JP3240187B2 - 熱処理方法及びそれに用いる縦型熱処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は縦型プロセスチューブ内
にて被処理体を熱処理する縦型熱処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば半導体ウエハ、ＬＣＤ基板等の製
造においては酸化、拡散、アニール、ＣＶＤなどの処理
を行うために、各種の熱処理装置が使用される。これら
の熱処理装置においては、例えばプロセスの高精度化を
達成すること、被処理体の面内の温度分布の均一性を向
上させること、また、熱処理の効率を高めること等が大
きな技術的課題となっている。

【０００３】ところで、近年、半導体プロセスはより微
細化が進み、これと共に、ウエハの口径も８インチから
１２インチへと、より大口径化が進んでおり、また、Ｌ
ＣＤ基板などの大型の基板を均一に効率よく処理する熱
処理装置も必要となってきている。従って、これらの熱
処理装置に要求される前記した技術的課題としては、更
に厳しいものが要求されるに至っている。つまり、例え
ばプロセスの微細化が進み、被処理体が大口径化する
と、これに応じて、処理の更なる高精度化、被処理体の
面内での温度分布の更なる均一化、また、熱処理効率の
更なる向上が必要となるからである。

【０００４】しかし、従来の例えば１００枚の被処理体
を一度にバッチ処理するような方式では、このようなプ
ロセスの微細化に伴う装置の高精度化の要求に応えるこ
とができない。また、被処理体の大口径化に伴う被処理
体の面内の熱処理の均一性向上の要求に応えることも非
常に困難となってきている。従って、現在、枚葉式、あ
るいは、数枚の被処理体を高速に熱処理する方式の熱処
理装置が主流になりつつある。すなわち、これらの熱処
理装置は、枚葉式、あるいは、数枚の被処理体を処理す
る方式であるため、プロセスの高精度化、被処理体の大
口径化に応えることができる。更に、被処理体を高速に
熱処理することができるため、枚葉式の欠点である処理
のスループットの低下を補うことができる。このような
高速熱処理装置として、現在、例えばランプ加熱を用い
たラピッドサーマル方式による高速熱処理装置、レーザ
ーを用いた高速熱処理装置などが提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような、枚葉式、
あるいは、数枚の被処理体を処理する方式の高速熱処理
装置に要求されるものとして、例えば以下のような技術
的課題がある。

【０００６】つまり、まず、被処理体の大口径化に伴
い、被処理体に生じるスリップ、歪を効果的に防止し、
また、被処理体の面内での温度分布の均一性の向上を図
る必要がある。従って、被処理体に如何にして均一に温
度を加えるか、また、中心部より周縁部の方が放熱量が
大きいために生じる中央部と周辺部との温度差を如何に
して少なくするかなどが、大きな技術的課題となる。ま
た、プロセスの微細化に伴い、被処理体に対する処理の
高精度化、被処理体に対する汚染度の低減化が必要にな
る。従って、被処理体の面内での膜質、膜厚の均一化を
図るべく、如何にして短時間で効率よく熱処理を行う
か、また、如何にして被処理体に対する重金属等による
汚染のダメージを低減するかなどが、大きな技術的課題
となる。

【０００７】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、その目的とするところは、被処理体の全
面を均一な温度で効率よく熱処理することができる縦型
熱処理装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に係る縦型熱処理装置は、被処理体の搬入
出用の下端開口を有する縦型プロセスチューブと、前記
被処理体を水平に支持し、前記開口を介して前記縦型プ
ロセスチューブ内に搬入して所定の処理位置に設定する
被処理体用ホルダーと、前記縦型プロセスチューブの上
壁と対向する上方位置に配置された面状発熱源と、前記
縦型プロセスチューブの前記上壁と前記面状発熱源との
間の第１の領域と、前記縦型プロセスチューブの上端側
の側壁を囲む第２の領域とに配置された均熱部材とを有
することを特徴とする。

【０００９】また、請求項１において、前記被処理体ホ
ルダーは、処理の種類に応じて前記被処理体を異なる高
さの処理位置に設定するものであり、かつ、前記均熱部
材の下端は下限の前記処理位置と同一位置又はそれより
下方の位置まで延在形成されていることが望ましい。

