JPH088220B2

JPH088220B2 - 半導体ウェハの熱処理装置、及び熱処理方法

Info

Publication number: JPH088220B2
Application number: JP63221859A
Authority: JP
Inventors: 茂樹平沢; 卓爾鳥居; 利広小松; 智司渡辺; 和男本間; 昭彦酒井; 敏幸内野; 哲也高垣; 宏人長友
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1988-09-05
Filing date: 1988-09-05
Publication date: 1996-01-29
Anticipated expiration: 2011-01-29
Also published as: JPH0269932A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は拡散装置、気相薄膜形成装置（CVD装置）な
どの半導体ウエハの熱処理装置に係り、特に２枚のウエ
ハを同時に均一に短時間熱処理するのに好適な熱処理装
置及び熱処理方法に関する。

〔従来の技術〕

従来の装置又は方法は、（ａ）特開昭60−171723号に記載のように、縦形の円筒
形状高温炉の下方を開放し、下方から水平に支持したウ
エハを１枚ごとに高温炉内に挿入し、ウエハを加熱する
構造となっていた。

（ｂ）また、特開昭56−61132号に記載のように、横形
の高温炉において反応管を高温炉の外に横に長く延ばし
た構造となっていた。

（ｃ）また、特開昭60−88432号に記載のように１枚の
ウエハをランプ加熱する際にウエハを円板に乗せる構造
となっていた。

（ｄ）また、実開昭60−156744号に記載のように、並列
した多数のウエハに円板又はリング状板を近接して設
け、円板またはリング状板とウエハを同時に横形の高温
炉に挿入する構造となっていた。

（ｅ）また、特開昭60−727号に記載のように、ランプ
加熱装置において熱処理中のウエハ温度を測定し、その
結果に基づきランプ加熱量を制御するようになってい
た。

（ｆ）また、特開昭60−186025号に記載のように、ウエ
ハを熱処理室に導入および排出する際のガス供給量を加
熱時の供給量より多くするようになっていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら上記第１の従来技術（ａ）は、ウエハ２
枚を同時に短時間均一加熱する点について配慮がされて
おらず、１枚ごとの加熱では生産性が悪く、仮にウエハ
２枚を同時に加熱した場合には、ウエハごとの温度差及
びウエハ面内の温度差が非常に大きくなる問題があり、
さらに短時間加熱した後、高温のウエハを急速に外部に
取り出す場合には、高温のウエハが外気に直接さらされ
ウエハが汚染されてしまうという問題があった。

上記第２の従来技術（ｂ）は、加熱時と冷却時におけ
るウエハごとの加熱速度と冷却速度の差について配慮が
されておらず、多数積層されたウエハをヒータ内に挿入
した時、両端のウエハは表面から加熱され中央のウエハ
は外周から加熱されるためウエハごと及びウエハ面内ご
とに加熱速度が異なり、またヒータ外に取り出して冷却
する時、ヒータから遠いウエハから順番に冷えてゆくこ
ととなり、ウエハごとに冷却速度に差が生じるという問
題があった。さらに反応管の一端を開放すると対流によ
って外気が反応管の内部に侵入しゴミや不純物が付着す
るという問題があった。

上記第３の従来技術（ｃ）はウエハを円板に直接接触
させるものであり、ウエハを治具に乗せたり取り外すの
が困難であるという問題があった。

また、上記第４の従来技術（ｄ）は、多数のウエハを
並列にして高温炉に挿入するため、両端以外のウエハは
外周方向から中心に向って加熱されるだけであり、円板
あるいはリング状板を近接してもウエハ面内の温度分布
を完全になくすことは不可能であった。

また上記第５の従来技術（ｅ）は、ランプ加熱のよう
に発熱量を変えてからウエハ温度が変化するまでの応答
速度が速いものについては効果あるが、電気ヒータ加熱
のように、ヒータ熱容量が大きく、発熱量を変えてから
ウエハ温度が変化するまでの応答時間が加熱時間と同程
度まで遅いものについては効果が十分でないという問題
があった。一方、ランプ加熱は電気ヒータ加熱より消費
電力が非常に大きいという問題があった。

また上記第６の従来技術（ｆ）は、ウエハを取出す時
にガス供給量を多くするものだが、後述のように挿入取
出口を下方に有する縦形の高温炉を用いた場合、このよ
うにすると逆に外気混入量が増加するという問題があっ
た。

本発明の目的は、連続的に半導体ウエハの均一短時間
加熱を可能とし、また外気にさらすことなく急速な均一
冷却を可能とし、ウエハに熱応力欠陥が発生しないな
ど、高品質、高効率の熱処理が可能な半導体の熱処理装
置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明の熱処理装置は、
高温炉内部に設けたヒータによって炉内に加熱空間を形
成し、該加熱空間に半導体ウエハを収納して熱処理する
装置であって、前記加熱空間が１ないし複数設けられ、
該加熱空間の下方に前記半導体ウエハの挿入取出口を有
し、前記加熱空間に収納された半導体ウエハの各部に対
応して前記ヒータが複数の発熱部に分割され、前記半導
体ウエハを２枚同時に支持して前記加熱空間に導入し取
出す支持手段が設けられている半導体ウエハの熱処理装
置において、前記支持手段は、前記２枚の半導体ウエハ
を略鉛直方向に平行に支持し、前記２枚の半導体ウエハ
の間に仕切板を設けたものであることを特徴とするもの
である。

また、前記仕切板は、前記半導体ウエハの外周部近傍
に沿って肉厚部を有する円板状のものである。

また、高温炉内部に設けたヒータによって炉内に加熱
空間を形成し、該加熱空間に半導体ウエハを収納して熱
処理する装置であって、前記加熱空間が１ないし複数設
けられ、該加熱空間の下方に前記半導体ウエハの挿入取
出口を有し、前記加熱空間に収納された半導体ウエハの
各部に対応して前記ヒータが複数の発熱部に分割され、
前記半導体ウエハを１枚又は２枚同時に支持して前記加
熱空間に導入し取出す支持手段が設けられている半導体
ウエハの熱処理装置において、前記支持手段は、前記１
枚又は２枚の半導体ウエハを鉛直方向から少し傾斜して
支持するものであることを特徴とするものである。

また、高温炉内部に設けたヒータによって炉内に加熱
空間を形成し、該加熱空間に半導体ウエハを収納して熱
処理する装置であって、前記加熱空間が１ないし複数設
けられ、該加熱空間の下方に前記半導体ウエハの挿入取
出口を有し、前記加熱空間に収納された半導体ウエハの
各部に対応して前記ヒータが複数の発熱部に分割され、
前記半導体ウエハを２枚同時に支持して前記加熱空間に
導入し取出す支持手段が設けられ、前記支持手段は、前
記半導体ウエハの外周部近傍にリングを設けたものであ
る半導体ウエハの熱処理装置において、前記リングは、
帯板を丸めた構造であり、該帯板の幅が前記２枚の半導
体ウエハの間隔より大きく、該２枚のウエハに挾まれた
内側部を遮蔽する位置に設けられたものであることを特
徴とするものである。

