JP3179806B2

JP3179806B2 - 熱処理方法および熱処理装置

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Publication number: JP3179806B2
Application number: JP22969491A
Authority: JP
Inventors: 亘大加瀬
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1991-08-16
Filing date: 1991-08-16
Publication date: 2001-06-25
Anticipated expiration: 2016-06-25
Also published as: JPH0547687A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体ウエハ、
ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）等の面状の被処理体を熱処
理するための熱処理方法および熱処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば半導体デバイスの製造において
は、半導体ウエハの酸化・拡散処理、ＣＶＤ処理等が行
われる。特に、最近においては、０．４μｍから０．２
μｍへと半導体デバイスのデザインルールの微細化が進
み、また、半導体ウエハについても８インチから１２イ
ンチへと大径化が進み、このような大面積の極薄膜形成
技術に対応すべく急速熱処理装置の開発が緊急の課題と
なっている。

【０００３】具体的に説明すると、半導体ウエハのプロ
セス処理では、サーマルバジェット（熱履歴）を小さく
することが必須の条件であり、例えば５０〜１００Åの
ドーピング処理、ゲート酸化膜やキャパシター絶縁膜の
極薄膜形成においては、急速熱処理すなわち短時間で熱
処理を行うことが不可欠である。また、例えばＰＮ接合
を０．１μｍ以下と浅くして、低抵抗化を図り、任意形
状表面への接合形成を可能にするためには、接合時の膜
劣化や結晶欠陥の発生を防止する必要があるが、ＰＮ接
合の活性領域が狭いために急速熱処理を行うことが必要
である。

【０００４】また、例えばＬＯＣＯＳ酸化膜の形成にお
いては、隣接するＬＯＣＯＳ酸化膜の圧縮応力が熱サイ
クルによる相乗効果で拡大し、表面電位の変動、リーク
電流、耐圧等の信頼性の低減が生じやすいが、これを防
止するためには急速熱処理により熱サイクルを低減する
ことが必要である。また、例えば高誘電体材料を使用し
てキャパシター絶縁膜を形成する場合には、メタルオキ
サイド（Ｔａ₂Ｏ₅等）、ポリイミド（パッシベーショ
ン膜）等の成膜を可能にするメタル成膜とドーピングが
できる複合プロセス処理が可能なシステムが必要とされ
るに至った。

【０００５】そして、半導体ウエハの径が８インチから
１２インチへと大径化しつつある現状においては、半導
体ウエハの中央部と周辺部との温度差を小さくして均一
に急速熱処理ができ、半導体ウエハに生じやすいスリッ
プ、歪、ソリの低減化を図り、半導体デバイスの製作上
不都合が生じないようにする必要がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の縦型の
バッチ処理型熱処理装置においては、石英製のウエハボ
ートに積層収納された半導体ウエハを取り囲むように筒
状の発熱源を配置して、半導体ウエハの周辺部から中央
部に向かって加熱するようにしているため、半導体ウエ
ハを急速に加熱しようとすると、半導体ウエハの中央部
と周辺部との間に大きな温度勾配が生じて、均一な熱処
理ができない問題がある。そこで、本発明の目的は、面
状の被処理体の全面を均一な温度で急速に熱処理するこ
とができる熱処理方法および熱処理装置を提供すること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
め、本発明の熱処理方法は、面状の被処理体の処理面に
対向するよう面状発熱源を配置して、前記被処理体と前
記面状発熱源とを相対的に急速に接近させて当該被処理
体を熱処理する熱処理方法において、前記面状発熱源の
発熱面は、円形でその外径が前記被処理体の外径の２倍
以上であって前記被処理体と平行に配置され、前記被処
理体と前記面状発熱源との接近速度が、被処理体の処理
面の温度の上昇速度が２０℃／ｓｅｃ以上となる速度で
あることを特徴とする。また、面状の被処理体の処理面
に対向するよう面状発熱源を配置して、前記被処理体と
前記面状発熱源とを相対的に急速に接近させて当該被処
理体を熱処理する熱処理方法において、前記面状発熱源
の発熱面は、円形でその外径が前記被処理体の外径の２
倍以上であって前記被処理体と平行に配置され、前記被
処理体と前記面状発熱源との最短離間距離の設定値を、
３００〜６００ｍｍの範囲において変更することによ
り、温度の異なる複数の熱処理を行うことを特徴とす
る。本発明の熱処理装置は、外径が８インチまたは１２
インチである面状の被処理体の処理面に対向するよう配
置した面状発熱源と、前記被処理体と前記面状発熱源と
を相対的に接近させる移動機構とを備えてなり、前記面
状発熱源の発熱面は、円形でその外径が前記被処理体の
外径の２倍以上であって前記被処理体と平行に配置され
ていることを特徴とする。この熱処理装置においては、
面状発熱源が二ケイ化モリブデン（ＭｏＳｉ₂）よりな
ること、被処理体が、高純度炭化ケイ素（ＳｉＣ）より
なる被処理体保持具によって保持されること、面状発熱
源と被処理体との間に位置するよう均熱部材が配置され
ていること、この均熱部材は被処理体の処理面に対向す
るよう配置され、その外径が被処理体の外径の２倍以上
であること、並びに、均熱部材が高純度炭化ケイ素（Ｓ
ｉＣ）よりなることが好ましい。

