專利名稱：處理裝置、處理方法和存儲介質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及為了施加在半導(dǎo)體晶片等被處理體的表面堆積薄膜的 成膜處理等各種熱處理的處理裝置、處理方法和存儲介質(zhì)。
背景技術(shù)：
通常，為了制造半導(dǎo)體集成電路而對硅基板等制成的半導(dǎo)體晶片 實(shí)行成膜處理、蝕刻處理、氧化處理、擴(kuò)散處理、改質(zhì)處理等各種熱 處理—。上述各種熱處理中，例如以成膜處理為例，該種類的成膜處理 在例如批量式的成膜裝置內(nèi)實(shí)行。上述的批量式的成膜裝置，在例如 日本特開平8-44286號公報、日本特開平9-246257號公報、日本特開 2002-9009號公報、日本特開2006-54432號公報、和日本特開 2006-287194號公報中有所公開。
具體而言，如圖IO所示，將作為被處理體的半導(dǎo)體晶片W多層 支撐在晶片舟4上的狀態(tài)收容在縱型的石英制的處理容器2內(nèi)。而后 通過包圍上述處理容器2而設(shè)置的圓筒狀的加熱單元6將晶片W加熱 至規(guī)定的溫度、例如600 700。C左右。
而后，由氣體供給單元8將各種需要的氣體、例如成膜處理時需 要的成膜用的氣體從其下部向處理容器2內(nèi)供給。同時由設(shè)置在處理 容器2的頂部的排氣口 10通過真空排氣類12對處理容器2內(nèi)進(jìn)行真 空抽吸，將內(nèi)部氣氛維持在規(guī)定的壓力來進(jìn)行成膜處理等各種熱處理。
但是，在上述的以往的處理裝置中，在處理容器2的外周側(cè)設(shè)置 加熱單元6以焦耳熱加熱。因此，為了對處理容器2中的晶片W加熱， 熱容量相對較大的石英制的處理容器2自身也必然須要加熱。因此，存在用于對處理容器2進(jìn)行加熱的能耗會大幅度增加的問題。
此外，如上所述由于處理容器2自身也暴露在高溫下，所以例如 在成膜處理的情況下，不僅是高溫的晶片W的表面，變?yōu)楦邷貭顟B(tài)的 處理容器2的內(nèi)壁面也容易堆積的不需要的粘著膜。其結(jié)果，存在該 不需要的粘著膜成為顆粒的產(chǎn)生源，或者由于該不需要的粘著膜而使 清潔周期縮短等問題。
進(jìn)而，需要通過半導(dǎo)體元件的接合點(diǎn)等細(xì)微化防止摻雜物的不必
要的擴(kuò)散。因此，在晶片w的熱處理時要求對晶片w的高速升溫和
高速降溫。但是，由于如上所述熱容量大的處理容器2也必須同時進(jìn) 行升溫和降溫，因此很難實(shí)行晶片W的高速升溫和高速降溫。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明著眼于上述問題，能夠有效解決該問題。本發(fā)明的目的在 于提供一種處理裝置和處理方法，能夠通過使用感應(yīng)加熱不加熱處理 容器自身而對被處理體進(jìn)行加熱，由此抑制能耗，防止在處理容器的 內(nèi)表面堆積不需要的粘著膜等，進(jìn)而使被處理體高速升溫和高速降溫。
本發(fā)明提供了一種處理裝置，其對被處理體施加熱處理，其特征 在于，包括處理容器，其能夠收納多個所述被處理體；感應(yīng)加熱用 線圈部，其纏繞在所述處理容器的外周；高頻電源，其與所述感應(yīng)加 熱用線圈部連接，對所述感應(yīng)加熱用線圈部施加高頻電力；氣體供給 單元，其設(shè)置于所述處理容器，向所述處理容器內(nèi)導(dǎo)入需要的氣體； 和保持單元，其以保持所述被處理體和由來自所述感應(yīng)加熱用線圈部 的高頻感應(yīng)加熱并對所述被處理體加熱的感應(yīng)發(fā)熱體的狀態(tài)相對于所 述處理容器內(nèi)插入或拔出。
由纏繞在處理容器的外周的感應(yīng)加熱用線圈部發(fā)出的高頻對設(shè)置 在處理容器內(nèi)的感應(yīng)發(fā)熱體進(jìn)行感應(yīng)加熱，通過使被處理體接近該感 應(yīng)加熱后的感應(yīng)發(fā)熱體而配置能夠?qū)Ρ惶幚眢w進(jìn)行加熱。因此，通過 使用感應(yīng)加熱在無需對處理容器自身加熱的狀態(tài)下對被處理體進(jìn)行加 熱。由此能夠抑制能耗，防止在處理容器的內(nèi)表面堆積不需要的粘著 膜，進(jìn)而能夠?qū)嵭袑Ρ惶幚眢w的高速升溫和高速降溫。
在此情況下，也可以使上述處理容器形成為縱長。此外，例如也可以在上述保持單元內(nèi)將上述被處理體和上述感應(yīng) 發(fā)熱體交替配置。
此外，使例也可以如上述感應(yīng)加熱用線圈部，具有金屬制作管， 上述金屬制作管與用于在上述金屬制作管內(nèi)流通制冷劑的冷卻器連 接。
此外例如也可以將上述保持單元設(shè)置為能夠旋轉(zhuǎn)。
此外例如也可以使上述被處理體構(gòu)成為圓板狀，上述感應(yīng)發(fā)熱體 構(gòu)成為比上述被處理體直徑大的圓板狀。
此外例如也可以使上述保持單元具有保持上述被處理體的第一保 持舟和保持上述感應(yīng)發(fā)熱體的第二保持舟。
此外例如也可以使所述第一和第二保持舟構(gòu)成為，以所述被處理 體和所述感應(yīng)發(fā)熱體能夠相互接近和分離的方式沿上下方向相對移 動。
此外上述感應(yīng)發(fā)熱體選自導(dǎo)電性陶瓷材料、石墨材料、玻璃狀的 碳、導(dǎo)電性石英、導(dǎo)電性的硅中的一種以上的材料組成。
