JP2000182974A

JP2000182974A - 枚葉式の熱処理装置

Info

Publication number: JP2000182974A
Application number: JP10375151A
Authority: JP
Inventors: Wataru Okase; 亘大加瀬; Masaaki Hasei; 雅昭長谷井
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1998-12-11
Filing date: 1998-12-11
Publication date: 2000-06-30

Abstract

(57)【要約】【課題】処理ガスの流れ状態を改善して熱処理の面内
均一性を向上させることが可能な枚葉式の熱処理装置を
提供する。【解決手段】真空引き可能になされた処理容器２４内
に設けられた載置台３６上に被処理体Ｗを載置し、前記
処理容器の天井部に設けたシャワーヘッド１０２から処
理ガスを供給しつつ前記載置台の外周に配置したリング
状の整流板６６を介して前記処理容器内の下方より真空
引きして前記被処理体に所定の処理を施す枚葉式の熱処
理装置において、前記載置台と、前記整流板との間に、
両者間の間隙を塞ぐためのリング状の封止板６４を設け
る。これにより、処理ガスの流れ状態を改善して熱処理
の面内均一性を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、枚葉式の熱処理装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体デバイスを製造するに
は、半導体ウエハに成膜処理、成膜された薄板の改質処
理、酸化拡散処理、アニール処理、エッチング処理等の
多くの熱処理が所定の順序に従って繰り返し施されるこ
とによって所望のデバイスを製造する。この熱処理の中
でも、成膜処理及び必要な場合にはそれに伴って行なわ
れる改質処理は、半導体デバイスが高密度化、高集積
化、薄膜化及び多層構造化するに従って、その仕様が年
々厳しくなってきており、そのため、熱処理の面内均一
性も高いものが要求されてきている。例えば絶縁膜とし
ては、従来はシリコン酸化膜やシリコンナイトライド膜
等が用いられていたが、より絶縁特性が良好な材料とし
て、例えば酸化タンタル（Ｔａ₂ Ｏ₅ ）等が用いられる
傾向にある。この酸化タンタル膜は、成膜後にこれに紫
外線等を照射する改質処理を施すことにより、一層絶縁
性が高められることが知られている。

【０００３】一般的な改質処理は、図８に示すように例
えば処理容器２内の載置台４上に半導体ウエハＷを載置
し、このウエハを載置台内に埋め込まれた加熱ヒータ６
で所定の温度に加熱維持しつつ、処理容器内にオゾン等
の改質ガスを石英製のシャワーヘッド８から導入し、こ
れと同時に天井部に設けられた紫外線ランプ１０から紫
外線を照射してガスを活性化し、ウエハ表面の膜、例え
ば酸化タンタル膜を改質するようになっている。この
時、シャワーヘッド８から下方へ噴射された改質ガス
は、ウエハ表面に当たってウエハの周辺部に拡散し、載
置台４の外周にリング状に設けた整流板１２の整流孔１
２Ａを介して下方に流れ、処理容器２の底部周辺部に設
けた排気口１４から真空引きされて容器外に流れて行
く。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した従
来の装置例では、シャワーヘッド８が紫外線に対して透
明な石英で構成されているが、それでもシャワーヘッド
８により紫外線がある程度吸収されることは避けられな
いので、紫外線効率が低下してしまう。また、シャワー
ヘッド８から下方向へ噴射された改質ガスは、図中、矢
印で示すようにかなり早めに斜め下方に向かってウエハ
周辺部へ拡散して行くように流れるので、特にウエハ中
央部におけるガス濃度が薄くなり、この結果、ウエハ中
央部の改質量、或いは改質膜厚が薄くなる傾向にあっ
た。更に、ウエハ周辺部へ拡散して行った改質ガスの大
部分は整流板１２の整流孔１２Ａを介して下方に流れて
行くが、一部のガスは載置台４とその周囲に設けた整流
板１２との間の、僅か１０ｍｍ程度のリング状の間隙１
６をバイパスして下方へ流れてしまう。このため、ウエ
ハ周辺部を流れるガスの流速がその分速くなってしま
い、この結果、ウエハ周辺部における改質ガスの滞留時
間が短くなってこの部分における改質量、或いは改質膜
厚が薄くなってしまうという問題もあった。

