JPH08330318A - 被処理体の支持ボート - Google Patents
被処理体の支持ボートInfo
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Classifications
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
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- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
- C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
- C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
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- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
- C30B25/12—Substrate holders or susceptors
-
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- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B31/00—Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor
- C30B31/06—Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor by contacting with diffusion material in the gaseous state
- C30B31/14—Substrate holders or susceptors
-
- H—ELECTRICITY
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 上端近傍の被処理体の熱履歴を他の部分の被
処理体の熱履歴と同じようにすることができる被処理体
の支持ボートを提供する。 【構成】 縦型熱処理装置１６内にて熱処理を施すべき
複数の被処理体Ｗを載置するために多段に形成された支
持棚４８と、この支持棚を上下に連結して保持する支柱
５０Ａ〜５０Ｄとを有する被処理体の支持ボート２０に
おいて、前記支持棚の内の最上部に位置する支持棚の上
方に、熱線を遮断するための遮光板５２を設けるように
構成する。これにより、遮光板により支持棚の上端近傍
に位置する被処理体の中央部の急激な加熱を抑制し、全
体の被処理体の熱履歴を略同一にさせる。
処理体の熱履歴と同じようにすることができる被処理体
の支持ボートを提供する。 【構成】 縦型熱処理装置１６内にて熱処理を施すべき
複数の被処理体Ｗを載置するために多段に形成された支
持棚４８と、この支持棚を上下に連結して保持する支柱
５０Ａ〜５０Ｄとを有する被処理体の支持ボート２０に
おいて、前記支持棚の内の最上部に位置する支持棚の上
方に、熱線を遮断するための遮光板５２を設けるように
構成する。これにより、遮光板により支持棚の上端近傍
に位置する被処理体の中央部の急激な加熱を抑制し、全
体の被処理体の熱履歴を略同一にさせる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエハ等を熱処
理するための縦型熱処理装置に用いられる被処理体の支
持ボートに関する。
理するための縦型熱処理装置に用いられる被処理体の支
持ボートに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、半導体ウエハやＬＣＤのアモル
ファスＳｉの形成されたガラス基板等の被処理体の表面
に対して、酸化処理を施したり、拡散層、シリコン酸化
膜、シリコン窒化膜等を形成する場合には、各種の熱処
理装置が用いられている。この種の熱処理装置として、
成膜品質の高特性化の要求に応えて処理直前或いは処理
直後の自然酸化膜の付着形成を可能な限り抑制する目的
で、高速昇温及び高速降温が可能な高速昇温熱処理装置
（ＦＴＰ）が注目されている。
ファスＳｉの形成されたガラス基板等の被処理体の表面
に対して、酸化処理を施したり、拡散層、シリコン酸化
膜、シリコン窒化膜等を形成する場合には、各種の熱処
理装置が用いられている。この種の熱処理装置として、
成膜品質の高特性化の要求に応えて処理直前或いは処理
直後の自然酸化膜の付着形成を可能な限り抑制する目的
で、高速昇温及び高速降温が可能な高速昇温熱処理装置
（ＦＴＰ）が注目されている。
【０００３】この高速昇温熱処理装置は、通常の処理装
置の昇温速度或いは降温速度が、例えば３〜４℃／分で
あるのに対して、約１００℃／分の高い昇温速度及び降
温速度を達成でき、高品質な成膜の形成が可能となって
いる。処理時には、半導体ウエハは、ウエハを多数枚保
持する支持ボートに所定のピッチで多段に支持された状
態で処理炉内へ導入されているのであるが、高速昇温時
に問題になる点は、如何にして温度をウエハ面内均一状
態を維持したまま昇温させるかという点である。すなわ
ち、ヒータに近いウエハ周縁部は早く昇温する傾向があ
るのに対して、ヒータから遠い位置にあるウエハ中心部
は温度上昇が遅れる傾向にあり、このような現象を回避
するために、ウエハ周縁部の急速昇温を抑制する目的
