JPH10172915A

JPH10172915A - ウエーハ熱処理装置

Info

Publication number: JPH10172915A
Application number: JP35286896A
Authority: JP
Inventors: Itsuo Araki; 逸男荒木; Yoshiaki Ise; 吉明伊勢; Toshikatsu Matsutani; 利勝松谷
Original assignee: Shin Etsu Quartz Products Co Ltd; Yamagata Shin Etsu Quartz Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Quartz Products Co Ltd; Yamagata Shin Etsu Quartz Co Ltd
Priority date: 1996-12-13
Filing date: 1996-12-13
Publication date: 1998-06-26
Anticipated expiration: 2016-12-13
Also published as: JP4071313B2

Abstract

(57)【要約】【課題】均熱性を維持しつつ而も装置の大型化の抑制
やパーティクルの発生を抑え、高い熱遮断性を維持し、
処理効率が向上する枚葉式のウェーハ熱処理装置の提
供。【解決手段】ウエーハ保持部２２Ａに保持されたウエ
ーハ１０の熱処理面側を偏平状の偏平ドーム状に形成
し、前記ウエーハ１０の熱処理空間を形成する石英ガラ
ス製外側容器１２Ａを設け、該外側容器１２Ａの基部の
開口周囲に断熱体２０を配設するとともに、前記外側容
器１２Ａの内側に前記ウエーハ１０を包被してウェーハ
に対向して多数の開口孔１６Ａａを有した内側容器１６
Ａを配置して反応容器１１Ａを構成し、前記外側容器１
２Ａ内面の反応ガスをウェーハに導入するようになした
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェーハの
拡散処理、酸化処理、減圧ＣＶＤなどに使用される半導
体ウェーハ熱処理装置に係わり、特にウェーハを直立状
に収納する枚葉式の半導体ウェーハの熱処理装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より半導体ウェーハの熱処理をする
場合、複数枚のウェーハをウェーハボートに積層配設載
置して、反応容器内での一括熱処理するバッチ方式が採
用されている。この方式では、ウェーハとボートとの接
触部分近傍で生じる気流の乱れや、ウェーハを多段積層
することで気流に乱れを起し投入ウェーハを均質に処理
することは困難であった。

【０００３】また、ウェーハの口径の大口径化につれ、
前記バッチ処理方式では重量負担に対応するボート及び
支持部の製作が困難であること、また、大口径化に伴う
反応容器の大型化、加熱温度分布やガス分布の均一化、
加熱源の無用の増大化につながり、ウェーハの大口径化
に対応するのには従来のバッチ方式では対処困難な種々
の問題点があった。

【０００４】さらに、次世代の、６４Ｍ、１Ｇ等の高集
積密度化の半導体製造プロセスではサブミクロン単位の
精度が要求され、複数枚のウェーハを一括処理するバッ
チシステムではウェーハの積層位置やガス流の流入側と
排出側とはそれぞれ処理条件にバラツキを生じ、また積
層されたウェーハ相互間で影響を及ぼし合い、またボー
トの接触部位よりパーティクル等が発生し、高品質の加
工は困難であった。

【０００５】上記問題解決のため、一枚若しくは２枚の
ウェーハ毎に熱処理を行なう枚葉式熱処理装置が注目さ
れ、種々の提案がなされている。例えば特開平５ー２９
１１５４号公報に開示されている熱処理装置において
は、サセプタの下方に設けた加熱源によりサセプタ上に
水平状に載置したウェーハを、低圧反応ガス雰囲気中で
加熱してウェーハ上に成膜するようにしてある。上記水
平状にウェーハを載置する場合は、ウェーハに自重によ
る撓みの発生、反応容器が大型になる、従って加熱源等
の動力源も大きくなる。等の問題点がある。

【０００６】また、特開平１ー２５９５２８号公報に
は、図１１に示す提案が開示されている。上記提案は図
に示すように、高温炉（加熱部）１２０とウェーハ支持
装置１３０とよりなる。高温炉１２０は、直方体形状に
形成され、複数に分割された平板状ヒータ１２１、石英
ガラス製反応管１２２、均熱管１２３、断熱材１２４で
構成され、高温炉１２０は下部が解放され、ウェーハ１
０が支持装置１３０の溝１３１に載せられ高温炉１２０
への出入を行なうようにしてある。なお、図示してない
ガス供給管により使用目的に応じて所要ガスが上方から
下方へ流れるようにしてある。また、ウェーハ支持装置
１３０は、パイプ状の支柱１３３、前記溝１３１を設け
た支持部１３２とベース１３４とよりなり、前記溝１３
１は２枚以上のウェーハが載置できるように複数個設け
てある。