【０００５】図９はこの時の、ウエハ表面の改質量（改
質膜厚）を模式的に示した図であり、図示するようにウ
エハＷの中心部と周辺部において改質量が低下してお
り、改質処理の均一性が十分ではないという問題があっ
た。そこで、本出願人は、先の出願（特開平１０−７９
３７７号公報）において、複数のガス噴射管を格子状に
組み合わせてその周囲をリング管で接合した構造のシャ
ワーヘッドを提案した。このシャワーヘッドによれば、
大部分の紫外線はシャワーヘッドを透過することなく直
接ウエハ表面に当たるので、紫外線効率を向上させるこ
とができたが、ガスの噴射方向は、下方向であるため
に、ガス流の形態については十分に改善することはでき
なかった。

【０００６】特に、このような問題は、ウエハサイズが
６インチ、８インチから１２インチへと大きくなるに従
って、許容できない程度まで拡大してきた。そして、こ
のような問題は、上記した改質処理に限らず、成膜処
理、熱拡散処理等の一般的な熱処理全体について共通し
た問題となっている。本発明は、以上のような問題点に
着目し、これを有効に解決すべく創案されたものであ
る。本発明の目的は、処理ガスの流れ状態を改善して熱
処理の面内均一性を向上させることが可能な枚葉式の熱
処理装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に規定する発明
は、真空引き可能になされた処理容器内に設けられた載
置台上に被処理体を載置し、前記処理容器の天井部に設
けたシャワーヘッドから処理ガスを供給しつつ前記載置
台の外周に配置したリング状の整流板を介して前記処理
容器内の下方より真空引きして前記被処理体に所定の処
理を施す枚葉式の熱処理装置において、前記載置台と、
前記整流板との間に、両者間の間隙を塞ぐためのリング
状の封止板を設けるように構成したものである。このよ
うに、載置台とリング状の整流板との間に、これらの間
の間隙を塞ぐリング状の封止板を設けるようにしたの
で、シャワーヘッドから被処理体に向けて放射された処
理ガスは被処理体の表面と接触して表面を熱処理しつ
つ、周辺部に拡散して行き、リング状の整流板の整流孔
を介して真空引きされてい行く。この際、上述のように
載置台とリング状の整流板との間の間隙は、封止板によ
り塞がれているので被処理体の中央側から周辺部に向か
って拡散して流れるガス流の速度は略一定となり、周辺
部においてガス流の速度が速くなることはない。従っ
て、被処理体に対する熱処理の面内均一性を向上させる
ことが可能となる。この場合、請求項２に規定するよう
に、前記封止板は、ステンレス板により形成するのが、
耐腐食性向上の観点より望ましい。

【０００８】請求項３に規定する発明は、真空引き可能
になされた処理容器内に設けられた載置台上に被処理体
を載置し、前記処理容器内の天井部に設けたシャワーヘ
ッドから処理ガスを供給しつつ前記被処理体に対して所
定の処理を施す枚葉式の熱処理装置において、前記シャ
ワーヘッドは、前記載置台の直径と略同じ直径になされ
たリング状の分配リング管と、この分配リング管の内側
に格子状に連結して形成された複数のガス噴射管と、こ
のガス噴射管により形成された複数の格子部分の内、中
央に位置する格子空間部を囲むガス噴射管の側面に形成
されて水平方向内方に向けて処理ガスを噴射するガス水
平噴射孔と、このガス水平噴射孔が形成された部分以外
のガス噴射管下面に形成されて下方向へ向けて処理ガス
を噴射するガス垂直噴射孔とにより構成したものであ
る。

【０００９】このように、格子状に組み合わせたガス噴
射管に対して、中央に位置する部分にはガス水平噴射孔
を設けて水平方向内方に向けて水平方向に処理ガスを噴
射させ、それ以外の部分ではガス垂直噴射孔を設けて垂
直方向下方に向けて処理ガスを噴射するようにしたの
で、特に、水平方向へ放射された処理ガスは被処理体の
中央部に対してその略真上から降下して行き、そして、
被処理体の表面上を次第に周辺部に広がって行きつつ、
垂直方向下方に向けて放射された処理ガスと合流して拡
散して行き、表面を熱処理して排出される。従って、従
来、熱処理の程度が少なくなる傾向にあった被処理体の
中央に確実に処理ガスが当たることになるので、被処理
体に対する熱処理の面内均一性を向上させることができ
る。

