JP2003031647A - 基板処理装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

基板処理装置および半導体装置の製造方法

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JP2003031647A
JP2003031647A JP2001219441A JP2001219441A JP2003031647A JP 2003031647 A JP2003031647 A JP 2003031647A JP 2001219441 A JP2001219441 A JP 2001219441A JP 2001219441 A JP2001219441 A JP 2001219441A JP 2003031647 A JP2003031647 A JP 2003031647A
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wafer
holder
boat
heat treatment
pod
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Koji Tomezuka
幸二 遠目塚
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Hitachi Kokusai Electric Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウエハをボートで保持した際の熱ストレスの
障害を防止する。 【解決手段】 ウエハ保持具５０を炭化シリコンからな
る円形リング形状の第一ホルダ５１と、第一ホルダ５１
に載置されて石英からなる円形リング形状の第二ホルダ
５２とで構成し、第二ホルダ５２にウエハＷを載置して
保持し、第一ホルダ５１の縁辺部をボート２１の保持溝
２５に挿入してボート２１に装着する。この状態で、ボ
ート２１を処理室１４に搬入して、ウエハＷに１２００
℃以上の熱処理を施す。両ホルダ５１、５２にはスリッ
ト５３、５４を開設する。 【効果】 炭化シリコン製の第一ホルダへのウエハの焼
き付き、第二ホルダの熱変形、ウエハのスリップや損傷
および反りを防止しつつ、高温下でもウエハをウエハ保
持具で保持できるため、熱処理温度を高く設定できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板処理装置およ
び半導体装置の製造方法に関し、特に、被処理基板の保
持技術に係り、例えば、半導体集積回路装置（以下、Ｉ
Ｃという。）が作り込まれる半導体ウエハ（以下、ウエ
ハという。）に酸化処理や拡散処理および拡散だけでな
くイオン打ち込み後のキャリア活性化や平坦化のための
リフローやアニール等の熱処理に使用される熱処理装置
（furnace ）に利用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＩＣの製造方法における酸化処理や拡散
処理等の熱処理には、バッチ式縦形ホットウォール形熱
処理装置（以下、ホットウォール形熱処理装置とい
う。）が、広く使用されている。ホットウォール形熱処
理装置は、ウエハが搬入される処理室を形成するインナ
チューブおよびこのインナチューブを取り囲むアウタチ
ューブから構成され縦形に設置されたプロセスチューブ
と、プロセスチューブの外部に敷設されてプロセスチュ
ーブ内を加熱するヒータとを備えており、複数枚のウエ
ハがボートによって長く整列されて保持された状態でイ
ンナチューブ内に下端の炉口から搬入され、ヒータによ
って処理室内が加熱されることにより、ウエハに熱処理
が施されるように構成されている。
【０００３】一般に、このようなホットウォール形熱処
理装置において、複数枚のウエハを保持するボートは上
下で一対の端板と、両端板間に架設されて垂直に配設さ
れた三本の保持部材と、三本の保持部材に長手方向に等
間隔に配されて互いに対向して開口するように刻設され
た多数の保持溝とを備えており、三本の保持部材の保持
溝間にウエハを挿入することにより、複数枚のウエハを
水平にかつ互いに中心を揃えた状態に整列させて保持す
るように構成されている。
【０００４】ところが、このような構成のボートにおい
ては、ウエハの全重量は三箇所の保持溝だけで支えられ
ることになるため、ウエハに熱ストレスが急激に加わっ
た際に、ウエハと保持溝との接触面間の引張応力や自重
応力の関係から結晶欠陥（スリップ）が発生したり、ウ
エハが反ったりするという問題点がある。
【０００５】この問題点を解決するための技術として、
日本国特許庁公開特許公報特開平７−４５６９１号には
次のようなウエハホルダ（以下、ウエハ保持具とい
う。）が開示されている。このウエハ保持具は炭化シリ
コン（ＳｉＣ）が使用されてウエハの周辺部を載置する
円形リング形状に形成されており、このウエハ保持具が
ウエハの全重量を全周にわたって分散して支持すること
により、ウエハのウエハ保持具との支持点に作用する重
力の負担を軽減してウエハのスリップや損傷および反り
の発生を防止している。ちなみに、この公報には、ウエ