で、ウエハを円形のリング状の支持棚で支持することが
行われている。
置の昇温速度或いは降温速度が、例えば３〜４℃／分で
あるのに対して、約１００℃／分の高い昇温速度及び降
温速度を達成でき、高品質な成膜の形成が可能となって
いる。処理時には、半導体ウエハは、ウエハを多数枚保
持する支持ボートに所定のピッチで多段に支持された状
態で処理炉内へ導入されているのであるが、高速昇温時
に問題になる点は、如何にして温度をウエハ面内均一状
態を維持したまま昇温させるかという点である。すなわ
ち、ヒータに近いウエハ周縁部は早く昇温する傾向があ
るのに対して、ヒータから遠い位置にあるウエハ中心部
は温度上昇が遅れる傾向にあり、このような現象を回避
するために、ウエハ周縁部の急速昇温を抑制する目的
で、ウエハを円形のリング状の支持棚で支持することが
行われている。
【０００４】このような状況を図８乃至図１０を参照し
て説明する。図８は一般的な高速昇温熱処理装置を示す
概略断面図、図９は支持ボートの途中の拡大断面図であ
る。処理容器２は、下端部が開口されて、１重管或いは
２重管構造になされており、この内部には、例えば石英
やＳｉＣよりなる支持ボート４に所定のピッチで多段に
載置保持されたウエハＷが収容されている。ウエハ周縁
部は、例えば４点或いは６点で支持ボート側に支持され
ることになる。この支持ボート４は、保温筒６付きの蓋
部８上に載置されており、この蓋部８により処理容器２
の下端の開口部を密閉している。また、この蓋部８は、
ボートエレベータの如き昇降機構１０に連結されてお
り、ウエハ移載時に、支持ボート４を昇降させて処理容
器２に対して搬入・搬出させるようになっている。
て説明する。図８は一般的な高速昇温熱処理装置を示す
概略断面図、図９は支持ボートの途中の拡大断面図であ
る。処理容器２は、下端部が開口されて、１重管或いは
２重管構造になされており、この内部には、例えば石英
やＳｉＣよりなる支持ボート４に所定のピッチで多段に
載置保持されたウエハＷが収容されている。ウエハ周縁
部は、例えば４点或いは６点で支持ボート側に支持され
ることになる。この支持ボート４は、保温筒６付きの蓋
部８上に載置されており、この蓋部８により処理容器２
の下端の開口部を密閉している。また、この蓋部８は、
ボートエレベータの如き昇降機構１０に連結されてお
り、ウエハ移載時に、支持ボート４を昇降させて処理容
器２に対して搬入・搬出させるようになっている。
【０００５】処理容器２の周囲には、円筒状の断熱材１
２に取り付けた多数の加熱ヒータ１４が設けられてお
り、処理容器２を側面から加熱するようになっている。
特に、加熱ヒータ１４としては、通常のものではなく、
高速昇温を可能とするために単位面積当たりの発熱量を
大きくとることができる２ケイ化モリブデン等よりなる
特殊なヒータが用いられる。このように加熱ヒータ１４
として単位面積当たりの発熱量が大きな特殊なヒータを
用いることにより、前述のように高速昇温が可能となる
が、加熱ヒータ１４に近いウエハ周辺部がヒータから遠
いウエハ中央部よりも急速に昇温する傾向にあり、ウエ
ハ面内温度を均一状態に維持した状態で昇温することが
できない。
２に取り付けた多数の加熱ヒータ１４が設けられてお
り、処理容器２を側面から加熱するようになっている。
特に、加熱ヒータ１４としては、通常のものではなく、
高速昇温を可能とするために単位面積当たりの発熱量を
大きくとることができる２ケイ化モリブデン等よりなる
特殊なヒータが用いられる。このように加熱ヒータ１４
として単位面積当たりの発熱量が大きな特殊なヒータを
用いることにより、前述のように高速昇温が可能となる
が、加熱ヒータ１４に近いウエハ周辺部がヒータから遠
いウエハ中央部よりも急速に昇温する傾向にあり、ウエ
ハ面内温度を均一状態に維持した状態で昇温することが
できない。
【０００６】そこで、図９に示すように支持ボート２に
完全リング形状の支持棚１６を設け、この上にウエハ周
縁部を保持させるようになっている。これにより、支持
棚１６には、所定の熱容量が存在することからこの部分
における昇温速度が少し抑制され、その結果、面内温度
の均一状態を略維持した状態で昇温が行われることにな
る。この時の状態は、図１０（Ａ）に示されており、図
１０（Ａ）は昇温時におけるウエハ面内方向の温度分布
を示す図である。曲線Ａは３点支持の支持棚の場合の温
度分布を示し、ウエハ周縁部の温度上昇が高いことから
周縁部に対して中心部の温度がかなり落ち込んでいる。
これに対して、曲線Ｂはリング形状の支持棚の場合の温
度分布を示し、リング状支持棚の有する熱容量によりウ
エハ周縁部の温度上昇はある程度抑制されて、好ましい
特性を示している。
完全リング形状の支持棚１６を設け、この上にウエハ周
縁部を保持させるようになっている。これにより、支持
棚１６には、所定の熱容量が存在することからこの部分
における昇温速度が少し抑制され、その結果、面内温度
の均一状態を略維持した状態で昇温が行われることにな
る。この時の状態は、図１０（Ａ）に示されており、図
１０（Ａ）は昇温時におけるウエハ面内方向の温度分布
を示す図である。曲線Ａは３点支持の支持棚の場合の温
度分布を示し、ウエハ周縁部の温度上昇が高いことから
周縁部に対して中心部の温度がかなり落ち込んでいる。
これに対して、曲線Ｂはリング形状の支持棚の場合の温
度分布を示し、リング状支持棚の有する熱容量によりウ
エハ周縁部の温度上昇はある程度抑制されて、好ましい
特性を示している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述のよう