本發(fā)明為一種對被處理體施加熱處理的處理方法，其特征在于， 具備在處理容器內(nèi)，將上述被處理體和由高頻感應(yīng)加熱對上述被處 理體加熱的感應(yīng)發(fā)熱體在被保持單元保持的狀態(tài)下插入的工序；通過 在向上述處理容器內(nèi)導(dǎo)入需要的氣體的同時，由纏繞在上述處理容器 的外周的感應(yīng)加熱用線圈部施加高頻，對上述感應(yīng)發(fā)熱體進(jìn)行感應(yīng)加 熱，由該加熱后的上述感應(yīng)發(fā)熱體對上述被處理體進(jìn)行加熱實(shí)施上述 熱處理的工序。
在此情況下，也可以例如將上述被處理體和上述感應(yīng)發(fā)熱體分別 多個設(shè)置，在上述保持單元內(nèi)相互交替配置。
此外也可以例如使上述被處理體和上述感應(yīng)發(fā)熱體構(gòu)成為能夠相 互接近或者分離。
本發(fā)明為一種儲存在被處理體施加熱處理的處理方法中使用的并 在電腦上運(yùn)行的程序的存儲介質(zhì)，其特征在于上述處理方法具備在 處理容器內(nèi)將上述被處理體和由高頻感應(yīng)加熱對上述被處理體加熱的 感應(yīng)發(fā)熱體在被保持單元保持的狀態(tài)下插入的工序；通過向上述處理 容器內(nèi)導(dǎo)入需要的氣體的同時，由纏繞在上述處理容器的外周的感應(yīng)
7加熱用線圈部施加高頻，對上述感應(yīng)發(fā)熱體進(jìn)行感應(yīng)加熱，由該加熱 后的上述感應(yīng)發(fā)熱體對上述被處理體進(jìn)行加熱實(shí)施上述熱處理的工 序。
根據(jù)本發(fā)明相關(guān)的處理裝置、處理方法和存儲介質(zhì)，能夠發(fā)揮以 下的良好的作用效果。由纏繞在處理容器的外周的感應(yīng)加熱用線圈部 發(fā)出的高頻，對設(shè)置在處理容器內(nèi)的感應(yīng)發(fā)熱體進(jìn)行感應(yīng)加熱，通過 使被處理體接近該感應(yīng)加熱后的感應(yīng)發(fā)熱體而配置而能夠?qū)Ρ惶幚眢w 加熱。因此，通過使用感應(yīng)加熱在無需對處理容器自身加熱的狀態(tài)下 對被處理體進(jìn)行加熱。由此能夠抑制能耗，防止在處理容器的內(nèi)表面 堆積不需要的粘著膜，進(jìn)而能夠?qū)嵭袑Ρ惶幚眢w的高速升溫和高速降
溫o


圖1是表示本發(fā)明的處理裝置的一例的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是表示處理容器的截面圖。
圖3A、圖3B是表示支撐被處理體和感應(yīng)發(fā)熱體的保持單元的動
作的動作說明圖。
圖4是表示處理容器的下端部的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的放大截面圖。
圖5是表示對于圓板狀的感應(yīng)發(fā)熱體的渦電流的分布的仿真結(jié)果
的圖表。
圖6是表示玻璃狀的碳的電流密度比和頻率依賴性的圖表。 圖7是表示導(dǎo)電性SiC的電流密度比和頻率依賴性的圖表。 圖8A、圖8B是分別表示感應(yīng)發(fā)熱體的變形例的截面圖。 圖9是表示保持單元的變形例的部分結(jié)構(gòu)圖。 圖IO是表示現(xiàn)有的處理裝置的一例的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖對本發(fā)明的處理裝置和處理方法的一個實(shí)施方式 進(jìn)行說明。圖1是表示本發(fā)明的處理裝置的一例的結(jié)構(gòu)圖，圖2是表 示處理容器的截面圖，圖3A、圖3B是表示支撐被處理體和感應(yīng)發(fā)熱 體的保持單元的動作的動作說明圖，圖4是表示處理容器的下端部的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的放大截面圖。在此，作為熱處理例如以成膜處理為例進(jìn)行 說明。
如圖1所示，處理裝置20具有下端開放、在上下方向具有規(guī)定的
長度、且呈圓筒體狀的縱型的處理容器22。處理容器22后述的能夠收 容多個晶片W。作為這樣的處理容器22，能夠使用例如耐熱性高的石 英。
此外設(shè)置有能夠升降的保持單元24，該保持單元24能夠從處理容 器22的下方向處理容器22內(nèi)自由插拔。在保持單元24中，分別沿著 多層以規(guī)定的間隔載置多個作為被處理體的圓板狀的半導(dǎo)體晶片W和 作為本發(fā)明特征的多個感應(yīng)發(fā)熱體N。
上述保持單元24插入時，上述處理容器22的下端的開口部通過 由例如石英或不銹鋼板構(gòu)成的蓋部26蓋住并密封。此時，在處理容器 22的下端部和蓋部26之間，為了維持密封性而夾有例如O形圈等密 封部件28。
蓋部26和上述保持單元24的整體，支撐在例如設(shè)置于舟升降機(jī) 等升降機(jī)構(gòu)30上的臂32的頂端，使保持單元24和蓋部26能夠一體 升降。
在此，在本實(shí)施方式中，上述保持單元24具有保持上述半導(dǎo)體晶 片W的第一保持舟34、保持上述感應(yīng)發(fā)熱體N的第二保持舟36。
