JP3980663B2 - 熱処理方法 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、熱処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造プロセスの中に、高温下においてシリコンの表面部を酸化しこれにより酸化膜(絶縁膜)を得る酸化処理や、不純物層を表面に形成したシリコン層を加熱し、これにより不純物をシリコン層内に熱拡散する拡散処理などがある。
【0003】
この種の酸化、拡散を行う熱処理装置としてバッチ式である縦型熱処理装置が知られているが、例えばキャパシタ絶縁膜の酸化膜やゲート酸化膜の形成あるいは不純物イオンの拡散処理では、極めて薄い膜や浅い接合を得る場合、膜質、膜厚や拡散深さがサーマルバジェット(熱履歴)の影響を大きく受け、バッチ式の熱処理装置では、先に反応管内に搬入されたウエハと最後の方に搬入されたウエハとではサーマルバジェットに大きな差が生じてしまう。
【0004】
そこで上述の熱処理炉を改良し、反応管内の設定位置に1枚づつウエハを保持具に載せて搬入した後急加熱する枚葉式の熱処理装置についても検討が進められている。このような枚葉式の熱処理装置について図5に示す概略図を参照しながら説明すると、1は縦型の反応管であり、熱処理領域を含む部分が断熱体10で囲まれている。この反応菅1には、上から下へ向って処理ガスが流れるように処理ガス供給管11及び排気管12が設けられている。
【0005】
反応管1の中には、スループットを確保するために例えば150〜200mm/秒程度の速度で昇降できるようにウエハ保持具13が設けられており、このウエハ保持具13には反応管1の下方側の移載室14にて図示しない搬送手段により1枚のウエハWが載置され、ウエハWが所定位置まで上昇した後抵抗発熱体15a及び均熱体15bよりなる加熱部15により所定の熱処理温度まで加熱されると共に処理ガス供給管11より処理ガスが供給されて例えば常圧雰囲気で酸化処理される。
【0006】
そして移載室14に移載された処理前のウエハWが加熱部15よりの輻射熱を直接受けることによる熱履歴の影響を軽減し、また処理済みのウエハについても冷却させるために反応管1と移載室14との間に光遮断バルブであるシャッタ16が左右両側にて進退自在に設けられている。なおこのシャッタ16にはウエハ保持具13の昇降軸17に密接するように半円状の切り欠きが形成されている。また排気管12よりも下方側の反応管1に連通する領域をパージガス例えば不活性ガスでパージするように図示しないがパージガス供給管が設けられている。
【0007】
【発明が解決しようとしている課題】
しかしながら上述の装置では、ウエハWをウエハ保持具13にて移載室から所定位置まで昇降させる際、処理ガスの流れに対向して例えば150〜200mm/秒程度の高速度で昇降させているが、ウエハWの表面積が大きいため、昇降時にウエハWが大きな抵抗(風圧)を受け、これによりウエハWの直ぐ後方領域が負圧となり、ウエハWの表面側の圧力と裏面側の圧力に圧力差が生じる。
【0008】
このため反応管1内の気流が乱れて、処理ガスのウエハ表面上への供給が不均一となり、この結果ウエハW上に形成される膜の膜厚の面内均一性が低下し、例えば50オングストローム±0.5オングストロームの面内均一性を目標としている場合、50±数オングストローム(例えば5オングストローム)にもなってしまう。ここにこの種の枚葉式熱処理装置は、半導体デバイスの微細化に対応するよう、極めて薄い膜を高精度に形成するために開発されたものであるから上述の問題は装置の性能上非常に大きな問題になっている。
【0009】
また上述のようにウエハWの直ぐ後方領域が負圧になると、ウエハWが排気口の前を通過したときに排気管12側から気体が逆流し、この結果排気管12内に吸着している吸着物や、排気管12に設けられているパーティクル除外装置に捕集されたパーティクルが逆流して反応管1内が汚染されるという問題がある。