にリング形状の支持棚を採用することにより、大部分の
ウエハの温度分布に関しては、図１０（Ａ）にて説明し
たようにウエハ周縁部の温度上昇を抑制して温度特性を
改善することができたが、支持ボートの上下端側の何枚
かのウエハに関しては、図１０（Ｂ）に示すように、逆
にウエハ中心部の温度上昇がウエハ周縁部よりも大きく
なってしまい、熱分布の逆転現象が現われてしまった。
にリング形状の支持棚を採用することにより、大部分の
ウエハの温度分布に関しては、図１０（Ａ）にて説明し
たようにウエハ周縁部の温度上昇を抑制して温度特性を
改善することができたが、支持ボートの上下端側の何枚
かのウエハに関しては、図１０（Ｂ）に示すように、逆
にウエハ中心部の温度上昇がウエハ周縁部よりも大きく
なってしまい、熱分布の逆転現象が現われてしまった。
【０００８】この熱分布の逆転現象が生ずる理由は、支
持ボートの上端側近傍に位置するウエハ以外のウエハに
関しては、上下に隣接するウエハ同士が邪魔になって周
辺部の加熱ヒータからウエハ中心部に達する熱が遮断さ
れる傾向にあるが、上端側近傍に位置するウエハは、ボ
ート上端が加熱ヒータに対して剥き出し状態のために全
体的に受ける熱量が多くなり、これがために上記リング
形状の支持棚が逆に作用して図１０（Ｂ）に示すような
逆転現象が生ずる。また、図１１はこの時の支持ボート
の上端側近傍における熱の伝わり方を模式的に示した図
であり、加熱ヒータ１４からの直接熱は破線矢印で表さ
れ、これに対してウエハ間の熱の伝達は波線矢印で表さ
れている。図から明らかなように、支持ボートの最上端
がまず熱せられ、この熱が１枚目のウエハ及びこれを支
持する支持棚から２枚目、３枚目と順番に伝わって行
く。上段と比較して中段のウエハ中心部には熱が伝わり
難いため、次第に適正な温度分布に転じて行く。
持ボートの上端側近傍に位置するウエハ以外のウエハに
関しては、上下に隣接するウエハ同士が邪魔になって周
辺部の加熱ヒータからウエハ中心部に達する熱が遮断さ
れる傾向にあるが、上端側近傍に位置するウエハは、ボ
ート上端が加熱ヒータに対して剥き出し状態のために全
体的に受ける熱量が多くなり、これがために上記リング
形状の支持棚が逆に作用して図１０（Ｂ）に示すような
逆転現象が生ずる。また、図１１はこの時の支持ボート
の上端側近傍における熱の伝わり方を模式的に示した図
であり、加熱ヒータ１４からの直接熱は破線矢印で表さ
れ、これに対してウエハ間の熱の伝達は波線矢印で表さ
れている。図から明らかなように、支持ボートの最上端
がまず熱せられ、この熱が１枚目のウエハ及びこれを支
持する支持棚から２枚目、３枚目と順番に伝わって行
く。上段と比較して中段のウエハ中心部には熱が伝わり
難いため、次第に適正な温度分布に転じて行く。
【０００９】このように、支持ボートの上端の数枚のウ
エハに関しては、熱分布の逆転現象が生じて他の部分の
ウエハとは熱履歴が異なってしまい、電気特性上好まし
くない。このため、支持ボートの上端側に、製品ウエハ
として用いることのできないダミーウエハを多く設置し
なければならないので、スループットが低下するのみな
らず、炉長もその分長くせざるを得ないという問題点が
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、上端近傍の被処理体の熱履歴を他の部分の被処理
体の熱履歴と略同じとなるようにすることができる被処
理体の支持ボートを提供することにある。
エハに関しては、熱分布の逆転現象が生じて他の部分の
ウエハとは熱履歴が異なってしまい、電気特性上好まし
くない。このため、支持ボートの上端側に、製品ウエハ
として用いることのできないダミーウエハを多く設置し
なければならないので、スループットが低下するのみな
らず、炉長もその分長くせざるを得ないという問題点が
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、上端近傍の被処理体の熱履歴を他の部分の被処理
体の熱履歴と略同じとなるようにすることができる被処
理体の支持ボートを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するために、縦型熱処理装置内にて熱処理を施すべ
き複数の被処理体を載置するために多段に形成された支
持棚と、この支持棚を上下に連結して保持する支柱とを
有する被処理体の支持ボートにおいて、前記支持棚の内
の最上部に位置する支持棚の上方に、熱線を遮断するた
めの遮光板を設けるように構成したものである。
解決するために、縦型熱処理装置内にて熱処理を施すべ
き複数の被処理体を載置するために多段に形成された支
持棚と、この支持棚を上下に連結して保持する支柱とを
有する被処理体の支持ボートにおいて、前記支持棚の内
の最上部に位置する支持棚の上方に、熱線を遮断するた
めの遮光板を設けるように構成したものである。
【００１１】
【作用】本発明は、以上のように構成したので、最上部
の支持棚の上方であって、支持ボート本体の上端部に
は、熱線を遮断する遮光板を設けるようにしたので、縦
型熱処理装置の加熱ヒータからの直接光が遮断され、支
持ボートの上端近傍に位置する被処理体は、ボート中段
部分に位置する被処理体と熱的に同じ環境状態となる。
従って、図１０（Ｂ）に示したような温度分布の逆転現
象も抑制することができ、支持ボートの上端近傍の被処
理体の熱履歴を、ボート中段部分における被処理体の熱
履歴と同様にすることが可能となる。
