JP2000323486A

JP2000323486A - ウエハ熱処理装置及びそれを用いたウエハの熱処理方法

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Publication number: JP2000323486A
Application number: JP11126652A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Ohashi; 忠大橋; Katsuhiro Chagi; 勝弘茶木; Tatsuo Fujii; 達男藤井; Katsuyuki Iwata; 勝行岩田; Shinichi Mitani; 慎一三谷; Yasuaki Honda; 恭章本多
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd; Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: Coorstek KK; Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1999-05-07
Filing date: 1999-05-07
Publication date: 2000-11-24
Anticipated expiration: 2019-05-07
Also published as: JP4525871B2

Abstract

(57)【要約】【課題】温度制御性、経時安定性、使用耐久性に優
れ、ウエハを汚染せず、かつ構造が簡単で安価に製作で
きるウエハ熱処理装置、及びそれを用いたウエハ熱処理
方法を提供する。【解決手段】熱処理すべきウエハを収容載置し、珪素
に対し不活性な内部雰囲気を有するウエハ処理室、熱処
理用加熱装、温度測定制御機構とを少なくとも備えたウ
エハ熱処理装置１において、熱処理用加熱装置の熱源と
して抵抗発熱体１０が用いられ、この抵抗発熱体１０が
ウエハ処理室２の上壁面２ａと底壁面２ｂを外側から挟
むように夫々配設され、かつ載置ウエハ７の面内域に於
いては放射熱密度が均一となるように発熱体１０ａの抵
抗値分布が設定され、面外域においてはウエハの外周部
からの熱放散が相殺されるよう面内域より熱密度が高く
設定されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウエハ熱処理装置
及びそれを用いたウエハ熱処理方法に関し、より詳細に
はエピタキシャルウエハ等の薄膜積層ウエハの熱処理に
使用され、温度制御性、経時安定性、使用耐久性に優
れ、またウエハを汚染せず、しかも構造が簡単で安価に
製作できるウエハ熱処理装置、及びそれを用いたウエハ
熱処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体製造等に使用されるウエ
ハは、その表面が自然酸化されて生成した酸化膜等の夾
雑物を除去し、清浄な珪素面からなるウエハ上に気相成
長膜等の薄膜を形成させる必要があるため、通常ウエハ
をその薄膜形成工程前に熱処理が行われる。従来、この
ウエハ熱処理用装置としては、例えば図４に示したよう
な、加熱源として赤外線ランプを用いた輻射加熱式装置
が一般に使用されている。この熱処理装置２０は、ウエ
ハ２１に対して熱処理を施すウエハ処理室２２と、前記
ウエハ処理室２２内に配置され、モ−タＭによって前記
ウエハ２１を回転可能に支持するウエハホルダー２３
と、前記ウエハ処理室２２の外部に複数配置され、前記
ウエハ処理室２２に対して輻射加熱する赤外線ランプ２
４と、前記赤外線ランプ２４からの熱をウエハ方向に向
け集中的に照射するため、赤外線ランプ２４の背後に形
成された反射板２５と、前記赤外線ランプ２４を冷却
し、ランプ２４の過熱を防止するランプ冷却機構（例え
ば、送風機２６）とから構成されている。

【０００３】なお、図４には図示しないが、ウエハ処理
室２２には、ガス供給装置から珪素に不活性なガス（水
素、アルゴン等）を導入する導入口と、ガス排出装置に
通ずるガス排出口が設けられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この従来の
ウエハ熱処理装置は、高熱による赤外線ランプ端子部分
の酸化を防止するため、また赤外線ランプ自体の冷却の
ため、送風機や冷却器等のランプ冷却機構が必要不可欠
であり、そのため所要電力が増大するという技術的課題
があった。またランプからの赤外線をウエハに集中的に
照射するため、反射板の設置が必要不可欠であり、装置
構成が非常に複雑になるという技術的課題があった。ま
た、前記反射板は、その反射面が経時的に徐々に酸化さ
れ、特に長期間使用した場合には、赤外線反射率が減衰
し、エネルギー効率の低下による、電力消費量の増大を
招いていた。また温度調節が赤外線ランプの出力コント
ロールによる場合には、調整温度の再現性が低く、熱処
理温度を所定の温度範囲内に制御することは困難であっ
た。更に、この種の装置では、多数の赤外線ランプが配
設され、それら個々のランプの劣化の進行は必ずしも一
様でないため、出力コントロールによる正確な温度制御
を一層困難にするという課題があった。