【0010】
本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、被処理基板の移動時における反応容器内の圧力変動を抑え、面内均一性の高い熱処理を行うことのできる熱処理方法を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、加熱炉に囲まれた反応容器と、この反応容器の下方側に設けられ、被処理基板の移載を行うための移載室と、前記反応容器と移載室との間で昇降し、被処理基板を保持するための被処理基板保持部とを有し、前記反応容器内にて被処理基板保持部に保持された被処理基板を処理ガスを供給しながら熱処理する装置において、前記反応容器内を減圧状態にして前記被処理基板を昇降させながら、前記被処理基板保持部に設けた圧力検出部により被処理基板の表面側と裏面側との圧力を検出し、その検出結果に基づいて被処理基板保持部の昇降時における反応容器内の適切な圧力を定め、反応容器内をこうして定めた適切な圧力に設定して被処理基板保持部を昇降させることを特徴とする。
【0012】
請求項2の発明は、加熱炉に囲まれた反応容器と、この反応容器の下方側に設けられ、被処理基板の移載を行うための移載室と、前記反応容器と移載室との間で昇降し、被処理基板を保持するための被処理基板保持部とを有し、前記反応容器内にて被処理基板保持部に保持された被処理基板を処理ガスを供給しながら熱処理する装置において、前記反応容器内を減圧状態にして前記被処理基板を昇降させながら、前記反応容器内に上下に配列した複数の圧力検出部により反応容器内の圧力を検出し、その検出結果に基づいて前記被処理基板保持部の昇降時における反応容器内の適切な圧力を定め、反応容器内をこうして定めた適切な圧力に設定して被処理基板保持部を昇降させることを特徴とする。
【0015】
請求項3の発明は、加熱炉で囲まれた反応容器と、この反応容器の下方側に設けられ、被処理基板の移載を行うための移載室と、前記反応容器と移載室との間で昇降し、被処理基板を保持するための被処理基板保持部とを有し、前記反応容器内にて被処理基板保持部に保持された被処理基板を処理ガスを供給しながら熱処理する装置において、前記被処理基板保持部の上昇時には、前記反応容器の下部から上部へ向けてガス流を形成し、被処理基板保持部の下降時には、反応容器の上部から下部へ向けてガス流を形成することを特徴とする。
【0016】
請求項4の発明は、請求項3の発明において、ガス流速は、被処理基板保持部の昇降速度よりも速いことを特徴とする。
【0017】
請求項5の発明は、請求項1〜4記載の発明において、反応容器内を常圧雰囲気にして被処理基板を熱処理することを特徴とする。
【0018】
【作用】
請求項1及び2の方法では、被処理基板を被処理基板保持部に保持させて昇降するにあたり、反応容器内を適切な圧力に減圧する。これにより、昇降時に被処理基板が受ける抵抗が小さくなり、このため被処理基板の表裏側における圧力差が小さくなるので反応容器内の圧力変動が抑えられる。この結果反応容器内の気流の乱れが抑えられるため、膜厚の高い面内均一性を得ることができると共に、パーティクル汚染を抑えられる。
【0019】
請求項3及び4の方法では、被処理基板を被処理基板保持部に保持させて昇降するにあたり、処理ガスを被処理基板保持部と移動方向と同方向に、例えば被処理基板保持部の移動速度よりも速い速度で通流させる。これにより、昇降時において被処理基板の処理ガスによる抵抗が小さくなって、反応容器内の圧力変動が抑えられる。
【0020】
【実施例】
図1は本発明の実施例に係る熱処理方法を実施するための熱処理装置を示す断面図である。図1中2は、下端が開口し、上端が閉塞している例えば石英よりなる外管2aとこの外管2aの中に設けられた例えば石英よりなる内管2bとからなる二重管構造の反応容器をなす反応管である。前記内管2bの頂部中央には処理ガス供給路の供給口をなす開口部20が形成されている。
