JPH1092753A

JPH1092753A - 枚葉式の熱処理装置

Info

Publication number: JPH1092753A
Application number: JP26777496A
Authority: JP
Inventors: Kazuji Aoki; 一二青木; Wataru Okase; 亘大加瀬; Masaaki Hasei; 雅昭長谷井
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1996-09-18
Filing date: 1996-09-18
Publication date: 1998-04-10
Anticipated expiration: 2016-09-18
Also published as: JP3738494B2

Abstract

(57)【要約】【課題】被処理体の面内温度の均一性を向上させるこ
とができる枚葉式の熱処理装置を提供する。【解決手段】処理容器４内の被処理体ホルダ１４に保
持させた被処理体Ｗに対して所定の熱処理を施す枚葉式
の熱処理装置において、前記被処理体ホルダの下方と上
方に前記被処理体を加熱するための加熱手段１６，２６
を配置するように構成する。これにより、被処理体を両
面から加熱してこの面内温度の均一性を向上させる。

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
対して成膜等の熱処理を施す枚葉式の熱処理装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体集積回路の製造において
は、半導体ウエハ表面に成膜や酸化・拡散を施す熱処理
工程やパターンエッチングする工程を繰り返し行なう。
従来、例えば８インチサイズのウエハを熱処理する場合
には、一度に多数枚のウエハを熱処理できることから主
に縦型のバッチ式の熱処理装置が使用されていた。この
種の熱処理工程で重要な点は、製品回路の特性の均一性
及び歩留まりの向上の観点より、熱処理時において、ウ
エハ面内の温度を均一性良く制御する点である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、回路の高集
積化及び高微細化に伴って、ウエハサイズも大口径化さ
れ、例えば１２インチサイズのウエハの使用が検討され
ている。このようにウエハサイズが８インチから１２イ
ンチ（略３０ｃｍ程度）に拡大すると、ウエハ自重が８
インチサイズのウエハと比較して２．５〜３倍程度に増
加し、しかも、ウエハ面内の均熱性を考慮すると、従来
のバッチ式の縦型の熱処理装置では対応し難くなった。
すなわち、ウエハ自重が上述のように数倍になった結
果、多数のウエハを支持するウエハボートが強度上耐え
られなくなったり、或いは、大口径化によりウエハ面積
が大きくなったことから、所定のピッチで配列されたウ
エハの側方より加熱する方式ではウエハ面内の均一加熱
を十分に行ない難くなった。

【０００４】そこで、上記問題点を解決するために、ウ
エハを一枚ずつ処理する枚葉式の熱処理装置も種々提案
されており、この装置ではウエハホルダの下方に配置し
たハロゲンランプや抵抗ヒータにより、ホルダ上に支持
或いは載置したウエハを加熱するようになっている。し
かしながら、従来の枚葉式の熱処理装置を用いた場合で
あっても、大口径化のウエハを面内温度の均一性良く加
熱することは現状のヒータの単位面積当たりの発熱量を
勘案すると、かなり難しく、従来装置で十分であるとは
言えなかった。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、被処理体の面内温度の均一性を向上させ
ることができる枚葉式の熱処理装置を提供することにあ
る。

【０００５】

【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、処理容器内の被処理体ホルダに保持さ
せた被処理体に対して所定の熱処理を施す枚葉式の熱処
理装置において、前記被処理体ホルダの下方と上方に前
記被処理体を加熱するための加熱手段を配置するように
構成したものである。

【０００６】このように、ホルダの上下に加熱手段を配
置することにより、被処理体を両面から加熱でき、この
面内温度の均一性を高めることが可能となる。また、加
熱手段を処理容器に対して気密状態で仕切られた加熱手
段容器内に収容して所定のガス供給系とガス排気系を設
けることにより、処理容器内と加熱手段容器内の圧力差
を常に少なくでき、その分、加熱手段容器の処理容器に
対する区画壁を圧力差に耐え得る程度まで薄くして、加
熱手段の熱効率を高めて面内温度の均一性の向上及び熱
制御性の向上を図ることが可能となる。上記のように両
容器内の圧力差を所定の範囲内に設定するには、上記ガ
ス供給系とガス排気系に、両容器に共通に接続された共
通ガス通路を設け、各容器に連結された通路に固定ニー
ドル弁を設け、これにより所定量ずつのガスを供給した
り、或いは排気したりするように構成すればよい。