【０００５】また、この装置は通常、マルチゾーン温度
コントロール制御機構を備え、熱処理温度制御には、例
えば、検出温度をフィードバックして加熱源である赤外
線ランプの出力を調節する等の方式が採られている。こ
の温度検出に際し、図５に示すように、赤外線検知方式
の温度センサ−２７を用いて非接触的に温度測定を行う
ことが考えられる。しかし、赤外線ランプを用いた輻射
加熱式装置では、ランプ自体の発光赤外線の影響を大き
く受けるため、赤外線検知方式による正確な非接触的温
度測定は非常に困難である。現実問題として、温度制御
は、経験的に求められた出力コントロールプログラムに
よる制御方式等が使用されており、その制御性は必ずし
も充分なものではなかった。

【０００６】一方、図６に示すように、熱電対２８を温
度センサーとして用いる、接触的温度測定を行うことも
考えられる。しかし、熱電対２８をウエハ２１に直接接
触させることができないため、実際には、図６に示すよ
うに、ウエハホルダ−２３の下面、外周下面、外周側面
に前記熱電対２８を配置し、その箇所の温度を測定し、
間接的にウエハの温度を制御せざるおえない。しかも、
もともと熱電対自体、応答性がやや低い上に、ウエハホ
ルダ−の温度検出による間接的検知方法では、ウエハの
実際の温度変化に対する追従性が充分でなく、その温度
制御性は必ずしも満足できるものではない。更に、熱電
対は、ウエハと同一環境内に設置されるのでウエハを汚
染する可能性もある。

【０００７】本発明者等は、上記した従来のウエハ熱処
理装置の問題点を改善すべく種々検討した結果、加熱源
として、赤外線ランプに替えてＳｉＣコートカーボンや
ガラス状カ−ボンからなる抵抗発熱体を用い、これをウ
エハ処理室に対し特定の配列状態に配設した特定構成と
することにより、上記した従来のウエハ熱処理装置の問
題点の全てを解決できることを見出し、この知見に基づ
き本発明を完成するに至った。従って、本発明の目的
は、温度制御性、経時安定性、使用耐久性に優れ、ウエ
ハを汚染せず、かつ構造がシンプルで安価に製作できる
ウエハ熱処理装置を提供することにある。また、本発明
の他の目的は、上記装置を用いたウエハの熱処理方法を
提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、熱処理
すべきウエハを収容載置し、珪素に対し不活性な内部雰
囲気を有するウエハ処理室と、前記ウエハ処理室内のウ
エハを加熱するための熱処理用加熱装置と、前記加熱装
置の温度を制御する温度制御機構とを少なくとも備えた
ウエハ熱処理装置において、前記熱処理用加熱装置の熱
源として抵抗発熱体が用いられ、該抵抗発熱体はウエハ
処理室の上壁面と底壁面を外側から挟むように夫々配設
され、かつ載置ウエハの面内域においては放射熱密度が
均一となるように発熱体の抵抗値分布が設定されている
と共に、面外域においてはウエハの外周部からの熱放散
が相殺されるよう面内域より熱密度が高く設定されてい
ることを特徴とするウエハ熱処理装置が提供される。

