JP2000182979A

JP2000182979A - 被処理体支持具

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Publication number: JP2000182979A
Application number: JP37514998A
Authority: JP
Inventors: Nobuaki Shigematsu; 伸明重松
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】被処理体面内の膜厚の均一性を大幅に向上さ
せることができる被処理体支持具を提供する。【解決手段】縦型熱処理炉で熱処理すべき複数の被処
理体Ｗを所定のピッチで支持する被処理体支持具４４に
おいて、複数の支柱２と、前記被処理体Ｗと略同じ大き
さに或いはそれ以上の大きさに形成されて、前記支柱に
所定のピッチで設けられた板部材５４と、この板部材５
４の周縁部に設けられて、前記被処理体Ｗの裏面の周縁
部と接触してこれを支持する支持凸部１２と、この板部
材５４に散在させて設けられた複数のガス流通孔５８と
を備える。これにより、被処理体中心部におけるガス流
を促進して、被処理体面内の膜厚の均一性を大幅に向上
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、複数の被処理体、
例えば半導体ウエハを保持して縦型熱処理炉内へ収容す
る被処理体支持具に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体集積回路を形成するため
には、半導体ウエハ上に成膜を施したり、この成膜を所
定の回路パターンにエッチングしたりといった操作を多
数回繰り返し行なう。このような成膜処理には、例えば
一度に多数枚、例えば５０〜１５０枚のウエハを処理で
きることからバッチ式の縦型熱処理炉を用いることが多
いが、製品としての半導体集積回路の電気的特性を良好
に維持するためには、成膜における膜厚のウエハ面内均
一性を高く維持する必要がある。また、この種の半導体
集積回路にあっては、トランジスタ、抵抗、キャパシタ
等の多数の素子を微細化して集積化して組み込んでお
り、最近の高密度化、高集積化の要請に応じて各素子も
一層の微細化が要求されている。

【０００３】例えばキャパシタを例にとれば、集積度が
向上してその面積が少なくなるとキャパシタ容量も少な
くなるので、所定のキャパシタ容量を確保するために
は、電極間の距離となるキャパシタの容量絶縁膜の厚み
を薄くしたり、或いは高い誘電率の容量絶縁膜を用いて
面積の不足分を補わなければならない。従来において
は、このキャパシタの容量絶縁膜としては、例えばシリ
コンナイトライド（Ｓｉ₃ Ｎ₄ ）とシリコン酸化膜（Ｓ
ｉＯ₂ ）の２層構造のものが用いられているが、この種
の容量絶縁膜の誘電率εは３．８〜４．０程度である。
最近のデバイスのデザインルールを考慮すると、容量絶
縁膜の厚みは、絶縁性を確保するための物理的な限界
値、例えば５ｎｍ〜８ｎｍ程度に達しており、従って、
より小さな微小面積で所定のキャパシタ容量を確保する
ためには、誘電率のより高い容量絶縁膜が求められてい
る。

【０００４】このような状況下において、上記要請を満
たす新たな容量絶縁膜として、最近、タンタル酸化膜
（Ｔａ₂ Ｏ₅ ）が注目されている。このタンタル酸化膜
は誘電率が、２７程度と非常に大きく、上記２層構造の
容量絶縁膜よりも誘電率が７倍程大きく、優れた容量絶
縁膜の材料として注目されている。このタンタル酸化膜
を容量絶縁膜として用いる場合には、不純物がドープさ
れたポリシリコンよりなる下部電極の表面を、ＲＴＮ
（ＲａｐｉｄＴｈｅｒｍａｌＮｉｔｒｉｄｅ）によ
り窒化処理して窒化膜（シリコンナイトライド）により
覆い、その後、タンタル酸化膜を成膜する。この窒化膜
を設ける理由は、タンタル酸化膜を形成した後にこれを
アニールするが、このアニール時にポリシリコン製の下
部電極が酸化することを防止するためである。

