JP2000277521A - 半導体ウェーハの高温高圧処理方法及び装置 - Google Patents

半導体ウェーハの高温高圧処理方法及び装置

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隆男 藤川
Yutaka Narukawa
成川　　裕
Koji Masuda
恒治 増田
Makoto Kadoguchi
誠 門口
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヒータからのパーティクルの発生を抑える。 【解決手段】 ウェーハ状の半導体材料を圧力容器内の
処理室に装填して、アルゴン等の不活性ガスを圧入加圧
し、電気抵抗方式のヒータを用いて加熱昇温を行う半導
体ウェーハの高温高圧処理方法において、前記処理室内
にウェーハを上下方向に積み上げるとともに、前記ヒー
タを前記処理室内に配置して、ヒータへの加熱電力を直
流電流で供給しつつ処理を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はＳｉウェーハに代表
されるＵＬＳＩ半導体を高温・高圧の雰囲気下で処理す
る方法及び装置に関するものであり、とくに、１枚〜２
５枚以下の小ロットでの半導体ウェーハを生産性良く処
理するための方法及び装置に関するものである。さらに
は、ＰＶＤ法や電解メッキ法、ＣＶＤ法などにより銅合
金配線膜を形成したウェーハを不活性ガス圧により加圧
処理するいわゆる配線膜の加圧埋込み法（高圧リフロー
プロセス）など、主として不活性ガスの圧力により、気
孔を除去するような処理に用いられる装置とその使用方
法に関するもので、短時間で加熱し、かつ半導体基板の
汚染の原因となるパーティクルの発生を低減する方法及
び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体ウェーハを縦形のボート（ウェー
ハ積み上げ用治具）を用いて、高圧ガス雰囲気下で処理
するプロセスとしては、Ｓｉウェーハの表面を酸化させ
て絶縁体層を形成する高圧酸化プロセスが知られている
また、このための縦形の装置としては、特開平４−２３
４１１９号公報に開示されているものが知られている。
この装置は、本発明で対象としている完全に不活性なガ
スを用いる高温高圧処理方法とは、用途及び圧力レベル
がまったく異なるものであるが、構成が似ているので公
知装置の例として参考までに示す。
【０００３】この装置は、「圧力容器内と；圧力容器内
にあって処理室を有する中空体であり、該圧力容器およ
び該中空体がそれぞれ複数のウェーハを一単位として該
圧力容器の下方にある位置から前記処理室内部の位置に
移動させる際にウェーハを受け入れるための下開口部を
有する前記中空体と；前記した開口部を閉鎖するために
前記圧力容器に対し垂直に移動可能な動作手段と；前記
処理室内に高圧の酸化剤を導入するために前記中空体に
結合した手段と；前記圧力容器内に加圧した不活性ガス
を導入するための手段と；前記処理室内の酸化剤を加熱
するための手段と；前記処理室内でウェーハを処理した
のち前記中空体を冷却するための手段と；前記圧力容器
と前記中空体に結合して不活性ガスと酸化剤の圧力を等
しくし、本体に結合して不活性ガスと酸化剤の圧力を等
しくし、本質的に該不活性ガスを該酸化剤から隔離する
たの手段と、を備えることを特徴とする半導体ウェーハ
の処置装置。」であり、被処理品であるウェーハは、数
１０枚〜百数１０枚積載可能な縦形のボートに収納した
状態で処理される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】半導体基板の加熱処理
が他の材料・部材の処理と一番異なるところは、パーテ
ィクルと称されている粉塵の付着が許容されない点であ
る。また、次に異なる点は、建設・維持費用が高価なク
リーンルーム内で処理されることから、非常に高い生産
性、すなわち短時間での処理が要求されることである。
従来技術についてもその点が配慮されており、たとえ
ば、特開平４−２３４１１９号公報の図１２に示される
高圧酸化装置では、パーティクルのウェーハへの付着を
