JPH09232297A

JPH09232297A - 熱処理装置

Info

Publication number: JPH09232297A
Application number: JP6180896A
Authority: JP
Inventors: Wataru Okase; 亘大加瀬
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1996-02-23
Filing date: 1996-02-23
Publication date: 1997-09-05
Anticipated expiration: 2016-02-23
Also published as: JP3551609B2

Abstract

(57)【要約】【課題】被処理体とシャワーヘッド部との間の間隔調
整を行なうことができる熱処理装置を提供する。【解決手段】被処理体Ｗに対して所定の熱処理を施す
ための枚葉式の熱処理装置において、内部が真空引き可
能になされた高純度石英製の筒体状の処理容器３６と、
この処理容器内にその下端開口部より挿入されてこれを
密閉する高純度石英製の凸状の挿入底部３８と、被処理
体を載置すべく前記処理容器内に設けられた保持台４０
と、前記処理容器の天井部側と前記挿入底部側に設けた
抵抗加熱手段５０Ａ，５０Ｂと、前記保持台の上方に設
けられて処理ガスを導入するためのシャワーヘッド部４
１と、前記保持台とシャワーヘッド部との間隔を調整す
るために、これらの内の少なくとも一方の高さ位置を調
整する高さ位置調整手段４２備えるように構成する。こ
れにより、被処理体とシャワーヘッド部との間の間隔を
調整して、例えば最適な温度分布を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ等に
熱処理を施す熱処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電子機器等の高性能化に伴っ
て、これに使用される半導体デバイスの高密度化及び高
集積化が益々高まっており、また、半導体ウエハサイズ
に関しても量産性の観点より６インチから８インチに移
行し、大口径化が進められている。このような状況下に
おいて、デバイスのゲート酸化膜、キャパシタンス絶縁
膜や層間絶縁膜等の各種の膜厚も薄膜化を余儀なくさ
れ、更に、その膜質の向上も強く求められている。

【０００３】従来、ウエハ表面に熱処理を施す場合、例
えば成膜処理等を施す場合には、一般的には縦型熱処理
炉を用いて行なわれている。この処理炉ではウエハボー
ト上に多数枚のウエハを等ピッチで多段に載置保持し、
これをその周囲に配置した加熱ヒータにより加熱して所
定の温度まで昇温し、所望の熱処理を行なう用になって
いる。この場合、ウエハサイズが小さい場合には、ウエ
ハ中心部と周縁部との温度差がそれ程大きくない状態
で、すなわちウエハ面内温度の均一状態を維持した状態
でウエハ自体がプロセス温度ませ昇温するので、膜厚も
面内均一に形成されるなどして膜質も均質なものとな
り、それ程問題がなかった。しかしながら、前述のよう
にウエハサイズが８インチに大口径化すると、加熱ヒー
タに近いウエハ周縁部と加熱ヒータから遠いウエハ中心
部との間の熱的アンバランスが無視し得なくなり、例え
ばウエハ中心部よりも周辺部の方の温度が数度程度高い
状態で昇温が行なわれてしまい、この温度差に基づく内
部の熱応力に起因してウエハ面にスリップか発生した
り、膜厚に関してもウエハ周縁部が厚くなり、中心部が
薄くなるなどして面内均一性が保持できなくなるという
問題があった。

【０００４】更には、処理炉内へはその下方よりウエハ
ボートを低速で挿入するのであるが、処理炉内に先に入
ったウエハと後に入ったウエハとの間で熱履歴に大きな
差が生じてしまい、これが膜厚に影響を与えてしまうと
いう問題もあった。そこで、このような問題点を解決す
るために、大口径のウエハを、その面内温度の均一性を
保持した状態で急速加熱できるようにした枚葉式の熱処
理装置が本発明者により検討されている。

