JP2001291710A - 熱処理装置及び熱処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は半導体ウエハ、ＬＣＤ（液晶ディス
プレイ）等の面状の被処理体を熱処理するための熱処理
装置及び熱処理方法に関し、面状の被処理体の全面を均
一な温度で急速に加熱処理することを課題とする。 【解決手段】 半導体ウエハ1の処理面に対向するよう
配置した直径の異なる複数の環状発熱体21A〜21Eが同心
円状に配列された面状の抵抗発熱源2と、この環状発熱
体21A〜21Eを半導体ウエハ1の環状帯域位置に対応する
部分の温度検出信号に基づいて加熱制御する加熱制御部
25と、半導体ウエハ1と抵抗発熱源2とを相対的に接近さ
せる移動機構5と、半導体ウエハ1を面状の抵抗発熱源2
とを対向した状態で回転させる回転機構６とを備えてな
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、例えば半導体ウエ
ハ、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）等の面状の被処理体を
熱処理するための熱処理装置及び熱処理方法に関する。

【従来の技術】例えば半導体デバイスの製造において
は、半導体ウエハの酸化・拡散処理、ＣＶＤ処理等が行
われる。

【０００２】特に、最近においては、０．４μｍから
０．２μｍへと半導体デバイスのデザインルールの微細
化が進み、また、半導体ウエハについても８インチから
１２インチへと大径化が進み、このような大面積の極薄
膜形成技術に対応すべく急速熱処理装置の開発が緊急の
課題となっている。

【０００３】具体的に説明すると、半導体ウエハのプロ
セス処理では、サーマルバジェット（熱履歴）を小さく
することが必須の条件であり、例えば５０〜１００Åの
ドーピング処理、ゲート酸化膜やキャパシター絶縁膜の
極薄膜形成においては、急速熱処理すなわち短時間で熱
処理を行うことが不可欠である。

【０００４】また、例えばＰＮ接合を０．１μｍ以下と
浅くして、低抵抗化を図り、任意形状表面への接合形成
を可能にするためには、接合時の膜劣化や結晶欠陥の発
生を防止する必要があるが、ＰＮ接合の活性領域が狭い
ために急速熱処理を行うことが必要である。

【０００５】また、例えばＬＯＣＯＳ酸化膜の形成にお
いては、隣接するＬＯＣＯＳ酸化膜の圧縮応力が熱サイ
クルによる相乗効果で拡大し、表面電位の変動、リーク
電流、耐圧等の信頼性の低減が生じやすいが、これを防
止するためには急速熱処理により熱サイクルを低減する
ことが必要である。

【０００６】また、例えば高誘電体材料を使用してキャ
パシター絶縁膜を形成する場合には、メタルオキサイド
（Ｔａ_２Ｏ_５ 等）、ポリイミド（パッシベーション
膜）等の成膜を可能にするメタル成膜とドーピングがで
きる複合プロセス処理が可能なシステムが必要とされる
に至った。

【０００７】そして、半導体ウエハの径が８インチから
１２インチへと大径化しつつある現状においては、半導
体ウエハの中央部と周辺部との温度差を小さくして均一
に急速熱処理ができ、半導体ウエハに生じやすいスリッ
プ、歪、ソリの低減化を図り、半導体デバイスの製作上
不都合が生じないようにする必要がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の縦型の
バッチ処理型熱処理装置においては、石英製のウエハボ
ートに積層収納された半導体ウエハを取り囲むように筒
状の発熱源を配置して、半導体ウエハの周辺部から中央
部に向かって加熱するようにしているため、半導体ウエ
ハを急速に加熱しようとすると、半導体ウエハの中央部
と周辺部との間に大きな温度勾配が生じて、均一な熱処
理ができない問題がある。そこで、本発明の目的は、同
心円状の複数の環状発熱体を、面状の被処理体の環状帯
域位置に対応する部分の温度検出信号に基づいて加熱制
御することにより、面状の被処理体の全面を均一な温度
で急速に加熱処理することができる熱処理装置及び熱処
理方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
め、本発明の熱処理装置は、面状の被処理体の処理面に
対向するよう配置した、直径の異なる複数の環状発熱体
が同心円状に配列されてなる面状の抵抗発熱源と、前記
複数の環状発熱体を、前記面状の被処理体の環状帯域位
置に対応する部分の温度検出信号に基づいて加熱制御す
る加熱制御部と、 前記被処理体と前記面状の抵抗発熱
源とを相対的に接近させる移動機構と、前記被処理体
を、面状の抵抗発熱源とを対向した状態で、その中心を
軸として回転させる回転機構とを備えてなることを特徴
とする。

