JPH10177963A

JPH10177963A - ウエーハ熱処理装置

Info

Publication number: JPH10177963A
Application number: JP35419896A
Authority: JP
Inventors: Hironao Takiguchi; 浩直滝口; Toshikatsu Matsutani; 利勝松谷
Original assignee: Shin Etsu Quartz Products Co Ltd; Yamagata Shin Etsu Quartz Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Quartz Products Co Ltd; Yamagata Shin Etsu Quartz Co Ltd
Priority date: 1996-12-18
Filing date: 1996-12-18
Publication date: 1998-06-30
Anticipated expiration: 2016-12-18
Also published as: JP4071315B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、機械的強度を向上するとともに、
均熱性を維持しつつ而も装置の大型化の抑制やパーティ
クルの発生を抑え、高い熱遮断性を維持し得る枚葉式熱
処理装置の提供。【解決手段】半導体ウェーハの１又は２枚を直立支持
し熱処理を行うウエーハ熱処理装置１Ａにおいて、内部
に反応ガスを流通可能な空洞部を有し、前記ウェーハ１
０を支持するとともに前記反応ガスを前記ウェーハ表面
に放出可能に形成された石英ガラス製ウエーハ保持部２
３Ａと、前記ウエーハの熱処理面側を偏平状の偏平ドー
ム状に形成するとともに、前記ウェーハ保持部２３Ａに
支持された前記ウエーハ１０を包被し前記ウエーハの熱
処理空間を形成する石英ガラス製反応容器２Ａとを備え
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェーハの
拡散処理、酸化処理、減圧ＣＶＤなどに使用される半導
体ウェーハ熱処理装置に係わり、特にウェーハを直立状
に収納する枚葉式の半導体ウェーハの熱処理装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より半導体ウェーハの熱処理をする
場合、複数枚のウェーハをウェーハボートに積層配設載
置して、反応容器内での一括熱処理するバッチ方式が採
用されている。この方式では、ウェーハとボートとの接
触部分近傍で生じる気流の乱れや、ウェーハを多段積層
することで気流に乱れを起し投入ウェーハを均質に処理
することは困難であった。

【０００３】また、ウェーハの口径の大口径化につれ、
前記バッチ処理方式では重量負担に対応するボート及び
支持部の製作が困難であること、また、大口径化に伴う
反応容器の大型化、加熱温度分布やガス分布の均一化、
加熱源の無用の増大化につながり、ウェーハの大口径化
に対応するのには従来のバッチ方式では対処困難な種々
の問題点があった。

【０００４】さらに、次世代の、６４Ｍ、１Ｇ等の高集
積密度化の半導体製造プロセスではサブミクロン単位の
精度が要求され、複数枚のウェーハを一括処理するバッ
チシステムではウェーハの積層位置やガス流の流入側と
排出側とはそれぞれ処理条件にバラツキを生じ、また積
層されたウェーハ相互間で影響を及ぼし合い、またボー
トの接触部位よりパーティクル等が発生し、高品質の加
工は困難であった。

【０００５】上記問題解決のため、一枚若しくは２枚の
ウェーハ毎に熱処理を行なう枚葉式熱処理装置が注目さ
れ、種々の提案がなされている。例えば特開平５ー２９
１１５４号公報に開示されている熱処理装置において
は、サセプタの下方に設けた加熱源によりサセプタ上に
水平状に載置したウェーハを、低圧反応ガス雰囲気中で
加熱してウェーハ上に成膜するようにしてある。しかし
ながら、上記水平状にウェーハを載置する場合は、ウェ
ーハに自重による撓みの発生、反応容器が大型になる、
従って加熱源等の動力源も大きくなる。等の問題があ
る。

【０００６】また、特開平１ー２５９５２８号公報には
図９に示す提案が開示されている。上記提案は図に示す
ように、高温炉（加熱部）１２０とウェーハ支持装置１
３０とよりなる。高温炉１２０は、直方体形状に形成さ
れ、複数に分割された平板状ヒータ１２１、石英ガラス
製反応管１２２、均熱管１２３、断熱材１２４で構成さ
れ、高温炉１２０は下部が解放され、ウェーハ１０が支
持装置１３０の溝１３１に載せられ高温炉１２０への出
入を行なうようにしてある。なお、図示してないガス供
給管により使用目的の応じて所要ガスが上方から下方へ
流れるようにしてある。また、ウェーハ支持装置１３０
は、パイプ状の支柱１３３、前記溝１３１を設けた支持
部１３２とベース１３４とよりなり、前記溝１３１は２
枚以上のウェーハが載置できるように複数個設けてあ
る。