【０００７】上記図１１に示す枚葉式の熱処理装置にお
いては、ウェーハを直立状に収納する構成であるが、高
温炉は直方体の形状により構成されているため、下記問
題点がある。１）、高温炉の形状は直方体であるため、内蔵する反応
管、均熱管も同一形状の直方体と考えられ、また、上部
は管壁に直角の上底により形成されているため、真空強
度が低い。２）、ウェーハに対する輻射熱の分布及び反応ガス流の
分布が均一でない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述の事情に鑑み、本
発明は、均熱性を維持しつつ而も装置の大型化の抑制や
パーティクルの発生を抑え、高い熱遮断性を維持し得る
とともに、処理効率が向上する枚葉式のウェーハ熱処理
装置の提供を目的としたものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、半導体ウェー
ハの１又は２枚を直立支持し熱処理を行うウエーハ熱処
理装置において、ウエーハ保持部に保持された前記ウエ
ーハの熱処理面側を偏平状の偏平ドーム状に形成し、前
記ウエーハの熱処理空間を形成する石英ガラス製外側容
器を設け、該外側容器の基部の開口周囲に断熱体を配設
するとともに、前記外側容器の内側に前記ウエーハを包
被してウェーハに対向して多数の開口孔を有した内側容
器を配置して反応容器を構成し、前記外側容器内面の反
応ガスをウェーハに導入するようになしたことを特徴と
する。

【００１０】かかる発明によれば、ウェーハの収納姿勢
は直立タイプであり、外側容器はウェーハの熱処理面に
対し扁平形状とした扁平ドーム状としているので、前記
外側容器は薄肉を図っても真空強度があり、肉薄の為に
軽量化が図れる。また、ウエーハの熱処理面側の外側容
器を偏平化している為に、その分発熱体を接近させるこ
とができ、外側容器の大きさを必要最小限に押さえるこ
とができるため、結果として装置の小型化と加熱源等の
動力源も小さくする事が出来る。

【００１１】また、外側容器を扁平ドーム状としている
のでウェーハ表面への熱分布を均一とすることができる
とともに、外側容器内側曲面に沿ってガスの流れが良
く、反応ガス流の分布も一様にすることができる。ま
た、内側容器に多数の放出孔によりウェーハに向かって
反応ガスの放出を可能としているので、ウェーハ表面に
効率のよい処理を行うことができる。

【００１２】また、前記内側容器を、ウェーハを保持す
る支持容器と該支持容器に被蓋する中蓋容器とで構成さ
れるとともに、ウェーハ収納状態で前記外側容器内の熱
処理位置と容器外のウェーハ交換位置間を昇降可能に構
成することも本発明の有効な手段である。このように構
成することにより、ウェーハ収納状態で前記外側容器外
へ前記内側容器を移動し、ウェーハを交換することがで
きる。

【００１３】また、前記内側容器を、包被するウェーハ
面のほぼ延設方向に反応ガスの排出通路を設けて構成す
ることも本発明の有効な手段である。このように構成し
ているので、内側容器に多数の放出孔によりウェーハに
向かって放出した反応ガスを、ウェーハ表面で処理した
後に、ウェーハ面の延設方向に沿って放出可能であり、
ウェーハ表面に効率のよい処理を行うことができる。

【００１４】また、前記断熱体は、不透明石英ガラス板
材と石英ガラス発泡体とを交互に積層した多段積層体よ
り構成することも本発明の有効な手段である。このよう
に、外側容器の基部の開口周囲に断熱体を配設し、該断
熱体を不透明石英ガラス板材と石英ガラス発泡体とを交
互に積層した多段積層体より構成することにより、前記
外側容器の加熱処理空間内で加熱処理した高温が、前記
多段積層体で遮断され、処理空間内の熱降下や均熱性の
維持が可能となり、結果として高品質のウエーハ熱処理
が出来る。

【００１５】また、前記ウェーハ保持部を支持する直立
支持装置は、前記反応容器外の台座に着脱可能に配置さ
れるように構成することも本発明の有効な手段である。
このように構成することにより、必要に応じて直立支持
装置の交換が可能である。また、直立支持装置の保持手
段を複数有する台座５５（図８）を設けることにより４
枚以上のウェーハのマルチ処理が可能である。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。但し、この
実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形
状、その相対的配置等は特に特定的な記載がないかぎり
は、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単
なる説明例にすぎない。