【０００５】図５は本発明者が検討した熱処理装置の一
例を示す構成図であり、この熱処理装置は、左右側壁の
中央にそれぞれウエハの搬入口２及び搬出口４が形成さ
れた処理容器６を有し、処理容器６内には昇降自在なウ
エハ保持部８が設けられている。処理容器６の外側には
均熱部材１０を介して、抵抗発熱線などを含む面状加熱
源１２が配設されている。また処理容器６内の上部及び
下部にはそれぞれガス供給部１４及び排気部１６が配設
されている。ウエハＷを熱処理するにあたっては、面状
加熱源１２をウエハＷが設定温度になるように加熱して
おく一方、図示しない搬送アームによりウエハＷを搬入
口２を通じて保持部８に受け渡し、このウエハＷが面状
加熱源１２の輻射熱により所定の熱処理温度まで急加熱
される。そして、ガス供給部１４からの処理ガスにより
例えばウエハＷに酸化膜が形成され、熱処理後のウエハ
Ｗは図示しない搬送アームにより搬出口４を通じて外部
に搬出される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記した装置によれ
ば、従来の縦型熱処理炉と比較してある程度、面内温度
の均一性を保持した状態でウエハの昇温は可能である。
ところで、ウエハ処理枚数を重ねるに従って、処理容器
内へ不透光性の成膜が付着するなどして加熱源１２から
ウエハＷへ届く熱線が僅かずつではあるが減少して熱効
率が経時変化を受けることになる。この場合、ウエハＷ
の高さ位置を僅かに変えるなどして最適な位置に高さ調
整したい場合もあり、また、同一熱処理を行なっている
時、或いは熱拡散等の異なった熱処理を行なう場合にも
熱的要因でウエハの高さ調整を行ないたい場合もある
が、先の装置例では、搬入搬出時におけるウエハの受け
渡しのために、ウエハ保持部８は、一定のストロークで
上下動するが、微妙な高さ調整は行なうことができな
い。

【０００７】更には、上記ガス供給部１４の構成では、
処理ガスが偏流する恐れがあり、このためにガス供給量
がウエハ上で偏ってしまうという問題がある。また、ウ
エハ温度を測定する場合には熱電対などの温度測定具が
一般的には設けられるが、この熱電対は、正確な温度を
測定するには被測定値と直接接触していることが必要で
あるが、これではウエハ温度を直接測定することが困難
である。更には、高真空引きされる処理容器６には、外
部より大気圧が加わるので、これに対抗するために図示
例の装置例では処理容器の肉厚をかなり厚くしなければ
ならない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。本発明の目的は被処理体とシャワーヘッド部
との間の間隔調整を行なうことができる熱処理装置を提
供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、被処理体に対して所定の熱処理を施すための枚葉
式の熱処理装置において、内部が真空引き可能になされ
た高純度石英製の筒体状の処理容器と、この処理容器内
にその下端開口部より挿入されてこれを密閉する高純度
石英製の凸状の挿入底部と、被処理体を載置すべく前記
処理容器内に設けられた保持台と、前記処理容器の天井
部側と前記挿入底部側に設けた抵抗加熱手段と、前記保
持台の上方に設けられて処理ガスを導入するためのシャ
ワーヘッド部と、前記保持台とシャワーヘッド部との間
隔を調整するために、これらの内の少なくとも一方の高
さ位置を調整する高さ位置調整手段とを備えるように構
成したものである。

【０００９】上記構成により、被処理体は処理容器内の
保持台上に載置され、天井部側と挿入底部側に設けた抵
抗加熱手段により所定の温度に加熱される。この状態で
シャワーヘッド部からは所定の処理ガスが供給され、例
えば成膜処理などの所定の熱処理が行なわれる。そし
て、高さ位置調整手段は、シャワーヘッド部と保持台の
いずれか一方、例えば保持台の高さ位置を必要に応じて
調整し、被処理体とシャワーヘッド部との間隔をコント
ロールすることにより、抵抗加熱手段との距離を調整で
きるのみならず、シャワーヘッド部からの処理ガスの流
れもコントロールすることが可能となる。ここで、被処
理体の表面温度を測定するために放射温度計を用いるこ
とにより被処理体の温度を精度良く計測することが可能
となる。また、処理容器の天井部や挿入底部をドーム上
に湾曲成形することにより、材料が薄くても大気圧に対
して所定の強度を維持することがてきる。