【００１０】また、請求項１又は２において、前記均熱
部材が炭化硅素で形成され、この均熱部材の下端より下
方の前記プロセスチューブ側壁の周囲を、炭化硅素又は
石英で覆ってもよい。

【００１１】また、請求項１乃至３のいずれかにおい
て、前記被処理体ホルダーは、処理すべき前記被処理体
の上方に、前記面状発熱源からの熱を吸収又は反射させ
る部材を支持していることが望ましい。

【００１２】

【作用】請求項１の発明によれば、縦型プロセスチュー
ブ内の被処理体用ホルダーに支持された被処理体の上方
位置に面状の発熱源が配置されるため、被処理体に対し
て均一に熱処理を行えることができる。

【００１３】また、縦型プロセスチューブの上壁と面状
発熱源との間の第１の領域には、均熱部材が設けられて
いるため、更に熱処理の均一性を高めることができる。

【００１４】また、縦型プロセスチューブの上端側の側
壁を囲む第２の領域にも均熱部材が設けられているた
め、特に、被処理体の周縁からの放熱を効果的に防止す
ることが可能となり、これにより熱処理の均一性を大幅
に高めることができる。

【００１５】また、請求項２の発明によれば、被処理体
を処理の種類に応じて異なる高さの処理位置に設定し、
均熱部材の下端を下限の前記処理位置と同一位置又はそ
れより下方の位置まで延在形成されるため、被処理体の
周縁からの放熱を更に効果的に防止でき、また、処理の
種類に応じて輻射熱の入射方向を制御できるため、熱処
理の効率を大幅に高めることができる。

【００１６】また、請求項３の発明によれば、均熱部材
を炭化硅素で形成し、その下端より下方のプロセスチュ
ーブ側壁の周囲が、炭化硅素又は石英で覆われているた
め、重金属による汚染をより効果的に防止できる。

【００１７】また、請求項４の発明によれば、被処理体
ホルダーの被処理体の上方に、面状発熱源からの熱を吸
収又は反射させる部材を支持させているため、更に効果
的に輻射熱の入射方向を制御でき、熱処理の効率を高め
ることができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明を適用した一実施例について、
図面を参照して具体的に説明する。 図１に本発明を熱
処理部２０に適用した第１の実施例を示す。熱処理部２
０は例えば以下のような構成となる。

【００１９】まず、被処理体例えばＬＣＤ、ウエハ１０
は、支持軸１６及びこれに一体となって形成された載置
部１４よりなるウエハホルダー１２に載置される。この
支持軸１６は昇降自在となっており、ウエハ１０はこれ
により、プロセスチューブ２２内に搬送される。

【００２０】プロセスチューブ２２はチューブ内におい
て被処理体例えばＬＣＤ、ウエハ１０等の熱処理を行う
ためのものであり、断熱性に優れ、汚染の少ない部材例
えば石英等により円筒状に形成される。

【００２１】このプロセスチューブ２２の上壁と対向す
る上方位置にはヒータユニット３０が設けられている。
ヒータユニット３０は、例えばアルミナセラミックから
なる断熱材３３の内壁に面状発熱源３１を固定配置する
ことにより構成される。この場合、例えば断熱材３３の
内壁に図示しない耐火材を設け、これに面状発熱源３１
を固定配置するように構成してもよい。この面状発熱源
３１は、例えば二硅化モリブデン、または、鉄とクロム
とアルミニウムの合金線であるカンタル（商品名）線等
のヒータエレメント３２を面状に配置することにより構
成される。このような面状発熱源３１で構成されたヒー
タユニット３０を用いることにより、ウエハ１０の処理
面を均一に熱処理することが可能となる。