【０００７】上記図８に示す枚葉式の熱処理装置におい
ては、ウェーハを直立状に収納する構成であるが、高温
炉は直方体の形状により構成されているため、下記問題
点がある。１）、高温炉の形状は直方体であるため、内蔵する反応
管、均熱管も同一形状の直方体と考えられ、また、上部
は管壁に直角の上底により形成されているため、真空強
度が低い。２）、ウェーハに対する輻射熱の分布及び反応ガス流の
分布が均一でない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる従来
技術の欠点に鑑み、機械的強度を向上するとともに、均
熱性を維持しつつ而も装置の大型化の抑制やパーティク
ルの発生を抑え、高い熱遮断性を維持し得る枚葉式熱処
理装置の提供を目的としたものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、半導体ウェー
ハの１又は２枚を直立支持し熱処理を行うウエーハ熱処
理装置において、内部に反応ガスを流通可能な空洞部を
有し、前記ウェーハを支持するとともに前記反応ガスを
前記ウェーハ表面に放出可能に形成された石英ガラス製
ウエーハ保持部と、前記ウエーハの熱処理面側を偏平状
の偏平ドーム状に形成するとともに、前記ウェーハ保持
部に支持された前記ウエーハを包被し前記ウエーハの熱
処理空間を形成する石英ガラス製反応容器とを備え、前
記ウェーハ保持部から放出した反応ガスにより前記ウェ
ーハ表面を処理することを特徴とする。

【００１０】かかる発明によれば、ウェーハの収納姿勢
は直立タイプであり、ウェーハの熱処理面に対し扁平形
状とした扁平ドーム状としているので、前記反応容器は
薄肉を図っても真空強度があり、肉薄の為に軽量化が図
れる。また、扁平ドーム状としているのでウェーハ表面
への熱分布を均一とすることができるとともに、内側曲
面に沿ってガスの流れが良く、反応ガス流の分布も一様
にすることができる。また、ウエーハの熱処理面側の反
応容器を偏平化している為に、その分発熱体を接近させ
ることができ、反応容器の大きさを必要最小限に押さえ
ることができるため、結果として装置の小型化と加熱源
等の動力源も小さくする事が出来る。

【００１１】また、図１に示すように、石英ガラス製ウ
エーハ保持部２０Ａは、内部に反応ガスを流通可能な空
洞部２３Ａａ〜２３Ａｃ（図３）を有し、前記ウェーハ
を支持するとともに反応ガスを前記ウェーハ表面に放出
可能に形成されているので、前記保持部に保持されてい
るウェーハ基部の近傍から反応ガスが放出される。よっ
て、他所から反応ガスが放出され、その反応ガスが保持
部の存在による滞留もしくは流速の乱れ等により、流体
損出によってウェーハ基部近傍の反応ガスによる処理に
影響されることがなく、効率のよい処理を行うことがで
きる。

【００１２】また、前記反応容器に前記ウエーハ保持部
の脱出用開口部を開設するとともに、前記脱出用開口部
より延出する前記ウェーハ保持部の石英ガラス製延出部
の少なくとも一部に泡入若しくは他の手段により不透明
化した不透明部位を設け、前記反応容器内の熱の外部へ
の伝達を防止するように構成することも本発明の有効な
手段である。

【００１３】このように構成することにより、前記反応
容器の加熱処理空間内で加熱処理した高温が、前記不透
明部位で遮断され、前記ウェーハ保持部の石英ガラス製
延出部を介して処理空間内の熱が容器外に伝搬しようと
した場合でも前記不透明部位で阻止され、処理空間内の
熱降下や均熱性の維持が可能となり、結果として高品質
のウエーハ熱処理が出来る。