の支持棚の上方であって、支持ボート本体の上端部に
は、熱線を遮断する遮光板を設けるようにしたので、縦
型熱処理装置の加熱ヒータからの直接光が遮断され、支
持ボートの上端近傍に位置する被処理体は、ボート中段
部分に位置する被処理体と熱的に同じ環境状態となる。
従って、図１０（Ｂ）に示したような温度分布の逆転現
象も抑制することができ、支持ボートの上端近傍の被処
理体の熱履歴を、ボート中段部分における被処理体の熱
履歴と同様にすることが可能となる。
【００１２】
【実施例】以下に、本発明に係る被処理体の支持ボート
の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。図１は本発
明に係る被処理体の支持ボートを収容した高速昇温縦型
熱処理装置を示す断面図、図２は本発明の支持ボートの
上端を示す分解斜視図、図３は図２に示す支持ボートの
側断面図、図４は遮光板を組み付けた後の支持ボートを
示す側断面図、図５は遮光板を示す平面図、図６は支持
ボートに対する被処理体の移載状態を説明するための説
明図である。
の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。図１は本発
明に係る被処理体の支持ボートを収容した高速昇温縦型
熱処理装置を示す断面図、図２は本発明の支持ボートの
上端を示す分解斜視図、図３は図２に示す支持ボートの
側断面図、図４は遮光板を組み付けた後の支持ボートを
示す側断面図、図５は遮光板を示す平面図、図６は支持
ボートに対する被処理体の移載状態を説明するための説
明図である。
【００１３】この高速昇温縦型熱処理装置１６は、両端
が開口された高純度石英製の処理容器１８を有してお
り、この内部には、本発明に係る被処理体の支持ボート
２０が収容される。処理容器１８の下端開口部には、図
示しない昇降機構に連結されて昇降可能になされた蓋部
２２が気密に接合離脱可能に設けられており、この蓋部
２２上に回転可能になされた中空円筒体状の石英製の保
温筒２４を介して上記支持ボート２０が載置される。そ
して、この支持ボート２０には、被処理体としての半導
体ウエハＷが、上下方向に所定のピッチで多段に載置支
持されてる。上記処理容器１８内の天井部には、この中
に処理ガスを導入するための処理ガス導入ノズル２６が
設けられると共に、下部側壁には、図示しない排気ポン
プに接続された排気ノズル２８が設けられており、容器
内雰囲気を排気するようになっている。
が開口された高純度石英製の処理容器１８を有してお
り、この内部には、本発明に係る被処理体の支持ボート
２０が収容される。処理容器１８の下端開口部には、図
示しない昇降機構に連結されて昇降可能になされた蓋部
２２が気密に接合離脱可能に設けられており、この蓋部
２２上に回転可能になされた中空円筒体状の石英製の保
温筒２４を介して上記支持ボート２０が載置される。そ
して、この支持ボート２０には、被処理体としての半導
体ウエハＷが、上下方向に所定のピッチで多段に載置支
持されてる。上記処理容器１８内の天井部には、この中
に処理ガスを導入するための処理ガス導入ノズル２６が
設けられると共に、下部側壁には、図示しない排気ポン
プに接続された排気ノズル２８が設けられており、容器
内雰囲気を排気するようになっている。
【００１４】処理容器１８の外側には、この全体を覆う
ように断熱材３０が設けられており、この断熱材３０の
内側面には、全面に亘って処理容器１８を加熱するため
の加熱ヒータ３２が設けられる。この加熱ヒータ３２と
しては、例えば２ケイ化モリブデン（商品名：カンタル
スーパー発熱体）を用いており、単位面積当たりの発熱
量を、例えば１０〜３０ワット／ｃｍ2程度と非常に高
く設定してウエハの高速昇温を可能としている。また、
断熱材３０の下端部には、送風ファン３４に連結された
リング状の送風ヘッダ３６が設けられており、この送風
ヘッダ３６の適当箇所からは、上記処理容器１８と断熱
材３０との間の空間に向けて送風ノズル３８が配設され
ており、これより熱処理後のウエハ温度の降温時に冷却
空気を噴出させることにより、強制空冷を行って高速降
温を行なうようになっている。
ように断熱材３０が設けられており、この断熱材３０の
内側面には、全面に亘って処理容器１８を加熱するため
の加熱ヒータ３２が設けられる。この加熱ヒータ３２と
しては、例えば２ケイ化モリブデン（商品名：カンタル
スーパー発熱体）を用いており、単位面積当たりの発熱
量を、例えば１０〜３０ワット／ｃｍ2程度と非常に高
く設定してウエハの高速昇温を可能としている。また、
断熱材３０の下端部には、送風ファン３４に連結された
リング状の送風ヘッダ３６が設けられており、この送風
ヘッダ３６の適当箇所からは、上記処理容器１８と断熱
材３０との間の空間に向けて送風ノズル３８が配設され
ており、これより熱処理後のウエハ温度の降温時に冷却
空気を噴出させることにより、強制空冷を行って高速降
温を行なうようになっている。
【００１５】断熱材３０の天井部には、上記冷却空気を
排出する排気通路４０が連結されており、この排気通路
４０には、開閉シャッター４２、排出空気を冷却する冷
却機構４４及び排気ファン４６が順次介設されている。
排出する排気通路４０が連結されており、この排気通路
４０には、開閉シャッター４２、排出空気を冷却する冷
却機構４４及び排気ファン４６が順次介設されている。
【００１６】次に、本発明に係る支持ボート２０につい
て詳しく説明する。図２乃至図５に示すように支持ボー
ト２０は、完全なリング形状に形成された多数の支持棚