【００１０】請求項４に規定するように、前記分配リン
グ管と前記ガス噴射管は、紫外線に対して透明な材料に
より形成され、前記処理容器の天井部には、前記被処理
体に対して紫外線を照射する紫外線照射手段が設けられ
ているようにすることができる。これにより、被処理体
の表面の紫外線を利用した熱処理を、効率的に行なうこ
とが可能となる。請求項５に規定する発明は、真空引き
可能になされた処理容器内に設けられた載置台上に被処
理体を載置し、前記処理容器内の天井部に設けたシャワ
ーヘッドから処理ガスを供給しつつ前記被処理体に対し
て所定の処理を施す枚葉式の熱処理装置において、前記
シャワーヘッドは、前記載置台の直径と略同じ直径にな
されたリング状のガス流通管と、このガス流通管の内側
面に形成され前記リング状のガス流路管の半径方向内方
に向けて処理ガスを噴射するガス水平噴射孔とにより構
成する。

【００１１】このように、シャワーヘッドを構成するこ
とにより、リング状のガス流通管のガス水平噴射孔より
その半径方向内方へ向けて水平に放射された処理ガス
は、被処理体の中央部に対してその略真上から降下して
行き、そして、被処理体の表面上を次第に周辺部に広が
って拡散して行きつつ表面を熱処理して排出される。従
って、従来、熱処理の程度が少なくなる傾向にあった被
処理体の中央に確実に処理ガスが当たることになるの
で、被処理体に対する熱処理の面内均一性を向上させる
ことができる。また、請求項６に規定するように、前記
ガス流通管は、紫外線に対して透明な材料により形成さ
れ、前記処理容器の天井部には、前記被処理体に対して
紫外線を照射する紫外線照射手段が設けられている。こ
れにより、被処理体の表面の紫外線を利用した熱処理
を、効率的に行なうことが可能となる。請求項７に規定
するように、前記所定の処理として、前記被処理体の表
面に形成されている酸化膜の改質処理を行なうことがで
きる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る枚葉式の熱
処理装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。図
１は本発明に係る枚葉式の熱処理装置を示す概略構成
図、図２は載置台とその外側部分を示す平面図、図３は
図１に示す熱処理装置において用いられるシャワーヘッ
ドを示す下面図である。ここでは被処理体として半導体
ウエハを用い、熱処理装置として例えばこの半導体ウエ
ハの表面に形成されている金属酸化膜、例えば酸化タン
タル膜を改質する場合を例にとって説明する。図示する
ように、熱処理装置としての改質装置２２は、例えばア
ルミニウムにより筒体状に成形された処理容器２４を有
している。この処理容器２４の底部２４Ａの中心部に
は、給電線挿通孔２６が形成されると共に周辺部には、
真空引きポンプ、例えばターボ分子ポンプ２８及びドラ
イポンプ３０を介設した真空排気系３２に接続された排
気口３４が設けられており、容器内部を真空引き可能と
している。この排気口３４は、容器底部２４Ａに複数
個、例えば等間隔で同一円周上に４個程度設けられ、各
排気口３４は、真空排気系３２により共通に連通されて
いる。

【００１３】この処理容器２４内には、非導電性材料、
例えばアルミナ製の円板状の載置台３６が設けられ、こ
の載置台３６の下面中央部には下方に延びる中空円筒状
の脚部３８が一体的に形成され、この脚部３８の下端は
上記容器底部２４Ａの給電線挿通孔２６の周辺部にＯリ
ング等のシール部材４０を介在させてボルト４２等を用
いて気密に取り付け固定される。従って、この中空脚部
３８内は、外側に開放され、処理容器２４内に対して気
密状態となっている。上記載置台３６には、例えば、Ｓ
ｉＣによりコーティングされたカーボン製の加熱ヒータ
４４が埋め込まれており、この上面側に載置される被処
理体としての半導体ウエハＷを所望の温度に加熱し得る
ようになっている。この載置台３６の上部は、内部に銅
などの導電板よりなるチャック用電極４５を埋め込んだ
薄いセラミックス製の静電チャック４６として構成され
ており、この静電チャック４６が発生するクーロン力に
より、この上面にウエハＷを吸着保持するようになって
いる。尚、この静電チャック４６の表面にＨｅガスなど
のバックサイドガスを流してウエハへの熱伝導性を向上
させたり、ウエハ裏面への成膜を防止するようにしても
よい。また、この静電チャック４６に代えてメカニカル
クランプを用いるようにしてもよい。

