JP2006049360A - 熱処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】不良品の発生を防止して生産性を向上させることが可能なウェハの熱処理装置を提供する。
【解決手段】プロセスチューブ１１内の開放端部１１ｂ側には、気流緩和部材１５が配置されている。そのため、気流緩和部材１５によってプロセスチューブ１１内におけるガスの急激な流れが緩和され、ガス導入管１２からプロセスチューブ１１内に供給されたガスはプロセスチューブ１１内を緩やかに流れて排気ポート１４から排出される。従って、プロセスチューブ１１内におけるガスの急激な流れによりパーティクルや塵埃などの不純物が発生せず、全てのロットＲａ〜Ｒｄについて不純物によるウェハＷの汚染を防止して良好な酸化膜の生成が可能になる。
【選択図】 図１

Description

本発明は熱処理装置に係り、詳しくは、半導体製造に用いられるウェハの熱処理装置に関するものである。

単結晶シリコンウェハの表面に熱酸化法を用いて形成した二酸化ケイ素の酸化膜は、特性が優秀なためＭＯＳトランジスタのゲート絶縁膜として好適である。
熱酸化法を用いて酸化膜を形成するには、単結晶シリコンウェハを熱酸化装置のプロセスチューブ内に入れ、酸素雰囲気中で加熱することによりウェハ表面を熱酸化させる。

熱酸化法に用いられる横型の熱酸化装置には、ソフトランディング型の搬送装置（ソフトランダー）を備えたものがある。
ソフトランディング型の搬送装置は、ウェハを保持固定したウェハボート（ウェハボード）をプロセスチューブ内に搬入・搬出する際に、プロセスチューブ内壁にウェハボートを接触させないようにすることで、パーティクルの発生を抑える機能がある。
そして、ソフトランディング型の熱酸化装置では、プロセスチューブ内にウェハボートを搬入・搬出するのに用いるフォークを、プロセスチューブ内から引き出した後にウェハの熱酸化処理を行う。

また、熱酸化装置（熱処理装置）のプロセスチューブ（反応管）内におけるウェハボートの近傍に断熱基体を設け、その断熱基体によりプロセスチューブ内の温度をコントロールする技術が知られており、その断熱基体として、複数枚の円板状の石英製反射板を石英製ロッドにより間隙をおいて並列に並べて固定したものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特許第３４２３１３１号公報（第２〜５頁 図１〜図１２）

図１０は、ソフトランディング型の搬送装置（ソフトランダー）を備えた従来の横型熱酸化装置７０の概略構成を説明するための概略縦断面図である。
横型熱酸化装置（横型熱酸化炉）７０は、プロセスチューブ（反応管、熱処理炉）７１、ガス導入管７２、シャッター７３、排気ポート７４、搬送装置（図示略）、ヒータ（図示略）などから構成されている。

石英製で略円筒状のプロセスチューブは、一端が閉鎖されて閉鎖端部（炉奥）７１ａが形成されると共に、他端が開放されて開放端部（炉口）７１ｂが形成されている。
閉鎖端部７１ａの中央部には、プロセスチューブ７１内に酸素ガスを供給するためのガス導入管７２が接続されている。
開放端部７１ｂには、その開放端部７１ｂを覆うための石英製のシャッター７３が設けられている。また、開放端部７１ｂの下側には、プロセスチューブ７１内のガスを排気するための排気ポート７４が設けられている。

単結晶シリコンウェハＷは２５枚で１ロットが構成され、ウェハボートＢには４ロットＲａ〜Ｒｄ分のウェハＷが立てた状態で保持固定されている。つまり、ウェハボートＢには合計１００枚のウェハＷが保持固定されている。
各ロットＲａ〜Ｒｄをそれぞれ構成する各ウェハＷは、そのウェハ面を平行に近接させた状態で配置されている。そして、各ロットＲａ〜Ｒｄは、そのウェハ面が平行に所定間隔だけ間隙を空けた状態でウェハボートＢの長手方向に配置されている。