４８とこれを上下方向に連結保持する複数の支柱５０
と、支持ボート２０の最上端に配置される本発明の特徴
とする遮光板５２とにより主に構成されている。具体的
には、支柱に関しては、複数本、例えば図示例にあって
は４本の支柱５０Ａ〜５０Ｄが用いられており、これは
耐熱性に優れた石英或いはシリコンカーバイト（Ｓｉ
Ｃ）により成形されると共にそれぞれの両端を例えば透
明石英製或いはシリコンカーバイト製の上端リング部材
５４及び下端リング部材５６により固定してる（図１参
照）。
て詳しく説明する。図２乃至図５に示すように支持ボー
ト２０は、完全なリング形状に形成された多数の支持棚
４８とこれを上下方向に連結保持する複数の支柱５０
と、支持ボート２０の最上端に配置される本発明の特徴
とする遮光板５２とにより主に構成されている。具体的
には、支柱に関しては、複数本、例えば図示例にあって
は４本の支柱５０Ａ〜５０Ｄが用いられており、これは
耐熱性に優れた石英或いはシリコンカーバイト（Ｓｉ
Ｃ）により成形されると共にそれぞれの両端を例えば透
明石英製或いはシリコンカーバイト製の上端リング部材
５４及び下端リング部材５６により固定してる（図１参
照）。
【００１７】そして、各支柱５０Ａ〜５０Ｄには、その
長さ方向に所定のピッチで多段に嵌合溝５８が形成され
ており、この各嵌合溝５８にウエハＷを載置するための
上記リング形状の支持棚４８の外周側が嵌め込まれて連
結されている。これにより、等ピッチの支持棚４８が上
下方向に沿って多段に形成される。この支持棚４８の材
料も、上記支柱５０Ａ〜５０Ｄと同様に、石英或いはシ
リコンカーバイトが用いられる。そして、各支持棚４８
の内周上面側にはウエハの直径よりもその径が僅かに、
例えば数ｍｍ程度大きくなされた載置段部６０が形成さ
れており、この部分にウエハの周縁部を載置保持するよ
うになっている。支持棚４８の外径寸法は、例えばウエ
ハサイズが８インチ（２０ｍｍ）の場合には、それより
も僅かに大きい値、例えば２０数ｍｍ程度に設定され、
また、支持棚４８の上下方向のピッチは例えば１０〜１
２ｍｍ程度に設定され、全体で例えば６３個程度設けら
れる。
長さ方向に所定のピッチで多段に嵌合溝５８が形成され
ており、この各嵌合溝５８にウエハＷを載置するための
上記リング形状の支持棚４８の外周側が嵌め込まれて連
結されている。これにより、等ピッチの支持棚４８が上
下方向に沿って多段に形成される。この支持棚４８の材
料も、上記支柱５０Ａ〜５０Ｄと同様に、石英或いはシ
リコンカーバイトが用いられる。そして、各支持棚４８
の内周上面側にはウエハの直径よりもその径が僅かに、
例えば数ｍｍ程度大きくなされた載置段部６０が形成さ
れており、この部分にウエハの周縁部を載置保持するよ
うになっている。支持棚４８の外径寸法は、例えばウエ
ハサイズが８インチ（２０ｍｍ）の場合には、それより
も僅かに大きい値、例えば２０数ｍｍ程度に設定され、
また、支持棚４８の上下方向のピッチは例えば１０〜１
２ｍｍ程度に設定され、全体で例えば６３個程度設けら
れる。
【００１８】本発明の特徴とする遮光板５２は、薄板円
柱状の挿入部５２Ａとその周辺に設けたフランジ部５２
Ｂよりなり、挿入部５２Ａを上端リング部材５４の中心
の貫通孔６２に挿入して嵌め込むことにより装着してい
る。この遮光板５２は、不純物を含まない高純度の不透
明石英或いは不透明シリコンカーバイトよりなり、加熱
ヒータ等からの熱線（光）を遮断するようになってい
る。ここで熱線の透過量或いは熱容量を調整するには、
フランジ部５２Ｂの直径や遮光板５２の厚さを適宜変え
ればよく、また、これらが各種サイズの遮光板５２を多
種類用意しておくことにより、処理条件に適応した最適
な遮光板５２を選択して取り付けるようにすればよい。
柱状の挿入部５２Ａとその周辺に設けたフランジ部５２
Ｂよりなり、挿入部５２Ａを上端リング部材５４の中心
の貫通孔６２に挿入して嵌め込むことにより装着してい
る。この遮光板５２は、不純物を含まない高純度の不透
明石英或いは不透明シリコンカーバイトよりなり、加熱
ヒータ等からの熱線（光）を遮断するようになってい
る。ここで熱線の透過量或いは熱容量を調整するには、
フランジ部５２Ｂの直径や遮光板５２の厚さを適宜変え
ればよく、また、これらが各種サイズの遮光板５２を多
種類用意しておくことにより、処理条件に適応した最適
な遮光板５２を選択して取り付けるようにすればよい。
【００１９】遮光板５２の材料としては、不純物を含ま
ない高純度の不透明石英或いは不透明シリコンカーバイ
トを用いることができ、具体的には、材料内に気泡を混
入させて不透明化を図ったもの、或いは表面にスリガラ
ス状に無数の傷を付けて不透明化を図ったものを使用す
ることができる。また、場合によっては、色付け用の薬
品を材料中に混入させて不透明化を図ることができる。
また、遮光板５２の中央部には、ウエハ移載時にウエハ
の存在を認識するために光センサ６４（図４参照）から
のビーム光を通過させるためのビーム孔６６が設けられ
ている。
ない高純度の不透明石英或いは不透明シリコンカーバイ
トを用いることができ、具体的には、材料内に気泡を混
入させて不透明化を図ったもの、或いは表面にスリガラ
ス状に無数の傷を付けて不透明化を図ったものを使用す
ることができる。また、場合によっては、色付け用の薬
品を材料中に混入させて不透明化を図ることができる。
また、遮光板５２の中央部には、ウエハ移載時にウエハ
の存在を認識するために光センサ６４（図４参照）から
のビーム光を通過させるためのビーム孔６６が設けられ
ている。