【００１４】上記加熱ヒータ４４には、絶縁された給電
用のリード線４８が接続され、このリード線４８は、処
理容器２４内に晒すことなく円筒状の脚部３８内及び給
電線挿通孔２６を通って外へ引き出され、開閉スイッチ
５０を介して給電部５２に接続される。また、静電チャ
ック４６のチャック用電極４５には、絶縁された給電用
のリード線５４が接続され、このリード線５４も処理容
器２４内に晒すことなく円筒状の脚部３８内及び給電線
挿通孔２６を通って外へ引き出され、開閉スイッチ５６
を介して高圧直流電源５８に接続される。載置台３６の
周辺部の所定の位置には、複数のリフタ孔６０が上下方
向に貫通させて設けられており、このリフタ孔６０内に
上下方向に昇降可能にウエハリフタピン６２が収容され
ており、ウエハＷの搬入・搬出時に図示しない昇降機構
によりリフタピン６２を昇降させることにより、ウエハ
Ｗを持ち上げたり、持ち下げたりするようになってい
る。このようなウエハリフタピン６２は、一般的にはウ
エハ周縁部に対応させて３本設けられる。

【００１５】そして、この載置台３６の外周側には、図
２にも示すように本発明の特徴とするリング状の封止板
６４とリング状の整流板６６が順次設けられている。具
体的には、リング状の整流板６６は、耐腐食性材料であ
る例えばステンレス板をリング状に成形することにより
構成されており、その周方向に沿って所定の間隔で多数
の円形の整流孔６６Ａが形成されて、載置台３６の周囲
から略均等に真空引きできるようになっている。そし
て、この整流板６６の外周端が処理容器２４の内壁に接
続して支持されている。また、上記リング状の封止板６
４は、載置台３６の外周端と、リンク状の整流板６６の
内周端との管の幅１０ｍｍ程度のリング状の間隙６８
（図８参照）を塞いでここを封止するように設けられて
いる。この封止板６４も耐腐食性材料である例えばステ
ンレス板をリング状に成形することにより構成される。
この封止板６４は、例えばステンレス製の支柱７０を介
して脚部３８に支持されている。尚、封止板６４の支持
構造としては、この外周端を整流板６６の内周端に接続
して両者を一体化させるようにしてもよい。

【００１６】一方、処理容器２４の天井部２５には、図
３に示すようなシャワーヘッド７２が設けられる。この
シャワーヘッド７２は、紫外線を９０％以上透過させる
材料、例えば石英よりなる。具体的には、このシャワー
ヘッド７２は、ウエハＷの直径よりも大きなリング状に
なされた管径の太い分配リング管７４と、この分配リン
グ管７４間に縦横に格子状にそれぞれ４本ずつ配設して
接続した複数のガス噴射管７６により構成される。この
リング管７４及びガス噴射管７６の内径は、それぞれ１
６ｍｍと４．３５ｍｍ程度である。このように形成され
た多数の格子部分の内、中央に位置する格子空間部７８
を囲むガス噴射管以外のガス噴射管７６の下面側には、
直径が例えば０．３〜０．５ｍｍ程度の多数のガス垂直
噴射孔８０Ａが等ピッチで形成されており、オゾン含有
の処理ガスをウエハ面上に向けて垂直下方向へ噴出し得
るようになっている。これに対して、上記中央の格子空
間部７８を囲む四角形状になされたガス噴射管の内側の
側面には、同じく直径が例えば０．３〜０．５ｍｍ程度
の数個のガス噴射孔８０Ｂが設けられており、水平方向
内方に向けて処理ガスを噴射するようになっている。後
述するようにこの水平方向への処理ガスの噴射によって
ウエハ表面の中央における処理ガスの供給量を従来装置
よりも多くしている。