また、高温炉内部に設けたヒータによって炉内に加熱
空間を形成し、該加熱空間に半導体ウエハを収納して熱
処理する半導体ウエハの熱処理装置において、前記半導
体ウエハを連続的に前記加熱空間に供給し該加熱空間か
ら取出す移動手段と、該移動手段による供給回ごとに該
ウエハの収納直前における該加熱空間の温度を測定する
測定手段と、該測定手段による測定値に基づいて前記ヒ
ータの発熱温度を修正する修正手段とを具備したことを
特徴とするものである。

また、高温炉内部に設けたヒータによって炉内に加熱
空間を形成し、該加熱空間に半導体ウエハを収納して熱
処理する半導体ウエハの熱処理装置において、前記半導
体ウエハを連続的に前記加熱空間に供給し該加熱空間か
ら取出す移動手段と、該移動手段によって該ウエハを取
出す直前の該ウエハの表面温度を測定する測定手段と、
該測定手段による測定値に基づいて前記ヒータの発熱温
度を修正する修正手段とを具備したことを特徴とするも
のである。

また、高温炉内部に設けたヒータによって炉内に加熱
空間を形成し、該加熱空間に半導体ウエハを収納して熱
処理する半導体ウエハの熱処理装置において、前記熱処
理時の半導体ウエハの表面温度を測定する測定手段と、
該測定手段による測定値に基づいて、前記加熱空間にウ
エハが供給されてからの熱処理時間を計算する計算手段
と、該計算手段による計算値に基づいて、該ウエハを該
加熱空間から取出す移動制御手段とを具備したことを特
徴とするものである。

また、本発明の半導体ウエハの熱処理方法は、高温炉
内部に設けたヒータによって炉内に加熱空間を形成し、
該加熱空間に半導体ウエハを収納して熱処理する半導体
ウエハの熱処理方法において、前記半導体ウエハを所定
の温度に管理される加熱空間に供給して熱処理するとき
に、該半導体ウエハを挿入する直前の時刻における前記
加熱空間の温度を測定し、前記測定温度を用いてほぼ同
時にヒータの温度制御値を修正することを特徴とする。

また、高温炉内部に設けたヒータによって炉内に加熱
空間を形成し、該加熱空間に半導体ウエハを収納して熱
処理する半導体ウエハの熱処理方法において、前記半導
体ウエハを所定の温度に管理される加熱空間に供給して
熱処理するときに、該半導体ウエハを挿入する直前の時
刻における前記加熱空間の温度を測定し、前記測定温度
を用いてほぼ同時にヒータの温度制御値を修正し、前記
半導体ウエハの供給が中断したときには、前記ヒータの
温度制御値を所定値に戻すことを特徴とする。

〔作用〕

上記構成によれば、１ないし２枚の半導体ウエハを同
時に下方より挿入取出しができ、ウエハ表面の領域に応
じてヒータの加熱が可能であり、連続的に供給する半導
体ウエハの全面にわたる温度分布低減による熱応力欠陥
発生防止、均一短時間加熱が可能となり、しかも外気の
侵入を防ぐことができる。また、ウエハ２枚を同時に支
持して収納し、加熱空間温度あるいはウエハ表面温度に
よるヒータ発熱制御が可能となるばかりか、ウエハの連
続供給の供給回あるいは取出しごとの温度制御が可能と
なり、更に熱処理時間のタイミング制御が可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図から第13図により説
明する。

第１図は本発明を適用した拡散装置の全体構成図であ
る。第２図、第３図は高温炉２の縦断面図と制御系であ
る。高温炉２は直方体形状をしており、複数の発熱区域
に分割された左右２枚の平板状ヒータ4a,4b,4c（カンタ
ル製抵抗発熱紙をつづら折り状にしてアルミナ断熱材に
埋め込んだものなど）の周囲に断熱材６が設けられてお
り、ヒータの内側には均熱管８（シリコンカーバイト製
など）と反応管10（石英ガラス製など）が設けられてお
り、それがフランジ12（ステンレス製など）に支持され
て高温炉２を構成している。

高温炉２の下方から反応管10の内側にウエハ挿入治具
14に乗せられて２枚のウエハ16がほとんど鉛直の状態で
挿入される。反応管10の下部18は高温炉２より下方に延
びており、冷却器20（内部に冷却流体を流した板など）
に囲まれている。

第４図はウエハ挿入治具の外観図である。第５図は第
４図に示したウエハ挿入治具の縦断面図である。

ウエハ挿入治具14は２枚のウエハ間に入れる円板22、
円板22及びウエハ16を乗せるための溝24を有する先端部
26、薄肉のパイプ状の支柱28、上下搬送台30に取り付け
るためのフランジ32から構成されている。円板22は下部
を除いて周辺部34の厚さが中央部36より厚くなってお
り、直径がウエハ16の直径に等しい。先端部26は薄板で
形成され、溝24を有する部分が丸棒になっている。支柱
28の下方に通気穴38を有し、他は密閉構造となってい
る。

ウエハ挿入治具14は石英ガラス、ポリシリコン、シリ
コンカーバイトなどで製作する。円板22と支柱部28は別
材質の場合もある。さらに石英ガラス材にポリシリコン
膜、窒化シリコン膜等をコーティングした複合材料の場
合もある。

ウエハ挿入治具14の代表的寸法を次に示す。直径150m
m、厚さ0.6mmのウエハ２枚を熱処理を行う場合、円板22
の外径は150mm、中央部36の厚さは1mm、周辺部34の厚さ
は2mmで周辺から幅8mmが厚肉部となっている。ウエハと
円板厚肉部とのすきまは2.5mmとする。溝24を有する治
具先端は直径5mmの丸棒、溝24のうちウエハを乗せる溝
の幅は0.7mm、深さは2.5mm、溝のコーナ部には丸みを有
し、先端部26の板材と支柱28のパイプの肉厚は1.5mmと
する。

２枚のウエハ16と円板22は鉛直状態から５度傾斜し、
それらが乗せられた時に平行となるように溝24の加工が
なされている。ウエハを傾斜させる理由は挿入治具14を
上下に移動する時にウエハが前後に振動するのを防止す
るためである。傾斜がわずかであるので傾斜していても
高温炉内の加熱や冷却域での冷却において２枚のウエハ
の伝達特性はほとんど差がない。

上下搬送台30はボールネジ等が内蔵された上下駆動機
構40に取り付けられている。主コントローラ42から上下
駆動機構40に制御信号が与えられる。複数に分割された
ヒータ4a,4b,4cごとに発熱部温度測定センサ44a,44b,44
cが挿入されており、PIDサイリスタ制御方式のヒータ温
度調整器46a,46b,46c,ヒータ電源48a,48b,48cにより各
ゾーンごとの発熱部温度が与えられた設定温度に近づく
ように発熱量が制御される。