【００１７】図１には本発明の第１実施の形態に係る枚
葉式熱処理装置の概略構成を示す断面図である。同図に
おいて、平板状発熱体３Ａ，３Ａにより内部を加熱され
る反応容器１１Ａは、上部に反応ガスを流入するガス流
入孔１３Ａを設けた石英ガラスよりなるドーム状のドー
ム外管（外側容器）１２Ａと、表面に多数のガス放出孔
１６Ａａを設けたドーム内管（内側容器）１６Ａとで一
体形成体し、２重構造体を構成し、この２重構造体の下
部を不透明石英ガラスよりなる不透明フランジ１４Ａを
さらに一体的に溶接接合して構成されている。

【００１８】したがって、枚葉式熱処理に特に要求され
る耐熱機能性である、高い熱衝撃耐性の保持を可能とす
るとともに、内臓する直立支持装置２１Ａに収納支持さ
れたウェーハ１０に対して適当圧のもとにガス放出を
し、該ウェーハ１０の表面に対して均一なガス分布を形
成するようにしてある。そして、前記反応容器１１Ａは
ウェーハ１０の熱処理面に対し扁平形状とした扁平ドー
ム状としているので、反応容器１１Ａの大きさを必要最
小限に押さえることができる。

【００１９】また、この反応容器１１Ａの下部には積層
断熱体２０が一体構成され、この積層断熱体２０は、石
英ガラス発泡体１７と不透明石英ガラス板体１８とを交
互に積層一体構成してある。なお、不透明石英ガラスは
見かけ密度０．９ｇ／ｃｍ³ 以上の多孔質石英ガラスで
構成し、石英ガラス発泡体は見かけ密度０．１〜０．８
ｇ／ｃｍ³ で連通気泡率６０％以下の多孔質石英ガラス
で構成してある。

【００２０】また、ウェーハ１０は直立支持装置２１Ａ
の上部に設けた、前記反応容器内の熱の外部への伝達を
防止するために、泡入若しくは他の手段により不透明化
された石英ガラス材よりなる支持治具２２Ａに保持さ
れ、また、直立支持装置２１Ａにはベース体８Ａが気密
嵌合され、該ベース体８Ａは前記反応容器内の熱の外部
への伝達を防止するために、泡入若しくは他の手段によ
り不透明化された石英ガラス材より構成されている。そ
して、前記ベース体８Ａはその上面にＯリング７を介し
て反応容器１１Ａ内を気密密閉している。また、直立支
持装置２１Ａは、後述する図８の支持台５０、もしくは
５５に支持される。

【００２１】なお、ウェーハの出し入れには、後述する
ように、前記直立支持装置２１Ａを下降させウェーハを
交換し、反応容器体１１Ａの使用時にはＯリング７を介
して反応容器内を気密処理可能にしているが、上記した
ように多段断熱層を介在させているため、Ｏリングの熱
的劣化を十分に防止することができる。

【００２２】図２は本発明の第２実施の形態に係る他の
枚葉式熱処理装置の概略構成を示す断面図である。同図
において、平板状発熱体３Ｂ，３Ｂにより内部を加熱さ
れる反応容器１１Ｂは、上部に反応ガスを流入するガス
流入孔１３Ｂを設けた石英ガラスよりなるドーム状のド
ーム外管（外側容器）１２Ｂと、表面に多数のガス放出
孔１６Ｂａを設けたドーム内管（内側容器）１６Ｂとで
一体形成体し、２重構造体を構成し、この２重構造体の
下部を不透明石英ガラスよりなる不透明フランジ１４Ｂ
をさらに一体的に溶接接合して構成されている。

【００２３】したがって、枚葉式熱処理に特に要求され
る耐熱機能性である、高い熱衝撃耐性の保持を可能とす
るとともに、内臓する直立支持装置２１Ｂに２枚のウエ
ーハの加熱処理面が外側に位置するように互いに裏面を
背中合わせに収納支持されたウェーハ１０、１０に対し
て適当圧のもとにガス放出をし、該ウェーハ１０、１０
の表面に対して均一なガス分布を形成するようにしてあ
る。そして、前記反応容器１１Ｂはウェーハ１０、１０
の熱処理面に対し扁平形状とした扁平ドーム状としてい
るので、反応容器１１Ｂの大きさを必要最小限に押さえ
ることができる。