【００２０】このような支持ボート２０に対してウエハ
Ｗの移載を行うためには、図６に示すようにウエハ移載
手段６８とウエハ突き上げ手段７０を用いる。ウエハ移
載手段６８は、先端にウエハＷを保持する移載用フォー
ク７２を前進後退可能に支持するフォーク保持機構７４
を有し、この保持機構７４を例えばボールネジ機構７６
により上下方向（Ｚ方向）への往復移動及びθ方向への
回転移動を可能としている。ウエハ突き上げ手段７０
は、例えばボールネジ等の昇降機構８０により上下方向
に移動可能になされた突き上げ板７８を有し、この上面
に複数、例えば３つ設けられた突起部８２を設けて、こ
れを支持ボート２０内の空間で昇降させることにより、
ウエハＷの裏面を突き上げて持ち上げるようになってい
る。
Ｗの移載を行うためには、図６に示すようにウエハ移載
手段６８とウエハ突き上げ手段７０を用いる。ウエハ移
載手段６８は、先端にウエハＷを保持する移載用フォー
ク７２を前進後退可能に支持するフォーク保持機構７４
を有し、この保持機構７４を例えばボールネジ機構７６
により上下方向（Ｚ方向）への往復移動及びθ方向への
回転移動を可能としている。ウエハ突き上げ手段７０
は、例えばボールネジ等の昇降機構８０により上下方向
に移動可能になされた突き上げ板７８を有し、この上面
に複数、例えば３つ設けられた突起部８２を設けて、こ
れを支持ボート２０内の空間で昇降させることにより、
ウエハＷの裏面を突き上げて持ち上げるようになってい
る。
【００２１】次に、以上のように構成された、本実施例
の動作について説明する。まず、図６に示すようにウエ
ハ移載手段６８とウエハ突き上げ手段７０を用いて、支
持ボート２０に未処理のウエハＷを載置保持させる。例
えば移載用フォーク７２に未処理のウエハＷを保持させ
た状態でこれをボートの支持棚４８間に挿入し、この状
態で突き上げ板７８を上昇させることによりこの突起部
８２でウエハ裏面を突き上げてウエハを突き上げ手段側
に移載する。
の動作について説明する。まず、図６に示すようにウエ
ハ移載手段６８とウエハ突き上げ手段７０を用いて、支
持ボート２０に未処理のウエハＷを載置保持させる。例
えば移載用フォーク７２に未処理のウエハＷを保持させ
た状態でこれをボートの支持棚４８間に挿入し、この状
態で突き上げ板７８を上昇させることによりこの突起部
８２でウエハ裏面を突き上げてウエハを突き上げ手段側
に移載する。
【００２２】そして、この状態で移載用フォーク７２を
退避させ、次に突き上げ板７８を降下させることによ
り、ウエハの下面周縁部は、リング状の支持棚４８の載
置段部６０に当接してここに載置され、ボートへの移載
が行われる。この操作を繰り返し行うことにより、全て
のウエハがボートに移載される。尚、処理済みのウエハ
をボートから移載する場合には、上記と逆の操作を繰り
返して行えばよい。このようにウエハの移載が完了した
支持ボートは、支持ボートごと図示しないボート搬送機
構により図１に示す蓋部２２上に載置し、図示しないボ
ートエレベータを駆動してこの支持ボート２０を処理容
器１８内に導入し、この下端開口部を蓋部２２により密
閉する。
退避させ、次に突き上げ板７８を降下させることによ
り、ウエハの下面周縁部は、リング状の支持棚４８の載
置段部６０に当接してここに載置され、ボートへの移載
が行われる。この操作を繰り返し行うことにより、全て
のウエハがボートに移載される。尚、処理済みのウエハ
をボートから移載する場合には、上記と逆の操作を繰り
返して行えばよい。このようにウエハの移載が完了した
支持ボートは、支持ボートごと図示しないボート搬送機
構により図１に示す蓋部２２上に載置し、図示しないボ
ートエレベータを駆動してこの支持ボート２０を処理容
器１８内に導入し、この下端開口部を蓋部２２により密
閉する。
【００２３】処理容器１８は、予め例えば４００℃程度
に加熱されており、支持ボート導入後、プロセス温度、
例えば１０５０℃程度まで例えば１００℃／分程度の非
常に大きな昇温率でウエハを加熱し、昇温させる。これ
と同時に、内部を排気し、或いは所定の圧力まで真空引
きし、プロセス圧に達し且つプロセス温度に達したなら
ば、所定の処理ガスを内部に供給しながら、所定の熱処
理、例えば酸化処理等をウエハ表面に施す。熱処理とし
ては、塩酸単独或いは塩酸と酸素による酸化処理或いは
酸素と水蒸気による酸化処理等があり、窒化処理として
は、窒素ガスと酸素による窒化処理がある。
に加熱されており、支持ボート導入後、プロセス温度、
例えば１０５０℃程度まで例えば１００℃／分程度の非
常に大きな昇温率でウエハを加熱し、昇温させる。これ
と同時に、内部を排気し、或いは所定の圧力まで真空引
きし、プロセス圧に達し且つプロセス温度に達したなら
ば、所定の処理ガスを内部に供給しながら、所定の熱処
理、例えば酸化処理等をウエハ表面に施す。熱処理とし
ては、塩酸単独或いは塩酸と酸素による酸化処理或いは
酸素と水蒸気による酸化処理等があり、窒化処理として
は、窒素ガスと酸素による窒化処理がある。
【００２４】ここで、ウエハＷの高速昇温時には、従来
の支持ボートにあっては、ボート上端近傍におけるウエ
ハの面内温度分布が不均一な状態で加熱昇温されたが、
本発明の支持ボート２０の構造によればそのような不都
合をなくすことができ、ボート上端近傍におけるウエハ
の面内温度分布の不均一性を大幅に抑制することが可能
となる。すなわち、支持棚４８として単にリング状のも
のを用いただけの従来構造の支持ボートにあっては、ボ
ートの上端部近傍のウエハは図１０（Ｂ）に示すように
ウエハ中心部の温度が高くなった温度分布を持ちながら