具體而言，首先，上述第一保持舟34整體由例如作為耐熱材料的 石英構(gòu)成。該第一保持舟34具有呈圓環(huán)狀的頂板38、呈圓環(huán)狀的底板 40、設(shè)置在頂板38和底板40之間的支柱42A、 42B、 42C。其中支柱 42A、 42B、 42C，如圖2所示設(shè)置有三根(圖l中只標(biāo)有兩根)。
上述三根支柱42A 42C，如圖2所示沿著平面內(nèi)的半圓弧的區(qū)域 內(nèi)等間隔配置。并且利用保持晶片W的叉(未圖示)，從與設(shè)置有支 柱42A 42C的半圓弧相反的半圓弧側(cè)，使晶片W對第一保持舟34 內(nèi)進(jìn)行搬出和搬入。
如圖3A、圖3B所示，為了保持晶片W的周邊部，而在上述各支 柱42A 42C的內(nèi)側(cè)沿其長度方向以等間隔形成有呈臺階狀的槽部44。 使晶片W的周邊部支撐在該各槽部44，從而能夠以等間隔多層地支撐 多個、例如10個 55個左右的晶片W。另一方面，上述第二保持舟36形成為在平面方向比上述第一保持
舟34大一周。此外第二保持舟36包圍上述第一保持舟34的周邊進(jìn)行 設(shè)置。
該第二保持舟36與上述第一保持舟34同樣形成。g卩，上述第二 保持舟36整體由例如為耐熱材料的石英構(gòu)成。此外第二保持舟36具 有呈圓環(huán)狀的頂板46、呈圓環(huán)狀的底板48、以及設(shè)置在頂板46和底 板48之間的支柱50A、 50B、 50C。其中支柱50A、 50B、 50C，如圖2 所示設(shè)置有三根(圖1中只標(biāo)出兩根)。
如圖2所示，上述三根支柱50A 50C沿著平面內(nèi)的半圓弧的區(qū) 域內(nèi)等間隔配置。并且利用保持晶片W的叉(未圖示)，從與設(shè)置有 支柱50A 50C的半圓弧相反的半圓弧側(cè)，使感應(yīng)發(fā)熱體N對第二保 持舟36內(nèi)進(jìn)行搬出和搬入。
如圖3A、圖3B所示，在上述各支柱50A 50C的內(nèi)側(cè)，為了保 持感應(yīng)發(fā)熱體N的周邊部而沿其長度方向以等間隔形成有呈臺階狀的 槽部52。使感應(yīng)發(fā)熱體N的周邊部支撐在該各槽部52，從而能夠等間 隔多層地支撐多個、例如15 60個左右的感應(yīng)發(fā)熱體N。
在此作為上述感應(yīng)發(fā)熱體N可以通過高頻產(chǎn)生感應(yīng)發(fā)熱，并且能 夠使用導(dǎo)熱率良好的材料，例如SiC等導(dǎo)電性陶瓷材料。感應(yīng)發(fā)熱體N 成形為與半導(dǎo)體晶片W相同的圓板狀，直徑被設(shè)定為比上述晶片W 大。例如晶片W的直徑為300mm的情況下，該感應(yīng)發(fā)熱體N的直徑 設(shè)定為320 340mm左右。
在此，圖3A表示了將晶片W搬入、或者搬出時的晶片W和感應(yīng) 發(fā)熱體N的位置關(guān)系。圖3A的晶片W和感應(yīng)發(fā)熱體N交替配置，并 且各晶片W和該晶片W上下相鄰的感應(yīng)發(fā)熱體N的間隔設(shè)定為大致 相同。由此容易通過叉對晶片W進(jìn)行搬入或者搬出。
在此晶片W之間的間距Pl和感應(yīng)發(fā)熱體N之間的間距P2分別為 30 40mm左右。此外感應(yīng)發(fā)熱體N的厚度Hl為2 10mm左右。在 此，在晶片W和感應(yīng)發(fā)熱體N的交替的排列的上下端以感應(yīng)發(fā)熱體N 為終端，使位于最上端和最下端的晶片的加熱條件與位于其他位置的 晶片相同。
這樣構(gòu)成的保持單元24通過設(shè)置在下端的蓋部26的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)54能夠旋轉(zhuǎn)，并且上述第一和第二保持舟34、 36能夠相互沿上下方向相
對移動。
具體而言，如圖4所示，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)54具有由蓋部26的中央部向 下方伸展的圓筒狀的固定套筒56，該固定套筒56內(nèi)向處理容器22內(nèi) 露出。在該固定套筒56的外周，經(jīng)由軸承58可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置有圓筒狀 的旋轉(zhuǎn)體60。在該旋轉(zhuǎn)體60上掛設(shè)有通過未圖示的驅(qū)動源驅(qū)動運(yùn)行的 驅(qū)動帶62，使該旋轉(zhuǎn)體60旋轉(zhuǎn)。
此外在上述軸承58的下部，在上述固定套筒56和旋轉(zhuǎn)體60之間 設(shè)有磁性流體密封件59，保持上述處理容器22內(nèi)的密封性。在上述固 定套筒56內(nèi)，與固定套筒56隔開微小的間隔插通同樣呈圓筒狀的中 空旋轉(zhuǎn)軸64。
在該中空旋轉(zhuǎn)軸64的上端，安裝固定有中央部開口的旋轉(zhuǎn)臺66。 并且，在該旋轉(zhuǎn)臺66上，經(jīng)由呈圓筒狀的例如石英制的保溫筒68設(shè) 置上述第二保持舟36的底板48，由此對第二保持舟36進(jìn)行支撐。
此外，該中空旋轉(zhuǎn)軸64的下端部經(jīng)由連接部件70連接至上述旋 轉(zhuǎn)體60的下端部。由此中空旋轉(zhuǎn)軸64能夠與旋轉(zhuǎn)體60 —體旋轉(zhuǎn)。
