JP4380236B2

JP4380236B2 - 載置台及び熱処理装置

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Publication number: JP4380236B2
Application number: JP2003178690A
Authority: JP
Inventors: 淳一荒見
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2003-06-23
Filing date: 2003-06-23
Publication date: 2009-12-09
Anticipated expiration: 2023-06-23
Also published as: WO2004114377A1; US7658801B2; JP2005019479A; US20070095289A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ等に対して熱処理を行うための熱処理装置及びこれに用いられる載置台に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体集積回路を製造するには、半導体ウエハ等の被処理体に、成膜処理、エッチング処理、熱処理、改質処理、結晶化処理等の各種の枚葉処理を繰り返し行なって、所望する集積回路を形成するようになっている。上記したような各種の処理を行なう場合には、その処理の種類に対応して必要な処理ガス、例えば成膜処理の場合には成膜ガスを、改質処理の場合にはオゾンガス等を、結晶化処理の場合にはＮ₂ ガス等の不活性ガスやＯ₂ ガス等をそれぞれ処理容器内へ導入する。
例えば半導体ウエハに対して１枚毎に熱処理を施す枚葉式の熱処理装置を例にとれば、真空引き可能になされた処理容器内に、例えば抵抗加熱ヒータ等を内蔵した載置台を設置し、この上面に半導体ウエハを載置した状態で所定の処理ガスを流し、所定のプロセス条件下にてウエハに各種の熱処理を施すようになっている（例えば特許文献１）。
【０００３】
また他の熱処理装置としては、真空引き可能になされた例えばアルミニウム製の処理容器内に、例えば石英ガラスよりなる内側処理容器を設け、この内側処理容器内に抵抗加熱ヒータ内蔵の基板保持台を設け、この内側処理容器内に、種類の異なる複数の処理ガスを互いに間欠的に交互に流しつつ上記基板保持台上に保持した半導体ウエハ表面に一分子層程度の厚さの薄膜を繰り返し積層するようにした熱処理装置が知られている（特許文献２）。
ところで、半導体集積回路の高集積化及び高微細化に伴って、線幅が小さくなるばかりか、各層の更なる薄膜化が要請されており、このような状況下で、有機物汚染や金属汚染等のコンタミネーションに関してもより厳しい基準が求められている。そのため処理容器内の構造物に関しても、汚染源となる金属類を含まないより純粋な材料で形成することが行われている。例えばこのような構造物として、半導体ウエハ等を加熱する加熱ヒータやウエハを保持する載置台を例にとれば、加熱ヒータを純度の高い石英板や石英ケースで完全に覆って全体を溶着するようにした載置台が提案されている（特許文献３、４、５、６、７）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２５６４４０号公報
【特許文献２】
特開２００２−１５１４８９号公報
【特許文献３】
特開昭６３−２７８３２２号公報
【特許文献４】
特開平０７−０７８７６６号公報
【特許文献５】
特開平０３−２２０７１８号公報
【特許文献６】
特開平０６−２６０４３０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のように加熱ヒータ全体を、石英板や石英ケース内に埋め込むためには、面状の石英同士を溶着接合することからこの石英を平面性良く削り出す、いわゆる精度の高い面出し加工をしなけばならず、この加工が非常に難しくて装置自体が高価になる、といった問題があった。また材料として透明な石英を用いた場合には、内部に埋め込んだ加熱ヒータからの熱線が全方向に放射されてしまうことから、熱効率も劣ってしまう、といった問題もあった。
【０００６】
更には、加熱ヒータとして用いる材料が重金属等を含む場合には、この周囲全体が石英によって覆われていても、いわゆる熱拡散により金属原子が石英を透過してしまって半導体ウエハを汚染する、という問題もあった。