【０００９】ここで、前記熱処理用加熱装置に用いられ
る抵抗発熱体が炭化珪素コートカーボンあるいはガラス
状カーボンから成る発熱体であることが望ましく、また
前記熱処理用加熱装置の抵抗発熱体が、ウエハ処理室と
分離され、かつウエハ処理室の上壁面と底壁面を外側か
ら挟むように配置された２個のヒータ室内に夫々配設さ
れていることが望ましい。また、前記ヒータ室内に抵抗
発熱体を形成する材質に対して、不活性なガスを導入、
あるいは流通させる機構が設けられていることが望まし
く、また前記載置ウエハの面内域における発熱体の抵抗
値は、ウエハの中心部に対応する位置から外周部に対応
する位置にいくにつれて、徐々に高くなるように設定さ
れていることが望ましい。更に、前記温度制御機構は、
ウエハ温度をウエハ処理室外に設置した赤外線温度セン
サーにより直接測定し、前記測温値をフィードバックし
て、抵抗発熱体の発熱量を制御するシステムを備えるこ
とが望ましい。

【００１０】また本発明によれば、熱処理すべきウエハ
を収容載置し、珪素に対し不活性な内部雰囲気を有する
ウエハ処理室と、前記ウエハ処理室のウエハを加熱する
ための熱処理用加熱装置と、前記加熱装置の温度を制御
する温度機構とを少なくとも備えたウエハ熱処理装置で
あって、前記熱処理用加熱装置の熱源として抵抗発熱体
が用いられ、該抵抗発熱体はウエハ処理室の上壁面と底
壁面を外側から挟むように夫々配設され、かつ載置ウエ
ハの面内域においては放射熱密度が均一となるように発
熱体の抵抗値分布が設定されていると共に、面外域にお
いてはウエハの外周部からの熱放散が相殺されるように
面内域より熱密度が高く設定されているウエハ熱処理装
置を用いた熱処理方法において、前記ウエハ熱処理装置
を使用し、珪素に対し不活性な雰囲気下に、温度６００
乃至１２００℃、圧力０．２乃至７６０Ｔｏｒｒでウエ
ハを熱処理することを特徴とするウエハの熱処理方法が
提供される。ここで、前記ウエハ熱処理装置のウエハ処
理室内に珪素に対し不活性なガスを、流量０．２乃至２
００ｌ／ｍｉｎの範囲で流通させることが望ましい。

【００１１】本発明のウエハ熱処理装置は、ウエハ熱処
理用加熱源として、従来の装置に使用されている赤外線
ランプに替え、ＳｉＣコートカーボンやガラス状カ−ボ
ンから作製された抵抗発熱体を用い、これを処理室の上
下隔壁面の外側からウエハ処理室を挟むように配設し、
更に、載置ウエハの面内域では放射熱密度が均一となる
ように抵抗発熱体の抵抗値分布を設定し、面外域におい
てはウエハの外周部からの熱放散が相殺されるよう面内
域より熱密度を高く設定した点に顕著な特徴を有するも
のである。このように本発明の熱処理装置は赤外ランプ
が用いられていないため、既に前記したように、ウエハ
の温度測定方式として、ウエハの放射赤外線量検知によ
る非接触的温度測定方式を採用しても、ランプの発光赤
外線の影響を受けることがなく、正確かつ再現性良く温
度検知測定ができ、しかもこの方式では熱電対方式に比
較して応答速度が迅速であるので、結果として熱処理温
度制御性に極めて優れている。更に、載置ウエハの面内
域では放射熱密度が均一となるように抵抗発熱体の抵抗
値分布を設定し、面外域においてはウエハの外周部から
の熱放散が相殺されるよう面内域より熱密度を高く設定
しているため、ウエハをより均一な温度で熱処理するこ
とができる。

【００１２】また、反射板の設置を必要としないため、
従来装置においてしばしば生ずる反射面経時劣化による
トラブルがなく、またランプ切れ等によるトラブルが回
避できる等、使用安定性、耐久性にも優れている。更
に、従来装置のように、赤外線ランプ端子の酸化防止の
ための、ランプ自体の冷却のための空冷装置を必要とし
ない等、従来装置に比較して構造が簡単であるため、安
価に製作できるだけでなく、冷却装置等に要する電力が
不要となるため、装置全体としてのエネルギー効率に優
れ、稼働コストも安価に抑えることができる。