【０００７】また、上記固定ニードル弁に代えて、流量
制御弁を設け、差圧測定部により両容器内の圧力差を検
出し、弁開度制御部がこの検出差圧に応じて上記流量制
御弁の弁開度を制御して両容器内の差圧をコントロール
するように制御してもよい。更には、被処理体ホルダの
周辺部にリング状の均熱リング部材を設けることによ
り、この輻射熱によっても被処理体を加熱することがで
き、被処理体の面内温度の均一性を高めると同時に熱効
率も向上させることができる。また、熱処理が成膜処理
の場合には、均熱リング部材は、処理容器の側壁に対し
ては断熱材として機能して部分的なホットウォール構造
となり、不要な反応生成物が処理容器側壁の代わりにメ
ンテナンス容易な均熱リング部材に付着することにな
り、クリーニング等のメンテナンスを容易に行なうこと
が可能となる。

【０００８】また、処理ガスを供給するガス供給ヘッド
と、均熱リング部材と、被処理体ホルダと、処理容器内
の雰囲気を排出するガス排気ヘッドを一体的に成形する
ことにより、被処理体の部分のみに効率的に処理ガスを
供給できるのみならず、メンテナンスも容易に行なうこ
とが可能となる。更に、加熱手段としてランプではな
く、抵抗加熱ヒータを用いることにより、例えば１００
０℃以上の高温の熱処理を行なうことが可能となる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る枚葉式の熱
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は本発明に係る枚葉式の熱処理装置を示す構成図、図
２は加熱手段を示す平面図、図３は均熱リング部材を示
す斜視図、図４はガス供給系とガス排気系を示す模式図
である。本実施例においては、熱処理装置として半導体
ウエハ表面に成膜を施す成膜処理装置を例にとって説明
する。

【００１０】図示するようにこの熱処理装置２は、アル
ミニウム等により円筒体状に成形された処理容器４を有
しており、この底部と天井部は、それぞれ開口されてい
る。底部の開口には、例えば石英製の下側加熱手段容器
６が、天井部の開口には同じく石英製の上側加熱手段容
器８がそれぞれ処理容器４内に対して気密に区画されて
密閉状態で設けられている。上記下側加熱容器６は、処
理容器４内に向けて凸状に挿入されて上端が平面状にな
された薄板椀部６Ａと、この下端開口部を覆って設けら
れて外側が大気に晒される厚板蓋部６Ｂとにより構成さ
れ、Ｏリング等のシール部材１０を介して処理容器４の
底部に気密に設けられる。

【００１１】上記薄板椀部６Ａの厚さは例えば４ｍｍ程
度と薄く設定され、この部分における熱ロスを抑制する
と共に熱応答性を良好にしている。このように薄板椀部
６Ａの厚みは薄いことから、後述するように処理容器４
内の圧力変動に追従させてこの下側加熱手段容器６内の
圧力も変動させて両容器内の差圧が薄板椀部６Ａの耐圧
強度以下になるように設定している。また、厚板蓋部６
Ｂの厚みは略大気圧に耐え得るような厚さ、例えば１５
〜２０ｍｍ程度に設定される。この下側加熱手段容器６
の中央部には、磁性流体シール１２を介して上下方向に
気密に貫通された例えば石英製の被処理体ホルダ１４の
支持軸１５がウエハ均熱加熱のために回転可能に設けら
れており、ホルダ１４の上端には同一円周上に等間隔で
配置された３つの爪部１４Ａが形成されて、この爪部１
４Ａ上に被処理体である半導体ウエハＷの裏面周縁部を
支持するようになっている。