【００２４】また、この反応容器１１Ｂの下部には前記
した第１実施の形態同じ構成の積層断熱体２０が一体構
成されている。

【００２５】また、ウェーハ１０、１０は直立支持装置
２１Ｂの上部に設けた、前記反応容器内の熱の外部への
伝達を防止するために、泡入若しくは他の手段により不
透明化された石英ガラス材よりなる支持治具２２Ｂに保
持され、また、直立支持装置２１Ｂにはベース体８Ｂが
気密嵌合され、該ベース体は前記反応容器内の熱の外部
への伝達を防止するために、泡入若しくは他の手段によ
り不透明化された石英ガラス材より構成されている。そ
して、前記ベース体８Ｂはその上面にＯリング７を介し
て反応容器１１Ｂ内を気密密閉している。また、直立支
持装置２１Ｂは、後述する図８の支持台５０、もしくは
５５に支持される。

【００２６】なお、ウェーハの出し入れには、後述する
ように、前記直立支持装置２１Ｂを下降させウェーハを
交換し、反応容器体１１Ｂの使用時にはＯリング７を介
して反応容器内を気密処理可能にしているが、上記した
ように多段断熱層を介在させているため、Ｏリングの熱
的劣化を十分に防止することができる。

【００２７】次にかかる実施の形態に基づく熱処理装置
のウエーハ装填方法について説明する。図３は、第１実
施の形態に係るウェーハ収納方法を示す説明図である。
同図において、前記直立支持装置２１Ａに１枚のウエー
ハを直立支持させる場合には、前記直立支持装置２１Ａ
の基端側に図示しない起伏機構が設けられており、反応
容器１１Ａの下側開口より前記支持治具２２Ａを抜出し
た後（（１）→（２））、ほぼ水平方向に傾動（伏設）
させ（（２）→（３））、加熱処理後の前記１枚のウエ
ーハ１０を抜出して処理済ウエーハストッカ６２に装填
した後、未処理ウエーハを未処理ウエーハ収納ストッカ
６３より引出し、前記支持治具２２Ａに装填させた後、
起立させ所定の処理を行う。

【００２８】図４は、第２実施の形態に係る熱処理装置
のウエーハ装填方法についての説明図である。同図にお
いて、２枚のウエーハ装填方式の場合には、前記支持治
具２２Ｂの起立位置の一側に処理済ウエーハストッカ６
２と未処理ウエーハ収納ストッカ６３を配置してなる一
のウエーハ装填部７０Ａを設け、前記支持治具２２Ｂが
不図示の起伏機構を介してウエーハ装填側に向け伏設且
つ軸を中心として１８０°回転可能に構成する。

【００２９】そして前記したように２枚のウエーハを直
立支持させた支持治具２２Ｂを反応容器１１Ｂ下側開口
より抜出した後（（１）→（２））、一のウエーハ装填
部７０Ａ側にほぼ水平方向に傾動（伏設）させ（（２）
→（３））、ウェーハ保持スリットに位置する加熱処理
後の上側の第１のウエーハ１０１を抜出して処理済ウエ
ーハストッカ６２に装填した後、未処理ウエーハ収納ス
トッカ６３より未処理ウエーハを引出し、前記ウェーハ
保持スリットに装填させる。

【００３０】次に、前記支持治具２２Ｂを直立に起立さ
せ且つ１８０°軸中心に回転させた後、前記一のウエー
ハ装填部７０Ｂ側にほぼ水平方向に傾動（伏設）させ
（（３）→（４））、ウェーハ保持スリットに位置する
加熱処理後の第２のウエーハ１０２を抜出して処理済ウ
エーハストッカ６２に装填し、次に未処理ウエーハ収納
ストッカ６３より未処理ウエーハを引出し、１８０°反
転により上側となったウェーハ保持スリットに装填させ
る。前記支持治具２２Ｂに２枚のウエーハを装填させた
後、起立させ、反応容器１１Ｂ内にウェーハ１０、１０
を収納（（２）→（１））し所定の処理を行う。

【００３１】かかる実施例によれば、上側ウエーハと下
側ウエーハが同一方向位置で挿入する事が出来る為に、
加熱処理面を上側に積層配置した一のウエーハストッカ
のみで加熱処理面が夫々外側に向けて装填する事が出
来、結果として装填作業の容易化と自動化が達成し得
る。