【００１０】また、前記面状の抵抗発熱源の発熱面は、
前記被処理体と平行に配置されていることを特徴とす
る。

【００１１】また、前記加熱制御部は、前記複数の環状
発熱体を別個独立に温度制御することを特徴とする。

【００１２】また、前記加熱制御部は、前記複数の環状
発熱体を組合わせて複数のグループを形成し、該グルー
プごとに温度制御することを特徴とする。

【００１３】また、本発明の熱処理方法は、面状の被処
理体の処理面に対向するよう配置した、直径の異なる複
数の環状発熱体が同心円状に配列されてなる面状の抵抗
発熱源と、前記複数の環状発熱体を、前記面状の被処理
体の環状帯域位置に対応する部分の温度検出信号に基づ
いて加熱制御する加熱制御部と、前記被処理体と前記面
状の抵抗発熱源とを相対的に接近させる移動機構と、前
記被処理体を、面状の抵抗発熱源とを対向した状態で、
その中心を軸として回転させる回転機構とを備えた熱処
理装置を用いて行う熱処理方法であって、前記面状の抵
抗発熱源の中央側よりも外周側の環状発熱体をより高温
となるように温度制御することにより、前記被処理体の
熱処理を行うことを特徴とするものである。

【００１４】また、前記移動機構は、前記被処理体を、
前記面状の抵抗発熱源から50〜15mmの距離近接させた状
態で熱処理を行うことを特徴とするものである。

【００１５】本発明においては、面状の被処理体の処理
面に対向するよう面状発熱源を配置するので、面状発熱
源からの放射熱が被処理体の全面に垂直に入射するよう
になる。しかも、面状発熱源が直径の異なる複数の環状
発熱体が同心円状に配列されてなり、複数の環状発熱体
を面状の被処理体の環状帯域位置に対応する部分の温度
検出信号に基づいて加熱制御する加熱制御部を設けるの
で、面状発熱源を同心円状の複数の環状帯域ごとに分割
して温度制御することができ、その結果、被処理体の全
面を高い精度で均一に加熱処理することができる。ま
た、面状の被処理体と面状発熱源とを移動機構により相
対的に急速に接近させることにより、急速熱処理が可能
となる。

【００１６】また、面状の抵抗発熱源の発熱面が被処理
体と平行に配置されることにより、被処理体の全面を高
い精度で均一に加熱処理することができるまた、加熱制
御部が複数の環状発熱体を別個独立に温度制御すること
により、被処理体の環状発熱体位置に対応する部分を独
立して温度制御できるため、被処理体の全面を高い精度
で均一に加熱処理することができる。

【００１７】また、加熱制御部が複数の環状発熱体を組
合わせて複数のグループを形成し、このグループごとに
温度制御することにより、被処理体の各グループ位置に
対応する部分を独立して温度制御できるため、被処理体
の全面を高い精度で均一に加熱処理することができる。

【００１８】また、面状の抵抗発熱源の中央側よりも外
周側の環状発熱体をより高温となるように温度制御する
ことにより、被処理体はその中央部よりも周辺部の方が
放熱しやすいため、被処理体の全面を均一な温度で加熱
処理することができる。

【００１９】また、移動機構が、被処理体を面状の抵抗
発熱源から50〜15mmの距離近接させた状態で熱処理を行
うことにより、熱処理装置の小型化を図りつつ、大面積
の被処理体の全面を均一な温度で加熱することが可能と
なる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を説明す
る。なお、以下の実施例は面状の被処理体として半導体
ウエハを使用した例であるが、本発明においては、半導
体ウエハに限定されることはなく、例えばＬＣＤ等のよ
うにその他の面状の被処理体を用いることもできる。

