JP3464005B2 - 熱処理方法 - Google Patents

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（Ｔａ₂ Ｏ₅ 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
状発熱源を同心円状の複数の環状帯域ごとに分割して温
度制御することにより、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熱処理方法を提
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
対向するよう配置した、直径の異なる複数の環状発熱体
が同心円状に配列されると共に外径を前記被処理体の外
径の２倍以上としてなる面状の抵抗発熱源と、前記複数
の環状発熱体に熱電対よりなる温度センサーを設け、該
温度センサーからの温度検出信号に基づいて加熱制御す
る加熱制御部と、前記被処理体と前記面状の抵抗発熱源
とを相対的に接近させる移動機構と、前記被処理体を、
面状の抵抗発熱源とを対向した状態で、その中心を軸と
して回転させる回転機構とを備えた熱処理装置を用いて
行なう熱処理方法であって、前記移動機構により、前記
被処理体の温度が室温から第１の温度に達するまで第１
の速度で前記被処理体と前記抵抗発熱源とを近接する方
向に移動させ、前記被処理体の温度が前記第１の温度に
達すると、次に前記被処理体の温度が前記第１の温度か
らこれよりも高い第２の温度に達するまで前記第１の速
度よりも遅い第２の速度で前記被処理体と前記抵抗発熱
源とを近接する方向に移動させ、前記被処理体及び前記
抵抗発熱源が、前記被処理体の温度が前記第２の温度に
達する最短離間距離まで移動した時、前記被処理体と前
記抵抗発熱源との相対的移動を停止させ、かつ、前記面
状の抵抗発熱源の中央側よりも外周側の環状発熱体をよ
り高温となるように温度制御することにより、前記被処
理体の熱処理を行ない、かつ、前記移動機構により、前
記最短離間距離を50〜150mmの範囲に設定することを特
徴とする。 【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
る。しかも、面状発熱源が直径の異なる複数の環状発熱
体が同心円状に配列されてなり、この複数の環状発熱体
を独立に加熱制御する加熱制御部を設けるので、面状発
熱源を同心円状の複数の環状帯域ごとに分割して温度制
御することができ、その結果、被処理体の全面を高い精
度で均一に加熱処理することができる。また、面状の被
処理体と面状発熱源とを移動機構により相対的に急速に
接近させることにより、急速熱処理が可能となる。 【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、特に、半導体
ウエハの酸化・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１は本実施例に係る熱処理装置の
概略図であり、図２は面状発熱源の環状発熱体の概略図
である。１は面状の被処理体である半導体ウエハ、２は
面状発熱源、２５は加熱制御部、３はウエハ保持具、４
は保温材、５は移動機構である。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
３１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。 【００１１】面状発熱源２は、半導体ウエハ１の処理面
１１に対向するよう例えば直上部において保温材４の上
部内壁に固定配置されている。なお、この面状発熱源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。そして、図２に示すよう
に、直径の異なる例えば５個の環状発熱体２１Ａ，２１
Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅが同心円状に配列されて面
状発熱源２が構成されている。環状発熱体２１Ａ〜２１
Ｅには熱電対等からなる温度センサー２６Ａ〜２６Ｅが
設けられており、これらの温度センサーは加熱制御部２
５に接続されている。加熱制御部２５は、温度センサー
２６Ａ〜２６Ｅからの信号に基づいて、各環状発熱体２
１Ａ〜２１Ｅの温度を独立に制御するものである。例え
ば半導体ウエハ１の中央部よりも周辺部の方が放熱しや
すいので、面状発熱源２の中央側よりも外周側の環状発
熱体をより高温となるように温度制御することにより、
半導体ウエハ１の全面を均一な温度で加熱処理すること
ができる。 【００１２】なお、５個の環状発熱体のすべてをまった
く別個独立に温度制御してもよいし、あるいは適宜のも
のを組合せて複数のグループを形成してグループごとに
制御するようにしてもよい。例えば環状発熱体２１Ａと
２１Ｂとを１組として共通の温度に制御し、環状発熱体
２１Ｃ〜２１Ｅを別な１組として共通の温度に制御する
ようにしてもよい。また、温度センサーにより面状発熱
源２の各環状発熱体の温度を検出する代わりに、放射温
度計を用いて半導体ウエハ１の環状帯域ごとの温度を直
接測定するようにし、この検出信号に基づいて加熱制御
部２５により温度制御を行ってもよい。 【００１３】面状発熱源２と半導体ウエハ１のとの最短
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、例えば５０〜１５０ｍｍ程度
とされる。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。 【００１４】面状発熱源２の各環状発熱体２１Ａ〜２１
Ｅ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用い
て構成することができる。例えば二ケイ化モリブデン
（ＭｏＳｉ₂ ）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。 【００１５】この面状発熱源２の環状発熱体により構成
される発熱面の外径は半導体ウエハ１の外径の２倍以上
であることが好ましい。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。 【００１６】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ことが好ましい。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。 【００１７】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。 【００１８】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。 【００１９】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。 【００２０】図１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５
１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。 【００２１】図４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１１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１０
０ｍｍ／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。 【００２２】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、モータ６１は半導
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。 【００２３】図１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。 【００２４】図１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。 【００２５】図１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。 【００２６】図１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。 【００２７】このような熱処理装置によれば、面状発熱
源２よりの放射熱が、図５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。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、Ｌ
ＯＣＯＳ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。 【００２８】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５０〜１５
０ｍｍ／ｓｅｃ以上が好ましい。 【００２９】なお、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を加熱す
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こともできる。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５００℃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。 【００３０】〔実施例２〕本実施例では、特に、半導体
ウエハの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１に示
した実施例１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（ＳｉＨ₂ Ｃｌ₂ ）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（ＳｉＨ₂ Ｃｌ₂ ）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３〕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に係る熱処理装置の説明図である。 【図２】面状発熱源の具体的形態の一例を示す説明図で
ある。 【図３】実施例１の変形例に係る熱処理装置の要部の説
明図である。 【図４】半導体ウエハの酸化・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５】面状発熱源による作用効果の説明図である。 【図６】実施例２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 ２１Ａ〜２１Ｅ 環状発熱体 ２３ 均熱部
材 ２５ 加熱制御部 ２６Ａ〜２６Ｅ
温度センサー 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 ７１ 外管 ７２ 内管 ７３ マニホ
ールド ７１Ａ フランジ ７３Ａ フラン
ジ ７４ Ｏ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 ８ ガス導入管 ８０ Ｏリン
グ ９ ガス排出管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/285 Ｈ０１Ｌ 21/285 Ｃ 21/31 21/31 Ｂ Ｅ 21/324 21/324 Ｇ

