JP2014096453A - 熱処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱処理の面間均一性及び面内均一性を向上させると共に熱処理の再現性も向上させることができる熱処理装置を提供する。
【解決手段】被処理体Ｗに対して熱処理を施す熱処理装置２において、排気が可能になされた縦型の処理容器８と、処理容器の外周に、所定の幅の加熱空間１０を隔てて設けられた加熱手段１２と、被処理体を複数枚保持すると共に処理容器内へ挿脱される保持手段２２と、処理容器内へ熱処理に必要なガスを供給するガス導入手段４０と、加熱空間内で対流が発生することを抑制するために加熱空間内に処理容器の周方向に沿って設けられた対流抑制手段５４とを備える。これにより、加熱空間に対流が発生することを抑制することにより、熱処理の面間均一性及び面内均一性を向上させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、シリコン基板等よりなる半導体ウエハ等の被処理体に成膜等の熱処理を施す熱処理装置に関する。

一般に、ＩＣ等の半導体集積回路を形成するには、シリコン基板等よりなる半導体ウエハに対して、成膜処理、エッチング処理、酸化拡散処理、アニール処理等の各種の熱処理を繰り返し行っている。これらの熱処理を行うには、半導体ウエハを一枚ずつ処理する枚葉式の熱処理装置の他に、一度に複数枚の半導体ウエハを同時に処理することができる、いわゆるバッチ式の熱処理装置が多用されている（例えば特許文献１、２等）。

このバッチ式の熱処理装置にあっては、例えば石英よりなる縦型の筒体状の処理容器内に、複数段に亘って半導体ウエハを支持させたウエハボートを収容して密閉し、この状態で上記処理容器の周囲を囲むようにして所定の幅の加熱空間を隔てて設けた有天井の円筒体状の加熱手段により上記半導体ウエハを加熱し、所定の処理ガスの存在下で半導体ウエハを熱処理するようになっている。

特開２００１−１４４０２３号公報 特開２０１１−０２９２８４号公報

ところで、この種の熱処理において、加熱温度を精度良く、しかも安定的に維持するように管理することは製品の品質管理の上から極めて重要である。そのため、例えば上記加熱手段は高さ方向に個別に制御可能な複数の加熱領域に区分されており、各加熱領域毎に精度良く温度制御がなされている。

しかしながら、上記処理容器とこの周囲を囲むようにして設けられる加熱手段との間に形成される幅５ｃｍ程度の間隙である加熱空間内に上下方向に沿って流れる対流が発生していた。このため、この対流に起因して処理容器の断面方向や高さ方向の均熱性が悪化してしまい、熱処理の面内均一性や面間均一性を劣化させる、という問題点があった。また、この対流は、半導体ウエハを処理する毎に異なった態様を示したりするので、半導体ウエハを熱処理する毎（ラン間）に熱処理の態様が異なってしまい、熱処理の再現性も低下させてしまう、といった課題があった。

特に、ウエハボートの下部を支持する保温筒近傍の温度が比較的低くなる傾向にあり、また、この処理容器の下方に位置するウエハ移載用の空間であるローディングエリアの雰囲気温度が比較的低いことから、均熱性を担保するためにこの処理容器の下部に対応するヒータ部分には他の部分よりも多くの電力を投入するのでヒータ自体はより高温になっている。このため、上記対流は加熱空間の下部の領域においてより発生し易い状況になっている。上記課題に対して、特許文献１では、加熱空間内に複数の遮蔽板を設けて熱対流を抑制している点が記載されているが（特に図２参照）、この技術は処理容器の下部近傍にける熱対流に対する対応が不十分と思われる。

更には、処理容器の下部に取り付けたマニホールド部の周辺の気密状態の変化も、上記対流の発生状態をより不安定にさせることになる。上記気密状態の変化が起きる要因としては、例えば加熱手段であるヒータ下部で処理容器との密閉を行なう部材が加熱手段であるヒータの昇降温に伴って熱膨張及び収縮をすること、部材が経年劣化すること、また環境温度や差圧の変化等による外乱が考えられる。

本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明は、処理容器と、この外周に形成された加熱手段との間の加熱空間に対流が発生することを抑制することにより、熱処理の面間均一性及び面内均一性を向上させると共に熱処理の再現性も向上させることが可能な熱処理装置である。