ハ保持具をボートの保持溝に装着したままの状態で、ウ
エハをウエハ保持具に対して着脱可能とするために、ウ
エハ吸着プレート（ツィーザ）を逃げる切欠きをウエハ
保持具に開設する技術も、開示されている。
【０００６】また、日本国特許庁公開実用新案公報実開
昭６３−１７７０３５号には、ウエハに形成されるＣＶ
Ｄ膜の厚さを均一にするために、次のようなウエハ保持
具が開示されている。このウエハ保持具は、石英（Ｓｉ
Ｏ2 ）が使用されて円板形状に形成されたホルダ本体
と、馬蹄形の板形状に形成され上面にウエハ移動防止突
起が突設された保持部材とを備えており、ホルダ本体の
上に載置された保持部材の上にウエハをウエハ移動防止
突起によって移動を防止する状態で載せて保持するよう
に構成されている。このウエハ保持具によれば、保持部
材に段差が設けられていないことにより、処理ガスの流
れが均一になるため、ウエハに形成されるＣＶＤ膜を全
体にわたって均一に成膜することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、炭化シ
リコンが使用されてウエハの周辺部を載置する円形リン
グ形状に形成されたウエハ保持具においては、ウエハが
ウエハ保持具に直に載置されるため、ウエハとウエハ保
持具との接触面が焼き付いたような状態になり、さら
に、ウエハの変形により、スリップが結果的に発生して
しまうという問題点があることが本発明者によって明ら
かにされた。
【０００８】また、石英製の円板形状のホルダ本体と馬
蹄形の保持部材とを備えたウエハ保持具においては、１
２００℃以上の高温下では石英製のホルダ本体が軟化し
て垂れるように変形してしまうという問題点があること
が本発明者によって明らかにされた。
【０００９】さらに、ツィーザを逃げる切欠きが開設さ
れたウエハ保持具および馬蹄形の保持部材においては、
隙間幅の大きい切欠き部分においてウエハの温度が低下
するため、ウエハの温度分布の均一性が低下し、その結
果、ウエハに形成されたＣＶＤ膜の膜厚分布が不均一に
なってしまうという問題点がある。
【００１０】本発明の目的は、従来の技術のこれらの問
題点を解決し、熱ストレスによる障害を防止することが
できる基板処理装置および半導体装置の製造方法を提供
することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明に係る基板処理装
置は、炭化シリコンまたはシリコンからなる円形リング
形状の第一ホルダと、石英からなる円形リング形状の第
二ホルダとを備えており、前記第一ホルダの上に載置さ
れた前記第二ホルダの上に基板が載置された状態で、こ
の基板に処理が施されることを特徴とする。
【００１２】前記した手段によれば、基板は石英製の第
二ホルダの上に載置されるため、高温下であっても基板
と第二ホルダとの焼き付き現象は発生しない。他方、石
英製の第二ホルダは第一ホルダの上に載置されることに
より、下から支持された状態になっているため、高温下
であっても変形することはない。ちなみに、基板は突上
ピンを第一ホルダおよび第二ホルダの円形リング形状の
内径部内を挿通させることにより、第二ホルダから浮か
せることができるため、基板は第二ホルダに対して容易
に着脱することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面に即して説明する。
【００１４】本実施の形態において、本発明に係る基板
処理装置は、図１〜図３に示されているように、ＩＣの
製造方法におけるアニール等の１２５０℃〜１３５０℃
の高温の熱処理工程を実施するホットウオール形熱処理
装置（バッチ式縦形ホットウオール形熱処理装置）とし
て構成されており、このホットウオール形熱処理装置は
一回のバッチ処理の枚数が五十枚程度以下の小バッチを
取り扱うバッチ式熱処理装置（以下、小バッチ式熱処理
装置という。）として構成されている。この小バッチ式
熱処理装置は基板としてはウエハを取り扱うものとして
構成されており、基板用キャリアとしてはＦＯＵＰ（fr
ont opening unified pod 。以下、ポッドという。）を
取り扱うものとして構成されている。なお、以下の説明
において、前後左右は図１を基準とする。すなわち、ポ
ッドオープナ８側が前側、その反対側が後側、クリーン
ユニット４側が左側、その反対側が右側とする。
【００１５】図１および図２に示されているように、小
バッチ式熱処理装置１は略直方体の箱形状に構築された
筐体２を備えており、筐体２の後端部の上部にはプロセ
スチューブ１１が中心線が垂直になるように設置されて
いる。図３に示されているように、プロセスチューブ１
１はインナチューブ１２とアウタチューブ１３とから構
成されており、インナチューブ１２は石英または炭化シ
リコン（ＳｉＣ）が使用されて円筒形状に一体成形さ
れ、アウタチューブ１３は石英が使用されて円筒形状に
一体成形されている。インナチューブ１２は上下両端が
開口した円筒形状に形成されており、インナチューブ１
２の筒中空部はボートによって長く整列した状態に保持
された複数枚のウエハが搬入される処理室１４を実質的
に形成している。インナチューブ１２の下端開口はウエ