【００１２】ここで、薄板椀部６Ａは前述のように処理
容器４内に凸部に挿入されて、できるだけ半導体ウエハ
Ｗの裏面に近付くように設定されており、この薄板椀部
６Ａの上端平面部の内側に、下側の加熱手段として例え
ば抵抗加熱ヒータ１６が略全面に亘って設けられてお
り、ウエハＷを下面側から加熱するようになっている。
そして、ホルダ１４の支持軸１５の下部には、例えばモ
ータの如き回転機構２２が設けられており、ウエハＷを
回転しつつ加熱するようになっている。厚板蓋部６Ｂに
は、下側加熱手段容器６内にＮ₂ガス等のパージガスを
導入するパージガス導入口１８及び内部の雰囲気ガスを
排気するパージガス排気口２０がそれぞれ設けられてい
る。

【００１３】一方、上記上側加熱手段容器８は、上記下
側容器６と同様に、処理容器４内に向けて凸状に挿入さ
れて下端が平面状になされた薄板椀部８Ａと、この上端
開口部を覆って設けられて外側が大気に晒される厚板蓋
部８Ｂとにより構成され、Ｏリング等のシール部材２４
を介して処理容器４の天井部に気密に設けられる。上記
薄板椀部８Ａの厚さは例えば４ｍｍ程度と薄く設定さ
れ、この部分における熱ロスを抑制すると共に熱応答性
を良好にしている。このように薄板椀部８Ａの厚みも薄
いことから、処理容器４内の圧力変動に追従させてこの
上側加熱手段容器８内の圧力も変動させて両容器内の差
圧が薄板椀部８Ａの耐圧強度以下になるように設定して
いる。また、厚板蓋部８Ｂの厚みは略大気圧に耐え得る
ような厚さ、例えば１５〜２０ｍｍ程度に設定される。

【００１４】この薄板椀部８Ａの下端平面部の内側に、
上側の加熱手段として例えば抵抗加熱ヒータ２６が略全
面に亘って設けられており、ウエハＷを上面側から加熱
するようになっている。ここで、ウエハＷと上下の各抵
抗加熱ヒータ２６、１６との間の距離は非常に小さく、
例えばそれぞれ１０ｍｍ程度に設定されており、効率良
くウエハＷを加熱するようになっている。また、上側加
熱手段容器８の下面側には、例えば石英製の容器状のシ
ャワーヘッド構造になされたガス供給ヘッド２８が設け
られており、これには処理ガスを導入する処理ガス導入
管３０が接続されている。そして、この導入管３０より
導入された処理ガスは、ガス供給ヘッド２８の下面全体
に設けた多数の噴出孔３２よりウエハＷの上面全域に向
けて処理ガスを噴出するようになっている。厚板蓋部８
Ｂには、ウエハ側加熱手段容器８内にＮ₂ガス等のパー
ジガスを導入するパージガス導入口３６及び内部の雰囲
気ガスを排気するパージガス排気口３８がそれぞれ設け
られる。

【００１５】一方、処理容器４の底部周縁部には、容器
内の雰囲気を排気するために図示しない真空ポンプに接
続されたガス排気口３４が設けられ、また、天井部に
は、Ｎ₂ガス等のパージガスを処理容器４内に導入する
ためのパージガス導入口４０が設けられている。尚、こ
のパージガス導入口４０としてガス供給ヘッド２８を兼
用するようにしてもよい。また、処理容器４の側壁に
は、ウエハＷの搬入・搬出時に開閉されるゲートバルブ
４０が設けられており、このゲートバルブ４０を介して
例えばロードロック室４２を設けて、処理容器４内の真
空を破ることなくウエハの搬入・搬出を行ない得るよう
になっている。そして、このロードロック室４２内に
は、ウエハを形成するために屈伸及び旋回可能になされ
た搬送アーム４４が設けられている。また、この搬送ア
ーム４４のベースは、昇降可能なスライド機構４６に保
持されており、アーム全体を昇降可能てしている。

