JP2002261036A

JP2002261036A - 熱処理装置

Info

Publication number: JP2002261036A
Application number: JP2001054541A
Authority: JP
Inventors: Sadaaki Ito; 禎朗伊藤; Mitsukazu Takahashi; 光和高橋; Kozo Terajima; 幸三寺嶋
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2001-02-28
Filing date: 2001-02-28
Publication date: 2002-09-13

Abstract

(57)【要約】【課題】熱処理時の基板上における処理ガス供給量の
均一化が図られ、基板の膜厚分布の均一化が図れる熱処
理装置を提供する。【解決手段】この熱処理装置では、処理室内に処理ガ
スをシャワー状に導入するためのシャワープレート３０
が処理室内の基板Ｗ上方に設けられている。シャワープ
レート３０には、複数個のガス導入孔３１が、基板Ｗに
垂直な所定の対称軸Ａｓを中心としてｎ回回転対称性
（ｎは２以上の自然数）を有するように配列されてい
る。そして、その対称軸Ａｓと基板Ｗを回転させる際の
回転軸Ａｒとが、基板Ｗの回転面と平行な方向にずらさ
れている。そのずらし距離Ｄ２は、ガス導入孔３１間の
最短隣接間隔Ｄ１の概ね５分の１以上、２分の１以下の
範囲内に設定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、処理室内に処理ガ
スを導入し、その処理室内において半導体基板、液晶表
示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光デ
ィスク用基板等（以下、「基板」と称する）を回転させ
つつ、その基板を加熱して熱処理を行うランプアニール
等の熱処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、基板の製造工程においては、
種々の熱処理が行われている。基板に対して熱処理を行
う熱処理装置としては、例えば、光照射によって基板の
急速加熱を行う急速加熱装置（いわゆるランプアニール
装置）が用いられている。特に、半導体デバイス等の微
細加工に対する要求が厳しくなるにつれ、急速加熱装置
による急速加熱プロセス（RTP; Rapid Thermal Proces
s）が重要なものとなってきている。

【０００３】急速加熱装置は一般に、主として赤外線ハ
ロゲンランプを加熱源とし、所定の処理ガス雰囲気中に
て当該ランプから光照射を行うことによって秒オーダー
で基板を所望の温度（〜１２００℃）にまで昇温し、数
１０秒程度基板をその温度に保持した後、ランプからの
光照射を停止して基板を急速に冷却するものである。

【０００４】このような急速加熱装置は、基板に作り込
まれたトランジスタの接合層における熱による不純物の
再拡散防止、薄い酸化膜等の絶縁膜形成等が可能であ
り、従来の電気炉による長時間高温熱処理では実現が困
難であった処理を行うことができる。

【０００５】図６は、従来の熱処理装置における処理ガ
スを処理室内に導入するシャワープレート（処理ガス導
入手段）のガス導入孔の配列および基板回転軸との位置
関係を示す平面図である。この熱処理装置はいわゆるラ
ンプアニール装置であって、基板Ｗ（図６参照）を加熱
するランプ群と、処理室内に窒素ガス等の処理ガスを導
入するためのシャワープレート１００と、所定の回転軸
Ａｒを中心として基板Ｗを回転させる回転手段とを備え
ている。基板Ｗは、円盤形状であり、直径が２００ｍｍ
である。

【０００６】シャワープレート１００は、基板Ｗの上方
において基板Ｗに対して対向配置されており、このシャ
ワープレート１００に設けられる複数個のガス導入孔１
０１を介してＮ２Ｏガス等の処理ガスが処理室内に導入
される。そして、処理室内では、その処理ガス雰囲気中
において回転手段により基板Ｗが回転されつつランプ群
の照射光によって加熱されて熱処理される。