反応管10と均熱管８との間のウエハ挿入位置に熱処理
室内部温度センサ50が挿入されており、熱処理室温度コ
ントローラ52につながれており、熱処理室温度コントロ
ーラ52の内部にて後述の演算処理を行いヒータ温度調節
器46a,46b,46cに対し設定温度の値を与える。熱処理室
温度コントローラ52は主コントローラ42からウエハ挿入
開始などの状態信号を受けている。

第６図は第２図に直角方向の断面における高温炉の縦
断面図と制御系である。第７図は反応管10の外観図であ
る。反応管の内部には拡散装置の使用目的に応じて窒
素、アルゴン、酸素、水蒸気などのガスが予熱されて供
給され、上から下に向かって流れている。反応管10の左
右にはガス供給54a,54bがあり、ガス56から供給される
ガスが、小流量配管系58と制御バルブ60又は大流量配管
系62と制御バルブ64のいずれかを通って、ガス供給管54
a,54bに導びかれガス供給管内に反応管10の外側を上昇
する間にガスが予熱され、反応管10の上部にて反応管10
の内側にガスを導入している。制御バルブ60,64は主コ
ントローラ42からの信号によって開閉され、ガス流量を
大小に切り換えられる。

第８図はヒータの分割を示す高温炉２の透視図であ
る。ヒータは２枚の平行平板からなっており、各々が５
つの領域4a〜4jに分割されている。表裏の対称性、左右
の対称性から発熱量は中央（4bと4g）、上方（4aと4
f）、下方（4cと4h）、側方（4d,4e,4i,4j）の４つが独
立に制御される。

ヒータ温度調節器46、ヒータ電源48、発熱部温度測定
センサ44も４系統になっている。表裏あるいは左右の対
称性を保つため、表裏及び左右のヒータ分割領域は常に
同一発熱量となるように調整する。

ヒータ製作時に対称位置のゾーンの抵抗値が少しばら
つくことがあるが、これについては外部の配線系に調整
用の抵抗を取り付けることにより調整する。

第９図は熱処理室温度コントローラ52の内部における
演算処理の流れ図である。中央の領域のヒータ4b,4gに
関して、ウエハ挿入回数ｉ回目のヒータ温度調節器の設
定温度をHi、それ以前の設定温度をHi−１、ウエハ挿入
なしの定常状態の設定温度をH₀、定常状態の熱処理室内
部温度をW₁、ウエハ挿入回数ｉ回目の挿入直前における
熱処理室内部温度をWi、２回目の挿入直前における熱処
理室内部温度をW₂とする。

第９図において、ヒータを立ち上げた時に主コント
ローラH₀,W₁,W₂及び各ヒータ温度調節器の設定温度の値
を入力し、中央域領のヒータ温度調節器46bに設定温度H
i＝H₀の信号を出力する。それと共に、その他の領域の
ヒータ温度調節器に設定温度を出力する。なお、熱処理
条件ごとにH₀,W₁,W₂,各ヒータ設定温度はあらかじめ実
験により求めて主コントローラにメモリーさせておく。
ウエハの連続供給が開始された時に、ウエハ挿入直前
の熱処理室内部温度Wiを測定する。連続挿入の１回目
と２回目の時は、ウエハ挿入中断時間に応じて中央領
域のヒータ設定温度Hiを出力する。連続挿入の３回目
以降では、ウエハ挿入直前の熱処理室内部温度Wiを２回
目挿入直前の値W₂に近づけるように、中央領域のヒータ
設定温度をΔＷ＝W₂−Wiだけ修正する。ウエハの挿入
が中断された時には、中断後３分間は中央領域のヒー
タ設定温度をH₀＋２（℃）にする。但し、それまでの設
定温度Hi−１がH₀＋２以下ならば設定温度をH₀にする。
中断後３分以降は中央領域のヒータ設定温度をH₀と
し、その状態でウエハ供給再開を待つ。

第９図のにてウエハ挿入が中断されてら３分間は中
央領域のヒータ設定温度をH₀＋２とするのは、ヒータ設
定温度の急変を防止するためである。また、連続挿入
にてヒータ設定温度の修正量ΔＷを０〜１℃の範囲とす
るのは、熱処理室内部温度センサ50がノイズによって異
常値を示した時に、修正量を非常に大きくするのを防止
するためである。

第９図のヒータ設定温度の制御は中央のヒータ領域4
b,4gについてのみ行い、他のヒータ領域4a,4c〜4f,4h〜
4jは一定の設定温度としておく。その理由は、室温のウ
エハが挿入されることによってヒータの中央領域が冷却
されるが、その他のヒータ領域は冷却されないためであ
る。

第10図はウエハ供給機構の主な部品の斜視図であり、
熱処理前のウエハを納めたカセット66、取出し治具68、
ロード治具70、挿入治具14、アンロード治具72、冷却ボ
ート74、収納治具76、熱処理後のウエハを納めるカセッ
ト78、などから構成されている。第10図中の矢印は各治
具の移動方向を示す。アンロード治具72はロード治具70
と同じ構造であり、挿入治具14に対して左右の反対位置
に設けられている。収納治具76は取出し治具68と同じ構
造である。

第11図はロード治具70及びアンロード治具72の先端部
分の外観図である。ウエハを乗せるための溝80を有する
丸棒（石英ガラス製など）によって構成されている。挿
入治具14の円板22をさけるため、２枚のウエハは別々に
支持されている。

第１図に示すように、取出し治具68の駆動部82、ロー
ド治具70の駆動部84、アンロード治具72の駆動部86、収
納治具76の駆動部88などを有し、それらの電源がヒータ
電源トランスなどと共に台90の内部に収納されている。

主コントローラ42などの制御機器92は装置前面に表示
パネルとスイッチ類の制御盤94を有する。図には示して
いないが、カセット66,78、冷却ボート74にウエハが存
在するかどうかのセンサ、各治具14,68,70,72,76にウエ
ハを保持しているかどうかのセンサを有する。また、各
治具68,70,72,76の位置検出センサを有する。挿入治具1
4にウエハが少し傾斜して乗せられているためカセット6
6,78、冷却ボート74、各治具68,70,72,76も鉛直状態か
ら少し傾斜している。

第12図に均熱管８の外観図を示す。フタ96と本体98に
分かれており、本体98はコーナに丸みをもっている。こ
れは強度をもたせるためである。

第13図は高温炉２の下部にて反応管10、均熱管８、ヒ
ータ４、断熱材６をフランジ12に取り付ける部品の詳細
断面図である。反応管10は頻繁に洗浄のため取り外す
が、取り外しが容易なようにネジ及び止め金具100によ
ってフランジ12に取り付けられている。均熱管８も保守
のため高温炉２から取り外せるようになっている。高温
炉２の下部はスカベンジャ102に囲まれており、スカベ
ンジャ102が冷却器の働きをすると共に反応管８から吹
き出る処理ガス及びゴミを吸い取り、排気系に導びいて
いる。均熱管８とネジ及び止め金具104との間に断熱材
（セラミック製など）106が設けられ、放熱量の低減を
図っている。