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。本発明の目的は、有機物汚染や金属汚染等のコンタミネーションの発生を抑制でき、しかも製造が比較的簡単で安価な載置台及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】
請求項１に係る発明は、不透明石英よりなる反射板の表面に、通電により熱を発生するカーボンワイヤが内部に挿通された石英管を溶接してなる加熱手段と、前記加熱手段の石英管の全体を覆うようにして設けられると共にその上に被処理体を載置するための光吸収材料よりなる載置台カバー部材と、を有することを特徴とする載置台である。
これによれば、加熱される被処理体に有機物汚染や金属汚染等のコンタミネーションを殆ど生ぜしめることなくこれを加熱することができ、しかも製造が比較的簡単なので安価に提供することができる。
この場合例えば請求項２に規定するように、前記石英管は屈曲されている。
また例えば請求項３に規定するように、前記石英管は、複数のゾーンに分割して配置されている。
【０００８】
また、例えば請求項４に規定するように、前記載置台カバー部材は、ＳｉＣよりなる。
請求項５に係る発明は、上記載置台を用いた熱処理装置であり、すなわち、真空引き可能になされた処理容器と、前記処理容器内へ所定のガスを供給するためのガス供給手段と、前記処理容器内を真空排気する真空排気系と、請求項１乃至４のいずれか一項に記載された載置台と、を備えたことを特徴とする熱処理装置熱処理装置である。
【０００９】
請求項６に係る発明は、真空引き可能になされた処理容器と、前記処理容器内へ所定のガスを供給するためのガス供給手段と、前記処理容器内を真空排気する真空排気系と、被処理体を載置する載置台と、不透明石英よりなる反射板の表面に、通電により熱を発生するカーボンワイヤが内部に挿通された石英管を溶接して形成されると共に、前記載置台と対向するように設けられた加熱手段と、を備えたことを特徴とする熱処理装置である。
この場合、例えば請求項７に規定するように、前記石英管は、屈曲されている。
また、例えば請求項８に規定するように、前記石英管は、複数のゾーンに分割して配置されている。
また、例えば請求項９に規定するように、前記載置台の上方を覆うようにして設けられた内部容器を有する。
請求項１０に係る発明は、真空引き可能になされた処理容器と、前記処理容器内へ所定のガスを供給するためのガス供給手段と、前記処理容器内を真空排気する真空排気系と、被処理体を載置する載置台と、前記被処理体を加熱する被処理体加熱手段と、前記処理容器の内側に設けられて光吸収部材よりなる内部容器と、不透明石英よりなる反射板の表面に、通電により熱を発生するカーボンワイヤが内部に挿通された石英管を溶接して形成されると共に、前記内部容器を加熱するために前記内部容器と前記処理容器の壁面との間に設けられた加熱手段と、を備えたことを特徴とする熱処理装置である。
この場合、例えば請求項１１に規定するように、前記石英管は、屈曲されている。
また、例えば請求項１２に規定するように、前記石英管は、複数のゾーンに分割して配置されている。
また、例えば請求項１３に規定するように、前記内部容器は、ＳｉＣよりなる。
また例えば請求項１４に規定するように、前記被処理体加熱手段は、載置台内に一体的に組み込まれている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明に係る載置台及び熱処理装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
＜第１実施例＞
図１は本発明に係る熱処理装置の第１実施例を示す断面構成図、図２は載置台に設けた石英管の配列を示す平面図、図３は載置台を示す断面図、図４は載置台を示す分解図である。
図示するようにこの熱処理装置２は、例えば断面の内部が略円形状になされたアルミニウム製の処理容器４を有している。この処理容器４内の天井部には必要な処理ガス、例えば成膜ガスを導入するためにガス供給手段であるシャワーヘッド部６が設けられており、この下面のガス噴射面８に設けた多数のガス噴射孔１０Ａ、１０Ｂから処理空間Ｓに向けて処理ガスを吹き出すようにして噴射するようになっている。
【００１１】