請求項１に係る発明は、被処理体に対して熱処理を施す熱処理装置において、排気が可能になされた縦型の処理容器と、前記処理容器の外周に、所定の幅の加熱空間を隔てて設けられた加熱手段と、前記被処理体を複数枚保持すると共に前記処理容器内へ挿脱される保持手段と、前記処理容器内へ前記熱処理に必要なガスを供給するガス導入手段と、前記加熱空間内で対流が発生することを抑制するために前記加熱空間内に前記処理容器の周方向に沿って設けられた対流抑制手段と、を備えたことを特徴とする熱処理装置である。

このように、処理容器とこの外周に設けた加熱手段との間の加熱空間に対流抑制手段を設けるようにしたので、処理容器と、この外周に形成された加熱手段との間の加熱空間に対流が発生することを抑制することができ、熱処理の面間均一性及び面内均一性を向上させると共に熱処理の再現性も向上させることができる。

本発明に係る熱処理装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
熱処理装置の処理容器とこの外周に設けた加熱手段との間の加熱空間に対流抑制手段を設けるようにしたので、処理容器と、この外周に形成された加熱手段との間の加熱空間に対流が発生することを抑制することができ、熱処理の面間均一性及び面内均一性を向上させると共に熱処理の再現性も向上させることができる。

本発明に係る熱処理装置の一例を示す縦断面構成図である。 熱処理装置を示す横断面図である。 熱処理装置を示す部分拡大断面図である。 本発明の評価実験のデータを示すグラフである。 本発明の熱処理装置の第１変形実施例を示す部分拡大図である。 本発明の熱処理装置の第２変形実施例を示す部分拡大図である。 本発明の熱処理装置の第３変形実施例を示す部分拡大図である。 本発明の熱処理装置の第４及び第５変形実施例を示す部分拡大図である。 本発明の熱処理装置の第６変形実施例の主要部を示す概略断面図である。 本発明の熱処理装置の第７変形実施例を示す概略横断面図である。

以下に、本発明に係る熱処理装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。図１は本発明に係る熱処理装置の一例を示す縦断面構成図、図２は熱処理装置の横断面図、図３は熱処理装置の部分拡大断面図である。ここでは、熱処理として成膜処理を行う場合を例にとって説明する。また本発明の特徴とする対流抑制手段は１又は複数設けることができるが、ここでは熱対流抑制手段を１つ設けた場合を例にとって説明する。

図示するようにこの熱処理装置２は、筒体状の石英製の内筒４とその外側に同心円状に配置した有天井の筒体状の石英製の外筒６とよりなる２重管構造の処理容器８を有している。この処理容器８の外周は、所定の幅の加熱空間１０を隔てて設けられた加熱手段１２により囲まれており、処理容器８内に収容される被処理体を加熱するようになっている。この加熱手段１２は、この処理容器８の天井部を含めてその側面側の全体を覆うようにして設けた断熱材１４を有しており、この断熱材１４の内側面に上記処理容器８の側面のほぼ全体を囲むようにして例えば抵抗加熱ヒータ等よりなるヒータ部１６が取り付けられている。また、この断熱材１４の下部は、内側へ折り曲げられており、外筒６の下端部に接している。

この加熱手段１２のヒータ部１６は、その高さ方向において個別に制御可能な複数、図示例では５つの加熱領域１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄ、１６Ｅに区分されており、各加熱領域１６Ａ〜１６Ｅに設けられた図示しない熱電対の測定値に基づいて、それぞれ個別に温度制御ができるようになっている。

上記処理容器８の下端は、例えばステンレススチール製の筒体状のマニホールド１８によって支持されており、上記内筒４の下端部は、上記マニホールド１８の内壁に取り付けた支持リング２０上に支持されている。尚、このマニホールド１８を石英等により形成し、これを上記処理容器８側と一体成型するようにしてもよい。

また、このマニホールド１８の下方からは複数枚の被処理体としての半導体ウエハＷを載置した保持手段としての石英製のウエハボート２２が昇降可能に挿脱自在（ロード及びアンロード）になされている。例えば半導体ウエハＷとしては直径が３００ｍｍのサイズが用いられるが、この寸法は特には限定されない。このウエハボート２２は、ウエハＷの半円部に偏在させて設けた３本、或いは４本の支柱２２Ａの上下方向の両端を固定することにより形成され、例えばこの支柱２２Ａに所定のピッチで形成した溝部にウエハＷの周辺部を保持させている。