【００１６】一方、上記上側及び下側の抵抗加熱ヒータ
２６、１６は図２に示すように同心円状に複数、例えば
３つのゾーンに分割されており、電力供給部４８から各
ゾーンに対して個別に供給電力を制御して電力を分配し
て供給できるようになっている。尚、ゾーン分割数は、
３つに限定されず、２つ或いは４つ以上でもよい。そし
て、処理容器４内の被処理体ホルダ１４の周辺部には、
これに保持されたウエハＷの側部を覆うように例えば石
英製の均熱リング部材５０（図３参照）が設けられてお
り、これからの輻射熱によりウエハＷを加熱すると同時
に、処理容器４の側壁に対しては断熱機能を発揮するよ
うになっている。この均熱リング部材５０の一側には、
すなわちゲートバルブ４０と対向する円弧状の部分は、
シャッタ部５０Ａとして本体側から切断されて分離され
ており、このシャッタ部５０Ａには、処理容器４の底部
を貫通させて設けたシャッタ棒５２が接続されている。
そして、このシャッタ棒５２の貫通部には、気密性を保
持しつつこの上下動を許容する金属性の伸縮可能なベロ
ーズ５４が設けられており、ウエハＷの搬入・搬出時
に、図示しない昇降機構によりこのシャッタ部５０Ａを
上下動させ得るようになっている。このシャッタ部５０
Ａは、ゲートバルブ４０の開閉に同期して上下動され
る。

【００１７】一方、上記処理容器４内、下側及び上側加
熱手段容器６、８内の圧力を制御するガス供給系とガス
排気系は図４に示すように構成される。すなわち、Ｎ₂
ガス等のパージガスを供給するガス供給系５６は、各容
器４、６、８のパージガス導入口４０、１８、３６に共
通に接続される共通ガス通路５８を有しており、これよ
り分岐した各分岐管６０を介して各パージガス導入口４
０、１８、３６に接続される。そして、各分岐管６０に
は所定の差圧で開動作する供給側固定ニードル弁６２が
介設されており、例えば大気圧復帰のためのＮ₂ガス供
給時には、各容器内の差圧を過度に大きくすることな
く、Ｎ₂ガスを供給し得るようになっている。

【００１８】また、各容器内の雰囲気ガスを排出するガ
ス排気系６４は処理容器４のガス排気孔３４及び下側及
び上側加熱手段容器６、８のパージガス排気口２０、３
８に共通に接続される共通ガス通路６６を有しており、
これより分岐した各分岐管６８を介してガス排気孔３４
及び各パージガス排気口２０、３８に接続される。そし
て、各分岐管６８には、所定差圧で開動作する排気側固
定ニードル弁７０が介設されており、例えば処理容器内
の真空引き時には他の容器内との差圧を過度に大きくす
ることなく雰囲気ガスを排気するようになっている。そ
して、排気用の共通ガス通路６６には、排気時に一定量
ずつのガスを排気するためのマスフローコントローラ７
２及び真空ポンプ７４が介設されている。

【００１９】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、ロードロック室４２の搬
送アーム４４を伸長させることによってこれに保持した
未処理の半導体ウエハＷを、開放されたゲートバルブ４
０を介して処理容器４内に搬入し、アーム４４を微小距
離だけ降下させてウエハＷを処理容器４内の被処理体ホ
ルダ１４に受け渡す。そして、アーム４４を縮退させて
ゲートバルブ４０を閉じ、処理容器４内を密閉状態とす
る。

【００２０】次に、処理容器４内を所定のプロセス圧力
まで真空引きすると共にこの中に処理ガスをガス供給ヘ
ッド２８からシャワー状に供給し、プロセス圧力を維持
する。これと同時に、下側及び上側加熱手段容器６、８
内に収容してある各抵抗加熱ヒータ１６、２６に電力を
供給し、或いは供給電力を増大し、ホルダ１４に載置し
てあるウエハＷを上下の両面から加熱してこれをプロセ
ス温度に維持し、所定の熱プロセスを行なう。この場
合、上下の抵抗加熱ヒータ２６、１６は、ウエハ面内を
均熱加熱するように各ゾーン毎に個別に投入電力を制御
する。熱処理として、例えばＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ
ＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を行なう場合に
は、処理ガスとして例えばシランと水素ガスの混合ガス
を用い、キャリアガスとしてＡｒガスを流し、プロセス
圧を０．５Ｔｏｒｒ程度、プロセス温度を１０５０℃程
度に設定する。

