WO2004114377A1

WO2004114377A1 - 熱処理装置

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Publication number: WO2004114377A1
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Inventors: Junichi Arami
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Abstract

　本発明の加熱手段は、不透明石英よりなる反射板と、前記反射板の表面に溶接された石英管と、を備える。前記石英管には、通電により熱を発生するカーボンワイヤが挿通されている。

Description

明細書

熱処理装置

技術分野

[0001] 本発明は、半導体ウェハ等に対して熱処理を行うための熱処理装置、これに用いられる加熱手段及び載置台に関する。

背景技術

[0002] 一般に、半導体集積回路を製造する際には、半導体ウェハ等の被処理体に、成膜処理、エッチング処理、熱処理、改質処理、結晶化処理等の各種の枚葉処理が繰り返し行われて、所望する集積回路が形成されるようになっている。上記したような各種の処理を行う場合には、その処理の種類に対応して、必要な処理ガス、例えば成膜処理の場合には成膜ガス、改質処理の場合にはオゾンガス等、結晶化処理の場合には N ガス等の不活性ガスや O ガス等、がそれぞれ処理容器内へ導入される。

2 2

[0003] 例えば、半導体ウェハに対して 1枚毎に熱処理を施す枚葉式の熱処理装置の場合、真空引き可能になされた処理容器内に、例えば抵抗加熱ヒータ等が内蔵された載置台が設置され、当該載置台の上面に半導体ウェハが載置される。この状態で、所定の処理ガスが処理容器内に導入され、所定のプロセス条件に従って半導体ウェハに各種の熱処理が施されるようになつている（例えば特開 2002—256440号公報参照）。

[0004] 別の熱処理装置では、真空引き可能になされた例えばアルミニウム製の処理容器内に、例えば石英ガラスよりなる内側処理容器が設けられ、この内側処理容器内に抵抗加熱ヒータが内蔵された基板保持台が設けられる。内側処理容器内には、種類の異なる複数の処理ガスが互いに間欠的に交互に流され、基板保持台上に保持される半導体ウェハの表面に一分子層程度の厚さの薄膜が繰り返し積層される（特開

2002— 151489号公報参照）。

[0005] ところで、半導体集積回路の高集積化及び高微細化に伴って、線幅を小さくすることに加えて、各層を更に薄くすることが要請されている。このような状況下で、有機物汚染や金属汚染等のコンタミネーシヨンに関しても、より厳しい基準が求められている。そのため、処理容器内の構造物も、汚染源となる金属類を含まない、より純粋な材料で形成されている。例えば、処理容器内の構造物として、半導体ウェハ等を加熱する加熱ヒータやウェハを保持する載置台などがある。加熱ヒータを純度の高レ、石英板や石英ケースで完全に覆って全体を溶着した載置台も提案されている (特開昭 63 —278322号公報、特開平 07—078766号公報、特開平 03—220718号公報、特開平 06— 260430号公報参照）。

[0006] 加熱ヒータ全体を石英板や石英ケース内に埋め込むためには、面状の石英同士を溶着接合する必要がある。従って、石英を平面性良く削り出す、すなわち、石英の精度の高い面出し力卩ェを行うことが必要である。し力ながら、そのような加工は非常に難しぐ装置自体が高価になる。

[0007] また、材料として透明な石英が用いられる場合には、内部に埋め込まれた加熱ヒータからの熱線が全方向に放射されてしまレ、、熱効率にぉレ、て劣る。

[0008] 更に、加熱ヒータとして用いられる材料が重金属等の金属原子を含む場合には、その周囲全体が石英によって覆われたとしても、当該金属原子がいわゆる熱拡散により石英を透過してしまって半導体ウェハを汚染し得る。

発明の開示

[0009] 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、有機物汚染や金属汚染等のコンタミネーシヨンの発生を抑制でき、しかも製造が比較的簡単で安価な、加熱手段、載置台及び熱処理装置を提供することにある。

[0010] 本発明は、不透明石英よりなる反射板と、前記反射板の表面に溶接された石英管と、を備え、前記石英管には、通電により熱を発生するカーボンワイヤが揷通されてレ、ることを特徴とする加熱手段である。

[0011] 本発明によれば、被処理体に有機物汚染や金属汚染等をほとんど生じさせることなぐ当該被処理体を加熱することができる。また、本発明の加熱手段は、比較的簡単かつ安価に製造可能である。