【００３２】図５は、第３実施の形態に係る枚葉式熱処
理装置の概略構成を示す断面図である。同図において、
平板状発熱体３Ｃにより内部を加熱される反応容器２Ｃ
は、石英ガラスよりなる一体形成体で不透明石英ガラス
よりなる不透明フランジ６Ｃに一体的に溶接接合形成さ
れ、熱遮断性を前記不透明フランジ６Ｃにより持たせて
いる。そして、前記反応容器２Ｃはウェーハ１０の熱処
理面に対し扁平形状とした扁平ドーム状としているの
で、反応容器２Ｃの大きさを必要最小限に押さえること
ができる。

【００３３】また、反応容器２Ｃ内には、２枚のウエー
ハ１０，１０の加熱処理面が外側に位置するように互い
に裏面を背中合わせに直立収納支持する直立収納部３０
Ｃが設けられ、該直立収納部３０Ｃは下部に、前記反応
容器２Ｃ内の熱の外部への伝達を防止するために、泡入
若しくは他の手段により不透明化した不透明部位の断熱
部１９Ｃを設けた直立支持装置２１Ｃが延設されてい
る。該直立支持装置２１Ｃ内には直立収納部３０Ｃ内の
反応ガスを吸引する通路２１Ｃａが設けられている。

【００３４】また、前記断熱部１９Ｃは、さらに、前記
反応容器内の熱の外部への伝達を防止するために、泡入
若しくは他の手段により不透明化された石英ガラス材よ
りなるベース体８Ｃに気密嵌合するとともに、該ベース
体８Ｃはその上面にＯリング７を介して反応容器２Ｃを
気密密閉している。直立収納部３０Ｃの詳細は後述す
る。

【００３５】図６は、第４実施の形態に係る枚葉式熱処
理装置の概略構成を示す断面図である。同図において、
平板状発熱体３Ｄにより内部を加熱される反応容器２Ｄ
は、石英ガラスよりなる一体形成体で不透明石英ガラス
よりなる不透明フランジ６Ｄに一体的に溶接接合形成さ
れ、熱遮断性を前記不透明フランジ６Ｄにより持たせて
いる。そして、前記反応容器２Ｄはウェーハ１０の熱処
理面に対し扁平形状とした扁平ドーム状としているの
で、反応容器２Ｄの大きさを必要最小限に押さえること
ができる。

【００３６】また、反応容器２Ｄ内には、ウェーハ１０
を直立収納する直立収納部３０Ｄが設けられ、該直立収
納部３０Ｄは下部に、前記反応容器２Ｄ内の熱の外部へ
の伝達を防止するために、泡入若しくは他の手段により
不透明化した不透明部位の断熱部１９Ｄを設けた直立支
持装置２１Ｄが延設されている。該直立支持装置２１Ｄ
内には直立収納部３０Ｄ内の反応ガスを吸引する通路２
１Ｄａが設けられている。

【００３７】また、前記断熱部１９Ｄは、さらに、前記
反応容器内の熱の外部への伝達を防止するために、泡入
若しくは他の手段により不透明化された石英ガラス材よ
りなるベース体８Ｄに気密嵌合するとともに、該ベース
体８Ｄはその上面にＯリング７を介して反応容器２Ｄを
気密密閉している。

【００３８】次に、第３及び第４実施の形態に用いられ
る直立収納部３０（Ｃ，Ｄ）の構成を説明する。図７
（Ａ）には、中蓋３５と支持容器３１とで構成したウェ
ーハの直立収納部３０の概略の構造を示している。中蓋
３５は石英ガラス部材よりなる円筒軸芯方向半割状の容
器で、半円筒形状面には後述する係合凹部３１ｃ，３１
ｃと係合する係合片３５ｃ，３５ｃ及び縦長スリット３
３を複数設けるとともに、半円状側面には多数の子孔３
４を設けた構成にしてある。

【００３９】また、支持容器３１は、石英ガラス部材よ
りなり、半円筒形状面には前記中蓋３５の係合片３５
ｃ，３５ｃと係合する係合凹部３１ｃ，３１ｃ、複数の
縦長スリット３３が設けられるとともに、側面には無数
の小孔３４を設け、内部の円筒面には図７（Ｂ）に示す
ウェーハ保持用の２本の傾斜溝３２ａを設けた台座３２
を３〜４個設け、２枚のウェーハを幾分傾斜状に並設収
納するようにしてある。尚、この直立収納部３０はウェ
ーハ保持用の台座３２のウェーハ保持用傾斜溝を１本と
することで図６に示す第４実施の形態に適用可能であ
る。