【００１３】前記載置ウエハの面内域における発熱体の
抵抗値は、ウエハの中心部に対応する位置から外周部に
対応する位置にいくにつれて、徐々に高くなるように設
定されているため、ウエハをより均一な温度で熱処理す
ることができる。また、ウエハを収容載置したウエハ処
理室と、抵抗発熱体とが分離され、更にＳｉＣコートカ
ーボンやガラス状カ−ボンから作製された抵抗発熱体を
用いているため、ウエハ汚染の心配がない。また抵抗発
熱体が配置されているヒ−タ室内に不活性なガスが導入
されているため、発熱体の寿命を長くすることができ
る。更に、温度センサ−をウエハ処理室外に設置したた
め、ウエハの汚染を防止することができる。

【００１４】本発明の熱処理装置を用い、所定の熱処理
条件（熱処理温度：６００乃至１２００℃、圧力０．２
乃至７６０Ｔｏｒｒ、流通不活性ガス（水素）０．２乃
至２００ｌ／ｍｉｎ等）で処理したウエハを用いて気相
成長反応に依り気相成長膜を形成させた積層ウエハは、
気相成長後ヘイズ濃度が低く、ＬＰＤ（ウエハ表面レー
ザー散乱体）個数も少なく気相成長膜積層ウエハとして
極めて高品質のものが得られる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下添付図面に基づき本発明をよ
り具体的に説明する。図１は、本発明の熱処理装置の一
例を示す概念図であって、熱処理装置１は、ウエハ処理
室２と、ヒータ室３ａ、３ｂと、前記ヒータ室３ａ、３
ｂ内に設けられた抵抗発熱体１０と、温度センサー４等
を含む温度制御機構（温度センサー以外図示せず）、ガ
ス供給装置５、ガス排出装置６を含むガス供給、排気機
構を備えている。前記ウエハ処理室２には、従来の装置
と同様、ウエハ７を載置し、回転可能に支持するウエハ
ホルダー８と、ウエハホルダー８に対して、ウエハ７を
搬入、搬出するための昇降機９が設けられている。な
お、前記ウエハホルダー８は、ウエハ処理室２の略中央
に配置され、また、図示しないがウエハ処理室２には、
前記ガス供給装置５から珪素に不活性なガス（水素、ア
ルゴン等）を導入する導入口と、ガス排出装置（６）に
通ずるガス排出口が設けられている。

【００１６】また、ヒータ室３ａ、３ｂ内には、抵抗発
熱体１０として２種類の抵抗発熱体１０ａ、１０ｂが配
置されている。前記抵抗発熱体１０ａは、ウエハ７面に
ほぼ平行に、ウエハホルダー８に載置されたウエハの外
周縁（面域内）まで配置され、また前記抵抗発熱体１０
ｂは、ウエハ７面にほぼ平行に、かつウエハ面外域に配
置されている。この抵抗発熱体１０ｂは、面内域に配置
される抵抗発熱体１０ａよりも高い熱密度放射が可能な
ように設定されている。また、前記抵抗発熱体１０は夫
々加熱電源（１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ）に接続
され、その出力は、温度制御装置によりコントロールさ
れる。