ウェハボートＢ上において、両端部のロットＲａ，Ｒｄの外側にはそれぞれダミーＤａ，Ｄｂが保持固定されている。
各ダミーＤａ，Ｄｂは５枚のウェハＷから構成され、その各ウェハＷはウェハ面を平行に近接させた状態で配置されている。そして、各ダミーＤａ，Ｄｂは、そのウェハ面が各ロットＲａ，Ｒｄのウェハ面に対して平行に所定間隔だけ間隙を設けて配置されている。

横型熱酸化装置７０を使用するには、まず、シャッター７３を引き上げて開け、次に、各ロットＲａ〜Ｒｄおよび各ダミーＤａ，Ｄｂが保持固定されたウェハボートＢを搬送装置のフォークに載置し、続いて、そのフォークを開放端部７１ｂ側からプロセスチューブ７１内に挿入してウェハボートＢを搬入し、その後に、プロセスチューブ７１内からフォークを引き出す。
そして、シャッター７３を引き下げて閉め、ガス導入管７２からプロセスチューブ７１内に酸素を供給しながら、プロセスチューブ７１の外周をヒータを用いて加熱してプロセスチューブ７１内を昇温させることにより、酸素雰囲気中でウェハＷを加熱し、ウェハＷの表面を熱酸化させて二酸化ケイ素の酸化膜を形成する。

このとき、プロセスチューブ７１内には、閉鎖端部７１ａ側から開放端部７１ｂ側に向けて、ダミーＤａ、ロットＲａ〜Ｒｄ、ダミーＤｂがこの順番でウェハボートＢ上に保持配置されている。
尚、各ダミーＤａ，Ｄｂは、プロセスチューブ７１内の温度をコントロールして各ロットＲａ〜Ｒｄの周囲温度を均一化するために設けられている。

そして、プロセスチューブ７１内にはガスの急激な流れ（気流）が生じており、そのガスの流れは、矢印αに示すように、ガス導入管７２から一旦下降した後に上昇して排気ポート７４から排出される状態になっている。
すなわち、閉鎖端部７１ａ側に配置された各ロットＲａ，Ｒｂの下側を流れたガスが、開放端部７１ｂ側に配置された各ロットＲｃ，Ｒｄに吹き掛けながら上昇する。

プロセスチューブ７１内を急激に流れるガスは、プロセスチューブ７１の内壁面、ウェハボートＢの表面、ダミーＤａおよび各ロットＲａ，Ｒｂを構成する各ウェハＷの表面などに当たり、それら表面からパーティクルや塵埃などの不純物を発生させる。
その不純物はガスの流れに乗り、各ロットＲｃ，Ｒｄに吹き掛けられる。そのため、各ロットＲｃ，Ｒｄを構成する各ウェハＷの表面に不純物が付着し、その不純物により当該ウェハＷが汚染されて良好な酸化膜の生成が妨げられる。

その結果、各ロットＲｃ，Ｒｄを構成する各ウェハＷの表面に形成された酸化膜の品質が低下し、その酸化膜を用いて各ウェハＷ上に作製したＭＯＳ素子の容量−電圧（Ｃ−Ｖ）特性が悪化し、そのＭＯＳ素子の一例であるＭＯＳトランジスタのしきい値電圧（Ｖｔ：Threshold Voltage）特性も悪化する。
特に、各ロットＲｃ，Ｒｄを構成する各ウェハＷの上部に不純物が付着して汚染され易いため、その汚染され易い部分に作製された半導体チップの前記特性は殊のほか悪化し、ウェハ面内における特性バラツキが大きくなる。

従って、従来の横型熱酸化装置７０を用いた場合には、各ロットＲｃ，Ｒｄの合計５０枚分のウェハＷを不良品として廃棄しなければならず、各ロットＲａ〜Ｒｄの合計１００枚のウェハＷから各ロットＲａ，Ｒｂの５０枚分しか良品が得られないため、生産性が低いという問題があった。