進(jìn)而，在上述中空旋轉(zhuǎn)軸64內(nèi)，與中空旋轉(zhuǎn)軸64隔開微小的間 隙插通有圓柱狀的中心旋轉(zhuǎn)軸72。并且，在該中心旋轉(zhuǎn)軸72的上端安 裝固定有旋轉(zhuǎn)臺74。
在該旋轉(zhuǎn)臺74上，經(jīng)由呈圓筒狀的石英制的保溫筒76設(shè)置上述 第一保持舟34的底板40，由此對第一保持舟34進(jìn)行支撐。上述中心 旋轉(zhuǎn)軸72的下端部連接至升降驅(qū)動板78。
此外，由上述旋轉(zhuǎn)體60向下方延伸多根導(dǎo)向桿80，該導(dǎo)向桿80 向設(shè)置在上述升降驅(qū)動板78的導(dǎo)向孔82內(nèi)插通。并且該導(dǎo)向桿80的 下端部連接固定在基板84上。在該基板84的中心，設(shè)置有由例如氣 缸等構(gòu)成的致動器86，使上述升降驅(qū)動板78只以規(guī)定的行程沿上下方 向升降。
因此，通過驅(qū)動該致動器86，能夠使第一保持舟34與中心旋轉(zhuǎn)軸 72等一起沿上下方向升降移動。在此，該行程量為20 30mm左右。 此外，也可以代替第一保持舟34，使第二保持舟36升降移動，無論哪 種形式只要使兩舟34、 36相對地升降移動即可。這樣，通過使第一保持舟34升降移動，如圖3B所示，能夠在晶 片W的背面?zhèn)仁股鲜龈袘?yīng)發(fā)熱體N接近。此時兩者之間的間隙H2為 2 16mm左右。此外，在上述升降驅(qū)動板78和上述連接部件70之間， 設(shè)置有覆蓋上述中心旋轉(zhuǎn)軸72的周圍的能夠伸縮的波紋管89，由此維 持上述處理容器22內(nèi)的密封性并允許中心旋轉(zhuǎn)軸72的上下移動。
在此，返回圖l，在上述處理容器22的下部，設(shè)置有向該處理容 器22內(nèi)導(dǎo)入熱處理需要的氣體的氣體供給單元卯。該氣體供給單元 90具有貫穿上述處理容器22的側(cè)壁進(jìn)行連接的第一氣體噴嘴92和第 二氣體噴嘴94。
第一和第二氣體噴嘴92、 94分別由例如石英構(gòu)成。此外在各氣體 噴嘴92、 94分別與氣體通路96、 98連接。在該各氣體通路96、 98中， 按照順序設(shè)有開關(guān)閥96A、 98A和如質(zhì)量流量控制器那樣的流量控制 器96B、 98B，能夠?qū)Τ赡ば枰牡谝粴怏w和第二氣體分別進(jìn)行流量控 制并導(dǎo)入。此外，能夠適當(dāng)選擇氣體種類，并進(jìn)而根據(jù)需要設(shè)置氣體 噴嘴。
此外，在上述處理容器22的頂部，設(shè)置有向橫方向彎曲為L字形 的排氣口 100。在該排氣口 100上，連接有對處理容器22內(nèi)排氣的排 氣系統(tǒng)102。具體而言，在排氣系統(tǒng)102的排氣通路102A中，分別按 照順序設(shè)置有如蝶形閥那樣的壓力控制閥102B和排氣泵102C。此外， 根據(jù)處理的種類，存在由低壓的真空狀態(tài)在大氣壓程度的壓力下實(shí)行 處理的情況，與此相對應(yīng)，能夠通過排氣系統(tǒng)102由高真空至大氣壓 的附近來控制處理容器22內(nèi)的壓力。
在處理容器22中，設(shè)置有作為本發(fā)明特征的感應(yīng)加熱用線圈部 104。具體而言，感應(yīng)加熱用線圈部104具有纏繞在處理容器22的外 周的金屬制作管106。該金屬制作管106，在處理容器22的外周沿其 上下方向纏繞為螺旋狀，在高度方向的其纏繞區(qū)域比晶片W的收容區(qū) 域沿上下方向較長地延伸。該金屬制作管106的纏繞狀態(tài)，可以如圖1 所示以在上下方向僅設(shè)置微小的間隙的方式進(jìn)行纏繞，或者也可以不 設(shè)置間隙緊密纏繞。該金屬制作管106能夠使用例如銅管等。
在該金屬制作管106的上下兩端側(cè)，連接有供電線108。該供電線 108的前端連接至高頻電源110，在上述金屬制作管106上施加高頻電
12力。此外，在該供電線108的中途，設(shè)有實(shí)行阻抗整合的匹配電路112。
如上所述，通過對具有金屬制作管106的感應(yīng)加熱用線圈部104 施加高頻電力，從該感應(yīng)加熱用線圈部104放射出的高頻透過處理容 器22的側(cè)壁到達(dá)處理容器22的內(nèi)部。其結(jié)果，在被第二保持舟38支 撐的感應(yīng)發(fā)熱體N產(chǎn)生過電流，能夠使其發(fā)熱乃至被加熱。該高頻電 源110的高頻的頻率，設(shè)定在例如0.5kHz 50kHz的范圍內(nèi)，優(yōu)選為 lkHz 5kHz的范圍內(nèi)。
該頻率比0.5kHz低的情況下，無法進(jìn)行有效的感應(yīng)加熱。此外頻 率高于50kHz的情況下，趨表效應(yīng)過高，僅對感應(yīng)發(fā)熱體N的周邊部 進(jìn)行加熱，使晶片W的面內(nèi)溫度的均勻性大幅度降低。
此外從上述金屬制作管106的兩端，延伸有介質(zhì)通路114，在該介 質(zhì)通路114上連接有冷卻器116，使制冷劑流入上述金屬制作管38內(nèi) 將其冷卻。作為該制冷劑，例如能夠使用冷卻水。
該裝置整體的動作，通過由例如計(jì)算機(jī)等組成的控制單元120進(jìn) 行控制。該控制單元120具有用于存儲控制裝置整體的動作的程序的 存儲介質(zhì)122。該存儲介質(zhì)122由軟盤、CD (Compact- Disc光盤)、 CD-ROM、硬盤、閃存或者DVD等構(gòu)成。