【００１４】又、前記延出部と一体化するベース体８
Ａ，８Ｂ（図１、図５）も非透明石英ガラス材で形成さ
れ延出部位の一部として機能するように構成することが
望ましい。これによりフランジのシール部分６Ａ，６Ｂ
に高温が伝搬する恐れがなく、前記延出部の不透明部位
１６Ａ，１６Ｂとあいまって延出部基端側に後記する昇
降治具や起伏治具を配した場合その部分にも熱伝搬が生
じる恐れがなく、これらを耐熱治具で構成する必要がな
くなる。

【００１５】また、前記ウエーハ保持部の前記反応容器
外への延出部から反応ガスを導入するとともに、該延出
部を保温する発熱手段を配設することが望ましく、ま
た、前記延出部内の反応ガス通路を螺旋状に形成する
と、さらに望ましい。

【００１６】この手段によると、前記ウエーハ保持部の
延出部へ前記反応容器外から反応ガスを導入する場合
は、前記反応容器の加熱処理空間内で加熱処理温度が低
下しないように管理する必要があり、その際に、発熱手
段を配設することにより前記延出部を保温し、導入され
る反応ガスをヒートアップすることができる。その際
に、反応ガス通路を螺旋状に形成することにより、発熱
手段よる反応ガスのヒートアップ時間が増えるととも
に、螺旋径及び発熱手段を適宜設定することにより要求
される広い温度範囲に適応することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。但し、この
実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形
状、その相対的配置等は特に特定的な記載がないかぎり
は、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単
なる説明例にすぎない。

【００１８】図１は本発明の実施の形態に係る２枚のウ
エーハを加熱処理する枚葉式熱処理装置の一例を示す概
略構成図である。図１に示す熱処理装置は、偏平ドーム
状の反応容器２Ａと該容器内にウエーハ１０、１０を直
立支持する支持治具２０Ａと前記反応容器２Ａの偏平側
に対面して配設した一対の平板状発熱体３Ａからなり、
前記反応容器２Ａはウェーハ１０の熱処理面に対し扁平
形状とした扁平ドーム状とし、反応容器２Ａの大きさを
必要最小限に押さえるとともに、該反応容器２Ａは、透
明石英ガラスよりなる一体構成の反応容器本体５Ａに非
透明石英ガラス板からなるフランジ６Ａを溶接接合す
る。

【００１９】支持治具２０Ａは図２に示すように、石英
ガラス材よりなり、前記ウエーハ１０を直立に支持する
保持部２３Ａと、該保持部２３Ａより反応容器２Ａ外に
垂下する延出部１５Ａと、該延出部１５Ａと前記保持部
２３Ａとの間に前記反応容器内の熱の外部への伝達を防
止するために、泡入若しくは他の手段により不透明化し
た不透明部位の断熱部１６Ａを有し、該断熱部１６Ａは
ベース体８Ａと溶接接続し、そして、前記フランジ６Ａ
下面にＯリング７を介して反応容器２Ａ内を気密密閉し
ている。

【００２０】また、保持部２３Ａは、ウェーハ１０を載
置するスリット２２Ａを有し、ウェーハ１０と交差する
方向に複数の中空管材で形成された支え腕１９、１９
と、該支え腕１９、１９間を連結する連結腕２４、２４
と、前記延出部１５Ａに連結する反応ガス導入部１７Ａ
と開口部１８Ａを介して導通する導入腕２１とで構成さ
れている。

【００２１】また、図３に示すように保持部２３Ａのス
リット２２Ａの内壁２２ａは波型に形成され、ウェーハ
１０と接触しない波底とウェーハ１０の表面との間隙か
ら反応ガスが放出可能に構成されている。よって、反応
ガス導入部１７Ａからのガス流は開口部１８を通って導
入腕２１の通路２３Ａａから連結腕２４の通路２３Ａｂ
に流れ、さらに支え腕１９のスリット２２Ａから反応容
器２Ａ内に放出されるように構成されている。尚、上述
の実施の形態においては、反応ガス放出空隙をスリット
２２Ａに設けているが、必ずしもこれに限定されるもの
ではなく、支え腕１９、導入腕２１等に小孔を開設し
て、該小孔から反応ガスを放出するように構成してもよ
い。

