JPH11204535A - 半導体基板の熱処理方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱処理時間が長いプロセスにおいてもプロセ
ス処理待ち時間を短くでき、またデバイスの多品目少量
生産に低コストで生産性良く対応することができる半導
体基板の熱処理方法及び装置を提供する。 【解決手段】 複数枚の半導体基板Ｗを移動可能に収容
できる熱処理領域２を形成する垂直な処理筒１の外周に
ヒータ７を配設するとともに、処理筒１内を半導体基板
Ｗを水平姿勢で垂直方向に搬送する搬送手段８を配設
し、処理筒１の上部と下部に処理筒１内に半導体基板Ｗ
を搬入・搬出する手段を設け、熱処理領域２に半導体基
板Ｗを枚葉単位で順次搬入し、搬入した半導体基板を熱
処理領域２内を順次移動させて熱処理を行い、熱処理を
終了した半導体基板Ｗを枚葉毎に搬出するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイスや
電子部品の製造工程におけるシリコンウエハなどの半導
体基板の各種熱処理に適用される半導体基板の熱処理方
法及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、半導体デバイスや電子部品の製
造工程中のメタル配線工程においては、フォトレジスト
マスクでパターニングされた基板上のメタルエッチング
材料をドライエッチングで加工した後、ドライエッチン
グ後に残ったフォトレジストとドライエッチング加工中
に同時に形成された側壁ポリマーを、それぞれアッシン
グと薬液処理により除去し、その後形成されたメタル配
線の金属膜のアニールとその表面の還元及び改質を行う
ため、水素雰囲気中で熱処理する水素シンター処理が行
われている。

【０００３】従来の水素雰囲気の熱処理においては、図
６に示すように、１５０枚程度の基板Ｗを積層状態でボ
ート３１に搭載し、このボート３１を設置したエレベー
タ３２を上昇させてボート３１をプロセスチューブ３３
内に導入してこのプロセスチューブ３３を密閉し、ガス
導入管３４からプロセスガスである水素ガスを導入する
とともにガス排出管３５から排気してプロセスチューブ
３３内を水素雰囲気にした状態で、プロセスチューブ３
３の外周に配設したヒータ３６にて所定の温度プロファ
イルで加熱し、その後プロセスチューブ３３内で徐冷し
た後エレベータ３２を下降させて取り出すというバッチ
式の熱処理装置が採用されていた。

【０００４】また、これまでの半導体デバイス工場では
少品目多量生産が中心に行われてきたため、その半導体
デバイス工場で用いられている各装置は、基板の数が２
５枚あるいは５０枚を単位として処理を行うものが多
く、それとも関連して熱処理装置に関しては、処理が終
了するまでの時間が２〜６時間と長いため、一度に処理
する基板枚数は上記のように１５０枚程度と多くしてい
た。

【０００５】なお、図７に示すように、図示しない移載
機構により１枚の基板Ｗを炉体４１内の基板ホルダー４
２に載せ、ガス導入口４３からプロセスガスを導入し、
ガス排出口４４から排気して炉体４１内をプロセスガス
雰囲気にした状態で炉体４１上部に多数配設したヒート
ランプ４５を点灯して基板ホルダー４２上の基板Ｗ表面
を加熱し、その後消灯・冷却した後基板Ｗを取り出すＲ
ＴＰ（Rapid ThermalProcess ）装置を用いて、基板Ｗ
を１枚づつ熱処理する方法も知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年は、基
板の大口径化に伴って基板１枚当たりから取れるデバイ
スの数が多くなるとともに、基板１枚当たりのデバイス
製造コストが大変高価になっているために、上記のよう
に多数枚の基板をバッチ方式で処理するとデバイス製造
に対するリスクが高くなり、製造コストの高騰要因とな
っているという問題があった。

【０００７】また、デバイスユーザーのニーズの変遷に
伴って、デバイス工場でも多品目少量生産の必要性が高
まってきたが、それに対応できるデバイス生産工場で
は、少量の基板でも効率よく生産が行える各種処理装置
の開発が要請されている。