【００２２】プロセスチューブ２２の上壁とヒータユニ
ット３０との間の領域である第１の領域及びプロセスチ
ューブ２２の上端側の側壁を囲む第２の領域には、例え
ば断面略コ字状に形成された均熱部材２４が配置され
る。この均熱部材２４により、例えば面状発熱源３１に
発熱ムラが存在する場合にも、この発熱ムラを解消する
ことができ、熱処理の均一性を高めることができる。ま
た、一般にウエハ１０の面内においてはウエハ１０の中
心部よりも周縁部の方が放熱量が高いが、このようにウ
エハ１０の周縁部の周りに均熱部材２４を設ければ、周
縁部からの放熱を効果的に防止でき、熱処理の均一性を
高めることができる。更に、この断面略コ字状に形成さ
れた均熱部材２４によりウエハ１０に向かうヒータユニ
ット３０からの輻射熱のウエハ１０への入射方向の分布
を制御することもできる。この均熱部材２４は例えば炭
化硅素（ＳｉＣ）等のように汚染度が少なく、耐熱性の
高い材質により構成することが望ましい。これにより、
ヒータユニット３０を処理空間より完全に隔離すること
が可能になり、ヒータユニット３２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、また、
ヒータユニット３０から発生する高温の輻射熱に対して
も耐熱性等を確保することができるからである。なお、
この場合、均熱部材２４の構造としては、例えばグラフ
ァイトの表面に炭化硅素を例えばＣＶＤコーテイングし
て形成するような構造としてもよい。

【００２３】ところで、一般に、被処理体に熱処理を行
う場合、被処理体に対する輻射熱の方向により、その熱
処理効率が変化することが知られている。つまり、絶縁
材料例えばＳｉＯ2 、Ｓｉ3 Ｎ4 よりなる膜について熱
処理を行う場合は、被処理体に対して垂直方向より輻射
熱を入射した方のが、膜の熱吸収率が高く、このため熱
処理の効率も高くなる。これに対して、金属材料例えば
アルミ、ポリシリコンよりなる膜について熱処理を行う
場合は、傾斜方向例えば垂線に対して６０度の傾斜方向
より輻射熱を入射した方が、熱処理の効率が高くなる。

【００２４】本実施例によれば、このような異なった種
類の熱処理に対して、これに対応してその熱処理効率を
最適にすることができる。この様子が図１１（ａ）、
（ｂ）に示される。つまり、例えば絶縁材料からなる膜
について熱処理を行う場合は、図１１（ａ）に示すよう
に、ウエハホルダー１２に載置されたウエハ１０をプロ
セスチューブ２２の上壁に比較的接近した処理位置で熱
処理を行うようにする。このようにすれば、同図に示さ
れるように、ウエハ１０に入射する輻射熱の成分として
は、ウエハ１０に対して水平方向に入射される成分より
も、ウエハ１０に対して垂直方向より入射される成分の
方のが多くなり、これにより熱処理効率を大幅に高める
ことができる。この場合、均熱部材２４の下端は、ウエ
ハ１０の前記処理位置と同一又はそれより下方の位置ま
で延在形成しておくことが望ましい。

【００２５】これとは逆に、例えば金属材料よりなる膜
について熱処理を行う場合には、図１１（ｂ）に示すよ
うに、ウエハ１０をプロセスチューブ１０の上壁より比
較的遠い処理位置で熱処理を行うようにする。このよう
にすれば、同図に示されるように、ウエハ１０に入射す
る輻射熱のうち、例えば６０度方向より入射する成分を
増加せることができ、熱処理効率を大幅に高めることが
できる。なお、この場合も、均熱部材２４の下端は、ウ
エハ１０の前記処理位置と同一又はそれより下方の位置
まで延在形成しておくことが望ましい。

【００２６】均熱部材２４の下端には、円筒状の石英２
６がプロセスチューブ２２を覆うようにして設けられ、
この円筒状の石英２６の下端には、円盤状の石英２８が
プロセスチューブ２２を覆うように設けられている。ま
た、ヒータユニット３０の断熱材３３の下端には、溶融
石英３４が、この石英２６に密着して覆うようにして設
けられている。更に、このプロセスチューブ２２の下端
は、石英等により形成された図示しない蓋体により密閉
されている。従って、本実施例では、プロセスチューブ
２２の周りの炉壁は、全て石英もしくは炭化硅素より形
成されることになる。従って、炉壁より重金属が発生す
ることがなく、また、ヒータユニット３０等から発生し
た重金属が透過することを防止できるため、ウエハ１０
の重金属による汚染を効果的に防止できる。これによ
り、ウエハ１０の歩留まり、信頼性等を大幅に向上させ
ることができ、プロセスの高精度化にも対応できること
となる。