【００２１】ここでウエハＷを加熱するために、この上
下に抵抗加熱ヒータ２６、１６を配置し、且つ、各ヒー
タ２６、１６をそれぞれ石英製の加熱手段容器８、６で
密閉しているので、ウエハ汚染を引き起こすことなくウ
エハを両面から加熱することができる。従って、ウエハ
を高速で且つ面内温度の均一性良く加熱することが可能
となる。特に、この実施例では、各加熱手段容器８、６
の薄板椀部８Ａ、６Ａを処理容器４内に凹状に挿入させ
てそこに各ヒータ２６、１６を配置した結果、ウエハ面
と各ヒータ面とを可能な限り近付けて両者間の距離を非
常に小さく設定できるので、ウエハサイズが大きくても
面内温度の均一性をより向上させることが可能となる。
また、石英製の各薄板椀部８Ａ、６Ａの厚みは、４ｍｍ
程度と非常に薄く設定されているので、この部分におけ
る熱損失は少なく、しかも薄くて熱容量が小さいことか
ら熱応答性に優れ、ウエハＷの温度を応答性良く制御す
ることが可能となる。

【００２２】また、各抵抗加熱ヒータ２６、１６は、図
２に示すように同心円状に複数にゾーン分割されて、ゾ
ーン毎に個別に供給電力を制御することができるので、
ウエハ温度を細かくコントロールすることができる。更
には、ウエハＷの周辺部には、これを覆うように均熱リ
ング部材５０を設けて、これからの輻射熱によってもウ
エハＷを加熱することができるので、ウエハ温度の面内
均一性を一層向上させることができるのみならず、処理
容器への熱の漏れも少なくなるので、その分、熱効率も
向上させることができる。また、このように均熱リング
部材５０を設けることにより、これに部分的にホットウ
ォール機能を持たせることができ、従って、従来におい
ては処理容器の内壁面に付着していた不要な成膜を、容
器内壁面に付着させることなく着脱容易な均熱リング部
材５０側に付着させることができるので、クリーニング
等のメンテナンスを容易に行なうことができる。更に、
ここでは発熱量の大きな抵抗加熱ヒータ１６、２６を用
いているので、１０００℃以上の高温にウエハを加熱す
ることができる。尚、このヒータに代えて、ハロゲンラ
ンプを用いるようにしてもよい。

【００２３】また、処理容器４内の圧力変化により、こ
れと上側及び下側の加熱手段容器８、６内との間で過度
の圧力差が生ずることが考えられるが、上側及び下側の
加熱手段容器８、６内の圧力も処理容器４内の圧力に追
従して変動させるようになっているので、両容器間の区
画壁が破損することはない。これを図４を参照して説明
する。前述したように、ガス供給系５６及びガス排気系
６４の各分岐管６０、６８にはそれぞれ固定ニードル弁
６２、７０が設けられており、差圧により弁開度が自動
的に変化するようになっている。

【００２４】まず、真空引きする場合を説明すると、一
般的に容量の異なる２つの容器から、同一流量で別個独
立に真空引きすると、図５（Ａ）に示すように大容量の
容器内の圧力は緩やかに低下するが、小容量の容器の圧
力は急激に低下し、両容器間には大きな圧力差が生ず
る。しかしながら、本発明のように分岐管６８に排気側
固定ニードル弁７０を介設して、真空ポンプ７４により
マスフローコントローラ７２の制御下で一定の流量ずつ
例えば毎分数リットルずつ排気すると、各固定ニードル
弁７０の作用により、容量の小さな上側及び下側の加熱
手段容器８、６内の雰囲気は小量ずつ排気されるのに対
して、容量の大きな処理容器４内の雰囲気は大量に排気
され、その結果、図５（Ｂ）に示すように加熱手段容器
６、８内の圧力は処理容器４内の圧力に追従するように
変動し、処理容器４と加熱手段容器６、８内の圧力差は
常に少ない状態に維持されて真空引きされることにな
る。このことは、各容器内を大気圧復帰させるためにＮ
₂ガスをパージする場合も同様であり、図４に示すよう
にガス供給系５６の各分岐管６０にそれぞれ固定ニード
ル弁６２を介設した結果、Ｎ₂ガス供給時においても各
容器間の圧力差が常に少ない状態に維持されてＮ₂ガス
が供給されることになる。従って、処理容器４と両加熱
手段容器６、８間の圧力差は常に少なく、例えば、１０
Ｔｏｒｒ程度の差圧になっているので、両容器を区画す
る各薄板椀部６Ａ、８Ａは前述のように４ｍｍ程度の薄
さで済ませることができ、熱損失の抑制や熱応答性の向
上に寄与することができる。尚、大気圧に晒される両厚
板蓋部６Ｂ、８Ｂは大気圧に耐え得るように肉厚に成形
している。