本発明は上記問題を解決するためになされたものであって、その目的は、不良品の発生を防止して生産性を向上させることが可能なウェハの熱処理装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、半導体製造で用いられるウェハをプロセスチューブ内に収容し、プロセスチューブ内に適宜なガスを供給して、そのガス雰囲気中でウェハを加熱して熱処理を施す熱処理装置であって、前記プロセスチューブ内のガスの流れを緩和するための気流緩和手段を備えたことを技術的特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の熱処理装置において、前記気流緩和手段は、前記プロセスチューブの横断面形状に対応した平面形状の複数枚の板材と、前記各板材の板面が所定間隔だけ間隙を空けた状態で各板材を連結固定する固定部材とを備え、前記プロセスチューブ内の長手方向の適宜な箇所に配置されていることを技術的特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の熱処理装置において、前記気流緩和手段の前記各板材には、その板面の表裏を貫通する貫通孔が形成されていることを技術的特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱処理装置において、前記ウェハを保持固定するウェハボートと、そのウェハボートを載置して前記プロセスチューブ内に搬入または搬出するフォークとを備え、前記フォークを前記プロセスチューブ内から引き出した後に前記ウェハの熱処理を行うことを技術的特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の熱処理装置において、前記フォークは、前記ウェハボートに加えて前記気流緩和手段を載置して前記プロセスチューブ内に搬入または搬出することを技術的特徴とする。

（請求項１）
請求項１の発明では、気流緩和手段によってプロセスチューブ内におけるガスの急激な流れ（気流）が緩和され、プロセスチューブ内に供給されたガスはプロセスチューブ内を緩やかに流れる。
従って、請求項１の発明では、従来技術のような急激なガスの流れ（図１０の矢印α参照）がプロセスチューブ内に起こらず、従来技術のようにパーティクルや塵埃などの不純物を発生させることがない。
そのため、請求項１の発明によれば、不純物によるウェハの汚染を防止して良好な熱処理が可能になる。

例えば、請求項１の発明を熱酸化法に適用した場合には、ウェハの表面に形成された酸化膜の品質を向上させることにより、その酸化膜を用いてウェハ上に作製したＭＯＳ素子の容量−電圧特性を良好にすると共に、そのＭＯＳ素子の一例であるＭＯＳトランジスタのしきい値電圧特性をも良好にし、ウェハ面内における特性バラツキを抑制できる。
その結果、請求項１の発明によれば、プロセスチューブ内に複数枚のウェハを収容して熱酸化を行う場合でも、全てのウェハを良品にすることが可能になり、従来技術に比べて生産性を大幅に向上させることができる。

（請求項２）
請求項２の発明によれば、板材と固定部材から構成される簡単な構造の気流緩和手段を設けるだけで、請求項１の発明の作用・効果を確実に得られる。
尚、気流緩和手段を構成する各板材の外形寸法および枚数については、プロセスチューブ内におけるガスの流れを十分に緩和できるように、プロセスチューブの全長および横断面の寸法形状に合わせてカット・アンド・トライで実験的に最適値を見つけて設定すればよい。
同様に、プロセスチューブ内における気流緩和手段の配置箇所についても、実験的に最適値を見つけて設定すればよい。

（請求項３）
請求項３の発明によれば、気流緩和手段を構成する各板材に貫通孔を設けることにより、請求項２の発明の作用・効果を更に高めることができる。
尚、貫通孔の寸法形状，個数，配置箇所については、プロセスチューブ内におけるガスの流れを十分に緩和できるように、プロセスチューブの全長および横断面の寸法形状に合わせてカット・アンド・トライで実験的に最適値を見つけて設定すればよい。

（請求項４）
請求項４の発明によれば、ソフトランディング型を採用することにより、プロセスチューブ内壁にウェハボートを接触させないことが可能になり、パーティクルの発生を抑えることができる。

（請求項５）
請求項５の発明によれば、フォークがウェハボートに加えて気流緩和手段を載置してプロセスチューブ内に搬入・搬出するため、気流緩和手段をウェハボートと同時にプロセスチューブ内に搬入・搬出可能になり、気流緩和手段の搬入・搬出に特別な工程を設ける必要が無く、工程が複雑化することによる製造コストの増大を回避できる。