【００１０】更には、ガス排気口を保持台の水平レベル
よりも下方に位置させることによりシャワーヘッド部か
ら供給された処理ガスを被処理体の表面上で滞流或いは
偏流させることなく円滑に下方に流すことができ、膜厚
の均一性を高く維持することが可能となる。また、抵抗
加熱手段を同心状にゾーン区分化して、ゾーン毎に温度
制御することにより、被処理体に対してきめの細かな温
度制御を行なうことが可能となる。この場合、抵抗加熱
手段の直径を、被処理体の直径の１．２〜１．５倍の範
囲内に設定することにより、中心部と比較して放熱量の
大きい被処理体の周縁部に集中して熱エネルギーを投入
することができ、面内温度の均一性を一層向上させるこ
とが可能となる。また、処理容器の側壁部に、光遮断部
材を設けることにより、処理に不必要な部分の昇温を抑
制して被処理体に熱エネルギーを集中させることがで
き、熱効率の向上を図ることが可能となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る熱処理装置
の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。図１は本発
明に係る熱処理装置を用いた処理システムを示す概略構
成図、図２は本発明に係る熱処理装置を示す構成図、図
３は熱処理装置に用いる支持台を示す斜視図、図４は熱
処理装置に用いる抵抗加熱手段を示す平面図である。

【００１２】まず、図１に基づいて熱処理システムの全
体構成について説明すると、この熱処理システム２０
は、実質的に被処理体、すなわち半導体ウエハに対して
熱処理を施す本発明の熱処理装置２２に他に、この熱処
理装置２２の前段にゲートバルブＧ１を介して設けられ
て真空引き可能になされたロードロック室２４と、更に
このロードロック室２の前段にゲートバルブＧ２を介し
て設けられたカセット室２６とにより主に構成されてい
る。上記カセット室２６内には、昇降可能になされたカ
セット台２８が設けられており、この上に、複数枚、例
えば５〜２５枚のウエハＷを収容し得るカセット３０が
載置される。上記ロードロック室２４には、図示しない
真空ポンプを介設した真空排気系３２が接続されて、内
部を真空引き可能としている。このロードロック室２４
の内部には、屈伸及び回転可能とした搬送アーム３４が
設けられており、ウエハＷを熱処理装置２２及びカセッ
ト室２６との間で受け渡し可能としている。尚、このロ
ードロック室２４には、Ｎ₂ ガス等のパージ用不活性ガ
スの供給系（図示せず）も設けられる。

【００１３】次に、図２に基づいて本発明の熱処理装置
２２について説明する。図示するようにこの熱処理装置
２２は、高純度石英製の筒体状の処理容器３６と、この
容器３６の底部に挿入されて内部を密閉する凸状の高純
度石英製の挿入底部３８と、容器の天井部側と挿入底部
側に設けた抵抗加熱手段５０Ａ、５０Ｂと被処理体とし
てのウエハＷを載置して保持する保持台４０と、処理ガ
スを内部に導入するシャワーヘッド部４１と、上記保持
台４０の高さ調整を行なう高さ位置調整手段４２とによ
り主に構成されている。上記処理容器３６は、この上部
を覆う天井部３６Ａと、これにＯリング等のシール部材
４４を介して接続されるリング状の中段容器３６Ｂと、
これにＯリング等のシール部材４６を介して接続される
筒体状の下段容器部３６Ｃとにより構成される。この下
段容器部３６Ｃの側壁には、図示しない真空排気系に接
続されるガス排気口４８が設けられており、内部を真空
引き可能としている。