防止するために、メインのヒータ（加熱手段１１４）と
上部ヒータ１２４はウェーハを収納している薄壁の不活
性物質たとえば石英からなるベルジャー９５の外側に配
置されており、このメインのヒータ部で発生するパーテ
ィクルがウェーハ側に直接流入するのを遮蔽する構造が
採用されている。
【０００５】また、この特開平４−２３４１１９号公報
の図１２では前記ベルジャーにより画成された処理室空
間の下部に、平板型のヒータ１２５が処理室に露出した
ように見える形で配置されているが、このヒータも特開
平４−２３４１１９号公報の図２１によれば底１１５に
より処理室には露出しないように構成されており、結果
としてヒータは全く処理室空間に直接露出しない構造と
なっていることが明らかである。なお、この従来例で
は、ウェーハの重金属類による汚染防止のため、ヒータ
はグラファイトで絶縁材料にも石英を除いてセラミック
スは使用していないことが特徴と一つとされている。し
かし、実際には、本発明が対象としている不活性ガス雰
囲気での処理であっても、空気中の水分や酸素が混入す
ることは避けられず、通電加熱時にグラファイトと酸素
もしくは水との反応によって、二酸化炭素（ＣＯ2 ）や
炭化水素系のガス（ＣｍＨｎ）の発生とこれに起因する
スス（粉塵の一種と捉えられる）の発生があるため、グ
ラファイトをヒータの材料として使用するには問題があ
る。
【０００６】このような従来技術でのもう一つの問題点
は、被処理物であるウェーハがベルジャーによって囲ま
れており、その外側に配置されたヒータで加熱するため
に、昇温工程で高速昇温しようとしてもヒータ部分は早
く温度が上昇する一方ベルジャー内部の温度の上昇には
かなりの遅れが出て、正確な温度の時間に対するプログ
ラム制御が困難になることである。また、冷却過程にお
いても、このベルジャーが熱の放散の障壁となるために
冷却に時間を要するという問題を生じることとなってい
る。
【０００７】以上述べたような従来技術の状況に加え
て、近年、ウェーハの大形化すなわち直径で８インチか
ら１２インチに変わる傾向にあり、ロット単位で管理さ
れる半導体ウェーハのロットサイズも変わる可能性が出
てきている。現在の８インチウェーハを対象とした製造
プロセスでは、２５枚を１つのカセットに収納するのが
標準であり、前記の従来技術でも２５枚の倍数である２
５枚、５０枚、１００枚を１ロットとした製品の品質管
理が行われている。しかし、ウェーハが１２インチに大
形化するとこの最小単位が２５枚より小さな単位、たと
えば１３枚にかわることが予想されており、とくに、少
量多品種にならざるを得ないロジック系の半導体はさら
に小さなロットでの生産が主流となる可能性が示唆され
ている。この状況から、製造装置についても、できるだ
け小さなロットで、生産量に応じて柔軟な操業が可能な
装置が今後の装置の形態になる可能性が強い。
【０００８】従って、従来技術として示したようなバッ
チ式の装置でも小ロットでの処理が可能なものが必要と
なりつつある。一方、従来技術の例として示したような
酸化処理では、酸化現象による酸化膜の形成が時間に依
存するために、小ロットでも長時間を必要とするなど課
題が多い。このような処理時間面での制約が少ない処理
に関しては、小ロットを短時間で処理して生産性を損な
わないようなプロセスで構築することが可能である。金
属配線膜の加圧埋め込みに代表される高温高圧ガスでの
処理では、このような時間面での制約が少ないことが知
られている。
【０００９】したがって、このような小ロットをそれに
見合う短い時間で処理するという要請にも対応が可能で
ある。この場合、どの程度の大きさのロットまでを、い
かに小さな装置で処理するかが大きな問題となる。すな
わち、小さな処理容積の装置で最大限の枚数のウェーハ
をいかに処理するかが、重要となる。なお、いずれにし
ても前記の従来技術に示された高圧のガスを使用するも
のも含めて、バッチ式で処理を行う縦形の炉において
は、電気炉部分からパーティクルの発生を抑制すること
が困難であり、結果として、被処理品である半導体ウェ
ーハを気密性の材料からなるベルジャー内部に収納する
ことが常識となっている。
【００１０】一方、このベルジャー形の構造は、ベルジ