【００２５】次に、ウエハに対して片面加熱の場合と本
発明のようにウエハの両面側に加熱手段を配置した両面
加熱の場合のウエハ温度プロフィールをシミュレーショ
ンにより求めたので、その結果について説明する。図６
（Ａ）は従来の片面加熱の場合のウエハ温度プロフィー
ルを示し、図６（Ｂ）は本発明のような両面加熱の場合
のウエハ温度プロフィールを示す。それぞれ、ヒータの
ゾーンは２分割であり、設定温度は１０４０℃である。
図６（Ａ）に示すように片面加熱の場合は、ウエハの周
辺部に行く程、少しずつ温度が低下して中心部との間で
１０℃程度の温度差が生じ、面内温度の均一性がそれ程
良好でなく、しかも、この時の外側ゾーンのヒータには
定格の７ＫＷ以上の電力を投入しなければならなかっ
た。これに対して、図６（Ｂ）に示す両面加熱の場合に
は、ウエハ中心部と周辺部との間にほとんど温度差はな
く、面内温度の均一性を高く維持することができた。し
かも、全体としての使用電力は片面加熱の場合よりも少
し多くなったが、各ゾーン毎のヒータへの投入電力は全
て定格値以下であった。

【００２６】上記実施例においては、図３に示すよう
に、ゲートバルブを熱から保護するために昇降可能なシ
ャッタ部５０Ａを有する均熱リング部材５０を設けた
が、これに代えて、図７（Ａ）に示すように均熱リング
部材５０の一側面の中央に、ウエハＷを挿通し得る大き
さのスリット状の開口５０Ｂを設けたものを用いるよう
にしてもよい。この場合には、ゲートバルブを熱から保
護するために、回転可能とし、ウエハＷの搬入・搬出
後、この均熱リング部材５０を略１８０度程度周方向へ
回転させるようにすればよい。また、上記構成に代え
て、図７（Ｂ）に示すように均熱リング部材５０の一側
面の下部に、ウエハＷを挿通し得る大きさの凹部状の切
り欠き５０Ｃを設けたものを用いるようにしてもよい。
この場合には、ゲートバルブを熱から保護するためにリ
ング部材を回転可能、或いは昇降可能とし、ウエハＷの
搬入・搬出後、この均熱リング部材５０を略１８０度程
度周方向へ回転させるようにしてもよいし、或いは下方
向へ移動させるとようにしてもよい。また、ここではシ
ャワーヘッド構造のガス供給ヘッド２８と、均熱リング
部材５０と被処理体ホルダ１４を別個独立に設け、ガス
排気孔３４は、処理容器４の底部周辺部に設けた構造と
したが、これに代えて図８乃至図１０に示すようにガス
排気孔をシャワーヘッド構造と同様な構造のガス排気ヘ
ッド７６としてこれら全てを一体的に成形するようにし
てもよい。すなわち、シャワーヘッド構造のガス供給ヘ
ッド２８を図７（Ａ）に示すような構造の均熱リング部
材５０と接合し、このリング部材５０の内壁面から中心
に向けて３つの爪部１４Ａ付きの被処理体ホルダ１４を
設ける。そして、ガス排気ヘッド７６は、上記ガス供給
ヘッド２８と同様な構造のシャワーヘッド構造としてそ
の上面にガスを吸入する多数の吸入孔７８を設け、ガス
出口をガス排気孔３４に接続すればよい。これらは、例
えば石英により一体的に形成することが可能である。