【００１４】上記天井部３６Ａは、熱線を透過するよう
に透明な石英で構成され、且つ容器内部が真空状態にな
されることから大気圧に耐え得るようにドーム状に湾曲
させて形成されており、肉厚が薄くても所定の強度を発
揮できるようになっている。そして、この天井部３６Ａ
の下方に、上記保持台４０と対向するようにシャワーヘ
ッド部４１が設けられる。このシャワーヘッド部４１の
全体も熱線を透過し得るように例えば高純度の透明な石
英により構成されている。このシャワーヘッド部４１
は、断面半楕円状の密閉空間として形成され、この下端
面には処理室間に臨ませて多数のガス噴出孔５２が形成
されると共に、その上端からはガス導入管５４が上方に
延び、これを上記天井部３６Ａに設けた孔５６にＯリン
グ等のシール部材５８を介して挿通させることにより気
密に保持している。

【００１５】そして、このガス導入管５４にはガス入口
６０が形成され、これより所定の処理ガスを導入し得る
ようになっている。このガス導入管５４は、内部に温度
測定管６２を同軸状に収容した２重管構造になされてお
り、下端は上記シャワーヘッド部４１を貫通して処理空
間に開放され、上端は気密に透明石英によりシールされ
て、この上端にウエハの表面温度を測定するために放射
温度計６４を設置している。この温度測定管６２はウエ
ハ面に対して略直角となる方向に沿って設けられ、ウエ
ハからの放射光を放射温度計６４により直接検出できる
ようになっている。上記天井部３６Ａ側に配設される抵
抗加熱手段５０Ａは、この天井部３６Ａの外周全体を覆
うように設けられ、ウエハの上方より熱エネルギーを供
給し得るようになっている。そして、この抵抗加熱手段
５０Ａの外側は、例えばアルミナよりなる断熱材６６に
より覆われる。

【００１６】上記抵抗加熱手段５０Ａ及び挿入底部３８
側の抵抗加熱手段５０Ｂは、単位面積当たりの熱負荷が
大きな例えば二ケイ化モリブデン等の抵抗発熱線により
構成される。上記天井部３６Ａは、熱線を透過する必要
から透明石英により形成されるが、熱線を透過する必要
のない中段容器部３６Ｂ、下段容器部３６Ｃは、例えば
材料の内部に気泡を含ませた乳白色の不透明石英により
構成し、これ自体を光遮断部材として構成している。

【００１７】一方、石英製の上記挿入底部３８は、その
径が上記下段容器部３６Ｃの内径よりもかなり小さく設
定されて所定の幅の下向き排気通路６６を形成し得る大
きさに設定された挿入凸部３８Ａと、この下端に設けら
れて上記下段容器部３６Ｃの下端開口部をＯリング等の
シール部材６８を介して気密にシールするリング状の底
板３８Ｂとよりなる。この挿入凸部３８Ａの下端は開放
されると共に上端の光透過板７０は支持台４０の近傍の
直下に位置されて下向きにドーム状に湾曲して形成され
ており、前述の天井部３６Ａと同様に肉厚が薄くても所
定の強度を発揮できるようになっている。この挿入凸部
３８Ａの脚部の材料は、例えば材料の内部に気泡を含ま
せた乳白色の不透明石英により構成されており、これ自
体を光遮断部材として構成している。

【００１８】そして、下端が開放されたこの挿入凸部３
８Ａ内に、その下方よりヒータ台７２が挿入されてお
り、この上端をドーム状に湾曲形成してこの部分に上記
二ケイ化モリブデン等よりなる抵抗加熱手段５０Ｂを設
けており、ウエハＷを下方から加熱し得るようになって
いる。この場合にも、加熱手段５０Ｂは例えば二ケイ化
モリブデンよりなる抵抗発熱線を同心円状に巻回するこ
とより構成されており、図４に示すように同心状に複
数、図示例にあっては例えば３つのゾーンに区分されて
いる。そして、各ゾーン毎に電源７６に対して可変抵抗
７４Ａ、７４Ｂ、７４Ｃを接続するなどして、ゾーン温
度を個別にコントロールし得るようになっている。この
ゾーン毎の個別制御は、天井部３６Ａ側の抵抗加熱手段
５０Ａにも同様に適用されている。これにより、ウエハ
Ｗに投入するエネルギーをゾーン毎に制御し得ることに
なる。