【０００７】シャワープレート１００に設けられる複数
個のガス導入孔１０１は、図６に示すように、基板Ｗに
垂直な所定の対称軸Ａｓを中心として規則的を有するよ
うに（ここではハニカム状）に、しかも基板Ｗ全体を覆
うように配列されている。ここで、ハニカム状の配列と
は、正三角形を平面上に隙間無く埋め尽くすように配置
したときの各三角形の頂点にガス導入孔１０１を配置し
たような配列である。各ガス導入孔１０１間の隣接間隔
（最短隣接間隔）Ｄ１は、１４ｍｍに設定されており、
各ガス導入孔１０１の孔径は、２ｍｍに設定されてい
る。

【０００８】そして、この従来の熱処理装置では、図６
に示すように、ガス導入孔１０１の配列の対称軸Ａｓ
と、回転手段により基板Ｗが回転される際の回転軸Ａｒ
とが同軸となるように設定されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
熱処理装置においては、ガス導入孔１０１の配列の対称
軸Ａｓと基板Ｗの回転軸Ａｒとが同軸とされているた
め、基板Ｗの回転時に各ガス導入孔１０１から基板Ｗ上
に供給される処理ガスの供給量にムラが生じるという問
題がある。このような供給ムラが生じると、熱処理に伴
って生成される基板Ｗ上の膜厚に同心円状の凹凸が生
じ、膜厚分布が不均一になる。

【００１０】ここで、このような処理ガスの流出ムラに
起因する膜厚の凹凸が生じる原理を説明する。シャワー
プレート１００のガス導入孔１０１は、図６に示すよう
に、対称軸Ａｓを中心とした仮想線で示す同心円Ｃ上に
配列しており、ガス導入孔１０１の分布密度が同心円状
に粗密変化し、これによって、シャワープレート１００
からの処理ガス流出量も、対称軸Ａｓを中心とした同心
円状に増減変化する。例えば、図６の配列例では、ガス
導入孔１０１が配列する同心円Ｃの半径を小さい方から
順にいくつか記載すると、約１４ｍｍ、２４ｍｍ、２８
ｍｍ、３７ｍｍ、４２ｍｍ、４８ｍｍとなる。

【００１１】このように処理ガス流出量が同心円状に増
減変化すると、従来の熱処理装置では、基板Ｗの回転軸
Ａｒがガス導入孔１０１の配列の対称軸Ａｓと一致され
ているため、その処理ガス流出量の分布が、回転される
基板Ｗ上における処理ガス供給量の分布にそのまま反映
されてしまい、基板Ｗ上における処理ガス供給量が対称
軸Ａｓおよび回転軸Ａｒを中心とした同心円状に増減変
化することとなり、これが熱処理時の膜厚分布の不均一
の要因となる。

【００１２】図７は、従来の熱処理装置によって実際に
熱処理を行って得られた基板Ｗの膜厚分布を示すグラフ
であり、グラフの横軸は基板Ｗ中心を原点としたときの
径方向に沿った基板Ｗ上の各膜厚測定位置を示し、縦軸
は各膜厚測定位置における膜厚の平均膜厚との差を示し
ている。この図７の試験例では、基板Ｗとしては直径２
００ｍｍのＳｉウエハを用い、処理ガスとしてＮ２Ｏガ
スを毎分５リットル処理室内に供給し、基板Ｗを１１０
０℃に６０秒間加熱して熱処理し、その結果得られた膜
厚の測定を行った。

【００１３】図７のグラフからも、基板Ｗ上の半径１４
ｍｍ、２５ｍｍ、３８ｍｍ、５０ｍｍ付近に膜厚の凸部
が生じていることが分かる。この膜厚凸部の分布は、前
述の図６に示すガス導入孔１０１が配列する各同心円Ｃ
の半径に概ね一致している。なお、図７のグラフにおい
て、基板Ｗの中心から距離が大きくなるにつれて膜厚変
化の割合（振幅）が小さくなるのは、シャワープレート
１００上においてガス導入孔１０１の分布密度が変化す
る割合が、対称軸Ａｓからの距離が大きくなるにつれて
小さくなるからである。

