JPS6163023A - 薄板状被処理物の加熱処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は半導体ウェハーなどの薄板状被処理物を加熱し
てその表面に熱処理を施すための加熱処理装置に関する
。

（従来の技術） 予め加熱された半導体ウェハー上に膜杉或のための元素
を含んだ反応ガスを送り込み、半４体つ工へ−上での熱
化学反応を利用して所望の膜を形成するようにしたＣ　
Ｖ　Ｄ　（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　ＶａｐｏｒＱ＠ｐａｓｉ
ｔｏｎ）処理１表面にリン、ホウ素、金などを塗布した
半導体ウェハーを加熱することで、上記元素を半導体ウ
ェハー内部にドーピングせしめるようにした拡散処理、
或いは半導体ウェハー表面に残った有機物マスクと酸Ｊ
（オゾン）とを高温下において反応せしめ、有機物マス
クを消失するようにしたアッシング（クリーニング）処
理を行う装置として、従来から各種の加８装置が提供さ
れている。

この加熱装置として最も一般的なものは、ＭＡ置きの石
英反応管の周囲にヒータを配設し１石英反応管内に多数
の半４体ウェハーを収納し、ヒータにて半導体ウェハー
を加熱するとともに反応管内に所定のガスを供給するよ
うにした装置であるが、この装置はスペース的に不利で
あるため、本出願人は先に特開昭５９−３９３４１号と
して縦型の処理チャンバーを用いた加熱処理装置を提案
している。

（発明が解決しようとする問題点） 半導体ウェハーなどを加熱する装置として上記の他にも
各種装置が提案されているが、いずれの装置にあっても
、加熱中に半導体ウェハーなどの薄板状被処理物を枠体
或いはアーム等の部材によって保持しており、被処理物
は何らかの部材にその一部が接触した状態で加熱処理さ
れる。このように一部が何らかの部材に接触した状態で
被処理物を加熱処理すると、当該一部が十分に加熱処理
されないこととなる。

また被処理物を均一に加熱処理するには被処理物又は加
熱装置の一方を回転移ｆｈ等をさせっつ処理することと
なるが、このための装置を更に付加しなければならず、
装置全体の複雑化、小型化を招くという問題がある。

（問題点を解決するための手段） 上記従来の問題点を解決すへ〈未発１１は、加熱処理装
置の本体内に、−［、板、中板及びド扱を水を状態で上
下方向に毛ね、上根と中板との間にはＢ板状被処理物の
収納空間を、中板と下板との間にはガス供給空間をそれ
ぞれ形成するとともに、中板には前記収納空間とガス供
給空間とを連通ずる貫通孔を斜めに穿設し、ガス供給空
間に供給されたガスを前記貫通孔を介して収納空間内に
噴出せしめ、この噴出ガスによって被処理物を収納空間
内で浮かした状７ｇで［１，つ回転させつつ加熱処理を
施すようにした。

（実施例） 以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

第１図は未発明に係る加熱処理装置を拡散処理装置に応
用した例を示す概略図であり、この拡散処理装置（１）
は半導体ウェハーの収納カセット（２）、搬送ベルト（
３）・・・、これら搬送ベルト（３）・・・間に配置さ
れる出し入れ部材（４）、（４）及びこの出し入れ部材
（４）、（４）の側方に設置される加熱処理装！　（５
）　、（５）によって主要なる部分が構成される。

収納カセット（２）は対向する側板（６）、（８）を棒
材（８）、（８）で連結してなり、ｒ端を７ングル状の
家持部材（７）に位置されている。＠板（８）、（６）
の内側面には多数の横溝が形成され、これらｗ１溝に半
導体ウェハー（９）の端部を掛市することで、半導体ウ
ェハー（９）・・・が収納カセット（２）内に上下方向
に離間して複数枚保持される。また収納カセット（２）
は搬送ベルト（３）を跨ぐように設けられ［Ｌつ図示し
ないシリンダユニット等により支持部材な介してシ１降
動目在とされている。而して収納カセット（２）が側板
（８）、（８）の内側面の横溝間隔に応じて一段づつ下
降することで、収納カセット（２）内の半導体ウェハー
（９）は下段のものから順に搬送ベルト（３）上に送り
出され、出し入れ部材（４）の位置まで搬送される。