而后，對于使用如上所述構(gòu)成的處理裝置20實(shí)行的成膜方法(熱 處理)進(jìn)行說明。如上所述，以下說明的動作，基于存儲在上述存儲 介質(zhì)122的程序?qū)嵭小?br> 首先，在從處理容器22內(nèi)使由第一保持舟34和第二保持舟36構(gòu) 成的保持單元24向下方下降卸載的狀態(tài)下，使用未圖示的移載叉對于 上述保持單元24的第一保持舟34移載并保持未處理的晶片W。
在此情況下，第一和第二保持舟34、 36的上下方向的位置關(guān)系如 圖3A所示。即能夠使晶片W和其上下方向相鄰的感應(yīng)發(fā)熱體N之間 的空間拓寬，使晶片W的移載更加容易實(shí)行。在此，上述感應(yīng)發(fā)熱體 N被使用未圖示的叉預(yù)先存放并支撐在第二保持舟36。此外，該感應(yīng) 發(fā)熱體N在整個例如晶片數(shù)量的批量處理過程中處于被支撐的狀態(tài)， 例如在對處理容器22內(nèi)干洗時被一同清洗。
如上所述，晶片W的移載結(jié)束后，當(dāng)晶片W和感應(yīng)發(fā)熱體N如 圖3A所示變?yōu)榻惶媾帕械臓顟B(tài)時，通過驅(qū)動升降機(jī)構(gòu)30，使上述保
13持單元24上升。由此將保持單元24由處理容器22的下端開口部向處 理容器22內(nèi)裝載。而后，將該處理容器22的下端開口部通過蓋部26 密封，使處理容器22內(nèi)變?yōu)槊荛]狀態(tài)。
而后，驅(qū)動設(shè)置在上述保持單元24的下部的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)54上的致 動器86，使升降驅(qū)動板78和與其連接的中心旋轉(zhuǎn)軸72 (參照圖4)向 下方僅下降規(guī)定的行程。由此，如圖3B中的箭頭124所示，使經(jīng)由保 溫筒76設(shè)置在上述中心旋轉(zhuǎn)軸72的上端的旋轉(zhuǎn)臺74上的第一保持舟 34向下方僅下降規(guī)定的行程。由此如圖3B所示使各晶片W接近與其 下方相鄰的感應(yīng)發(fā)熱體N的上表面?zhèn)?，能夠有效地接收感?yīng)發(fā)熱體N 發(fā)出的放射熱。
當(dāng)變?yōu)槿鐖D3B所示的狀態(tài)時，打開高頻電源110對由金屬制作管 106構(gòu)成的感應(yīng)加熱用線圈部104施加高頻電力。由此向處理容器22 內(nèi)放射高頻，在由第二保持舟36支撐的各感應(yīng)發(fā)熱體N中產(chǎn)生過電流 對其進(jìn)行感應(yīng)加熱。
這樣，對各感應(yīng)發(fā)熱體N感應(yīng)加熱后，接近各感應(yīng)發(fā)熱體N配置 的各晶片W通過來自感應(yīng)發(fā)熱體N的熱放射或熱輻射等被加熱升溫。 與此同時，由氣體供給單元90的各氣體噴嘴92、 94在進(jìn)行流量控制 的同時供給成膜所需要的氣體、即第一和第二氣體。此外，從頂部的 排氣口 100通過排氣系統(tǒng)102對處理容器22內(nèi)的氣氛進(jìn)行真空抽吸， 將容器內(nèi)的氣氛維持在規(guī)定的工藝壓力。
此外，通過由設(shè)置在處理容器22內(nèi)未圖示的熱電偶測定并控制高 頻電力將上述晶片W的溫度維持在規(guī)定的工藝溫度。由此將晶片W的 溫度維持在規(guī)定的工藝溫度的同時，實(shí)行規(guī)定的熱處理，即成膜處理。 進(jìn)而，通過驅(qū)動設(shè)置在蓋部26的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)54，使上述第一和第二舟 34、 36以規(guī)定的轉(zhuǎn)數(shù)旋轉(zhuǎn)并實(shí)行處理。
此外，在熱處理中，由于形成感應(yīng)加熱用線圈部104的金屬制作 管106被加熱，為了將其冷卻，由冷卻器116向上述金屬制作管106 內(nèi)流入冷卻水等制冷劑。這種情況也根據(jù)成膜氣體的反應(yīng)條件，但為 了防止向處理容器22的內(nèi)壁面的膜粘著，優(yōu)選將壁面冷卻至8(TC以 下。
這樣，由于通過高頻的感應(yīng)加熱對感應(yīng)發(fā)熱體N進(jìn)行加熱，進(jìn)而通過該加熱對位于其附近的晶片W加熱，因此能夠使熱容大的處理容 器22自身幾乎未被加熱，可以減少該部分能耗。
此外如上所述，由于處理容器22自身幾乎未被加熱而維持在低溫， 所以特別是在成膜處理的情況下能夠抑制在處理容器22的內(nèi)壁面堆積 不需要的粘著膜，因此能夠減少顆粒的產(chǎn)生，此外，還可以降低清洗 處理的頻率。
此外進(jìn)而，由于如上所述處理容器22自身幾乎未被加熱，所以開 始處理時能夠使晶片W迅速升溫，此外，處理結(jié)束的情況下，能夠使 晶片W迅速降溫。具體來說，感應(yīng)發(fā)熱體N的升溫速度能夠達(dá)到6.0 °C/sec左右，晶片W的升溫速度能夠達(dá)到4.0°C/sec左右。