【００４０】また、円筒を軸芯方向に半割した支持容器
３１の底には開口部３１ｄが開設され、該開口部３１ｄ
を介して反応ガスを排出する通路２１Ｃａ，２１Ｄａ
（図５，図６）を設けたベース基部４０が設けられ、該
ベース基部４０は、不透明石英ガラス、発泡石英ガラス
の単体ないし積層構成した断熱部１９（Ｃ，Ｄ）を有す
る直立支柱である直立支持装置２１（Ｃ，Ｄ）が延出
し、該直立支持装置２１の下方にはキー４１が設けら
れ、図８に示す支持台５０の装着孔５０ａに着脱可能に
構成されている。

【００４１】また、支持台５５は前記直立支柱を複数装
着される装着孔５５ａ〜５５ｄを有し、これら装着孔は
内部に前記キー溝を有し前記直立支柱に連設する支持治
具２２Ａ，２２Ｂ、もしくは直立収納部３０が並設でき
る距離離間して設けられ、マルチ枚葉システムを形成す
るようにしてある。

【００４２】また、ベース基部４０は、上記熱遮断可能
の断熱構造により加熱必要の直立収納部のみの加熱を可
能にし、ウェーハ表面の熱分布の均一性保持を可能にし
ている。また、前記直立収納部とベース基部とはいった
い構成にし高い耐熱衝撃性をもたせて、枚葉熱処理に必
要な高速加熱及び高速冷却に対して十分な機械的対応力
を持たせるようにしてある。

【００４３】尚、第３及び第４実施の形態において、必
要に応じて第１及び第２実施の形態に用いる多段積層体
２０を用いてもよいことは勿論のことである。また、第
３及び第４実施の形態において用いる直立収納部３０
は、図７において、円筒を２分割した形状を有している
が、これに限定されるものではなく、表面３５ａ及び３
５ｂ、また、３１ａ及び３１ｂは適宜の極率を有して湾
曲形状に形成してもよい。

【００４４】次に、第３実施の形態に係る熱処理装置の
ウエーハ装填方法について説明する。図９において、２
枚のウエーハ装填方式の場合には、前記直立支持装置２
１Ｃ起立位置の一側に処理済ウエーハストッカ６２と未
処理ウエーハ収納ストッカ６３を配置してなる一のウエ
ーハ装填部７０Ａを設け、前記直立支持装置２１Ｃが不
図示の起伏機構を介してウエーハ装填側に向け伏設且つ
軸を中心として１８０°回転可能に構成する。

【００４５】そして前記したように２枚のウエーハを直
立支持させた直立収納部３０Ｃを反応容器２Ｃ下側開口
より抜出した後（（１）→（２））、中蓋３５Ｃを残し
て支持容器３１Ｃを降下させる（（２）→（３）→
（４））。一のウエーハ装填部７０Ａ側にほぼ水平方向
に傾動（伏設）させ（（４）→（５））、ウェーハ保持
スリットに位置する加熱処理後の上側の第１のウエーハ
１０１を抜出して処理済ウエーハストッカ６２に装填し
た後、未処理ウエーハ収納ストッカ６３より未処理ウエ
ーハを引出し、前記ウェーハ保持スリットに装填させ
る。

【００４６】次に、前記直立収納部３０Ｃを直立に起立
させ且つ１８０°軸中心に回転させた後、前記一のウエ
ーハ装填部７０Ｂ側にほぼ水平方向に傾動（伏設）させ
（（４）→（６））、ウェーハ保持スリットに位置する
加熱処理後の第２のウエーハ１０２を抜出して処理済ウ
エーハストッカ６２に装填し、次に未処理ウエーハ収納
ストッカ６３より未処理ウエーハを引出し、１８０°反
転により上側となったウェーハ保持スリットに装填させ
る。前記直立収納部３０Ｃに２枚のウエーハを装填させ
た後、起立させ、反応容器２Ｃ内にウェーハ１０、１０
を収納（（２）→（１））し所定の処理を行う。

【００４７】かかる実施例によれば、上側ウエーハと下
側ウエーハが同一方向位置で挿入する事が出来る為に、
加熱処理面を上側に積層配置した一のウエーハストッカ
のみで加熱処理面が夫々外側に向けて装填する事が出
来、結果として装填作業の容易化と自動化が達成し得
る。