【０００５】このようなタンタル酸化膜等を一層高密度
及び高集積化されたデバイス用に成膜する場合には、上
述のように膜厚に関しては非常に高い精度のコントロー
ルが要求されると同時に膜厚の面内均一性も更に高く維
持することが要求され、このような膜厚の均一性に関し
ては、バッチ処理下におけるウエハボート（被処理体支
持具）の構造が大きな影響を与える。従来、一般的に知
られているウエハボートは、例えば図１５に示されてい
る。図１５は一般的なウエハボートを示す構成図であ
り、図示するようにこのウエハボートは、石英製の例え
ば３本の支柱２の上下端をリング状の保持板４で固定
し、各支柱２の内側に、その長さ方向に沿って所定のピ
ッチで多数のウエハ支持溝部６を形成している。そし
て、ウエハ支持溝部６に半導体ウエハＷを載置させて保
持し、この状態で、ウエハボート全体を縦型処理炉内へ
挿入して所定の熱処理を行なうようになっている。

【０００６】また、従来の他のウエハボートとして、図
１６及び図１７に示すような構造のウエハボートが提案
されている。尚、図１６は図１７中のＣ−Ｃ線矢視断面
図、図１７は図１６中のＢ−Ｂ線矢視断面図である。こ
のウエハボートは、ウエハＷを支柱２のウエハ支持溝部
６に直接支持させた上述のような構造と異なり、３本の
支柱２の溝部８で石英製の載置台１０を支え、このリン
グ状の載置台１０を所定のピッチで多数枚配置する。そ
して、各載置台１０の上面の内側周縁部に複数、例えば
３つのつめ状の支持凸部１２を半径方向内側へ僅かに延
びるようにして設け、このつめ状の支持凸部１２にウエ
ハの下面周縁部を接触させてこれを支持するようになっ
ている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな従来のウエハボートの構造では、従来のように集積
度や高密度化の要請がそれ程高くない場合には、問題が
生じなかったが、現在のように集積度や高密度化の要請
が一層高くなり、ナノメートルの単位での膜厚のコント
ロールが要求されると、これを十分に満足させるもので
はなかった。例えば成膜に際しては、一般的にはプロセ
ス温度は、成膜速度が高いことから気相反応が生ずるよ
うな高い温度領域、例えばタンタル酸化膜を成膜するに
は３５０℃〜４８０℃程度に設定し、ポリシリコンを成
膜するには６００℃〜６５０℃程度に設定するが、この
気相反応の場合には、ウエハ中心部よりもウエハ周縁部
のエッジ部分において成膜された膜が僅かに厚くなる傾
向にある。そのため、膜厚の面内均一性を満足させるた
めにはプロセス温度を上記それぞれの温度よりも低くし
て、気相反応ではなく表面反応により成膜プロセスが行
われるような温度領域に設定することが行われる。

【０００８】しかしながら、この表面反応に際しては、
成膜対象となっているウエハ上面の成膜量が、このウエ
ハの直ぐ上側に隣接して位置するウエハの下面の膜種、
或いは下面の状態の影響を受けてしまい、膜厚の面内均
一性を高く維持することが困難であるという問題点があ
った。例えば図１５に示すように一般的には、ウエハボ
ートの上下端側には複数枚ずつのダミーウエハＷ１を常
駐させ、これらのダミーウエハＷ１の内側（中央側）に
個々の成膜時の膜厚などをモニタするモニタウエハＷ２
をそれぞれ配置し、そして、これらのモニタウエハＷ２
間に、多数枚の製品ウエハＷを配置するようになってい
る。

【０００９】この場合、ダミーウエハＷ１は複数回の成
膜プロセスに亘って常駐されるのでそれぞれの上面及び
下面には同一の膜種が形成されるのに対して、モニタウ
エハＷ２としてはベアウエハが使用されるので、その下
面は単結晶シリコンに自然酸化膜（ＳｉＯ₂ ）が不規則
に形成された状態となっており、また、製品ウエハＷ
も、全て同一の処理過程を経てきたものが同時にウエハ
ボートに収容されるとは限らず、異なった処理過程を経
てきたウエハＷが同一のウエハボートに収容される場合
もあり、各ウエハＷの下面は、種々の異なった膜種とな
っている場合がある。