ャーの外側に配置されたヒータ部分での熱の供給に対し
てベルジャーの内側の処理室空間の温度の上昇に遅れが
出てくるため、温度の正確な制御を難しくしているとと
もに、ヒータの直径が大きくなるため装置全体を大きく
する結果となっている。本発明は、このような実情に鑑
みてなされたものであって、ヒータからのパーティクル
の発生を抑えることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、以下の技術的手段を講じた。すなわち、
本発明の特徴は、ウェーハ状の半導体材料を圧力容器内
の処理室に装填して、アルゴン等の不活性ガスを圧入加
圧し、電気抵抗方式のヒータを用いて加熱昇温を行う半
導体ウェーハの高温高圧処理方法において、前記処理室
内にウェーハを上下方向に積み上げるとともに、前記ヒ
ータを前記処理室内に配置して、ヒータへの加熱電力を
直流電流で供給しつつ処理を行うことを特徴とする。
【００１２】このように本発明では、ヒータに直流電流
を流して加熱エネルギーを供給している。従来、工業的
に使用されている電気炉の多くは、半導体用も含めて、
サイリスタを用いた電力制御システムによる交流加熱方
式となっている。交流を加熱に用いると、近接したヒー
タエレメント間でそれぞれのエレメントを流れる電流に
より発生する磁力によりヒータエレメント同士が引きつ
け合ったり、反発しあったり、すなわちローレンツ力が
発生する。
【００１３】通常、加熱用には交流６０Ｈｚもしくは５
０Ｈｚが用いられるため、このローレンツ力によりこれ
に同期した振動が発生してハム音を発生したりする。こ
の振動によりヒータエレメントが接触している部材との
間で擦れてパーティクルを発生したり、エレメントに付
着した、あるいは酸化等により発生した粉末粒子が飛散
したりする。本発明ではこのような振動の発生を防止す
る目的でヒータエレメントに直流を流して加熱を行う。
この振動防止により、処理室内にヒータと半導体ウェー
ハを共存させてもパーティクルの発生がないため、半導
体ウェーハがヒータに起因して発生するパーティクルに
よって汚染されるのを防止できる。
【００１４】また、本発明では、前記処理室内に当該処
理室内の温度を測定する測温手段が設けられ、当該測温
手段により測定された温度に基づいてヒータへの供給電
流を制御するのが好適である。さらに、本発明に係る半
導体ウェーハの高温高圧処理装置は、ウェーハ状の半導
体材料を圧力容器内の処理室に装填して、アルゴン等の
不活性ガスを圧入加圧し、電気抵抗方式のヒータを用い
て加熱昇温を行う半導体ウェーハの高温高圧処理装置に
おいて、前記ヒータは前記処理室内に配置され、前記ヒ
ータへの加熱電力を直流電流で供給する電源を備えてい
ることを特徴とする。
【００１５】かかる装置では、前記処理室内に当該処理
室内の温度を測定する測温手段が設けられ、当該測温手
段により測定された温度に基づいてヒータへの供給電流
を制御する制御手段が設けられているものとするのが好
適である。また、前記ヒータの材料としては、鉄ベース
の耐酸化性合金、白金、もしくはタングステン、タンタ
ル、モリブデン等の高融点金属とするのが好ましい。装
置の処理室は半導体ウェーハを出し入れする際に、かな
らず大気に暴露される。装置を閉塞した後に、通常真空
引き、不活性ガスによる置換を行ってから通常の加熱工
程に移るが、この際、ごくわずかの大気の混入は回避で
きないものの、この微量の大気で酸化や窒化が生じにく
い材料を用いることで、これら生成酸化物等に起因する
パーティクルの発生を防止することができる。
【００１６】また、前記測温手段が熱電対であり、少な
くとも処理室内部に装入される部分熱伝電素線は保護管
内部に収納されており、当該保護管の材料が鉄ベースの
耐酸化性合金、白金、もしくはタングステン、タンタ
ル、モリブデン等の高融点金属であることが好ましい。
さらにまた、前記ヒータは複数のヒータ素子から構成さ
れ、前記測温度手段は、各ヒータ素子に対応してそれぞ
れ設けられ、前記制御手段は、各ヒータ素子を独自に制
御可能に構成されているものとするのが好ましい。
【００１７】この場合、各所定の測温手段の温度を所定
の温度分布に、あるいは均熱化するように加熱電力値を