ハを出し入れするための炉口１５を実質的に構成してい
る。したがって、インナチューブ１２の内径は取り扱う
ウエハの最大外径（例えば、三百ｍｍ）よりも大きくな
るように設定されている。
【００１６】アウタチューブ１３は内径がインナチュー
ブ１２の外径よりも大きく上端が閉塞し下端が開口した
円筒形状に形成されており、インナチューブ１２にその
外側を取り囲むように同心円に被せられている。インナ
チューブ１２とアウタチューブ１３との間の下端部は多
段の円筒形状に構築されたマニホールド１６によって気
密封止されており、マニホールド１６はインナチューブ
１２およびアウタチューブ１３の交換等のためにインナ
チューブ１２およびアウタチューブ１３にそれぞれ着脱
自在に取り付けられている。マニホールド１６がホット
ウォール形熱処理装置の機枠３０に支持されることによ
り、プロセスチューブ１１は垂直に据え付けられた状態
になっている。
【００１７】図４に示されているように、マニホールド
１６の側壁の上部には排気管１７が接続されており、排
気管１７は排気装置（図示せず）に接続されて処理室１
４を排気し得るようになっている。排気管１７はインナ
チューブ１２とアウタチューブ１３との間に形成された
隙間に連通した状態になっており、インナチューブ１２
とアウタチューブ１３との隙間によって排気路１８が、
横断面形状が一定幅の円形リング形状に構成されてい
る。排気管１７がマニホールド１６に接続されているた
め、排気管１７は円筒形状の中空体を形成されて垂直に
延在した排気路１８の最下端部に配置された状態になっ
ている。
【００１８】また、マニホールド１６の側壁の下部には
ガス導入管１９がインナチューブ１２の炉口１５に連通
するように接続されており、ガス導入管１９には原料ガ
ス供給装置およびキャリアガス供給装置（いずれも図示
せず）に接続されている。ガス導入管１９によって炉口
１５に導入されたガスは、インナチューブ１２の処理室
１４内を流通して排気路１８を通って排気管１７によっ
て排気される。
【００１９】マニホールド１６には下端開口を閉塞する
シールキャップ２０が垂直方向下側から当接されるよう
になっている。シールキャップ２０はマニホールド１６
の外径と略等しい円盤形状に形成されており、プロセス
チューブ１１の外部に垂直に設備されたエレベータによ
って垂直方向に昇降されるように構成されている。シー
ルキャップ２０の中心線上にはボート２１が垂直に立脚
されて支持されるようになっている。
【００２０】図２〜図４に示されているように、ボート
２１は上下で一対の端板２２、２３と、両端板２２と２
３との間に架設されて垂直に配設された三本の保持部材
２４とを備えており、三本の保持部材２４には多数の保
持溝２５が長手方向に等間隔に配されて互いに対向して
開口するように刻設されている。ボート２１の三本の保
持部材２４の保持溝２５の間には後記するウエハ保持具
５０の外周辺部がそれぞれ挿入されるようになってお
り、各段のウエハ保持具５０は外周辺部を三箇所の保持
溝２５に挿入されることにより、水平にかつ互いに中心
を揃えた状態に整列させて保持された状態になる。ボー
ト２１とシールキャップ２０との間には内部に断熱材２
７が封入された断熱シールキャップ部２６が配置されて
おり、断熱シールキャップ部２６はボート２１をシール
キャップ２０の上面から持ち上げた状態に支持すること
により、ボート２１の下端を炉口１５の位置から適当な
距離だけ離間させるように構成されている。
【００２１】図３に示されているように、プロセスチュ
ーブ１１の外側は断熱カバー３１によって全体的に被覆
されており、断熱カバー３１の内側にはプロセスチュー
ブ１１の内部を加熱するヒータ３２がアウタチューブ１
３の周囲を包囲するように同心円に設備されている。断
熱カバー３１およびヒータ３２はホットウォール形熱処
理装置の機枠３０に支持されることによって垂直に据え
付けられている。ヒータ３２は上側から順に、第一ヒー
タ部３２ａ、第二ヒータ部３２ｂ、第三ヒータ部３２
ｃ、第四ヒータ部３２ｄおよび第五ヒータ部３２ｅに五
分割されており、これらヒータ部３２ａ〜３２ｅは温度
コントローラ３３によって互いに連携および独立してシ
ーケンス制御されるように構成されている。
【００２２】また、各ヒータ部３２ａ〜３２ｅには各ヒ
ータ熱電対３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄおよび３４
ｅがそれぞれ設置されており、各ヒータ熱電対３４ａ〜
３４ｅは計測結果を温度コントローラ３３にそれぞれ送
信するようになっている。そして、温度コントローラ３
３は各ヒータ熱電対３４ａ〜３４ｅからの計測温度によ
って各ヒータ部３２ａ〜３２ｅをフィードバック制御す
るようになっている。すなわち、温度コントローラ３３
は各ヒータ部３２ａ〜３２ｅの目標温度と各ヒータ熱電
対３４ａ〜３４ｅの計測温度との誤差を求めて、誤差が
ある場合には誤差を解消させるフィードバック制御を実
行するようになっている。
【００２３】さらに、シールキャップ２０にはカスケー
ド熱電対３５が上下方向に貫通されて支持されており、
カスケード熱電対３５の挿入端部はインナチューブ１２