【００１０】このように、表面反応により成膜する場合
には、ウエハ上面での成膜が、この成膜対象となるウエ
ハの直ぐ上側に隣接して位置するウエハの下面の状態の
影響、すなわち上側に対向するウエハ裏面の表面材質の
影響を受けるので、ウエハ面内の膜厚の均一性を高い精
度で得ることは非常に困難であった。そこで、本出願人
は、特開平１０−１８９５６５号公報において、図１８
にも示すように上下に隣接されるウエハ相互間に、穴の
あいていないめくら板状の石英製膜厚均一化板１４を介
在させるように設置してこれを常駐させた構造のウエハ
ボートを提案した。これは、図１７に示すリング状の載
置台１０の開口部を塞いだ構造をしており、これによ
り、対向ウエハ裏面の表面材質の悪影響を受けないよう
にしている。このウエハボートを採用することにより、
ある程度の膜厚のウエハ面内均一性を確保することがで
きたが、半導体集積回路の更なる微細化及び高密度化の
要請に応えるには、更なる改良が望まれている。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、被処理体
面内の膜厚の均一性を大幅に向上させることができる被
処理体支持具を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に規定する発明
は、縦型熱処理炉で熱処理すべき複数の被処理体を所定
のピッチで支持する被処理体支持具において、複数の支
柱と、前記被処理体と略同じ大きさ或いはそれ以上の大
きさに形成されて、前記支柱に所定のピッチで設けられ
た板部材と、この板部材の周縁部に設けられて、前記被
処理体の裏面の周縁部と接触してこれを支持する支持凸
部と、この板部材に散在させて設けられた複数のガス流
通孔とを備えるように構成したものである。また、請求
項２に規定する発明は、縦型熱処理炉で熱処理すべき複
数の被処理体を所定のピッチで支持する被処理体支持具
において、複数の支柱と、前記被処理体の周縁部を支持
するために前記支柱に形成された被処理体支持溝部と、
前記被処理体と略同じ大きさ或いはそれ以上の大きさに
形成されて、上下に隣り合う前記被処理体支持溝部間に
設けられた板部材と、この板部材に散在させて設けられ
た複数のガス流通孔とを備えるように構成したものであ
る。

【００１２】このように、板部材に複数のガス流通孔を
形成して被処理体中心部における上下方向のガス流を促
進させるようにしたので、抑制され気味であった被処理
体中心部における成膜が促進され、この結果、膜厚の面
内均一性を大幅に向上させることが可能となる。請求項
３に規定するように、前記複数のガス流通孔は、前記板
部材に略同心円状に配置されたり、或いは、請求項４に
規定するように、前記複数のガス流通孔は、前記板部材
に略放射状に配置されている。

【００１３】また、請求項５に規定するように、前記各
ガス流通孔の直径は５〜１０ｍｍの範囲内に設定されて
いるのが好ましく、更に、請求項６に規定するように、
前記各ガス流通孔の開口面積の総和は、前記板部材の面
積に対して、略２〜１４％の範囲内に設定するのが、膜
厚の面内均一性の上から好ましい。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に、本実施例に係る被処理体
支持具の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。図１
は本発明に係る被処理体支持具を収容する縦型熱処理炉
を示す構成図、図２は第１の発明に係る被処理体支持具
を示す拡大正面図、図３は板部材を示す斜視図、図４は
図２中のＤ−Ｄ線矢視断面図、図５は図２中のＥ−Ｅ線
矢視断面図である。尚、先に説明した構成部分と同一部
分については同一符号を付して説明する。また、ここで
は被処理体支持具としてウエハボートを例にとった場合
について説明し、また、被処理体として半導体ウエハを
例にとった場合について説明する。

【００１５】まず、図１を参照して縦型熱処理炉につい
て説明する。図示するようにこの縦型熱処理炉１４は、
長手方向が略垂直に配設された円筒状の反応容器１６を
有しており、この反応容器１６は、耐熱性材料、例えば
石英よりなる外筒１８と、この内側に同心的に配置され
た例えば石英よりなる内筒２０とにより主に構成され、
２重管構造になっている。上記外筒１８及び内筒２０
は、ステンレス等からなるマニホールド２２によってそ
の下端部が保持されており、このマニホールドはベース
プレート２４に固定される。