以上のように構成された拡散装置を用いて、ウエハに
熱処理を行う場合の動作を次に示す。作業者は熱処理条
件（熱処理温度、時間、ガスの種類等）を主コントロー
ラ42に入力する。たとえば1000℃、３分、窒素と入力す
る。主コントローラ42から熱処理温度コントローラ52に
上記条件の信号が伝わり、熱処理温度コントローラ52か
ら各ゾーンごとのヒータ温度調節器46a〜46dにヒータ設
定温度を与える。中央のヒータ領域のヒータ温度調節器
46bには熱処理室内部温度が熱処理温度に等しくなるよ
うな設定温度が与えられる。下方のヒータ領域4c,4hの
設定温度は高温炉２の下方挿入口からの放熱や挿入治具
14の影響を打ち消すため、中央のヒータ領域4b,4gに比
較して高い温度に設定される。たとえば、中央のヒータ
領域4b,4gの設定温度を1000℃とした時、下方のヒータ
領域4c,4hの設定温度は1060℃と設定される。上方及び
側方のヒータ領域4a,4d,4e,4f,4i,4jの設定温度はウエ
ハ熱処理が均一となるような温度が設定される。たとえ
ば、上方のヒータ領域4a,4fの設定温度を990℃、側方の
ヒータ領域4d,4e,4i,4jの設定温度を980℃と設定され
る。この例にて上方及び側方のヒータ設定温度を中央よ
り少し低くした理由は、ウエハ２枚を同時に熱処理室に
挿入した場合、ウエハ周辺部は側方からの加熱によって
ウエハ中央部よりも多く加熱されるため、ウエハを均一
に熱処理するには上方及び側方の温度を少し低くする必
要があることを考慮したものである。このようなヒータ
設定温度にて、熱処理室内部温度が定常となった後にウ
エハ供給を開始する。なお、ウエハ供給が始まるまで、
挿入治具14は熱処理室内に収納され予熱されている。

作業者がウエハを入れたカセット66と空のカセット78
を装置にセットし、制御盤94より主コントローラ42にウ
エハ熱処理開始の信号を入力した時、主コントローラ42
からの信号が取出し治具68に働らき、ウエハを１枚ごと
にカセット66から取り出し、ロード治具70に２枚のウエ
ハを運ぶ。次に、主コントローラ42からの信号が上下駆
動機構40に伝わり、挿入治具14が高温炉２の下方に移動
し、ロード治具70が移動し、２枚のウエハを挿入治具14
に乗せる。ウエハを乗せ終わったロード治具70は先端部
がひらき、元の位置に移動し、次のウエハが取出し治具
68によって乗せられ待機する。

挿入治具14は上方に移動しウエハ16を熱処理室内部に
収納する（第２図）。挿入時にウエハ面内に温度分布が
生じるのを防止するため、挿入速度はたとえば150mm/s
以上に高速にする。挿入時にウエハに伴って外気が熱処
理室内に持ち込まれるのを防止するため、主コントロー
ラ42からの信号が制御バルブ60,64に働らき、ガスの流
量が大きくなる。ウエハ16は熱処理室内に収納され所定
時間加熱されるが、熱処理中のガス流量は小さくても十
分であるため、主コントローラ42からの信号が制御バル
ブ60,64に働らき、小流量となる。なお、熱処理条件に
よっては、挿入取出し時と熱処理時とでガスの種類を変
える場合もある。たとえば、挿入取出し時に窒素ガス、
熱処理時に酸素ガスの場合もある。

熱処理が終了したら、主コントローラの信号によって
挿入治具14が下方に移動し、ウエハを高温炉下方の冷却
器20の間に移動する（第３図）。冷却器20の間にウエハ
を所定時間冷却した後、挿入治具14がさらに可能に移動
しウエハを取り出す。

治具を下方に移動する時にウエハ面内に温度分布が生
じるのを防止するため、移動速度は挿入速度と同程度に
高速にする。取出時に外気が熱処理室内に持ち込まれる
のを防止するため、ガスの流量は小さなままとする（詳
細は後述する）。高温炉直下に取り出されたウエハは、
挿入治具上にて所定時間冷却された後、アンロード治具
72によって取り外され、収納治具76によって冷却ボート
74に運ばれ冷却される。その間にロード治具70によって
新らしいウエハが挿入治具14に乗せられ、上記動作が繰
り返される。冷却ボート74にて十分に冷却されたウエハ
は再び収納治具76によってカセット78に収納される。

冷却時間は、挿入治具14がアンロード，ロード時に冷
却され過ぎるのを防止するため、冷却器20の間でのウエ
ハの冷却時間をたとえば10秒，高温炉直下での挿入治具
上のウエハの冷却時間をたとえば10秒，アンロードとロ
ード時間をたとえば20秒とする。

新らしいウエハが挿入されるごとに、第９図に示した
流れ図に従って中央のヒータ領域の設定温度が変更さ
れ、ウエハの熱処理が均一に行われる。ウエハ供給が中
断される場合には、ロード治具に新らしいウエハが供給
されないことをセンサー（図では省略）にて感知し、ウ
エハを乗せないまま挿入治具が熱処理室内に収納されて
待機する。

第９図に示した流れ図に従って、ヒータ設定温度の制
御が行われた時の挿入回数ごとの実効熱処理温度と中央
領域のヒータ設定温度Hiの変化の実験結果を第14図に示
す。実効熱処理温度とはウエハ温度の過渡変化を測定し
（測定器として後述する放射温度計を使用。）シリコン
基板中を不純物（第14図では砒素）が拡散する速度で重
みをつけてウエハ温度を積分し、加熱時間での平均ウエ
ハ温度を求めたものである。参考までに、ヒータ設定温
度の制御を行わず一定とした時の実効熱処理温度の変化
も第14図に破線で示す。ヒータ設定温度を一定とする場
合ウエハ挿入回数ごとに熱処理室内部温度が低下し、ウ
エハの実効熱処理温度低下するが、ヒータ設定温度を制
御することにより、ウエハの実効熱処理温度は挿入回数
ごとにほぼ一定に保たれる。

第15図は熱処理室内部温度Ｗとウエハ温度Ｕの時間変
化について実験結果を示す。熱処理室温度は低温のウエ
ハが挿入された時に一担下がり、徐々に高くなる。ウエ
ハ温度は３分程度の加熱では定常にならないことがわか
る。

第16図にウエハの冷却特性の実験結果を示す。熱電対
をウエハに取り付けて測定したものである。反応管の下
部の冷却域で約10秒冷却することによりウエハは約700
℃となり、冷却ボートにて約３分冷却することによりウ
エハは約100℃になる。

本実施例では平板状の冷却器20に２枚のウエハのそれ
ぞれ片面を対面させるため、２枚のウエハを同一速度で
急速に冷却することができる。また、高温炉２の炉口の
幅が小さいため、高温炉内部の高温空間から外部への放
熱量を小さくすることができる。