【０００８】

【作用】本発明においては、面状の被処理体の処理面に
対向するよう面状発熱源を配置するので、面状発熱源か
らの放射熱が被処理体の全面に垂直に入射するようにな
って、被処理体の全面を高い精度で均一に熱処理するこ
とができ、しかも面状の被処理体と面状発熱源とを相対
的に急速に接近させて熱処理するので、急速加熱が可能
となる。また、被処理体と面状発熱源との最短離間距離
の設定値を変更することにより、温度の異なる複数の熱
処理を行うことができるので、複合プロセス処理が可能
となる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。なお、以
下の実施例は面状の被処理体として半導体ウエハを使用
した例であるが、本発明においては、半導体ウエハに限
定されることはなく、例えばＬＣＤ等のようにその他の
面状の被処理体を用いることもできる。

【００１０】〔実施例１〕本実施例では、請求項１に対
応する熱処理方法について説明する。この実施例におい
ては、図１に示すように、半導体ウエハ１の処理面１１
に対向するよう面状発熱源２を配置して、半導体ウエハ
１と面状発熱源２とを相対的に急速に接近させて半導体
ウエハ１を熱処理する。面状発熱源２は、図１のように
半導体ウエハ１の直上に配置してもよいし、あるいは半
導体ウエハ１の処理面１１を下方にしてその直下に配置
してもよい。このような熱処理方法によれば、面状発熱
源２よりの放射熱が、図１において矢印で示すように、
半導体ウエハ１の処理面（上面）１１にほぼ垂直に向か
うようになるため、半導体ウエハ１の外径が例えば１２
インチと大面積であってもその処理面１１の全体にわた
って均一な温度で加熱することができ、しかも、半導体
ウエハ１と面状発熱源２とを相対的に急速に接近させる
ので急速加熱が可能となる。

【００１１】その結果、半導体ウエハ１にスリップ、
歪、ソリ等が生ぜず、信頼性の高い熱処理が可能とな
り、また、最近の半導体デバイスのデザインルールの微
細化、半導体ウエハの大径化に対応した急速熱処理が可
能となる。従って、例えば５０〜１００Åのドーピング
処理、ゲート酸化膜やキャパシター絶縁膜の極薄膜形
成、０．１μｍ以下の浅いＰＮ接合の形成、ＬＯＣＯＳ
酸化膜の形成、高誘電体材料を使用したキャパシター絶
縁膜の形成等の種々の熱処理において、著しく優れた効
果を発揮する。

【００１２】半導体ウエハ１と面状発熱源２とを相対的
に急速に接近させる場合、面状発熱源２を固定して半導
体ウエハ１を上昇させてもよいし、半導体ウエハ１を固
定配置して面状発熱源２を下降させるようにしてもよ
い。相対的な接近速度は、半導体ウエハ１の処理面１１
の温度の上昇速度が例えば２０℃／ｓｅｃ以上、特に、
１００℃／ｓｅｃ以上となるような速度であることが好
ましい。具体的な接近速度としては、例えば５０〜２０
０ｍｍ／ｓｅｃ以上が好ましい。

【００１３】面状発熱源２の発熱面は、半導体ウエハ１
の処理面１１と同様の円形の形態とされ、また、面状発
熱源１の発熱面の外径は、半導体ウエハ１の外径の２倍
以上とされる。面状発熱源２の発熱面は、半導体ウエハ
１と平行に配置される。また、面状発熱源２の発熱面
は、全体が一様な平面であってもよいし、周辺部が半導
体ウエハ１に接近する方向に湾曲していてもよい。