【００２７】このように形成することにより、ガス供給
ヘッド２８から下方のウエハＷ側へ供給された処理ガス
は、この表面に接した後に横に流れて直ちにその下方の
ガス排気ヘッド７６内に吸引されるように流れる。従っ
て、処理ガスが処理容器４内の周縁部に拡がって流れる
ことがなく、効率的にウエハ面と接するように流れるこ
ととなり、処理ガスの使用効率を高めることが可能とな
る。また、この一体構造物に不要な成膜が付着した場合
には、この一体構造物のみをクリーニングすればよく、
メンテナンス作業を効率的に行なうことが可能となる。
また、上記実施例では、図４に示すようにガス供給系５
６とガス排気系６４に固定ニードル弁６２、７０を設け
て各容器間の圧力差をコントロールしているが、これに
限定されず、図１１に示すように構成してもよい。すな
わち、ガス供給系５６及びガス排気系６４の各分岐管６
０、６８の内、加熱手段容器６、８に連通される分岐管
にはニードル弁に代えて弁開度を自由にコントロールす
ることができる流量制御弁８０Ａ、８０Ｂ、８２Ａ、８
２Ｂを設け、処理容器４に連通される分岐管には、これ
らの弁を設けないようにする。そして、処理容器４と下
側の加熱手段容器６内の圧力差を検出する第１の差圧測
定部８４を設け、この検出値に基づいて第１の弁開度制
御部８６が、下側加熱手段容器６の供給側或いは排気側
の流量制御弁８０Ｂ、８２Ｂを制御する。また、処理容
器４と上側の加熱手段容器８内の圧力差を検出する第２
の差圧測定部８８を設け、この検出値に基づいて第２の
弁開度制御部９０が上側加熱手段容器８の供給側或いは
排気側の流量制御弁８２Ａ、８２Ｂを制御する。

【００２８】このような構成によれば、真空引き時には
第１及び第２の弁開度制御部８６、９０は、各差圧測定
部８４、８８の検出値が、薄板椀部６Ａ、８Ａの耐圧範
囲内、例えば±１０Ｔｏｒｒ以内に維持されるように排
気側の各流量制御弁８２Ａ、８２Ｂの弁開度を制御する
ことになる。また、処理容器４内の大気圧復帰のために
Ｎ₂ガスをパージする場合には、同様に検出値が±１０
Ｔｏｒｒ以内に維持されるように供給側の各流量制御弁
８０Ａ、８０Ｂの弁開度が制御されることになる。従っ
て、図４に示した構成と同様な作用効果を呈すことがで
きる。尚、本実施例においては、熱処理としてＣＶＤに
より成膜処理を行なう場合を例にとって説明したが、こ
れに限らず、酸化・拡散処理、アニール処理等の他の熱
処理にも適用し得るのは勿論である。また、ここでは処
理容器４の一側にのみゲートバルブ４０を設けてこれよ
りウエハを搬入・搬出するようにしたが、これと対向す
る位置にもう１つのゲートバルブを設けて、ウエハの搬
入口と搬出口とを別々に設けるようにしてもよい。この
場合には、それに対応させて均熱リング部材５０のシャ
ッタ部５０Ａ等も２つ設けるようにする。更には、被処
理体としては半導体ウエハに限定されず、ガラス基板、
ＬＣＤ基板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、本発明の枚葉式の
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。被処理体の両面側に加熱手段を配置
して両面加熱するようにしたので、被処理体のサイズが
大きくなってもこの面内温度の均一性を大幅に向上させ
ることができる。また、加熱手段を加熱手段容器内に収
容して、内部を処理容器内の圧力変動に追従させて圧力
変動させて両容器間の差圧を少なく維持することによ
り、両容器を区画する区画壁を薄くでき、その分、熱効
率を高めて被処理体の面内温度の均一性を更に向上させ
ることができるのみならず、熱応答性も良好にすること
ができる。更に、被処理体の側部を均熱リング部材で覆
うことにより、外部に放出される熱量を少なくして熱効
率を高めることができると共に、その分、面内温度の均
一性を向上させることができる。また、このリング部材
により、部分的なホットウォール構造とすることができ
るので、処理容器側壁に不要な成膜が付着することを防
止でき、メンテナンスも容易に行なうことができる。ま
た、ガス供給ヘッドと、均熱リング部材と、被処理体ホ
ルダと、ガス排気ヘッドを一体構造化することにより、
側部に漏れ出る処理ガスが少なくなり、処理ガスの使用
効率を向上させることができるのみならず、メンテナン
ス作業も容易に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る枚葉式の熱処理装置を示す構成図
である。