【0021】
前記反応管2は加熱炉200の中に配置されており、この加熱炉200は、反応管2の周囲及び上面を間隙を介して覆うように設けられた例えば炭化ケイ素(SiC)よりなる均熱部材21を備えている。更に均熱部材21の外側には断熱体22及び、水冷ジャケット23aを備えた外装体23が設けられている。また均熱部材21の上面と断熱体22との間には抵抗発熱体よりなる加熱源24が配置されている。
【0022】
前記反応管2の下部には、例えば2本の処理ガス供給管3a、3bの一端側が外管2a及び内管2b間の間隙に開口するように接続されると共に他端側が図示しない処理ガス供給源に接続されている。
【0023】
前記反応管2の下方側には、上端部が反応管2の下端部に気密に接続され、内部空間が反応管2内の空間に連続する、水冷ジャケットを有する筒状体4が配設されている。
【0024】
前記筒状体4の上部側面には、例えば互いに直径方向に対向するように例えば内径25mmの2本の排気路をなす排気管5a、5bの一端が接続されている。排気管5aは途中で2本の排気管51、52に分岐しており、一方の排気管51の他端側は遮断バルブV1及び圧力調整用バルブ53を介して減圧手段例えば真空ポンプ54に接続され、他方の排気管52の他端側は遮断バルブV2及び圧力調整用バルブ55を介して排気ポンプ56に接続されている。なお他方の排気管5bについても同様の構成となっているが、図示を省略してある。
【0025】
前記筒状体4における前記排気管5a、5bの排気口よりも下方側には後述のウエハ保持具と外部との間でウエハの移載を行うための移載室41が形成されており、この移載室41の側壁部にはゲートバルブにより開閉されるウエハWの搬入出口42が形成されている。また移載室41の上部両側には、反応容器側からの輻射熱を遮断するためのシャッタS1、S2が設けられると共に、移載室41の下部両側にも、筒状体4の底部側との間を遮断するように、シャッタS3、S4が設けられており、シャッタS3、S4は閉じたときに昇降軸26を囲む半円状の切り欠きが先端に形成されている。43、44、45、46はシャッタの待機室であり、これらシャッタの待機室及び筒状体4の底部には、夫々パ−ジガス供給管G1〜G5が接続されている。
【0026】
前記反応管2内には被処理基板保持部であるウエハ保持具6が設けられており、このウエハ保持具6は、載置部61より上方に突出する突起部62の上にウエハWを保持するように構成されている。このウエハ保持具6には、3個の圧力検出部P1〜P3が設けられており、これら圧力検出部P1〜P3の検出端(先端)は、夫々ウエハWの表面中心部付近より若干上方位置、ウエハWの裏面中心部付近より若干下方位置、及びウエハWの周縁部より若干外方位置に配置されている。これら圧力検出部P1〜P3は例えば吸い込み式のものが用いられ、吸い込み管の基端側は昇降軸63内を通って下端から外部に引き出され、図示しない検出ユニットに接続されている。
【0027】
またこのウエハ保持具6は、昇降軸63の頂部に取り付けられ、昇降軸63は筒状体4の下端部にてボールネジなどの昇降機構64により昇降できるように構成されている。そして昇降軸63は、内部に回転軸を有しており、モータMにより回転軸が回転し、これによりウエハ保持具6が回転できるようになっている。
【0028】
次に上述実施例の作用について述べる。先ずウエハ保持具6を鎖線の如く移載室41内に位置させておき、搬入出口42より被処理基板であるウエハWを搬入してウエハ保持具6上に載置する。一方加熱源24よりの輻射熱が均熱体21を通じて反応管2内に入射し、所定温度の均熱領域が形成されると共に、処理ガス供給管3a、3bから処理ガス例えばO2 ガス及びHClガスの混合ガスが内管2bの頂部の開口部20を通じて反応管2内に供給される。開口部20を流れる処理ガスの流量の一例を挙げるとO2 ガス及びHClガスの流量は、例えばそれぞれ6.0リットル/分、0.25リットル/分とされる。このときシャッタS1、S2、及びS3、S4は閉じられており、反応管2からの輻射熱がシャッタS1、S2で遮られている。