このシャワーヘッド部６内には、中空状の２つに区画されたガス拡散室１２Ａ、１２Ｂが形成されており、ここに導入された処理ガスを平面方向へ拡散した後、各ガス拡散室１２Ａ、１２Ｂにそれぞれ連通された各ガス噴射孔１０Ａ、１０Ｂより吹き出すようになっている。
すなわち、ガス噴射孔１０Ａ、１０Ｂはマトリクス状に配置されている。このシャワーヘッド部６の全体は、例えばニッケルやハステロイ（登録商標）等のニッケル合金、アルミニウム、或いはアルミニウム合金により形成されている。尚、シャワーヘッド部６としてガス拡散室が１つの場合でもよい。そして、このシャワーヘッド部６と処理容器４の上端開口部との接合部には、例えばＯリング等よりなるシール部材１４が介在されており、処理容器４内の気密性を維持するようになっている。
【００１２】
また、処理容器４の側壁には、この処理容器４内に対して被処理体としての半導体ウエハＷを搬入搬出するための搬出入口１６が設けられると共に、この搬出入口１６には気密に開閉可能になされたゲートバルブ１８が設けられている。
そして、この処理容器４の底部２０に排気落とし込め空間２２が形成されている。具体的には、この容器底部２０の中央部には大きな開口２４が形成されており、この開口２４に、その下方へ延びる有底円筒体状の円筒区画壁２６を連結してその内部に上記排気落とし込め空間２２を形成している。そして、この排気落とし込め空間２２を区画する円筒区画壁２６の底部２８には、これより起立させて例えば石英ガラスよりなる円筒体状の支柱３０が設けられており、この上端部に載置台３２が溶接により固定されている。尚、上記支柱３０をＡｌＮ等のセラミックにより形成してもよい。
【００１３】
そして、上記排気落とし込め空間２２の入口側の開口２４は、載置台３２の直径よりも小さく設定されており、上記載置台３２の周縁部の外側を流下する処理ガスが載置台３２の下方に回り込んで開口２４へ流入するようになっている。そして、上記円筒区画壁２６の下部側壁には、この排気落とし込め空間２２に臨ませて排気口３４が形成されており、この排気口３４には、真空排気系３８が接続される。具体的には、この真空排気系３８は、図示しない真空ポンプが介設された排気管３６よりなり、この排気管３６を上記排気口３４に接続して処理容器４内及び排気落とし込め空間２２の雰囲気を真空引きして排気できるようになっている。
【００１４】
そして、この排気管３６の途中には、開度コントロールが可能になされた図示しない圧力調整弁が介設されており、この弁開度を自動的に調整することにより、上記処理容器４内の圧力を一定値に維持したり、或いは所望する圧力へ迅速に変化させ得るようになっている。
また、上記載置台３２は、本発明の特徴とする加熱手段４０を有しており、この加熱手段４０を覆うようにして載置台カバー部材４２が設けられる。そして、この載置台カバー部材４２の上面に被処理体としての半導体ウエハＷを載置し得るようになっている。尚、この載置台３２及び加熱手段４０の構成については後述する。また、上記加熱手段４０は上記支柱３０内に配設された給電線４４に接続されて、電力を制御しつつ供給できるようになっている。そして、この給電線４４は図示しない石英管内に挿通され、またこの給電線４４は、上記支柱３０の下部にて電源ケーブルと接続されている。また後述するように加熱手段４０は、例えば内側ゾーンと、その外側を同心円状に囲む外側ゾーンとに分割されており、各ゾーン毎に個別に電力制御できるようになっている。従って、図示例では給電線４４は４本（図３参照）設けられる。
【００１５】
上記載置台３２には、この上下方向に貫通して複数、例えば３本のピン挿通孔４６が形成されており（図１においては２つのみ示す）、上記各ピン挿通孔４６に上下移動可能に遊嵌状態で挿通させた押し上げピン４８を配置している。この押し上げピン４８の下端には、円形リング形状に形成された例えばアルミナのようなセラミックス製の押し上げリング５０が配置されており、この押し上げリング５０に、上記各押し上げピン４８の下端を固定されない状態にて支持させている。この押し上げリング５０から延びるアーム部５２は、容器底部２０を貫通して設けられる出没ロッド５４に連結されており、この出没ロッド５４はアクチュエータ５６により昇降可能になされている。これにより、上記各押し上げピン４８をウエハＷの受け渡し時に各ピン挿通孔４６の上端から上方へ出没させるようになっている。また、アクチュエータ５６の出没ロッド５４の容器底部の貫通部には、伸縮可能なベローズ５８が介設されており、上記出没ロッド５４が処理容器４内の気密性を維持しつつ昇降できるようになっている。