このウエハボート２２の高さ方向の中心側は、製品用の被処理体である製品用の半導体ウエハＷを主として保持させる製品収容領域２４Ａとして形成され、この製品収容領域２４Ａの上下端側は温度調整等を図るためのダミー用の被処理体であるダミーウエハＤＷを保持させるダミー収容領域２４Ｂ、２４Ｃとして形成されている。上記製品収容領域２４Ａには例えば２５〜１７５枚程度の半導体ウエハＷを収容することができ、上記上下端の２つのダミー収容領域２４Ｂ、２４Ｃには、それぞれ１〜２５枚程度のダミーウエハＷを収容するようになっている。尚、製品収容領域２４Ａにも部分的にダミーウエハＤＷを支持させる場合もある。

このウエハボート２２は、石英製の保温筒２６上に載置されており、この保温筒２６は回転テーブル２７上に設置されている。ここでは保温筒２６の上端は、最下段の加熱領域１６Ａの上端とほぼ一致するように設定されている。この回転テーブル２７は、マニホールド１８の下端開口部を開閉する蓋部２８を貫通する回転軸３０の上端で支持される。そして、この回転軸３０の貫通部には、例えば磁性流体シール３２が介設され、この回転軸３０を気密にシールしつつ回転可能に支持している。また、蓋部２８の周辺部とマニホールド１８の下端部には、例えばＯリング等よりなるシール部材３４が介設されており、容器内のシール性を保持している。また外筒６の下端部とマニホールド１８の上端部にもＯリング等のシール部材３５が介設されている。

上記回転軸３０は、例えばボートエレベータ等の昇降機構３６に支持されたアーム３８の先端に取り付けられており、ウエハボート２２及び蓋部２８等を一体的に昇降できるようになされている。上記マニホールド１８の側部には、上記処理容器８内へ処理に必要なガスを導入するガス導入手段４０が設けられる。具体的には、このガス導入手段４０は、成膜用の第１のガスと第２のガスの２種類のガスを供給する成膜用のガス供給系４２、４４と、パージガスを供給するパージ用ガス供給系４６とを有している。

上記各ガス供給系４２、４４、４６は、上記マニホールド１８を貫通させて設けたガスノズル４２Ａ、４４Ａ、４６Ａをそれぞれ有しており、各ガスノズル４２Ａ、４４Ａ、４６Ａからそれぞれ対応するガスを流量制御しつつ必要に応じて供給できるようになっている。上記各ガスノズルの形態は特に限定されず、例えば処理容器８の高さ方向に沿って延びて、多数のガス噴射孔が形成された、いわゆる分散形のノズルを用いてもよい。

また、上記マニホールド１８の側壁には、内筒４と外筒６との間から処理容器８内の雰囲気を排出する排気口５０が設けられており、この排気口５０には、図示しない例えば真空ポンプや圧力調整弁等を設けた排気系５２が接続されている。

そして、上記処理容器８と加熱手段１２との間の加熱空間１０内の下部に、本発明の特徴とする対流抑制手段５４が処理容器８の周方向に沿って１つ設けられており、この加熱空間１０内で対流が発生することを抑制するようになっている。具体的には、図２及び図３にも示すように、この対流抑制手段５４は、ここでは円形の薄板リング状になされたリング板５６を有しており、このリング板５６を上記処理容器８の外筒６の外周面にほぼ接するようにして、すなわち処理容器８の外周面に寄せるように配置して取り付け固定している。

このリング板５６の取り付けは、外筒６の側壁に溶接により取り付けてもよいし、外筒６に突起状の支持部（図示せず）を容器周方向に複数個設けて、この支持部上に支持させるようにして取り付けるようにしてもよいし、或いは、ヒータ部１６側から突起状の支持部（図示せず）をヒータ部１６の周方向に複数個設けてこの支持部に支持させるようにして取り付けていもよい。

また、この対流抑制手段５４の容器高さ方向における取り付け位置は、製品収容領域２４Ａの下端以下の位置、すなわち下端のダミー収容領域２４Ｃの上端以下の位置に設けられる。ここでは、保持手段であるウエハボート２２と保温筒２６の境界部分５８、すなわち保温筒２６の上端部（ウエハボート２２の下端部）に対応させて設けられており、比較的放熱量が多くなって熱的安定性を欠く傾向にある保温筒２６に対応する部分を、その上部の加熱空間から仕切るようになっている。