制御することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１及び図２は本発明による半導
体用の高温高圧処理装置１の本体部分の例を示したもの
であって、特に高圧ガスが高圧容器（圧力容器）２内部
に充填されて高圧の状態で運転している状態を示したも
のである。本体部分はプレスフレーム３を含む高圧容器
２、ウェーハ移載ロボット（移送手段）４、これら全体
を収納する筺体５とから構成されている。
【００１９】高圧容器２は、図３にも示すように、上下
に開口を有する高圧円筒６、上蓋７、下蓋８および上下
の蓋７，８に作用する軸方向の荷重を支持するためのプ
レスフレーム３から構成されており、上蓋７および円筒
部６で画成された空間Ｓ内に断熱構造体１０が組込ま
れ、下蓋８には遮熱板及び加熱用ヒータ等の電極等を収
納した金属性のシールドブロック１１を介して径内外２
つのゾーン（ヒータ素子１３ａ，１３ｂ）に分割された
ヒータ１３が絶縁材１２の上に設置されている。すなわ
ち、ヒータ１３は、処理室Ｓ内に位置しており、下蓋８
の上方に設置されるウェーハ１５の下方に位置するよう
に設けられている。なお、ヒータ１３は電気抵抗線加熱
方式とされている。
【００２０】なお、ヒータ１３を下蓋８の上に設ける場
合、上記のように下蓋８との間に他の部材を介在させて
もよいし、直接設けてもよい。被処理品である半導体ウ
ェーハ１５を高圧容器２から出し入れする際には、プレ
スフレーム３をベースフレーム１７に設置されたレール
１８上をプレスフレーム３下端に固定されたスライドブ
ロック１９により側方に移動させ、次いで下蓋８を下蓋
昇降アクチュエータ４１により下方に下げる。半導体ウ
ェーハ１５はプレスフレーム３の移動方向と反対側に設
置されたウェーハハンドリング用のロボット４のロボッ
トハンド２６を下蓋８上面方向に伸ばして、露出状態と
なったウェーハ１５を下から受けることによって保持
し、ロボット４を駆動させてウェーハエレベータ２９上
に置かれたウェーハカセット２８まで移送することによ
って回収される。装置１へのウェーハ１５の装填は、こ
の逆の手順により行う。
【００２１】ウェーハハンドリング用のロボット４は、
図１及び図２では、ロボット４のアーム３０が水平面方
向に回転および伸縮しかつ上下方向にも可動なものを示
した。ウェーハカセット２８がカセットエレベー２９タ
上に設置された場合には、このロボットアーム３０の上
下方向への移動量は、単にカセットからすくい上げる、
もしくは降ろすという操作のみでその移動距離は数ｍｍ
で充分である。カセットエレベータを用いない場合に
は、ウェーハ１５のカセット２８からの出し入れに対応
できるだけの上下方向の移動距離を持ったロボット４を
使用する。
【００２２】ロボットハンド２６は、アーム３０の先端
部に設けられており、アルミ等の金属板もしくはアルミ
ナ等のセラミックス板がフォーク形状に形成されてな
る。このハンド部分２６で、ウェーハを下からすくい上
げるように持ち上げて移送する。図３には、装置１の本
体部分を拡大して示す。高圧容器２の高圧円筒部６は内
部のヒータ１３により供給された熱を系外に排熱して高
圧容器の温度を室温〜百数１０℃に保持するための水冷
ジャケット３２が装着されている。同じ理由から多量の
熱が高圧容器上蓋７に蓄熱されることから上蓋７にも水
冷用の溝を形成することも推奨される（図示せず）。高
圧容器上蓋７には高圧ガス導入孔３４と、これとは独立
に設けられた高圧ガス排出孔３５が設けられている。
【００２３】この上蓋７の下側には、金属製の椀状部材
３７を間隙を設けて数艘重ね合わせた構造の断熱構造１
０が装着されている（詳細は後述）。また、下蓋８の上
（絶縁材の上）には、前述のように半導体ウェーハ１５
を加熱するためのヒータ１３，ウェーハ１５を棚板状に
支持するためのウェーハ支持治具などが配置され、下蓋
８とこれら部材１３，３９の配置された空間との間に、
熱が下蓋８に伝わるのを抑制するとともに、接続用の電
極等を収納する金属性の前記シールドブロック１１が配
置されている。
【００２４】半導体ウェーハは、図３の左方向から出入
りするロボット４のハンド２６と干渉しない位置に、１