【００１７】また、各ガス噴射管７６の載置台３６上の
ウエハＷに対する投影面積は、ウエハ表面の面積の２０
％よりも小さく設定するのが好ましく、ガス噴射管７６
の格子の空間部に、後述するようにより多くの紫外線Ｕ
Ｖが通過して直接ウエハ面に照射するようになってい
る。そして、処理容器２４の天井部には、ウエハ径より
も大きく設定された円形の開口８２が形成されており、
この開口８２には、紫外線に対して透明な材料、例えば
石英により形成された円形の透過窓８４が天井部との間
でＯリング等のシール部材８６を介して固定枠８８によ
り気密に取り付けられている。この透過窓８４は、大気
圧に対して耐え得るように厚さが例えば２０ｍｍ程度に
設定されている。そして、この透過窓８４の上方には、
処理容器２４内に向けて紫外線ＵＶを放射するための紫
外線照射手段９０が設けられており、これより放出され
る紫外線ＵＶにより活性酸素原子を発生させるようにな
っている。

【００１８】具体的には、この紫外線照射手段９０は、
複数の円筒体状の紫外線ランプ９２を有しており、ここ
では７本の紫外線ランプ９２を石英製の透過窓８４の外
側に、載置台３６の載置面に対向させて平行となるよう
に配列している。ランプ９２の数は、必要とする紫外線
強度を得るために適宜増加される。このような紫外線ラ
ンプとしては例えば２０Ｗ程度の小さな電力で、例えば
波長が２５４ｎｍを中心とする多くの紫外線を放出する
ことが可能な冷陰極管を用いることができる。この複数
の紫外線ランプ９２の全体は、箱状のケーシング９４に
より覆われており、この内側面はランプより上方に向か
う紫外線を下方に向けて反射するための反射面として形
成される。また、この処理容器２４の側壁の一部には、
ウエハ搬出入口９６が設けられ、ここに真空引き可能に
なされたロードロック室９８との間を連通・遮断する前
記ゲートバルブＧを設けている。

【００１９】次に、以上のように構成された装置を用い
て行なわれる改質処理について説明する。まず、改質の
対象となる金属酸化膜、例えば酸化タンタル膜が形成さ
れている半導体ウエハＷを、真空状態に維持された処理
容器２４内に、ロードロック室９８側からウエハ搬出入
口９６を介して導入し、これを載置台３６上に載置して
静電チャック４６のクーロン力により吸着保持する。そ
して、加熱ヒータ４４によりウエハＷを所定のプロセス
温度に維持すると共に、処理容器２４内を真空引きして
所定のプロセス圧力に維持しつつ、改質ガス（処理ガ
ス）としてオゾンと窒素ガスを供給して改質処理を開始
する。シャワーヘッド７２に導入されたオゾン含有の改
質ガスは、まず、リング状の分配リング管７４に沿って
回り込んで、各ガス噴射管７６に流入する。そして、こ
の改質ガスはガス噴射管７６に設けた多数のガス垂直噴
射孔８０Ａ及び中央のガス水平噴射孔８０Ｂより処理容
器２４内に供給されることになり、ウエハ面に対して均
一にオゾンガスを供給することができる。

【００２０】一方、これと同時に、紫外線照射手段９０
の各紫外線ランプ９２からは多量の紫外線ＵＶが放出さ
れ、この紫外線ＵＶは直接、或いはケーシング９４の反
射面で反射された後に石英製の透過窓８４を透過して所
定の真空圧に維持された処理容器２４内に入り、更に、
石英製の格子状のシャワーヘッド７２の主に格子空間部
を通過して処理空間におけるオゾンを主体成分とする改
質ガス中に注がれる。ここで、オゾンは紫外線の照射に
より励起されて多量の活性酸素原子を発生し、この活性
酸素原子が先のウエハ表面に形成されている金属酸化膜
に作用してこれを略完全に酸化し、改質を行なうことに
なる。この場合、処理容器２４は真空状態に維持されて
いることから、発生した活性酸素原子が他のガス原子或
いはガス分子と衝突する確立が非常に少なくなって、そ
の分、活性酸素原子の密度が向上し、改質処理を迅速に
行なうことができる。この改質処理によって、金属酸化
膜の絶縁性を迅速に且つ大幅に向上させることが可能と
なる。