【００１６】
次に、図２乃至図４も参照して、上記載置台３２及び加熱手段４０について詳しく説明する。尚、図２乃至図４には、押し上げピン４８やピン挿通孔４６（図１参照）の記載は省略してある。
図３及び図４にも示すように、この載置台３２は、上記加熱手段４０と、この加熱手段４０の上面側の全体を覆うようにして設けられる上記載置台カバー部材４２とにより主に構成される。尚、ここでは上記加熱手段４０はウエハＷを加熱するので、被処理体加熱手段として機能する。
【００１７】
具体的には、上記加熱手段４０は、ウエハＷの直径よりも大きな直径になされた円板状の反射板６０を有している。この反射板６０の全体は、内部に微細な気泡が混入されて白濁した色となっている耐熱性に優れる不透明石英よりなり、従って、この表面は外側から入射する熱線に対して不透明であり、且つこの熱線を高い反射率でもって反射し得るようになっている。この不透明石英は、熱線に対して不透明であればよく、気泡以外に材料を混入したり、表面を鏡面加工してもよい。
また上記反射板６０の周辺部には、これより上方へ起立させて位置決め突起６１が設けられており、これに嵌め込まれる載置台カバー部材４２の位置決めを行なうようになっている。この位置決め突起６１は、例えば上記反射板６０と同じ材料でリング状に形成されており、反射板６０と一体的に設けてもよいし、別体で設けるようにしてもよい。この位置決め突起６１は、上記のように載置台カバー部材４２の位置決めを行なうと共に、載置台カバー部材４２と接触してこの部分の熱をウエハＷ側へ効率的に伝達する機能も有しており、ウエハ周縁部の温度低下を防止して、ウエハ中心部と周縁部との間の温度差をなくすようになっている。
【００１８】
そして、この反射板６０の下面の略中心部に、上記石英よりなる支柱３０の上端が溶接により接合される。また、この反射板６０の上面側の表面に、所定の形状に屈曲成形された耐熱性に優れる透明な石英管６２が溶接により接合されており、この石英管６２の内部には、通電によりジュール熱を発生するカーボンワイヤ６４が挿通されている。このような石英管６２内へカーボンワイヤ６４を挿通してなるヒータは例えば特開２００１−２０８４７８号公報に示されている。上記石英管６２を反射板６０の表面に接合する際には、同じく石英により形成された接合ピン６６を用いており、この接合ピン６６を適当な箇所に配置して上記石英管６２と反射板６０の間に介在させてこれらを溶融させることにより互いの溶接を行っている。
【００１９】
ここでは図２に示すように、上記石英管６２を、内側ゾーンの石英管６２Ａと、この外側を囲むようにして設けた外側ゾーンの石英管６２Ｂとにそれぞれ同心円状に屈曲成形されている。そして、石英管６２Ａ、６２Ｂの各先端部は、電力の供給のために反射板６０の中心部に集合させて、この反射板６０に対して下方向へ貫通させて設けており、前述したように石英管６２Ａ、６２Ｂの各カーボンワイヤ６４が給電線４４に接続される。そして、各ゾーン毎の供給電力を個別に制御できるようになっている。尚、上記ゾーン数は２つに限定されず、３ゾーン、或いはそれ以上のゾーン数に分割してもよい。
【００２０】
この場合、上記各石英管６２Ａ、６２Ｂは熱加工によって容易に所望する形状に屈曲成形でき、また、上記接合ピン６６を用いて上記石英管６２Ａ、６２Ｂを容易に反射板６０の表面に接合できる。従って、上記石英管６２Ａ、６２Ｂ内のカーボンワイヤ６４から発せられた熱線は、耐熱性の高い反射板６０の表面で反射されて図示例では全て上方に向かうようになっている。
そして、上記のように形成された加熱手段４０の上面全面を覆うようにして上記載置台カバー部材４２を設けて、載置台３２の全体が構成される。具体的には、上記載置台カバー部材４２は、例えばＳｉＣのように熱伝導性が良好で含有する金属不純物が非常に少ない光吸収部材よりなり、円形の蓋状に成形されている。この蓋状の載置台カバー部材４２の側壁４２Ａの内径は、上記反射板６０の直径よりも僅かに大きく設定されて、この反射板６０の側面に密接状態で略外接するようになされている。従って、上記載置台カバー部材４２を上記反射板６０の上方より装着すると、この載置台カバー部材４２は上記位置決め突起６１により位置決めされつつ反射板６０に嵌め込まれることになる。そして、この載置台カバー部材４２の上面側に上記ウエハＷが載置されることになる。尚、上記載置台カバー部材４２の周辺部と反射板６０の周辺部とを気密に溶着し、またピン挿通孔４６（図１参照）の部分にも石英パイプを溶着するなどして、上記載置台カバー部材４２の内側空間を完全に密封状態にしてもよい。