【００２７】ヒータユニット３０、溶融石英３４、石英
２８の周りには、例えば石英ウールによりなる断熱材３
６が設けられている。また、この断熱材３６の周りに
は、２重構造となった例えばステンレススチール等によ
り形成されるインナーシェル３８とアウターシェル４０
が配置される。そして、更に、このインナーシェル３８
とアウターシェル４０との間、熱処理部２０の上部及び
下部には、例えば水冷ジャケットからなる水冷機構４
２、５４、６６が配置される。従って、これらの断熱手
段により、熱処理部２０内と外部とを熱隔離することが
できる。これにより、熱処理部２０内で高温熱処理を行
っている場合に、外部での操作の安全を十分に確保する
ことが可能となる。また、熱処理部２０内での熱処理の
効率を高めることができる。

【００２８】熱処理部２０の上部には、ターミナル部５
０が設けられ、例えばＯリング５２からなるシール材に
より密閉されている。ターミナル６０は、ヒータエレメ
ント３２を発熱させるための電力を、リード線６２によ
り供給させるためのものであり、絶縁部材５８により絶
縁され、また、断熱部材５６により断熱されている。

【００２９】次に、本発明の第２の実施例について図２
を用いて説明する。

【００３０】この第２の実施例にかかる熱処理装置は、
熱処理部２０、ウエハ搬入出部７０、第１の蓋体駆動部
１００、ウエハ昇降部１１０より構成される。

【００３１】熱処理部２０の構成は、第１の実施例の構
成と同様であるため、符号のみを図に示し、説明を省略
する。なお、ガス導入孔６６、ガス排気孔６８、ノズル
６９は、プロセスチューブ２２内に処理ガスを導入し、
これによりウエハ１０の熱処理を施すためのものであ
る。

【００３２】ウエハ搬入出部７０は例えば以下のような
構成となる。

【００３３】ウエハ搬入出部７０は、大気に対して気密
状態を保ちながらウエハ１０をウエハ搬入出部７０に搬
入出するための第１のロードロック室８０、第２のロー
ドロック室９０、このようにして搬入されたウエハ１０
を熱処理部２０に受け渡すための受渡し室７２により構
成される。

【００３４】第１のロードロック室８０は、ゲートバル
ブ８８、８９、搬送アーム８２、ガス導入孔８５、ガス
排気孔８６とを備える。ゲートバルブ８８、８９は装置
外部とロードロック室８０との間で、もしくは、ロード
ロック室８０と受渡し室７２との間でウエハ１０を搬入
出する際に開き、気密状態を保持する場合に閉じるとい
う開閉機能を有するものである。搬送アーム８２は例え
ば多関節を有するアームにより構成され、第１アーム８
３、第２アーム８４によりロードロック室８０と受渡し
室７２との間でウエハ１０を搬入出する機能を有する。
ガス導入孔８５はロードロック室８０の例えばＮ2 パー
ジを行うものであり、ガス排気孔８６はロードロック室
８０の例えば真空引きを行うためのものである。また、
バッファ８７は、外部との間で搬送されるウエハ１０
を、一時的に載置しておくことができ、これによりロー
ドロック室８０と外部及び受渡し室７２との間での搬送
効率を高めることができる。

【００３５】第２のロードロック室９０の構成について
は、第１のロードロック室８０の構成と同様であるた
め、対応する符号９２〜９９のみを図に示し説明は省略
する。

【００３６】受渡し室７２はウエハ１０をプロセスチュ
ーブ２２内に受け渡すためのものであり、例えばＮ2 パ
ージを行うためのガス導入孔７６、例えば真空引きを行
うためのガス排気孔７８とを備える。また、この受渡し
室７２の間には水冷機構７４が設けられ、外部との断熱
を図っている。なお石英等で形成されるプロセスチュー
ブ２２と受渡し室７２との接続部は、気密部材例えばＯ
リング７９により気密固定される。そして、受渡し室７
２とプロセスチューブ２２との間は、第１の蓋体駆動部
１００により開閉される構造となっている。

【００３７】第１の蓋体駆動部１００は図３の平面図に
示すように以下のような構成となっている。

【００３８】円板状に形成された第１の蓋体部１０２は
基台１０３上に設けられ、図示しない昇降機構により基
台１０３に対して昇降自在となっている。従って、この
第１の蓋体部１０２の昇降によりプロセスチューブ２２
と受渡し室７２との間が開閉可能となる。なお、プロセ
スチューブ２２を密閉したときに気密性を高め、断熱性
を高めるために、第１の蓋体部１０２には、リング状の
溝部にシール材１０４が設けられている。このシール材
１０４は耐熱性の高い材質であることが望ましく、例え
ばヤーン、フェルトロープにより形成される。