の内周付近に敷設された状態になっている。カスケード
熱電対３５には五個の熱電対部３５ａ、３５ｂ、３５
ｃ、３５ｄおよび３５ｅが設定されており、各熱電対部
３５ａ〜３５ｅはインナチューブ１２の内部において各
ヒータ部３２ａ〜３２ｅにそれぞれ対向するように配置
されている。各熱電対部３５ａ〜３５ｅは計測結果を温
度コントローラ３３にそれぞれ送信するようになってお
り、温度コントローラ３３は各熱電対部３５ａ〜３５ｅ
からの計測温度によって各ヒータ部３２ａ〜３２ｅをフ
ィードバック制御するようになっている。すなわち、温
度コントローラ３３は各ヒータ部３２ａ〜３２ｅの目標
温度と各熱電対部３５ａ〜３５ｅの計測温度との誤差を
求めて、誤差がある場合には誤差を解消させるフィード
バック制御を実行するようになっている。
【００２４】図３に示されているように、断熱カバー３
１とプロセスチューブ１１との間には冷却エア４０を流
通させるための冷却エア通路４１が、プロセスチューブ
１１を全体的に包囲するように形成されている。断熱カ
バー３１の下端部には冷却エア４０を冷却エア通路４１
に供給する給気管４２が接続されており、給気管４２に
供給された冷却エア４０は冷却エア通路４１の全周に拡
散するようになっている。断熱カバー３１の天井壁の中
央部には冷却エア４０を冷却エア通路４１から排出する
排気口４３が開設されており、排気口４３には排気路４
４が接続されている。排気路４４には第一ダンパ４５、
水冷ラジエータ４６、第二ダンパ４７およびブロア４８
が介設されている。
【００２５】本実施の形態に係るウエハ保持具５０はボ
ート２１の各段の保持溝２５に装着されるため、少なく
ともボート２１の保持溝２５の段数に対応する組数が予
め準備されている。図５に示されているように、一組の
ウエハ保持具５０は炭化シリコンが使用されて円形リン
グ形の平板形状に形成された第一ホルダ５１と、石英が
使用されて円形リング形の平板形状に形成された第二ホ
ルダ５２とから構成されている。第一ホルダ５１および
第二ホルダ５２の内径は互いに等しく、かつ、ウエハＷ
の外径以下に設定されている。第一ホルダ５１および第
二ホルダ５２には第一スリット５３および第二スリット
５４が半径の法線上に延在して周方向に分断するように
それぞれ開設されており、第一スリット５３および第二
スリット５４の周方向の幅は第一ホルダ５１および第二
ホルダ５２の熱膨張をそれぞれ吸収し得るように２〜５
ｍｍに設定されている。
【００２６】第一ホルダ５１の外径はボート２１の三箇
所の保持溝２５が構成する円形の直径よりも若干だけ小
さめに設定されている。第一ホルダ５１の上面には第二
ホルダ５２を位置決めするための位置決め穴５５が同心
円に没設されており、位置決め穴５５の深さは第二ホル
ダ５２の板厚よりも小さく設定されている。第二ホルダ
５２の外径は位置決め穴５５に嵌入し得るように位置決
め穴５５の内径よりも若干だけ小さめに設定されてい
る。第二ホルダ５２の上面にはウエハＷの外周に外側か
ら係合して位置決めする位置決め突起５６が複数本（本
実施の形態においては四本）、同心円上において周方向
に等間隔に配置されて垂直に突設されており、複数本の
位置決め突起５６が配置された同心円の半径はウエハＷ
の半径よりも若干だけ大きめに設定されている。
【００２７】図１および図２に示されているように、筐
体２の後端部の下部には送りねじ装置等によって構成さ
れたボートエレベータ３が設置されており、ボートエレ
ベータ３はプロセスチューブ１１を支持したシールキャ
ップ２０を垂直方向に昇降させるように構成されてい
る。
【００２８】図１および図２に示されているように、筐
体２内の前側領域にはボート２１に対してウエハＷを装
填（チャージング）および脱装（ディスチャージング）
するウエハ移載装置６０が設置されている。ウエハ移載
装置６０はロータリーアクチュエータ６１を備えてお
り、ロータリーアクチュエータ６１は上面に設置された
第一リニアアクチュエータ６２を水平面内で回転させる
ように構成されている。第一リニアアクチュエータ６２
の上面には第二リニアアクチュエータ６３が設置されて
おり、第一リニアアクチュエータ６２は第二リニアアク
チュエータ６３を水平移動させるように構成されてい
る。第二リニアアクチュエータ６３の上面には移動台６
４が設置されており、第二リニアアクチュエータ６３は
移動台６４を水平移動させるように構成されている。移
動台６４にはウエハＷを下から支持するツィーザ６５が
複数枚（本実施の形態においては五枚）、等間隔に配置
されて水平に取り付けられている。ウエハ移載装置６０
は送りねじ機構によって構成されたエレベータ６６によ
って昇降されるようになっている。
【００２９】なお、図１および図２に示されているよう
に、筐体２内の後部における左側壁にはクリーンエアを
吹き出すクリーンユニット４が、ボート２１にクリーン
エアを吹き付けるように設置されている。また、筐体２
内の中央部における左側寄りにはボート２１と同様に構
成されたウエハストッカ５が設置されており、ウエハス
トッカ５は複数枚のサイドダミーウエハを保管するよう
になっている。
【００３０】図１および図２に示されているように、筐