【００２１】
次に、以上のように構成された熱処理装置の動作について説明する。
まず、未処理の半導体ウエハＷは、図示しない搬送アームに保持されて開状態となったゲートバルブ１８、搬出入口１６を介して処理容器４内へ搬入され、このウエハＷは、上昇された押し上げピン４８に受け渡された後に、この押し上げピン４８を降下させることにより、ウエハＷを載置台３２の上面、具体的には載置台カバー４２の上面に載置してこれを支持する。
【００２２】
次に、シャワーヘッド部６へ処理ガスとして例えばＴｉＣｌ₄ 、Ｈ₂ 、ＮＨ₃ 、ＷＦ₆ 、ＳｉＨ₄ 、Ｈ₂ 、ＰＥＴ、Ｏ₂ 等の成膜ガスを流量制御しつつ供給して、このガスをガス噴射孔１０Ａ、１０Ｂより吹き出して噴射し、処理空間Ｓへ導入する。そして、図示してないが排気管３６に設けた真空ポンプの駆動を継続することにより、処理容器４内や排気落とし込め空間２２内の雰囲気を真空引きし、そして、圧力調整弁の弁開度を調整して処理空間Ｓの雰囲気を所定のプロセス圧力に維持する。この時、ウエハＷの温度は、載置台３２内に設けた加熱手段４０により加熱されて所定のプロセス温度に維持されている。これにより、半導体ウエハＷの表面にＴｉ、ＴｉＮ、Ｗ、ＷＳｉ、Ｔａ₂ Ｏ₅ 等の薄膜が形成されることになる。また成膜ガスとしてＴＭＡ（トリメリルアルミニウム）とオゾンとを用いれば、アルミナ（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）を成膜することができる。
【００２３】
上記したプロセス中において、加熱手段４０の石英管（６２Ａ、６２Ｂ）内に挿通したカーボンワイヤ６４から発せられた熱線は、あらゆる方向へ向けて発せられるが、下方向に向かった熱線は、この石英管６２Ａ、６２Ｂを保持固定している不透明石英よりなる反射板６０の表面で上方向に向かって反射されて、載置台カバー部材４２を加熱し、更に、これによりこの上面に載置されているウエハＷを加熱することになる。
このように加熱手段４０を構成する反射板６０は、不純物をほとんど含まなくて純度の高い不透明石英で形成し、しかも石英管６２やカーボンワイヤ６４も不純物をほとんど含まなくて純度が高いので、有機物汚染は勿論のこと、金属汚染物のコンタミネーションが発生することを大幅に抑制することができる。しかも、反射板６０や石英管６２等の加工は比較的容易なので、製造コストも大幅に引き下げることができる。更には反射板６０により熱エネルギーを有効に、且つ効率的に使用することができる。
【００２４】
また載置台３２の構成部品である載置台カバー部材４２は、熱伝導性が良好で純度も高い熱吸収部材である例えばＳｉＣにより形成しているので、ウエハＷの温度の面内均一性を高く維持した状態でこれを加熱することができる。またこの載置台カバー部材４２は、熱吸収性のある材料で形成されていればよく、例えばカーボンを混入した不透明石英で形成してもよい。
また加熱手段４０の主要構成部品を熱衝撃に強い石英で形成するようにしたので、大容量の電力を投入できることからもって昇温レートを高くでき、例えば１０００℃／５分程度の昇温レートを得ることができる。
【００２５】
＜第２実施例＞
次に本発明装置の第２実施例について説明する。
図５は本発明の熱処理装置の第２実施例を示す断面構成図、図６は第２実施例に用いる加熱手段を示す斜視図、図７は図６に示す加熱手段の部分拡大断面図である。尚、図１乃至図４に示す構成部分と同一構成部分については同一符号を付して説明する。
この第２実施例の熱処理装置７０は、例えばアルミニウム等よりなる筒体状の処理容器４を有しており、この内部は例えば矩形状に形成されている。この処理容器４の天井部には、例えばＯリング等よりなるシール部材７２を介して例えばアルミニウム等よりなる天井板７４が気密に取り付けられている。
【００２６】