【００１４】〔実施例２〕本実施例では、請求項２に対
応する熱処理方法について説明する。この実施例におい
ては、図１を用いて説明すると、半導体ウエハ１の処理
面１１に対向するよう面状発熱源２を配置して、半導体
ウエハ１と面状発熱源２とを相対的に急速に接近させて
当該半導体ウエハ１を熱処理するに際して、半導体ウエ
ハ１と面状発熱源２との最短離間距離Ｌの設定値を変更
することにより、温度の異なる複数の熱処理を行う。

【００１５】すなわち、半導体ウエハ１と面状発熱源２
との最短離間距離Ｌを変更することにより、半導体ウエ
ハ１の加熱温度の最高値を所望値に設定することができ
るので、例えば温度１２００℃程度の高温処理や温度５
００℃程度の低温処理を適宜選択して行うことができ、
複合プロセス処理が可能となる。ここで「最短離間距
離」とは、半導体ウエハ１の接近が停止されて静止した
状態でプロセス処理されるときの所定位置から面状発熱
源２までの距離をいう。

【００１６】〔実施例３〕本実施例では、請求項３に対
応する熱処理装置であって、特に、酸化・拡散処理を行
う場合に好適な熱処理装置について説明する。図２は、
当該熱処理装置の概略を示し、ウエハ保持具３の周縁部
に一体的に形成されている例えば３〜４個の保持突起３
１が半導体ウエハ１の処理面１１とは反対の裏面に当接
し、これにより半導体ウエハ１をウエハ保持具３上に保
持している。このウエハ保持具３は、例えば高純度炭化
ケイ素（ＳｉＣ）等のように耐熱性が優れ、かつ、汚染
の少ない材料により構成することが好ましい。特に、高
純度炭化ケイ素（ＳｉＣ）は石英（ＳｉＯ₂）よりも耐
熱性が優れており、約１２００℃の高温にも十分に耐え
ることができるので、酸化・拡散処理用の材料として好
適なものである。

【００１７】面状発熱源２は、半導体ウエハ１の処理面
１１に対向するよう保温材４の上部内壁に固定配置され
ている。面状発熱源２と半導体ウエハ１との最短離間距
離Ｌは、装置を小型化する観点からは短い方がよいが、
大面積の半導体ウエハ１の全面を均一な温度で加熱する
観点からは長い方がよい。具体的には、両条件をある程
度満足し得る距離である３００〜６００ｍｍとされる。

【００１８】この面状発熱源２は、例えば二ケイ化モリ
ブデン（ＭｏＳｉ₂）、鉄（Ｆｅ）とクロム（Ｃｒ）と
アルミニウム（Ａｌ）の合金線であるカンタル（商品
名）線等の抵抗発熱体を面状に配置することにより構成
することができる。例えば二ケイ化モリブデン（ＭｏＳ
ｉ₂）は、単線として使用することができ、カンタル線
はコイルとして使用することができる。特に、二ケイ化
モリブデン（ＭｏＳｉ₂）は約１８００℃の高温にも十
分に耐えることができるので、酸化・拡散処理の材料と
しては好適である。

【００１９】この面状発熱源２の発熱面は、半導体ウエ
ハ１の処理面１１と同様の形態、すなわち円形状とさ
れ、また、その外径が半導体ウエハ１の外径の２倍以上
とされる。このような条件を満たす面状発熱源２によれ
ば、半導体ウエハ１の中央部と周辺部との間の温度差を
十分に小さくすることができ、半導体ウエハ１の処理面
１１の全面をさらに均一な温度で熱処理することができ
る。また、面状発熱源２の発熱面は、半導体ウエハ１と
平行に配置される。また、面状発熱源２の発熱面は、全
体が一様な平面であってもよいし、周辺部が半導体ウエ
ハ１に接近する方向に湾曲していてもよい。

【００２０】面状発熱源２の温度は、半導体ウエハ１の
最高使用温度よりも１００〜３００℃高いことが好まし
い。面状発熱源２は加熱制御部（図示省略）により駆動
されるが、その温度コントロールは、面状発熱源２の適
宜の位置に熱電対等の温度センサー（図示省略）を配置
して、これよりの検出信号に基づいて行うことができ
る。