【００２１】〔実施例１〕本実施例では、特に、半導体
ウエハの酸化・拡散処理を行う場合に好適な熱処理装置
について説明する。図１は本実施例に係る熱処理装置の
概略図であり、図２は面状発熱源の環状発熱体の概略図
である。１は面状の被処理体である半導体ウエハ、２は
面状発熱源、２５は加熱制御部、３はウエハ保持具、４
は保温材、５は移動機構である。

【００２２】ウエハ保持具３の周縁部に一体的に形成さ
れている例えば３〜４個の保持突起３１が半導体ウエハ
１の処理面１１とは反対の裏面に当接し、これにより半
導体ウエハ１をウエハ保持具３上に保持している。

【００２３】このウエハ保持具３は、例えば高純度炭化
ケイ素（ＳｉＣ）等のように耐熱性が優れ、かつ、汚染
の少ない材料により構成することが好ましい。特に、高
純度炭化ケイ素（ＳｉＣ）は石英（ＳｉＯ_２ ）よりも
耐熱性が優れており、約１２００℃の高温にも十分に耐
えることができるので、酸化・拡散処理用の材料として
好適なものである。

【００２４】面状発熱源２は、半導体ウエハ１の処理面
１１に対向するよう例えば直上部において保温材４の上
部内壁に固定配置されている。なお、この面状発熱源２
は、図１のように半導体ウエハ１の直上に配置してもよ
いし、あるいは半導体ウエハ１の処理面１１を下方にし
てその直下に配置してもよい。そして、図２に示すよう
に、直径の異なる例えば５個の環状発熱体２１Ａ，２１
Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅが同心円状に配列されて面
状発熱源２が構成されている。

【００２５】環状発熱体２１Ａ〜２１Ｅには熱電対等か
らなる温度センサー２６Ａ〜２６Ｅが設けられており、
これらの温度センサーは加熱制御部２５に接続されてい
る。加熱制御部２５は、温度センサー２６Ａ〜２６Ｅか
らの信号に基づいて、各環状発熱体２１Ａ〜２１Ｅの温
度を独立に制御するものである。例えば半導体ウエハ１
の中央部よりも周辺部の方が放熱しやすいので、面状発
熱源２の中央側よりも外周側の環状発熱体をより高温と
なるように温度制御することにより、半導体ウエハ１の
全面を均一な温度で加熱処理することができる。

【００２６】なお、５個の環状発熱体のすべてをまった
く別個独立に温度制御してもよいし、あるいは適宜のも
のを組合せて複数のグループを形成してグループごとに
制御するようにしてもよい。例えば環状発熱体２１Ａと
２１Ｂとを１組として共通の温度に制御し、環状発熱体
２１Ｃ〜２１Ｅを別な１組として共通の温度に制御する
ようにしてもよい。

【００２７】また、温度センサーにより面状発熱源２の
各環状発熱体の温度を検出する代わりに、放射温度計を
用いて半導体ウエハ１の環状帯域ごとの温度を直接測定
するようにし、この検出信号に基づいて加熱制御部２５
により温度制御を行ってもよい。

【００２８】面状発熱源２と半導体ウエハ１のとの最短
離間距離Ｌは、装置を小型化する観点からは短い方がよ
いが、大面積の半導体ウエハ１の全面を均一な温度で加
熱する観点からは長い方がよい。具体的には、両条件を
ある程度満足し得る距離、例えば５０〜１５０ｍｍ程度
とされる。ここで「最短離間距離」とは、半導体ウエハ
１の接近が停止されて静止した状態でプロセス処理され
るときの所定位置から面状発熱源２までの距離をいう。

【００２９】面状発熱源２の各環状発熱体２１Ａ〜２１
Ｅは、例えば二ケイ化モリブデン（ＭｏＳｉ_２ ）、鉄
（Ｆｅ）とクロム（Ｃｒ）とアルミニウム（Ａｌ）の合
金線であるカンタル（商品名）線等の抵抗発熱体を用い
て構成することができる。