【００２１】改質中における処理容器２４内の圧力は、
１〜６００Ｔｏｒｒの範囲内に設定する。この範囲外の
圧力では、改質の進行が遅かったり、或いは十分でな
く、金属酸化膜の絶縁耐圧が低下してしまう。また、改
質プロセス時のウエハ温度は、３２０〜７００℃の範囲
内に設定する。ウエハ温度が３２０℃よりも小さい場合
は、絶縁耐圧が十分でなく、また、７００℃を越える
と、金属の結晶化温度が７００〜７５０℃程度であるこ
とから、結晶化により十分な改質を得ることができな
い。ここで本発明装置と従来装置における改質ガスの流
れを図４も参照して具体的に説明する。図４（Ａ）は従
来装置における改質ガスの流れを模式的に示し、図４
（Ｂ）は本発明装置における改質ガスの流れを模式的に
示している。図４（Ａ）に示す従来装置にあっては、シ
ャワーヘッド８から放射される改質ガスは全て垂直方向
下向きであり、従って、下方に向けて放射された改質ガ
スは真空引き方向であるウエハの周方向へ次第に広がっ
て行く。このため、ウエハ表面の中央部直上における点
線Ａで囲まれた領域は改質ガス濃度が比較的希薄にな
り、このウエハ表面中央における改質が不十分となる。
また、ウエハ表面の外周に拡散して行った改質ガスに関
して、多くの改質ガスは整流板１２の整流孔１２Ａを介
して流れて行くが、一部は載置台４の外周端と整流板１
２の内周端との間に形成された間隙１６を通過して下方
へ流れて行く。従って、ウエハ表面の周縁部における改
質ガスの流れが間隙１６を介して下方へ流れる分だけ速
くなり、ガスの滞留時間が少なくなる。このために、ウ
エハ周辺部における改質が不十分となる。この点は先に
図９を参照して説明した通りである。

【００２２】これに対して、本発明装置のシャワーヘッ
ド７２では、中央の格子空間部７８を取り囲む部分のガ
ス噴射管７６には、その内側の側面にガス水平噴射孔７
０Ｂを設けて水平方向に向けて、且つ互いに中心に向け
て改質ガスＧ１を放射しているので、この改質ガスＧ１
が互いに衝突して垂直方向下方向に向かう流れＧ２とな
り、ウエハ表面の中央に当たることになる。従って、図
４（Ａ）中に示すような改質ガスが希薄な領域Ａが生ず
ることはない。そして、この流れＧ２のガスは、ウエハ
表面をその周方向へ拡散して行きつつ通常のガス垂直噴
射孔７０Ａから垂直方向下方へ放射された改質ガスと合
流し、更に、ウエハ外周へと流れて行く。ここで、本発
明装置では、リング状の封止板６４を載置台３６の外周
に配置して図４（Ａ）中において示された間隙１６を塞
ぐようにしているので、全ての改質ガスは整流板６６の
整流孔６６Ａを介して下方へ流れて行くことになる。従
って、ウエハ表面の周辺部における改質ガスの流れがそ
れ程速くならずにウエハ表面中周部における流速と略同
じとなる。従って、図４（Ａ）中に示すような改質ガス
の流速が速くなるような領域Ｂが生ずることはない。

【００２３】このため、シャワーヘッド７２の改良と封
止板６４を設けたことによる相乗効果により、改質処理
がウエハ面内に亘って略均一に行なわれることになり、
改質処理等の熱処理の面内均一性を大幅に向上させるこ
とができる。この本実施例では、シャワーヘッド７２の
構造を変え、且つ載置台３６の外周に封止板６４を設け
たが、これら２つの構造の内、いずれか一方、例えば改
良されたシャワーヘッド構造或いは封止板６４の一方の
みを採用しても、ウエハ表面の中央或いはウエハ表面の
周辺部の改質の低減を抑制できるので、上記両構造を採
用した場合程ではないにしても、熱処理の面内均一性を
向上させることが可能となる。実際に、シャワーヘッド
は図８に示す従来の構造のものを用い、且つ上記した封
止板６４を設けた本発明装置と従来装置を用いてウエハ
表面の改質を目標厚さ１５Åで行なったところ、従来装
置の場合には、改質処理のばらつきは±２〜３Å程度で
あったが、本発明装置の場合には、±１Å程度のばらつ
きで済み、熱処理の面内均一性を向上できることが判明
した。