【図２】加熱手段を示す平面図である。

【図３】均熱リング部材を示す斜視図である。

【図４】ガス供給系とガス排気系を示す模式図である。

【図５】処理容器内と加熱手段容器内の圧力変化を示す
グラフである。

【図６】従来の片面加熱と本発明の両面加熱の場合の被
処理体の面内温度プロフィールを示すグラフである。

【図７】均熱リング部材の変形例を示す図である。

【図８】本発明の内部構造物を一体化した時の状態を示
す断面図である。

【図９】図８に示す一体内部構造物の断面図である。

【図１０】図８に示す一体内部構造物の斜視模式図であ
る。

【図１１】ガス供給系とガス排気系の変形例を示す図で
ある。

【符号の説明】

２熱処理装置４処理容器６下側加熱手段容器８上側加熱手段容器１４被処理体ホルダ１６下側の抵抗加熱ヒータ（加熱手段）２６上側の抵抗加熱ヒータ（加熱手段）２８ガス供給ヘッド５０均熱リング部材５０Ａシャッタ部材５６ガス供給系５８，６６共通ガス通路６２供給側固定ニードル弁６４ガス排気系７０排気側固定ニードル弁７６ガス排気ヘッド８４，８８差圧測定部８６，９０弁開度制御部Ｗ半導体ウエハ（被処理体）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者長谷井雅昭神奈川県津久井郡城山町町屋１丁目２番41 号東京エレクトロン東北株式会社相模事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】処理容器内の被処理体ホルダに保持させ
た被処理体に対して所定の熱処理を施す枚葉式の熱処理
装置において、前記被処理体ホルダの下方と上方に前記
被処理体を加熱するための加熱手段を配置するように構
成したことを特徴とする枚葉式の熱処理装置。
【請求項２】前記加熱手段は、前記処理容器内に対し
て気密状態で仕切られた加熱手段容器内に収容されてい
ることを特徴とする請求項１記載の枚葉式の熱処理装
置。
【請求項３】前記処理容器と前記加熱手段容器には、
両容器内の圧力を所定の圧力範囲内に維持しつつガスを
供給するガス供給系と、前記両容器内の圧力を所定の圧
力範囲内に維持しつつ内部雰囲気を排出するガス排気系
とが接続されていることを特徴とする請求項２記載の枚
葉式の熱処理装置。
【請求項４】前記ガス供給系とガス排気系は、それぞ
れ前記各容器に共通に接続された共通ガス通路と、各容
器に連結された通路に介設された固定ニードル弁を有す
ることを特徴とする請求項３記載の枚葉式の熱処理装
置。
【請求項５】前記ガス供給系とガス排気系は、それぞ
れ前記各容器に共通に接続された共通ガス通路と、各容
器に連結された通路に介設された流量制御弁と、前記両
容器内の圧力差を検出する差圧測定部と、この差圧測定
部より得られた差圧に基づいて前記流量制御弁の弁開度
を制御する弁開度制御部とを有することを特徴とする請
求項３記載の枚葉式の熱処理装置。
【請求項６】前記被処理体ホルダの周辺部には、この
ホルダに保持された前記被処理体の側部を覆うようにリ
ング状の均熱リング部材が設けられていることを特徴と
する請求項１乃至５記載の枚葉式の熱処理装置。
【請求項７】前記処理容器に処理ガスを導入するガス
供給ヘッドと、前記均熱リング部材と、前記被処理体ホ
ルダと、前記処理容器内の雰囲気を排出するガス排気ヘ
ッドとを一体的に形成したことを特徴とする請求項６記
載の枚葉式の熱処理装置。
【請求項８】前記加熱手段は、高温を出すことができ
る抵抗加熱ヒータであることを特徴とする請求項１乃至
７記載の枚葉式の熱処理装置。