【００３０】例えば二ケイ化モリブデン（ＭｏＳｉ
_２ ）は、単線として使用することができ、カンタル線
はコイルとして使用することができる。特に、二ケイ化
モリブデン（ＭｏＳｉ_２ ）は約１８００℃の高温にも
十分に耐えることができるので、酸化・拡散処理の材料
としては好適である。

【００３１】この面状発熱源２の環状発熱体により構成
される発熱面の外径は半導体ウエハ１の外径の２倍以上
であることが好ましい。このような条件を満たす面状発
熱源２によれば、半導体ウエハ１の中央部と周辺部との
間の温度差を十分に小さくすることができ、半導体ウエ
ハ１の処理面１１の全面をさらに均一な温度で熱処理す
ることができる。

【００３２】面状発熱源２の発熱面は、半導体ウエハ１
と平行に配置されることが好ましい。また、面状発熱源
２の発熱面は、全体が一様な平面であってもよいし、周
辺部が半導体ウエハ１に接近する方向に湾曲していても
よい。面状発熱源２の温度は、半導体ウエハ１の最高使
用温度よりも１００〜３００℃高いことが好ましい。

【００３３】また、図３に示すように、面状発熱源２と
半導体ウエハ１との間に面状の均熱部材２３を配置する
ようにしてもよい。この均熱部材２３は、面状発熱源２
に発熱ムラが存在する場合にこの発熱ムラを解消して半
導体ウエハ１に向かう放射熱を十分に垂直方向に制御す
るものである。

【００３４】また、均熱部材２３を例えば高純度炭化ケ
イ素（ＳｉＣ）等のように汚染の少ない材料により構成
し、さらにこの均熱部材２３により面状発熱源２を処理
空間から完全に隔離することにより、面状発熱源２が汚
染の原因となる重金属を含む材料により構成されている
場合にも、当該重金属による汚染を有効に防止すること
ができる。

【００３５】この均熱部材２３は半導体ウエハ１の処理
面１１に対向するよう配置され、その外径は面状発熱源
２の場合と同様に半導体ウエハ１の外径の２倍以上であ
ることが好ましい。また、この均熱部材２３は、その中
央部の肉厚が周辺部の肉厚より厚いことが好ましい。こ
のような肉厚とすることにより、半導体ウエハ１の周辺
部の熱放散を少なくして中央部と周辺部との間の温度の
均一性をさらに高めることができる。

【００３６】また、この均熱部材２３は、その周辺部が
半導体ウエハ１に接近する方向に湾曲する形態としても
よい。このような湾曲した周辺部を有することにより、
半導体ウエハ１の周辺部の熱放散を少なくして中央部と
周辺部との温度差を小さくすることができる。

【００３７】図１の移動機構５は、ウエハ保持具３を面
状発熱源２に対して急速に接近移動させ、次いで急速に
後退移動させるものであり、モータ５１と、駆動軸５２
と、駆動アーム５３とにより構成されている。モータ５
１は駆動軸５２に連結されていて、モータ５１により駆
動軸５２が回転制御される。駆動軸５２にはネジが設け
られており、このネジを介して駆動アーム５３の一端と
螺合されている。駆動アーム５３の他端は後述するモー
タ６１を介してウエハ保持具３に連結されている。

【００３８】モータ５１が駆動軸５２を回転させると、
この駆動軸５２に設けられたネジの作用により駆動アー
ム５３が上昇または下降移動し、この駆動アーム５３の
移動に伴ってウエハ保持具３が上昇または下降移動す
る。従って、モータ５１の回転を制御回路により制御す
ることにより、ウエハ保持具３の上昇速度または下降速
度を適宜調整することができる。ウエハ保持具３の移動
距離は例えば３００〜６００ｍｍ程度であり、移動速度
は５０〜２００ｍｍ／ｓｅｃ以上の急速とするのが好ま
しい。