そして、上記処理容器４の底部２０の中心側には、この部分を下方向へ突状に成形してなる大口径になされた円筒状の載置台収納容器７６が形成されている。この載置台収納容器７６内には、被処理体である半導体ウエハＷを載置するために例えばＳｉＣ等のセラミック製の載置台７８が設けられており、この載置台７８内には上記ウエハＷを加熱する被処理体加熱手段として例えば抵抗加熱ヒータ８０が埋め込むようにして設けられている。この載置台７８の下面の中心部には、下方向に延びる回転軸８３が取り付け固定され、この回転軸８３は上記載置台収納容器７６の底板８２を貫通して設けられると共にこの貫通部には例えば回転可能になされた磁性流体シール８４が設けられており、上記回転軸８３を回転自在に且つ気密に支持している。また上記底板８２は、上記載置台収納容器７６の下端部に、伸縮可能になされたベローズ８６を介して気密に接合されており、図示しないアクチュエータによりこの底板８２と共に上記載置台７８を上下方向へ一体的に昇降移動可能にしている。尚、この底板８２には、ウエハＷを持ち上げるための図示しないリフタピンが設けられる。また上記載置台収納容器７６の下部側壁には、ウエハＷの搬出入の際に開閉されるゲートバルブ８８が設けられており、上記載置台７８を下方向へ降下させた状態で、外部との間でウエハＷの移載を行うことができるようになっている。
【００２７】
また処理容器４内には、上記載置台７８を中心としてその両側に第１及び第２の２つのガス供給手段９０、９２が設けられており、これらの第１及び第２のガス供給手段９０、９２より必要に応じて流量制御された成膜ガス等の処理ガスを供給できるようになっている。上記第１及び第２のガス供給手段９０、９２は、例えば耐熱性の石英パイプにより形成されており、石英パイプのノズル９０Ａ、９２Ａから上記処理ガスが供給される。この場合、上記ノズル９０Ａ、９２Ａを、矩形状の処理容器４内の両側に、それぞれ複数個並列させて配列し、処理ガスを面状にして供給するようにしてもよい。
【００２８】
またこの処理容器４の底部の両側には、上記第１及び第２のガス供給手段９０、９２に対応させて第１及び第２の２つの真空排気系９４、９６が設けられており、図示しない真空ポンプにより処理容器４内の雰囲気を必要に応じて真空引きできるようになっている。この場合、上記第１及び第２の真空排気系９４、９６は、処理空間に臨ませて設けた排気口９４Ａ、９６Ａにそれぞれ連結されている。そして、この処理容器４の内側には、上記載置台７８の上方の処理空間Ｓを覆うようにして蓋状になされた内部容器９８が設けられている。この内部容器９８は、例えばＳｉＣのように耐熱性に優れ、しかも金属原子等の不純物をほとんど含んでいなくて純度の高い光吸収部材よりなる。この内部容器９８は加熱されて処理反応を促進する機能と、処理ガスのガス流を整流する機能とを有する。そして、この内部容器９８と上記処理容器４の天井板７４の壁面との間に、本発明の特徴とする加熱手段１００が設けられる。この加熱手段１００の基本的構成は、図２乃至図４を参照して説明した場合と同様である。
【００２９】
すなわち、図６及び図７にも示すように、この加熱手段１００はウエハＷの直径よりも大きな略矩形状になされた反射板１０２を有している。この反射板１０２の全体は、内部に微細な気泡が混入されて白濁した色となっている耐熱性に優れる不透明石英よりなり、従って、この表面は外側から入射する熱線に対して不透明であり、且つこの熱線を高い反射率でもって反射し得るようになっている。そして、この反射板１０２の上面が上記天井板７４の下面に取り付けられている。また、この反射板１０２の下面側の表面に、所定の形状に屈曲成形された耐熱性に優れる透明な石英管１０４が溶接により接合されており、この石英管１０４の内部には、通電によりジュール熱を発生するカーボンワイヤ１０６が挿通されている。またこのカーボンワイヤ１０６の両端の接続端子１１０は、上記反射板１０２を反対側へ貫通し、更に上記天井板７４を気密に貫通して外部に取り出されている。上記石英管１０４を反射板１０２の表面に接合する際には、同じく石英により形成された接合ピン１０８（図６及び図７参照）を用いており、この接合ピン１０８を適当な箇所に配置して上記石英管１０４と反射板１０２の間に介在させてこれらを溶融させることにより互いの溶接を行っている。
【００３０】
従って、上記石英管１０４内のカーボンワイヤ１０６から発せられた熱線は、耐熱性の高い上記反射板１０２の表面で反射されて、図５では全て下方向に向かい、これにより光吸収部材よりなる内部容器９８を所定の温度に加熱し得るようになっている。また上記天井板７４には、これを冷却するための冷却ジャケット１１２が設けられており、この冷却ジャケット１１２に冷却水等の冷媒を流すことにより、この天井板７４を冷却できるようになっている。