【００１６】そして、上記反応容器１６を囲むように、
例えば抵抗発熱体よりなる円筒状の加熱用ヒータ２６が
配置されて熱処理部が構成されている。この加熱用ヒー
タ２６の外側には、上記熱処理部を保温するための、例
えばシリカブロックよりなる断熱層２８が形成されると
共に、この断熱層２８の外側には、これを囲むように装
置全体を保護するための、例えばステンレススチールよ
りなる円筒状の外側ケース３０が設けられている。ま
た、上記マニホールド２２の下端部の開口部には、例え
ばステンレススチール等からなる円盤状のキャップ部３
２が、弾性部材のＯリング３４を介して気密封止可能に
取り付けられている。上記キャップ部３２の略中心部に
は、例えば磁性流体シールにより気密な状態で回転可能
な回転軸３６が挿通されている。この回転軸３６の下端
は、回転機構３８に接続されており、その上端は例えば
ステンレススチールよりなるターンテーブル４０が固定
されている。

【００１７】また、上記ターンテーブル４０の上には、
石英からなる保温筒４２が設置されており、この保温筒
４２上には、本発明に係る被処理体支持具として例えば
石英製のウエハボート４４が載置される。このウエハボ
ート４４には多数枚例えば５０〜１５０枚の被処理体と
しての半導体ウエハＷが所定の間隔、例えば１０ｍｍ程
度間隔のピッチで収容される。このウエハボート４４、
保温筒４２、ターンテーブル４０及びキャップ部３２
は、昇降機構、例えばボートエレベータ４６により反応
容器１６内に一体となってロード、アンロードされるよ
うに構成されている。マニホールド２２の下部には、上
方すなわちウエハボート４４が位置する方向に向けて折
り曲げられたＬ字状の例えば石英からなる処理ガス導入
管４８が、シール部材５０によりマニホールド２２に気
密に配設されており、内筒２０内の下方に成膜用の処理
ガス、例えばペンタエトキシタンタル、酸素、キャリア
ガス等を流量制御しつつ導入し得るようになっている。
そして、上記マニホールド２２の下部側面には、図示し
ない真空ポンプに接続された、例えばステンレススチー
ルよりなる排気管５２が接続されており、内筒２０と外
筒１８との間の間隙を流下してきた処理済みガスを容器
外へ真空排気するようになっている。

【００１８】このように構成された熱処理炉１５内へ収
容される本発明の被処理体支持具としてのウエハボート
４４について説明する。このウエハボート４４は、前述
のようにその全体が耐熱性材料、例えば石英で構成され
ており、具体的にはこのボート４４は図２乃至図５にも
示すように例えば半円弧状の部分に配置された３本の支
柱２を有し（図４及び図５参照）、その上下端をリング
状の保持板４で固定している。尚、この保持板４は、リ
ング状ではなく円盤状としてもよい。上記３本の支柱２
は、保持板４の略半円側において所定の間隔を隔てて配
置されており、これと反対側の半円側がウエハをこれに
搬入搬出するための搬入搬出側となる。これらの３本の
支柱２は、図示例においては略半円弧上において略等間
隔で配置されているが、各支柱２の配置間隔はこれに限
定されない。また、支柱の数も３本に限定されないのは
勿論である。

【００１９】そして、上記各支柱２の内側には、断面半
円状に凹部状に削られた多数の溝部８が支柱２の長手方
向に所定のピッチＬ１で設けられている。このピッチＬ
１は、例えば８インチウエハの場合には１０ｍｍ程度に
設定され、一本の支柱２に全部で例えば５０〜１５０個
程度設けられる。そして、上下方向に隣り合う溝部８、
８間に上記３本の各支柱２を連結するようにして円盤状
の本発明の特徴とする板部材５４が各支柱２に例えば溶
着５６により一体的に取付固定されている（図５参
照）。この板部材５４は例えば石英よりなり、ウエハＷ
と略同じ厚さで、略同じ大きさか或いはそれより僅かに
大きく設定されている。そして、各板部材５４の上面の
周縁部に、複数、例えば３つのつめ状の支持凸部１２を
略半円状に配置して固定させて設けており、これにウエ
ハの下面周縁部を接触させて支持するようになってい
る。