【００１７】前記抵抗発熱体１０ａは、その断面が矩形
形状をなし、その平面はうず巻き形状をなしている。そ
してまた抵抗発熱体１０ａは、載置ウエハの面内域にお
いては放射熱密度が均一となるように発熱体の抵抗値分
布が設定されている。即ち、面内域における発熱体１０
ａの抵抗値は、ウエハの中心部に対応する位置から外周
部に対応する位置にいくにつれて、徐々に高くなるよう
に設定されている。また、前記抵抗発熱体１０ｂは、そ
の断面が矩形形状をなし、その平面はリング状形状をな
している。この抵抗発熱体１０ｂは、前記したように面
内域に配置される抵抗発熱体１０ａよりも高い熱密度放
射が可能なように設定されている。この抵抗発熱体１０
ａよりも高い熱密度放射を得るための構成としては、例
えば、抵抗発熱体１０ｂの抵抗値を面内域における発熱
体１０ａの抵抗値よりも大きく設定することが考えられ
る。

【００１８】また、ヒータ室３ａ、３ｂの照射壁板（上
部ヒータ室３ａにおいては下面壁板３１ａ、下部ヒータ
室３ｂにおいては上面壁板３１ｂ）及びウエハ処理室２
の上、下面壁板２ａ、２ｂは、赤外透過性材質、通常、
石英ガラスで形成される。更に、温度センサー４は、ヒ
ータ室３ａ、３ｂの外部側に配置され、例えば、図３に
示すような構造態様に配設される。図３に示すように、
ヒータ室３ａには赤外線が通過する孔３２ａが形成さ
れ、ヒータ室３ａは側壁３３ａによって閉じられてい
る。この側壁３３ａの外面には、カ−ボン筒（黒体筒）
１３が設けられ、抵抗発熱体１０からの放射熱の影響を
極力抑制している。このような構成によって、ウエハ処
理室２の外部からウエハ７自体の温度を非接触的に測定
することができる。

【００１９】本発明の熱処理装置において、温度制御機
構は、必ずしもこれに限定されるものではないが、例え
ば、図２にブロック図として示したようなシステムが好
適に採用される。この図に示された温度制御機構におい
ては、ウエハ７の温度を温度センサ−４によって測定さ
れた温度検出値と、温度指令値がＰＩＤ調節器１４に入
力される。このＰＩＤ調節器１４は、Ｐ動作（比例動
作）、Ｉ動作（積分動作）、Ｄ動作（微分動作）の加算
等を行った制御信号を出力するものであって、温度検出
値に応じてサイリスタ（ＳＣＲ）１５に対して、制御出
力を送出し、サイリスタ（ＳＣＲ）１５は前記出力に応
じた電力出力をトランス１６に送出し、ヒ−タ１０の発
熱体出力制御を行うように構成されている。このよう
に、この温度制御機構はフィ−ドバック回路から構成さ
れているため、ウエハ処理室の温度を一定に保つことが
できる。

【００２０】各ヒ−ター室の発熱体出力制御は、処理室
内のウエハ表裏の温度差を極小化するため通常上下室独
立に制御する方式が採用される。また、制御のための指
標となる検出温度をウエハ自身の検出温度に替えてヒー
タ温度を用いて制御する方式を採用しても良いが、温度
制御の正確を期するにはウエハ自身の温度を検出するの
が良い。

【００２１】本発明の装置のウエハ加熱源として用いる
抵抗発熱体としては、ＳｉＣコートカーボン、ガラス状
カーボン、パイロリティックカーボン、焼結ＳｉＣ、炭
素繊維等より作製された発熱体乃至発熱素子が例示で
き、これらの内でも、ＳｉＣコートカーボン、ガラス状
カーボンから作製された発熱体が好適である。発熱体の
形状、サイズは特に限定されるものではなく、ウエハー
を均一に、かつ所定温度に加熱できる形状、サイズであ
ればよいが、通常その断面が板状形状のものが用いら
れ、例えば、長方形、円形、楕円形板等の他円環状、楕
円環状等の板状発熱体を用いることもできる。

【００２２】本発明の装置おいては、ウエハの面内域を
加熱する抵抗発熱体１０ａと、その外面域を加熱する発
熱体とは、別仕様、即ち、面外域加熱用の抵抗発熱体１
０ｂは、面内域のそれに比べて高出力で、熱密度の高い
熱線放射が可能な仕様の発熱体を使用することがより好
ましい。