体２の正面壁の中央よりも若干右寄りの位置にはウエハ
Ｗを筐体２に対して搬入搬出するためのウエハ搬入搬出
口７が開設されており、ウエハ搬入搬出口７にはポッド
オープナ８が設置されている。ポッドオープナ８はポッ
ドＰを載置する載置台８ａと、載置台８ａに載置された
ポッドＰのシールキャップを着脱するシールキャップ着
脱機構８ｂとを備えており、載置台８ａに載置されたポ
ッドＰのシールキャップをシールキャップ着脱機構８ｂ
によって着脱することにより、ポッドＰのウエハ出し入
れ口を開閉するようになっている。
【００３１】ポッドオープナ８の載置台８ａの左脇およ
び右脇にはポッドＰを載置する第一ポッドステージ９Ａ
および第二ポッドステージ９Ｂが載置台８ａにそれぞれ
隣接して設置されている。第一ポッドステージ９Ａおよ
び第二ポッドステージ９Ｂに対してはポッドＰが、図示
しない工程内搬送装置〔移載装置付き有軌道無人搬送車
（ＲＧＶ）、移載装置付き無人搬送車（ＡＧＶ）、手動
移載装置付き有人搬送台車（ＰＧＶ）等〕によって供給
および排出されるようになっている。
【００３２】なお、図示しないが、ポッドオープナ８の
載置台８ａ、第一ポッドステージ９Ａおよび第二ポッド
ステージ９Ｂの上方にはポッドオープナ８と第一ポッド
ステージ９Ａおよび第二ポッドステージ９Ｂとの間でポ
ッドＰをその把手を把持（クランピング）した状態で搬
送するポッド搬送装置が設備されている。
【００３３】本実施の形態においては、筐体２内のウエ
ハ移載装置６０の片脇にはウエハＷをウエハ保持具５０
に対して着脱するためのウエハ着脱装置７０が設置され
ている。ウエハ着脱装置７０は図６に示されているウエ
ハ浮かせ台７１をウエハ移載装置６０のツィーザ６５の
枚数と同数段（本実施の形態においては、五段）だけ備
えており、各段のウエハ浮かせ台７１の間隔は上下のツ
ィーザ６５、６５の間隔すなわちボート２１の上下の保
持溝２５、２５の間隔と略等しく設定されている。
【００３４】図６に示されているように、一段のウエハ
浮かせ台７１は取付プレート７２を備えており、取付プ
レート７２は水平に支持されている。取付プレート７２
の上面における縁辺部にはウエハ保持具５０を支持する
ための支持ピン７３が複数本（本実施の形態においては
四本）、同心円上において周方向に等間隔に配置されて
垂直に突設されており、複数本の支持ピン７３が配置さ
れた同心円の直径は、ウエハ保持具５０の外径よりも小
さくツィーザ６５の幅よりも大きく設定されている。複
数本の支持ピン７３の高さはウエハ保持具５０を水平に
支持するように互いに等しく設定されている。取付プレ
ート７２の上面における中間部にはウエハＷを下から突
き上げるための突上ピン７４が複数本（本実施の形態に
おいては三本）、同心円上において周方向に等間隔に配
置されて垂直に突設されており、複数本の突上ピン７４
が配置された同心円の直径は、ウエハ保持具５０の内径
よりも小さくウエハＷの直径よりも大きく設定されてい
る。複数本の突上ピン７４の高さはウエハＷを水平に支
持するように互いに等しく設定されているとともに、支
持ピン７３よりも高く設定されている。
【００３５】次に、前記構成に係るバッチ式熱処理装置
の作用を説明することにより、本発明の一実施の形態で
あるＩＣの製造方法におけるアニール工程を説明する。
【００３６】ウエハＷはウエハ保持具５０に図５（ｂ）
および（ｃ）に示されているように保持された状態で、
図３および図４に示されているように、ウエハ保持具５
０の第一ホルダ５１の外周縁辺部がボート２１の保持部
材２４の保持溝２５に挿入されることにより、ボート２
１に装填（チャージング）される。複数枚のウエハＷを
整列保持したボート２１はシールキャップ２０の上にウ
エハＷ群が並んだ方向が垂直になる状態で載置され、ボ
ートエレベータ３によって差し上げられてインナチュー
ブ１２の炉口１５から処理室１４に搬入（ローディン
グ）されて行き、シールキャップ２０に支持されたまま
の状態で処理室１４に存置される。
【００３７】プロセスチューブ１１の内部が排気管１７
によって排気されるとともに、プロセスチューブ１１の
内部がヒータ３２の各ヒータ部３２ａ〜３２ｅによって
温度コントローラ３３のシーケンス制御の目標温度（例
えば、１２５０℃〜１３５０℃）に加熱される。この
際、ヒータ３２の各ヒータ部３２ａ〜３２ｅの実際の加
熱温度（出力）とシーケンス制御の目標温度との誤差
は、各ヒータ熱電対３４ａ〜３４ｄの計測結果に基づく
フィードバック制御によって補正される。また、各ヒー
タ部３２ａ〜３２ｅの加熱によるプロセスチューブ１１
の内部の実際の上昇温度と各ヒータ部３２ａ〜３２ｅの
シーケンス制御の目標温度との誤差は、カスケード熱電
対３５の各熱電対部３５ａ〜３５ｅの計測結果に基づく
フィードバック制御によって補正される。
【００３８】以上の温度制御による熱処理が実施されて
予め設定された熱処理時間が経過すると、ヒータ３２の
加熱が温度コントローラ３３のシーケンス制御によって
停止されるとともに、冷却エア４０が冷却エア通路４１
を流通される。すなわち、冷却エア４０は給気管４２か
ら供給されるとともに、排気口４３から排気路４４によ
る排気力によって排気される。冷却エア４０は冷却エア