【００２０】また、ここでは図２に示すように最上端に
位置する板部材５４Ａには、支持凸部を設けないように
してこの部分にはウエハを載置しないようにしている。
従って、ウエハＷをウエハボート４４に載置した場合に
は、図２に示すようにウエハＷと板部材５４が上下方向
に沿って交互に多段に位置するようになり、ウエハＷの
上面は常に板部材５４の下面と対向することになる。そ
して、この板部材５４に、略全面に散在させて本発明の
特徴とする複数のガス流通孔５８が設けられており、ウ
エハ中心部近傍における上下方向への成膜ガスの流れを
促進させている。具体的には、このガス流通孔５８は、
板部材５４に多数個散在させて形成されており、その散
在の形態は、図示例のように同心円状に配列してもよ
く、或いは後述するように中心から放射状に配列しても
よく、またはこれらを組み合わせた形態で配列してもよ
い。更に、ガス流通孔５８の配列の形態は、上記したも
のに限定されず、板部材５４の略全面に略均等に散在さ
せておれば、その配列の形態は問わない。

【００２１】また、各ガス流通孔５８の直径Ｌ２は、小
さ過ぎると成膜ガスの上下方向への流れが悪くなり、ま
た、大き過ぎるとガス流通孔５８を臨んで上方に隣接す
るウエハ裏面の悪影響を受けるので好ましくなく、従っ
て、例えば５〜１０ｍｍが適切な範囲である。また、ガ
ス流通孔５８の数は、板部材５４にある程度均一に分散
し得る数、例えば板部材５４のサイズにもよるが、８イ
ンチウエハ対応の場合には２０〜１００個程度である。
更に、各ガス流通孔５８の開口面積の総和は、小さ過ぎ
ると成膜ガスの流れが悪くてガス流通孔５８を設けた効
果が出ず、逆に大き過ぎると、この場合にもガス流通孔
５８を臨んで隣接するウエハ裏面の悪影響を受けるの
で、板部材５４の面積に対して、略２〜１４％の範囲内
になるように限定するのが好ましい。

【００２２】次に、以上のように構成された本実施例の
作用について説明する。ここでは、タンタル酸化膜（Ｔ
ａ₂ Ｏ₅ ）を成膜する場合について説明するが、成膜の
種類はこれに限定されない。まず、未処理の多数枚のウ
エハＷを載置したウエハボート４４を反応容器１６の下
方よりボートエレベータ４６により上昇させてこれを反
応容器１６内へ収容し、容器の下端開口部をキャップ部
３２により密閉する。尚、ダミーウエハやモニタウエハ
もウエハボートに収容されている。そして、反応容器１
６内を所定の圧力下まで真空引きすると同時に、加熱用
ヒータ２６に通電してウエハＷを表面反応が行なわれる
所定の処理温度、例えば４００℃程度まで加熱し、これ
を維持する。そして、ウエハボート４４にこの下方に位
置する処理ガス導入管４８から流量制御された成膜用ガ
スを導入し、このガスを内筒２０内を上昇させながらウ
エハ間に流し、成膜処理を行なう。

【００２３】ここで成膜過程について、着目すると、こ
のウエハボート４４は、ここではタンタル酸化膜を成膜
するために繰り返し使用されたものであり、そのため、
ウエハボート４４の全表面すなわち、支柱２の表面は勿
論のこと、各板部材５４の上面及び下面側には全面に亘
ってタンタル酸化膜が付着しており、同じ膜種となって
いる。さて、このようなウエハボート４４を使用して上
述のように未処理のウエハＷに対してタンタル酸化膜の
成膜処理を施すと、各ウエハＷの上面は、その直ぐ上方
に位置する板部材５４の下面と対向することとなり、こ
こには前述のように同じ膜種であるタンタル酸化膜が付
着している。従って、各ウエハＷがそれぞれの対向面よ
り受ける成膜過程、例えば成膜速度や後述するインキュ
ベーションタイムは略同じとなり、ウエハの面間に亘っ
て膜厚の均一性を高く維持することができる。