挿入治具14は高温炉２の出入りに応じて温度変動する
が、先端部26や支柱28が薄肉構造であるため、その熱容
量が加熱中のウエハ温度分布に与える影響は小さい。

２枚のウエハ16及び円板22がそれぞれすき間を有して
並んで高温炉２に挿入された場合、２枚のウエハ16の外
側の面はほぼ一様に加熱されるが、内側の面はすき間か
らの加熱が外周部ほど大きくなる。ところが円板22の外
周部34が厚肉となっているため、円板22の中央部36より
も熱容量が大きく温度変化しずらい。その結果、ウエハ
16の外周部はすき間からの加熱と円板の熱容量の両方の
作用によって、ウエハ中央部とほぼ同じ温度上昇とな
り、ウエハ面内が均一な温度となる。また、円板22の下
部に厚肉部を設けない理由は、下部に挿入治具の先端部
26と支柱28があるため、それらが厚肉部と同じ作用をす
るためである。

数値計算により、室温のウエハを500℃の挿入治具に
乗せて高温炉に挿入した際の過渡温度変化を計算した。
上記代表例の寸法の円板をはさんだ場合のウエハ面内温
度差（外周部と中央部の差）と円板なしの場合のウエハ
面内温度差の計算結果を第17図に示す。横軸は過渡時の
ウエハ外周部の温度である。計算では円板を不透明な石
英ガラスとし、高温炉を1000℃の均一温度場とし、ウエ
ハ挿入治具の支柱の影響を無視するなどの近似を行っ
た。円板により過渡時のウエハ面内温度差が約半減する
ことがわかる。

円板22の中央部36と外周部34との厚さの比をさらに大
きくすると、ウエハ温度が700℃程度での最大温度差は
小さくなるが、1000℃近傍での温度差が大きくなる。

本実施例では反応管10の下方を常に開放しているが、
内部のガスが高温で下方に流出しているため、定常状態
において外気が反応管10の内部に対流や拡散で侵入する
ことはない。

第18図はガス流量とウエハ挿入・取出し時の外気混入
量との関係を示す実験結果である。ガスとして高純度窒
素ガスを用い、熱処理室中央の酸素濃度を測定した。熱
処理室温度を1000℃とし、挿入・取出し時のウエハ移動
速度を200mm/sとし、挿入時の酸素濃度の瞬時最大増加
量を実線で示し、取出し時の瞬間最大増加量を破線で示
した。

ガス流量を20Nl/分以上にすると挿入時の外気混入量
を小さくすることができるが、一方、ガス量を20Nl/分
以下にすると取出し時の外気混入量を小さくすることが
できる。挿入時において、ガス流量が大きいほど外気混
入量が小さくなる理由は、ウエハに伴って入り込む外気
を吹き飛ばす作用が大きくなるためである。また取出し
時において、ガス流量が大きいほど外気混入量が大きく
なるのは次のように理由による。ガス流量が大きいほど
ガスの予熱が不十分となり熱処理室に流入するガス温度
が熱処理室温度まで予熱されず熱処理室内に対流が生じ
る。その状態にてウエハを取り出すと、熱処理室からウ
エハ及び挿入治具が抜けた体積分だけ炉口から外気を吸
い込むが、それが熱処理室内の対流によって熱処理室の
奥まで入り込んでしまうためである。

以上のことから挿入時のガス流量を大きくし、熱処理
途中及び取出し時のガス流量を小さくすることにより、
外気混入量を小さくすることができる。第18図の例では
ガス流量を20Nl/分に一定にしておいても、常に外気混
入量を小さくできるが、熱処理時及び取出し時のガス流
量をさらに小さくすることにより、ガス消費量を低減で
きる効果がある。熱処理室温度が第18図の例により低温
の場合には、ウエハ取出し時の外気混入量の増加する限
界が第18図により小さなガス流量に移行するため（第18
図の破線が左に移行。）、挿入時と取出し時のガス流量
を一定にしたままでは外気混入量を小さくできない。

第19図はウエハ挿入時のウエハ地動速度と外気混入量
との関係を示したもので、ウエハ移動速度を150mm/s以
下にすると挿入時の外気混入量が大きくなる。

以上の説明ではヒータ温度調節器46a,46b,46cとしてP
ID制御のものを考えたが、フィードフォワード制御等で
もよい。

また、処理ガスの流量を大小切り換えるのに、２つの
制御バルブ60,64のON,OFF制御としたが、１つの流量切
換器としてもよい。

また、挿入回数ごとに熱処理室温度を測定し、その都
度熱処理室温度コントローラ52にて演算処理し、ヒータ
温度調節器に出力しているが、あらかじめすべての条件
について実験を行い、時間に対するヒータ温度調節器設
定温度のデータを取得し、主コントローラにそのデータ
ベースをメモリし、動作状態に応じて演算処理すること
なしにヒータ設定温度を出力することができる。その場
合でも実験時には本発明を使用していることになる。

主コントローラににあらかじめW₁とW₂のデータを入れ
ておくことなしに、連続挿入を行うごとに、定常状態の
熱処理室内部温度W₁と２回目挿入直前の熱処理室内部温
度W₂を設定し、３回目以降の挿入時におけるヒータ設定
温度の演算処理に使用してもよい。

また、ガス供給管54とは別に反応管へ第２のガス供給
管を設け、ウエハ挿入時に第２のガス供給管から大流量
ガスを流してもよい。

また熱処理室内部温度センサ50を複数にし、熱処理室
内部温度の制御をきめ細かくすると均一性がさらに良く
なる。

前記実施例の場合、円板22と支柱部28が分離できるた
め、保守が容易である。しかし、円板22と支柱部28が一
体となっていてもよい。

また、ウエハ直径と円板直径が等しいため、高温炉の
大きさをウエハのみの場合とほぼ同じにできるという利
点がある。しかし、円板外径をウエハ直径より少し大き
くしてもよい。その場合でも円板厚肉部34の内径はウエ
ハ直径より少し小さくする。

前記実施例では、冷却器20を使用しているが、冷却器
なしで外部空間に直接放射冷却させてもよい。

さらに、第20図に示したように、反応管10の下部18に
処理ガス配管54を密にはわせ、処理ガスによって冷却域
を形成すると共に、処理ガスの予熱を行うことは、経済
的である。

さらに、第21図に示したように、高温炉下部にガス吹
出口108を設け、反応管10の下部18に冷却ガスを吹きつ
けて冷却してもよい。

また、熱処理後、ウエハを反応管10の下部18にて冷却
する際に、挿入治具14から別の冷却治具（図に示してい
ない）にウエハを移し、挿入治具14は次のウエハを乗せ
て高温炉２の内部に挿入することにより、熱処理の周期
を短くし、生産性を上げることができる。

また、反応管の下部を延ばすことなく、反応管とは別
の構造物にて冷却域を外部空気としゃ断しても効果は同
じである。

また、高温炉内部に２つ以上の温度域を形成し、熱処
理前にウエハを予熱する方式としてもよい。その場合、
ガス対流の点から高温の領域ほど上方に形成するのがよ
い。

また、高温炉の内部にて熱処理中のウエハを回転すれ
ば、さらに均一に加熱することが可能となる。その際、
ウエハを円板に取り付け、ウエハを円板と共に回転して
もよい。