【０００８】基板の大口径化に伴う製造コストアップを
防ぐとともに、多品目少量生産に対応する設備構成とし
て、例えばメタル配線工程においては、装置と装置の間
の基板搬送を枚葉搬送方式にして自動化する方法が考え
られるが、その際デバイス製造時のロスを最小にするた
めには、すべての処理装置間で処理待ち時間とプロセス
処理時間を合わせることが必要である。そのためには、
プロセス時間の長い水素シンター処理などの熱処理装置
において、プロセス処理待ち時間をエッチングやアッシ
ングなどのプロセス時間並みに短縮させることが必要と
なる。

【０００９】このように熱処理装置においてプロセス処
理待ち時間を短縮させるためには、従来のバッチ式の熱
処理装置よりも枚葉処理装置が有効と考えられるが、従
来の枚葉処理方式の熱処理装置であるＲＴＰ装置では、
熱処理プロセス時間が長くなると１つの枚葉熱処理室で
はチャンバースループットが極端に低下するので、所要
の生産能力を満たすには数多くの枚葉熱処理室を設ける
必要があり、装置そのものが割高となって実用的でない
という問題があった。

【００１０】なお、特開平６−１８８２１１号公報に
は、バッチ式縦型拡散装置において、ウエハの熱処理量
を均一にすることを目的として、反応管を逆Ｕ字形にし
てウエハの入口と出口を別々に設置し、反応管内におい
て適宜数量のウエハを積層して搭載したボートを入口か
ら出口に向けて搬送する搬送手段を配設することによ
り、入口から先に挿入されたウエハが出口から先に搬出
されるようにしたものが開示されているが、ウエハを枚
葉搬送することによりプロセス処理待ち時間を短縮する
という技術思想は開示されていず、上記課題を解消する
ものではなく、また実用的に実現可能な構成も示されて
いない。

【００１１】本発明は、上記従来の問題点に鑑み、熱処
理時間が長いプロセスにおいてもプロセス処理待ち時間
を短くでき、またデバイスの多品目少量生産に低コスト
で生産性良く対応することができる半導体基板の熱処理
方法及び装置を提供することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体基板の熱
処理方法は、複数枚の半導体基板を移動可能に収容でき
る熱処理領域内に半導体基板を枚葉毎で順次搬入し、搬
入した半導体基板を熱処理領域内を順次移動させて熱処
理を行い、熱処理を終了した半導体基板を枚葉毎に搬出
するものであり、半導体基板を枚葉搬送しながら熱処理
し、枚葉毎に搬入・搬出することにより、処理時間が長
い熱処理プロセスにおいてもプロセス処理待ち時間を短
くすることができ、またデバイスの多品目少量生産に低
コストで生産性良く対応することができる。

【００１３】また、熱処理領域に、半導体基板の移動経
路に沿って熱処理プロファイルに対応する温度分布を形
成すると、半導体基板を移動させるだけで所望の熱処理
を安定して行うことができる。

【００１４】また、熱処理領域を垂直に形成し、半導体
基板を水平姿勢で垂直に移動させ、熱処理領域の上下端
の一方で搬入し、他方で搬出すると、熱処理領域の上下
方向の各位置での横断面上での温度分布を容易に均一に
保つことができ、半導体基板の全面を均一に熱処理する
ことができ、簡単な構成で品質の良い熱処理を実施する
ことができる。

【００１５】また、本発明の半導体基板の熱処理装置
は、垂直な処理筒の外周に加熱手段を配設するととも
に、処理筒内を半導体基板を水平姿勢で垂直方向に搬送
する搬送手段を配設し、処理筒の上部と下部に処理筒内
に半導体基板を搬入・搬出する手段を設け、処理筒内に
処理ガスを導入・排出する手段を設けたものであり、上
記熱処理方法にて半導体基板を枚葉搬送しながら所要の
雰囲気中で半導体基板の全面を均一に熱処理することが
できる。