【００２２】また、ウエーハ支持治具２０Ａはウエーハ
１０を支持した状態で、反応容器２Ａのフランジ６Ａに
係合する昇降手段（リフト）４Ａにより反応容器２Ａを
昇動させるか若しくは支持治具２０Ａ自体を下降させる
事によりウエーハ１０が容器下側開口５Ａａより出し入
れ可能に構成してある。

【００２３】なお、ウエーハ装填時には、該支持治具２
０Ａのベース体８Ａとフランジ６Ａとの間に介装したＯ
リング７を押圧して密閉可能の構成にしてある。また、
熱処理時には配管９を介して気体を吸引し所定減圧下
で、配管１１より反応ガスを反応容器２Ａ内に送り配管
９より排出させ、各種成膜がなされる。この場合は反応
ガスは前記保持部２３Ａよりウエーハ１０のそれぞれの
熱処理面に添って淀みなく流れを形成し、均一な成膜を
可能にしてある。又、ウエーハ支持治具２０Ａはウエー
ハ１０を３箇所で支持する３点方式や４箇所で支持する
４点方式等があるが特に限定されない。なお、図１は、
２枚のウエーハ１０の加熱処理面が外側に位置するよう
に互いに裏面を背中合わせに支持してある。

【００２４】次にかかる実施の形態に基づく熱処理装置
のウエーハ装填方法について説明する。まず、図４に示
すように２枚のウエーハ装填方式の場合には、前記支持
治具２０Ａ起立位置の一側に処理済ウエーハストッカ６
２と未処理ウエーハ収納ストッカ６３を配置してなる一
のウエーハ装填部７０Ａを設け、前記支持治具２０Ａが
不図示の起伏機構を介してウエーハ装填側に向け伏設且
つ、軸を中心として１８０°回転可能に構成する。

【００２５】そして前記したように２枚のウエーハを直
立支持させた支持治具２０Ａを反応容器２Ａ下側開口よ
り抜出した後（（１）→（２））、一のウエーハ装填部
７０Ａ側にほぼ水平方向に傾動（伏設）させ（（２）→
（３））、ウェーハ保持スリットに位置する加熱処理後
の上側の第１のウエーハ１０１を抜出して処理済ウエー
ハストッカ６２に装填した後、未処理ウエーハ収納スト
ッカ６３より未処理ウエーハを引出し、前記ウェーハ保
持スリットに装填させる。

【００２６】次に、前記支持治具２０Ａを直立に起立さ
せ且つ１８０°軸中心に回転させた後、前記一のウエー
ハ装填部７０Ａ側にほぼ水平方向に傾動（伏設）させ
（（３）→（４））、ウェーハ保持スリットに位置する
加熱処理後の第２のウエーハ１０２を抜出して処理済ウ
エーハストッカ６２に装填し、次に未処理ウエーハ収納
ストッカ６３より未処理ウエーハを引出し、１８０°反
転により上側となったウェーハ保持スリットに装填させ
る。前記支持治具２０Ａに２枚のウエーハを装填させた
後、起立させ（（２）→（１））所定の処理を行う。

【００２７】かかる実施の形態によれば、上側ウエーハ
と下側ウエーハが同一方向位置で挿入する事が出来る為
に、加熱処理面を上側に積層配置した一のウエーハスト
ッカのみで加熱処理面が夫々外側に向けて装填する事が
出来、結果として装填作業の容易化と自動化が達成し得
る。

【００２８】図５は本発明の実施の形態に係る１枚のウ
エーハを加熱処理する枚葉式熱処理装置の一例を示す概
略構成図である。図１との実質的相違点は、図１のウェ
ーハ支持治具２０Ａはウェーハ２枚を保持しているのに
対して、図５のウェーハ支持治具２０Ｂはウェーハ１枚
を保持することであり、したがって、ウェーハ支持治具
２０Ｂ及び反応容器２Ｂは、図１の反応容器２Ａ及びウ
ェーハ支持治具２０Ａより小さく形成される点である。

【００２９】図５に示す熱処理装置は、偏平ドーム状の
反応容器２Ｂと該容器内に１枚のウエーハ１０を直立支
持する支持治具２０Ｂと前記反応容器２Ｂの偏平側に対
面して配設した一対の平板状発熱体３Ｂからなり、前記
反応容器２Ｂはウェーハ１０の熱処理面に対し扁平形状
とした扁平ドーム状とし、反応容器２Ｂの大きさを必要
最小限に押さえるとともに、該反応容器２Ｂは、透明石
英ガラスよりなる一体構成の反応容器本体５Ｂに非透明
石英ガラス板からなるフランジ６Ｂを溶接接合する。