以下、本発明を具体化した各実施形態について図面を参照しながら説明する。尚、各実施形態で共通の構成部材については符号を等しくしてある。

（第１実施形態）
図１は、ソフトランディング型の搬送装置（ソフトランダー）を備えた第１実施形態の横型熱酸化装置（横型熱酸化炉）１０の概略構成を説明するための概略縦断面図である。
横型熱酸化装置１０は、プロセスチューブ（反応管、熱処理炉）１１、ガス導入管１２、シャッター１３、排気ポート１４、気流緩和部材（気流緩和手段）１５、搬送装置のフォーク１６、ヒータ（図示略）などから構成されている。

石英製で略円筒状のプロセスチューブは、一端が閉鎖されて閉鎖端部（炉奥）１１ａが形成されると共に、他端が開放されて開放端部（炉口）１１ｂが形成されている。
閉鎖端部１１ａの中央部には、プロセスチューブ１１内に酸素ガスを供給するためのガス導入管１２が接続されている。
開放端部１１ｂには、その開放端部１１ｂを覆うための石英製のシャッター１３が設けられている。また、開放端部１１ｂの下側には、プロセスチューブ１１内のガスを排気するための排気ポート１４が設けられている。

単結晶シリコンウェハＷは２５枚で１ロットが構成され、ウェハボートＢには４ロットＲａ〜Ｒｄ分のウェハＷが立てた状態で保持固定されている。つまり、ウェハボートＢには合計１００枚のウェハＷが保持固定されている。
各ロットＲａ〜Ｒｄをそれぞれ構成する各ウェハＷは、そのウェハ面を平行に近接させた状態で配置されている。そして、各ロットＲａ〜Ｒｄは、そのウェハ面が平行に所定間隔だけ間隙を空けた状態でウェハボートＢの長手方向に配置されている。
尚、各ウェハＷの前記所定間隔は、各ロットＲａ〜ＲｄをウェハボートＢに取り付け又は取り外す際の作業がし易いような適宜な間隔に設定されている。

ウェハボートＢ上において、両端部のロットＲａ，Ｒｄの外側にはそれぞれダミーＤａ，Ｄｂが保持固定されている。
各ダミーＤａ，Ｄｂは５枚のウェハＷから構成され、その各ウェハＷはウェハ面を平行に近接させた状態で配置されている。そして、各ダミーＤａ，Ｄｂは、そのウェハ面が各ロットＲａ，Ｒｄのウェハ面に対して平行に所定間隔だけ間隙を設けて配置されている。

図２は、第１実施形態の気流緩和部材１５を示す斜視図である。
図３（Ａ）は、気流緩和部材１５の側面図である。
図３（Ｂ）は、気流緩和部材１５の平面図である。
気流緩和部材１５は、石英製または炭化ケイ素製の各板材２１および各固定部材２２ａ，２２ｂから構成されている。

同一寸法形状の７枚の板材２１は、略円盤状の本体部２１ａと矩形状の各脚部２１ｂ，２１ｃを備え、本体部２１ａの外周の一部が切り取られ、その切り取られた部分の両端部に各脚部２１ｂ，２１ｃが接続された形状を成しており、石英板から切削加工により作製される。
また、各板材２１における各脚部２１ｂ，２１ｃの上方には、円形の各貫通孔２１ｄ，２１ｅが形成されている。

そして、各板材２１の各貫通孔２１ｄ，２１ｅには円柱状の各固定部材２２ａ，２２ｂが挿通され、各固定部材２２ａ，２２ｂの外周と各貫通孔２１ｄ，２１ｅの周囲とが溶接されている。
そのため、各板材２１の板面が所定間隔だけ間隙を空けた状態で各固定部材２２ａ，２２ｂによって連結固定され、各板材２１および各固定部材２２ａ，２２ｂは一体化されている。

［第１実施形態の使用方法］
図４は、第１実施形態の横型熱酸化装置１０の使用方法を説明するための概略縦断面図である。

まず、図４（Ａ）に示すように、気流緩和部材１５をフォーク１６の末端部側に載置した後に、各ロットＲａ〜Ｒｄおよび各ダミーＤａ，Ｄｂが保持固定されたウェハボートＢをフォーク１６に載置する。そして、シャッター１３を引き上げて開ける。