【００１６】また、加熱手段を、熱処理領域の上下方向
に熱処理プロファイルに対応する温度分布を形成するよ
うに構成すると、所望の熱処理を行うことができる。

【００１７】また、半導体基板の搬送手段を、処理筒内
に半導体基板の外周部の３箇所を支持するように配設さ
れかつ軸芯回りに回転可能に支持されるとともに外周に
半導体基板の下面を支持する螺旋突条が設けられた３本
の送り軸と、送り軸を同期して回転駆動する手段にて構
成すると、簡単な構成で半導体基板を水平姿勢で３点支
持して円滑に垂直方向に移動することができる。

【００１８】また、半導体基板が３本の送り軸による支
持位置から横移動するのを防止するガイド板を、半導体
基板の搬入・搬出位置を除いて配設することにより、さ
らに安定して半導体基板を移動することができる。

【００１９】また、半導体基板の搬入・搬出手段を、処
理筒内に対してゲートバルブを介して接続され、かつ外
部空間に対してゲートバルブを介して開口されたロード
ロック室と、その内部に配設された半導体基板の移載手
段と、ロードロック室内の雰囲気の置換手段にて構成す
ると、ロードロック室を介することにより処理筒内の雰
囲気を維持して熱処理を行いながら、外部空間との間で
半導体基板を搬入・搬出することができる。

【００２０】また、処理筒内に処理ガスを導入するガス
導入口に加熱手段を設けると、ガス導入口近辺とその反
対側とにおける基板表面の温度プロファイルの温度差を
小さくかつ温度ばらつきを小さく、さらに再現性を向上
でき、品質の良い熱処理を行うことができる。

【００２１】また、ロードロック室内にガスを導入する
ガス入口に加熱手段を設けると、ロードロック室内の雰
囲気温度がガス置換によって急変せず、品質の良い熱処
理を行うことができる。

【００２２】また、処理筒内から排出される処理ガスと
処理筒内に導入される処理ガスの熱交換手段を設けるこ
とにより、熱効率が向上し、ランニングコストの低廉化
を図ることができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の半導体基板の熱処
理装置の一実施形態について、図１〜図５を参照して説
明する。

【００２４】図１（ａ）において、１は垂直な略円筒状
の処理筒であり、内部に複数枚のシリコンウエハなどの
半導体基板Ｗを移動可能に収容できる熱処理領域２が形
成されている。この熱処理領域２の上部には搬入部３
が、下部には搬出部４が連続して設けられ、これら搬入
部３及び搬出部４の一側にそれぞれ搬入用ロードロック
室５と搬出用ロードロック室６が配設されている。

【００２５】処理筒１の外周には加熱手段であるヒータ
７が配設され、熱処理領域２を所定の温度に加熱するよ
うに構成されている。ヒータ７は、上下方向中央部の高
温用ヒータ７ａとその上下両側の低温用ヒータ７ｂから
成り、図１（ｂ）に実線で示すようにそれぞれ温度制御
することにより、仮想線で示すような上下方向に温度勾
配を持つ所定の温度分布を形成し、半導体基板Ｗが熱処
理領域２内を上下方向に移動する間に所定の温度プロフ
ァイルを経るように構成されている。なお、各ヒータ７
ａ、７ｂは各々単一体で構成しても、複数のヒータを組
み合わせて構成してもよい。また、温度分布も３段階以
上に制御するようにしてもよい。