【００２１】また、図３に示すように、面状発熱源２と
半導体ウエハ１との間に面状の均熱部材２３を配置する
ようにしてもよい。この均熱部材２３は、面状発熱源２
に発熱ムラが存在する場合にこの発熱ムラを解消して半
導体ウエハ１に向かう放射熱を十分に垂直方向に制御す
るものである。また、均熱部材２３を例えば高純度炭化
ケイ素（ＳｉＣ）等のように汚染の少ない材料により構
成し、さらにこの均熱部材２３により面状発熱源２を処
理空間から完全に隔離することにより、面状発熱源２が
汚染の原因となる重金属を含む材料により構成されてい
る場合にも、当該重金属による汚染を有効に防止するこ
とができる。

【００２２】この均熱部材２３は半導体ウエハ１の処理
面１１に対向するよう配置され、その外径は面状発熱源
２の場合と同様に半導体ウエハ１の外径の２倍以上であ
ることが好ましい。また、この均熱部材２３は、その中
央部の肉厚が周辺部の肉厚より厚いことが好ましい。こ
のような肉厚とすることにより、半導体ウエハ１の周辺
部の熱放散を少なくして中央部と周辺部との間の温度の
均一性をさらに高めることができる。また、この均熱部
材２３は、その周辺部が半導体ウエハ１に接近する方向
に湾曲する形態としてもよい。このような湾曲した周辺
部を有することにより、半導体ウエハ１の周辺部の熱放
散を少なくして中央部と周辺部との温度差を小さくする
ことができる。図４は、面状発熱源２の具体的形態の一
例を示すものであって、例えば二ケイ化モリブデン（Ｍ
ｏＳｉ₂）の単線からなる抵抗発熱線２１を螺旋状に配
置したものである。

【００２３】図２の５は移動機構であり、この移動機構
５は、ウエハ保持具３を面状発熱源２に対して急速に接
近移動させ、次いで急速に後退移動させるものであり、
モータ５１と、駆動軸５２と、駆動アーム５３とにより
構成されている。モータ５１は駆動軸５２に連結されて
いて、モータ５１により駆動軸５２が回転制御される。
駆動軸５２にはネジが設けられており、このネジを介し
て駆動アーム５３の一端と螺合されている。駆動アーム
５３の他端は後述するモータ６１を介してウエハ保持具
３に連結されている。モータ５１が駆動軸５２を回転さ
せると、この駆動軸５２に設けられたネジの作用により
駆動アーム５３が上昇または下降移動し、この駆動アー
ム５３の移動に伴ってウエハ保持具３が上昇または下降
移動する。従って、モータ５１の回転を制御回路により
制御することにより、ウエハ保持具３の上昇速度または
下降速度を適宜調整することができる。ウエハ保持具３
の移動距離は例えば３００〜６００ｍｍ程度であり、移
動速度は５０〜２００ｍｍ／ｓｅｃ以上の急速とするの
が好ましい。

【００２４】図５は、酸化・拡散処理における熱処理モ
ードの一例を示し、面状発熱源２の温度を例えば１３０
０℃の一定温度とした状態で、窒素ガス（Ｎ₂）を流し
ながら、半導体ウエハ１の温度が室温から約５００℃に
到達するように、例えば２００ｍｍ／ｓｅｃの上昇速度
でウエハ保持具３を上昇移動させる。半導体ウエハ１の
温度が約５００℃に到達したら、さらに半導体ウエハ１
の温度が約１２００℃に到達するように、例えば１００
ｍｍ／ｓｅｃの上昇速度でウエハ保持具３をさらに上昇
移動させる。半導体ウエハ１の温度が約１２００℃に到
達したら、ウエハ保持具３を当該位置に固定した状態
で、窒素ガスの供給を停止し、次いで酸素ガス（Ｏ₂）
を供給しながら、酸化・拡散処理を行う。酸化・拡散処
理が終了したら、上記の工程を逆の順番で繰返すことに
より、半導体ウエハ１の温度を室温まで冷却する。

【００２５】半導体ウエハ１の酸化・拡散処理中は、回
転機構６により半導体ウエハ１がその中心を軸として回
転移動される。回転機構６において、６１はモータであ
り、半導体ウエハ１をウエハ保持具３と共に回転するも
のである。