【００３１】
次に、以上のように構成された熱処理装置の動作について説明する。ここでは熱処理の一例として１分子から数分子程度の厚さの非常に薄いアルミナ膜を一層ずつ多層に亘って積層する場合を例にとって説明する。
載置台７８上に載置したウエハＷは、主としてこの載置台７８に埋め込まれた抵抗加熱ヒータ８０によって所定の温度に加熱維持される。また、処理容器４内に設けた内部容器９８は、この上方に設けた加熱手段１００によって均一に加熱される。すなわち、この加熱手段１００の石英管１０４内に挿通させて設けたカーボンワイヤ１０６から発せられた熱線は、直接的に、或いはこの石英管１０４を保持する反射板１０２によって反射されて間接的に光吸収部材よりなる上記内部容器９８に吸収されてこれを所定の温度に加熱することになる。
【００３２】
一方、上記内部容器９８内へ供給される処理ガスとしての成膜ガスは間欠的に供給されて、薄い層が多層に形成される。例えば一方の第１のガス供給手段９０からは流量制御されたＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）ガスが間欠的に供給され、他方の第２のガス供給手段９２からは流量制御されたオゾンガスが、上記ＴＭＡガスとはタイミングをずらして間欠的に供給され、これによりウエハＷの表面に薄いアルミナ膜が多層に形成される。
【００３３】
具体的には、第１のガス供給手段９０からＴＭＡガスを供給する時は、この反対側の第２の真空排気系９６を駆動することにより処理空間Ｓに矢印Ａ１に示すようなガスの流れを作り、逆に第２のガス供給手段９２からオゾンガスを供給する時は、この反対側の第１の真空排気系９４を駆動することにより処理空間Ｓに矢印Ａ１とは反対方向に向く矢印Ａ２に示すようなガスの流れを作り、上記操作を複数回繰り返し行って成膜処理を行うことになる。
【００３４】
このように上記加熱手段１００を構成する反射板１０２は、不純物をほとんど含まなくて純度の高い不透明石英で形成し、しかも石英管１０４やカーボンワイヤ１０６も不純物をほとんど含まなくて純度が高いので、有機物汚染は勿論のこと、金属汚染物のコンタミネーションが発生することを大幅に抑制することができる。しかも、反射板１０２や石英管１０４等の加工は比較的容易なので、製造コストも大幅に引き上げることができる。更には反射板１０２により熱エネルギーを有効に、且つ効率的に使用することができる。
また加熱手段１００の主要構成部品を熱衝撃に強い石英で形成するようにしたので、大容量の電力を投入できることからもって昇温レートを高くでき、例えば１０００℃／５分程度の昇温レートを得ることができる。
【００３５】
尚、上記第２実施例の載置台７８として、図１乃至図４で説明した載置台３２、すなわち載置台の中に加熱手段を一体的に組み込んだ載置台を用いてもよく、この場合にはウエハＷに対するコンタミネーションの発生を一層抑制することができる。また、被処理体加熱手段である抵抗加熱ヒータ８０に替えて、加熱ランプを用いるようにしてもよい。また上記内部容器９８の材料は、透明石英でも不透明石英でもよい。更にはこの内部容器９８は設けないで、直接的に被処理体を加熱するようにしてもよい。
また上記第２実施例ではアルミナ膜の成膜処理について説明したが、これに限定されず、他の膜種の成膜処理を行うようにしてもよい。
また上記各実施例では、加熱手段４０（１００）は、透明な石英管６２（１０４）内にカーボンワイヤ６４（１０６）を挿入して形成しているが、これに限定されず、例えば図８に示す断面図のように、石英管６２（１０４）の上半分を反射用の不透明石英とし、下半分を透明石英で形成するようにして熱効率を高めるようにしてもよい。この場合、透明な石英側にウエハが位置するのは勿論である。また上記石英管の上下を逆に設定してもよい。
更には、上記各実施例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したが、これに限定されず、酸化拡散処理、アニール処理、改質処理等の他の熱処理を行うようにしてもよい。
【００３６】
また、上記各実施例では処理として熱ＣＶＤによる成膜処理を例にとって説明したが、これに限定されず、プラズマＣＶＤ処理装置、エッチング処理装置、酸化拡散処理装置、スパッタ処理装置等についても本発明を適用することができる。また、本実施例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、これに限定されず、ＬＣＤ基板、ガラス基板等にも適用できるのは勿論である。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の載置台及び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。