【００２６】処理筒１内には、搬入部３から搬出部４に
向けて半導体基板Ｗを水平姿勢で垂直方向に搬送する搬
送手段８が配設されている。搬送手段８は、図１及び図
２に示すように、半導体基板Ｗの外周部の３箇所を支持
するように配設された３本の送り軸９にて構成されてい
る。各送り軸９は、上端部と下端近傍部が軸受１０にて
軸芯回りに回転自在に支持されるとともに、その外周に
半導体基板Ｗの下面を支持する螺旋突条１１が設けられ
ている。また、各送り軸９の下端には従動プーリ１２が
固定され、例えばパルスモータから成る駆動手段１３に
て回転駆動される駆動プーリ１４と伝動ベルト１５を介
して連動連結され、駆動手段１３にて各送り軸９を同期
して回転駆動できるように構成されている。かくして、
駆動手段１３を駆動することにより、半導体基板Ｗが３
本の送り軸９の螺旋突条１１にて３点支持されて水平姿
勢のまま円滑に垂直方向に移動する。

【００２７】更に、半導体基板Ｗを搬入部３及び搬出部
４から３本の送り軸９による支持位置に対して搬入・搬
出できるように３本の送り軸９を配置しながら、送り軸
９による搬送中に半導体基板Ｗが支持位置から横移動す
るのを防止するため、半導体基板Ｗの搬入・搬出位置を
除いてガイド板１６が配設されている。

【００２８】また、下部の搬出部４にガス導入口１７
が、上部の搬入部３にガス排出口１８が設けられ、ガス
導入口１７からプロセスガスを導入し、ガス排出口１８
から排出することにより熱処理領域２を水素ガスなどの
プロセスガス雰囲気に保持するように構成されている。

【００２９】搬入部３と搬入用ロードロック室５の間及
び搬出部４と搬出用ロードロック室６の間はそれぞれゲ
ートバルブ１９ａ、１９ｂにて開閉可能にて気密に遮断
され、各ロードロック室５、６と外部空間ともそれぞれ
ゲートバルブ２０ａ、２０ｂにて開閉可能にて気密に遮
断されている。各ロードロック室５、６には、その内部
と外部空間及び内部と熱処理領域２との間でそれぞれ半
導体基板Ｗを移載する基板移載ロボット２１ａ、２１ｂ
が各々配設されている。また、各ロードロック室５、６
の上部の適所にガス入口２２ａ、２２ｂが、下部の適所
にガス出口２３ａ、２３ｂが設けられ、ロードロック室
５、６を熱処理領域２に連通するときにプロセスガス雰
囲気にし、ロードロック室５、６を外部空間に開口する
ときに窒素ガス雰囲気にするように構成されている。

【００３０】また、処理筒１内にプロセスガスを導入す
るガス導入口１７にプロセスガスを加熱する加熱手段２
４が設けられ、搬入用及び搬出用のロードロック室５、
６のガス入口２２ａ、２２ｂにもそれぞれ導入するガス
を加熱する加熱手段２５ａ、２５ｂが配設されている。

【００３１】さらに、好適には図５に示すように、処理
筒１のガス排出口１８から排出されたプロセスガスとガ
ス導入口１７に導入されるプロセスガスとの間で熱交換
させるための熱交換器２６が配設される。

【００３２】次に、以上の構成の熱処理装置によって半
導体基板Ｗ上に形成したメタル配線の水素シンター処理
を行う工程について説明する。処理筒ｌ内の熱処理領域
２は、上記のようにガス導入口１７から水素ガスを導入
してガス排出口１８から排出することにより水素ガス雰
囲気に保持されており、またヒータ７にて加熱されて図
１（ｂ）に示す温度分布状態に保持されている。具体例
を示すと、高温用ヒータ７ａによる３５０〜４５０℃の
温度領域の上下両側に低温用ヒータ７ｂによる２００〜
３００℃の温度領域を有する温度分布に設定されてい
る。また、搬送手段８は、駆動手段１３にて送り軸９を
間欠的に回転駆動することにより、送り軸９の螺旋突条
１１にて支持された半導体基板Ｗを数分程度の所定時間
毎に所定量づつピッチ送りし、かつ上記３５０〜４５０
℃の温度領域に５〜３０分程度保持されるように制御さ
れている。