また、高温炉，ウエハ，機構すべてを大きく傾斜（例
えば45度）してもよい。

本発明の他の実施例における熱処理温度コントローラ
52の内部における演算処理の流れ図を第22図に示す。本
例では、連続挿入の２回目以降からウエハ挿入直前の
熱処理内部温度Wiを定常状態の値W₁に近づけるように中
央領域のヒータ設定温度を修正するものである。

本発明の他の実施例の拡散装置の高温炉２の縦断面図
と制御系を第23図に示す。均熱管８と反応管10との間に
おいて、ウエハ挿入位置にプリズム110（石英ガラス製
など）が挿入されており、プリズム110の直下にて高温
炉の外部にミラー112が設けられ、さらに放射温度計114
が設けられている。ウエハ16から射出される放射エネル
ギはプリズム110,ミラー112によって放射温度計114まで
導びかれ、熱処理中のウエハ温度を測定できる。放射温
度計114のウエハ温度データはウエハ熱処理コントロー
ラ116に送られる。ウエハ熱処理コントローラ116の内部
にて後述の演算処理を行い、各ヒータ温度調節器46a,46
b,46cに対し、設定温度を出力する。

第24図にウエハ熱処理コントローラ116の内部におけ
る演算処理の流れ図を示す。本図では、連続挿入の２
回目以降から、前回のウエハ取出直前のウエハ温度Ui_-1
を１回目取出し直前の値U₁に近づけるように中央領域の
ヒータ設定温度を修正するものである。本実施例によれ
ばウエハ温度を直接設定してヒータ温度を制御するた
め、ウエハ熱処理を精度よく均一に行うことができる。

本発明の他の実施例のウエハ熱処理コントローラ116
の内部における演算処理の流れ図を第25図に示す。本図
では、ウエハを挿入してから放射温度計114により
連続的にウエハ温度Uiを測定し、熱処理量Ｘの計算を
行い、目標熱処理Xeに達したら、主コントローラ42
にウエハ取出を指示するものである。第25図では熱処理
量Ｘの計算式として砒素原子がシリコンウエハ中を拡散
する距離の計算式の例を示したが、熱処理条件に応じて
計算式を変えることが望ましい。全ヒータとも挿入回数
ごとにヒータ設定温度は変化させない。本実施例によれ
ば、熱処理室温度が変動してもウエハ熱処理を均一にす
ることができる。

本発明の他の実施例のウエハ挿入治具のウエハ装着部
分の縦断面図を第26図〜第30図に示す。第26図は円板22
の下部にも厚肉部34を設けたものである。第27図は２枚
のウエハ16の間にリング板118をはさんだものである。
挿入時のウエハ面内温度分布を低減するには、リング板
118の厚さをウエハ16の厚さと同程度にするのがよい。

第28図は２枚のウエハ16の間にはさむ円板22を３層積
層構造とし、リング板118の両側に円板22をつけたもの
である。

第29図は２枚のウエハ16の間にはさむ円板22を２層積
層構造とし、リング板118と円板22を重ねたものであ
る。

第30図は２枚のウエハ16の間にはさむ円板22の厚さを
半径方向に連続的に変えたものである。

本発明の他の実施例のウエハ挿入治具の外観図を第31
図に示す。２枚のウエハの外周にウエハ直径よりも少し
大きなリング120を有し、その内側に溝24をもつ丸棒と
薄板で形成された先端部26をもつ。リング120の内側と
ウエハ外径との間隔は10mm以下にするのがよく、リング
120の幅はウエハ間隔の３倍程度がよい。本実施例によ
ればウエハ２枚を乗せて挿入治具を高温炉２の内部に挿
入する際に、２枚のウエハのすきまから２枚のウエハの
内側に放射される熱をリング120がさえぎるため、２枚
のウエハとも外側の表面のみの加熱で均一に加熱され
る。

リング120の表面をサンドブラスト加工等で粗面にし
たり、コーティング等で不透明にするとさらに効果が大
きい。

本発明の他の実施例のウエハ挿入治具のウエハ装着部
分の縦断面図を第32図〜第34図に示す。第32図はリング
120を弧状断面としてウエハ16の外周に設けたものであ
る。

第33図はリング120をＶ字状断面としてのウエハ16の
外周に設けたものである。本実施例ではリング120が外
側ほど開いており、ウエハのロード・アンロードが容易
である。

第34図はリング120をコ字状断面としてウエハ16の外
周に設けたものである。

本発明の他の実施例のウエハ挿入治具の外観図を第35
図に、第35図の縦断面図を第36図に示す。２枚のウエハ
16の外周部内側にウエハ直径とほぼ等しいリング120を
設ける。リング120の断面は円形であり、その直径はウ
エハ間隔よりも少し小さい。第11図に示したロード治
具，アンロード治具によってウエハを乗らせるようにす
るため、ウエハ下部にはリングを設けない。

第37図はリング120の断面が長方形となったものであ
る。リング120の内径がウエハ直径にほぼ等しい。

尚、第38図，第39図に示すように、円板にリング、あ
るいはリングどおしを重複させて、ウエハに対する熱伝
導をよりきめ細かくすることもできる。

本発明の他の実施例の高温炉の縦断面図を第40図に示
す。縦形の円筒形状の高温炉２の内側に円筒形状の均熱
管８と角形パイプ状の反応管10が設けられている。反応
管10の下部18は高温炉２により下方に延びており、冷却
器20に囲まれている。反応管10と均熱管８の間にて高温
炉２の下部に放射防止板122が設けられている。本実施
例では高温炉２が円筒形状であるため、製作が容易であ
り強度が強い。放射防止板122により高温炉２の内部の
高温空間から冷却器20及び外部への放熱量を小さくする
ことができる。

本発明の他の実施例の拡散装置の高温炉の縦断面図を
第41図に示す。１つの高温炉２の内部に２つの加熱空間
があり、それぞれ平行平板状のヒータ4a,4b,4cで加熱さ
れている。各加熱空間に２枚のウエハ16が挿入される。
上下搬送台30は共通にしている。本実施例によれば同時
に４枚のウエハを熱処理することができる。

本発明の他の実施例の高温炉の縦断面図を第42図に示
す。１枚の平板状のヒータ4a,4b,4cにより１枚のウエハ
16を加熱する高温炉２が３台連結したものである。上下
搬送台30は共通にしている。本実施例によれば同時に３
枚のウエハを熱処理することができる。

本発明の他の実施例の高温炉の縦断面図を第43図に示
す。高温炉２は平行平板状のヒータ4a,4b,4cにより形成
される。３枚のウエハ16は１枚ごと独立した挿入治具14
及び上下搬送台30に乗せられている。高温炉２の内部に
は常に２枚のウエハ16が挿入される。他の１つの挿入治
具はヒータ外部に取り出され、ウエハの乗せ換えを行っ
ている。熱処理が終了した１枚のウエハをヒータ外部に
取り出すと共に、新らしい１枚のウエハがヒータ内部に
挿入される。本実施例によれば、高温炉２を有効に利用
することができ、スループットを向上することができ
る。

