【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板（半導体ウエーハやガラス基板等、以下ウエーハという）を熱処理するための半導体処理装置に係り、特に多数の基板を搭載して反応炉内にて加熱処理されるヒータを備えている半導体処理装置に関する。
【０００２】
近年、半導体デバイスの製造工程では、例えば熱拡散工程やアニール工程で使用される半導体処理装置としては、縦型熱処理装置が主流となっている。この縦型熱処理装置は、複数のシリコン等の基板（以下ウエーハという）を熱処理する反応炉を形成し、反応炉は、基板を保持する基板保持具（以下ボートという）、基板保持具と同心状に内管（以下反応管という）、外管（以下均熱管という）、加熱源としてのヒータを有するものが知られている。
【０００３】
前記した縦型熱処理装置においては、複数枚のウエーハがボートによって長く整列されていた状態で反応管内に下端の炉口から搬入（ボートローディング）され、反応管内に原料ガスが導入されるとともに、ヒータによって内部が加熱されることにより、ウエーハに酸化・拡散・アニール熱処理がされる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記した縦型熱処理装置を用いて、ウエーハが処理されると、特に高温（特に１１００度以上）に加熱処理される場合、ボートとウエーハの裏面との支持部において、両者の熱膨張率のちがいにより摩擦が生じたりするため、ウエーハの裏面に傷がつき、該傷からスリップと呼ばれる結晶欠陥が発生してしまう。
【０００５】
本発明の目的は、上記事情を考慮し、高温熱処理時におけるスリップの解消を図れるようにしたヒータを備えた半導体処理装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る半導体処理装置は、基板を収納する反応室と、前記反応室に収納された基板を加熱する加熱装置とを備えている半導体処理装置において、前記加熱装置は櫛型を成していることを特徴とする。
【０００７】
本発明においては、ヒータが櫛型を成していることにより、ウエーハ１枚１枚において、均等に加熱することができ、昇降温時のウエーハの外周部と中心部との温度差を無くせ、スリップを解消することができる。
【０００８】
【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。図１は実施形態の半導体処理装置（例えば縦型酸化・拡散・アニール処理装置）の構成を示す概略側面図である。図において、１は縦型反応炉、２は複数の凹凸部を有したヒータ、３はその上端部に設けられたガス吹出し口、４はガス吹出し口３に処理ガスを送るガス供給路、５は反応炉１内のガスを排出するガス排出路、６はボート、７はウエーハ、８はシールキャップ、９はヒータ固定部である。
【０００９】
このボート６はシールキャップ８の上に載せられて、縦型反応炉１の下端開口から反応炉１内に出し入れされる。また、ヒータ２は、複数の凹凸部を有し、凹部にウエーハ７が挿入されるように配置される。
【００１０】
以下に詳しく説明する。このボート６は、図２に示すように複数枚のウエーハ７をそれぞれ垂直に立てた姿勢で水平に並べて保持できるようになっている。このボート６の形状は特に限定されるものではないが、例えば、図３に示すようにボート６の底部６ａ及び側部６ｂは、それぞれが合点６ｃに向けて、ウエーハ７との接する面において傾斜をつけている。この傾斜によりウエーハ７は底部６ａ及び側部６ｂにもたれるようにすることができ、ウエーハ７をより一層安定に保持することができる。また、ウエーハ７を保持するそれぞれのボート６の底部６ａには、ウエーハ７の主面側にガスの排出口１０を有している。
【００１１】
図１に示すようにヒータ２は、同形状の複数の凹凸部を有し、凹部はウエーハ７の大きさ以上の形状でウエーハ７を収容できるように構成する。また、それぞれの凹部の最深面２ａにはウエーハ７の主面側にガスの吹出し口３を有している。ヒータ２の発熱体の材質は例えば金属、セラミック、カーボン、ＳＩＣなどで構成される。さらに、ヒータ２の表面は、例えば材質ＳＩＣ及びＣＶＤコーティング等が施され、ウエーハ７への金属汚染等の対策が施されている。
【００１２】
図４に示すようにヒータ２はウエーハ７側の面に発熱体を位置させ、ボート６にウエーハ７が保持された状態で、ヒータ２に挿入、処理する位置において、ヒータ２はウエーハ７に対向する位置において中心部２ａがウエーハ７と同心円状に形成され、さらに中心部２ａの外側には中間部２ｂが、さらに中間部２ｂの外側には外周部２ｃがウエーハ７と同心円状に形成されている。この中心部２ａ、中間部２ｂ、外周部２ｃはそれぞれ一般的には、ゾーンと呼ばれる。ヒータ２の加熱状態延いてはウエーハ７の加熱状態を図示しない検出手段により検出し、検出した結果を逐次、図示しない温度制御部に送る。温度制御部はフィードバック制御等により、各ゾーンを制御し、ウエーハ７への加熱を制御する。発熱体の周りには断熱材２ｄを有し、加熱時において外部との熱の放出を遮断するとともに、凹凸部を形成させている。
【００１３】