通路４１を流通する間にプロセスチューブ１１のアウタ
チューブ１３に接触して熱を奪うことにより、プロセス
チューブ１１の内部を強制的に冷却する。この冷却エア
４０による強制冷却によってプロセスチューブ１１の内
部の温度は自然冷却の場合に比べて急速に降下して行
く。
【００３９】以上のようにしてプロセスチューブ１１の
内部の温度が降下されて行き予め設定された降下時間が
経過すると、シールキャップ２０が下降されて炉口１５
が開口されるとともに、処理済みのウエハＷ群がウエハ
保持具５０を介してボート２１に保持された状態で炉口
１５からプロセスチューブ１１の外部に搬出（アンロー
ディング）される。
【００４０】ところで、前述したように、ウエハＷの全
重量が少数箇所で受けられている場合には、１２５０℃
以上のような高温で熱処理されたり、温度が急激に昇降
されて熱ストレスが急激に加わったりすると、ウエハと
保持溝との接触面間の摩擦による引張応力や自重応力の
関係からウエハにスリップが発生したり、ウエハが反っ
たりする。
【００４１】しかし、本実施の形態においては、ウエハ
Ｗの重量はウエハ保持具５０によって全周において支持
されることにより、ウエハＷに三箇所の保持溝２５から
相対的に作用する負担は全周に分散されるため、接触面
間の摩擦による引張応力や自重応力が低減され、ウエハ
Ｗのスリップや損傷および反りの発生は防止されること
になる。
【００４２】また、ウエハＷが炭化シリコン製の第一ホ
ルダ５１に載置された石英製の第二ホルダ５２に載置さ
れて保持されていることにより、処理室１４における温
度の急激な昇降に際して、ウエハＷの面内における温度
分布の均一性の低下を防止することができるため、接触
面間の摩擦による引張応力や圧縮応力を低減することが
でき、ウエハＷのスリップや損傷および反りの発生を防
止することができる。すなわち、炭化シリコン製の第一
ホルダ５１がウエハＷを保持していることにより、急激
な昇温時においては、ウエハＷは外縁部から温まってウ
エハＷの中心部よりも速く昇温するため、ウエハＷの温
度分布は均一になる。逆に、急激な降温時においては、
ウエハＷは外縁部から冷えてウエハＷの中心部よりも速
く降温するため、ウエハＷの温度分布は均一になる。
【００４３】さらに、ウエハ保持具５０を構成する第一
ホルダ５１および第二ホルダ５２には第一スリット５３
および第二スリット５４がそれぞれ開設されていること
により、熱膨張および熱収縮に伴う第一ホルダ５１およ
び第二ホルダ５２の変形が第一スリット５３および第二
スリット５４によって周方向の伸び縮みだけに抑えられ
るため、ウエハ保持具５０自体の変形を防止することが
でき、また、ウエハＷのウエハ保持具５０との摩擦によ
る引張応力や圧縮応力を低減することにより、ウエハＷ
のスリップや損傷および反りの発生を防止することがで
きる。
【００４４】しかも、第一スリット５３および第二スリ
ット５４の開口幅は２〜５ｍｍに設定されているため、
第一スリット５３および第二スリット５４がウエハＷと
の接触面間に介在しても、ウエハＷの温度分布の均一性
が低下するのを防止することができる。ウエハＷの温度
分布の均一性の低下を防止することにより、ウエハＷの
アニールの処理状況の分布を全体にわたって均一に処理
することができる。
【００４５】なお、ウエハ保持具５０のボート２１への
装着状態において、第一スリット５３の位置はボート２
１の保持部材２４すなわち保持溝２５の位置を避けてあ
ればよいが、ボート２１の前側（ウエハＷの出し入れ
側）に配置することが望ましい。また、第一ホルダ５１
と第二ホルダ５２とが重ね合わされた状態において、第
一スリット５３と第二スリット５４とは互いに整合させ
る必要はない。
【００４６】ここで、ウエハ保持具５０の第二ホルダ５
２は石英によって形成されているため、１２００℃以上
の高温下では軟化して垂れるように変形してしまう可能
性がある。しかし、石英製の第二ホルダ５２は炭化シリ
コン製の第一ホルダ５１の上に載置されることにより下
から支持された状態になっているため、高温下であって
も変形することはない。また、石英はウエハに対する摩
擦抵抗が少ないため、第二ホルダとウエハとの接触面間
の摩擦による引張応力や自重応力を低減することがで
き、もって、ウエハのスリップや損傷および反りの発生
が防止されることになる。
【００４７】ところで、シリコン製のウエハＷが炭化シ
リコン製の第一ホルダ５１の上に直に載置されると、ウ
エハＷと第一ホルダ５１との間で焼き付き現象が発生す
るが、本実施の形態においては、ウエハＷは石英製の第
二ホルダ５２の上に載置されて炭化シリコン製の第一ホ
ルダ５１に支持されているため、ウエハＷが炭化シリコ
ン製の第一ホルダ５１との間で焼き付き現象を起こすこ
とはない。したがって、ウエハＷが変形したり、その変
形によってスリップが結果的に発生してしまうという弊
害の派生は防止されることになる。
【００４８】翻って、プロセスチューブ１１の外部に搬
出されたボート２１の処理済みウエハＷはウエハ保持具
５０に保持された状態のままで、ウエハ移載装置６０に
よってボート２１から脱装（ディスチャージング）され