昇温するが、本発明の支持ボート２０によれば加熱ヒー
タ３２に対して剥き出し状態になる上端リング部材５４
には、遮光板５２を設けてあるので、ヒータからの熱線
はこの遮光板５２により遮断され、リング部材５４や最
上段のウエハＷの中心部の加熱が抑制される。また、こ
れと同時にこのリング部材５４や最上段のウエハＷから
の輻射熱も同時に少なくなるので、結果的に支持ボート
２０の上端部近傍の複数枚のウエハの中心部の過度の温
度上昇を抑制することができる。
の支持ボートにあっては、ボート上端近傍におけるウエ
ハの面内温度分布が不均一な状態で加熱昇温されたが、
本発明の支持ボート２０の構造によればそのような不都
合をなくすことができ、ボート上端近傍におけるウエハ
の面内温度分布の不均一性を大幅に抑制することが可能
となる。すなわち、支持棚４８として単にリング状のも
のを用いただけの従来構造の支持ボートにあっては、ボ
ートの上端部近傍のウエハは図１０（Ｂ）に示すように
ウエハ中心部の温度が高くなった温度分布を持ちながら
昇温するが、本発明の支持ボート２０によれば加熱ヒー
タ３２に対して剥き出し状態になる上端リング部材５４
には、遮光板５２を設けてあるので、ヒータからの熱線
はこの遮光板５２により遮断され、リング部材５４や最
上段のウエハＷの中心部の加熱が抑制される。また、こ
れと同時にこのリング部材５４や最上段のウエハＷから
の輻射熱も同時に少なくなるので、結果的に支持ボート
２０の上端部近傍の複数枚のウエハの中心部の過度の温
度上昇を抑制することができる。
【００２５】従って、支持ボート２０の上端に配置する
製品となり得ないダミーウエハの枚数を大幅に減らすこ
とができ、その分、製品ウエハの処理枚数を多くしてス
ループットを向上させることができるか、或いは減少し
たダミーウエハ枚数に相当する長さ分だけ処理炉の長さ
を短く設定することができる。昇温時におけるボート上
端側ウエハの温度面内分布は、前述のように遮光板５２
の直径或いは厚さを変えて遮光面積やこの熱容量を調整
してコントロールすることができ、処理条件に応じて適
切なサイズの遮光板５２を設けるようにすればよい。
製品となり得ないダミーウエハの枚数を大幅に減らすこ
とができ、その分、製品ウエハの処理枚数を多くしてス
ループットを向上させることができるか、或いは減少し
たダミーウエハ枚数に相当する長さ分だけ処理炉の長さ
を短く設定することができる。昇温時におけるボート上
端側ウエハの温度面内分布は、前述のように遮光板５２
の直径或いは厚さを変えて遮光面積やこの熱容量を調整
してコントロールすることができ、処理条件に応じて適
切なサイズの遮光板５２を設けるようにすればよい。
【００２６】ここで、従来の支持ボートと本発明の支持
ボートの比較結果を図７に基づいて説明する。図７
（Ａ）は遮光板無しの従来の支持ボートにおけるウエハ
温度と面内温度差の関係を示し、図７（Ｂ）は本発明の
遮光板有りの支持ボートにおけるウエハ温度と面内温度
差の関係を示している。グラフ中において面内温度差が
プラスとは、ウエハセンタの温度が高い状態を示してい
る。尚、昇温条件は、６００〜９５０℃までを１００℃
／分の昇温率で加熱している。全ウエハ枚数は６３枚で
あり、最上段のウエハ番号をＮＯ１として、ＮＯ４、Ｎ
Ｏ１６、ＮＯ３４、ＮＯ５４（下から９枚目）について
それぞれプロットした。グラフから明らかなように図７
（Ａ）に示す従来ボートの場合には、上から４枚目のＮ
Ｏ４のウエハに着目すると、センタ部の温度が略１０℃
以上、場合によっては２０℃近く周縁部より高い状態で
昇温しており、好ましくない。
ボートの比較結果を図７に基づいて説明する。図７
（Ａ）は遮光板無しの従来の支持ボートにおけるウエハ
温度と面内温度差の関係を示し、図７（Ｂ）は本発明の
遮光板有りの支持ボートにおけるウエハ温度と面内温度
差の関係を示している。グラフ中において面内温度差が
プラスとは、ウエハセンタの温度が高い状態を示してい
る。尚、昇温条件は、６００〜９５０℃までを１００℃
／分の昇温率で加熱している。全ウエハ枚数は６３枚で
あり、最上段のウエハ番号をＮＯ１として、ＮＯ４、Ｎ
Ｏ１６、ＮＯ３４、ＮＯ５４（下から９枚目）について
それぞれプロットした。グラフから明らかなように図７
（Ａ）に示す従来ボートの場合には、上から４枚目のＮ
Ｏ４のウエハに着目すると、センタ部の温度が略１０℃
以上、場合によっては２０℃近く周縁部より高い状態で
昇温しており、好ましくない。
【００２７】これに対して、図７（Ｂ）に示す本発明の
ボートの場合には、上から４枚目のウエハのセンタ部の
温度はかなり抑制されて周縁部との温度差は最高１０℃
程度となっており、温度分布が改善されていることが判
明する。従って、ボート上端近傍のウエハの熱履歴をボ
ート中段に位置するウエハの熱履歴に近付けることがで
き、必要とするダミーウエハ枚数を前述のように少なく
することができる。
ボートの場合には、上から４枚目のウエハのセンタ部の
温度はかなり抑制されて周縁部との温度差は最高１０℃
程度となっており、温度分布が改善されていることが判
明する。従って、ボート上端近傍のウエハの熱履歴をボ
ート中段に位置するウエハの熱履歴に近付けることがで
き、必要とするダミーウエハ枚数を前述のように少なく
することができる。
【００２８】遮光板５２の種類としては、上記した不透
明石英や不透明ＳｉＣに限定されず、耐熱性及び遮光性
に優れている材料ならばどのようなものでもよい。ま
た、上記実施例においては、支持ボートの最上端のみに
遮光板を設けた場合について説明したが、これに限定さ