此外，作為感應(yīng)發(fā)熱體N，由于使用電阻率低至某種程度、且導(dǎo) 熱性較好的良好的材料，例如具有導(dǎo)電性的SiC等構(gòu)成的導(dǎo)電性陶瓷 材料，因此能夠使該感應(yīng)發(fā)熱體N進(jìn)行有效的感應(yīng)加熱，并且還能夠 在面內(nèi)溫度均勻性良好的狀態(tài)下加熱。因此，位于該附近的晶片也能 夠在面內(nèi)溫度均勻性良好的狀態(tài)下加熱。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，通過來自纏繞在處理容器22的外周的感 應(yīng)加熱用線圈部104的高頻對設(shè)置在處理容器22內(nèi)的感應(yīng)發(fā)熱體N進(jìn) 行感應(yīng)加熱，通過使例如由半導(dǎo)體晶片W組成的被處理體接近該被感 應(yīng)加熱后的感應(yīng)發(fā)熱體N進(jìn)行配置，能夠?qū)Ρ惶幚眢w進(jìn)行加熱。
因此，如上所述，通過使用感應(yīng)加熱在不對處理容器22自身加熱 的狀態(tài)下對被處理體進(jìn)行加熱，因此能夠抑制能耗，防止在處理容器 的內(nèi)表面堆積不需要的粘著膜，進(jìn)而能夠?qū)嵭斜惶幚眢w的高速升溫和 高速降溫。
<作為感應(yīng)發(fā)熱體的適應(yīng)性的評價>
以下，對于將半導(dǎo)體晶片W加熱的上述感應(yīng)發(fā)熱體N的靈敏性進(jìn) 行分析，對其評價結(jié)果進(jìn)行說明。
上述感應(yīng)發(fā)熱體N需要的特性為，能夠通過高頻高效地感應(yīng)加熱， 且導(dǎo)熱率高，能夠在面內(nèi)方向盡可能均勻加熱。如已知那樣，通過高 頻對導(dǎo)電性物質(zhì)進(jìn)行感應(yīng)加熱的情況下，由產(chǎn)生的渦電流產(chǎn)生發(fā)熱， 而該導(dǎo)電性物質(zhì)的渦電流會產(chǎn)生隨著靠近導(dǎo)電性物質(zhì)的表面時增大， 隨著向內(nèi)部行進(jìn)會呈指數(shù)函數(shù)減小的所謂趨表效應(yīng)。因此，在圓板狀部被迅速加熱，而中央部分相對 難以加熱的現(xiàn)象。
在考察上述感應(yīng)加熱時產(chǎn)生的趨表效應(yīng)的基礎(chǔ)上，電流透入深度 S成為非常重要的數(shù)值。該電流透入深度S應(yīng)盡量大。該電流透入深
度S被定義為渦電流至減少為感應(yīng)發(fā)熱體的表面的渦電流強(qiáng)度的1/e (S0.368)倍的深度，如下式所示。 S (cm)=5.03(p/u f)l/2 P :感應(yīng)發(fā)熱體的電阻率(u Q cm)
感應(yīng)發(fā)熱體的相對磁導(dǎo)率(非磁性體時UO f:頻率(Hz)
此外，SiC時u-l。
在此，對于上述導(dǎo)電性物質(zhì)構(gòu)成的圓板狀的感應(yīng)發(fā)熱體N的渦電 流的分布進(jìn)行仿真，在圖5中表示了該渦電流的分布的圖表。
在圖5中，橫軸表示與感應(yīng)發(fā)熱體的截面的中心的距離，縱軸表 示電流密度比。此外，在感應(yīng)發(fā)熱體的外周面(與左右縱軸對應(yīng))纏 繞有感應(yīng)加熱用線圈部104。在此，作為電流密度的基準(zhǔn)，將周邊部(距 離"-20"和"+20")的電流值作為基準(zhǔn)。
在圖表中，曲線lx表示了由截面左側(cè)的感應(yīng)加熱用線圈部104產(chǎn) 生的電流分布，曲線ly表示了由截面右側(cè)的感應(yīng)加熱用線圈部104產(chǎn) 生的電流分布。此外，曲線Io表示了上述Ix和Iy重合時的重合電流 的電流分布。由該曲線Io可以看出，在感應(yīng)發(fā)熱體的周邊部電流值較 大，發(fā)熱量較多，隨著向中心部行進(jìn)，電流值即發(fā)熱量逐漸降低。
而后，對于作為感應(yīng)發(fā)熱體N的材料的兩種材料，即作為玻璃狀 的碳和導(dǎo)電性陶瓷材料的代表例的導(dǎo)電性SiC，通過仿真對電流密度比 和其頻率依賴性進(jìn)行了分析評價，對于其評價結(jié)果進(jìn)行說明。
圖6為表示玻璃狀的碳的電流密度比和其頻率依賴性的圖表，圖7 為表示導(dǎo)電性SiC的電流密度比和其頻率依賴性的圖表。在此，僅表 示了如圖5所示的重合電流Io。此外，如圖5所示相同，各圖表的橫 軸表示與感應(yīng)發(fā)熱體的截面的中心的距離，縱軸表示電流密度比。
如圖6所示關(guān)于玻璃狀的碳的特性，表示了直徑為64mm，電阻率 為0.0045 Q cm，高頻電力的頻率為460kHz和5kHz兩種。圖表中，
16曲線Io (460k)表示460kHz的情況，曲線Io (5k)表示5kHz的情況。
由該圖表可以看出，如曲線Io (460k)所示，由于頻率為460kHz 的情況下頻率過高，所以重合的電流由感應(yīng)發(fā)熱體的周邊部向中心急 速降低進(jìn)而使中心部變?yōu)?0"，不是最佳選擇。相對于此，如曲線Io (5k)所示，由于頻率為5kHz的情況下頻率降低，所以上述重合電流 的下降為由1.3下降至l.O左右，可以理解下降的程度能夠大幅度改善。 為該程度的下降時，通過使感應(yīng)發(fā)熱體的導(dǎo)熱率最優(yōu)化，能夠提高面 內(nèi)溫度的均勻性。