【００１４】図７のグラフについて、半径４０ｍｍ内の
部分に限ってさらに詳しく述べると、基板Ｗ中心には基
板Ｗが回転しても常にガス導入孔１０１が直上にあるた
め膜厚凸部がある。次の半径２５ｍｍ付近の膜厚凸部の
ほぼ直上には、ガス導入孔１０１が配列する同心円Ｃの
うちの半径の近い２４ｍｍと２８ｍｍの半径の同心円Ｃ
があり、それぞれの同心円Ｃ上に６個ずつガス導入孔１
０１が位置している。次の半径３８ｍｍ付近の膜厚凸部
のほぼ直上には、１２個のガス導入孔１０１が配列する
半径約３７ｍｍの同心円Ｃが位置している。以上のよう
に、基板Ｗ中央部では、ガス導入孔１０１が配列する同
心円Ｃの周期的な配列と、膜厚凸部の半径とが極めて強
い相関をなしている。

【００１５】よって、基板Ｗ全体の膜厚均一性を向上さ
せるためには、このガス導入孔１０１の同心円状の周期
的な配列と膜厚分布との相関を絶ち、基板Ｗ中央部の膜
厚の凹凸を平均化する必要がある。

【００１６】ここで、このようなガス供給量の不均一に
起因する膜厚の凹凸は、処理ガスとして、基板Ｗとの反
応速度が反応律速によって実質的に支配されるガス種の
ガス（例えば、Ｎ２Ｏガス）が用いられる場合に特に顕
著になる。なお、処理ガスとして、基板Ｗとの反応速度
が拡散律速によって実質的に支配されるＯ２ガス等のガ
ス種が用いられた場合にも、ガス供給量の分布の不均一
に起因して膜厚が不均一になるのであるが、拡散律速性
のガス種の場合には、形成される膜厚分布がガス供給量
の分布よりも基板Ｗの温度分布に大きく影響されるた
め、ガス供給量の分布の影響は比較的小さい。

【００１７】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、熱処理時の基板上における処理ガス供給量の均
一化が図られ、基板の膜厚分布の均一化が図れる熱処理
装置を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の技術的手段は、処理室内に処理ガスを導入し、その処
理室内において基板を回転させつつ、その基板を加熱し
て熱処理を行う熱処理装置であって、基板を加熱する加
熱手段と、基板に対して対向配置され、前記処理ガスを
前記処理室内に導入する複数個のガス導入孔を有し、そ
の複数個のガス導入孔が、基板に垂直な所定の対称軸を
中心としてｎ回回転対称性（ｎは２以上の自然数）を有
するように配列された処理ガス導入手段と、所定の回転
軸を中心として基板を回転させる回転手段と、を備え、
前記対称軸と前記回転軸とを基板と略平行な方向に沿っ
てずらすことを特徴とする。

【００１９】また、前記目的を達成するための技術的手
段は、処理室内に処理ガスを導入し、その処理室内にお
いて基板を回転させつつ、その基板を加熱して熱処理を
行う熱処理装置であって、基板を加熱する加熱手段と、
基板に対して対向配置され、前記処理ガスを前記処理室
内に導入する複数個のガス導入孔を有し、その複数個の
ガス導入孔が、基板に垂直な所定の対称軸を中心として
規則性を有するように配列された処理ガス導入手段と、
所定の回転軸を中心として基板を回転させる回転手段
と、を備え、前記対称軸と前記回転軸とを基板と略平行
な方向に沿ってずらすことを特徴とする。

【００２０】さらに、好ましくは、前記複数個のガス導
入孔が、前記基板と実質的に平行な平面に沿って配列さ
れているのがよい。

【００２１】また、好ましくは、前記対称軸と前記回転
軸とを、前記複数個のガス導入孔の配列における前記ガ
ス導入孔間の隣接間隔の約５分の１以上、約２分の１以
下の範囲内でずらすのがよい。