ヒータ２とボート６は気密手段（Ｏリング等）１１により気密に保持される。また、ヒータ２及びガス吹出し口３、及びボート６、ガス排出口１０、気密手段１１にて反応空間１２を成しており、処理時においてはガス吹出し口３とガス排出口１０以外は外部（反応炉外）との接触は無いように形成されている。
【００１４】
次に作用を説明する。ボート６に図１に示すように所定枚数のウエーハ７を垂直に立てた姿勢に並べる。次にウエーハ７を搭載したボート６をシールキャップ８に載せた状態で反応炉１内に装入する。図示しないガスの流量制御手段（以下マスフローコントローラ（ＭＦＣ））に連結されているガス供給路４において不活性ガスを通し、ガス吹出し口３から反応空間１２に吹出させ、反応空間１２を清浄な空間とする。予め所定の温度で制御されたヒータ２を処理設定温度になるよう昇温させる。処理温度で安定したら、図示しないＭＦＣにより処理ガスの流量を調整しながらガスを供給し、ガスとウエーハ７の主面を反応させることにより処理を行う。ガスは排出口１０より、排出され、排出路５を通り図示しない圧力調節器（例えばＡＰＣ）に接続されており、所定の圧力にするよう圧力検出手段により検出し、圧力制御部により制御する。
【００１５】
この場合、ウエーハ７は垂直に立てた状態でボート６の底部６ａと側部６ｂの傾斜により安定に保持されているので、高温熱処理時のおけるウエーハ７の自重の方向がウエーハ７の主面に対し平行方向となり、熱による撓みや支持部との摩擦による傷が生じにくくなり、結果的にウエーハ７のボート６が支持する部分との間に生じるスリップを解消することができる。
【００１６】
さらにヒータ２は複数の凹凸部を有し、凹部にウエーハ７を装入し、ゾーンにおける温度制御するのでウエーハ７の面内の温度差を解消することとなり、結果として、面内の温度差によるスリップ発生を解消することができる。
【００１７】
反応炉１内にて、処理した後は、再びガス供給路４において不活性ガスを通し、ガス吹出し口３から反応空間１２に吹出させ、反応空間１２を清浄な空間に戻し、ボート６を反応炉１から抜き出す。そしてボート６からウエーハ７を順次取出す。
【００１８】
以上のウエーハ７の装填作業や取出し作業は、手作業で行っても良いし、自動装置があれば自動装置を用いて行っても良い。
【００１９】
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。
【００２０】
例えば、ボートは複数縦方向に多段としても良いし、水平方向多段としても良い。
【００２１】
例えば、反応炉は一つとしたが、複数、クラスタ状の形成しても良い。
【００２２】
例えば、ヒータのゾーンは３つとしたが、制御が良好であれば１つ、２つでも良いし４以上でも良い。また、ヒータの断熱材は上部にて凹凸部を複数接続するようにしていることとしたが、側部でも良い。
【００２３】
例えば、ガスの供給口をヒータ凹凸部の凹部最深部とし、排出口をボートに形成することとしたが、その逆でも良く、その他側部に設けても良い。
【００２４】
前記実施の形態ではバッチ式縦型酸化・拡散・アニール装置に適用した場合について説明したが、それに限定されるものではなく、横型ホットウオール形酸化・拡散・アニール装置および他の熱処理装置（ｆｕｒｎａｃｅ ）等の半導体処理装置全般に適用することができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、ヒータは複数の凹凸部を有し、凹部にウエーハを装入し温度制御するのでウエーハの面内の温度差を解消することとなり、結果として、面内の温度差によるスリップ発生を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である半導体処理装置の構成を示す概略側面図である。
【図２】本発明の一実施の形態であるボートの立体図である。
【図３】本発明の一実施の形態であるボートの側面断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態であるヒータの断面図である。
【符号の説明】
１ 反応炉、 ２ ヒータ、 ２ａ 中心部、 ２ｂ 中間部、 ２ｃ 外周部、 ２ｄ 断熱材、 ３ ガス吹出し口、 ４ ガス供給路、 ５ ガス排出路、 ６ ボート、 ６ａ 底部、 ６ｂ 側部、 ６ｃ 合点、 ７ ウエーハ、 ８ シールキャップ、 ９ヒータ固定部、 １０ 排出口、 １１ 気密手段、 １２ 反応空間[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor processing apparatus for heat-treating a substrate (semiconductor wafer, glass substrate, or the like, hereinafter, referred to as a wafer), and particularly includes a heater having a large number of substrates mounted thereon and heated in a reaction furnace. The present invention relates to a semiconductor processing device.