【００２６】図２の４は保温材であり、この保温材４
は、例えばアルミナセラミックスからなり、半導体ウエ
ハ１の移動方向に沿って適正な温度勾配をもたせるため
に、下部に向かうに従って肉厚が薄くなっている。すな
わち、下部に至るほど保温効果を少なくしている。保温
材４の下端部には、熱処理の終了後に半導体ウエハ１を
急速に冷却するための冷却手段（図示省略）を設けるこ
とが好ましい。冷却手段としては、アンモニア、二硫化
イオウ、水等の冷媒を用いることができる。冷媒の潜熱
を利用して例えば３００〜４００℃の温度に冷却する。
保温材４の内径は、半導体ウエハ１の温度を考慮して定
めることが好ましいが、例えば半導体ウエハ１が８イン
チの場合には、その２倍程度の４００〜５００ｍｍφ程
度が好ましい。

【００２７】図２の７は処理容器であり、例えば石英
（ＳｉＯ₂）等により形成することができる。この処理
容器７は下端に開口を有する筒状の形態を有しており、
ウエハ保持具３および半導体ウエハ１を面状発熱源２お
よび保温材４から隔離して半導体ウエハ１の雰囲気を外
部から分離するものである。

【００２８】図２の８はガス導入管であり、その一端が
処理容器７の下部から外部に突出し、その他端が処理容
器７の内部において上方に伸長して半導体ウエハ１の斜
め上方に位置されている。このガス導入管８は、処理容
器７に対して例えばＯリング（図示省略）をネジにより
締め付けることにより気密に固定されている。

【００２９】図２の９はガス排出管であり、処理容器７
の下部において処理容器７の内外を貫通するように設け
られている。移動機構５によってウエハ保持具３が上昇
し、半導体ウエハ１が完全に処理容器７内に収納された
状態で、処理容器７がすべて密閉された状態となるよう
にしている。ガス導入管８から処理容器７内にプロセス
ガスを導入し、面状発熱源２による放射熱によって処理
容器７内の温度を酸化・拡散処理に必要な所定温度にす
る。処理容器７内の温度は、面状発熱源２からの距離が
一定であれば、一定の温度となるので、半導体ウエハ１
の最高位置（静止位置）をあらかじめ設定しておくこと
により、酸化・拡散処理に必要な所定温度（例えば１２
００℃）とすることができる。半導体ウエハ１は、加熱
下でのプロセスガスの反応により酸化・拡散処理がなさ
れる。

【００３０】〔実施例４〕本実施例では、請求項３に対
応する熱処理装置であって、特に、ＣＶＤ処理を行う場
合に好適な熱処理装置について説明する。図６は、当該
熱処理装置の概略を示し、ウエハ保持具３、移動機構
５、回転機構６は、図２に示した実施例３と同様の構成
である。面状発熱源２は、その周辺部が半導体ウエハ１
に接近する方向に湾曲した形態を有している。通常半導
体ウエハ１の中央部よりも周辺部が放熱効果が大きい
が、このように面状発熱源２の周辺部を半導体ウエハ１
に接近する方向に湾曲させることにより半導体ウエハ１
の周辺部の放熱を抑制することができ、半導体ウエハ１
の全面の温度をさらに均一化することができる。保温材
４の上部内壁は、面状発熱源２の湾曲した周辺部を受容
し得る形態となっている。

【００３１】処理容器７は、外管７１と内管７２とを備
えた二重管構造になっており、外管７１は、石英（Ｓｉ
Ｏ₂）等の耐熱性材料からなり、上端が閉塞され、下端
に開口を有する円筒状の形態である。内管７２は、上端
および下端の両端に開口を有する円筒状の形態を有し、
外管７１内に間隔をおいて同心円状に配置されている。
内管７２の上部開口から上昇したガスは、内管７２と外
管７１との間の間隙を介して系外へ排出されるようにな
っている。外管７１および内管７２の下端開口には、例
えばステンレス等よりなるマニホールド７３が係合さ
れ、このマニホールド７３に外管７１および内管７２が
保持されている。このマニホールド７３は基台（図示省
略）に固定されている。

【００３２】外管７１の下端部およびマニホールド７３
の上部開口端部には、それぞれ環状のフランジ７１Ａお
よび７３Ａが設けられ、フランジ７１Ａ，７３Ａ間には
弾性部材よりなるＯリング７４が配置され、両者の間が
気密封止されている。内管７２の下端部は、マニホール
ド７３の内壁の中段より内方へ突出させて形成した保持
部７５により保持されている。