【００１９】ここで、下方の抵抗加熱手段５０Ｂの直径
Ｌ１は、ウエハＷの直径Ｌ２の１．２〜１．５倍の範囲
内に設定されており、中心と比較して放熱量が多くなる
傾向にあるウエハ周縁部へ十分な量のエネルギーを投入
し得るようになっている。また、ヒータ台７２の上部側
壁には、挿入凸部３８Ａの脚部を加熱するための、側部
加熱ヒータ７８が設けられており、脚部を加熱するよう
になっている。上記ヒータ台７２は、途中に例えばアル
ミナ等の断熱材７８を介在させてステンレス等により形
成されており、その下端部には、冷却ジャケット８０を
設けてこの部分を安全温度まで温度を下げている。ま
た、上記光透過板７０には、ガスパージ用の不活性ガ
ス、例えばＮ₂ ガスを供給するガス導入ノズルが設けら
れており、これよりＮ₂ ガスを導入することによりウエ
ハＷの裏面側に処理ガスが廻り込むことを防止してい
る。

【００２０】ウエハＷを載置する保持台４０は図３にも
示されており、これは高純度の透明石英やＳｉＣよりな
り、ウエハＷの径よりも少し大きく設定されたリング状
の板部材よりなり、この内周側の上面に、ウエハＷの裏
面を支持する複数、例えば３つの突起８２が周方向に等
間隔で形成される。この場合、突起８２によるウエハＷ
の支持位置は、ウエハの周縁部ではなく、それよりもウ
エハ中心方向にある程度の距離だけ近づいた位置を支持
するようになっており、熱処理時におけるウエハ自体の
変形量を抑制するようになっている。この保持台４０の
裏面側には、保持台４０の直径方向に配列された複数、
例えば２本の脚部８４が形成されており、この各脚部８
４は、例えば高純度の石英製の位置調整ロッド８６に接
続される。

【００２１】この位置調整ロッド８６は、前記高さ位置
調整手段４２の一部を構成するものであり、その下部
は、底板３８Ｂに形成した孔内を上下動可能に貫通して
設けられ、その下端に、例えばピニオンとラックよりな
る歯車機構９０を設けて、これをモータ８８により駆動
することにより、位置調整ロッド８６を上下方向に微妙
に移動させて保持台４０の高さ調整を行ない得るように
なっている。また、底板３８Ｂに対する位置調整ロッド
８６の貫通部には、伸縮可能になされたベローズ９２が
設けられており、容器内の気密性を保持しつつロッド８
６の調整移動を許容している。一方、処理容器３６の中
段容器部３６Ｂの一側部には、前記ロードロック室２４
に接続される接続口９４が設けられ、この接続口９４に
は、熱遮蔽箱１００が気密に接続される。この箱１００
内には昇降機構９６により上下動してこの接続口９４と
ロードロック室２４とを連通する通路を遮るように進退
する熱遮蔽板９８が設けられており、ゲートバルブＧ２
側へ伝わる熱量を抑制している。この昇降機構９６のロ
ッド１０２にもベローズ１０４を設けて、容器内の気密
性を保持している。

【００２２】次に、上記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、カセット室２６内のカセ
ット３０に収容してある未処理の半導体ウエハＷを、ゲ
ートバルブＧ２を介してロードロック室２４内の搬送ア
ーム３４によりこの室内に取り込み、この内部を所定の
圧力まで真空引きした後に、このウエハを予め真空状態
に維持されている処理容器３６内にゲートバルブＧ１を
介して搬入し、保持台４０に受け渡す。このウエハＷの
受け渡しは、高さ位置調整手段４２のモータ８８を前進
後退駆動させて保持台４０を上下方向に移動させること
により行なってもよいし、或いは搬送アーム３４自体を
高さ方向（Ｚ方向）へ移動可能として、これを上下移動
させるようにしてもよい。この受け渡しにより、ウエハ
Ｗは保持台４０に設けた突起８２によりその表面が支持
されることになる。