【0029】
次いでシャッタ(S1、S2)を開いた後、ウエハ保持具6を上昇させるが、このときバルブV1、V2が夫々「開」「閉」の状態になっており、例えばウエハ保持具6を上昇させる直前に真空ポンプ54により排気管51、5aを介して反応管2及び移載室41の内部を所定の圧力例えば数〜数十Torrに減圧する。このウエハ保持具6の上昇時における反応管2及び移載室41内の圧力は、処理条件に応じて決定されるものであり、例えばある処理条件において、ウエハ保持具6の上昇時にウエハWの裏面側の圧力と表面側の圧力とを圧力検出部P1〜P3により夫々検出し、ウエハ保持具6の上昇速度に対応したウエハWの表裏での差圧を求めて、例えばこれらの差圧が一定値以下に減少するように決定される。このとき反応管2内の圧力をあまり下げ過ぎると、減圧に要する時間及び常圧への復帰に要する時間が長くなってしまい、スル−プットが低下してしまうので、設定されたウエハの昇降速度において気流の乱れを十分防止できる程度の適切な圧力値が決定される。なお圧力の制御は例えば圧力調整用バルブ53の開度を調整することにより行なわれる。
【0030】
このようにして反応管2内の所定位置までウエハ保持具6を上昇させた後、あるいは例えば熱処理領域の少し手前側に達したときに、圧力調整用バルブ53を調整して反応管2内を常圧付近まで高めた後、バルブ53を閉じると共にバルブV2を開いて、排気ポンプ56の排気に切り替え反応管2及び移載室41内部の圧力を常圧雰囲気にして、ウエハWを例えば1000℃まで加熱し、ウエハWの表面に例えば膜厚50オングストロームの酸化膜を形成させる。
【0031】
この後バルブV2を閉じバルブV1を開いて反応管2及び移載室41の内部を真空ポンプ54により、所定の圧力例えば数〜数十Torrに減圧し、この状態の下で、ウエハ保持具6を移載室41まで下降させる。そしてバルブV1を閉じると共にバルブV2を開いて反応管2及び移載室41の内部の圧力を常圧に戻した後、シャッタ(S1、S2)が閉じられて、ウエハWの移し替えが行なわれる。
【0032】
このような実施例によれば、ウエハ保持具6の昇降時に反応管2及び移載室41の内部の圧力は所定の圧力に減圧されているので、ウエハWの移動時にウエハWの受ける抵抗(風圧)の程度が極めて小さくなり、これによりウエハWの上昇時にはウエハWの裏面側が、また下降時にはウエハWの表面側が負圧となるが、その負圧の程度が小さく、このためウエハWの表面側と裏面側の圧力の差も極めて小さくなるため、反応管内の圧力変動が抑えられ、これによって気流の乱れも抑えられる。
【0033】
この結果処理ガスはほぼ均一にウエハWの表面へ流れるので酸化膜の成長の乱れが少くなり、酸化膜の膜厚を精度良く制御できると共に高い面内均一性を得ることができる。また上述のようにウエハWの昇降時のウエハWの表裏側での負圧の程度が小さくなると、ウエハWが排気口付近を通る際に、排気管5a、5b内での逆流が全く起こらないか、仮に起ったとしてもその程度は極めて小さい。
【0034】
この結果排気管5a、5b内の付着物やパーティクル除去装置内のパーティクルが反応管2内に逆流することが全くないか、あるいはほとんど逆流しないため、反応管2内の汚染を低減することができる。
【0035】
そして次に異なる処理条件で酸化処理を行う場合には、上述の方法によりウエハ保持具6の昇降速度に対応したウエハWの表面側と裏面側の圧力が検出され、この検出値に基づいて適切な圧力条件が設定され、設定された圧力条件に基づいて、ウエハWの昇降時に反応管2内が減圧されることとなる。
【0036】