また、ここでは上記ウエハボート２２と保温筒２６の境界部分５８が、上記ヒータ部１６を区分することにより形成された５つの加熱領域１６Ａ〜１６Ｅの内の下から１番目と２番目に位置する加熱領域１６Ａ、１６Ｂの境界部分と同一水平レベルになるように設定されている。

このリング板５６の材料としては、例えば耐熱性の部材を用い、具体的には例えば絶縁材料である石英の他に、窒化アルミニウムやアルミナや炭化シリコン（ＳｉＣ）等のセラミック材又はヒータ部１６と同じ材料を用いることができる。また、このリング板５６の寸法に関しては、例えば加熱空間１０の幅Ｌ１（図２及び図３参照）が４０〜５０ｍｍ程度であるのに対して、リング板５６の幅Ｌ２は上記幅Ｌ１の１／３以上の長さに設定され（図示例では１／２の長さ）、好ましくは１／２以上の長さに設定される。また、リング板５６の厚さＨ１は、リング板５６自体の強度が保持できる厚さ、例えば３〜２０ｍｍ程度に設定されている。上記リング板１６の幅Ｌ２が加熱空間１０の幅Ｌ１の１／３よりも短い場合には、対流発生の抑制効果が少なくなるので好ましくない。

以上のように形成された熱処理装置２の全体の動作は、例えばコンピュータ等よりなる制御手段６０により制御されるようになっている。上記制御手段６０は装置全体の動作の制御を行い、この動作を行うコンピュータのプログラムはフレキシブルディスクやＣＤ（ＣｏｍｐａｃｔＤｉｓｃ）やハードディスクやフラッシュメモリ等の記憶媒体６２に記憶されている。具体的には、この制御手段６０からの指令により、各ガスの供給の開始、停止や流量制御、プロセス温度やプロセス圧力の制御等が行われる。

次に、以上のように構成された熱処理装置を用いて行われる被処理体の熱処理について説明する。まず、この熱処理装置の一般的な動作について簡単に説明する。まず、半導体ウエハＷを保持するウエハボート２２は、処理容器８内より下方へ降下されて、すなわちアンロード状態になされて下方のローディングエリア内に待機状態になされている。

ここで半導体ウエハＷに薄膜を形成するなどウエハＷに対して熱処理を行う場合には、上記ウエハボート２２には多段に複数、例えば５０〜１５０枚程度の未処理の製品用の半導体ウエハＷとダミーウエハＤＷが保持される。そして、処理容器８はプロセス温度、或いはそれよりも低い温度に維持されており、ウエハボート２２を上昇させてこれを処理容器８内へ挿入、すなわちロードし、蓋部２８でマニホールド１８の下端開口部を閉じることにより処理容器８内を密閉する。

そして、処理容器８内を所定のプロセス圧に維持すると共に、加熱手段１２への投入電力を増大して内部の温度を上昇させ、所定のプロセス温度に安定的に維持する。この場合、区分されたヒータ部１６のそれぞれを制御し、加熱領域１６Ａ〜１６Ｅ毎に個別に温度制御する。その後、所定のガスをガス導入手段４０の各成膜用ガス供給系４２、４４より処理容器８内に導入する。

導入されたガスは、内筒４内に導入された後にこの中を上昇して天井部にて折り返して天井部から内筒４と外筒６との間の間隙を流下して、排気口５０から排気系５２により容器外へ排出される。これにより、成膜等の熱処理を行うことになる。

このように熱処理が行われている間において、製品収容領域２４Ａやダミー収容領域２４Ｂ、２４Ｃは各加熱領域１６Ａ〜１６Ｅの温度制御によりほぼ均一に維持されているが、保温筒２６が位置する処理容器４内の下部は、製品用のウエハＷやダミーウエハＤＷを保持するウエハボート２２が位置する領域よりも放熱量が多いため、この保温筒２６が位置する領域へ投入される熱量は他の部分よりも比較的多くなされている。