次に、図４（Ｂ）に示すように、フォーク１６を開放端部１１ｂ側からプロセスチューブ１１内に挿入し、ウェハボートＢおよび気流緩和部材１５をプロセスチューブ１１内に搬入する。
このとき、ソフトランディング型の搬送装置は、プロセスチューブ１１内壁にウェハボートＢを接触させないようにすることで、パーティクルの発生を抑える。

続いて、図４（Ｃ）に示すように、ウェハボートＢおよび気流緩和部材１５をプロセスチューブ１１内に残したまま、プロセスチューブ１１内からフォーク１６のみを引き出す。

そして、図４（Ｄ）に示すように、シャッター１３を引き下げて閉め、ガス導入管１２からプロセスチューブ１１内に酸素を供給しながら、プロセスチューブ１１の外周をヒータを用いて加熱してプロセスチューブ１１内を昇温させることにより、酸素雰囲気中でウェハＷを加熱し、ウェハＷの表面を熱酸化させて二酸化ケイ素の酸化膜を形成する。

［第１実施形態の作用・効果］
第１実施形態によれば、以下の作用・効果を得ることができる。

［１−１］
プロセスチューブ１１内には、閉鎖端部１１ａ側から開放端部１１ｂ側に向けて、ダミーＤａ、ロットＲａ〜Ｒｄ、ダミーＤｂがこの順番でウェハボートＢ上に保持配置されている。
尚、各ダミーＤａ，Ｄｂは、プロセスチューブ１１内の温度をコントロールして各ロットＲａ〜Ｒｄの周囲温度を均一化するために設けられている。

そして、プロセスチューブ１１内の開放端部１１ｂ側には、気流緩和部材１５が配置されている。気流緩和部材１５は、各板材２１の各脚部２１ｂ，２１ｃがプロセスチューブ１１内の底部に載置され、プロセスチューブ１１内で自立している。
そのため、気流緩和部材１５によってプロセスチューブ１１内におけるガスの急激な流れ（気流）が緩和され、ガス導入管１２からプロセスチューブ１１内に供給されたガスはプロセスチューブ１１内を緩やかに流れて排気ポート１４から排出される。

従って、第１実施形態では、従来技術のような急激なガスの流れ（図１０の矢印α参照）がプロセスチューブ１１内に起こらず、従来技術のようにパーティクルや塵埃などの不純物を発生させることがない。
そのため、第１実施形態によれば、全てのロットＲａ〜Ｒｄについて不純物によるウェハＷの汚染を防止して良好な酸化膜の生成が可能になる。

そして、各ロットＲａ〜Ｒｄを構成する各ウェハＷの表面に形成された酸化膜の品質を向上させることにより、その酸化膜を用いて各ウェハＷ上に作製したＭＯＳ素子の容量−電圧（Ｃ−Ｖ）特性を良好にすると共に、そのＭＯＳ素子の一例であるＭＯＳトランジスタのしきい値電圧（Ｖｔ：Threshold Voltage）特性をも良好にし、ウェハ面内における特性バラツキを抑制できる。
その結果、第１実施形態によれば、全てのロットＲａ〜Ｒｄの全てのウェハＷを良品にすることが可能になり、従来技術に比べて生産性を大幅に向上させることができる。

［１−２］
気流緩和部材１５を構成する各板材２１の外形寸法および枚数については、プロセスチューブ１１内におけるガスの流れを十分に緩和できるように、プロセスチューブ１１の全長および横断面の寸法形状に合わせてカット・アンド・トライで実験的に最適値を見つけて設定すればよい。
同様に、気流緩和部材１５とウェハボートＢとの離間距離についても、実験的に最適値を見つけて設定すればよい。

［１−３］
気流緩和部材１５を構成する各板材２１および各固定部材２２ａ，２２ｂの材質として石英を用いた場合には、その表面を平滑にして透明にしてもよく、その表面に細かな凹凸を設けてスリ状にしてもよい。