次いで本発明の第2実施例について図2を参照しながら説明する。この実施例は、反応管2の内部例えば内管2bの内側に、複数の圧力検出部P1〜Pnを上下方向に並べて配列する圧力検出手段60を配設し、各圧力検出部の検出値に基づいてウエハ保持具6の昇降時における反応管2及び移載室41内の適切な圧力を求めるようにしたものである。即ち、例えばウエハ保持具6が上昇しているときに各圧力検出部P1〜Pnにて反応管2内の圧力を検出するし、ウエハWの位置と圧力検出値とを対応させることにより、ウエハWの上昇(あるいは下降)に伴う反応管2内の圧力分布が得られ、減圧状態を種々変えて各条件毎に圧力分布を得ることにより、この圧力分布を平均化するように反応管2内の適切な圧力値が決定される。またウエハ保持具6の下降時の反応管2内の適切な圧力も同様の方法にて決定される。なお本実施例では、圧力検出手段に関する部分を除けば図1の装置構成と同一である。
【0037】
このような実施例においては、予め圧力検出部P1〜Pnにより、ウエハ保持具6の昇降時の昇降速度に対応したな圧力分布を調べ、この分布を平均化するように反応管2内の適切な圧力値が決定されるので、ウエハ保持具の昇降時における反応管2内の圧力変動が抑えられ、このため上述の第1実施例と同様に酸化膜を精度よくかつ高い面内均一性で形成できると共にパーティクルの混入を抑えることができる。
【0038】
続いて本発明の第3実施例について図3を参照しながら説明する。この実施例は、移載室41と反応管2との間に、加熱源24からの輻射熱を遮断しかつ移載室41と反応管2との間を気密に閉じることのできる開閉手段7を設けると共に、移載室41に減圧用の排気管8を接続した熱処理装置を用いる方法である。
【0039】
前記開閉手段7は、図2及び図3に示すように光遮断用のシャッタS1、S2と、待機室43、44の上部内壁にシャッタS1、S2の上面周縁部に押圧されるリング状のベローズ体71とを有しており、シャッタS1、S2が閉じたときにベローズ体71の下面の押圧面部が押圧領域70を押圧して移載室41と反応管2との間を気密に区画するように構成されている。ベローズ体71は例えば内部空間の気圧をコントロールして伸縮できる(上下できる)ように構成されている。前記排気管8は、遮断用バルブV3及び圧力調整用バルブ81を介して真空ポンプ82に接続されている。なお本実施例はこの他の部分の装置構成は図1の装置構成と実質的に同一である。
【0040】
この実施例では、先ずシャッタ(S1、S2)、(S3、S4)を閉じておくと共に、移載室41にてウエハ保持具6上に外部から搬入されたウエハWを載置する。このときベローズ体7がシャッタS1、S2の上面を押し付け、またシャッタS1、S2が気密に接合されているため反応管2と移載室41とは気密に区画されていると共に、反応管2内は例えば前の工程において排気管51を介して所定の減圧状態になっている。
【0041】
次いで真空ポンプ82により排気管8を介して移載室41内を、予め設定された所定の圧力に減圧し、バルブV3を閉じた後シャッタS1、S2を開いて、ウエハ保持具6を反応管2内の所定の位置へ上昇させる。そしてウエハWの上昇時には、例えば反応管2の開口部20及びパージガス供給管G1〜G5から夫々処理ガス及びパージガスを所定の流量で反応管2内及び筒状体4内に供給しながら、排気管5a、5bを通じて真空ポンプ54により減圧雰囲気となるように減圧排気され、例えばウエハWが熱処理領域に達する少し前あるいは達した直後に処理ガス及びパージガスの流量を増やすと共に圧力調整バルブ53を調整し、これにより反応管2内を常圧に近い圧力まで戻した後バルブV1を閉じバルブV2を開いて排気ポンプ56により排気しながら常圧雰囲気下でウエハWの表面に熱処理例えば酸化膜が形成される。
【0042】
続いてバルブV2を閉じ、V1を開いて真空ポンプ54により反応管2内及び移載室41を所定の圧力に減圧して、この減圧状態下でウエハ保持具6を移載室41まで下降させ、シャッタ51、52を閉じかつベローズ体7を伸長させて反応管2と移載室41との間を気密に閉じる。この後パージガスを供給して移載室41の圧力を常圧に戻し、搬出入口42を開いてウエハWの移し替えを行う。