【００３９】基台１０３は、アーム１０７に連結固定さ
れ、このアーム１０７は駆動機構例えばエアシリンダー
１０９により水平方向に駆動可能となっている。従っ
て、プロセスチューブ２２を密閉するときは、このエア
シリンダー１０９により第１の蓋体部１０２をプロセス
チューブ２２の下方に移動させ、前記した昇降機構によ
り第１の蓋体部１０２を上昇させ、これによりプロセス
チューブ２２を密閉する。次に、プロセスチューブ２２
を開いてウエハ１０を搬送するときは、昇降機構により
第１の蓋体部１０２を下降させ、エアシリンダー１０９
により第１の蓋体部１０２を水平方向に退避させ、これ
によりウエハ１０の搬送を行う。

【００４０】なお、この場合、水平移動を確実にするた
めには例えばガイド１０８をアーム１０７に沿って設け
ることが望ましい。また、外気と受渡し室７２との間の
気密性を保つためにベローズ１０６が設けられている。

【００４１】ウエハ昇降部１１０は例えば以下のような
構成となる。

【００４２】ウエハ昇降部１１０は、昇降軸１１６が連
結固定される昇降アーム１１４を、昇降機構１１２によ
り上下動させる機能をもつものであり、これにより、ウ
エハ１０をプロセスチューブ２２内と受渡し室７２との
間で搬送することが可能となる。

【００４３】ここで、本第２の実施例では、この上下動
の際に受渡し室７２内を外気に対して気密とすべく、外
管１２０と内管１２２により構成される２重管構造のベ
ローズが、昇降アーム１１４と受渡し室７２の下部との
間に設けられている。この外管１２０は主に、内管１２
２が破損した場合の保護用の管としての役割を果たすも
のである。また、外管１２０と内管１２２との間の間隙
１２１には、ガス導入孔１２４、ガス排気孔１２６によ
り、例えば窒素、アルゴン等の不活性なガスが充填され
る。そして、この間隙１２１の圧力を調整することによ
り、ベローズの内管１２２にピンホールが生じたとき
に、装置内のプロセスガスの漏れを防止することが可能
となる。

【００４４】昇降軸１１６の上端には第２の蓋体部１４
０が連結され、ウエハホルダー１０はこの第２の蓋体部
１４０に連結された支持軸１１８により支持されてい
る。ウエハホルダー１３０は、例えば石英、高純度炭化
ケイ素等のように、耐熱性が優れ、かつ、汚染の少ない
材料により、例えば図４、図５に示すような形状に形成
される。ここで、図４はウエハホルダー１３０の断面図
であり、図５はこの平面図である。リング１３６は、複
数本例えば４本の支柱１３８に突設して形成された支持
部材１３９により四方より支持される。この支持部材１
３９には、それぞれ第１の突部１３２及び第２の突部１
３４が一体形成されている。この第１の突部１３２は、
ウエハ１０の裏面に、その突部を当接させて保持するた
めのものである。また、第２の突部１３４は、ウエハ１
０の側面に当接し、これにより、ウエハ１０の位置ずれ
を防止するためのものである。なお、第１，第２の突部
１３２，１３４は少なくとも３ヵ所に配置されればよ
い。

【００４５】このような形状のウエハホルダー１３０に
よれば、図４に示すように複数枚のウエハ１０を保持す
ることができる。しかも、このように複数枚のウエハ１
０を支持できるにもかかわらず、この複数のウエハ１０
にプロセスガスを均等に、しかも十分にフローすること
ができる。また、第１の突部１３２によりウエハ１０を
点または極小面積の面接触で支持しているので、ウエハ
１０面内の熱の均一性を確保できる。さらに、上記ホル
ダー構造により、複数のウエハ１０を均等に熱処理する
ことが可能となる。