しかしながら、下方のローディングエリア側の影響などの種々の影響により、この保温筒２６が位置する部分に対応する加熱空間１０の領域１０Ａとその上方のウエハボート２２が位置する部分に対応する加熱空間１０の領域１０Ｂとの間に温度差が生じ、この結果、従来の熱処理装置にあってはこの加熱空間１０内で上下方向の全体に亘って対流が生じて半導体ウエハＷに対する熱処理の面内均一性や面間均一性や再現性が劣化する傾向にあった。

これに対して、本願発明では、上述したように加熱空間１０内の下部にリング板５６よりなる対流抑制手段５４を設けたので、上述したような対流が発生することを抑制することができ、この結果、半導体ウエハＷに対する熱処理の面内均一性や面間均一性や再現性が劣化することを防止することができる。

すなわち、図３に示すように、加熱空間１０の保温筒２６に対応する領域１０Ａと加熱空間１０の対流抑制手段５４のリング板５６の上方に位置する領域、すなわちウエハボート２２に対応する領域１０Ｂとの間に温度差が生じても、上記保温筒２６に対応する領域１０Ａ内で発生した対流６６は、上記リング板５６によって上方へ行くことが阻止されてこの領域１０Ａ内に止まり、それ以上上昇することが抑制されることになる。すなわち、保温筒２６に対応する領域１０Ａ内で発生した対流６６が、その上方の領域１０Ｂ内へ流れ込むことを抑制、或いは阻止することができる。

この結果、製品用の半導体ウエハＷに対する熱処理の面内均一性及び面間均一性を維持できると共に、ラン毎の熱処理、すなわち熱処理の再現性も高く維持することができる。換言すれば、上記対流６６は、加熱空間１０内の圧力と外気との間の差圧等の種々の要因によっても生ずるが、この対流の影響乃至乱れを上記対流抑制手段５４（リング板５６）の下方の領域内に限定して、その上方の領域に影響が及ぶことを抑制することができる。

このように、本発明によれば、熱処理装置の処理容器とこの外周に設けた加熱手段との間の加熱空間に対流抑制手段を設けるようにしたので、処理容器と、この外周に形成された加熱手段との間の加熱空間に対流が発生することを抑制することができ、熱処理の面間均一性及び面内均一性を向上させると共に熱処理の再現性も向上させることができる。特に上下方向での温度差が大きく生じる傾向にある加熱空間１０内の下部に対流抑制手段を設けることにより、この部分での対流の発生を抑制して、熱処理の面間均一性及び面内均一性を向上させると共に熱処理の再現性も一層向上させることができる。

＜本発明の評価＞
次に、本発明の評価実験を行ったので、その実験の評価結果について説明する。図４は本発明の評価実験のデータを示すグラフであり、比較のために従来の熱処理装置について行ったデータも示している。この評価実験では、対流抑制手段を設けていない従来の熱処理装置と対流抑制手段５４（リング板５６）を設けた本発明の熱処理装置について行った。

このリング板５６は図３において説明したものを用い、この時の加熱空間１０の幅Ｌ１は５０ｍｍ、リング板５６の幅Ｌ２は上記幅Ｌ１の１／２である２５ｍｍ、厚さＨ１は３ｍｍであり、リング板５６の材料としては石英を用いた。またプロセス温度は約５００℃程度に設定し、熱処理として成膜処理を行った。従来の熱処理装置では、第１ラン〜第１０ランまでの１０ランの熱処理を行い、本発明の熱処理装置では第１ラン〜第１４ランまでの１４ランの熱処理を行った。

そして、図３に示すように、第１の熱電対ＴＣ１を加熱空間１０の保温筒２６に対応する領域１０Ａに設け、第２の熱電対ＴＣ２を加熱空間１０の製品収容領域２４Ａの下部に対応する領域１０Ｂに設け、それぞれの検出温度を図４に示した。

図４中においては中心温度を基準（ゼロ）として各熱電対ＴＣ１、ＴＣ２の検出温度値を相対的に表している。図４に示すように、従来の熱処理装置の場合には、熱電対ＴＣ１、ＴＣ２は共にラン毎に少しずつ温度が変動し、特に第４ラン目と第９ラン目に大きな温度変動が生じて好ましくないことが判る。例えば熱電対ＴＣ１の測定値が低下すると、この時、熱電対ＴＣ２の測定値は逆に高くなっている。