【0043】
この実施例では、上述の第1実施例と同様の効果を得ることができ、さらに移載室41に減圧用の排気管8を接続すると共に、反応管2と移載室41との間をシャッタ(S1、S2及びベローズ体7)で気密に塞ぐようにしたので、移載室41にてウエハ保持具6にウエハWを移載している間、反応管2内を減圧雰囲気に維持することができ、移載後は移載室41のみを減圧すればよいので、反応管2及び移載室41の両方を減圧する場合に比べて減圧する領域が少ないため、減圧に要する時間を短縮させ、スループットの向上を図ることができる。
【0044】
次いで本発明の第4実施例について図5を参照しながら説明する。本実施例は、反応管2の下部に、内管2bの内側に処理ガスを供給するように、例えば2本の処理ガス供給管9a、9bの一端側が接続されると共に、反応管2の外管2aと内管2bとの間から排気するように外管2aに排気管91の一端が接続されたものである。この排気管91はバルブV6を介して図示しない排気手段に接続されている。その他の部分は、減圧するための手段を備えていないことを除けば図1の装置の構成と同一であり、圧力検出手段としては図2に示すものを用いてもよいし、その他の部分を図3の装置の構成と同一にしてもよい。
【0045】
この実施例では、移載室41にてウエハ保持具6上にウエハWを載置する一方、排気管5a、5bのバルブV4、V5を閉じ、排気管91のバルブV6を開いて、排気管91より反応管2内を排気しながら、処理ガス供給管9a、9bより反応管2内に処理ガスを供給して、処理ガスを反応管2の下部から上部へ向けて、例えばウエハ保持具6の上昇速度よりも速い速度で通流させる。
【0046】
この後、シャッタ(S1、S2)を開けて、ウエハ保持具6を反応管2内の所定の位置まで上昇させ、ウエハWの酸化処理を行う。ウエハWの上昇時は、例えばパージガス供給管G1〜G5のパ−ジガスの供給は停止しておく。この処理が終了すると、バルブV6を閉じて排気管91による排気と、処理ガス供給管9a、9bによるガス供給を停止して、今度はバルブV4、V5を開いて排気管5a、5bにより反応管2内を排気すると共に、処理ガス供給管3a、3b(3bは図では見えない)により処理ガスを供給して、処理ガスを反応管2の上部から下部へ向けて、例えばウエハ保持具6の下降速度よりも速度で通流させ、この状態でウエハ保持具6を移載室41まで下降させる。
【0047】
この実施例では、ウエハ保持具6の昇降時には、ウエハ保持具6の移動方向と同じ方向に処理ガスを通流させ、しかもウエハ保持具6の移動速度よりも速い速度で通流させているので、ウエハWが処理ガスの流れと反対の方向に移動する場合に比べて、処理ガスに対する抵抗が少なくなることからウエハの受ける風圧も極めて少なくなり、このためウエハ保持具6の移動時における反応管2内の圧力変動が抑えられる。この結果上述の第1実施例と同様に酸化膜を精度よくかつ高い面内均一性で形成できると共に、パーティクルの混入を抑えることができる。
【0048】
またこの実施例では、ウエハ保持具6の昇降時に反応管2内を減圧してもよく、この場合にはさらにウエハWの受ける風圧が抑えられてより高い酸化膜の膜厚の面内均一性を得ることができる。
【0049】
以上において本発明では、ウエハ保持具を昇降させる際に、圧力検出部により圧力を検出し、この値に基づいて制御部よりバルブの開度を制御して、反応管内の圧力を制御するようにしてもよい。
【0050】
ここでウエハ保持具6を熱処理領域の所定位置まで減速させる速度パターンや、ウエハ保持具6を熱処理領域から下降させるタイミングあるいは反応管2内における酸化ガスと不活性ガスとの切り換えのタイミングなどをプロセス毎に決定するために、ウエハWの複数個所の温度を検出し、その検出結果に基づき決定することが考えられ、このためウエハ保持具6に例えば熱電対よりなる温度検出器を設けることを検討している。