【００２４】更には、各板部材５４の下面はタンタル酸
化膜に覆われて均質化されているので、ウエハの面内に
おいてもある程度膜厚を均一化させた状態で堆積させる
ことが可能となる。この場合、特に、本発明において
は、各板部材５４に多数のガス流通孔５８を設けている
ので、成膜ガスが比較的流れ難いウエハ中心近傍におい
ても成膜ガスがガス流通孔５８を介してここでは上方に
流れることとなり、ウエハ周縁部と異なって成膜量が抑
制され気味にあったウエハ中心部における成膜を促進さ
せるように作用する。従って、この結果、膜厚のウエハ
面内均一性を格段に向上させることが可能となる。

【００２５】以上の点について図６を参照して更に詳し
く説明する。ウエハ表面への成膜レートは、このウエハ
表面に対向する対向面の膜種が影響するので、この点に
ついて調べた。

【００２６】すなわち対向面の膜種を、Ｔａ₂ Ｏ₅ 、Ｒ
ＴＮ窒化膜、ＳｉＯ₂ 膜、Ｓｉ膜と種々変更して、ベア
シリコンウエハ上にＴａ₂ Ｏ₅ 膜を同一成膜操作時間だ
け成膜処理を施したところ、図６に示すような結果を得
た。尚、目標膜厚は１０ｎｍである。図から明らかなよ
うに、対向膜種がＴａ₂ Ｏ₅ 膜の時は略１０ｎｍの膜厚
が得られているが、対向膜種がＲＴＮ膜及びＳｉＯ₂ 膜
の時には成膜ガスが濃くなっているので、略１２ｎｍと
厚くなっており、逆に、対向膜種がＳｉ膜の時には成膜
ガスが薄くなっているので、略８ｎｍと薄くなってい
る。

【００２７】このように、対向面の膜種によって成膜対
象のウエハの上面に堆積する膜厚は異なった影響を受け
るが、本発明のようにウエハ間に、多数のガス噴射孔５
８を有する板部材５４が位置するようなウエハボート構
造とすることにより、各ウエハの対向面の膜種は全て同
じとなり、しかも、成膜ガスが不足気味となるウエハ中
心部近傍にもガス噴射孔５８を介して多くの成膜ガスを
流し込むことができ、この結果、各ウエハ面間及びウエ
ハ面内に膜厚の不均一性が生ずることを大幅に抑制する
ことができる。

【００２８】特に、ウエハ面内の膜厚均一性に関して
は、本出願人が先に示した特開平１０−１８９５６５号
公報で開示した穴のない平板状の膜厚均一化板を用いた
ウエハボートの場合よりも、ガス流通孔５８を設けてウ
エハ中心部の成膜状態を改善した分だけ、一層向上させ
ることが可能となる。

【００２９】ここで、本発明の被処理体支持具としての
ウエハボートの板部材５４について、ガス流通孔５８の
直径、数及び総開口面積を種々変更して実際にＴａ₂ Ｏ
₅ 膜を成膜したので、その評価結果について説明する。
また、比較のためにガス流通孔を設けていない従来のウ
エハボート（特開平１０−１８９５６５号公報のウエハ
ボートに対応）についての評価結果を併せて記す。

