JPH0594981A - 熱処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、薄膜形成もしくは熱処理を行う基板
の温度分布の均一性を向上し、信頼性・制御性の高い膜
形成を含む熱処理を実現し得る熱処理装置を提供するこ
とを目的とする。 【構成】本発明は、薄膜形成もしくは熱処理を行う基板
１を加熱するための発熱体４と、該基板１の雰囲気を維
持する熱処理室３と、該基板１を処理するために該熱処
理室３内へ導入する処理ガス５と、該基板１の温度分布
を均一化する均熱板６ａ，６ｂとから成る熱処理装置に
おいて、該均熱板６ａ，６ｂの面積が該基板１の面積よ
りも大きく、かつ、該均熱板６ａ，６ｂを該基板１の表
面近傍に配置して構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、基板の薄膜形成工程を
含む熱処理を、基板近傍に基板の温度分布を均一化する
ための均熱板を配置することにより、高い信頼性と制御
性を維持しながら実現するための熱処理装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】電子デバイス製造過程では複数回の薄膜
形成を含む熱処理工程を必要とする。例えば、Ｓｉを用
いたＭＯＳ（metal oxide semiconductor ）デバイス製
造におけるゲート酸化膜形成の基本的な工程を考えた場
合、ゲート酸化膜を形成するために下地Ｓｉ表面を熱酸
化する工程や、ゲート電極膜の堆積と電極膜中不純物を
活性化するために焼鈍する工程等が必要である。デバイ
スの微細化に伴いこれらの工程における熱処理の信頼性
・制御性の更なる向上に対する要望は極めて高く、熱処
理中の基板温度分布の均一化はその根幹を成すものと考
えられる。

【０００３】これらの工程には通常石英管を熱処理室と
した電気炉が用いられる。すなわち、その石英管の一端
からは基板を処理するための窒素や酸素、シランガス等
の処理ガスを供給できるようになっており、また、他方
の管端は排気や基板の出し入れ口として開管もしくは扉
がついた構成になっていることが多い。熱処理室である
石英管内に挿入された通常複数枚の平行・等間隔に並べ
られた基板は、その石英管の周りを取り囲むように設置
された発熱体から発生する輻射光によって所要の温度に
加熱される。すなわち、基板の一つに注目すれば、当該
基板の前後が同種の基板によって挟まれ、しかも、これ
ら前後の基板の一部はそれらを固定するための基板支持
器によって覆い隠され、結果的にその面積が減少した状
態となっている。このため、当該基板に対してその前後
の基板から輻射される輻射光強度分布は、輻射面積の減
少や輻射体の材質の違い等に起因して、当該基板の中心
部と周辺部分では異なったものとなり、当該基板の温度
分布が不均一になってしまうと言う問題があった。特に
前述した様な極微細デバイスにおいては、この様な僅か
な基板温度分布の不均一性が大きく影響し、例えば、先
のゲート酸化薄膜の酸化工程では酸化膜厚分布が不均一
となり、絶縁耐性等の信頼性が低下すると言う、実用上
極めて深刻な問題があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この様に従来技術で
は、熱処理を施す基板の表面に対向した前後の輻射体の
面積が当該基板に比べて小さかったり、また、輻射体の
材質・形状が均一・適切でないため、当該基板へこれら
周囲の輻射体から輻射される輻射光強度分布が不均一と
なり、当該基板の温度分布不均一になることから、膜形
成を含む熱処理を信頼性・制御性高く実現することは困
難であった。

【０００５】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、薄膜形成もしくは熱処理を行う基板の温度分布の均
一性を向上し、信頼性・制御性の高い膜形成を含む熱処
理を実現し得る熱処理装置を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明はこの様な課題を
解決するものであり、基板の表面近傍に、当該基板の面
積よりも大きく、かつ、均一な輻射光を発せられる材質
・形状を有した均熱板を配置することを特徴とするもの
である。

【０００７】

【作用】本発明は、基板の温度分布の均一性を向上でき
ることから、温度分布の不均一に伴う膜厚分布や不純物
拡散分布等の不均一性を低減することが可能であり、極
めて高品質の薄膜形成を含む熱処理を信頼性高く実現で
きる。