【0051】
ところで複数の熱電対をウエハ保持具6に設けるにあたっては、移載室においてウエハの移し替えを行うための搬送アームと熱電対との干渉を避けながら複数点の温度検出を行うことができる構造とすることが必要である。このような熱電対付きウエハ保持具6の構成例を以下に述べると、図8〜図10に示す例では、ウエハ保持具6の支軸30(先の実施例における昇降軸や回転軸を含む部分)内に、例えば石英よりなる保護管内に配線を施した熱電対を複数例えば6本収納し、これら熱電対の先端部側を引き出して図に示すような構造としている。即ち3本の熱電対92a〜92cについては、ウエハWの裏面側から表面側にウエハWを跨いで、側面から見た形状がコ字型となるように構成されており、各熱電対92a〜92cは平面位置(上から見た位置)がウエハWの中心に対して45度づつずれて配列されている。また各熱電対92a〜92cの先端部(検出端)は、例えばウエハW表面から数十mm上方位置であって、夫々ウエハWの中心と外縁との中間付近、中心部、外縁付近に位置している。
【0052】
更に残り3本の熱電対92d〜92fについては、先端部はウエハWの裏面から、搬送アーム31の進入スペース分の距離だけ下方位置であって、ウエハWの外縁付近、中心と外縁との中間付近、中心部に位置しており、熱電対92d、92eは、夫々ウエハWの中心部に対して熱電対92c、92aと反対側に位置している。これら熱電対については、例えば外径4mmの石英よりなる内管内に例えば線径0.5mの熱電対線を挿入し、先端が閉じられた外径5mmの石英よりなる外管を内管の外に嵌合して構成されている。なお図10中32は保持具本体、33はウエハ支持用の突起部であり、これらは図8、図9では省略してある。
【0053】
このようなウエハ保持具6においては図8に示すように搬送アーム31が熱電対92d、92eの間から、熱電対92d、92e、92fの先端部とウエハWの裏面との間の間隙に進入し、ウエハWを保持してウエハWの移し替えが行われ、搬送アーム31を熱電対とが干渉しない。
【0054】
またウエハ保持具6は、図11に示すように、ウエハWの表面側を検出する熱電対93a〜93cをウエハWの中心に対して90度づつずらして配置し、熱電対93a〜93cが配列されていないウエハWの半面領域側からウエハWと裏面側の熱電対93dとの間に搬送アーム31を進入させてもよいし、あるいは図12に示すように、図8に示すウエハ保持具6を用い、切り欠き34を先端に有する搬送アーム31を用い、ウエハWの裏面側の熱電対92e側から搬送アーム31を進入させて、切り欠き34内に熱電対92e、92fが入り込むようにし、こうして両者の干渉を避けるようにしてもよい。
【0055】
そしてまた熱電対自体でウエハWを保持し、ウエハWの保持と温度検出との役割を熱電対に持たせるような構造としてもよく、その構成例を図13に示すと、このウエハ保持具6は、ウエハWの裏面の周縁部近傍を保持する熱電対94と、ウエハWの周縁外方の温度を検出する熱電対95と、ウエハWの裏面中心部の温度を検出する熱電対96とを備えており、搬送アームはウエハWと熱電対96との間の隙間に進入することになる。なお熱電対94、95は、夫々例えば3個ずつウエハWの中心に対して120度ずつづれた位置に設けられる。
【0056】
なお酸化処理によるゲート酸化膜やキャパシタ絶縁膜などの極薄酸化膜の形成や、不純物イオンの拡散処理などについて、本発明は好適なものであるが、その他CVD処理、あるいはアニール処理などの熱処理を行う場合に適用することができる。
【0057】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、被処理基板保持部の移動時における反応容器内の圧力変動を抑えることができるため、面内均一性の高い熱処理を行うことができると共に、パーティクル汚染を低減できるため、歩留まりが向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法の一実施例に用いられる熱処理装置を示す断面図である。