【００４６】なお、図４では２枚のウエハ１０の上下に
ダミー部材１８を保持する構成としている。このダミー
部材１８としては、例えば未処理のダミーのウエハ、円
盤状に形成された炭化硅素などが用いられる。最上段の
ダミー部材１８によりヒーターユニット３０からの輻射
熱を反射し、又は吸収させることができる。このよう
に、ダミー部材１８を最上段に配置して使用すれば、図
１１（Ｃ）に示すように、ウエハ１０に入射する輻射熱
のうち、例えば６０度方向より入射する成分を増加せる
ことができる。従って、例えば金属材料であるアルミ、
ポリシリコンなどよりなる膜について熱処理を行う場合
に熱処理効率を大幅に高めることができる。また、最下
段のダミー部材１８はモニター用ウエハとして利用でき
る。

【００４７】第２の蓋駆動部１４０は、例えば図６に示
すような構造となっている。汚染度の少ない高純度の溶
融石英からなる蓋材１４８には、リング状の溝部１４４
が設けられており、プロセスチューブ２２のリング状突
起１４２と嵌合し密閉する構造となっている。更に、こ
のリング状の溝部１４４には、例えばフェルト、クロス
からなるシール材１４６が充填されており、これによ
り、プロセスチューブ２２と受渡し室７２をガスシール
することができ、また、プロセスチューブ２２内の断熱
効果も高めることができる。

【００４８】蓋材１４８と、その下部に設けられた例え
ばステンレスにより形成される蓋材下部１５２の間に
は、石英ファイバからなる断熱材１５０が装填され、ま
た、蓋材下部１５２の内部には例えば水冷ジャケットか
らなる水冷機構１５４が設けられている。従って、これ
により、プロセスチューブ２２内の断熱効果を更に高め
ることができる。

【００４９】次に、本第２の実施例の動作の概略につい
て述べる。ウエハ１０は、外部より例えば第１のロード
ロック室８０に搬入され、バッファ８７に載置される。
次に、第１のロードロック室８０内を大気−真空置換し
た後に、搬送アーム８２により、受渡し室７２内に搬出
され、ウエハホルダー１３０上に載置される。このと
き、バッファ８７内の下段側より順にウエハ１０を取り
だし、ホルダー１３０の上側から順に載置するとよい。
ウエハ１０への不純物の付着を防止できるからである。
その後、前述したように、第１の蓋体駆動部１００によ
り第１の蓋体部１０２が水平方向に退避し、ウエハホル
ダー１３０が、ウエハ昇降部１１０によりプロセスチュ
ーブ２２内に搬入される。この場合、本実施例では、ウ
エハホルダー１３０が上昇すると、第２の蓋体部１４０
によりプロセスチューブ２２が密閉される構造となって
いる。従って、ウエハ１０の搬送の際にも、プロセスチ
ューブ２２内の熱容量をほぼ一定に保つことができ、熱
処理効率を大幅に高めることができる。

【００５０】ウエハ１０の搬送後、ウエハ１０の各種の
熱処理が行われる。その後、ウエハホルダー１３０は、
受渡し室７２に搬出され、第１の蓋体部駆動部１００に
よりプロセスチューブ２２は密閉される。最後に、ウエ
ハ１０は第２のロードロック室９０を介して、装置の外
部に搬出され、処理を終了する。このとき、処理終了後
のウエハ１０をホルダー１３０の下側から順に取りだ
し、バッファ９７の上側から順に載置することで、ウエ
ハ１０への不純物の付着を防止できる。

【００５１】図７、図８にはヒータユニット３０に使用
される面状発熱源３１の形状の一例が示される。

【００５２】図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）では面状発熱
源３１は、ともに、例えば波状に形成されたヒータエレ
メント３２を、同心円上に３つのゾーンに分けて構成さ
れている。このように３つのゾーンに分けたのは、各ゾ
ーン毎に発熱量を制御して、つまり、例えば中心部の発
熱量を小さくして、周縁部の発熱量を大きくするという
制御によりウエハ１０に対する熱処理の面内均一性を高
めるためである。この場合、各ヒータエレメント３２に
は、電力を供給するためのヒータ端子１６０が設けられ
ているが、同図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）では、このヒー
タ端子１６０の取り出し位置がそれぞれ異なっている。
同図（ｂ）、（ｃ）に示すようにお互いの取り出し位置
が密にならないようすることにより、端子の取り出しが
容易となる。なお、同図（ｄ）では、波状に形成された
ヒータエレメント３２を渦巻状に３ゾーンに分けて構成
して、これにより面内熱均一性を高めている。また、図
８においては、３ゾーン毎に、ヒータエレメント３２の
波状形状の振幅及び密度を可変することにより、ヒータ
エレメント３２の面内密度を変化させ、これにより、ウ
エハ１０に対する熱処理の更なる均一性を高めようとす
るものである。