【００２３】処理容器３６内は、上下に配置した抵抗加
熱手段５０Ａ、５０Ｂにより、予めある程度、例えば２
００〜８００℃に加熱されており、或いは処理温度に一
定に保持されており、ウエハＷの搬入後、更にパワーを
投入してウエハをプロセス温度、例えば１２００℃程度
まで昇温したり、或いは処理温度のままでウエハ面内の
温度を均一にする。これと同時に、シャワーヘッド部４
１から処理容器３６内に処理ガス、例えばシランガスと
Ｏ₂ ガス等を供給しつつ内部を所定のプロセス圧力に維
持し、熱処理、例えば成膜処理を行なうことになる。抵
抗加熱手段５０Ａ、５０Ｂとしては熱負荷の大きな二ケ
イ化モリブデン等を用いているので急速にプロセス温度
まで加熱することができる。

【００２４】ここで、例えばウエハを１枚或いは複数枚
処理する毎に、容器内面、シャワーヘッド部４１の表
面、保持台４０の表面等に非常に僅かではあるが薄膜が
形成されるために、抵抗加熱手段５０Ａ，５０Ｂからの
熱透過量等が僅かに変動し、ウエハに対する供給熱量が
異なってくる場合がある。また、シャワーヘッド部４１
のガス噴出孔５２から供給された処理ガスがウエハ表面
との間で滞留する場合もある。このような場合には、高
さ位置調整手段４２を駆動して位置調整ロッド８６を僅
かに上昇或いは下降させることにより保持台４０を上昇
或いは下降させてウエハの高さ調整を行ない、シャワー
ヘッド部４１とウエハＷとの間隔を最適な位置に調整す
る。

【００２５】これにより、ウエハの微妙な温度調整が可
能となり、しかもウエハ上における処理ガスの滞留もな
くなり、成膜のウエハ面内均一性を高めることが可能と
なる。このようなウエハの高さ位置調整は、同一熱処理
を施している過程でも行なうし、また、異種の熱プロセ
スを行なう場合にもそのプロセスに合った高さ位置に調
整を行ない、常に最適な温度特性等を得ることが可能と
なる。尚、保持台の高さ位置調整を行なうと、これとシ
ャワーヘッド部との間隔を調整できるのみならず、抵抗
加熱手段との間隔も調整できるという利点を有するが、
これに替えてシャワーヘッド部の高さ位置を、高さ調整
手段により変え得るようにしてもよい。

【００２６】また、ウエハＷの温度は、天井部３６Ａに
設けた放射温度計６４により測定するが、この場合、ウ
エハＷの表面から上方に向けて発する光が、中空の測定
温度管６２を介して放射温度計６４に直接入射するの
で、途中に光を遮断する障害物がなく、従って、熱電対
を用いた場合と比較してウエハ表面の温度を精度良く検
出することができる。尚、この放射温度計６４の設置位
置は、ウエハＷの表面を直接臨むことができるのであれ
ば、ウエハ面に対して垂直方向だけに限定されず、例え
ば斜め上方に設けるようにしてもよい。

【００２７】更には、下方の抵抗加熱手段５０Ｂの直径
は、ウエハＷの直径の１．２〜１．５倍の範囲内に設定
されているので、中心部と比較して放熱量が多くなる傾
向にあるウエハ周縁部へ集中的に多量のエネルギーを投
入することができ、これにより放熱量を補償してウエハ
の面内温度の均一性を高く維持することができる。ま
た、抵抗加熱手段５０Ｂの取り付け面もウエハ側に向け
て湾曲させて形成しているので、エネルギーをウエハＷ
に向けてより効率的に供給することができる。この場
合、上下の抵抗加熱手段５０Ａ、５０Ｂは、複数、例え
ば３ゾーンに同心状に区切られてゾーン毎に温度制御が
可能になされていることから、例えば外側ゾーンに行く
程、発熱エネルギーを多くするように制御するなどして
上記したウエハの面内温度の均一性を一層高めることが
できる。