【００４８】次に、第４実施の形態に係るウェーハ収納
方法を説明する。図１０において、前記直立支持装置２
１Ｄに１枚のウエーハを直立支持させる場合には、前記
直立支持装置２１Ｄの基端側に図示しない起伏機構が設
けられており、反応容器２Ｄの下側開口より前記直立収
納部３０Ｄを抜出した後（（１）→（２））、中蓋３５
Ｄをのこして支持容器３１Ｄを降下させ（（２）→
（３））、ほぼ水平方向に傾動（伏設）させ（（３）→
（４））、加熱処理後の前記１枚のウエーハ１０を抜出
して処理済ウエーハストッカ６２に装填した後、未処理
ウエーハを未処理ウエーハ収納ストッカ６３より引出
し、前記支持容器３１Ｄに装填させた後、起立させ
（（４）→（３））、反応容器２Ｄにウェーハ１０を収
納して（（２）→（１））、所定の処理を行う。

【００４９】尚、本実施の形態においては、反応容器の
下部に開口部を設け、ウエーハ支持治具を配置してウェ
ーハを起立して熱処理を行っているが、反応容器の上部
に開口部を有し、ウエーハ支持治具を前記上部の開口部
に配置するとともにウェーハを吊り下げ保持してもよい
ことは勿論である。

【００５０】以上詳述したように、本実施の形態による
と、反応容器内のウェーハの収納姿勢は、重力方向にウ
ェーハ面が直立するタイプであり、ウェーハに自重によ
る撓みの発生を極力防止でき、ウェーハ表面への熱分布
を均一と反応ガスの淀みない流れを可能とし、熱処理に
よる半導体特性のバラツキを極力防止できるとともに、
ウェーハを水平載置した場合の撓みによるウェーハ保持
機構に余裕をとり反応容器が大型化することもなく、収
納ウェーハ面に対し扁平曲面を持つ扁平ドーム状とし、
前記外側容器は薄肉を図っても真空強度があり、肉薄の
為に軽量化が図れ、反応容器の大きさを必要最小限に押
さえる構成とし、ウェーハの大口径化に対応し、次世代
の６４Ｍ、１Ｇ等の高集積密度化に対処することができ
る。

【００５１】また、ウエーハの熱処理面側の外側容器を
偏平化している為に、その分発熱体を接近させることが
でき、外側容器の大きさを必要最小限に押さえることが
できるため、結果として装置の小型化と加熱源等の動力
源も小さくする事が出来る。また、外側容器を扁平ドー
ム状としているのでウェーハ表面への熱分布を均一とす
ることができるとともに、外側容器の内側曲面に沿って
ガスの流れが良く、反応ガス流の分布も一様にすること
ができる。また、内側容器に多数の放出孔によりウェー
ハに向かって反応ガスの放出を可能としているので、ウ
ェーハ表面に効率のよい処理を行うことができる。

【００５２】また、前記内側容器を、ウェーハを保持す
る支持容器と該支持容器に被蓋する中蓋容器とで構成さ
れるとともに、ウェーハ収納状態で前記外側容器内の熱
処理位置と容器外のウェーハ交換位置間を昇降可能に構
成した場合は、ウェーハ収納状態で前記外側容器外へ前
記内側容器を移動し、ウェーハを交換することができ
る。

【００５３】また、前記内側容器を、包被するウェーハ
面のほぼ延設方向に反応ガスの排出通路を設けて構成し
ているので、内側容器に多数の放出孔によりウェーハに
向かって放出した反応ガスを、ウェーハ表面で処理した
後に、ウェーハ面の延設方向に沿って放出可能であり、
ウェーハ表面に効率のよい処理を行うことができる。

【００５４】また、前記断熱体は、不透明石英ガラス板
材と石英ガラス発泡体とを交互に積層した多段積層体よ
り構成しているので、外側容器の基部の開口周囲に断熱
体を配設し、該断熱体を不透明石英ガラス板材と石英ガ
ラス発泡体とを交互に積層した多段積層体より構成する
ことにより、前記外側容器の加熱処理空間内で加熱処理
した高温が、前記多段積層体で遮断され、処理空間内の
熱降下や均熱性の維持が可能となり、結果として高品質
のウエーハ熱処理が出来る。

【００５５】また、前記ウェーハ保持部を支持する直立
支持装置は、前記反応容器外の台座に着脱可能に配置さ
れるように構成しているので、必要に応じて直立支持装
置の交換が可能である。また、直立支持装置の保持手段
を複数有する台座５５を設けることにより４枚以上のウ
ェーハのマルチ処理が可能である。

