置７６−５は中心部１００−１および外周部１００−２を独立して制御できるように構成されている。
【００５８】
このような構成により、中心部１００−１と外周部１００−２とで印加電力を異ならせることができるため、中心部１００−１と外周部１００−２の発熱量を異ならせることができる。これにより、天井ヒータの温度分布を凸状分布としたり凹状分布としたりすることができる。例えば、外周部１００−２に印加する電力量を少なくとも中心部１００−１に印加する電力量よりも大きくすることで、天井ヒータの温度分布を凹状分布とすることができる。
【００５９】
また、第１実施形態と同様に、２分割された天井ヒータの発熱体の幅や発熱体同士の間隔（ピッチ）を中心部１００−１と外周部１００−２のそれぞれで個別に変えたりすることができる。
【００６０】
＜本実施形態(第２実施形態)による効果＞  第１実施形態と同様に、上述の（１）乃至（５）に記載の効果のうち、少なくとも一つ又は複数の効果を奏することができる。特に、上部ウエハの面内温度均一性を向上させることができる。
【００６１】
また、中心部１００−１と外周部１００−２とで印加電力を異ならせることができるため、温度昇温時の天井ヒータの温度分布を凸状分布とすることができる。これにより、ウエハ昇温段階から天井ヒータをＯＮとすることで、より上部ウエハの温度制御性を向上させることができ、上部ウエハの面間温度均一性を向上させることができる。これにより、ウエハの温度安定時間を短縮させることができ、生産性を向上させることができる。
【００６２】
以上、本発明の実施形態を具体的に説明した。しかしながら、本発明は上述の第１及び第２実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【００６３】
（変形例）  上述の第１及び第２実施形態では、発熱体のピッチおよび幅を中心部と外周部の２箇所で変更する場合について説明したが、３箇所以上で変更しても良い。例えば、天井ヒータの加熱分布が中心から順に同心円状に低温−高温−低温となるように、発熱体のピッチや幅を変更しても良い。また、同心円状ではなく、扇状に加熱分布を異ならせたり、扇状の一部分のみ加熱分布を異ならせたりするように発熱他のピッチや幅を変更しても良い。低温にしたい部分よりも高温にしたい部分の表面負荷密度を大きくしたり、電流密度を大きくしたりすることにより、これらの変形例を実施することができる。すなわち、発熱体のピッチや幅を変更することにより、表面負荷密度の疎密と電流密度の大小とを適切に組み合わせることにより、任意の加熱分布を形成することができる。
【００６４】
この出願は、２０１６年１２月１日に出願された日本出願特願２０１６−２３４１６６を基礎として優先権の利益を主張するものであり、その開示の全てを引用によってここに取り込む。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
複数枚の被処理体を一括して処理する縦型の処理装置に適用される。
【符号の説明】
【００６６】
１０  基板処理装置１６  反応管１８  基板（ウエハ）２０  ボート３０  側部ヒータ３１  天井ヒータ 
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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