これら実施例の作用及び効果を要約すると、作用とし
ては、（１）高温炉の内部にて各ウエハの少くとも片面が高温
炉の内壁に対向し、高温のヒータがウエハの面方向に複
数の区域に分割されて発熱量が制御されているため、過
渡時を含めてウエハ全面を均一に熱処理することができ
る。また２枚のウエハが等しい条件で加熱されるため、
２枚のウエハの加熱が同一となる。ウエハの挿入取出し
が高速であるため、先に挿入される部分と後から挿入さ
れる部分との加熱時間差がほとんど生じない。

また、（２）反応管の下部の冷却域にて熱処理後の高
温のウエハを冷却することにより、反応管内に入れたま
までウエハを冷却されることができ、高温のウエハを外
気に直接さらすことがない。また、冷却域にて２枚のウ
エハはいずれもその片面が冷却器あるいは外部に面して
いるため冷却速度が同一でかつ速い。

また、（３）２枚をある程度の間隔をおいているた
め、ウエハを挿入治具に乗せたり取外すのが容易であ
る。ウエハは小さな溝で保持されているため、ウエハと
治具との接触面積が小さく、治具接触のために生ずるウ
エハ不均一熱処理部分を小さくすることができる。２枚
のウエハをある程度の間隔をおいているため、そのまま
ではウエハすき間から内側への加熱はウエハ周辺部ほど
大きくなるが、ウエハ間に周辺が厚い円板をはさむこと
により、円板の熱容量によってウエハ周辺部と中心部と
の温度上昇速度を等しくすることができる。

また、（４）ウエハ挿入回数ごとに熱処理室内部温度
を一定とするようにヒータ発熱部温度を制御することに
より、ウエハ挿入回数ごとのウエハ熱処理を均一にする
ことができる。また、ウエハ供給が中断した時にはヒー
タ発熱部温度を所定値に戻すことによって熱処理室内部
温度が定常値に戻すことができる。

また、（５）ウエハ挿入時のガス供給量を大きくする
ことにより、ウエハに伴って入り込む外気を吹き飛ばす
ための外気混入を小さくすることができる。一方ウエハ
の取出時のガス供給量を小さくすることにより、熱処理
室内部の対流が防止でき外気混入を小さくできる。

また、これらの実施例によれば、次のような効果を奏
することができる。

（１）高温炉を用いて２枚のウエハを同時に熱処理する
際に、２枚のウエハが等しく加熱され、ウエハ面方向に
ヒータ発熱量を制御するため、過渡時も含めてウエハ面
内を均一温度に保つことができ、均一な短時間熱処理が
可能となる。

（２）熱処理の終了した高温ウエハを外気に直接さらす
ことなく均一に冷却するので、ウエハが汚染されること
なく、熱処理の歩留りが向上する。

（３）２枚のウエハを乗せたり取外したりが容易とな
る。また半径方向に厚さの異なる円板をウエハ間にはさ
むことにより、過渡時のウエハ面内温度分布が低減し、
熱応力欠陥が発生することなく、均一な短時間熱処理が
可能となる。第17図に示した例では、挿入時のウエハ面
内温度差を第1/2に低減でき、熱処理の歩留りが向上す
る。

（４）ウエハ挿入回数ごとにウエハ熱処理量を均一にす
ることができる。たとえば第14図に示した例では、本発
明を用いないし10回目の挿入までに実効熱処理温度が４
℃低下するが、本実施例を用いることにより２℃以内の
温度のばらつきにすることができる。