【図2】本発明方法の他の実施例に用いられる熱処理装置を示す断面図である。
【図3】本発明のさらに他の実施例に用いられる熱処理装置を示す断面図である。
【図4】図3の実施例で用いられる開閉手段を示す斜視図である。。
【図5】本発明のさらにまた他の実施例に用いられる熱処理装置を示す断面図である。
【図6】図5に示す熱処理装置の作用を示す説明図である。
【図7】図5に示す熱処理装置の作用を示す説明図である。
【図8】熱電対付きウエハ保持具の構成例を示す図である。
【図9】熱電対付きウエハ保持具の構成例を示す図である。
【図10】熱電対付きウエハ保持具の構成例を示す図である。
【図11】熱電対付きウエハ保持具の構成例を示す図である。
【図12】熱電対付きウエハ保持具の構成例を示す図である。
【図13】熱電対付きウエハ保持具の構成例を示す図である。
【図14】従来の熱処理装置を示す概略断面図である。
【符号の説明】
2 反応管
2a 外管
2b 内管
24 抵抗発熱体
3a、3b、9a、9b 処理ガス供給管
4 筒状体
41 移載室
S1、S2、S3、S4、 シャッタ
5a、5b、8、91 排気管
54、82 真空ポンプ
56 排気ポンプ
6 ウエハ保持具
7 開閉手段
P1〜Pn 圧力検出部
60 圧力検出手段
92a〜92c 熱電対
W ウエハ
Claims (5)
- 加熱炉に囲まれた反応容器と、この反応容器の下方側に設けられ、被処理基板の移載を行うための移載室と、前記反応容器と移載室との間で昇降し、被処理基板を保持するための被処理基板保持部とを有し、前記反応容器内にて被処理基板保持部に保持された被処理基板を処理ガスを供給しながら熱処理する装置において、
前記反応容器内を減圧状態にして前記被処理基板を昇降させながら、前記被処理基板保持部に設けた圧力検出部により被処理基板の表面側と裏面側との圧力を検出し、その検出結果に基づいて被処理基板保持部の昇降時における反応容器内の適切な圧力を定め、反応容器内をこうして定めた適切な圧力に設定して被処理基板保持部を昇降させることを特徴とする熱処理方法。 - 加熱炉に囲まれた反応容器と、この反応容器の下方側に設けられ、被処理基板の移載を行うための移載室と、前記反応容器と移載室との間で昇降し、被処理基板を保持するための被処理基板保持部とを有し、前記反応容器内にて被処理基板保持部に保持された被処理基板を処理ガスを供給しながら熱処理する装置において、
前記反応容器内を減圧状態にして前記被処理基板を昇降させながら、前記反応容器内に上下に配列した複数の圧力検出部により反応容器内の圧力を検出し、その検出結果に基づいて前記被処理基板保持部の昇降時における反応容器内の適切な圧力を定め、反応容器内をこうして定めた適切な圧力に設定して被処理基板保持部を昇降させることを特徴とする熱処理方法。 - 加熱炉で囲まれた反応容器と、この反応容器の下方側に設けられ、被処理基板の移載を行うための移載室と、前記反応容器と移載室との間で昇降し、被処理基板を保持するための被処理基板保持部とを有し、前記反応容器内にて被処理基板保持部に保持された被処理基板を処理ガスを供給しながら熱処理する装置において、
前記被処理基板保持部の上昇時には、前記反応容器の下部から上部へ向けてガス流を形成し、被処理基板保持部の下降時には、反応容器の上部から下部へ向けてガス流を形成することを特徴とする熱処理方法。 - ガス流速は、被処理基板保持部の昇降速度よりも速いことを特徴とする請求項3記載の熱処理方法。
- 反応容器内を常圧雰囲気にして被処理基板を熱処理することを特徴とする請求項1〜4記載の熱処理方法。
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