【００３０】支持治具２０Ｂは、石英ガラス材よりな
り、前記ウエーハ１０を直立に支持する保持部２３Ｂ
と、該保持部２３Ｂより反応容器２Ｂ外に垂下する延出
部１５Ｂと、該延出部１５Ｂと前記保持部２３Ｂとの間
に前記反応容器内の熱の外部への伝達を防止するため
に、泡入若しくは他の手段により不透明化した不透明部
位の断熱部１６Ｂを有し、該断熱部１６Ｂはベース体８
Ｂと溶接接合し、そして、前記フランジ６Ｂ下面にＯリ
ング７を介して反応容器２Ｂ内を気密密閉している。

【００３１】また、保持部２３Ｂは、１枚のウェーハ１
０を載置するスリット２２Ｂを有した中空管材で形成さ
れ、前記延出部１５Ｂに連結する反応ガス導入部１７Ｂ
とにより反応ガスを導入可能に構成されている。また、
保持部２３Ｂのスリット２２Ｂの内壁は波型に形成さ
れ、ウェーハ１０と接触しない波底とウェーハ１０の表
面との間隙から反応ガスが放出可能に構成されている。
また、保持部２３Ｂのウェーハ基部近傍に小孔を開設し
て、該小孔から反応ガスを放出するように構成してもよ
い。

【００３２】また、ウエーハ支持治具２０Ｂはウエーハ
１０を支持した状態で、反応容器２Ｂのフランジ６Ｂに
係合する昇降手段（リフト）４Ｂにより反応容器２Ｂを
昇動させるか若しくは支持治具２０Ｂ自体を下降させる
事によりウエーハ１０が容器下側開口５Ｂａより出し入
れ可能に構成してある。

【００３３】なお、ウエーハ装填時には、該支持治具２
０Ｂのベース体８Ｂとフランジ６Ｂとの間に介装したＯ
リング７を押圧して密閉可能に構成し、熱処理時には配
管９を介して気体を吸引し所定減圧下で、配管１１より
反応ガスを反応容器２Ｂ内に送り配管９より排出させ、
各種成膜がなされる。この場合は反応ガスは前記保持部
２３Ｂよりウエーハ１０のそれぞれの熱処理面に添って
淀みなく流れを形成し、均一な成膜を可能にしてある。
又、ウエーハ支持治具２０Ｂはウエーハ１０を３箇所で
支持する３点方式や４箇所で支持する４点方式等がある
が特に限定されないことは勿論のことである。

【００３４】次にかかる実施の形態に基づく熱処理装置
のウエーハ装填方法について説明する。図６に示すよう
に、前記支持治具２０Ｂに１枚のウエーハを直立支持さ
せる場合には、前記ウエーハ支持治具２０Ｂのウエーハ
保持部２３Ｂの基端側に起伏機構が設けられており、前
記したように反応容器２Ｂの下側開口より前記支持治具
２０Ｂを抜出した後（（１）→（２））、ほぼ水平方向
に傾動（伏設）させ（（２）→（３））、加熱処理後の
前記１枚のウエーハ１０を抜出して処理済ウエーハスト
ッカ６２に装填した後、未処理ウエーハを未処理ウエー
ハ収納ストッカ６３より引出し、前記支持治具２０Ｂに
装填させた後、起立させて所定の処理を行う。

【００３５】図７（ａ）は、ウェーハ支持治具の他の実
施の形態を示す構成図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−
Ａ断面図である。これらの図において、支持治具２０Ｅ
は、石英ガラス材よりなり、前記ウエーハ１０を直立に
支持する保持部２３Ｅと、該保持部２３Ｅより反応容器
２Ａ（図１）若しくは反応容器２Ｂ（図５）外に垂下す
る延出部１５Ｅと、該延出部１５Ｅと前記保持部２３Ｅ
との間に前記反応容器内の熱の外部への伝達を防止する
ために、泡入若しくは他の手段により不透明化した不透
明部位の断熱部１６Ｅ等からなる。