【００２２】さらに、好ましくは、前記処理ガスとし
て、基板との反応速度が反応律速によって実質的に支配
されるガス種のガスが用いられるのがよい。

【００２３】

【発明の実施の形態】＜熱処理装置の概略説明＞図１
は、本発明の一実施形態に係る熱処理装置の全体構成を
示す側面断面図である。図１の熱処理装置は、光照射に
よって基板Ｗの急速加熱処理を行ういわゆるランプアニ
ール装置である。この熱処理装置は、図１に示すよう
に、大別して上部のランプハウス１と、下部の炉壁２と
を備えている。

【００２４】ランプハウス１には、本発明の加熱手段に
相当する複数個のランプ１２が基板Ｗを均一に加熱する
ような配列形態で設けられている。炉壁２の内部には基
板Ｗの熱処理を行うための処理室ＰＲが形成されてい
る。また、炉壁２には基板搬入搬出用の炉口２１が形成
されており、炉口２１の外側にはシャッター２２が設け
られている。シャッター２２は図示を省略する開閉機構
によって開閉可能とされている。シャッター２２が開放
されている状態においては、図外の搬送機構によって未
処理の基板Ｗを炉口２１から処理室ＰＲに搬入すること
と、処理済みの基板Ｗを処理室ＰＲから搬出することが
できる。一方、シャッター２２が閉鎖されている状態
（図１の状態）においては、シャッター２２および後述
のチャンバ窓２３によって処理室ＰＲがＯ−リング（図
示省略）を介してシールされることとなり、処理室ＰＲ
が密閉空間となる。

【００２５】また、炉壁２の内部には基板Ｗを処理室Ｐ
Ｒ内で支持するための支持台２４が回転自在に設けられ
ている。支持台２４は、透明な石英製の部材であって光
を透過することができる。支持台２４の下部には磁石２
５が固設されている。そして、炉壁２の外部下側であっ
て、磁石２５と対向する位置には磁石リング２６が設け
られている。磁石リング２６は、モータ２７のモータ軸
と噛合しており、モータ２７の回転に伴って回転する。
磁石リング２６と磁石２５とは、磁力によって相互に引
力を作用させており、磁石リング２６が回転すると磁石
２５が固設されている支持台２４も回転することとな
る。支持台２４が回転すると、それに支持されている基
板Ｗも回転軸Ａｒを中心として回転する。すなわち、モ
ータ２７は支持台２４およびそれに支持される基板Ｗを
回転軸Ａｒを中心として回転させることができる回転手
段に相当する。なお、基板Ｗは、所定の直径（ここでは
２００ｍｍ）の円盤形状を有しており、その回転手段に
より基板Ｗの中心を通るその法線を回転軸Ａｒとして回
転される。

【００２６】炉壁２の内部であって処理室ＰＲの上方に
はチャンバ窓２３が設けられている。チャンバ窓２３
は、石英製でランプ１２から出射された光を下方に透過
することができるとともに、処理室ＰＲをシールする機
能を有している。

【００２７】また、炉壁２にはガス導入口２８および排
気口２９が設けられている。ガス導入口２８および排気
口２９はそれぞれ図外のガス供給ラインおよび排気ライ
ンに接続されている。これにより、処理室ＰＲ内にガス
導入口２８から各種ガスを供給することができるととも
に、排気口２９から処理室ＰＲ内の雰囲気ガスを排気す
ることができる。

【００２８】処理室ＰＲ内から見てチャンバ窓２３の内
側には、基板Ｗの上方において基板Ｗと平行に位置する
ように石英製の透明なシャワープレート３０が設置され
ている。このシャワープレート３０は、ガス導入口２８
から導入された処理ガスを処理室ＰＲ内にシャワー状に
して均一に導入するためのものであり、本発明の処理ガ
ス導入手段に相当する。このシャワープレート３０に
は、後述するように複数個のガス導入孔３１が設けられ
ており、ガス導入口２８から導入された処理ガスが、チ
ャンバ窓２３とシャワープレート３０との間の通路３２
および各ガス導入孔３１を介してシャワー状に均一に処
理室ＰＲ内に導入される。