出し入れ部材（４）は回転自在な軸部（ｌＯ）にアーム
（１１）を固着してなり、前後方向、左右方向及び上下
方向にシリンダユニット等により移動ｄｆ鋤とされてい
る。

一方、加熱処理装２ｔ（，５）は第２図の分解斜視図及
び第４図の要？＄縦断面図にも示すように略々ボックス
状をなす本体（１２）の上部及び下部に加熱装置（＋３
）　、　（＋４）を配ｔしている。加熱装置（１３）は
ホックス状ケース（＋５）に凹状反射板（＋６）を取り
付け、この凹状反射板（１６）よりも下方に紫外線ラン
プ（１７）・・・をモ行に配設し、加ｆＳ装置（１４）
もボックス状ケース（１Ｂ）に凹状反射板（１３）を取
り付け、この凹状反射板（１９）よりも上方に紫外線ラ
ンプ（２０）・・・を１を行に配設している。そして凹
状反射板（＋ｅ）、（＋９）とケース（１５）、（１８
）との間に形成される空間をパイプ（２１）でつなぎ、
例えば−ヒカの加執装置（１３）に取り付けたパイプ（
２２）から凹状反射板（１６）とケース（１５）にて区
画される空間に冷却水を供給し、この冷却水をパイプ（
２１）を介して凹状反射板（１９）とケース（１８）に
て区画される空間に導き、パイプ（２３）を介して外部
に排出する。而して、紫外線ランプ（＋７）　、（２ｏ
）の冷却を有効に行うことができる。また、加熱処理装
置（５）を組立てるに際し、上部の紫外線ランプ（１７
）・・・を左右方向に配列する場合には下部の紫外線ラ
ンプ（２０）・・・を前後方向に配列するよにし、紫外
線ランプ（１７）・・・、　（２２）・・・が互いに直
交する方向に配列し、加熱を均等になすようにすること
が好ましい。

更に上下の加８装２１（１３）、（＋４）の間の本体（
１２）内には第３図に示す如くフランジ部（１２ａ）を
内方へ突出し、このフランジ部（１２ａ）の上面に下板
（２０を、この下板（２０の上面に中板（２５）を、こ
の中板（２５）の上面に上板（２６）をそれぞれ水平状
態で重ね合わせている。そして、前記フランジ部（＋２
ａ）にはガス供給用の通路（２７）、（２７）が穿設さ
れ、中板（２５）と下板（２４）との間にはガス供給用
の通路（２７）、（２７）とつながるガス供給用空間（
！ｌｚ）が形成される。また、上板（２６）と中＆　（
２５）との間には半導体ウェハー（９）の収納空間（Ｓ
２）が形成される。

この収納空間（Ｓ２）を形成する中板（２５）には一端
部から中心部に向って＋ｉｉｊ記出し入れ部材（４）の
アーム（１１）が侵入する［１１広の溝（２８）と、ガ
ス供給用空間（Ｓ＋）と収納空間（Ｓｔ）を連通する貫
通孔（２９）・・・を穿設している０貫通孔（２８）・
・・は中板の平面図である第４図に示す如く、中板（２
５）に形成した円形凹部（２５ａ）の中心を中心点とし
た少なくとも１つの円周上に等間隔離間して設けられ、
１つ各貫通孔（２３）・・・はそれぞれが属する円周の
接線方向を基準として同一方向に等角度傾斜して穿設さ
れるとともに、収納空間（Ｓ２）側の開口部がガス供給
空間（Ｓｌ）側の開口部よりも内側に位置している。

而して、ガス供給通路（２７）　、（２７）からガス供
給用空間（Ｓ　＋）内に入ったガスは貫通孔（２９）・
・・を介して収納空間（ＳＪ内へ噴出される。そして収
納空間（Ｓｔ）内への噴出ガスは貫通孔（２９）・・・
が前記した如さ斜め孔となっているため旋回流となり、
収納空間（Ｓｔ）内の半導体ウェハー（９）を浮き上が
らせた状態で回転せしめる。

尚、前記上板（２Ｂ）、中板（２５）及び下板（２４）
はいずれも合成石英をその構成材料とし、半導体つエム
−（９）を加熱処理するにあたって汚染が生じないよう
にしている。

以上の構成からなる拡散装置の作用を以下に述べる。こ
こで本実施例にあっては加熱処理装置（５）　、（５）
を上流側と下流側に配置し、上流側の加熱処理装！　（
５）にあっては上部又は下部の加熱装置（１３）、（１
４）の一方のみを使用し、半導体ウェハー（９）を例え
ば５００℃程度の中間温度まで加熱し、下流側の加熱処
理装置にあっては上部及び下部の加熱装’ｌ　（１３）
　、（１４）の双方を使用し半導体ウェハー（３）を例
えばｔｏｏｏ℃程度まで加熱するものとする。また、カ
セット（２）内に収納される半４体ウェハー（９）の表
面は選択的にマスクで覆われて、しかもその上に拡散材
料が均一に被着されている。

先ず、出し入れ部材（０のアーム（ｌりが上流側の搬送
ベルト（３）側に回動し、且つ搬送ベルト・（３）間に
位置している状態においで、カセット（２）丙に収納さ
れた半導体ウェハ−（９）のうち最下段にあるものが搬
送ベル）（３）により、出し入れ部材（０のアーム（１
１）上まで運ばれる。そして半導体ウニ／％　−（９）
を真空’Ｊｉ着する機能を有するアーム（１１）上に半
導体ウェハー（９）が１！ｌされ。