〜２５枚（図３では５枚）を円周上３〜４箇所で支持す
るような形態のウェーハ支持具の上に載置される。図３
の例では、積載されるウェーハ１５の数は５枚である
が、この枚数は温度・圧力およびヒータ１３の配置によ
り決まる均熱域が上下方向に充分に確保される場合には
さらに多くの枚数を積み上げることも可能である。前記
断熱構造体１０としては、従来のほとんどの半導体用の
縦形電気炉で使用されている繊維状の無機質からなるブ
ランケット断熱材を用いずに、図３に示したように、金
属の底付き円筒（椀状部材）３７を倒立状に複数層重ね
ることによって構成されたものを使用することが推奨さ
れる。
【００２５】繊維状の断熱材料は、電気炉内の気体の自
然対流を抑制しかつ輻射による放熱をも抑制する効果が
あり、断熱効果に優れており、高圧ガス雰囲気において
もこれを用いることにより放熱を効果的に抑制すること
ができる。しかし、繊維状の無機質は、昇温・降温の繰
り返しにより、破断して細かい粉末、すなわちパーティ
クルを発生する。したがって、これら断熱材の配置され
た空間と半導体ウェーハを配置した空間を隔離するため
に、ベルジャーの使用が不可欠となっている。
【００２６】本発明では、断熱構造体１０としてこのよ
うな繊維状の無機質を用いず、金属の底付き円筒３７を
重ねた構造を採用することにより、断熱機能は若干低下
するもののパーティクルの発生を抑制することが可能と
なる。また、多くの縦形の炉では、加熱用のヒータのエ
レメント（素子）が前記の繊維状無機質のブランケット
の内面に処理室側に露出するような形態で固定されてい
ることが多い。本発明では、ヒータエレメント１３は自
立するような形態もしくは、セラミックスや石英からな
る電気絶縁ガイシ１２を介して固定用の支持材に固定さ
れた形態が推奨される。とくに、ヒータエレメント１３
と絶縁ガイシ１２の接触部は点接触となるようにするこ
とで、ヒータエレメント１３と絶縁ガイシ１２の熱膨張
差により擦れたりすることを低減できる。
【００２７】断熱構造体１０については、圧力媒体ガス
としてアルゴンを使用する場合には、金属の底付き円筒
３７の間隙は０．５〜３ｍｍ程度が効果的であり、輻射
による放熱をも抑制するという観点からは、３層以上重
ね合わせることが効果的である。図３の例では４層の構
成となっている。層数を多くすればするほど自然対流、
輻射の抑制効果が上げられるが、間隙を小さくすると金
属製の椀状部材３７同士が熱膨張差により擦れるため、
これに起因する粉塵（パーティクル）の発生が問題とな
る。
【００２８】このような観点から、また、内部の温度が
３００〜５００℃程度の場合には、厚さ０．５〜２ｍｍ
の椀状部材３７を３〜６層重ね合わせるのが現実的であ
る。なお、この断熱構造体１０は、たとえば上蓋７に設
けられた高圧ガス導入孔３４の容器内部側開口部にネジ
込むことによって固定される。ガス分散孔４３は円周方
向に３〜６箇所設けられる。このガス分散孔４３と処理
室のウェーハ１５との間には、ガス分散と温度の乱れを
防止する観点から、図示のようにガス分散板４４を配置
することも推奨される。このガス分散板４４には、厚さ
方向に孔を設けることによってガスの流れを意図的に調
整することも可能である。
【００２９】本発明では、このような構成の断熱構造体
１０やヒータ１３により構成された電気炉を用いて、ヒ
ータ１３に直流電流を流して加熱エネルギーを供給する
点を特徴としている。交流電流でなく直流電流を供給す
ることにより、振動の発生が防止され、断熱構造体１０
の内面で構成される処理室Ｓ内にヒータ１３と半導体ウ
ェーハ１５を共存させてもパーティクルの発生がないた
め、半導体ウェーハ１５がヒータ１３や断熱材料に起因
して発生するパーティクルによって汚染されるのを防止
できる。
【００３０】下蓋８上に概円板状に配置されたヒータ１
３は、図示のように内外に複数ゾーンに分割して、投入
加熱を独立に制御することが推奨される。すなわち、リ
ング状の複数のヒータ素子１３ａ，１３ｂを同軸状に配
置するのが好ましい。その理由は、ヒータを一つにする
と、ガスの自然対流に起因する放熱の関係から、ウェー
ハ１５の中心で高温、外側で低温という温度分布の発生
が不可避であり、この分布量が圧力や温度条件により変