【００３６】保持部２３Ｅは、内部に空所を有し、なだ
らかに湾曲して凹状に形成された上面２３Ｅａにウェー
ハ１０を載置するスリット２２Ｅ，２２Ｅが設けられ、
該スリット２２Ｅの長手方向に沿って前記スリット２２
Ｅの両側に小孔３１が開設されている。よって、反応ガ
ス導入部１７Ｅからのガス流は中央部分に開設されてい
る開口部１８Ｅを通って保持部２３Ｅの内部に流入し、
スリット２２Ｅに直立保持されるウェーハ１０と保持部
内壁間からウェーハ１０の反対側に流れ、保持部２３Ｅ
内に充満する。そして、そのガスは小孔３１から反応容
器２Ａ（図１）、もしくは反応容器２Ｂ（図５）内に放
出されるように構成されている。

【００３７】尚、上述した図７の保持部２３Ｅは、スリ
ット２２Ｅが設けられた凹状曲面２３Ｅａで形成した上
面と、平らな平面２３Ｅｂで形成した下面とを有して構
成されているが、かならずしもこれに限定されるもので
はない。すなわち、前記上面及び下面は、平面もしくは
湾曲した凸面であっても、ウェーハ１０を保持すること
ができる。したがって、前記上面及び下面が、互いに平
行な曲面もしくは平面であっても、また、前記上面及び
下面がそれぞれ任意の曲面もしくは平面の組み合わせで
あってもよいことは勿論のことである。

【００３８】図８は、反応ガスを事前に加熱して反応容
器に導入する発熱手段を示す構成図である。図８（ａ）
は、内部に反応ガス流通路を有するとともに、ウェーハ
１０に反応ガスを放出可能な開口部を備えたウェーハ保
持部２３Ｃと、該ウェーハ保持部２３Ｃと反応ガスを導
入する延出部１５Ｃと、前記保持部２３Ｃと前記延出部
１５Ｃとの間に前記反応容器内の熱の外部への伝達を防
止するために、泡入若しくは他の手段により不透明化し
た不透明部位の断熱部１６Ｃと、前記延出部１５Ｃの近
傍に所定距離離間して配置し、前記延出部１５Ｃ内の反
応ガスを加熱する発熱手段３０とが配設されている。

【００３９】この手段によると、前記ウエーハ保持部の
延出部へ前記反応容器外から反応ガスを導入する場合
は、前記反応容器の加熱処理空間内で加熱処理温度が低
下しないように管理する必要があるが、その際に、発熱
手段を配設することにより前記延出部を保温し、導入さ
れる反応ガスをヒートアップすることができる。尚、こ
の発熱手段３０は電気的発熱手段であっても、また、燃
焼的発熱手段、その他、気体もしくは液体による発熱手
段でもよく、輻射熱により延出部内の反応ガスを加熱す
るものであればよい。

【００４０】また、図８（ｂ）は、内部に反応ガス流通
路を有するとともに、ウェーハ１０に反応ガスを放出可
能な開口部を備えたウェーハ保持部２３Ｄと、該ウェー
ハ保持部２３Ｄと反応ガスを導入する延出部１５Ｄと、
該延出部１５Ｄ内に配置された反応ガスの螺旋状通路２
５と、前記延出部１５Ｄの近傍に所定距離離間して配置
し、該螺旋状通路２５内の反応ガスを加熱する発熱手段
３０とが配設されている。尚、前記延出部１５Ｄには、
図８（ａ）に示すように前記反応容器内の熱の外部への
伝達を防止するために、泡入若しくは他の手段により不
透明化した不透明部位の断熱部を設けることができる。

【００４１】この手段によると、前記ウエーハ保持部の
延出部へ前記反応容器外から反応ガスを導入する際に、
発熱手段により前記延出部を保温し、導入される反応ガ
スをヒートアップし、前記反応容器の加熱処理空間内で
加熱処理温度が低下しないように管理することができる
とともに、反応ガス通路を螺旋状に形成することによ
り、発熱手段による反応ガスのヒートアップ時間が増え
るとともに、螺旋径及び発熱手段を適宜設定することに
より要求される広い温度範囲に適応することができる。