【００２９】さらに、炉壁２の底部外側には放射温度計
３３が設けられている。既述したように、支持台２４は
透明であって加熱された基板Ｗからの赤外光を透過する
ことができる。支持台２４を透過した赤外光は、炉壁２
の底部に設けられた覗き窓３４を通過して放射温度計３
３に到達することとなる。放射温度計３３は、石英を透
過する波長域にて非接触の温度計測を行うことができる
ものであり、加熱処理中の基板Ｗの温度を計測する。

【００３０】次に、上記構成を有する図１の熱処理装置
における処理手順の概略について述べておく。まず、排
気口２９から排気を行うとともに、ガス導入口２８、通
路３２およびシャワープレート３０の各ガス導入孔３１
を介して処理室ＰＲに不活性ガス（例えば、窒素ガス）
を供給し、処理室ＰＲ内を不活性ガスの雰囲気に置換し
ておく。そして、シャッター２２を開放して炉口２１か
ら未処理の基板Ｗを搬入し、支持台２４に載置する。次
に、シャッター２２を閉じて炉口２１を閉鎖するととも
に、ガス導入口２８、通路３２および各ガス導入孔３１
を介して所定の処理ガス（例えば、Ｎ２Ｏガス）を導入
し、処理室ＰＲ内の基板Ｗの周辺をその処理ガスの雰囲
気に置換する。

【００３１】その後、ランプ１２への電力供給を開始
し、ランプ１２からの光照射を行う。ランプ１２から出
射された光は、チャンバ窓２３およびシャワープレート
３０を透過して基板Ｗに到達し、基板Ｗを急速に加熱す
る。ランプ１２からの光照射を行うときには、モータ２
７によって基板Ｗを回転させている。また、光照射時に
は基板Ｗを回転させるとともに、放射温度計３３によっ
て基板Ｗの温度を計測し、その計測結果に基づいて図外
の制御部によりランプ１２への供給電力量を制御してい
る。

【００３２】その後、所定時間が経過し、基板Ｗの加熱
処理が終了すると、ランプ１２からの光照射を停止す
る。そして、ガス導入口２８、通路３２および各ガス導
入孔３１から処理室ＰＲに不活性ガスを供給する。最後
に、シャッター２２を開けて炉口２１を開放し、処理済
みの基板Ｗを装置外に搬出し、一連の熱処理が終了す
る。

【００３３】＜要部の説明＞図２は、図１の熱処理装置
に備えられるシャワープレート３０のガス導入孔３１の
配列および基板Ｗの回転軸Ａｒとの位置関係を示す平面
図である。シャワープレート３０は、図２に示すよう
に、基板Ｗよりも大径の円盤状の透明な部材であり、そ
の基板Ｗに対向する領域に、基板Ｗ全面を覆うようにし
て複数個のガス導入孔３１が設けられている。

【００３４】その複数個のガス導入孔３１は、基板Ｗに
垂直な所定の対称軸Ａｓを中心として規則的を有するよ
うに（ここではハニカム状）に、しかも基板Ｗと平行な
平面に沿って配列されている。各ガス導入孔３１間の最
短隣接間隔Ｄ１は、１４ｍｍに設定されており、各ガス
導入孔３１の孔径は、２ｍｍに設定されている。

【００３５】本発明に係る熱処理装置においては、ガス
導入孔３１の配列パターン自体は図６の従来の配列パタ
ーンと同じであるものの、ガス導入孔３１の対称軸Ａｓ
と基板Ｗの回転軸Ａｒとを基板Ｗの回転面と平行な方向
に沿って距離Ｄ２だけずらしている。