る。すわなち、ウエハ移載装置６０のツィーザ６５がボ
ート２１のウエハ保持具５０の下方に挿入され、続い
て、若干上昇されてウエハ保持具５０を掬い取る。次い
で、ツィーザ６５は後退されてウエハＷをウエハ保持具
５０と一緒にボート２１から脱装する。
【００４９】図６（ａ）に示されているように、ウエハ
Ｗをウエハ保持具５０と一緒に保持したツィーザ６５は
ウエハ着脱装置７０のウエハ浮かせ台７１の上に移動さ
れた後に下降されて、図６（ｂ）に示されているよう
に、ウエハ保持具５０およびウエハＷをウエハ浮かせ台
７１の上に移載する。すなわち、ツィーザ６５は支持ピ
ン７３と突上ピン７４との間に下降することにより、ウ
エハＷを複数本の突上ピン７４に受け渡した後に、ウエ
ハ保持具５０を複数本の支持ピン７３の上に受け渡す。
突上ピン７４に受け渡されたウエハＷは、支持ピン７３
に受け渡されたウエハ保持具５０よりも高く突き上げら
れるため、ウエハ保持具５０から浮かされた状態にな
る。ウエハＷおよびウエハ保持具５０をウエハ浮かせ台
７１に移載したツィーザ６５はウエハ移載装置６０によ
って後退され、ウエハ浮かせ台７１から引き抜かれる。
【００５０】一度後退されたツィーザ６５はウエハ移載
装置６０によってウエハ保持具５０の厚さの分だけ上昇
された後に再び前進されて、ウエハ浮かせ台７１のウエ
ハＷとウエハ保持具５０との間に挿入される。続いて、
ツィーザ６５はウエハ移載装置６０によって若干上昇さ
れてウエハＷを突上ピン７４の上から掬い取る。ウエハ
Ｗを掬い取ったツィーザ６５はウエハ浮かせ台７１に対
してウエハ移載装置６０によって後退される。
【００５１】以上のようにしてウエハＷをウエハ浮かせ
台７１から受け取ったツィーザ６５はポッドオープナ８
の位置にウエハ移載装置６０によって移動され、ポッド
オープナ８の載置台８ａの上に載置された空のポッドＰ
にウエハＷを挿入して移載する。以降、前述した作動が
繰り返されることにより、ボート２１の処理済みウエハ
Ｗ群がポッドオープナ８のポッドＰに収容されて行く。
【００５２】前記実施の形態によれば、次の効果が得ら
れる。
【００５３】1) 円形リング形状に形成されたウエハ保
持具によってウエハを支持して熱処理することにより、
ウエハに相対的に作用する自重の負担を全周に分散させ
ることができるため、接触面間の摩擦による引張応力や
自重応力を低減し、もって、ウエハのスリップや損傷お
よび反りの発生を防止することができる。
【００５４】2) 炭化シリコン製の第一ホルダに載置さ
れた石英製の第二ホルダにウエハを載置して保持するこ
とにより、処理室における温度が急激な上昇および下降
する場合であってもウエハ面内における温度分布の均一
性の低下を防止することができるため、ウエハのアニー
ル処理状況の分布が全体にわたって均一になるようにア
ニール処理することができる。
【００５５】3) 第一ホルダおよび第二ホルダに第一ス
リットおよび第二スリットをそれぞれ開設することによ
り、第一ホルダおよび第二ホルダの変形を防止すること
ができるため、ウエハのスリップや損傷および反りの発
生を防止することができる。
【００５６】4) 第一スリットおよび第二スリットの開
口幅を２〜５ｍｍに設定することにより、ウエハの温度
分布の均一性が第一スリットおよび第二スリットの部位
において低下するのを防止することができるため、ウエ
ハのアニールの処理状況の分布が全体にわたって均一に
なるように処理することができる。
【００５７】5) 石英製の第二ホルダを炭化シリコン製
の第一ホルダによって受けることにより、石英製の第二
ホルダが高温によって変形することができるのを防止す
ることができるため、熱処理温度を高く設定することが
できる。
【００５８】6) ウエハを石英製の第二ホルダを介して
炭化シリコン製の第一ホルダによって支持することによ
り、摩擦抵抗の少ない石英製の第二ホルダがウエハに接
触することになるため、接触面間の摩擦による引張応力
や自重応力を低減し、もって、ウエハのスリップや損傷
および反りの発生を防止することができ、また、ウエハ
が炭化シリコン製の第一ホルダとの間で焼き付き現象が
発生するのを防止することができるため、ウエハが変形
したり、その変形によってスリップが結果的に発生して
しまうという弊害の派生を未然に防止することができ
る。
【００５９】7) 第一ホルダおよび第二ホルダを円形リ
ング形状に形成することにより、第二ホルダの上に載置
したウエハをリングの内径を挿通して突上ピンによって
突き上げることができるため、ウエハをウエハ移載装置
のツィーザによって掬い取ることができる。
【００６０】なお、本発明は前記実施の形態に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変
更が可能であることはいうまでもない。
【００６１】例えば、第一ホルダは炭化シリコンを使用
して製造するに限らず、シリコンを使用して製造しても
よいし、炭化シリコンの表面にシリコン膜を被着して製
造してもよい。
【００６２】ウエハのウエハ保持具に対する着脱方法と
しては、ウエハをウエハ保持具に対して浮かせてツィー
ザによって掬い取る方法を採用するに限らず、ウエハを
上方から真空または静電気によって吸着して保持する方