【００３９】図４は、酸化・拡散処理における熱処理モ
ードの一例を示し、面状発熱源２の温度を例えば１３０
０℃の一定温度とした状態で、窒素ガス（Ｎ_２）を流し
ながら、半導体ウエハ１の温度が室温から約５００℃に
到達するように、例えば２００ｍｍ／ｓｅｃの上昇速度
でウエハ保持具１１を上昇移動させる。半導体ウエハ１
の温度が約５００℃に到達したら、さらに半導体ウエハ
１の温度が約１２００℃に到達するように、例えば１０
０ｍｍ／ｓｅｃの上昇速度でウエハ保持具３をさらに上
昇移動させる。半導体ウエハ１の温度が約１２００℃に
到達したら、ウエハ保持具３を当該位置に固定した状態
で、窒素ガスの供給を停止し、次いで酸素ガス（Ｏ
_２ ）を供給しながら、酸化・拡散処理を行う。

【００４０】酸化・拡散処理が終了したら、上記の工程
を逆の順番で繰返すことにより、半導体ウエハ１の温度
を室温まで冷却する。半導体ウエハ１の酸化・拡散処理
中は、回転機構６により半導体ウエハ１がその中心を軸
として回転移動される。回転機構６において、モータ６
１は半導体ウエハ１をウエハ保持具３と共に回転するも
のである。

【００４１】図１の保温材４は、例えばアルミナセラミ
ックスからなり、半導体ウエハ１の移動方向に沿って適
正な温度勾配をもたせるために、下部に向かうに従って
肉厚が薄くなっている。すなわち、下部に至るほど保温
効果を少なくしている。

【００４２】保温材４の下端部には、熱処理の終了後に
半導体ウエハ１を急速に冷却するための冷却手段（図示
省略）を設けることが好ましい。冷却手段としては、ア
ンモニア、二硫化イオウ、水等の冷媒を用いることがで
きる。冷媒の潜熱を利用して例えば３００〜４００℃の
温度に冷却する。保温材４の内径は、半導体ウエハ１の
温度を考慮して定めることが好ましいが、例えば半導体
ウエハ１が８インチの場合には、その２倍程度の４００
〜５００ｍｍφ程度が好ましい。

【００４３】図１の７は処理容器であり、例えば石英
（ＳｉＯ_２ ）等により形成することができる。この処
理容器７は下端に開口を有する筒状の形態を有してお
り、ウエハ保持具３および半導体ウエハ１を面状発熱源
２および保温材４から隔離して半導体ウエハ１の雰囲気
を外部から分離するものである。

【００４４】図１の８はガス導入管であり、その一端が
処理容器７の下部から外部に突出し、その他端が処理容
器７の内部において上方に伸長して半導体ウエハ１の斜
め上方に位置されている。このガス導入管８は、処理容
器７に対して例えばＯリング（図示省略）をネジにより
締め付けることにより気密に固定されている。図１の９
はガス排出管であり、処理容器７の下部において処理容
器７の内外を貫通するように設けられている。

【００４５】移動機構５によってウエハ保持具３が上昇
し、半導体ウエハ１が完全に処理容器７内に収納された
状態で、処理容器７がすべて密閉された状態となるよう
にしている。

【００４６】ガス導入管８から処理容器７内にプロセス
ガスを導入し、面状発熱源２による放射熱によって処理
容器７内の温度を酸化・拡散処理に必要な所定温度にす
る。処理容器７内の温度は、面状発熱源２からの距離が
一定であれば、一定の温度となるので、半導体ウエハ１
の最高位置（静止位置）をあらかじめ設定しておくこと
により、酸化・拡散処理に必要な所定温度（例えば１２
００℃）とすることができる。半導体ウエハ１は、加熱
下でのプロセスガスの反応により酸化・拡散処理がなさ
れる。

【００４７】このような熱処理装置によれば、面状発熱
源２よりの放射熱が、図５において矢印で示すように、
半導体ウエハ１の処理面（上面）１１にほぼ垂直に向か
うようになるため、半導体ウエハ１の外径が例えば１２
インチと大面積であってもその処理面１１の全体にわた
って均一な温度で加熱することができ、しかも、半導体
ウエハ１と面状発熱源２とを相対的に急速に接近させる
ので急速加熱が可能となる。

【００４８】その結果、半導体ウエハ１にスリップ、
歪、ソリ等が生ぜず、信頼性の高い熱処理が可能とな
り、また、最近の半導体デバイスのデザインルールの微
細化、半導体ウエハの大径化に対応した急速熱処理が可
能となる。