加熱される被処理体に有機物汚染や金属汚染等のコンタミネーションを殆ど生ぜしめることなくこれを高温に加熱することができ、しかも製造が比較的簡単なので安価に提供することができる。
また反射板を設けた場合には、熱効率が上がり、エネルギーを節約することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る熱処理装置の第１実施例を示す断面構成図である。
【図２】載置台に設けた石英管の配列を示す平面図である。
【図３】載置台を示す断面図である。
【図４】載置台を示す分解図である。
【図５】本発明の熱処理装置の第２実施例を示す断面構成図である。
【図６】第２実施例に用いる加熱手段を示す斜視図である。
【図７】図６に示す加熱手段の部分拡大断面図である。
【図８】加熱手段の変形例を示す拡大断面図である。

Claims

不透明石英よりなる反射板の表面に、通電により熱を発生するカーボンワイヤが内部に挿通された石英管を溶接してなる加熱手段と、
前記加熱手段の石英管の全体を覆うようにして設けられると共にその上に被処理体を載置するための光吸収材料よりなる載置台カバー部材と、
を有することを特徴とする載置台。
前記石英管は、屈曲されていることを特徴とする請求項１記載の載置台。
前記石英管は、複数のゾーンに分割して配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の載置台。
前記載置台カバー部材は、ＳｉＣよりなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の載置台。
真空引き可能になされた処理容器と、
前記処理容器内へ所定のガスを供給するためのガス供給手段と、
前記処理容器内を真空排気する真空排気系と、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載された載置台と、
を備えたことを特徴とする熱処理装置。
真空引き可能になされた処理容器と、
前記処理容器内へ所定のガスを供給するためのガス供給手段と、
前記処理容器内を真空排気する真空排気系と、
被処理体を載置する載置台と、
不透明石英よりなる反射板の表面に、通電により熱を発生するカーボンワイヤが内部に挿通された石英管を溶接して形成されると共に、前記載置台と対向するように設けられた加熱手段と、
を備えたことを特徴とする熱処理装置。
前記石英管は、屈曲されていることを特徴とする請求項６記載の熱処理装置。
前記石英管は、複数のゾーンに分割して配置されていることを特徴とする請求項６または７記載の熱処理装置。
前記載置台の上方を覆うようにして設けられた内部容器を有することを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一項に記載の熱処理装置。
真空引き可能になされた処理容器と、
前記処理容器内へ所定のガスを供給するためのガス供給手段と、
前記処理容器内を真空排気する真空排気系と、
被処理体を載置する載置台と、
前記被処理体を加熱する被処理体加熱手段と、
前記処理容器の内側に設けられて光吸収部材よりなる内部容器と、
不透明石英よりなる反射板の表面に、通電により熱を発生するカーボンワイヤが内部に挿通された石英管を溶接して形成されると共に、前記内部容器を加熱するために前記内部容器と前記処理容器の壁面との間に設けられた加熱手段と、
を備えたことを特徴とする熱処理装置。
前記石英管は、屈曲されていることを特徴とする請求項１０記載の熱処理装置。
前記石英管は、複数のゾーンに分割して配置されていることを特徴とする請求項１０または１１記載の熱処理装置。
前記内部容器は、ＳｉＣよりなることを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載の熱処理装置。
前記被処理体加熱手段は、載置台内に一体的に組み込まれていることを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか一項に記載の熱処理装置。