【００３３】以上の状態で、水素シンター処理すべき半
導体基板Ｗが搬入用ロードロック室５の手前位置に送り
込まれると、ゲートバルブ２０ａが開き、基板移載ロボ
ット２１ａにてロードロック室５内に移載され、ゲート
バルブ２０ａが閉じる。ロードロック室５は窒素ガスが
ガス入口２２ａから導入されてガス出口２３ａから排出
されることにより窒素ガス雰囲気に置換された後、水素
ガスが同様に導入、排出されて水素ガス雰囲気に置換さ
れる。その後、ゲートバルブ１９ａが開き、基板移載ロ
ボット２１ａにて半導体基板Ｗが搬入部３内に移載され
て搬送手段８の３本の送り軸９の螺旋突条１１上に受け
渡された後、ゲートバルブ１９ａが閉じる。その後、ロ
ードロック室５は、次の半導体基板Ｗの搬入に備えて上
記のようにして窒素ガス雰囲気に置換される。

【００３４】搬送手段８に受け渡された半導体基板Ｗ
は、上記のように所定時間毎に所定量づつピッチ送りさ
れて、図１（ｂ）に示す所定の温度分布の熱処理領域２
を通過することにより、水素ガス雰囲気中で所定の温度
プロファイルを経て熱処理されることにより、半導体基
板Ｗ上のメタル配線が水素シンター処理されて金属膜の
アニール処理及びその表面の改質処理が行われる。

【００３５】熱処理の終わった半導体基板Ｗが搬出部４
に到達すると、上記と同様にガス入口２２ｂから水素ガ
スを導入してガス出口２３ｂから排出することによって
既に水素ガス雰囲気に置換されている搬出用ロードロッ
ク室６と搬出部４との間のゲートバルブ１９ｂが開き、
基板移載ロボット２１ｂにてロードロック室６内に付設
された基板冷却室（図示せず）の冷却台上に移載され、
ゲートバルブ１９ｂが閉じる。半導体基板Ｗが冷却され
る間に、ロードロック室６は窒素ガスがガス入口２２ｂ
から導入されてガス出口２３ｂから排出されることによ
り窒素ガス雰囲気に置換される。その後、ゲートバルブ
２０ｂが開き、基板移載ロボット２１ｂにて半導体基板
Ｗが外部空間に搬出され、ゲートバルブ２０ｂが閉じ、
再び上記と同様に水素ガス雰囲気に置換される。外部空
間に搬出された半導体基板Ｗは次の工程に送り出され
る。

【００３６】かくして、この熱処理装置に半導体基板Ｗ
を所定時間間隔で枚葉毎に搬入すると、３５０〜４５０
℃、５〜３０分間の水素シンター処理が施された半導体
基板Ｗが同じ所定時間分間隔で枚葉毎に搬出されること
になる。

【００３７】従来の図６のバッチ式の熱処理装置で処理
した場合と、図６のＲＴＰ装置で処理した場合と、本実
施形態で処理した場合の、基板間での処理待ち時間を図
３に示す。バッチ式熱処理装置における次のバッチ処理
の処理待ち時間を１００とすると、ＲＴＰ装置では待ち
時間１０以上となるが、本実施形態での処理待ち時間は
３〜４となる。図３中、破線はメタル配線工程における
水素シンター処理以外の各プロセスにおける最大プロセ
ス処理時間を示しており、本実施形態によれば処理時間
のかかる水素シンター処理においても、その最大プロセ
ス処理時間よりも短くすることができる。

【００３８】このように、従来は処理待ち時間が長かっ
た水素シンター処理に関して、本実施形態により連続処
理稼働状態でメタル配線工程の各プロセス中の最大プロ
セス時間よりも下回ることができ、メタル配線工程の全
装置間で処理待ち時間とプロセス処理時間を大体合わせ
ることができるため、デバイス製造時のロスを少なくす
ることができ、従来よりも実用的な装置コストで、デバ
イス製造時のロスを少なくすることができる。