【００４９】従って、例えば５０〜１００Åのドーピン
グ処理、ゲート酸化膜やキャパシター絶縁膜の極薄膜形
成、０．１μｍ以下の浅いＰＮ接合の形成、ＬＯＣＯＳ
酸化膜の形成、高誘電体材料を使用したキャパシター絶
縁膜の形成等の種々の熱処理において、著しく優れた効
果を発揮する。

【００５０】半導体ウエハ１と面状発熱源２とを相対的
に急速に接近させる場合、面状発熱源２を固定して半導
体ウエハ１を上昇させてもよいし、半導体ウエハ１を固
定配置して面状発熱源２を下降させるようにしてもよ
い。相対的な接近速度は、半導体ウエハ１の処理面１１
の温度の上昇速度が例えば２０℃／ｓｅｃ以上、特に、
１００℃／ｓｅｃ以上となるような速度であることが好
ましい。具体的な接近速度としては、例えば５０〜１５
０ｍｍ／ｓｅｃ以上が好ましい。

【００５１】なお、半導体ウエハ１と面状発熱源２とを
相対的に急速に接近させて当該半導体ウエハ１を加熱す
るに際して、半導体ウエハ１と面状発熱源２との最短離
間距離Ｌの設定値を変更することにより、温度の異なる
複数の熱処理を行うこともできる。すなわち、半導体ウ
エハ１と面状発熱源２との最短離間距離Ｌを変更するこ
とにより、半導体ウエハ１の加熱温度の最高値を所望値
に設定することができるので、例えば温度１２００℃程
度の高温処理や温度５００℃程度の低温処理を適宜選択
して行うことができ、複合プロセス処理が可能となる。 〔実施例２〕本実施例では、特に、半導体ウエハのＣＶ
Ｄ処理を行う場合に好適な熱処理装置について説明す
る。図６は、当該熱処理装置の概略を示し、ウエハ保持
具３、移動機構５、回転機構６は、図１に示した実施例
１と同様の構成である。

【００５２】面状発熱源２は、その周辺部が半導体ウエ
ハ１に接近する方向に湾曲した形態を有している。通常
半導体ウエハ１の中央部よりも周辺部が放熱効果が大き
いが、このように面状発熱源２の周辺部を半導体ウエハ
１に接近する方向に湾曲させることにより半導体ウエハ
１の周辺部の放熱を抑制することができ、半導体ウエハ
１の全面の温度をさらに均一化することができる。

【００５３】保温材４の上部内壁は、面状発熱源２の湾
曲した周辺部を受容し得る形態となっている。処理容器
７は、外管７１と内管７２とを備えた二重管構造になっ
ており、外管７１は、石英（ＳｉＯ_２ ）等の耐熱性材
料からなり、上端が閉塞され、下端に開口を有する円筒
状の形態である。

【００５４】内管７２は、上端および下端の両端に開口
を有する円筒状の形態を有し、外管７１内に間隔をおい
て同心円状に配置されている。内管７２の上部開口から
上昇したガスは、内管７２と外管７１との間の間隙を介
して系外へ排出されるようになっている。

【００５５】外管７１および内管７２の下端開口には、
例えばステンレス等よりなるマニホールド７３が係合さ
れ、このマニホールド７３に外管７１および内管７２が
保持されている。このマニホールド７３は基台（図示省
略）に固定されている。

【００５６】外管７１の下端部およびマニホールド７３
の上部開口端部には、それぞれ環状のフランジ７１Ａお
よび７３Ａが設けられ、フランジ７１Ａ，７３Ａ間には
弾性部材よりなるＯリング７４が配置され、両者の間が
気密封止されている。内管７２の下端部は、マニホール
ド７３の内壁の中段より内方へ突出させて形成した保持
部７５により保持されている。