【００３３】マニホールド７３の下段の一側には、上方
の熱処理部に向けて屈曲された例えば石英からなる第１
のガス導入管７６がシール部材（図示省略）を介して貫
通しており、処理容器７内に成膜用ガス、例えばジクロ
ルシラン（ＳｉＨ₂Ｃｌ₂）ガスが供給されるようにな
っている。この第１のガス導入管７６は、ガス供給源
（図示省略）に接続されている。マニホールド７３の下
段の他側には、上方の熱処理部に向けて屈曲された例え
ば石英からなる第２のガス導入管７７がシール部材（図
示省略）を介して貫通しており、処理容器７内に成膜用
ガス、例えばアンモニア（ＮＨ₃）ガスが供給されるよ
うになっている。この第２のガス導入管７７は、ガス供
給源に接続されている。

【００３４】マニホールド７３の上段には、真空ポンプ
（図示省略）等の排気系に接続された排気管７８が接続
されており、内管７２と外管７１との間の間隙を流下す
る処理済ガスを系外に排出し、処理容器７内を所定の圧
力の減圧雰囲気に設定し得るようになっている。マニホ
ールド７３の下端開口部には、例えばステンレス等より
なる円盤状のキャップ部７９が、弾性部材よりなるＯリ
ング８０を介して気密封止可能に着脱自在に取付けられ
ている。

【００３５】このキャップ部７９のほぼ中心部には、例
えば磁気シールにより気密な状態で回転可能な回転軸６
２が貫通している。この回転軸６２はウエハ保持具３の
回転軸であって、その下端部には、これを所定の速度で
もって回転させるためのモータ６１が接続されている。
このモータ６１は、移動機構５の駆動アーム５３に固定
されており、駆動アーム５３の昇降により、キャップ部
７９と回転軸６２とが一体的に昇降して、ウエハ保持具
３をロード、アンロードするようになっている。

【００３６】図６の熱処理装置を用いたＣＶＤ処理の一
例を説明すると、まず、移動機構５によりウエハ保持具
３を下降させてアンロードにする。ウエハ保持具３に１
枚の半導体ウエハ１を保持する。次いで、面状発熱源２
を駆動して発熱させ、ウエハ保持具３の最高位置の雰囲
気を例えば７００℃の均熱状態にする。移動機構５によ
り、ウエハ保持具３を上昇させて処理容器７内にロード
し、処理容器７の内部温度を例えば７００℃に維持す
る。処理容器７内を所定の真空状態まで排気した後、回
転機構６により、ウエハ保持具３を回転させてその上に
保持された半導体ウエハ１を一体的に回転する。

【００３７】同時に、第１のガス導入管７６から成膜用
ガス例えばジクロルシラン（ＳｉＨ₂Ｃｌ₂）ガスを供
給し、第２のガス導入管７７から成膜用ガス例えばアン
モニア（ＮＨ₃）ガスを供給する。供給された成膜用ガ
スは、処理容器７内を上昇し、半導体ウエハ１の上方か
ら半導体ウエハ１に対して均等に供給される。処理容器
７内は、排気管７８を介して排気され、０．１〜０．５
Ｔｏｒｒの範囲内、例えば０．５Ｔｏｒｒになるように
圧力が制御され、所定時間成膜処理を行う。

【００３８】このようにして成膜処理が終了すると、次
の半導体ウエハの成膜処理に移るべく、処理容器７内の
処理ガスをＮ₂等の不活性ガスと置換するとともに、内
部圧力を常圧まで高め、その後、移動機構５によりウエ
ハ保持具３を下降させて、ウエハ保持具３および処理済
の半導体ウエハ１を処理容器７から取り出す。処理容器
７からアンロードされたウエハ保持具３上の処理済の半
導体ウエハ１は、未処理の半導体ウエハと交換され、再
度前述と同様にして処理容器７内にロードされ、成膜処
理がなされる。

【００３９】〔実施例５〕図６に示した熱処理装置にお
いて、ウエハ保持具３を固定して、面状発熱源２を昇降
させるようにしてもよい。また、処理済の半導体ウエハ
１を取り出す際には、まず、面状発熱源２と保温材４と
外管７１とを上昇させ、次いで、内管７２を上昇させる
ようにすることが好ましい。このようにウエハ保持具３
を固定する構成によれば、半導体ウエハ１が受ける機械
的衝撃力が少なくなるので、半導体ウエハ１上の薄膜に
ダメージを与えないようにすることができ、また、マニ
ホールド７３を移動させる必要がないことから、装置の
構成を簡単にすることができる。