【００３９】また、ガス導入口１７に加熱手段２４を設
けているので、半導体基板Ｗの表面温度のガス導入口１
７近辺とその反対側とにおける温度差を小さくすること
ができる。図４を参照して詳しく説明すると、図４
（ａ）は加熱手段２４を設けていない場合、図４（ｂ）
は加熱手段２４を設けた場合を示し、ａは半導体基板Ｗ
の中央部、ｂはガス導入口１７とは反対側、ｃはガス導
入口１７の付近における表面温度を示しており、加熱手
段２４を設けていない場合には図４（ａ）に示すように
ガス導入口１７の付近における表面温度のばらつきが大
きいのに対して、加熱手段２４を設けることにより図４
（ｂ）に示すように温度ばらつきが小さくなるととも
に、再現性を向上するため、品質の良い熱処理を行うこ
とができる。

【００４０】さらに、処理筒１内から排出されるプロセ
スガスと処理筒１内に導入される処理ガスを熱交換器２
６にて熱交換するようにしているので、熱効率が向上
し、ランニングコストの低廉化を図ることができる。

【００４１】また、ロードロック５、６室内にガスを導
入するガス入口２２ａ、２２ｂにも加熱手段２５ａ、２
５ｂを設けているので、ロードロック室５、６内の雰囲
気温度がガス置換によって急変せず、品質の良い熱処理
を行うことができる。

【００４２】以上のように本実施形態によれば、半導体
基板を枚葉搬送しながら熱処理することにより、熱処理
時間が長いプロセスにおいてもプロセス処理待ち時間を
短くでき、デバイスの多品目少量生産に低コストで生産
性良く対応することができ、また熱処理領域に半導体基
板の移動経路に沿って熱処理プロファイルに対応する温
度分布を形成しているので、半導体基板を移動させるだ
けで最適な熱処理を安定して行うことができ、また熱処
理領域を垂直に形成し、半導体基板を水平姿勢で垂直に
移動させているので、熱処理領域を上下方向の各位置で
の横断面上での温度分布を容易に均一な状態に保つこと
ができ、半導体基板の全面を均一に熱処理することがで
き、簡単な構成で品質の良い熱処理ができる。

【００４３】なお、上記実施形態では、処理筒１の上部
に搬入部３と搬入用ロードロック室５を、下部に搬出部
４と搬出用ロードロック室６を配設した例を示したが、
逆に配置しても良く、またガス導入口１７とガス排出口
１８も上下関係を逆にしてもよく、また半導体基板Ｗの
処理筒１内での搬送時に、基板表面のパーティクル汚染
を避けるために、半導体基板Ｗの裏面を上向きにして搬
送するようにしてもよい。

【００４４】また、半導体基板Ｗを搬送する搬送手段８
としては、螺旋突条１１を有する３本の送り軸９を用い
た機構を例示したが、これに限定されるものではなく、
その他の垂直搬送機構を適用することができる。さらに
は処理筒１が垂直でないものも考えられ、その場合半導
体基板Ｗを水平姿勢以外の姿勢で搬送するようにするこ
ともできる。

【００４５】さらに、上記実施形態の説明では、メタル
配線工程における水素シンター処理の例を説明したが、
本発明の熱処理装置はそれ以外に、絶縁膜形成後の熱処
理、拡散処理後の熱処理、イオン注入後の熱処理等、半
導体基板製造工程における各種の熱処理に適用すること
ができ、その場合のプロセスガスも各々の熱処理に応じ
て窒素ガスなどの不活性ガスやその他のガスを用いるこ
とができる。

【００４６】

【発明の効果】本発明の半導体基板の熱処理方法によれ
ば、以上の説明から明らかなように、複数枚の半導体基
板を移動可能に収容できる熱処理領域内に半導体基板を
枚葉単位で順次搬入し、搬入した半導体基板を熱処理領
域内を順次移動させて熱処理を行うことにより、熱処理
時間が長いプロセスにおいてもプロセス処理待ち時間を
短くでき、デバイスの多品目少量生産に低コストで生産
性良く対応することができる。