アーム（１１）に真空吸着されたならば出し入れ部材（
０を上昇せしめ、且つアーム（ｌりを加熱処理装置（４
）側に回動せしめる。而る後、アーム（１１）上に半導
体ウェハー（９）を載せたまま出し入れ部材（０を加熱
処理装置（５）の溝（２８）から侵入せしめ、アーム（
１１）の真空引きを解除せしめてから。

出し入れ部材（４）を下降して半導体ウェハー（９）を
収納空間（Ｓ−ｔ）内に収める。

この後、出し入れ部材（０を後退させ、収納空間（Ｓ２
）への入口となる開口を閉じ加熱処理を施す、この加熱
処理は前記した如く半導体ウェハー（８）を収納空間（
ＳＯ内で浮かした状態、つまり他の部材に非接触となっ
た状！懲で回転させつつ行う。

そして所定時間５００℃程度で半導体ウェハー（９）を
加熱したならば、再びアーム（１１）を収納空間（Ｓｚ
）内に座し入れ、半導体ウェハー（９）を収納室ＩＩＪ
Ｉ（Ｓ２）から取り出し、更にアーム（１１）を中間の
搬送ベルト（３）方向に回動せしめ出し入れ部材（４）
を下降せしめて半導体ウェハー（９）を搬送ベルト（３
）上に移す。

この後、前記同様に下流側に配置した出し入れ装置（４
）により５００℃程度まで加熱された半導体ウェハー（
９）を下流側の加熱処理！！　２１（５）内に入れ、前
記同様の操作で１０００℃程度まで加熱する。

斯る加熱により、半導体ウェハー（３）表面に塗布され
た拡散材料は該表面のうちマスクで苧われていない部分
に拡散する。特に本実施例にあっては半導体ウェハー（
９）を−日一中１■温度まで加熱するようにしたため、
拡散を均−且つ確実に行うことができる。

尚、実施例にあっては、半導体ウェハーに拡散処理を施
す場合について述へたが本発明に係る加熱処理装置はこ
れに限らず、ＣＶＤ処理、クリーニング、アッシング等
各種加熱処理に応用でき。

また非処理物も半導体ウェハーに限らず、あらゆるｆ）
板状の非処理物に応用し得る。

（発明の効果） 以上に述へた如く本発明によれば、加熱処理装置本体内
に、上板、中板及び下板を水平状１５で上下方向に重ね
、上板と中板との間には非処理物の収納空間を、中板と
下板との間にはガス供給空間を形成し、中板に形成した
斜めの貫通孔を介してガス供給空間内のガスを収納空間
内に噴出させ。

この噴出ガスにより非処理物を収納空間内で浮かせた状
態で回転させつつ加熱するようにしたので、非処理物を
非接触状態で加熱処理でき、加熱処理を均一になすこと
ができる。特に前記貫通孔を円周方向に等間隔離間し１
円周方向を基準として同一方向に傾斜し、且つ収納空間
側に開口部をガス供給空間側に開口部よりも内方に位置
するようにすれば、非処理物の回転を安定した状態でな
すことができる。

また、使用するガスを、あらかじめ加温しておけば加熱
処理効果は大である。

さらにまた１貫通孔を、二種の同心円周上に配置し、半
径が小である側の貫通孔の上向き傾斜方向を、半径が大
である側の貫通孔に比し、円の中心側にすれば薄板状被
処理物は安定な回転をすることがでさる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る加熱路Ｉ１１！装置を適用した拡
散装置の概略構成図、第２図は同加熱処理装置の分解斜
視図、第３図は同加熱処理装置の要部縦断面図、第４図
は中板の平面図である。 尚１図面中（１）は拡ｒ＆、装ｍ、（２）はカセット（
３）は搬送ベルト、（４）は出し入れ装置、（５）は加
熱処理装置、（３）は薄板状被処理物、（１２）は加熱
処理装置本体、（１３）、ｆｆ１）は加熱？ｃｉ、　（
１７）。 （２０）は紫外線ランプ、　（２４）は下板、（２５）
は中板、（２６）は上板、（２９）は貫通孔、　（Ｓ＋
）はガス供給田空間、（Ｓ２）は非処理物の収納空間で
ある。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）加熱装置を内蔵した本体内に上板、中板及び下板
   を水平状態で上下方向に重ね合わせ、これら上板と中板
   の間には薄板状被処理物の収納空間を、中板と下板との
   間にはガス供給空間をそれぞれ形成し、更に中板には前
   記収納空間とガス供給空間を連通する複数の貫通孔を穿
   設し、これら貫通孔は少なくとも１つの円周上にあって
   等間隔に離間し、垂直に対して傾斜しており、且つ同一
   円周上の貫通孔は該円周の接線方向に対し同一方向とな
   っていることを特徴とする薄板状被処理物の加熱処理装
   置。
2. （２）前記貫通孔の薄板状被処理物の収納空間への開口
   側はガス供給空間への開口部よりも内方に位置している
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の薄板状被
   処理物の加熱処理装置。
3. （３）前記加熱装置は紫外線ランプであり、前記上板、
   中板及び下板は合成石英にて形成されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の薄板状被
   処理物の加熱処理装置。