化する問題があるからである。この問題を解消するに
は、ヒータ１３を複数ゾーンに分割するとともに、この
ゾーン数に対応した測温手段４６を設けて、図４に示す
ように、各ゾーンに対応した実測温度を逐次加熱電力制
御装置（制御手段）４７に帰還させる。この制御装置は
帰還量に応じて、ヒータ１３に供給する直流電流の値を
制御する。これにより内外での均熱の確保が行われる。
【００３１】なお、本実施形態では、ヒータ１３とし
て、リング状の外側ヒータ１３ａと、この外側ヒータ１
３ａの径内側において同軸状に配置されたリング状の内
側ヒータ１３ｂとを備え、外側ヒータ１３ａの近傍に設
けられた外側測温手段４６ａと、内側ヒータ１３ｂの近
傍に設けられた内側測温手段４６ｂとを備えている。ま
た、ヒータエレメント（ヒータ素子）材料には鉄系の耐
酸化性合金、白金、もしくはタングステン、タンタル等
の高融点金属を使用する。装置の処理室は半導体ウェー
ハ１５を出し入れする際に、かならず大気に暴露され
る。装置を開閉した後とでは、通常真空引き、不活性ガ
スによる置換を行ってから通常の加熱工程に移るが、ご
くわずかの大気の混入は回避できず、この微量の大気で
酸化や窒化が生じにくい材料を用いることで、これら生
成酸化物等に起因するパーティクルの発生を防止するこ
とができる。
【００３２】ヒータエレメント材料に鉄系の耐酸化性合
金、すなわちステンレス鋼や高クロム合金などあるいは
白金を用いる場合には耐熱強度がさほど高くないことか
ら、セラックス製の絶縁ガイシ１２を介してヒータエレ
メント１３を固定する形態を用いるのが実際的である。
この場合、ヒータエレメント材料と絶縁ガイシ１２の接
触面積はなるべく小さくして、昇温・降温過程での両者
の熱膨張差による擦動でパーティクルが発生するのを最
小限とすることが推奨される。タングステンなどの高融
点金属をヒータエレメント１３に用いる場合、高温での
強度が高いことから自立形の構造とすることも可能で、
この場合、高温部分には電気絶縁ガイシを使用せずに済
むことから、上記の絶縁ガイシ１２との間での擦動によ
るパーティクルの発生を回避することが可能である。
【００３３】前記測温手段４６には、通常、熱電対が用
いられ、＋極の素線と−極の素線の絶縁はセラミックス
製の絶縁管を用いて行われる。＋素線と−素線を溶着し
た測温接点部分は、露出した状態としておくと応答を早
くすることができる。一方この測温接点部分を前記のヒ
ータエレメント１３と同じあるいは類似の材料からサヤ
状の管の中に収納することにより、雰囲気ガスからの汚
染による測温誤差の発生を抑制することができるが、こ
の場合、応答性はある程度犠牲とせざるを得ない。
【００３４】したがって、高速昇温が必要な場合には、
測温接点を処理室空間に露出する設置方法が、また比較
的緩速で昇温する場合にはサヤを用いることが推奨され
る。なお、高温高圧ガス雰囲気下では、高圧のガスが高
密度・低粘性であり自然対流を生じ易く、かつ温度によ
る密度差が大きいことから、水平面内での温度分布が発
生しにくいという特徴がある。この特徴を巧く利用し
て、たとえば上下２段のヒータを配置した場合、上部に
配置された半導体ウェーハの加熱を主として分担する上
段のヒータの電力を制御する測温手段はヒータの即近で
はなく、上部の半導体ウェーハの側方に配置することで
制御が可能で、被処理品の温度により近い温度で制御す
ることが可能となる。
【００３５】
【発明の効果】以上の説明から、明らかなように、本発
明により、従来から用いられてきたベルジャーを用いる
ことなく半導体ウェーハ周囲の環境をパーティクルのな
いクリーンな雰囲気とすることができ、ベルジャーを用
いないために装置の寸法を小さくすることができる。測
温手段を、ヒータと同一の処理室内に設けることで、被
処理品である半導体ウェーハのすぐ近くの温度を測定し
て加熱電力制御系にフィードバックできることから高速
での昇温を制度良く制御しつつ行えるようになる。
【００３６】最近のＵＬＳＩの加工の微細化に伴って、
有効性が注目されつつある配線膜の加圧埋込処理など高
圧の不活性ガスを利用して処理を行うに際しての、大き
な課題であるパーティクルによる半導体ウェーハの汚染