【００３６】ここで、ガス導入孔３１の配列の対称性に
ついて説明しておく。一般に、幾何学的図形または物体
がある軸のまわりの角２π／ｎ（ｎは２以上の自然数）
の回転に関して不変であればｎ回回転対称性をもつとい
う。図３にｎ回回転対称性を有する簡易な図形を例示す
る。

【００３７】図３（ａ）に示す図形は正方形であり、対
称軸Ａｓのまわりの角２π／４（＝９０°）の回転に関
して不変、つまり対称軸Ａｓを中心として２π／４回転
させると元の図形に一致する。このような正方形は対称
軸Ａｓを中心として４回回転対称性を有する。

【００３８】図３（ｂ）に示す図形は長方形であり、対
称軸Ａｓのまわりの角２π／２（＝１８０°）の回転に
関して不変、つまり対称軸Ａｓを中心として２π／２回
転させると元の図形に一致する。このような長方形は対
称軸Ａｓを中心として２回回転対称性を有する。

【００３９】図３（ｃ）に示す図形は正五角形であり、
対称軸Ａｓのまわりの角２π／５（＝７２°）の回転に
関して不変、つまり対称軸Ａｓを中心として２π／５回
転させると元の図形に一致する。このような正五角形は
対称軸Ａｓを中心として５回回転対称性を有する。

【００４０】図３（ｄ）に示す図形は正六角形であり、
対称軸Ａｓのまわりの角２π／６（＝６０°）の回転に
関して不変、つまり対称軸Ａｓを中心として２π／６回
転させると元の図形に一致する。このような正六角形は
対称軸Ａｓを中心として６回回転対称性を有する。な
お、図３における対称軸Ａｓはいずれも図形の平面（紙
面）と垂直なものである。

【００４１】図２に戻り、上記の説明および同図から明
らかなように、本実施形態に係るガス導入孔３１の配列
は対称軸Ａｓを中心として６回回転対称性を有してい
る。つまり、対称軸Ａｓのまわりの角２π／６（＝６０
°）の回転に関して不変である。そして、本実施形態に
おいては、ガス導入孔３１の配列の対称軸Ａｓと基板Ｗ
の回転軸Ａｒとを基板Ｗの回転面と平行な方向に沿って
距離Ｄ２だけずらしているのである。なお、対称軸Ａｓ
と回転軸Ａｒとは互いに平行である。

【００４２】以上のように、対称軸Ａｓと回転軸Ａｒと
を所定の距離Ｄ２だけずらすことによって、ガス導入孔
３１の配列の規則性によって生じる基板Ｗ上における処
理ガス供給量の不均一な分布が緩和されるようになって
いる。その結果、熱処理時に回転される基板Ｗ上におけ
る処理ガス供給量の均一化が図れるようになっている。

【００４３】図４は、本実施形態に係る熱処理装置によ
って対称軸Ａｓと回転軸Ａｒとのずらし距離Ｄ２を段階
的に変化させて、実際に熱処理を行って得られた基板Ｗ
の膜厚分布を示すグラフであり、グラフの横軸は基板Ｗ
中心を原点としたときの径方向に沿った基板Ｗ上の各膜
厚測定位置を示し、縦軸は各膜厚測定位置における膜厚
の平均膜厚との差を示している。なお、図４のグラフ
は、基板Ｗの中心から半径４０ｍｍまでの部分を拡大し
て示している。

【００４４】この図４の試験例では、ずらし距離Ｄ２が
０ｍｍ（従来例と同一）、２ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、６
ｍｍ、７ｍｍの６段階的に変化されている。そして、そ
の各ずらし距離Ｄ２の条件の下で、基板Ｗに直径２００
ｍｍのＳｉウエハを用い、処理ガスとしてＮ２Ｏガスを
毎分５リットル処理室内に供給し、基板Ｗを１１００℃
に６０秒間加熱して熱処理し、その結果得られた膜厚の
測定を行った。