［１−４］
気流緩和部材１５を構成する各板材２１および各固定部材２２ａ，２２ｂの材質として炭化ケイ素を用いた場合、炭化ケイ素は石英よりも耐熱温度が高いため熱酸化の処理温度を高めることが可能である反面、炭化ケイ素は石英よりも熱伝導性が良好なため気流緩和部材１５の部分毎に温度差が生じて破損を起こすおそれがある。
従って、気流緩和部材１５の材質は、熱酸化の処理温度と使用するフォーク１６の搬送装置に合わせて適宜選択すればよい。

［１−５］
フォーク１６は、ウェハボートＢに加えて気流緩和部材１５を載置してプロセスチューブ１１内に搬入・搬出する。
そのため、第１実施形態によれば、気流緩和部材１５をウェハボートＢと同時にプロセスチューブ１１内に搬入・搬出可能になり、気流緩和部材１５の搬入・搬出に特別な工程を設ける必要が無く、工程が複雑化することによる製造コストの増大を回避できる。

［１−６］
特許文献１には、ウェハボートの近傍に断熱基体を設け、その断熱基体として、複数枚の円板状の石英製反射板を石英製ロッドにより間隙をおいて並列に並べて固定したものを用いることが記載されている。
つまり、特許文献１の断熱基体は、プロセスチューブ内の温度をコントロールするためのものであり、第１実施形態における各ダミーＤａ，Ｄｂと同様の機能を有する。そして、特許文献１には、断熱基体の機能として、前記［１−１］の記載内容に関する内容は一切開示されておらず示唆すらもされていない。
従って、特許文献１の断熱基体に基づいて第１実施形態の気流緩和部材１５を想到することは、例え当業者といえども困難であり、第１実施形態の作用・効果（前記［１−１］〜［１−５］）を予測し得るものではない。

（第２実施形態）
図５は、ソフトランディング型の搬送装置を備えた第２実施形態の横型熱酸化装置３０の使用方法を説明するための概略縦断面図である。
横型熱酸化装置３０は、プロセスチューブ１１、ガス導入管１２、シャッター１３、排気ポート１４、気流緩和部材（気流緩和手段）１５，３１、搬送装置のフォーク１６、ヒータ（図示略）などから構成されている。

第２実施形態の横型熱酸化装置３０において、第１実施形態の横型熱酸化装置１０と異なるのは、プロセスチューブ１１内の閉鎖端部（炉奥）１１ａ側に気流緩和部材３１が配置されている点だけである。
尚、気流緩和部材３１の構成は気流緩和部材１５と同じである。
そして、気流緩和部材３１は、プロセスチューブ１１内に単に載置しておくだけでもよく、プロセスチューブ１１内に固定しておいてもよい。

第２実施形態では、プロセスチューブ１１内の開放端部１１ｂ側に配置された気流緩和部材１５に加えて、閉鎖端部１１ａ側に配置された気流緩和部材３１により、プロセスチューブ１１内におけるガスの流れが第１実施形態よりも更に緩和される。
従って、第２実施形態によれば、第１実施形態の前記［１−１］の作用・効果を更に高めることができる。

尚、気流緩和部材１５をフォーク１６の末端部側に載置し、ウェハボートＢをフォーク１６の中間部に載置し、気流緩和部材３１をフォーク１６の先端部側に載置することにより、気流緩和部材１５およびウェハボートＢと同時に気流緩和部材３１をプロセスチューブ１１内に搬入・搬出するようにしてもよい。

（第３実施形態）
図６は、ソフトランディング型の搬送装置を備えた第３実施形態の横型熱酸化装置４０の使用方法を説明するための概略縦断面図である。
横型熱酸化装置４０は、プロセスチューブ１１、ガス導入管１２、シャッター１３、排気ポート１４、搬送装置のフォーク１６、気流緩和部材３１、ヒータ（図示略）などから構成されている。

第３実施形態の横型熱酸化装置４０において、第２実施形態の横型熱酸化装置３０と異なるのは、プロセスチューブ１１内の開放端部１１ｂ側に配置された気流緩和部材１５が省かれ、閉鎖端部１１ａ側にのみ気流緩和部材３１が配置されている点だけである。