【００４７】また、熱処理領域に、半導体基板の移動経
路に沿って熱処理プロファイルに対応する温度分布を形
成することにより、半導体基板を移動させるだけで最適
な熱処理を安定して行うことができる。

【００４８】また、熱処理領域を垂直に形成し、半導体
基板を水平姿勢で垂直に移動させることにより、熱処理
領域を上下方向の各位置での温度分布を容易に均一に保
つことができて半導体基板の全面を均一に熱処理するこ
とができ、簡単な構成で品質の良い熱処理ができる。

【００４９】また、本発明の半導体基板の熱処理装置に
よれば、垂直な処理筒の外周に加熱手段を配設するとと
もに、処理筒内を半導体基板を水平姿勢で垂直方向に搬
送する搬送手段を配設し、処理筒の上部と下部に処理筒
内に半導体基板を搬入・搬出する手段を設け、処理筒内
に処理ガスを導入・排出する手段を設けたので、上記熱
処理方法にて半導体基板を枚葉搬送しながら半導体基板
の全面を均一に所要の雰囲気中での熱処理を行うことが
できる。

【００５０】また、加熱手段を、熱処理領域の上下方向
に熱処理プロファイルに対応する温度分布を形成するよ
うに構成することにより、所望の熱処理を行うことがで
きる。

【００５１】また、半導体基板の搬送手段を、炉体内に
半導体基板の外周部の３箇所を支持するように配設され
かつ軸芯回りに回転可能に支持されるとともに外周に半
導体基板の下面を支持する螺旋状の支持羽根が設けられ
た３本の送り軸と、送り軸を同期して回転駆動する手段
にて構成することにより、半導体基板を水平姿勢で３点
支持して円滑に垂直方向に移動することができる。

【００５２】また、半導体基板が３本の送り軸による支
持位置から横移動するのを防止するガイド板を、半導体
基板の搬入・搬出位置を除いて配設することによりさら
に安定して半導体基板を移動することができる。

【００５３】また、半導体基板の搬入・搬出手段は、炉
体内に対してゲートバルブを介して接続され、かつ外部
空間に対してゲートバルブを介して開口されたロードロ
ック室と、その内部に配設された半導体基板の移載手段
と、ロードロック室内の雰囲気の置換手段を備えること
により、ロードロック室を介することにより炉体内の雰
囲気を維持して熱処理を行いながら、外部空間との間で
半導体基板を搬入・搬出することができる。

【００５４】また、処理筒内に処理ガスを導入するガス
導入口に加熱手段を設けることにより、ガス導入口近辺
とその反対側とにおける基板表面の温度プロファイルの
温度差を小さくかつ温度ばらつきを小さく、さらに再現
性を向上でき、品質の良い熱処理を行うことができる。

【００５５】また、ロードロック室内にガスを導入する
ガス入口に加熱手段を設けると、ロードロック室内の雰
囲気温度がガス置換によって急変せず、品質の良い熱処
理を行うことができる。

【００５６】また、処理筒内から排出される処理ガスと
処理筒内に導入される処理ガスの熱交換手段を設けるこ
とにより、熱効率が向上し、ランニングコストの低廉化
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体基板の熱処理装置の一実施形態
を示し、（ａ）は概略構成を示す縦断面図、（ｂ）はそ
の熱処理領域の温度分布の説明図である。