【００５７】マニホールド７３の下段の一側には、上方
の熱処理部に向けて屈曲された例えば石英からなる第１
のガス導入管７６がシール部材（図示省略）を介して貫
通しており、処理容器７内に成膜用ガス、例えばジクロ
ルシラン（ＳｉＨ_２Ｃｌ_２）ガスが供給されるようにな
っている。この第１のガス導入管７６は、ガス供給源
（図示省略）に接続されている。マニホールド７３の下
段の他側には、上方の熱処理部に向けて屈曲された例え
ば石英からなる第２のガス導入管７７がシール部材（図
示省略）を介して貫通しており、処理容器７内に成膜用
ガス、例えばアンモニア（ＮＨ_３）ガスが供給されるよ
うになっている。この第２のガス導入管７７は、ガス供
給源に接続されている。

【００５８】マニホールド７３の上段には、真空ポンプ
（図示省略）等の排気系に接続された排気管７８が接続
されており、内管７２と外管７１との間の間隙を流下す
る処理済ガスを系外に排出し、処理容器７内を所定の圧
力の減圧雰囲気に設定し得るようになっている。マニホ
ールド７３の下端開口部には、例えばステンレス等より
なる円盤状のキャップ部７９が、弾性部材よりなるＯリ
ング８０を介して気密封止可能に着脱自在に取付けられ
ている。

【００５９】このキャップ部７９のほぼ中心部には、例
えば磁気シールにより気密な状態で回転可能な回転軸６
２が貫通している。この回転軸６２はウエハ保持具３の
回転軸であって、その下端部には、これを所定の速度で
もって回転させるためのモータ６１が接続されている。
このモータ６１は、移動機構５の駆動アーム５３に固定
されており、駆動アーム５３の昇降により、キャップ部
７９と回転軸６２とが一体的に昇降して、ウエハ保持具
３をロード、アンロードするようになっている。

【００６０】図６の熱処理装置を用いたＣＶＤ処理の一
例を説明すると、まず、移動機構５によりウエハ保持具
３を下降させてアンロードにする。ウエハ保持具３に１
枚の半導体ウエハ１を保持する。次いで、面状発熱源２
を駆動して発熱させ、ウエハ保持具３の最高位置の雰囲
気を例えば７００℃の均熱状態にする。移動機構５によ
り、ウエハ保持具３を上昇させて処理容器７内にロード
し、処理容器７の内部温度を例えば７００℃に維持す
る。処理容器７内を所定の真空状態まで排気した後、回
転機構６により、ウエハ保持具３を回転させてその上に
保持された半導体ウエハ１を一体的に回転する。

【００６１】同時に、第１のガス導入管７６から成膜用
ガス例えばジクロルシラン（ＳｉＨ _２Ｃｌ_２）ガスを供
給し、第２のガス導入管７７から成膜用ガス例えばアン
モニア（ＮＨ_３）ガスを供給する。供給された成膜用ガ
スは、処理容器７内を上昇し、半導体ウエハ１の上方か
ら半導体ウエハ１に対して均等に供給される。処理容器
７内は、排気管７８を介して排気され、０．１〜０．５
Ｔｏｒｒの範囲内、例えば０．５Ｔｏｒｒになるように
圧力が制御され、所定時間成膜処理を行う。

【００６２】このようにして成膜処理が終了すると、次
の半導体ウエハの成膜処理に移るべく、処理容器７内の
処理ガスをＮ_２等の不活性ガスと置換するとともに、内
部圧力を常圧まで高め、その後、移動機構５によりウエ
ハ保持具３を下降させて、ウエハ保持具３および処理済
の半導体ウエハ１を処理容器７から取り出す。処理容器
７からアンロードされたウエハ保持具３上の処理済の半
導体ウエハ１は、未処理の半導体ウエハと交換され、再
度前述と同様にして処理容器７内にロードされ、成膜処
理がなされる。

【００６３】〔実施例３〕図６に示した熱処理装置にお
いて、ウエハ保持具３を固定して、面状発熱源２を昇降
させるようにしてもよい。また、処理済の半導体ウエハ
１を取り出す際には、まず、面状発熱源２と保温材４と
外管７１とを上昇させ、次いで、内管７２を上昇させる
ようにすることが好ましい。