【００４５】図４のグラフより、ずらし距離Ｄ２が０〜
２ｍｍであるときには、膜厚レンジ（グラフの最大値と
最小値との差）が０．２５ｎｍ近くに及んでいるが、ず
らし距離Ｄ２が４〜７ｍｍであるときには、膜厚レンジ
が０．１５ｎｍ以下に抑制され、Ｄ２＝５ｍｍのときに
膜厚分布が最も均一になっていることが分かる。

【００４６】図５は、図４のグラフに基づいてずらし距
離Ｄ２の各値における膜厚の最大値と最小値との差（最
大最小差）の大きさを示すグラフである。図５のグラフ
の最大最小差は、基板Ｗ中心から半径４０ｍｍまので範
囲内における最大値と最小値との差である。

【００４７】ここで、膜厚の均一性の基準として膜厚の
最大最小差が０．１５ｎｍ以内となることを条件とする
と、その条件を満たすずらし距離Ｄ２の範囲は、図５の
グラフより概ね３〜７ｍｍの範囲であることが分かる。
ところで、ガス導入孔３１の配列のガス導入孔３１間の
最短隣接間隔Ｄ１は前述のように１４ｍｍであるので、
ずらし距離Ｄ２の好ましい値の範囲は、ガス導入孔３１
間の最短隣接間隔Ｄ１の概ね５分の１以上、２分の１以
下の範囲内であることが分かる。よって、ずらし距離Ｄ
２はこの範囲内で設定される。

【００４８】以上のように、本実施形態によれば、ガス
導入孔３１の配列の対称軸Ａｓと基板Ｗの回転軸Ａｒと
が基板Ｗの回転面と平行な方向の沿ってずらされている
ため、ガス導入孔３１の配列の規則性によって生じる基
板Ｗ上における処理ガス供給量の不均一な分布が緩和さ
れ、これによって、熱処理時に回転される基板Ｗ上にお
ける処理ガス供給量の均一化が図れ、基板Ｗの膜厚分布
の均一化が図れる。特に、この効果は、処理ガスとして
基板Ｗとの反応速度が反応律速によって実質的に支配さ
れるガス種（例えばＮ２Ｏガス等）のガスが用いられた
場合に顕著になる。

【００４９】また、対称軸Ａｓと回転軸Ａｒとの間のず
らし距離Ｄ２が、ガス導入孔３１の配列におけるガス導
入孔３１間の最短隣接間隔Ｄ１の概ね５分の１以上、２
分の１以下の範囲内に設定されているため、ガス導入孔
３１の配列の規則性によって生じる基板Ｗ上における処
理ガス供給量の不均一な分布を効果的に緩和することが
できる。

【００５０】なお、本実施形態では、処理ガスとしてＮ
２Ｏガス等の反応律速性のガス種を用いた場合の効果を
強調したが、処理ガスとしてＯ２ガス等の拡散律速性の
ガス種を用いた場合にも膜厚分布の改善が得られる。

【００５１】また、本実施形態では、基板Ｗを加熱する
加熱手段としてランプ１２を用いたが、電熱線を用いた
抵抗加熱装置等の他の加熱手段を用いてもよい。

【００５２】

【発明の効果】請求項１ないし５に記載の発明によれ
ば、ガス導入孔の配列の対称軸と基板の回転軸とが基板
と略平行な方向に沿ってずらされているため、ガス導入
孔の配列の規則性によって生じる基板上における処理ガ
ス供給量の不均一な分布が緩和され、これによって、熱
処理時に回転される基板上における処理ガス供給量の均
一化が図れ、基板の膜厚分布の均一化が図れる。特に、
この効果は、処理ガスとして、基板との反応速度が反応
律速によって実質的に支配されるガス種（例えばＮ２Ｏ
ガス等）のガスが用いられた場合に顕著になる。

【００５３】請求項４に記載の発明によれば、ガス導入
孔の配列の対称軸と基板の回転軸とが、ガス導入孔の配
列におけるガス導入孔間の隣接間隔の約５分の１以上、
約２分の１以下の範囲内でずらされているため、ガス導
入孔の配列の規則性によって生じる基板上における処理
ガス供給量の不均一な分布を効果的に緩和することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る熱処理装置の全体構
成を示す側面断面図である。