れず、熱的条件が同じ傾向にあるボート最下端にも設け
るようにしてもよい。これによれば、ボート下端部にお
ける、ダミーウエハの枚数を少なくすることが可能とな
り、更に炉長を短くすることができる。また、支持棚の
形状としてはリング形状に限定されず、いわゆる円弧形
状乃至馬蹄形状の支持棚にも適用することができる。更
には、熱処理としては、上記した酸化膜或いは窒化膜の
形成処理のみならず、他の熱処理、例えば熱拡散処理等
にも適用することができる。
明石英や不透明ＳｉＣに限定されず、耐熱性及び遮光性
に優れている材料ならばどのようなものでもよい。ま
た、上記実施例においては、支持ボートの最上端のみに
遮光板を設けた場合について説明したが、これに限定さ
れず、熱的条件が同じ傾向にあるボート最下端にも設け
るようにしてもよい。これによれば、ボート下端部にお
ける、ダミーウエハの枚数を少なくすることが可能とな
り、更に炉長を短くすることができる。また、支持棚の
形状としてはリング形状に限定されず、いわゆる円弧形
状乃至馬蹄形状の支持棚にも適用することができる。更
には、熱処理としては、上記した酸化膜或いは窒化膜の
形成処理のみならず、他の熱処理、例えば熱拡散処理等
にも適用することができる。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の被処理体
の支持ボートによれば、次のように優れた作用効果を発
揮することができる。支持ボートの最上端に遮光板を設
けて熱線を遮断することにより、支持ボートの上端近傍
における被処理体の中央部がその周縁部と比較して過度
に加熱された状態で昇温することを防止することがで
き、被処理体の面内の温度分布を均一化させることがで
きる。従って、この部分における被処理体の熱履歴を、
ボートの中段部分における被処理体の熱履歴と同様にで
き、被処理体間における温度匂配の傾向を同じにするこ
とができる。この結果、ダミー用の被処理体の枚数を減
少させてスループットを向上させたり、或いはその分、
処理炉の高さ自体を減少させることができる。
の支持ボートによれば、次のように優れた作用効果を発
揮することができる。支持ボートの最上端に遮光板を設
けて熱線を遮断することにより、支持ボートの上端近傍
における被処理体の中央部がその周縁部と比較して過度
に加熱された状態で昇温することを防止することがで
き、被処理体の面内の温度分布を均一化させることがで
きる。従って、この部分における被処理体の熱履歴を、
ボートの中段部分における被処理体の熱履歴と同様にで
き、被処理体間における温度匂配の傾向を同じにするこ
とができる。この結果、ダミー用の被処理体の枚数を減
少させてスループットを向上させたり、或いはその分、
処理炉の高さ自体を減少させることができる。
【図１】本発明に係る被処理体の支持ボートを収容した
高速昇温縦型熱処理装置を示す断面図である。
高速昇温縦型熱処理装置を示す断面図である。
【図２】本発明の支持ボートの上端を示す分解斜視図で
ある。
ある。
【図３】図２に示す支持ボートの側断面図である。
【図４】遮光板を組み付けた後の支持ボートを示す側断
面図である。
面図である。
【図５】遮光板を示す平面図である。
【図６】支持ボートに対する被処理体の移載状態を説明
するための説明図である。
するための説明図である。
【図７】従来の支持ボートと本発明の支持ボートの比較
結果を示すグラフである。
結果を示すグラフである。
【図８】従来の被処理体の支持ボートを収容した縦型熱
処理装置を示す概略断面図である。
処理装置を示す概略断面図である。
【図９】被処理体の支持ボートを示す拡大断面図であ
る。
る。
【図１０】半導体ウエハの面内温度分布を説明するため
の説明図である。
の説明図である。
【図１１】支持ボートの上端近傍の半導体ウエハの加熱
状態を模式的に説明するための説明図である。
状態を模式的に説明するための説明図である。
１６ 高速昇温縦型熱処理装置 １８ 処理容器 ２０ 支持ボート ２４ 保温筒 ３２ 加熱ヒータ ３８ 送風ノズル ４０ 排気通路 ４８ 支持棚 ５０，５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ 支柱 ５２ 遮光板 ５２Ａ 挿入部 ５２Ｂ フランジ部 ５４ 上端リング部材 ５６ 下端リング部材 ５８ 嵌合溝 ６０ 載置段部 ６８ ウエハ移載手段 ７０ ウエハ突き上げ手段 ７２ 移載用フォーク ７８ 突き上げ板 ８２ 突起部 Ｗ 半導体ウエハ（被処理体）
Claims (4)
- 【請求項１】 縦型熱処理装置内にて熱処理を施すべき
複数の被処理体を載置するために多段に形成された支持
棚と、この支持棚を上下に連結して保持する支柱とを有
する被処理体の支持ボートにおいて、前記支持棚の内の
最上部に位置する支持棚の上方に、熱線を遮断するため
の遮光板を設けるように構成したことを特徴とする被処
理体の支持ボート。 - 【請求項２】 前記支持棚の内の最下部に位置する支持
棚の下方に、熱線を遮断するための遮光板を設けるよう
に構成したことを特徴とする請求項１記載の被処理体の
支持ボート。 - 【請求項３】 前記支持棚は、リング状に形成されてい
ることを特徴とする請求項１または２記載の被処理体の
支持ボート。 - 【請求項４】 前記縦型熱処理装置は、高速昇温及び高
速降温が可能な熱処理装置であることを特徴とする請求
項１乃至３記載の被処理体の支持ボート。
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