【００２３】このウエハ面外域の熱密度は、ウエハの外
周端部からの熱放散が相殺されるよう面内域より高く調
節設定され、その程度は、装置サイズ、形状、操作温
度、圧力、流通ガスの流量、その他諸条件により異な
り、それらを勘案して調節されるが、通常、面内域の平
均熱密度より１０乃至５０％程度高く設定される。上記
のように構成された本発明のウエハ熱処理装置は、赤外
線ランプを用いた従来の装置に比較して高速に昇温でき
る利点をも有する。

【００２４】本発明の熱処理装置１を用いて、ウエハ７
の熱処理を実施するには、熱処理すべきウエハ７を昇降
機９を用いてウエハホルダー８上の所定位置に載置し、
好ましくは、水素、アルゴン、ネオン等珪素に対し不活
性なガスを流通させながら温度６００乃至１２００℃、
圧力０．２乃至７６０Ｔｏｒｒ、不活性ガス流通下に処
理する場合には、ガス流量０．２乃至２００ｌ／ｍｉ
ｎ、の条件下に、ウエハ表面に自然酸化により生成した
酸化膜等の夾雑物がほぼ完全に除去できるまで、通常約
０．２５乃至６０分熱処理する。

【００２５】この熱処理温度が６００℃未満であると、
酸化膜除去に時間がかかり過ぎ、一方、１２００℃を越
えると使用部材である石英ガラス等の軟化点に近づくた
め部材の変形等を招来し好ましくない。また圧力が０．
２Ｔｏｒｒ以下では、処理室等に耐圧性を持たせるため
に石英ガラス等の肉厚を厚くしなければ成らず、熱線透
過率の観点から好ましくなく、排気真空ポンプの容量、
排気速度等が大きくなる。一方、７６０Ｔｏｒｒを越え
た場合も耐圧性の関係から石英ガラス肉厚を厚くするこ
とが必要となり、また、ウエハ表面の自然酸化膜を除去
するのに時間がかかる。不活性ガス流量が０．２ｌ／ｍ
ｉｎ未満の場合には、酸化膜除去により時間がかかり、
２００ｌ／ｍｉｎを越えると真空ポンプ排気量が増加す
る。

【００２６】本発明のウエハ熱処理装置は、例えば、枚
葉式気相成長装置と組合せて連続処理することもでき
る。このような連続処理においては、ウエハを大気中に
曝すことをほぼ完全に回避することができるため、ウエ
ハ表面の自然酸化膜が完全に除去された状態のウエハ表
面に気相成長膜を形成でき良質の積層薄膜を形成する上
で好都合である。この時、熱処理装置のウエハ処理室が
水素雰囲気ある場合は、ウエハ表面に水素がターミネー
トした状態のまま気相成長を開始することができ、これ
により気相成長後のウエハ表面のヘイズ濃度を低下させ
ることができると共に、ＬＰＤ（ウエハ表面レーザー散
乱体）としてカウントされる結晶欠陥の個数を低減させ
ることができる。

【００２７】

【実施例】「実施例１」ウエハ加熱用の抵抗発熱体とし
て、ＳｉＣコ−トカ−ボンヒ−タを、温度検出器として
図３に示す赤外線温度計を、それぞれ配備した図１に示
す本発明のウエハ熱処理装置を用い、ウエハを載置した
状態で、温度１０００℃、圧力４０Ｔｏｒｒ，アルゴン
ガス雰囲気下での装置の温度制御性（温度応答性、温度
再現性）、所要電力量及びウエハ面温度分布を調べた。
その結果を表１に示す。「実施例２」発熱体として、ガラス状カ−ボン（ＧＣ）
ヒ−タ−用いた以外は、実施例１と同様の装置を用い、
実施例１と同様の条件で、装置の温度制御性、所要電力
量、ウエハ面温度分布を評価した。その結果を表１に示
す。