【００４２】尚、本実施の形態において、ウェーハ保持
治具２０Ａ及び２０Ｅは２枚のウェーハを直立保持する
態様で説明しているが、スリット２２Ａを１本とするこ
とで、又、スリット２２Ｅを１本とするとともに小孔３
１を該スリット２２Ｅの長手方向に配置することで、図
５に示すような１枚のウェーハを収納する熱処理装置に
適用できることは勿論のことである。

【００４３】また、本実施の形態においては、反応容器
の下部に開口部を設け、ウエーハ支持治具を配置してウ
ェーハを起立して熱処理を行っているが、反応容器の上
部に開口部を有し、ウエーハ支持治具を前記上部の開口
部に配置するとともにウェーハを吊り下げ保持してもよ
いことは勿論である。

【００４４】以上詳述したように、本実施の形態による
と、反応容器内のウェーハの収納姿勢は、重力方向にウ
ェーハ面が直立するタイプであり、ウェーハに自重によ
る撓みの発生を極力防止でき、熱処理による半導体特性
のバラツキを極力防止できるとともに、ウェーハを水平
状態に載置した場合の撓みによるウェーハ保持機構に余
裕をとることにより反応容器が大型化することもない。

【００４５】また、ウェーハの熱処理面に対し扁平形状
とした扁平ドーム状としているので、前記反応容器は薄
肉を図っても真空強度があり、肉薄の為に軽量化が図れ
る。また、偏平反応容器は偏平球面の連続体により形成
されているので、収納する直立ウエーハに対し、必要最
小限の大きさを可能とする無駄のない形態の設計を可能
にし、且つ高真空強度と高耐熱衝撃度を具備させること
ができる。そのため、スペース効率も上がり、且つ拡散
用処理熱の輻射を可能にし、また、扁平ドーム状として
いるのでウェーハ表面への熱分布を均一とすることがで
きるとともに、内面の連続曲面により内側曲面に沿って
ガスの流れが良く、反応ガスの淀みない流れを可能に
し、反応ガス流の分布も一様にすることができ、均一な
成膜を可能にしている。

【００４６】また、ウエーハの熱処理面側の反応容器を
偏平化している為に、その分発熱体を接近させることが
でき、反応容器の大きさを必要最小限に押さえることが
できるため、結果として装置の小型化と加熱源等の動力
源も小さくする事が出来る。

【００４７】また、石英ガラス製ウエーハ保持部は、内
部に反応ガスを流通可能な空洞部を有し、前記ウェーハ
を支持するとともに前記反応ガスを前記ウェーハ表面に
放出可能に形成されているので、前記保持部に保持され
ているウェーハ基部の近傍から反応ガスが放出され、よ
って、他所から反応ガスが放出され、その反応ガスが保
持部の存在による滞留もしくは流速の乱れ等により、流
体損出によってウェーハ基部近傍の反応ガスによる処理
に影響されることがなく、効率のよい処理を行うことが
できる。

【００４８】また、前記反応容器に前記ウエーハ保持部
の脱出用開口部を開設するとともに、前記脱出用開口部
より延出する前記ウェーハ保持部の石英ガラス製延出部
の少なくとも一部に泡入若しくは他の手段により不透明
化した不透明部位を設け、前記反応容器内の熱の外部へ
の伝達を防止するように構成しているので、前記反応容
器の加熱処理空間内で加熱処理した高温が、前記不透明
部位で遮断され、前記ウェーハ保持部の石英ガラス製延
出部を介して処理空間内の熱が容器外に伝搬しようとし
た場合でも前記不透明部位で阻止され、処理空間内の熱
降下や均熱性の維持が可能となり、結果として高品質の
ウエーハ熱処理が出来る。

【００４９】又、前記延出部と一体化するベース体も非
透明石英ガラス材で形成され延出部位の一部として機能
するように構成しているので、フランジのシール部分に
高温が伝搬する恐れがなく、前記延出部の不透明部位と
あいまって延出部基端側に昇降治具や起伏治具を配した
場合においてもその部分にも熱伝搬が生じる恐れがな
く、これらを耐熱治具で構成する必要がなくなる。