【００３０】図７〜図１０はこの評価に用いた板部材５
４の態様を示しており、図７に示す実施例１の板部材は
直径１０ｍｍのガス流通孔５８を６９個設けており、図
８に示す実施例２の板部材は直径１１ｍｍのガス流通孔
５８を４９個設けており、図９に示す実施例３の板部材
は直径１１ｍｍのガス流通孔５８を２０個設けており、
図１０に示す実施例４の板部材は直径５ｍｍのガス流通
孔５８を４９個設けている。尚、各板部材の直径は略２
３０ｍｍであり、全て同一条件下にて、同一時間の成膜
処理を施した。各実施例の従来のウエハボート（ガス流
通孔なし）に対する総開口面積の比率、膜厚の差、膜厚
の面内均一性の結果を表１に示し、そのグラフを図１１
に示す。

【００３１】

【表１】

【００３２】図１１に示すグラフより明らかなように、
ガス流通孔５８の総開口面積が増加する程、膜厚自体が
少なくなって、従来のウエハボートの場合と比較して膜
厚の差は次第に大きくなっている。ここで、膜厚の差を
許容範囲である±５％の範囲内とすると、総開口面積の
上限は略１４％である。これに対して、膜厚の均一性は
ガス流通孔５８の総開口面積が増加する程、実施例１は
少し大きくなっているものの、略減少してきており、ガ
ス流通孔５８を形成することの利点が明確に裏付けられ
ている。膜厚の面内均一性の許容範囲を±３．５％とす
ると、ガス流通孔５８の総開口面積の下限値は略２％で
ある。従って、成膜レート（膜厚の差）をほとんど落と
さず、しかも、膜厚の面内均一性を更に高くすることが
できる総開口面積の範囲は略２〜１４％の範囲内である
ことが判明した。また、ガス噴出孔５８の直径は、上記
した実施例１〜４の結果より、少なくとも２〜５ｍｍの
範囲内に設定するのが好ましいことが判明した。

【００３３】次に、第２の発明について、図１２乃至図
１４を参照して説明する。この第２の発明の被処理体支
持具としてのウエハボート６０が、図２に示すウエハボ
ートと異なる点は、図２においては板部材５４上に支持
凸部１２を一体的に設けたが、この第２の発明において
は、ウエハＷを支柱２側に支持させた点であり、板部材
自体の構造は同じである。図１３は図１２中のＦ−Ｆ線
矢視断面図を示し、図１４は図１２中のＧ−Ｇ線矢視断
面図を示す。すなわち、このウエハボート６０において
は、３本の支柱２に等ピッチで被処理体支持溝部として
のウエハ支持溝部６６を形成し、このウエハ支持溝部６
６に、ウエハＷの裏面、すなわち下面の周縁部を接触さ
せて保持し、これを３点で支持するようになっている。
そして、上下方向に隣り合うウエハ支持溝部６６、６６
間に、上記３本の各支柱２を連結するようにして円盤状
の例えば石英製の板部材５４を支持させて、各支柱２に
溶着６２により固定し、一体化してある。そして、この
板部材５４に第１の発明と同様な多数のガス流通孔５８
を形成している。

【００３４】この場合にも、前述した第１の発明の場合
と同様に、成膜時には各ウエハの上面は、各板部材５４
の下面、すなわち裏面と対向するようになり、しかも、
ウエハ中心近傍の成膜ガスの流れもガス流通孔５８を設
けた結果よくなるので、膜厚の面間及び特に、膜厚の面
内の均一性を大幅に向上させることが可能となる。尚、
図示例では、板部材５４は、上下方向に隣り合うウエハ
支持溝部６６間の略中央に位置されているが、上下のい
ずれか一方のウエハ支持溝部６６に偏って設けてもよい
し、また、ピッチＬ１の値も特に限定されない。