【００５３】図９は、３ゾーンの各ゾーン温度を検出す
るための熱電対１６２の構造の一例を示すものである。
同図に示されるように、例えばアルミナセラミック（Ａ
ｌ2Ｏ3 ）製のチューブ１６４によりカバーする構造と
しておくことが望ましい。

【００５４】図１０は、ヒータエレメント３２を断熱材
３３に取り付けるためのフックの１６６の構造について
示したものである。フック１６６は、例えばヒータエレ
メント３２と同質の材材により形成さる。そして、同図
（ａ）〜（ｇ）に示されるように、ヒータエレメント３
２は、Ｖ字状もしくはＵ字状に形成され、断熱材３３に
取り付けられたフック１６６により懸架されることによ
り断熱材３３に取り付けられる。この場合、同図（ａ）
（ｃ）（ｄ）（ｆ）（ｇ）では、断熱材３３の内部に係
止材１６８を設けて、フック１６６を係止している。ま
た、同図（ｈ）では、同図（ｉ）に示す座金１７０に設
けられた溝部１７２にフック１６６を挿通した後、座金
１７０を回転して、フック１６６を取り付けている。こ
のような構成とすれば、フック１６６及びヒータエレメ
ント３２の取り外し、取付が簡易に行え、ヒータエレメ
ント３２の交換等を容易に行うことができる。なお、フ
ック１６６の径としては、例えばヒータエレメント３２
の径の１〜３倍に形成しておくことが望ましい。なお、
図１０（ａ）〜（ｇ）においてヒータエレメント３２を
断熱材３３に取り付けた後に、この断熱材３３の上にさ
らに他の断熱材を積層してもよい。

【００５５】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が
可能である。

【００５６】例えば本発明に使用される均熱部材２４の
形状としては、断面コ字状のものに限らず、少なくとも
上述した第１の領域と、第２の領域に配置される形状と
なっていればよい。従って、例えばドーム状の形状の均
熱部材を用いてもよい。

【００５７】また本発明に係る装置により処理する被処
理体としては、少なくとも面状形状の被処理体であれば
よく、半導体ウエハ以外にも例えばＬＣＤ等であっても
よい。また本発明が適用される熱処理としては、ＣＶＤ
等以外にも例えば酸化、拡散、アニール等にも適用でき
るのはもちろんである。

【００５８】

【発明の効果】本発明によれば、面状発熱源及び均熱部
材により熱処理の均一性を高めることができる。特に本
発明によれば、第２の領域にも均熱部材が設けられてい
るため、被処理体の周縁からの放熱を効果的に防止で
き、更に効果的に熱処理の均一性を向上させることがで
き、これにより、被処理体の歩留まり等を向上させるこ
とができる。

【００５９】また、請求項２の発明によれば、処理の種
類に応じて輻射熱の入射方向を制御できるため、これに
より熱処理効率を高めることができ、熱処理の高速化を
図ることができる。

【００６０】また、請求項３の発明によれば重金属等に
よる汚染を効果的に防止でき、これにより被処理体の歩
留まり等を向上させることができる。

【００６１】また、請求項４の発明によれば、輻射熱の
入射角を更に効率的に制御できるため、これにより熱処
理効率を高め、熱処理の高速化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１図は、本発明の第１の実施例の装置につい
て示す概略断面図である。