【００５０】また、前記ウエーハ保持部の前記反応容器
外への延出部から反応ガスを導入するように構成してい
るので、前記ウエーハ保持部の延出部へ前記反応容器外
から反応ガスを導入する場合は、発熱手段を配設するこ
とにより前記延出部を保温し、導入される反応ガスをヒ
ートアップすることができ、前記反応容器の加熱処理空
間内で加熱処理温度が低下しないように管理することが
できる。そして、その際に、反応ガス通路を螺旋状に形
成することにより、発熱手段による反応ガスのヒートア
ップ時間が増えるとともに、螺旋径及び発熱手段を適宜
設定することにより要求される広い温度範囲に適応する
ことができる。

【００５１】

【発明の効果】以上記載した如く発明によれば、本発明
は、機械的強度を向上するとともに、均熱性を維持しつ
つ而も装置の大型化の抑制やパーティクルの発生を抑
え、高い熱遮断性を維持し得る枚葉式熱処理装置を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る２枚のウエーハを収
納した場合の枚葉式熱処理装置の概略の構成を示す断面
図である。

【図２】ウェーハ支持治具の構成を示す構成図である。

【図３】ウェーハ保持部のウェーハ保持状態を示す構成
図である。

【図４】２枚のウエーハをウエーハ支持溝に背中合せに
夫々配設した石英ガラス製ウエーハ支持治具を反応容器
より装出可能に構成したウエーハ熱処理装置のウエーハ
装填方法を示す作用図である。

【図５】本発明の実施の形態に係る１枚のウエーハを収
納した場合の枚葉式熱処理装置の概略の構成を示す断面
図である。

【図６】１枚のウエーハをウエーハ支持治具に配設した
ウエーハ熱処理装置のウエーハ装填方法を示す作用図で
ある。

【図７】他のウェーハ支持治具の構成を示す構成図であ
る。

【図８】（ａ）は反応ガスを加熱する発熱機構の第１実
施の形態を示す構成図であり、（ｂ）は反応ガスを加熱
する発熱機構の第２実施の形態を示す構成図である。

【図９】従来の枚葉式熱処理装置の概略の構成を示す断
面図である。

【符号の説明】

１枚葉式熱処理装置（１Ａ，１Ｂ）２反応容器（２Ａ，２Ｂ）３平板状発熱体（３Ａ，３Ｂ）５反応容器本体（５Ａ，５Ｂ）６フランジ（６Ａ，６Ｂ）８ベース体（８Ａ，８Ｂ）１０半導体ウェーハ１５延出部（１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５
Ｄ，１５Ｅ）１６断熱部（１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６
Ｅ）２０支持治具（２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０
Ｄ，２０Ｅ）２３保持部（２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３
Ｄ，２３Ｅ）２５スパイラル配管３０発熱手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０１Ｌ 21/324 Ｈ０１Ｌ 21/324 ＱＲ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体ウェーハの１又は２枚を直立支持
し熱処理を行うウエーハ熱処理装置において、内部に反応ガスを流通可能な空洞部を有し、前記ウェー
ハを支持するとともに前記反応ガスを前記ウェーハ表面
に放出可能に形成された石英ガラス製ウエーハ保持部
と、前記ウエーハの熱処理面側を偏平状の偏平ドーム状に形
成するとともに、前記ウェーハ保持部に支持された前記
ウエーハを包被し前記ウエーハの熱処理空間を形成する
石英ガラス製反応容器とを備え、前記ウェーハ保持部から放出した反応ガスにより前記ウ
ェーハ表面を処理することを特徴とするウエーハ熱処理
装置。
【請求項２】前記反応容器に前記ウエーハ保持部の脱
出用開口部を開設するとともに、前記脱出用開口部より
延出する前記ウェーハ保持部の石英ガラス製延出部の少
なくとも一部に泡入若しくは他の手段により不透明化し
た不透明部位を設け、前記反応容器内の熱の外部への伝
達を防止することを特徴とする請求項１記載のウエーハ
熱処理装置。
【請求項３】前記ウエーハ保持部の前記反応容器外へ
の延出部から反応ガスを導入するとともに、該延出部を
保温する発熱手段を配設したことを特徴とする請求項１
及び２記載のウエーハ熱処理装置。
【請求項４】前記延出部内の反応ガス通路を螺旋状に
形成したことを特徴とする請求項３記載のウエーハ熱処
理装置。