【００５６】又、前記支持治具と一体化するベース体も
非透明石英ガラス材で形成され延出部位の一部として機
能するように構成しているので、これによりフランジの
シール部分に高温が伝搬する恐れがなく、前記支持治具
の不透明部位とあいまって支持治具基端側にウェーハ交
換用の昇降治具を配した場合その部分にも熱伝搬が生じ
る恐れがなく、これらを耐熱治具で構成する必要がなく
なる。

【００５７】

【発明の効果】以上記載した如く、本発明は、均熱性を
維持しつつ而も装置の大型化の抑制やパーティクルの発
生を抑え、高い熱遮断性を維持し得る枚葉式熱処理装置
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施の形態に係る枚葉式熱処理装
置の概略構成を示す断面図である。

【図２】本発明の第２実施の形態に係る他の枚葉式熱処
理装置の概略構成を示す断面図である。

【図３】第１実施の形態に係るウェーハ収納方法を示す
説明図である。

【図４】第２実施の形態に係るウェーハ収納方法を示す
説明図である。

【図５】本発明の第３実施の形態に係る枚葉式熱処理装
置の概略構成を示す断面図である。

【図６】本発明の第４実施の形態に係る枚葉式熱処理装
置の概略構成を示す断面図である。

【図７】第３及び第４実施の形態に用いるウェーハ保持
手段を説明する構成図である。

【図８】ウェーハ保持手段の支持台を示す構成図であ
る。

【図９】第３実施の形態に係るウェーハ収納方法を示す
説明図である。

【図１０】第４実施の形態に係るウェーハ収納方法を示
す説明図である。

【図１１】従来の枚葉式熱処理装置の概略の構成を示す
図である。

【符号の説明】

１枚葉式熱処理装置（１Ａ，１Ｂ，
１Ｃ，１Ｄ）２反応容器（２Ｃ，２Ｄ）３平板状発熱体（３Ａ，３Ｂ，３
Ｃ，３Ｄ）８ベース体（８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８
Ｄ）１０半導体ウェーハ１１反応容器（１１Ａ，１１Ｂ）１２Ａ，１２Ｂ外側ドーム（外側容器）１４不透明フランジ１６Ａ，１６Ｂ内側ドーム（内側容器）１７石英ガラス発泡体１８不透明石英ガラス体１９断熱部（１９Ｃ，１９Ｄ）２０積層断熱体２１直立支持装置（２１Ａ，２１Ｂ，
２１Ｃ，２１Ｄ）２２支持治具（２２Ａ，２２Ｂ）３０直立収納部３１支持容器３２ウェーハ支持台（３２Ｃ，３２
Ｄ）３３スリット３４小孔３５中蓋４０ベース基部４１キー５０、５５支持台

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松谷利勝山形県天童市大字清池字藤段1357番３株式会社山形信越石英内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体ウェーハの１又は２枚を直立支持
し熱処理を行うウエーハ熱処理装置において、ウエーハ保持部に保持された前記ウエーハの熱処理面側
を偏平状の偏平ドーム状に形成し、前記ウエーハの熱処
理空間を形成する石英ガラス製外側容器を設け、該外側
容器の基部の開口周囲に断熱体を配設するとともに、前記外側容器の内側に前記ウエーハを包被してウェーハ
に対向して多数の開口孔を有した内側容器を配置して反
応容器を構成し、前記外側容器内面の反応ガスをウェー
ハに導入するようになしたことを特徴とするウエーハ熱
処理装置。
【請求項２】前記内側容器は、ウェーハを保持する支
持容器と該支持容器に被蓋する中蓋容器とで構成される
とともに、ウェーハ収納状態で前記外側容器内の熱処理
位置と容器外のウェーハ交換位置間を昇降可能に構成し
たことを特徴とする請求項１記載のウェーハ熱処理装
置。
【請求項３】前記内側容器は、包被するウェーハ面の
ほぼ延設方向に反応ガスの排出通路を設けて構成したこ
とを特徴とする請求項１及び２記載のウェーハ熱処理装
置。
【請求項４】前記断熱体は、不透明石英ガラス板材と
石英ガラス発泡体とを交互に積層した多段積層体よりな
ることを特徴とする請求項１記載のウェーハ熱処理装
置。
【請求項５】前記ウェーハ保持部を支持する直立支持
装置は、前記反応容器外の台座に着脱可能に配置される
ことを特徴とする請求項１記載のウェーハ熱処理装置。