これに対して、本発明では熱電対ＴＣ１、ＴＣ２は共にラン毎の温度変動は非常に少なく、第１の熱電対ＴＣ１は、中心温度に対してほぼ＋１９℃程度と安定的に維持し、第２の熱電対ＴＣ２は中心温度に対してほぼ−２℃程度と安定的に維持しており、良好な結果が得られたことが判る。この結果、本発明の場合には、熱処理の面内均一性及び面間均一性を向上できるのみならず、ラン間の熱処理も安定しており、再現性も向上できることが判る。尚、第２の熱電対ＴＣ２よりも第１の熱電対ＴＣ１の温度が高い理由は、保温筒２６等が存在して比較的放熱量が多くなる傾向の加熱領域１６Ａに対する投入熱量は他の部分の加熱領域よりも大きくなるように設定しているためである。

＜第１変形実施例＞
上記実施例においては、対流抑制手段５４を保持手段であるウエハボート２２と保温筒２６との境界部分５８に対応させて配置した場合を例にとって説明したが、これに限定されず、複数の加熱領域１６Ａ〜１６Ｅの内の下から第１番目と第２番目に位置する加熱領域１６Ａ、１６Ｂの境界部分に対応させて配置してもよいし、或いは製品収容領域２４Ａの下端に対応する位置に配置してもよい。

図５はこのような本発明の熱処理装置の第１変形実施例を示す部分拡大図である。尚、図１乃至図３に示す部分と同一構成部分については同一参照符合を付してある。図５に示すように、ここでは対流抑制手段５４（リング板５６）を製品収容領域２４Ａの下端に対応する位置、すなわち下端部のダミー収容領域２４Ｃの上端に対応する位置、換言すれば、製品収容領域２４Ａと下端部のダミー収容領域２４Ｃとの境界部分７０に対応する位置に設けている。この場合にも先の実施例と同様な作用効果を発揮することができる。

＜第２変形実施例＞
また、上記各実施例にあっては、対流抑制手段５４であるリング板５６の内周面を処理容器８の外筒６の外周面に寄せるようにして、或いは接するようにして配置したが、これに限定されず、図６に示す本発明の熱処理装置の第２変形実施例に示すように設けてもよい。すなわち、図６に示すように、第２変形実施例では、対流抑制手段５４であるリング板５６の外周面を加熱手段１２のヒータ部１６の内周面に寄せるようにして、或いは接するようにして配置している。尚、図６において図１乃至図３に示す部分と同一構成部分については同一参照符合を付してある。この場合にも、先の実施例と同様な作用効果を発揮することができる。

＜第３変形実施例＞
また上記各実施例にあっては、対流抑制手段５４の幅、すなわちリング板５６の幅Ｌ２（図３参照）を加熱空間１０の幅Ｌ１の１／３、或いは１／３以上の長さに設定した場合を例にとって説明したが、更に、これを延長して、図７に示す本発明の熱処理装置の第３変形実施例に示すように、対流抑制手段５４であるリング板５６の幅Ｌ２を加熱空間１０の幅Ｌ１と同じになるように設定して加熱空間１０の幅の全体を仕切るように設けてもよい。この場合にも、先の各実施例と同様な作用効果を発揮することができる。

更に、この第３変形実施例の場合には、加熱空間１０の内において、保温筒２６に対応する部分の領域１０Ａで発生した対流が、加熱空間１０内を上下に完全に仕切った上記対流抑制手段５４によりその上方の加熱空間１０の領域１０Ｂに及ぶことを完全に防ぐことができる。

＜第４及び第５変形実施例＞
次に、本発明の第４及び第５変形実施例について説明する。先の実施例では、対流抑制手段５４を形成するリング板５６の断面は直線状（水平）であったが、これに限定されず、先端外周側を上方向、或いは下方向へ屈曲させるようにしてもよい。図８はこのような本発明の熱処理装置の第４及び第５変形実施例を示す部分拡大図である。尚、先の各実施例と同一部分については同一参照符合を付してその説明を省略する。

図８（Ａ）に示す第４変形実施例の場合には対流抑制手段５４であるリング板５６の外周側（先端側）を上方向へ直角に屈曲させて屈曲部７６を形成しており、この屈曲部７６はヒータ部１６から僅かに離間されて非接触となっている。また、図８（Ｂ）に示す第５変形実施例の場合には、上記とは逆に下方向へ直角に屈曲させて屈曲部７６を同様に形成している。この場合にも、先の各実施例と同様な作用効果を発揮することができる。