在此情況下，高頻電力的最佳頻率，如上所述，為0.5kHz 50kHz 的范圍內(nèi)，優(yōu)選為lkHz 5kHz的范圍內(nèi)。該頻率比0.5kHz小的情況 下，無法進(jìn)行有效的感應(yīng)加熱，此外大于50kHz的情況下，趨表效應(yīng) 過大，僅能對感應(yīng)發(fā)熱體N的崩邊部進(jìn)行加熱，晶片W的面內(nèi)溫度的 均勻性大幅度降低。
此外，構(gòu)成感應(yīng)發(fā)熱體N的材料的導(dǎo)熱率應(yīng)盡量大，例如為5W/mk 以上，優(yōu)選為100W/mk以上。該導(dǎo)熱率比5W/mk小的情況下，感應(yīng) 發(fā)熱體N的面內(nèi)溫度的均勻性發(fā)生劣化，由此導(dǎo)致晶體自身的面內(nèi)溫 度的均勻性變得不充分，因此不是最佳選擇。此外，在圖6中的下部， 表示了曲線Io (5k)的時候的感應(yīng)發(fā)熱體的截面的溫度分布的一例， 周邊部高達(dá)例如為94(TC左右，中心部分為520。C左右。
如圖7所示，關(guān)于導(dǎo)電性SiC的特性，直徑為40mm，電阻率為1 Q .cm和0.1Q ，cm兩種，高頻電力的頻率設(shè)定為5kHz。圖表中，曲 線Io (0.1 Q)表示了電阻率為0.1 Q .cm的情況，曲線Io (1Q)表 示了電阻率為1 Q cm的情況。
由該圖表可以看出，如曲線Io (0.1Q)所示，抵抗率為0.1Q 、m 的情況下，電流密度比在大致0.9 1.15的范圍內(nèi)變化。此外，此時的 電流透入深度S為22.495cm。與此相對，如曲線Io (1Q)所示，電阻 率為1 Q cm的情況下，電流密度比在大致1.5 1.6的范圍內(nèi)變化， 此時的電流透入深度S為71.135cm。由此，能夠理解優(yōu)選電阻率為1 Q cm。
在此情況下，優(yōu)選電阻率為0.001 Q 'cm 0.5Q 'cm的范圍，電
阻率大于0.5 Q 'cm時，由于發(fā)熱效率大幅度降低因此不優(yōu)選，此外
17小于0.001 Q cm時由于電流透入深度過小因此不優(yōu)選。
此外，在上述實(shí)施方式中，為了不妨礙半導(dǎo)體晶片W的上表面?zhèn)?的氣體流動，使感應(yīng)發(fā)熱體N接近半導(dǎo)體晶片W的下表面?zhèn)?參照圖 3B)，但不限定于此，也可以通過由如圖3A所示的狀態(tài)將第一保持舟 34向上方移動，使感應(yīng)發(fā)熱體N接近半導(dǎo)體晶片W的上表面?zhèn)?。進(jìn) 而，也可以構(gòu)成為代替第一保持舟34，使第二保持舟36向上下方向移 動。
此外，在上述實(shí)施方式中，使保持單元24能夠旋轉(zhuǎn)，但不限定于 此，也可以使保持單元24為固定狀態(tài)。進(jìn)而，在此，通過第一和第二 氣體噴嘴92、 94向處理容器22內(nèi)的下部導(dǎo)入氣體，由天井一側(cè)排氣， 但不限定于此，也可以將氣體導(dǎo)入處理容器22的頂側(cè)，由下部排出。 此外，作為氣體噴嘴92、 94的形狀，也可以使用將其沿著處理容器22 的長度方向設(shè)置的同時，將多個氣體噴出孔以等間隔設(shè)置即所謂的分 散型噴嘴。
進(jìn)而，作為處理容器22的形態(tài)，不限于如圖l所示的單管結(jié)構(gòu)， 也可以使用例如將石英制的內(nèi)筒和外筒配置為同心圓形狀，即所謂的 二重管結(jié)構(gòu)的處理容器。此外在上述實(shí)施方式中，感應(yīng)發(fā)熱體N的形 狀為平板狀，但不限定于此，也可以如圖8A表示的感應(yīng)發(fā)熱體N的 截面形狀所示，根據(jù)晶片W的溫度分布使感應(yīng)發(fā)熱體N的中央部分突 出為凸?fàn)?，使其與晶片W之間的距離與周邊部分相比較小，相反，也 可以如圖8B所示，使其中央部分凹陷為凹狀，使其與晶片W之間的 距離與周邊部分相比較大。 '
此外，在本實(shí)施方式中，作為保持單元24，由第一和第二兩個保 持舟34、 36構(gòu)成，但不限定于此，也可以如圖9所示，該保持單元24 由一個保持舟130構(gòu)成。該保持舟130，也可以如例如上述的日本特開 平8-44286號公報所示那樣構(gòu)成。具體而言，也可以在石英制的支柱 132，使內(nèi)徑較小的石英制的圓環(huán)狀的環(huán)形部件134和內(nèi)徑較大的石英 制的圓環(huán)狀的環(huán)狀部件136交替接合地進(jìn)行設(shè)置，在各環(huán)狀部件134、 136的內(nèi)周部分別設(shè)置支撐晶片W的周邊部的爪部134A和支撐比其 直徑大的感應(yīng)發(fā)熱體N的周邊部的爪部136A。
在此情況下，由于無法使上述晶片W和感應(yīng)發(fā)熱體N相互接近或者分離，所以預(yù)先盡量接近地構(gòu)成上述環(huán)狀部件134、136和爪部134A、 136A。
此外，本實(shí)施方式中，作為熱處理以成膜處理為例進(jìn)行了說明， 但不限定于此，實(shí)行其他的熱處理例如氧化處理、擴(kuò)散處理、變質(zhì)處 理、蝕刻處理等情況下也能夠使用本發(fā)明。
此外，在本實(shí)施方式中，表示了作為感應(yīng)發(fā)熱體N的材料，使用 玻璃狀的碳和導(dǎo)電性陶瓷部件(SiC)的情況，但不限定于此，也可以 使用例如石墨等。此外，作為導(dǎo)電性陶瓷部件，能夠使用導(dǎo)電性氮化 硅等。此外，在此作為被處理體以半導(dǎo)體晶片為例進(jìn)行說明，但不限 定于此，玻璃基板、LCD基板、陶瓷基板等也能夠使用本發(fā)明。