【０００８】

【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。

【０００９】本発明の実施例として、ＭＯＳ形成工程の
内、Ｓｉ基板上へ熱酸化膜を形成する工程を例に、本発
明の熱処理装置の構成とその利用方法について説明す
る。

【００１０】図１は、本発明に係わる熱処理装置の一実
施例を示す概略構成図である。同図において、１は薄膜
形成もしくは熱処理を行う基板、２は基板支持器、３は
基板の雰囲気を維持する熱処理室、４は基板を加熱する
ための発熱体、５は基板を処理するために熱処理室内へ
導入される処理ガス、６ａ、６ｂは基板の温度分布を均
一化する均熱板である。

【００１１】即ち、熱処理室３は、それらの周囲を覆う
ように設置されている電熱体等の発熱体４からの輻射光
を透過できる溶融石英等の材料で構成され、外界と独立
にその雰囲気を制御できる構成になっている。基板支持
器２に固定されたＳｉ等の基板１を熱処理室３内へ設置
し、所要の温度へ発熱体４の輻射光によって昇温した
後、窒素や酸素等の処理ガス５を処理ガス導入系（図示
省略）から導入することによって酸化膜形成等の膜形成
を含む熱処理を行う。

【００１２】本実施例では、基板１の表面近傍に、基板
１よりも面積の大きな、例えばＳｉやＳｉＣ、石英等の
処理ガス５と反応し難いか、もしくは反応しても基板１
の膜形成を含む熱処理に対して障害とならない材料で構
成され、しかも、基板１に対して均一・適切な輻射光を
放出できる材質・形状を有した均熱板６ａを設置してあ
るため、基板１の温度分布が均一化され、高精度な熱処
理を信頼性高く実現することができた。しかもこの均熱
板６ａは、基板１に供給される処理ガス５を予熱すると
共に、その流れを適切に制御する作用も有することか
ら、熱処理制御性を更に向上させることができた。さら
にまた、基板１を挟むように均熱板６ｂも付加すれば、
これらの効果をより一層向上することができる。従来装
置では、同一面積の基板を単純に並べており、また、そ
れらを支持する基板支持器の影響を直接基板が受けてし
まうため、信頼性・制御性の高い膜形成を含む熱処理を
実現することは困難であったが、この様に、基板１より
も大きな面積の均熱板６ａ、６ｂを用いることにより、
基板１の周辺部と中央部の温度分布を均一化し、しかも
処理ガス５の温度・流れを精細に制御することが可能に
なり、熱処理の信頼性を飛躍的に向上することができ
た。

【００１３】尚、本実施例の熱処理は今後の大口径化に
必要な技術である。又、均熱板の形状は、平板状でウェ
ハよりも大きく、表面が輻射光を散乱する凹凸をもつ場
合、より基板の温度分布の均一化に効果がある。更に、
熱処理の再現性の向上、熱処理の均一化等の効果が期待
できる。

【００１４】以上述べた実施例はゲート酸化膜形成工程
を例に説明したものであるが、これ以外にもエピ膜形成
や拡散熱処理等の各種の薄膜形成や熱処理に本発明が適
用できることは言うまでもない。また、基板や均熱板を
複数枚使用した装置構成や、基板を動径方向に複数枚並
べた装置構成、さらには、熱処理室を横型にした装置構
成の場合でも本発明が適用できることは当然可能であ
り、本発明の主旨を逸脱するものではない。

【００１５】

【発明の効果】以上述べた様に、本発明により極めて高
品質の薄膜形成を含む熱処理を信頼性高く実現できる。

【００１６】本発明は、高品質のゲート酸化膜形成を始
めとして、様々な高品質エピ膜形成や拡散熱処理等を信
頼性高く実現する上で非常に有効である。したがって、
本発明を実施することによる工業上の利点は極めて大き
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる熱処理装置の１実施例を示す概
略構成図である。

【符号の説明】

１…基板、２…基板支持器、３…熱処理室、４…発熱
体、５…処理ガス、６ａ，６ｂ…均熱板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 薄膜形成もしくは熱処理を行う基板を加
   熱するための発熱体と、該基板の雰囲気を維持する熱処
   理室と、該基板を処理するために該熱処理室内へ導入さ
   れる処理ガスと、該基板の温度分布を均一化する均熱板
   とから成る熱処理装置において、該均熱板の面積が該基
   板の面積よりも大きく、かつ、該均熱板が該基板の表面
   近傍に配置されていることを特徴とする熱処理装置。