【００２８】「比較例１」ウエハ加熱に、赤外線ランプ
を、温度検出器として図５に示す赤外線温度計を、それ
ぞれ備えた図４に示す従来のウエハ熱処理装置を用い、
ウエハを載置した状態で、温度１０００℃、圧力７６０
Ｔｏｒｒ，アルゴンガス雰囲気下での装置の温度制御性
（温度応答性、温度再現性）及びウエハ面温度分布を調
べた。その結果を表１に示す。「比較例２」温度検出器として図６に示す熱電対温度計
を用いた以外は、比較例１と同様の公知装置を用い、実
施例１と同様の条件で、装置の温度制御性、所要電力
量、ウエハ面温度分布を評価した。その結果を表１に示
す。

【００２９】「実施例３乃至実施例６」実施例１のウエ
ハ熱処理装置に枚葉式気相成長装置を組み合わせ連結し
た複合装置を作製し、この装置を用いて、温度６００乃
至１２００℃、圧力０．２乃至７６０Ｔｏｒｒ，水素ガ
ス流通量０．２乃至２００ｌ／ｍｉｎの範囲内で各々下
記表２に示した条件で各ウエハ（実施例１乃至６）を熱
処理し、処理後のウエハを大気中に曝すことなく、枚葉
式気相成長装置内に移送しそれぞれの熱処理ウエハの表
面上に気相成長膜を形成させた。次いで、各々の気相成
長膜形成後の積層ウエハについて、ヘイズ濃度、ウエハ
表面レ−ザ−散乱体個数（ＬＰＤ：０．１３５μｍ以
上）を測定評価した。その結果を表２に示す。なお、参
考例として、熱処理を行わない場合のヘイズ濃度、ウエ
ハ表面レ−ザ−散乱体個数（ＬＰＤ：０．１３５μｍ以
上）の測定結果を合わせて表２に示す。

【００３０】

【表１】

【００３１】

【表２】

【００３２】

【発明の効果】本発明のウエハ熱処理装置は、温度制御
性、経時安定性、使用耐久性に優れ、ウエハの汚染がほ
とんどない等多くの利点を有する。しかも、従来装置の
ような赤外ランプ冷却装置や複雑な構造の反射板等の設
置を要せず構造が簡単で安価に製作でき、かつ所要電力
も少なくてすむ等数多くの利点を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明のウエハ熱処理装置の実施形態
を示す概略図である。