【００３５】また、このような板部材５４は、柱状の石
英を薄く円盤状に切断し、これを従来のウエハボートの
支柱２に溶着させることにより、容易に本発明の被処理
体支持具としての例えばウエハボートに改造することが
できる。また、本実施例では、Ｔａ₂ Ｏ₅ を表面反応に
より成膜する場合を例にとって説明したが、これに限定
されず、他の膜種を表面反応により成膜する場合にも適
用し得るのは勿論である。更には、本実施例では、被処
理体として半導体ウエハを例にとって説明したが、これ
に限定されず、ＬＣＤ基板、ガラス基板等にも適用でき
るのは勿論である。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の被処理体
支持具によれば、次のように優れた作用効果を発揮する
ことができる。複数のガス流通孔を有する板部材を設け
て、成膜対象となる被処理体の上面を同一膜種に対向さ
せるようにし、且つ被処理体中心近傍における成膜ガス
の流れも改善するようにしたので、膜種が異なることに
よる悪影響をなくし、しかも、成膜量が抑制気味になる
被処理体中心近傍の成膜を促進させることができる。そ
の結果、被処理体面間及び特に被処理体面内の膜厚の均
一性を大幅に向上させることができる。従って、精度の
高い膜厚のコントロールを行なうことができ、高密度化
及び高集積化に対応した薄膜を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る被処理体支持具を収容する縦型熱
処理炉を示す構成図である。

【図２】第１の発明に係る被処理体支持具を示す拡大正
面図である。

【図３】板部材を示す斜視図である。

【図４】図２中のＤ−Ｄ線矢視断面図である。

【図５】図２中のＥ−Ｅ線矢視断面図である。

【図６】対向膜種に対するタンタル酸化膜の膜厚の依存
性を示すグラフである。

【図７】実施例１の板部材を示す平面図である。

【図８】実施例２の板部材を示す平面図である。

【図９】実施例３の板部材を示す平面図である。

【図１０】実施例４の板部材を示す平面図である。

【図１１】表１に示す評価結果を表したグラフである。

【図１２】第２の発明の被処理体支持具を示す拡大正面
図である。

【図１３】図１２中のＦ−Ｆ線矢視断面図を示す。

【図１４】図１２中のＧ−Ｇ線矢視断面図を示す。

【図１５】一般的なウエハボートを示す構成図を示す。

【図１６】従来のウエハボートの一例を示す部分拡大図
である。

【図１７】図１６中のＢ−Ｂ線矢視断面図である。

【図１８】従来の他のウエハボートを示す部分拡大図で
ある。

【符号の説明】

２支柱８溝部１２支持凸部１４縦型熱処理炉１６反応容器１８外筒２０内筒４４ウエハボート（被処理体支持具）５４板部材５８ガス流通孔６０ウエハボート（被処理体支持具）６６ウエハ支持溝部（被処理体支持溝部）Ｗ半導体ウエハ（被処理体）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】縦型熱処理炉で熱処理すべき複数の被処
理体を所定のピッチで支持する被処理体支持具におい
て、複数の支柱と、前記被処理体と略同じ大きさ或いは
それ以上の大きさに形成されて、前記支柱に所定のピッ
チで設けられた板部材と、この板部材の周縁部に設けら
れて、前記被処理体の裏面の周縁部と接触してこれを支
持する支持凸部と、この板部材に散在させて設けられた
複数のガス流通孔とを備えたことを特徴とする被処理体
支持具。
【請求項２】縦型熱処理炉で熱処理すべき複数の被処
理体を所定のピッチで支持する被処理体支持具におい
て、複数の支柱と、前記被処理体の周縁部を支持するた
めに前記支柱に形成された被処理体支持溝部と、前記被
処理体と略同じ大きさ或いはそれ以上の大きさに形成さ
れて、上下に隣り合う前記被処理体支持溝部間に設けら
れた板部材と、この板部材に散在させて設けられた複数
のガス流通孔とを備えたことを特徴とする被処理体支持
具。
【請求項３】前記複数のガス流通孔は、前記板部材に
略同心円状に配置されていることを特徴とする請求項１
または２記載の被処理体支持具。
【請求項４】前記複数のガス流通孔は、前記板部材に
略放射状に配置されていることを特徴とする請求項１ま
たは２記載の被処理体支持具。
【請求項５】前記各ガス流通孔の直径は５〜１０ｍｍ
の範囲内に設定されていることを特徴とする請求項１乃
至４のいずれかに記載の被処理体支持具。
【請求項６】前記各ガス流通孔の開口面積の総和は、
前記板部材の面積に対して、略２〜１４％の範囲内に設
定されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれ
かに記載の被処理体支持具。