＜第６変形実施例＞
次に、本発明の熱処理装置の第６変形実施例について説明する。先の各実施例では、１個の対流制御手段５４（リング板５６）を設けた場合を例にとって説明したが、これに限定されず、対流抑制手段５４を複数設けるようにしてもよい。図９はこのような本発明の熱処理装置の第６変形実施例の主要部を示す概略断面図である。尚、先の各実施例と同一部分については同一参照符合を付してその説明を省略する。

この第６変形実施例では、加熱空間１０内に複数の対流抑制手段５４を設けている。ここでは、上記ヒータ部１６の各加熱領域１６Ａ〜１６Ｅの各境界部分に対応させて４個の対流抑制手段５４（５４Ａ〜５４Ｄ）が設けられている。そして、各対流抑制手段５４Ａ〜５４Ｄは、先に説明した各実施例と同様なリング板５６により形成されている。この場合、各リング板５６は、先に説明した全ての実施例の態様を採用することができる。

また最下段の対流抑制手段５４Ａは、対流抑制手段５４を１個設けた場合の先に説明した各実施例の対流抑制手段５４に対応することになり、上下方向への取り付け位置の変化を含めて先に説明した各実施例の態様を採用することができる。この第６実施例の場合にも、先の各実施例と同様な作用効果を発揮することができる。更に、この場合には、加熱領域１６Ａ〜１６Ｅ間における対流も抑制して加熱領域１６Ａ〜１６Ｅ間における熱影響及び熱的な干渉の発生も抑制することができる。

＜第７変形実施例＞
次に、本発明の第７変形実施例について説明する。この第７変形実施例では、先の対流抑制手段５４に加えて、加熱空間の高さ方向に沿って周方向対流抑制部材を設けることによって、環状の加熱空間の周方向への熱対流を抑制するようになっている。

図１０はこのような本発明の熱処理装置の第７変形実施例を示す概略横断面図である。尚、先の各実施例と同一部分については同一参照符合を付してその説明を省略する。図示するように、この第７変形実施例では、加熱空間１０内に、その高さ方向に沿って周方向対流抑制部材８０が設けられている。図示例では、環状の加熱空間１０の周方向に沿って所定の間隔を隔てて複数個、例えば８個設けられている。この８個は等間隔で配置されている。この場合、この周方向対流抑制部材８０は少なくともヒータ部１６（図１参照）の高さ方向の全体に亘って設けるようにするのがよい。

また、この周方向対流抑制部材８０は平板状に形成されており、その内側端部は外筒６の外周面に接触状態で支持され、外側端部はヒータ部１６の内周面に接触状態で支持されている。尚、外筒６の外周面及びヒータ部１６の内周面の内の双方又は一方に非接触状態としてもよく、別途に加熱空間１０内に支持ロッド等を起立させて設けて、この支持ロッドに上記周方向対流抑制部材８０を支持させるようにしてもよい。この周方向対流抑制部材８０の構成材料は、上記対流抑制手段５４と同じ構成材料を用いることができる。また、ここで設けられる対流抑制手段５４（リング板５６）としては、先の各実施例で説明したものを全て適用することができる。

この第７変形実施例の場合にも、先の各実施例と同様な作用効果を発揮することができる。更に、従来の熱処理装置では、加熱空間内を斜め上方に流れる対流が発生し、この対流が加熱空間の周方向に流れて反対側に回り込んで、例えば斜め下方へ流れる、といった複雑な流れも発生していたが、上述のように新たに周方向対流抑制部材８０を設けるようにしたので、従来発生していた水平方向への対流の回り込みも抑制することができる。この結果、熱処理の面間均一性及び面内均一性のみならず、熱処理の再現性も一層向上させることができる。

尚、以上の説明では上記対流抑制手段５４を形成するリング板５６や周方向対流抑制部材８０として、板状の部材を用いたが、これに限定されず、格子状、或いはメッシュ状の部材を用いるようにしてもよい。

また上記各実施例においては、熱処理として成膜処理を例にとって説明したが、これに限定されず、アニール処理、酸化拡散処理等にも本発明を適用することができるのは勿論である。また、上記各実施例においては、処理容器８としては内筒４と外筒６とよりなる２重管構造の処理容器８を例にとって説明したが、これに限定されず、単管構造の処理容器８を有する熱処理装置にも本発明を適用することができるのは勿論である。