[0002]
2. Description of the Related Art In recent years, in a semiconductor device manufacturing process, as a semiconductor processing device used in, for example, a thermal diffusion process or an annealing process, a vertical heat treatment device has become mainstream. This vertical heat treatment apparatus forms a reaction furnace for heat-treating a plurality of substrates such as silicon (hereinafter referred to as a wafer), and the reaction furnace is provided with a substrate holder (hereinafter referred to as a boat) for holding the substrates and concentrically with the substrate holder. It is known that an apparatus has an inner tube (hereinafter, referred to as a reaction tube), an outer tube (hereinafter, referred to as a soaking tube), and a heater as a heating source.
[0003]
In the above vertical heat treatment apparatus, a plurality of wafers are loaded (boat loading) into a reaction tube from a furnace port at a lower end in a state where the wafers are long aligned by a boat, and a raw material gas is introduced into the reaction tube and a heater is provided. As a result, the wafer is subjected to oxidation, diffusion, and annealing heat treatments.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
When the wafer is processed using the above-described vertical heat treatment apparatus, particularly when the wafer is heat-treated at a high temperature (especially 1100 ° C. or higher), the difference in the coefficient of thermal expansion between the two at the support portion between the boat and the back surface of the wafer. As a result, friction occurs, so that the back surface of the wafer is scratched, and the scratch causes a crystal defect called slip.
[0005]
An object of the present invention is to provide a semiconductor processing apparatus provided with a heater capable of eliminating a slip during high-temperature heat treatment in consideration of the above circumstances.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
A semiconductor processing apparatus according to the present invention is a semiconductor processing apparatus including a reaction chamber for storing a substrate and a heating device for heating the substrate stored in the reaction chamber, wherein the heating device forms a comb shape. It is characterized by having.
[0007]
In the present invention, since the heater has a comb shape, the wafers can be uniformly heated one by one, and the temperature difference between the outer peripheral portion and the central portion of the wafer at the time of temperature rise and fall can be eliminated. Slip can be eliminated.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic side view showing the configuration of a semiconductor processing apparatus (for example, a vertical oxidation / diffusion / annealing processing apparatus) according to an embodiment. In the figure, 1 is a vertical reactor, 2 is a heater having a plurality of irregularities, 3 is a gas outlet provided at an upper end thereof, 4 is a gas supply path for sending a processing gas to a gas outlet 3, 5. Denotes a gas discharge path for discharging gas from the reactor 1, 6 denotes a boat, 7 denotes a wafer, 8 denotes a seal cap, and 9 denotes a heater fixing part.
[0009]
The boat 6 is placed on the seal cap 8 and is put into and out of the reactor 1 through the lower end opening of the vertical reactor 1. The heater 2 has a plurality of concave and convex portions, and is arranged so that the wafer 7 is inserted into the concave portion.
[0010]
This will be described in detail below. As shown in FIG. 2, the boat 6 can hold a plurality of wafers 7 arranged vertically in a vertically standing posture. Although the shape of the boat 6 is not particularly limited, for example, as shown in FIG. 3, the bottom 6 a and the side 6 b of the boat 6 are inclined toward a joint point 6 c on a surface in contact with the wafer 7. Is attached. Due to this inclination, the wafer 7 can lean against the bottom 6a and the side 6b, and the wafer 7 can be held more stably. Further, the bottom 6a of each boat 6 holding the wafer 7 has a gas outlet 10 on the main surface side of the wafer 7.
[0011]
As shown in FIG. 1, the heater 2 has a plurality of concave and convex portions having the same shape, and the concave portion is configured to be able to accommodate the wafer 7 in a shape larger than the size of the wafer 7. The deepest surface 2a of each recess has a gas outlet 3 on the main surface side of the wafer 7. The material of the heating element of the heater 2 is made of, for example, metal, ceramic, carbon, SIC, or the like. Further, the surface of the heater 2 is coated with, for example, a material such as SIC and CVD, and countermeasures such as metal contamination on the wafer 7 are taken.
[0012]
As shown in FIG. 4, the heater 2 has a heating element positioned on the surface of the wafer 7 side, and the heater 2 is opposed to the wafer 7 at a position where the heater 7 is inserted and processed in a state where the wafer 7 is held on the boat 6. The center 2a is formed concentrically with the wafer 7 at the position where the wafer 7 is formed, and an intermediate portion 2b is formed outside the center 2a, and an outer peripheral portion 2c is formed concentrically with the wafer 7 outside the intermediate portion 2b. I have. Each of the central portion 2a, the intermediate portion 2b, and the outer peripheral portion 2c is generally called a zone. The heating state of the heater 2 and the heating state of the wafer 7 are detected by a detection unit (not shown), and the detection results are sequentially sent to a temperature control unit (not shown). The temperature controller controls each zone by feedback control or the like, and controls heating of the wafer 7. A heat insulating material 2d is provided around the heating element to block the release of heat to the outside during heating and to form an uneven portion.