【００２４】尚、上記した構造のシャワーヘッドに替え
て、図５及び図６に示すような構造のシャワーヘッドを
用いるようにしてもよい。図５はシャワーヘッドの変形
例を示す下面図、図６は図５に示すシャワーヘッドの断
面図である。先の実施例では比較的大口径の分配リング
管７４と小口径の格子状に組み合わされたガス噴射管７
６を用いたが、この変形例のシャワーヘッド１０２は前
記載置台３６の直径と略同じ直径になされたリング状の
ガス流通管１００を有している。このガス流通管１００
の直径及び管径等のサイズは、先の分配リング管７４と
略同じである。そして、このガス流通管１００の内側面
にこの半径方向内方に向けて処理ガスを噴射する多数の
ガス水平噴射孔８０Ｂを設けている。このガス水平噴射
孔８０Ｂは、ガス流通管１００の周方向に沿って略等ピ
ッチで形成されており、図５に示すようにリング状ガス
流通管１００の中心に向けて水平方向へ改質ガスが放射
されることになる。

【００２５】この構造のシャワーヘッド１０２の場合に
も、図７に示すように各ガス水平噴射孔８０Ｂより容器
中心に向けて水平方向に放射された改質ガスの流れＧ４
は中心において集中して衝突し、容器の下方で真空引き
されていることから衝突後は容器中心から垂直方向下向
きの流れＧ５となって降下してウエハ表面の中央に当た
る。そして、この改質ガスは、ウエハ表面の中央より周
辺部に向かって略放射状に流れて拡散して行くことにな
る。従って、このシャワーヘッド１０２の構造の場合に
も、先の図３に示したシャワーヘッド７２の場合と同様
に、ウエハ表面の中央にガスの希薄な領域Ａ（図４
（Ａ）参照）が発生せず、しかも、ウエハ面内に亘って
略同じ流速で改質ガスを流すことができるので、熱処理
（改質処理）の面内均一性を向上させることが可能とな
る。尚、本発明装置はウエハサイズに限定されず、例え
ば６インチ、８インチ、１２インチサイズの全てのウエ
ハに対して適用可能である。また、ここでは熱処理装置
として改質処理を例にとって説明したが、これに限定さ
れず、成膜装置、熱拡散装置、アニール装置、エッチン
グ装置等の全ての枚葉式の熱処理装置に適用することが
できる。更には、被処理体としては、半導体ウエハに限
定されず、ガラス基板、ＬＣＤ基板等にも適用できる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の枚葉式の
熱処理装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮
することができる。請求項１乃至２に規定する発明によ
れば、載置台とこの周囲に設けた整流板との間に封止板
を設けて間隙を塞ぐようにしたので、従来速い傾向にあ
った被処理体の周辺部における処理ガスの流速を抑制し
て中周部及び中央部における流速と略同じにすることが
できる。従って、熱処理の面内均一性を向上させること
ができる。請求項３及び４に規定する発明によれば、シ
ャワーヘッドの格子状ガス噴射管に下方向へ処理ガスを
噴射するガス垂直噴射孔を設けたのみならず、中央に位
置する格子空間部を囲む部分に、ガス水平噴射孔を設け
て水平方向内方に向けて処理ガスを供給するようにした
ので、処理ガスが希薄化する被処理体表面の中央にも十
分に処理ガスを供給することができる。従って、熱処理
の面内均一性を向上させることができる。請求項５及び
６に規定する発明によれば、シャワーヘッドのガス流通
管にガス水平噴射孔を設けて水平方向内方に向けて処理
ガスを供給するようにしたので、処理ガスが希薄化する
被処理体の表面の中央にも十分に処理ガスを供給するこ
とができる。従って、熱処理の面内均一性を向上させる
ことができる。また、請求項７の規定する発明によれ
ば、酸化膜の改質処理の面内均一性を大幅に向上させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る枚葉式の熱処理装置を示す概略構
成図である。