法等を採用してもよい。ちなみに、ウエハを上方から吸
着して保持する方法を採用した場合には、ウエハ保持具
をボートに装着したままの状態で、ウエハをウエハ保持
具に対して着脱するように取り扱ってもよい。すなわ
ち、ウエハ保持具はボートに装着したまま取り扱うこと
ができる。
【００６３】熱処理はアニール処理に限らず、酸化処理
や拡散処理および拡散だけでなくイオン打ち込み後のキ
ャリア活性化や平坦化のためのリフロー処理であっても
よいし、さらに、成膜処理等の熱処理であってもよい。
特に、本発明は１２００℃以上の高温下で優れた効果を
発揮する。
【００６４】被処理基板はウエハに限らず、ホトマスク
やプリント配線基板、液晶パネル、コンパクトディスク
および磁気ディスク等であってもよい。
【００６５】本発明は、バッチ式縦形ホットウォール形
熱処理装置に限らず、枚葉式ホットウオール形熱処理装
置や縦形ホットウォール形減圧ＣＶＤ装置等の熱処理装
置全般に適用することができる。
【００６６】
【発明の効果】本発明によれば、熱ストレスによる障害
の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である小バッチ式熱処理
装置を示す平面断面図である。
【図２】その側面断面図である。
【図３】そのプロセスチューブの部分を示す正面断面図
である。
【図４】その要部を示す拡大断面図である。
【図５】ウエハ保持具を示しており、（ａ）は分解斜視
図、（ｂ）は一部切断正面図、（ｃ）は要部の拡大断面
図である。
【図６】ウエハ着脱装置のウエハ浮かせ台を示す各斜視
図であり、（ａ）は浮かせ前を示し、（ｂ）は浮かせ後
を示している。
【符号の説明】
Ｗ…ウエハ（基板）、Ｐ…ポッド、１…小バッチ式熱処
理装置（バッチ式縦形ホットウォール形熱処理装置）、
２…筐体、３…ボートエレベータ、４…クリーンユニッ
ト、５…ウエハストッカ、７…ウエハ搬入搬出口、８…
ポッドオープナ、８ａ…載置台、８ｂ…キャップ着脱機
構、９Ａ…第一ポッドステージ、９Ｂ…第二ポッドステ
ージ、１１…プロセスチューブ、１２…インナチュー
ブ、１３…アウタチューブ、１４…処理室、１５…炉
口、１６…マニホールド、１７…排気管、１８…排気
路、１９…ガス導入管、２０…シールキャップ、２１…
ボート、２２、２３…端板、２４…保持部材、２５…保
持溝、２６…断熱シールキャップ部、２７…断熱材、３
０…機枠、３１…断熱カバー、３２…ヒータ、３２ａ〜
３２ｅ…ヒータ部、３３…温度コントローラ、３４ａ〜
３４ｅ…ヒータ熱電対、３５…カスケード熱電対、３５
ａ〜３５ｅ…熱電対部、４０…冷却エア、４１…冷却エ
ア通路、４２…給気管、４３…排気口、４４…排気路、
４５…第一ダンパ、４６…水冷ラジエータ、４７…第二
ダンパ、４８…ブロア、５０…ウエハ保持具、５１…第
一ホルダ、５２…第二ホルダ、５３…第一スリット、５
４…第二スリット、５５…位置決め穴、５６…位置決め
突起、６０…ウエハ移載装置、６１…ロータリーアクチ
ュエータ、６２…第一リニアアクチュエータ、６３…第
二リニアアクチュエータ、６４…移動台、６５…ツィー
ザ、６６…エレベータ、７０…ウエハ着脱装置、７１…
ウエハ浮かせ台、７２…取付プレート、７３…支持ピ
ン、７４…突上ピン。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F031 CA01 CA02 CA05 CA07 CA11 DA13 FA03 FA09 FA11 FA12 FA15 GA03 GA08 GA09 GA47 GA49 HA02 HA08 HA09 HA12 HA33 HA64 JA01 JA46 LA12 MA28 MA30 NA02 PA11

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 炭化シリコンまたはシリコンからなる円
    形リング形状の第一ホルダと、石英からなる円形リング
    形状の第二ホルダとを備えており、前記第一ホルダの上
    に載置された前記第二ホルダの上に基板が載置された状
    態で、この基板に処理が施されることを特徴とする基板
    処理装置。
  2. 【請求項２】 前記第一ホルダおよび前記第二ホルダに
    は半径の法線上に延在するスリットがそれぞれ開設され
    ていることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装
    置。
  3. 【請求項３】 前記スリットの周方向の幅は２〜５ｍｍ
    に設定されていることを特徴とする請求項１または２に
    記載の基板処理装置。
  4. 【請求項４】 炭化シリコンまたはシリコンからなる円
    形リング形状の第一ホルダと、石英からなる円形リング
    形状の第二ホルダとを備えており、前記第一ホルダの上
    に載置された前記第二ホルダの上に基板が載置された状
    態で、この基板に処理が施される工程を備えていること
    を特徴とする半導体装置の製造方法。
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