（５）挿入取出し時を含めて常に外気混入量を小さくす
ることができるので、反応管内にゴミを含んだ酸素を持
ち込むことがなく、熱処理の歩留りが向上する。

〔発明の効果〕

本発明によれば、半導体ウエハを高速短時間に均一加
熱が可能であり、外気にさらすことなく急速な均一冷却
が可能となるので、高品質で高効率な半導体の熱処理装
置及び熱処理方法を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の拡散装置の全体構成図、第
２図は高温炉の縦断面図と温度制御系、第３図は高温炉
の縦断面図、第４図はウエハ挿入治具の外観図、第５図
は第４図の縦断面図、第６図は第２図に直角方向の断面
における高温炉の縦断面図と制御系、第７図は反応管の
外観図、第８図はヒータ分割を示す高温炉の透視図、第
９図は熱処理室温度コントローラの演算処理の流れ図、
第10図はウエハ供給機構の主な部品の斜視図、第11図は
ロード治具及びアンロード治具の先端部の外観図、第12
図は均熱管の外観図、第13図は高温炉下部の部品取り付
け方法を示す縦断面図、第14図は挿入回数ごとの実効熱
処理温度，ヒータ設定温度の変化を示す実験結果を示す
グラフ、第15図は熱処理室内部温度，ウエハ温度の時間
変化を示す実験結果を示すグラフ、第16図はウエハ冷却
特性の実験結果を示すグラフ、第17図はウエハ面内温度
差の計算結果を示すグラフ、第18図はガス流量と外気混
入量との関係を示す実験結果を示すグラフ、第19図はウ
エハ挿入速度と外気混入量との関係を示す実験結果を示
すグラフ、第20図は本発明の他の実施例の反応管の外観
図、第21図は本発明の他の実施例の高温炉の縦断面図、
第22図は本発明の他の実施例の熱処理温度コントローラ
の演算処理の流れ図、第23図は本発明の他の実施例の拡
散装置の高温炉の縦断面図と制御系、第24図及び第25図
は本発明の他の実施例のウエハ熱処理コントローラの演
算処理の流れ図、第26図ないし第30図は本発明の他の実
施例のウエハ挿入治具のウエハ装着部分の縦断面図、第
31図は本発明の他の実施例のウエハ挿入治具の外観図、
第32図から第34図は本発明の他の実施例のウエハ挿入治
具のウエハ装着部分の縦断面図、第35図は本発明の他の
実施例のウエハ挿入治具の外観図、第36図は第35図の縦
断面図、第37図ないし第39図は本発明の他の実施例のウ
エハ挿入治具の縦断面図、第40図ないし第43図は本発明
の他の実施例の高温炉の縦断面図である。２……高温炉、4a〜4j……ヒータ、６……断熱材、８…
…均熱管、10……反応管、12……フランジ、14……ウエ
ハ挿入治具、16……ウエハ、18……反応管の下部、21…
…冷却器、22……円板、24……溝、26……先端部、28…
…支柱、30……上下搬送台、32……フランジ、34……周
辺部、36……中央部、38……通気穴、40……上下駆動機
構、42……主コントローラ、44a〜44d……発熱部温度測
定センサ、46a〜46d……ヒータ温度調節器、48a〜48d…
…ヒータ電源、50……熱処理室内部温度センサ、52……
熱処理室温度コントローラ、54a,54b……ガス供給管、5
6……ガス源、58……小流量配管系、60……制御バル
ブ、66……カセット、68……取出し治具、70……ロード
治具、72……アンロード治具、74……冷却ボート、76…
…収納治具、78……カセット、80……溝、82〜88……駆
動部、90……台、92……制御機器、94……制御盤、96…
…フタ、98……本体、100,104……ネジ及び止め金具、1
02……スカベンジャ、106……断熱材、108……ガス吹出
口、110……プリズム、112……ミラー、114……放射温
度計、116……ウエハ熱処理コントローラ、118……リン
グ板、120……リング、122……放射防止板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者渡辺智司茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者本間和男茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者酒井昭彦茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者内野敏幸東京都小平市上水本町1450番地株式会社日立製作所武蔵工場内 (72)発明者高垣哲也東京都小平市上水本町1450番地株式会社日立製作所武蔵工場内 (72)発明者長友宏人東京都小平市上水本町1450番地株式会社日立製作所武蔵工場内 (56)参考文献特開平１−71119（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−293622（ＪＰ，Ａ) 実開昭60−85836（ＪＰ，Ｕ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高温炉内部に設けたヒータによって炉内に
加熱空間を形成し、該加熱空間に半導体ウエハを収納し
て熱処理する装置であって、前記加熱空間が１ないし複
数設けられ、該加熱空間の下方に前記半導体ウエハの挿
入取出口を有し、前記加熱空間に収納された半導体ウエ
ハの各部に対応して前記ヒータが複数の発熱部に分割さ
れ、前記半導体ウエハを２枚同時に支持して前記加熱空
間に導入し取出す支持手段が設けられている半導体ウエ
ハの熱処理装置において、前記支持手段は、前記２枚の半導体ウエハを略鉛直方向
に平行に支持し、前記２枚の半導体ウエハの間に仕切板
を設けたものであることを特徴とする半導体ウエハの熱
処理装置。
【請求項２】高温炉内部に設けたヒータによって炉内に
加熱空間を形成し、該加熱空間に半導体ウエハを収納し
て熱処理する装置であって、前記加熱空間が１ないし複
数設けられ、該加熱空間の下方に前記半導体ウエハの挿
入取出口を有し、前記加熱空間に収納された半導体ウエ
ハの各部に対応して前記ヒータが複数の発熱部に分割さ
れ、前記半導体ウエハを２枚同時に支持して前記加熱空
間に導入し取出す支持手段が設けられている半導体ウエ
ハの熱処理装置において、前記支持手段は、前記２枚の半導体ウエハを略鉛直方向
に平行に支持し、前記２枚の半導体ウエハの間に仕切板
を設け、前記仕切板は、前記半導体ウエハの外周部近傍
に沿って肉厚部を有する円板状のものであることを特徴
とする半導体ウエハの熱処理装置。
【請求項３】高温炉内部に設けたヒータによって炉内に
加熱空間を形成し、該加熱空間に半導体ウエハを収納し
て熱処理する装置であって、前記加熱空間が１ないし複
数設けられ、該加熱空間の下方に前記半導体ウエハの挿
入取出口を有し、前記加熱空間に収納された半導体ウエ
ハの各部に対応して前記ヒータが複数の発熱部に分割さ
れ、前記半導体ウエハを１枚又は２枚同時に支持して前
記加熱空間に導入し取出す支持手段が設けられている半
導体ウエハの熱処理装置において、前記支持手段は、前記１枚又は２枚の半導体ウエハを鉛
直方向から少し傾斜して支持するものであることを特徴
とする半導体ウエハの熱処理装置。
【請求項４】高温炉内部に設けたヒータによって炉内に
加熱空間を形成し、該加熱空間に半導体ウエハを収納し
て熱処理する装置であって、前記加熱空間が１ないし複
数設けられ、該加熱空間の下方に前記半導体ウエハの挿
入取出口を有し、前記加熱空間に収納された半導体ウエ
ハの各部に対応して前記ヒータが複数の発熱部に分割さ
れ、前記半導体ウエハを２枚同時に支持して前記加熱空
間に導入し取出す支持手段が設けられ、前記支持手段
は、前記半導体ウエハの外周部近傍にリングを設けたも
のである半導体ウエハの熱処理装置において、前記リングは、帯板を丸めた構造であり、該帯板の幅が
前記２枚の半導体ウエハの間隔より大きく、該２枚のウ
エハに挾まれた内側部を遮蔽する位置に設けられたもの
であることを特徴とする半導体ウエハの熱処理装置。
【請求項５】高温炉内部に設けたヒータによって炉内に
加熱空間を形成し、該加熱空間に半導体ウエハを収納し
て熱処理する半導体ウエハの熱処理装置において、前記半導体ウエハを連続的に前記加熱空間に供給し該加
熱空間から取出す移動手段と、該移動手段による供給回
ごとに該ウエハの収納直前における該加熱空間の温度を
測定する測定手段と、該測定手段による測定値に基づい
て前記ヒータの発熱温度を修正する修正手段とを具備し
たことを特徴とする半導体ウエハの熱処理装置。
【請求項６】高温炉内部に設けたヒータによって炉内に
加熱空間を形成し、該加熱空間に半導体ウエハを収納し
て熱処理する半導体ウエハの熱処理装置において、前記半導体ウエハを連続的に前記加熱空間に供給し該加
熱空間から取出す移動手段と、該移動手段によって該ウ
エハを取出す直前の該ウエハの表面温度を測定する測定
手段と、該測定手段による測定値に基づいて前記ヒータ
の発熱温度を修正する修正手段とを具備したことを特徴
とする半導体ウエハの熱処理装置。
【請求項７】高温炉内部に設けたヒータによって炉内に
加熱空間を形成し、該加熱空間に半導体ウエハを収納し
て熱処理する半導体ウエハの熱処理装置において、前記熱処理時の半導体ウエハの表面温度を測定する測定
手段と、該測定手段による測定値に基づいて、前記加熱
空間にウエハが供給されてからの熱処理時間を計算する
計算手段と、該計算手段による計算値に基づいて、該ウ
エハを該加熱空間から取出す移動制御手段とを具備した
ことを特徴とする半導体ウエハの熱処理装置。
【請求項８】高温炉内部に設けたヒータによって炉内に
加熱空間を形成し、該加熱空間に半導体ウエハを収納し
て熱処理する半導体ウエハの熱処理方法において、前記半導体ウエハを所定の温度に管理される加熱空間に
供給して熱処理するときに、該半導体ウエハを挿入する
直前の時刻における前記加熱空間の温度を測定し、前記
測定温度を用いてほぼ同時にヒータの温度制御値を修正
することを特徴とする半導体ウエハの熱処理方法。
【請求項９】高温炉内部に設けたヒータによって炉内に
加熱空間を形成し、該加熱空間に半導体ウエハを収納し
て熱処理する半導体ウエハの熱処理方法において、前記半導体ウエハを所定の温度に管理される加熱空間に
供給して熱処理するときに、該半導体ウエハを挿入する
直前の時刻における前記加熱空間の温度を測定し、前記
測定温度を用いてほぼ同時にヒータの温度制御値を修正
し、前記半導体ウエハの供給が中断したときには、前記
ヒータの温度制御値を所定値に戻すことを特徴とする半
導体ウエハの熱処理方法。