第３実施形態においても、プロセスチューブ１１内におけるガスの急激な流れを緩和可能であるため、第１実施形態と同様の作用・効果が得られる。
尚、第１実施形態と第３実施形態のいずれを実施するかは、プロセスチューブ１１の全長および横断面の寸法形状に合わせて適宜選択すればよい。

［別の実施形態］
ところで、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、以下のように具体化してもよく、その場合でも、上記各実施形態と同等もしくはそれ以上の作用・効果を得ることができる。

（１）
図７に示すように、気流緩和部材１５，３１を構成する各板材２１に、その板面の表裏を貫通する各貫通孔２１ｆを設けてもよい。
各貫通孔２１ｆの寸法形状，個数，配置箇所については、プロセスチューブ１１内におけるガスの流れを十分に緩和できるように、プロセスチューブ１１の全長および横断面の寸法形状に合わせてカット・アンド・トライで実験的に最適値を見つけて設定すればよい。

（２）
上記各実施形態の気流緩和部材１５，３１は、同一寸法形状の各板材２１によって構成されている。
しかし、各板材２１の寸法形状を異ならせてもよく、例えば、プロセスチューブ１１内の閉鎖端部１１ａ側から開放端部１１ｂ側に向けて、円盤状の各板材２１の直径が除々に大きく（または小さく）なるようにしてもよい。
各板材２１の寸法形状については、プロセスチューブ１１内におけるガスの流れを十分に緩和できるように、プロセスチューブ１１の全長および横断面の寸法形状に合わせてカット・アンド・トライで実験的に最適値を見つけて設定すればよい。

（３）
第１実施形態ではプロセスチューブ１１の開放端部１１ｂ側に気流緩和部材１５を配置し、第２実施形態ではプロセスチューブ１１の両端部１１ａ，１１ｂ側に気流緩和部材３１，１６を配置し、第３実施形態ではプロセスチューブ１１の閉鎖端部１１ａ側に気流緩和部材３１を配置している。

しかし、図８に示す第４実施形態の横型熱酸化装置５０のように、プロセスチューブ１１の全長に対してウェハボートＢが短い場合には、ウェハボートＢの右側（開放端部１１ｂ側）の適宜な位置に気流緩和部材１５を配置してもよい。
尚、図８においても、図５に示す第３実施形態と同様に、気流緩和部材３１をウェハボートＢの左側（閉鎖端部１１ａ側）の適宜な位置に配置してもよい。

また、図９に示す第５実施形態の横型熱酸化装置６０のように、プロセスチューブ１１の全長に対して短い２個のウェハボートＢａ，Ｂｂをプロセスチューブ１１内に収容する場合には、各ウェハボートＢａ，Ｂｂの中間の適宜な位置に気流緩和部材１５を配置してもよい。
尚、プロセスチューブ１１内に３個以上のウェハボートを収容する場合には、各ウェハボートの間に気流緩和部材１５を配置してもよい。

つまり、プロセスチューブ１１内における気流緩和部材１５，３１の配置箇所は、プロセスチューブ１１の全長とウェハボートＢ，Ｂａ，Ｂｂの長さに合わせてカット・アンド・トライで実験的に最適値を見つけて設定すればよい。

（４）
上記各実施形態では、２５枚のウェハＷで１ロットが構成され、ウェハボートＢには４ロットＲａ〜Ｒｄ分のウェハＷが保持固定されている。
しかし、１ロットを構成するウェハＷの枚数は適宜設定してもよく、ウェハボートＢに保持させるロット数についても適宜設定してよい。

（５）
上記各実施形態では、単結晶シリコンウェハＷをウェハボートＢに保持させている。
しかし、単結晶シリコンウェハに限らず、半導体製造に用いられるどのようなウェハ（例えば、ＳＯＩ（Semiconductor On Insulator）構造の絶縁基板から成るウェハなど）をウェハボートＢに保持させてもよい。