【００２８】ここで、抵抗加熱手段５０Ｂの直径をウエ
ハＷの直径の１．２倍よりも小さくすると、ウエハ周縁
部にこの部分の放熱量に見合った多くの熱エネルギーを
投入することが困難になり、面内温度の均一性が急激に
劣化してしまう。また、１．５倍よりも大きく設定する
と、装置の径が必要以上に大きくなり過ぎ、好ましくな
い。また、ガス排気口４８の取付位置を、ウエハＷの水
平レベルよりも下方に位置させているので、シャワーヘ
ッド部４１から放出された処理ガスがウエハ面上にほと
んど滞留することなくここを通過し、ガス排気口４８か
ら排出されることになる。特に、前述したウエハＷとシ
ャワーヘッド部４０との間隔を調整できることと相俟っ
て、ウエハ面上でのガス滞留現象を略確実になくすこと
ができ、成膜の面内均一性を一段と向上させることがで
きる。

【００２９】更に、保持台４０の裏面側には、ガス導入
ノズル５５からＮ₂ ガスがパージされているのでこのエ
リアに処理ガスが侵入することがなく、従って、保持台
４０等の表面に成膜が付着することを防止することがで
き、従って、熱効率が劣化したり、パーティクルが発生
することを大幅に抑制することができる。また、ウエハ
Ｗを加熱するために抵抗加熱手段５０Ａ、５０Ｂからの
光線を透過しなければないエリアを除いて例えば中段容
器部３６Ｂや下段容器部３６Ｃ、或いは挿入凸部３８Ａ
の脚部は、不透明材料により構成して光を遮断している
ので、これらの部分が不必要に過度に加熱されることは
なく、熱効率を高めることができる。また、処理容器３
６の天井部３６Ａや挿入底部３８の光透過板７０は、そ
れぞれドーム状に成形されているので、その肉厚を薄く
しても大気圧に耐え得るに十分な強度を確保することが
可能となる。尚、上記実施例では熱処理として成膜処理
を例にとって説明したが、これに限定されず、他の熱処
理、例えば酸化処理、熱拡散処理等にも適用し得るのは
勿論である。更には、被処理体としても半導体ウエハに
限定されず、他の基板、例えばＬＣＤ基板、ガラス基板
等も用いることができる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の熱処理装
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。請求項１の発明によれば、高さ位置調整手段
により保持台とシャワーヘッド部との間隔を微妙に制御
できるようにしたので、被処理体の上方に処理ガスが滞
留することを防止でき、しかも、被処理体の表面におけ
る温度分布も微妙にコントロールすることができるの
で、面内均一性も向上させることができる。従って、被
処理体の熱処理の面内均一性を向上させることができ
る。しかも、異種の熱処理プロセスに対しても上記間隔
調整を行なうことにより容易に対応することができる。
請求項２の発明によれば、放射温度計を用いて被処理体
の表面からの放射光を直接捕らえて温度を測定するよう
にしたので、被処理体の表面温度を精度よく検出するこ
とができ、従って、この検出値に基づいて上記間隔調整
を行なうことにより被処理体の面内温度の均一性を更に
高めることができる。