【図２】同実施形態における搬送手段の斜視図である。

【図３】同実施形態と従来例による基板間での処理待ち
時間を比較して示したグラフである。

【図４】同実施形態におけるガス導入口に設けた加熱手
段の効果を説明するための半導体基板表面の温度プロフ
ァイルを示す図である。

【図５】同実施形態における熱交換器の配設状態の概略
構成図である。

【図６】従来例のバッチ式の半導体基板の熱処理装置の
縦断面図である。

【図７】他の従来例のＲＴＰ装置の縦断面図である。

【符号の説明】

１ 処理筒 ２ 熱処理領域 ３ 搬入部 ４ 搬出部 ５ 搬入用ロードロック室 ６ 搬出用ロードロック室 ７ ヒータ（加熱手段） ８ 搬送手段 ９ 送り軸 １１ 螺旋突条 １３ 駆動手段 １６ ガイド板 １７ ガス導入口 １８ ガス排出口 １９ａ、１９ｂ ゲートバルブ ２０ａ、２０ｂ ゲートバルブ ２１ａ、２１ｂ 基板移載ロボット ２２ａ、２２ｂ ガス入口 ２３ａ、２３ｂ ガス出口 ２４ 加熱手段 ２５ａ、２５ｂ 加熱手段 ２６ 熱交換器 Ｗ 半導体基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/68 Ｈ０１Ｌ 21/68 Ａ (72)発明者 松下 圭成 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数枚の半導体基板を移動可能に収容で
   きる熱処理領域内に半導体基板を枚葉毎に順次搬入し、
   搬入した半導体基板を熱処理領域内を順次移動させて熱
   処理を行い、熱処理を終了した半導体基板を枚葉毎に搬
   出することを特徴とする半導体基板の熱処理方法。
2. 【請求項２】 熱処理領域に、半導体基板の移動経路に
   沿って熱処理プロファイルに対応する温度分布を形成す
   ることを特徴とする請求項１記載の半導体基板の熱処理
   方法。
3. 【請求項３】 熱処理領域を垂直に形成し、半導体基板
   を水平姿勢で垂直に移動させ、熱処理領域の上下端の一
   方で搬入し、他方で搬出することを特徴とする請求項１
   又は２記載の半導体基板の熱処理方法。
4. 【請求項４】 垂直な処理筒の外周に加熱手段を配設す
   るとともに、処理筒内に、半導体基板を水平姿勢で垂直
   方向に搬送する搬送手段を配設し、処理筒の上部と下部
   に処理筒内に半導体基板を搬入・搬出する手段を設け、
   処理筒内に処理ガスを導入・排出する手段を設けたこと
   を特徴とする半導体基板の熱処理装置。
5. 【請求項５】 加熱手段は、熱処理領域の上下方向に熱
   処理プロファイルに対応する温度分布を形成するように
   構成したことを特徴とする請求項４記載の半導体基板の
   熱処理装置。
6. 【請求項６】 半導体基板の搬送手段を、処理筒内に半
   導体基板の外周部の３箇所を支持するように配設されか
   つ軸芯回りに回転可能に支持されるとともに外周に半導
   体基板の下面を支持する螺旋突条が設けられた３本の送
   り軸と、送り軸を同期して回転駆動する手段にて構成し
   たことを特徴とする請求項４記載の半導体基板の熱処理
   装置。
7. 【請求項７】 半導体基板が３本の送り軸による支持位
   置から横移動するのを防止するガイド板を、半導体基板
   の搬入・搬出位置を除いて配設したことを特徴とする請
   求項６記載の半導体基板の熱処理装置。
8. 【請求項８】 半導体基板の搬入・搬出手段は、処理筒
   内に対してゲートバルブを介して接続され、かつ外部空
   間に対してゲートバルブを介して開口されたロードロッ
   ク室と、その内部に配設された半導体基板の移載手段
   と、ロードロック室内の雰囲気の置換手段を備えている
   ことを特徴とする請求項４記載の半導体基板の熱処理装
   置。
9. 【請求項９】 処理筒内に処理ガスを導入するガス導入
   口に加熱手段を設けたことを特徴とする請求項４記載の
   半導体基板の熱処理装置。
10. 【請求項１０】 ロードロック室内にガスを導入するガ
    ス入口に加熱手段を設けたことを特徴とする請求項８記
    載の半導体基板の熱処理装置。
11. 【請求項１１】 処理筒内から排出される処理ガスと処
    理筒内に導入される処理ガスの熱交換手段を設けたこと
    を特徴とする請求項４記載の半導体基板の熱処理装置。