また、ここでは被処理体として半導体ウエハを例にとって説明したが、この半導体ウエハにはシリコン基板やＧａＡｓ、ＳｉＣ、ＧａＮなどの化合物半導体基板も含まれ、更にはこれらの基板に限定されず、液晶表示装置に用いるガラス基板やセラミック基板等にも本発明を適用することができる。

２ 熱処理装置
４ 内筒
６ 外筒
８ 処理容器
１０ 加熱空間
１２ 加熱手段
１６ ヒータ部
１６Ａ〜１６Ｅ 加熱領域
２２ ウエハボート（保持手段）
２４Ａ 製品収容領域
２４Ｂ，２４Ｃ ダミー収容領域
４０ ガス導入手段
５２ 排気系
５４ 対流抑制手段
５６ リング板
５８，７０ 境界部分
８０ 周方向対流抑制部材
Ｌ１ 加熱空間の幅
Ｌ２ リング板の幅
ＤＷ ダミー用の半導体ウエハ（ダミー被処理体）
Ｗ 製品用の半導体ウエハ（製品用の被処理体）

Claims (14)

1. 被処理体に対して熱処理を施す熱処理装置において、
   排気が可能になされた縦型の処理容器と、
   前記処理容器の外周に、所定の幅の加熱空間を隔てて設けられた加熱手段と、
   前記被処理体を複数枚保持すると共に前記処理容器内へ挿脱される保持手段と、
   前記処理容器内へ前記熱処理に必要なガスを供給するガス導入手段と、
   前記加熱空間内で対流が発生することを抑制するために前記加熱空間内に前記処理容器の周方向に沿って設けられた対流抑制手段と、
   を備えたことを特徴とする熱処理装置。
2. 前記対流制御手段は、１又は複数設けら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. 前記１又は複数の対流抑制手段の内の最下段の対流抑制手段は、前記加熱空間内の下部に設けられていることを特徴とする請求項２記載の熱処理装置。
4. 前記保持手段は、製品用の被処理体を収容する製品収容領域と該製品収容領域の上下端側に配置されてダミー用の被処理体を収容するダミー収容領域とを有し、
   前記１又は複数の対流抑制手段の内の最下段の前記対流抑制手段は、前記製品収容領域の下端以下の位置に対応させて配置されていることを特徴とする請求項２又は３記載の熱処理装置。
5. 前記保持手段は、保温筒上に載置されており、前記１又は複数の対流抑制手段の内の最下段の前記対流抑制手段は、前記保持手段と前記保温筒の境界部分に対応させて配置されていることを特徴とする請求項３記載の熱処理装置。
6. 前記加熱手段は、その高さ方向において個別に制御可能な複数の加熱領域に区分されており、前記１又は複数の対流抑制手段の内の最下段の前記対流抑制手段は、前記複数の加熱領域の内の下から１番目と２番目に位置する加熱領域の境界部分に対応させて配置されていることを特徴とする請求項３記載の熱処理装置。
7. 前記加熱手段は、その高さ方向において個別に制御可能な複数の加熱領域に区分されており、前記対流抑制手段は複数設けられると共に該複数の対流抑制手段は、前記複数の加熱領域の各境界部分に対応させて設けられていることを特徴とする請求項１記載の熱処理装置。
8. 前記対流抑制手段の幅は、前記加熱空間の幅の１／３以上の長さに設定されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の熱処理装置。
9. 前記対流抑制手段は、前記処理容器の外周面に寄せるようにして配置されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の熱処理装置。
10. 前記対流抑制手段は、前記加熱手段の内周面に寄せるようにして配置されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の熱処理装置。
11. 前記対流抑制手段は、薄板リング状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の熱処理装置。
12. 前記対流抑制手段は、前記加熱空間の幅の全体を仕切るように設けられていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の熱処理装置。
13. 前記加熱空間内には、その高さ方向に沿って周方向対流抑制部材が設けられていることを特徴とする請求項１乃至１２記載のいずれか一項に記載の熱処理装置。
14. 前記周方向対流抑制手段は、前記加熱空間の周方向に沿って所定の間隔を隔てて複数設けられていることを特徴とする請求項１３記載の熱処理装置。

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