（６）
上記各実施形態は、酸素雰囲気中でウェハＷを加熱して熱酸化させるドライ酸化法に適用したものである。
しかし、本発明は、酸素と水素の混合雰囲気中でウェハＷを加熱して熱酸化させるウェット酸化法（湿式酸化法）に適用してもよく、ウェット酸化法の一種であるパイロジェニック酸化法に適用してもよい。

パイロジェニック酸化法では、外部燃焼装置で水素を燃焼させて水蒸気を作り、その水蒸気と酸素の混合雰囲気中でウェハＷを加熱して熱酸化させる。
また、ウェット酸化法において窒素を供給し、酸素と水素と窒素の混合雰囲気中でウェハＷを加熱して熱酸化させてもよく、このように形成した酸化膜は、膜厚を薄くしても特性が優れるため、ＭＯＳトランジスタのゲート絶縁膜として使用すれば高集積化に好適である。

（７）
上記各実施形態は熱酸化装置に適用したものであるが、本発明は熱酸化装置に限らず、半導体製造で用いられるウェハに適宜なガス雰囲気中で熱処理を施すための熱処理装置全般に適用してもよい。
尚、熱処理装置としては、例えば、ウェハ表面に不純物を熱拡散させる熱拡散装置（熱拡散炉）だけでなく、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を用いてウェハ上に各種薄膜を形成するＣＶＤ装置、アッシング装置なども含まれる。

本発明を具体化した第１実施形態の横型熱酸化装置１０の概略構成を説明するための概略縦断面図。 第１実施形態の気流緩和部材１５を示す斜視図。 図３（Ａ）は、気流緩和部材１５の側面図。図３（Ｂ）は、気流緩和部材１５の平面図。 第１実施形態の横型熱酸化装置１０の使用方法を説明するための概略縦断面図。 本発明を具体化した第２実施形態の横型熱酸化装置３０の使用方法を説明するための概略縦断面図。 本発明を具体化した第３実施形態の横型熱酸化装置４０の使用方法を説明するための概略縦断面図。 気流緩和部材１５，３１の変形例を示す斜視図。 本発明を具体化した第４実施形態の横型熱酸化装置５０の概略構成を説明するための概略縦断面図。 本発明を具体化した第５実施形態の横型熱酸化装置６０の概略構成を説明するための概略縦断面図。 ソフトランディング型の搬送装置を備えた従来の横型熱酸化装置７０の概略構成を説明するための概略縦断面図。

符号の説明

１０，３０，４０，５０，６０…横型熱酸化装置
１１…プロセスチューブ
１２…ガス導入管
１３…シャッター
１４…排気ポート
１５…気流緩和部材
１６…フォーク
２１…板材
２１ｆ…貫通孔
２２ａ，２２ｂ…固定部材

Claims (5)

1. 半導体製造で用いられるウェハをプロセスチューブ内に収容し、プロセスチューブ内に適宜なガスを供給して、そのガス雰囲気中でウェハを加熱して熱処理を施す熱処理装置であって、
   前記プロセスチューブ内のガスの流れを緩和するための気流緩和手段を備えたことを特徴とする熱処理装置。
2. 請求項１に記載の熱処理装置において、
   前記気流緩和手段は、
   前記プロセスチューブの横断面形状に対応した平面形状の複数枚の板材と、
   前記各板材の板面が所定間隔だけ間隙を空けた状態で各板材を連結固定する固定部材とを備え、
   前記プロセスチューブ内の長手方向の適宜な箇所に配置されていることを特徴とする熱処理装置。
3. 請求項２に記載の熱処理装置において、
   前記気流緩和手段の前記各板材には、その板面の表裏を貫通する貫通孔が形成されていることを特徴とする熱処理装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱処理装置において、
   前記ウェハを保持固定するウェハボートと、
   そのウェハボートを載置して前記プロセスチューブ内に搬入または搬出するフォークとを備え、
   前記フォークを前記プロセスチューブ内から引き出した後に前記ウェハの熱処理を行うことを特徴とするソフトランディング型の熱処理装置。
5. 請求項４に記載の熱処理装置において、
   前記フォークは、前記ウェハボートに加えて前記気流緩和手段を載置して前記プロセスチューブ内に搬入または搬出することを特徴とする熱処理装置。

Images