權(quán)利要求
1. 一種處理裝置，其對被處理體施加熱處理，其特征在于，具備處理容器，其能夠收納多個所述被處理體；感應(yīng)加熱用線圈部，其纏繞在所述處理容器的外周；高頻電源，其與所述感應(yīng)加熱用線圈部連接，對所述感應(yīng)加熱用線圈部施加高頻電力；氣體供給單元，其設(shè)置于所述處理容器，向所述處理容器內(nèi)導(dǎo)入需要的氣體；和保持單元，其以保持所述被處理體和由來自所述感應(yīng)加熱用線圈部的高頻感應(yīng)加熱并對所述被處理體加熱的感應(yīng)發(fā)熱體的狀態(tài)相對于所述處理容器內(nèi)插入或拔出。
2. 如權(quán)利要求1所述的處理裝置，其特征在于 所述處理容器形成為縱長。
3. 如權(quán)利要求1所述的處理裝置，其特征在于 在所述保持單元內(nèi)所述被處理體和所述感應(yīng)發(fā)熱體交替配置。
4. 如權(quán)利要求1所述的處理裝置，其特征在于所述感應(yīng)加熱用線圈部，具有金屬制作管，所述金屬制作管與用 于在所述金屬制作管內(nèi)流動制冷劑的冷卻器連接。
5. 如權(quán)利要求1所述的處理裝置，其特征在于 所述保持單元設(shè)置為能夠旋轉(zhuǎn)。
6. 如權(quán)利要求1所述的處理裝置，其特征在于所述被處理體構(gòu)成為圓板狀，所述感應(yīng)發(fā)熱體構(gòu)成為比所述被處 理體直徑大的圓板狀。
7. 如權(quán)利要求1所述的處理裝置，其特征在于所述保持單元具有保持所述被處理體的第一保持舟、和保持所述 感應(yīng)發(fā)熱體的第二保持舟。
8. 如權(quán)利要求7所述的處理裝置，其特征在于-所述第一和第二保持舟構(gòu)成為，以所述被處理體和所述感應(yīng)發(fā)熱 體能夠相互接近和分離的方式沿上下方向相對移動。
9. 如權(quán)利要求l所述的處理裝置，其特征在于所述感應(yīng)發(fā)熱體選自導(dǎo)電性陶瓷材料、石墨材料、玻璃狀碳、導(dǎo) 電性石英、導(dǎo)電性的硅中的一種以上的材料構(gòu)成。
10. —種處理方法，其對被處理體施加熱處理，其特征在于，具備 將所述被處理體和由高頻感應(yīng)加熱并對所述被處理體加熱的感應(yīng)發(fā)熱體以被保持單元保持的狀態(tài)插入到處理容器內(nèi)的工序；通過在向所述處理容器內(nèi)導(dǎo)入需要的氣體的同時，從纏繞在所述 處理容器的外周的感應(yīng)加熱用線圈部施加高頻，對所述感應(yīng)發(fā)熱體進(jìn) 行感應(yīng)加熱，由該加熱后的所述感應(yīng)發(fā)熱體對所述被處理體進(jìn)行加熱 而實(shí)施所述熱處理的工序。
11. 如權(quán)利要求10所述的處理方法，其特征在于 所述被處理體和所述感應(yīng)發(fā)熱體分別設(shè)置有多個，在所述保持單元內(nèi)相互交替配置。
12. 如權(quán)利要求10所述的處理方法，其特征在于 所述被處理體和所述感應(yīng)發(fā)熱體構(gòu)成為能夠相互接近或者分離。
13. —種存儲介質(zhì)，其存儲有在對被處理體實(shí)施熱處理的處理方法 中使用的、在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的程序，其特征在于所述處理方法具備將所述被處理體和由高頻感應(yīng)加熱并對所述被處理體加熱的感應(yīng) 發(fā)熱體以被保持單元保持的狀態(tài)插入到處理容器內(nèi)的工序；通過在向所述處理容器內(nèi)導(dǎo)入需要的氣體的同時，從纏繞在所述處理容器的外周的感應(yīng)加熱用線圈部施加高頻，對所述感應(yīng)發(fā)熱體進(jìn) 行感應(yīng)加熱，由該加熱后的所述感應(yīng)發(fā)熱體對所述被處理體進(jìn)行加熱， 實(shí)施所述熱處理的工序。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種通過使用感應(yīng)加熱方法，能夠在不對處理容器自身加熱的狀態(tài)下對被處理體進(jìn)行加熱的處理裝置。對于被處理體(W)施加熱處理的處理裝置(20)包括能夠收容多個被處理體(W)的處理容器(22)、纏繞在處理容器(22)的外周的感應(yīng)加熱用線圈部(104)。此外還設(shè)置有對感應(yīng)加熱用線圈部(104)施加高頻電力的高頻電源(110)，以及向處理容器(22)內(nèi)導(dǎo)入需要的氣體的氣體供給單元(90)。保持單元(24)對被處理體(22)和由來自感應(yīng)加熱用線圈部(104)的高頻感應(yīng)加熱的感應(yīng)發(fā)熱體(N)進(jìn)行保持并相對于處理容器(22)內(nèi)能夠插入或拔出。
文檔編號H01L21/00GK101452827SQ20081018293
公開日2009年6月10日 申請日期2008年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月7日
發(fā)明者松浦廣行 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社