防止、装置の小形化、さらには高精度での温度制御によ
る高速昇温、を実現可能となる。したがって、高価なク
リーンルーム内での設置を困難としている高温高圧ガス
処理装置のもつ大形大重量・処理時間が長いなどの問題
を解消することが可能となり、今後ますます重要になる
生産性の向上、処理コストの低減に、本発明は大きく寄
与するものと期待される。
【図面の簡単な説明】
【図１】処理装置の平面図である。
【図２】図１の正面図である。
【図３】高圧容器内部の断面図である。
【図４】処理室内の温度制御装置のブロック図である。
【符号の説明】
１ 半導体ウェーハ高温高圧処理装置 ２ 圧力容器（高圧容器） ８ 下蓋 １３ ヒータ １５ 半導体ウェーハ ４６ 測温装置 ４７ 制御装置（制御手段）
フロントページの続き (72)発明者 増田 恒治 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号 株式会社神戸製鋼所高砂製作所内 (72)発明者 門口 誠 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号 株式会社神戸製鋼所高砂製作所内 Ｆターム(参考） 4K063 AA05 AA12 BA12 CA03 FA03 FA29 5F033 HH11 MM01 QQ75 QQ86 QQ99

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ウェーハ状の半導体材料を圧力容器内の
    処理室に装填して、アルゴン等の不活性ガスを圧入加圧
    し、電気抵抗方式のヒータを用いて加熱昇温を行う半導
    体ウェーハの高温高圧処理方法において、 前記処理室内にウェーハを上下方向に積み上げるととも
    に、前記ヒータを前記処理室内に配置して、ヒータへの
    加熱電力を直流電流で供給しつつ処理を行うことを特徴
    とする半導体ウェーハの高温高圧処理方法。
  2. 【請求項２】 前記処理室内に当該処理室内の温度を測
    定する測温手段が設けられ、当該測温手段により測定さ
    れた温度に基づいてヒータへの供給電流を制御すること
    を特徴とする請求項１記載の半導体ウェーハの高温高圧
    処理方法。
  3. 【請求項３】 ウェーハ状の半導体材料を圧力容器内の
    処理室に装填して、アルゴン等の不活性ガスを圧入加圧
    し、電気抵抗方式のヒータを用いて加熱昇温を行う半導
    体ウェーハの高温高圧処理装置において、 前記ヒータは前記処理室内に配置され、 前記ヒータへの加熱電力を直流電流で供給する電源を備
    えていることを特徴とする半導体ウェーハの高温高圧処
    理装置。
  4. 【請求項４】 前記処理室内に当該処理室内の温度を測
    定する測温手段が設けられ、 当該測温手段により測定された温度に基づいてヒータへ
    の供給電流を制御する制御手段が設けられていることを
    特徴とする請求項３記載の半導体ウェーハの高温高圧処
    理装置。
  5. 【請求項５】 前記ヒータの材料が鉄ベースの耐酸化性
    合金、白金、もしくはタングステン、タンタル、モリブ
    デン等の高融点金属であることを特徴とする請求項３又
    は４記載の半導体ウェーハの高温高圧処理装置。
  6. 【請求項６】 前記測温手段が熱電対であり、少なくと
    も処理室内部に装入される部分熱電対素線は保護管内部
    に収納されており、 当該保護管の材料が鉄ベースの耐酸化性合金、白金、も
    しくはタングステン、タンタル、モリブデン等の高融点
    金属であることを特徴とする請求項４又は５記載の半導
    体ウェーハの高温高圧処理装置。
  7. 【請求項７】 前記ヒータは複数のヒータ素子から構成
    され、 前記測温度手段は、各ヒータ素子に対応してそれぞれ設
    けられ、 前記制御手段は、各ヒータ素子を独自に制御可能に構成
    されていることを特徴とする請求項３〜６のいずれかに
    記載の半導体ウェーハの高温高圧処理装置。
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