[0013]
The heater 2 and the boat 6 are kept airtight by airtight means (such as an O-ring) 11. In addition, a reaction space 12 is formed by the heater 2 and the gas outlet 3, the boat 6, the gas outlet 10, and the airtight means 11. During the processing, the parts other than the gas outlet 3 and the gas outlet 10 are external ( (Outside the reactor).
[0014]
Next, the operation will be described. As shown in FIG. 1, a predetermined number of wafers 7 are arranged on a boat 6 in an upright posture. Next, the boat 6 on which the wafer 7 is mounted is loaded into the reactor 1 while being placed on the seal cap 8. An inert gas is passed through a gas supply path 4 connected to a gas flow rate control means (not shown) (hereinafter, mass flow controller (MFC)), and is blown into a reaction space 12 from a gas outlet 3 to clean the reaction space 12. And The temperature of the heater 2 controlled at a predetermined temperature in advance is raised to the processing set temperature. When the processing temperature is stabilized, the gas is supplied while adjusting the flow rate of the processing gas by an MFC (not shown), and the processing is performed by reacting the gas with the main surface of the wafer 7. The gas is discharged from the discharge port 10 and is connected to a pressure regulator (not shown) (for example, APC) through the discharge path 5. The gas is detected by a pressure detecting means so as to have a predetermined pressure, and is controlled by a pressure control unit.
[0015]
In this case, since the wafer 7 is stably held vertically by the inclination of the bottom 6a and the side 6b of the boat 6, the direction of the weight of the wafer 7 at the time of the high-temperature heat treatment corresponds to the main surface of the wafer 7. On the other hand, the direction is parallel to the direction, so that bending due to heat and damage due to friction with the support portion are less likely to occur, and as a result, slip generated between the wafer 7 and the portion supported by the boat 6 can be eliminated.
[0016]
Further, the heater 2 has a plurality of concave and convex portions, the wafer 7 is charged in the concave portion, and the temperature in the zone is controlled, so that the in-plane temperature difference of the wafer 7 is eliminated. The occurrence of slip can be eliminated.
[0017]
After the treatment in the reaction furnace 1, the inert gas is again passed through the gas supply path 4, blown into the reaction space 12 from the gas outlet 3, the reaction space 12 is returned to a clean space, and the boat 6 is reacted. Remove from furnace 1. Then, the wafers 7 are sequentially taken out from the boat 6.
[0018]
The above-described loading and unloading of the wafer 7 may be performed manually, or may be performed using an automatic device if an automatic device is provided.
[0019]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that various changes can be made without departing from the gist of the present invention.
[0020]
For example, the boat may have a plurality of stages in the vertical direction or a plurality of stages in the horizontal direction.
[0021]
For example, although one reactor is used, a plurality of reactors may be formed in a cluster.
[0022]
For example, the number of heater zones is three, but if the control is good, one, two or four or more zones may be used. Further, the heat insulating material of the heater is configured such that a plurality of uneven portions are connected at the upper portion, but may be at the side portions.
[0023]
For example, the gas supply port is formed at the deepest portion of the concave portion of the heater concave and convex portion, and the discharge port is formed in the boat. However, the reverse may be adopted, or the gas supply port may be provided on the other side.
[0024]
In the above embodiment, the case where the present invention is applied to a batch type vertical oxidation / diffusion / annealing apparatus is described. However, the present invention is not limited to this, and a horizontal hot wall type oxidation / diffusion / annealing apparatus and other heat treatment apparatuses (furnace) are used. And the like can be applied to all semiconductor processing apparatuses.
[0025]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the heater has a plurality of concave and convex portions, and the temperature is controlled by loading the wafer into the concave portion, so that the temperature difference in the plane of the wafer is eliminated, and as a result, The occurrence of slip due to the temperature difference in the plane can be eliminated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic side view showing a configuration of a semiconductor processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a three-dimensional view of a boat according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a side sectional view of the boat according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a sectional view of a heater according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 reactor, 2 heater, 2a central part, 2b intermediate part, 2c outer peripheral part, 2d heat insulating material, 3 gas outlet, 4 gas supply path, 5 gas discharge path, 6 boat, 6a bottom part, 6b side part, 6c junction , 7 wafer, 8 seal cap, 9 heater fixing part, 10 outlet, 11 airtight means, 12 reaction space