【図２】図２は、本発明のウエハ熱処理装置に用いられ
る温度制御機構の一例を示すブロック図である。

【図３】図３は、本発明のウエハ熱処理装置における温
度センサ−の取付け状態の一例を示す概略断面図であ
る。

【図４】図４は、従来の赤外線ランプ使用したウエハ熱
処理装置を示す概略図である。

【図５】図５は、従来の赤外線ランプ使用したウエハ熱
処理装置における温度センサ−（赤外線温度センサ−）
の取付け状態の一例を示す図である。

【図６】図６は、従来の赤外線ランプ使用したウエハ熱
処理装置における温度センサ−（熱電対）の取付け状態
を示す図である。

【符号の説明】１熱処理装置２ウエハ処理室３ａ，３ｂヒ−タ−室（上、下）４温度センサ− ５ガス供給装置６ガス排出装置７ウエハ８ウエハホルダ− ９昇降機１０抵抗発熱体１１ａ、１１ｂ加熱電源１２ｃ、１２ｄ加熱電源１３カ−ボン筒（黒体筒）１４ＰＩＤ調節器１５サイリスタ１６トランス２０熱処理装置２１ウエハ２２ウエハ処理室２３ウエハホルダ− ２４赤外線ランプ２５反射板２６ランプ冷却機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者茶木勝弘神奈川県秦野市曽屋30番地東芝セラミックス株式会社開発研究所内 (72)発明者藤井達男山口県徳山市大字徳山字江口開作8231−５徳山東芝セラミックス株式会社内 (72)発明者岩田勝行神奈川県秦野市曽屋30番地東芝セラミックス株式会社開発研究所内 (72)発明者三谷慎一静岡県沼津市大岡2068−３東芝機械株式会社沼津事業所内 (72)発明者本多恭章静岡県沼津市大岡2068−３東芝機械株式会社沼津事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱処理すべきウエハを収容載置し、珪素
に対し不活性な内部雰囲気を有するウエハ処理室と、前
記ウエハ処理室内のウエハを加熱するための熱処理用加
熱装置と、前記加熱装置の温度を制御する温度制御機構
とを少なくとも備えたウエハ熱処理装置において、前記熱処理用加熱装置の熱源として抵抗発熱体が用いら
れ、該抵抗発熱体はウエハ処理室の上壁面と底壁面を外
側から挟むように夫々配設され、かつ載置ウエハの面内
域においては放射熱密度が均一となるように発熱体の抵
抗値分布が設定されていると共に、面外域においてはウ
エハの外周部からの熱放散が相殺されるよう面内域より
熱密度が高く設定されていることを特徴とするウエハ熱
処理装置。
【請求項２】前記熱処理用加熱装置に用いられる抵抗
発熱体が炭化珪素コートカーボンあるいはガラス状カー
ボンからなる発熱体であることを特徴とする請求項１に
記載されたウエハ熱処理装置。
【請求項３】前記熱処理用加熱装置の抵抗発熱体が、
ウエハ処理室と分離され、かつウエハ処理室の上壁面と
底壁面を外側から挟むように配置された２個のヒータ室
内に夫々配設されていることを特徴とする請求項１又は
請求項２に記載されたウエハ熱処理装置。
【請求項４】前記ヒータ室内に抵抗発熱体を形成する
材質に対して、不活性なガスを導入、あるいは流通させ
る機構が設けられていることを特徴とする請求項１乃至
請求項３のいずれかに記載されたウエハ熱処理装置。
【請求項５】前記載置ウエハの面内域における発熱体
の抵抗値は、ウエハの中心部に対応する位置から外周部
に対応する位置にいくにつれて、徐々に高くなるように
設定されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４
のいずれかに記載されたウエハ熱処理装置。
【請求項６】前記温度制御機構は、ウエハ温度をウエ
ハ処理室外に設置した赤外線温度センサーにより直接測
定し、前記測温値をフィードバックして、抵抗発熱体の
発熱量を制御するシステムを備えることを特徴とする請
求項１乃至請求項５のいずれかに記載されたウエハ熱処
理装置。
【請求項７】熱処理すべきウエハを収容載置し、珪素
に対し不活性な内部雰囲気を有するウエハ処理室と、前
記ウエハ処理室のウエハを加熱するための熱処理用加熱
装置と、前記加熱装置の温度を制御する温度機構とを少
なくとも備えたウエハ熱処理装置であって、前記熱処理
用加熱装置の熱源として抵抗発熱体が用いられ、該抵抗
発熱体はウエハ処理室の上壁面と底壁面を外側から挟む
ように夫々配設され、かつ載置ウエハの面内域において
は放射熱密度が均一となるように発熱体の抵抗値分布が
設定されていると共に、面外域においてはウエハの外周
部からの熱放散が相殺されるように面内域より熱密度が
高く設定されているウエハ熱処理装置を用いた熱処理方
法において、前記ウエハ熱処理装置を使用し、珪素に対し不活性な雰
囲気下に、温度６００乃至１２００℃、圧力０．２乃至
７６０Ｔｏｒｒでウエハを熱処理することを特徴とする
ウエハの熱処理方法。
【請求項８】前記ウエハ熱処理装置のウエハ処理室内
に珪素に対し不活性なガスを、流量０．２乃至２００ｌ
／ｍｉｎの範囲で流通させることを特徴とする請求項７
に記載されたウエハの熱処理方法。