Claims (1)

1. (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
   配置した、直径の異なる複数の環状発熱体が同心円状に
   配列されると共に外径を前記被処理体の外径の２倍以上
   としてなる面状の抵抗発熱源と、 前記複数の環状発熱体に熱電対よりなる温度センサーを
   設け、該温度センサーからの温度検出信号に基づいて加
   熱制御する加熱制御部と、 前記被処理体と前記面状の抵抗発熱源とを相対的に接近
   させる移動機構と、 前記被処理体を、面状の抵抗発熱源とを対向した状態
   で、その中心を軸として回転させる回転機構とを備えた
   熱処理装置を用いて行なう熱処理方法であって、 前記移動機構により、前記被処理体の温度が室温から第
   １の温度に達するまで第１の速度で前記被処理体と前記
   抵抗発熱源とを近接する方向に移動させ、前記被処理体
   の温度が前記第１の温度に達すると、次に前記被処理体
   の温度が前記第１の温度からこれよりも高い第２の温度
   に達するまで前記第１の速度よりも遅い第２の速度で前
   記被処理体と前記抵抗発熱源とを近接する方向に移動さ
   せ、前記被処理体及び前記抵抗発熱源が、前記被処理体
   の温度が前記第２の温度に達する最短離間距離まで移動
   した時、前記被処理体と前記抵抗発熱源との相対的移動
   を停止させ、 かつ、前記面状の抵抗発熱源の中央側よりも外周側の環
   状発熱体をより高温となるように温度制御することによ
   り、前記被処理体の熱処理を行ない、 かつ、前記移動機構により、前記最短離間距離を50〜15
   0mmの範囲に設定することを特徴とする熱処理方法。