【図２】載置台とその外側部分を示す平面図である。

【図３】図１に示す熱処理装置において用いられるシャ
ワーヘッドを示す下面図である。

【図４】本発明装置と従来装置における改質ガスの流れ
を模式的に示す図である。

【図５】シャワーヘッドの変形例を示す下面図である。

【図６】図５に示すシャワーヘッドの断面図である。

【図７】本発明装置の変形例における改質ガスの流れを
模式的に示す図である。

【図８】従来の一般的な枚葉式の熱処理装置を示す概略
構成図である。

【図９】従来の熱処理装置による熱処理（改質処理）の
面内均一性を示すグラフの模式図である。

【符号の説明】

２２改質処理（熱処理装置）２４処理容器２５天井部３６載置台６４リング状の封止板６６整流板６６Ａ整流孔６８間隙７２シャワーヘッド７４分配リング管７６ガス噴射管７８格子空間部８０Ａガス垂直噴射孔８０Ｂガス水平噴射孔８４透過窓９０紫外線照射手段９２紫外線ランプ１００ガス流通管１０２シャワーヘッドＷ半導体ウエハ（被処理体）

フロントページの続きＦターム(参考） 4K030 AA14 AA18 BA42 CA04 CA06 DA08 EA05 EA11 FA08 KA10 KA12 KA17 KA46 LA15 LA18 5F045 AC15 AD07 AD08 AD09 AD10 AE21 AE23 AE25 BB02 DP03 EF04 EF05 EF08 EF11 EF15 EK19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空引き可能になされた処理容器内に設
けられた載置台上に被処理体を載置し、前記処理容器の
天井部に設けたシャワーヘッドから処理ガスを供給しつ
つ前記載置台の外周に配置したリング状の整流板を介し
て前記処理容器内の下方より真空引きして前記被処理体
に所定の処理を施す枚葉式の熱処理装置において、前記
載置台と、前記整流板との間に、両者間の間隙を塞ぐた
めのリング状の封止板を設けるように構成したことを特
徴とする枚葉式の熱処理装置。
【請求項２】前記封止板は、ステンレス板により形成
されること特徴とする請求項１記載の枚葉式の熱処理装
置。
【請求項３】真空引き可能になされた処理容器内に設
けられた載置台上に被処理体を載置し、前記処理容器内
の天井部に設けたシャワーヘッドから処理ガスを供給し
つつ前記被処理体に対して所定の処理を施す枚葉式の熱
処理装置において、前記シャワーヘッドは、前記載置台
の直径と略同じ直径になされたリング状の分配リング管
と、この分配リング管の内側に格子状に連結して形成さ
れた複数のガス噴射管と、このガス噴射管により形成さ
れた複数の格子部分の内、中央に位置する格子空間部を
囲むガス噴射管の側面に形成されて水平方向内方に向け
て処理ガスを噴射するガス水平噴射孔と、このガス水平
噴射孔が形成された部分以外のガス噴射管下面に形成さ
れて下方向へ向けて処理ガスを噴射するガス垂直噴射孔
とにより構成されることを特徴とする枚葉式の熱処理装
置。
【請求項４】前記分配リング管と前記ガス噴射管は、
紫外線に対して透明な材料により形成され、前記処理容
器の天井部には、前記被処理体に対して紫外線を照射す
る紫外線照射手段が設けられていることを特徴とする請
求項５記載の枚葉式の熱処理装置。
【請求項５】真空引き可能になされた処理容器内に設
けられた載置台上に被処理体を載置し、前記処理容器内
の天井部に設けたシャワーヘッドから処理ガスを供給し
つつ前記被処理体に対して所定の処理を施す枚葉式の熱
処理装置において、前記シャワーヘッドは、前記載置台
の直径と略同じ直径になされたリング状のガス流通管
と、このガス流通管の内側面に形成され前記リング状の
ガス流路管の半径方向内方に向けて処理ガスを噴射する
ガス水平噴射孔とにより構成することを特徴とする枚葉
式の熱処理装置。
【請求項６】前記ガス流通管は、紫外線に対して透明
な材料により形成され、前記処理容器の天井部には、前
記被処理体に対して紫外線を照射する紫外線照射手段が
設けられていることを特徴とする請求項５記載の枚葉式
の熱処理装置。
【請求項７】前記所定の処理は、前記被処理体の表面
に形成されている酸化膜の改質処理であることを特徴と
する請求項１乃至６のいずれかに記載する枚葉式の熱処
理装置。