【図２】第２図は、本発明の第２の実施例の装置につい
て示す概略断面図である。

【図３】第３図は、第１の蓋体駆動部の一例を説明する
ための概略平面図である。

【図４】第４図は、複数枚所持可能なウエハホルダーの
一例について示す概略断面図である。

【図５】第５図は、第４図のウエハホルダーを上方から
見た場合の概略平面図である。

【図６】第６図は、第２の蓋体部の断面構造についてい
示す概略断面図である。

【図７】第７図は、面状発熱源の形状の一例について示
す概略説明図である。

【図８】第８図は、面状発熱源の形状の一例について示
す概略説明図である。

【図９】第９図は、面状発熱源に電力を供給する熱電対
の取付構造について示す概略説明図である。

【図１０】第１０図は、ヒータエレメントのフックによ
り取付構造について示す概略説明図である。

【図１１】第１１図は、本実施例により異なった熱処理
を行う場合の動作状態について説明するための概略説明
図である。

【符号の説明】

１０ ウエハ １２ ウエハホルダー １８ ダミー部材 ２０ 熱処理部 ２２ プロセスチューブ ２４ 均熱部材 ３０ ヒータユニット ３１ 面状発熱源 ３２ ヒータエレメント ３３ 断熱材 ７０ ウエハ搬入出部 ７２ 受渡し室 ８０ 第１のロードロック室 ９０ 第２のロードロック室 １００ 第１の蓋体駆動部 １０２ 第１の蓋体部 １１０ ウエハ昇降部 １３０ ウエハホルダー １４０ 第２の蓋体部 １６０ ヒータ端子 １６２ 熱電対 １６６ フック

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/22 501

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理体上に形成された金属膜と、被処
   理体に形成された絶縁膜との熱処理に共用される縦型熱
   処理装置にて、前記金属膜を熱処理するに際して、 前記被処理体をホルダーにて水平に支持し、下端開口を
   介して縦型プロセスチューブ内に搬入する工程と、 前記縦型プロセスチューブの上壁と対向する上方位置に
   配置された面状発熱源に対して、前記絶縁膜の熱処理時
   の位置よりも遠い位置に前記被処理体を設定する工程
   と、 前記面状発熱源からの熱を前記縦型プロセスチューブの
   周囲に設けた均熱部材により反射させて前記被処理体に
   入射させて、前記金属膜を熱処理する工程と、 を有する
   ことを特徴とする熱処理方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の熱処理方法において、前記縦型熱処理装置にて前記被処理体上に形成された前
   記絶縁膜を熱処理するに際して、前記面状発熱源に対し
   て、前記金属膜の熱処理時の位置よりも近い位置に前記
   被処理体を設定して、前記面状発熱源から前記被処理体
   に直接入射する輻射熱により、前記絶縁膜を熱処理する
   ことを特徴とする熱処理方法。
3. 【請求項３】 請求項１及び２に記載の熱処理方法に共
   用される縦型熱処理装置であって、 被処理体の搬入出用の下端開口を有する縦型プロセスチ
   ューブと、 前記被処理体を水平に支持し、前記開口を介して前記縦
   型プロセスチューブ内に搬入して所定の処理位置に設定
   する被処理体用ホルダーと、前記被処理体を加熱する唯一の加熱源であって、 前記縦
   型プロセスチューブの上壁と対向する上方位置に配置さ
   れた面状発熱源と、 前記縦型プロセスチューブの前記上壁と前記面状発熱源
   との間の第１の領域と、前記縦型プロセスチューブの上
   端側の側壁を囲む第２の領域とに配置された均熱部材と
   を有することを特徴とする縦型熱処理装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の縦型熱処理装置におい
   て、 前記被処理体ホルダーは、処理の種類に応じて前記被処
   理体を異なる高さの処理位置に設定するものであり、か
   つ、前記均熱部材の下端は下限の前記処理位置と同一位
   置又はそれより下方の位置まで延在形成されていること
   を特徴とする縦型熱処理装置。
5. 【請求項５】 請求項３又は４に記載の縦型熱処理装置
   において、 前記均熱部材が炭化硅素で形成され、この均熱部材の下
   端より下方の前記プロセスチューブ側壁の周囲を、炭化
   硅素又は石英で覆ったことを特徴とする縦型熱処理装
   置。
6. 【請求項６】 被処理体上に形成された金属膜を熱処理
   するに際して、 前記被処理体と、その上方に配置されるダミー部材とを
   ホルダーに水平に支持し、下端開口を介して縦型プロセ
   スチューブ内に搬入する工程と、 前記縦型プロセスチューブの上壁と対向する上方位置に
   配置された面状発熱源より前記被処理体に直接入射する
   熱を前記ダミー部材により遮り、前記面状発熱源からの
   熱を前記縦型プロセスチューブの周囲に設けた均熱部材
   により反射させて前記被処理体に入射させ、前記金属膜
   を熱処理する工程と、 を有することを特徴とする熱処理方法。