【００４０】以上、本発明を実施例に基づいて説明した
が、本発明の熱処理方法および熱処理装置は、常圧のプ
ロセス、減圧プロセス、真空プロセスのいずれにも適用
することができる。また、面状の被処理体としては、円
型の半導体ウエハに限定されず、ＬＣＤ等角型のその他
の面状の被処理体であってもよい。また、面状発熱源を
下方に配置し、その上方に半導体ウエハを配置するよう
にしてもよい。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
面状の被処理体の全面を均一な温度で急速に加熱処理す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１に係る熱処理方法の説明図である。

【図２】実施例３に係る熱処理装置の説明図である。

【図３】実施例３の変形例に係る熱処理装置の要部の説
明図である。

【図４】面状発熱源の具体的形態の一例を示す説明図で
ある。

【図５】酸化・拡散処理における熱処理モードの一例を
示す説明図である。

【図６】実施例４に係る熱処理装置の説明図である。

【符号の説明】

１半導体ウエハ２面状発
熱源２３均熱部材３ウエハ
保持具３１保持突起４保温材５移動機構５１モータ５２駆動軸５３駆動ア
ーム６回転機構６１モータ６２回転軸７処理容
器８ガス導入管９ガス排
出管７１外管７１Ａフラン
ジ７２内管７３マニホ
ールド７３Ａフランジ７４Ｏリン
グ７５保持部７６第１の
ガス導入管７７第２のガス導入管７８排気管７９キャップ部８０Ｏリン
グ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/205 H01L 21/22 - 21/24 H01L 21/31 H01L 21/365 H01L 21/38 - 21/40 H01L 21/469 H01L 21/86

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】面状の被処理体の処理面に対向するよう
面状発熱源を配置して、前記被処理体と前記面状発熱源
とを相対的に急速に接近させて当該被処理体を熱処理す
る熱処理方法において、前記面状発熱源の発熱面は、円形でその外径が前記被処
理体の外径の２倍以上であって前記被処理体と平行に配
置され、前記被処理体と前記面状発熱源との接近速度が、被処理
体の処理面の温度の上昇速度が２０℃／ｓｅｃ以上とな
る速度であることを特徴とする熱処理方法。
【請求項２】面状の被処理体の処理面に対向するよう
面状発熱源を配置して、前記被処理体と前記面状発熱源
とを相対的に急速に接近させて当該被処理体を熱処理す
る熱処理方法において、前記面状発熱源の発熱面は、円形でその外径が前記被処
理体の外径の２倍以上であって前記被処理体と平行に配
置され、前記被処理体と前記面状発熱源との最短離間距離の設定
値を、３００〜６００ｍｍの範囲において変更すること
により、温度の異なる複数の熱処理を行うことを特徴と
する熱処理方法。
【請求項３】外径が８インチまたは１２インチである
面状の被処理体の処理面に対向するよう配置した面状発
熱源と、前記被処理体と前記面状発熱源とを相対的に接
近させる移動機構とを備えてなり、前記面状発熱源の発熱面は、円形でその外径が前記被処
理体の外径の２倍以上であって前記被処理体と平行に配
置されていることを特徴とする熱処理装置。
【請求項４】面状発熱源が二ケイ化モリブデン（Ｍｏ
Ｓｉ ₂ ）よりなることを特徴とする請求項３に記載の熱
処理装置。
【請求項５】被処理体は、高純度炭化ケイ素（Ｓｉ
Ｃ）よりなる被処理体保持具によって保持されることを
特徴とする請求項３または請求項４に記載の熱処理装
置。
【請求項６】面状発熱源と被処理体との間に位置する
よう均熱部材が配置されていることを特徴とする請求項
３〜請求項５のいずれかに記載の熱処理装置。
【請求項７】均熱部材は被処理体の処理面に対向する
よう配置され、その外径が被処理体の外径の２倍以上で
あることを特徴とする請求項６に記載の熱処理装置。
【請求項８】均熱部材が高純度炭化ケイ素（ＳｉＣ）
よりなることを特徴とする請求項６または請求項７に記
載の熱処理装置。