【図２】図１の熱処理装置に備えられるシャワープレー
トのガス導入孔の配列および基板回転軸との位置関係を
示す平面図である。

【図３】ｎ回回転対称性を有する図形を例示した図であ
る。

【図４】図１の熱処理装置によって対称軸と回転軸との
ずらし距離を段階的に変化させて、実際に熱処理を行っ
て得られた基板の膜厚分布を示すグラフである。

【図５】図４のグラフに基づいてずらし距離の各値にお
ける膜厚の最大値と最小値との差の大きさを示すグラフ
である。

【図６】従来の熱処理装置におけるシャワープレートの
ガス導入孔の配列および基板回転軸との位置関係を示す
平面図である。

【図７】従来の熱処理装置によって実際に熱処理を行っ
て得られた基板の膜厚分布を示すグラフである。

【符号の説明】

１２ランプ２４支持台２７モータ３０シャワープレート３１ガス導入孔Ａｒ回転軸Ａｓ対称軸Ｄ１最短隣接間隔Ｄ２ずらし距離ＰＲ処理室Ｗ基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高橋光和京都市上京区堀川通寺之内上る４丁目天神北町１番地の１大日本スクリーン製造株式会社内 (72)発明者寺嶋幸三京都市上京区堀川通寺之内上る４丁目天神北町１番地の１大日本スクリーン製造株式会社内Ｆターム(参考） 4K029 AA04 AA06 AA09 DA08 FA06 FA07 JA02 4K030 CA04 CA06 DA02 GA05 LA15 LA18 LA19 5F045 AA03 BB01 BB02 DP03 EF05 EF11 EK11 EK12 EK22 EM06 EM10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】処理室内に処理ガスを導入し、その処理
室内において基板を回転させつつ、その基板を加熱して
熱処理を行う熱処理装置であって、基板を加熱する加熱手段と、基板に対して対向配置され、前記処理ガスを前記処理室
内に導入する複数個のガス導入孔を有し、その複数個の
ガス導入孔が、基板に垂直な所定の対称軸を中心として
ｎ回回転対称性（ｎは２以上の自然数）を有するように
配列された処理ガス導入手段と、所定の回転軸を中心として基板を回転させる回転手段
と、を備え、前記対称軸と前記回転軸とを基板と略平行な方向に沿っ
てずらすことを特徴とする熱処理装置。
【請求項２】処理室内に処理ガスを導入し、その処理
室内において基板を回転させつつ、その基板を加熱して
熱処理を行う熱処理装置であって、基板を加熱する加熱手段と、基板に対して対向配置され、前記処理ガスを前記処理室
内に導入する複数個のガス導入孔を有し、その複数個の
ガス導入孔が、基板に垂直な所定の対称軸を中心として
規則性を有するように配列された処理ガス導入手段と、所定の回転軸を中心として基板を回転させる回転手段
と、を備え、前記対称軸と前記回転軸とを基板と略平行な方向に沿っ
てずらすことを特徴とする熱処理装置。
【請求項３】請求項１または２に記載の熱処理装置に
おいて、前記複数個のガス導入孔が、前記基板と実質的に平行な
平面に沿って配列されていることを特徴とする熱処理装
置。
【請求項４】請求項１ないし３のいずれかに記載の熱
処理装置において、前記対称軸と前記回転軸とを、前記複数個のガス導入孔
の配列における前記ガス導入孔間の隣接間隔の約５分の
１以上、約２分の１以下の範囲内でずらすことを特徴と
する熱処理装置。
【請求項５】請求項１ないし４のいずれかに記載の熱
処理装置において、前記処理ガスとして、基板との反応速度が反応律速によ
って実質的に支配されるガス種のガスが用いられること
を特徴とする熱処理装置。