【００６４】このようにウエハ保持具３を固定する構成
によれば、半導体ウエハ１が受ける機械的衝撃力が少な
くなるので、半導体ウエハ１上の薄膜にダメージを与え
ないようにすることができ、また、マニホールド７３を
移動させる必要がないことから、装置の構成を簡単にす
ることができる。

【００６５】以上、本発明を実施例に基づいて説明した
が、本発明の熱処理装置は、常圧のプロセス、減圧プロ
セス、真空プロセスのいずれにも適用することができ
る。

【００６６】また、面状の被処理体としては、円型の半
導体ウエハに限定されず、ＬＣＤ等角型のその他の面状
の被処理体であってもよい。また、面状発熱源を下方に
配置し、その上方に半導体ウエハを配置するようにして
もよい。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
面状の被処理体の全面を均一な温度で急速に加熱処理す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１に係る熱処理装置の説明図である。

【図２】面状発熱源の具体的形態の一例を示す説明図で
ある。

【図３】実施例１の変形例に係る熱処理装置の要部の説
明図である。

【図４】半導体ウエハの酸化・拡散処理における熱処理
モードの一例を示す説明図である。

【図５】面状発熱源による作用効果の説明図である。

【図６】実施例２に係る熱処理装置の説明図である。

【符号の説明】

１ 半導体ウエハ ２ 面状発熱源 ３ ウエハ保持具 ５ 移動機構 ６ 回転機構 ７ 処理容器 ８ ガス導入管 ９ ガス排出管 ２１Ａ〜２１Ｅ 環状発熱体 ２３ 均熱部材 ２５ 加熱制御部 ２６Ａ〜２６Ｅ 温度センサー ５２ 駆動軸 ６１ モータ ６２ 回転軸 ７３ マニホールド ７５ 保持部 ７６ 第１のガス導入管 ７７ 第２のガス導入管 ７８ 排気管 ７９ キャップ部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/26 Ｈ０１Ｌ 21/324 Ｋ 21/324 21/26 Ｊ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 面状の被処理体の処理面に対向するよう
   配置した、直径の異なる複数の環状発熱体が同心円状に
   配列されてなる面状の抵抗発熱源と、 前記複数の環状発熱体を、前記面状の被処理体の環状帯
   域位置に対応する部分の温度検出信号に基づいて加熱制
   御する加熱制御部と、 前記被処理体と前記面状の抵抗発熱源とを相対的に接近
   させる移動機構と、 前記被処理体を、面状の抵抗発熱源とを対向した状態
   で、その中心を軸として回転させる回転機構と、を備え
   てなることを特徴とする熱処理装置。
2. 【請求項２】 前記面状の抵抗発熱源の発熱面は、前記
   被処理体と平行に配置されていることを特徴とする請求
   項１記載の熱処理装置。
3. 【請求項３】 前記加熱制御部は、前記複数の環状発熱
   体を別個独立に温度制御することを特徴とする請求項１
   又は２に記載の熱処理装置。
4. 【請求項４】 前記加熱制御部は、前記複数の環状発熱
   体を組合わせて複数のグループを形成し、該グループご
   とに温度制御することを特徴とする請求項１又は２に記
   載の熱処理装置。
5. 【請求項５】 面状の被処理体の処理面に対向するよう
   配置した、直径の異なる複数の環状発熱体が同心円状に
   配列されてなる面状の抵抗発熱源と、 前記複数の環状発熱体を、前記面状の被処理体の環状帯
   域位置に対応する部分の温度検出信号に基づいて加熱制
   御する加熱制御部と、 前記被処理体と前記面状の抵抗発熱源とを相対的に接近
   させる移動機構と、 前記被処理体を、面状の抵抗発熱源とを対向した状態
   で、その中心を軸として回転させる回転機構と、を備え
   た熱処理装置を用いて行う熱処理方法であって、 前記面状の抵抗発熱源の中央側よりも外周側の環状発熱
   体をより高温となるように温度制御することにより、前
   記被処理体の熱処理を行うことを特徴とする熱処理方
   法。
6. 【請求項６】 前記移動機構は、前記被処理体を、前記
   面状の抵抗発熱源から50〜15mmの距離近接させた状態で
   熱処理を行うことを特徴とする請求項５に記載の熱処理
   方法。