【００３１】請求項３の発明によれば、処理容器の天井
部や底部を圧力に対して強いドーム形状に湾曲成形した
ので耐久強度を維持したままその肉厚を薄くすることが
できる。請求項４の発明によれば、ガス排気口を保持台
の水平レベルよりも下方に位置させているので、保持台
の上方の雰囲気を円滑に下方に真空引きでき、反応済み
処理ガスを滞留させることなく排気することができる。
請求項５の発明によれば、抵抗加熱手段は同心状に複数
にゾーン区分化されてゾーン毎に温度制御が可能になさ
れているので、被処理体の面内温度を精度良くコントロ
ールすることができる。請求項６の発明によれば、抵抗
加熱手段の直径を被処理体の直径の１．２〜１．５倍の
範囲内に設定して放熱量の大きな被処理体の周縁部に多
量の熱エネルギーを投入するようにしたので、その分の
温度補償を行なうことができ、被処理体の面内温度の均
一性を一層向上させることができる。請求項７及び８の
発明によれば、処理容器の側壁部等を、例えば不透明材
料により構成してこの部分の断熱性を高めるようにした
ので、熱効率を向上させることができる。請求項９の発
明によれば、支持台の下方にパージ用の不活性ガスを供
給してこの部分に処理ガスが侵入することを防止してい
るので、支持台の裏面等に例えば成膜が付着することを
防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る熱処理装置を用いた処理システム
を示す概略構成図である。

【図２】本発明に係る熱処理装置を示す構成図である。

【図３】熱処理装置に用いる支持台を示す斜視図であ
る。

【図４】熱処理装置に用いる抵抗加熱手段を示す平面図
である。

【図５】本発明者が検討した熱処理装置の一例を示す構
成図である。

【符号の説明】

２２熱処理装置２４ロードロック室３６処理容器３６Ａ天井部３６Ｂ中段容器部３６Ｃ下段容器部３８挿入底部３８Ａ挿入凸部３８Ｂ底板４０保持台４１シャワーヘッド部４２高さ位置調整手段４８ガス排気口５０Ａ、５０Ｂ抵抗加熱手段６２温度測定管６４放射温度計７０光透過板８２突起８６位置調整ロッドＷ半導体ウエハ（被処理体）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理体に対して所定の熱処理を施すた
めの枚葉式の熱処理装置において、内部が真空引き可能
になされた高純度石英製の筒体状の処理容器と、この処
理容器内にその下端開口部より挿入されてこれを密閉す
る高純度石英製の凸状の挿入底部と、被処理体を載置す
べく前記処理容器内に設けられた保持台と、前記処理容
器の天井部側と前記挿入底部側に設けた抵抗加熱手段
と、前記保持台の上方に設けられて処理ガスを導入する
ためのシャワーヘッド部と、前記保持台とシャワーヘッ
ド部との間隔を調整するために、これらの内の少なくと
も一方の高さ位置を調整する高さ位置調整手段とを備え
たことを特徴とする熱処理装置。
【請求項２】前記処理容器の天井部には、前記被処理
体からの放射光を検出して温度を測定するための放射温
度計が設けられていることを特徴とする請求項１記載の
熱処理装置。
【請求項３】前記処理容器の天井部と、前記凸状の挿
入底部は、外方に突出させてドーム状に湾曲成形されて
いることを特徴とする請求項１または２記載の熱処理装
置。
【請求項４】前記処理容器内の雰囲気を排出するガス
排気口は、前記保持台の水平レベルよりも下方に位置さ
れていることを特徴とする請求項１乃至３記載の熱処理
装置。
【請求項５】前記抵抗加熱手段は、同心状に複数にゾ
ーン区分化されており、ゾーン毎に温度制御可能になさ
れていることを特徴とする請求項１乃至４記載の熱処理
装置。
【請求項６】前記抵抗加熱手段の直径は、前記被処理
体の直径の１．２〜１．５倍までの範囲内に設定されて
いることを特徴とする請求項１乃至５記載の熱処理装
置。
【請求項７】前記処理容器の側壁部には、光遮断部材
が設けられていることを特徴とする請求項１乃至６記載
の熱処理装置。
【請求項８】前記光遮断部材は、前記処理容器の構成
材料を不透明材料により形成することにより構成される
ことを特徴とする請求項７記載の熱処理装置。
【請求項９】前記支持台の下方には、ガスパージ用の
不活性ガスを供給するガス導入ノズルが形成されている
ことを特徴とする請求項１乃至８記載の熱処理装置。