[0012] 好ましくは、前記石英管は、屈曲されている。

[0013] また、好ましくは、前記石英管は、前記反射板の表面において、複数のゾーンに分割されて溶接されている。

[0014] 前記加熱手段は、載置台に搭載され得る。すなわち、本発明は、前記特徴を有する加熱手段と、当該加熱手段の石英管の全体を覆うようにして設けられると共に、その上に被処理体が載置されるようになっている載置台カバー部材と、を備え、前記載置台カバー部材は、光吸収部材よりなることを特徴とする載置台である。

[0015] この場合、例えば、前記載置台カバー部材は、 SiCよりなる。

[0016] また、前記載置台は、熱処理装置に用いられる。すなわち、本発明は、前記特徴を有する載置台と、前記載置台を収容すると共に真空引き可能になされた処理容器と、前記処理容器内へ所定のガスを供給するためのガス供給手段と、前記処理容器内を真空排気する真空排気系と、を備えたことを特徴とする熱処理装置である。

[0017] あるいは、本発明は、被処理体が載置される載置台と、前記載置台を収容すると共に真空引き可能になされた処理容器と、前記処理容器内へ所定のガスを供給するためのガス供給手段と、前記処理容器内を真空排気する真空排気系と、前記載置台と対向するように前記処理容器内に設けられた前記特徴を有する加熱手段と、を備えた熱処理装置である。

[0018] この場合、例えば、前記載置台の上方を覆うようにして内部容器が更に設けられ得る。

[0019] あるいは、本発明は、被処理体が載置される載置台と、前記載置台を収容すると共に真空引き可能になされた処理容器と、前記処理容器内へ所定のガスを供給するためのガス供給手段と、前記処理容器内を真空排気する真空排気系と、前記被処理体を加熱するために設けられる被処理体加熱手段と、前記処理容器の内側に設けられた内部容器と、前記内部容器を加熱するために前記内部容器と前記処理容器の内壁との間に設けられた前記特徴を有する加熱手段と、を備えたことを特徴とする熱処理装置である。

[0020] この場合、例えば、前記内部容器は、 SiCよりなる。

[0021] また、この場合、好ましくは、前記被処理体加熱手段は、載置台内に一体的に組み込まれている。

図面の簡単な説明 [0022] [図 1]は、本発明に係る熱処理装置の第 1の実施の形態を示す断面構成図である。

[図 2]は、載置台に設けられた石英管の配列を示す断面図である。

[図 3]は、載置台を示す断面図である。

[図 4]は、載置台を示す分解図である。

[図 5]は、本発明の熱処理装置の第 2の実施の形態を示す断面構成図である。

[図 6]は、第 2の実施の形態に用いられる加熱手段を示す斜視図である。

[図 7]は、図 6に示す加熱手段の部分拡大断面図である。

[図 8]は、加熱手段の変形例を示す拡大断面図である。

発明を実施するための最良の形態

[0023] 以下に本発明に係る加熱手段、載置台及び熱処理装置の実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。

[0024] 〈第 1の実施の形態〉

図 1は本発明に係る熱処理装置の第 1の実施の形態を示す断面構成図、図 2は載置台に設けられた石英管の配列を示す断面図、図 3は載置台を示す断面図、図 4は載置台を示す分解図である。

[0025] 図示するように、熱処理装置 2は、内部が略円筒状になされたアルミニウム製の処理容器 4を有している。処理容器 4の天井部には、必要な処理ガス、例えば成膜ガス、を導入するためのガス供給手段であるシャワーヘッド部 6が設けられている。シャヮ一ヘッド部 6の下面のガス噴射面 8には、多数のガス噴射孔が設けられている。そして、多数のガス噴射孔 10A、 10Bから処理空間 Sに向けて、処理ガスが吹き出すようにして噴射されるようになってレ、る。

[0026] このシャワーヘッド部 6内には、中空状の 2つに区画されたガス拡散室 12A、 12B が形成されている。処理ガスは、各ガス拡散室 12A、 12Bにおいて平面方向へ拡散した後、各ガス拡散室 12A、 12Bにそれぞれ連通されたガス噴射孔 10A、 10Bから吹き出されるようになっている。すなわち、ガス噴射孔 10A、 10Bはマトリクス状に配置されている。

[0027] シャワーヘッド部 6の全体は、例えばニッケルやハステロィ（登録商標）等のニッケル合金、アルミニウム或いはアルミニウム合金により形成されている。シャワーヘッド部 6 は、 1つだけのガス拡散室を有していてもよレ、。そして、このシャワーヘッド部 6と処理容器 4の上端開口部との接合部には、例えば Oリング等よりなるシール部材 14が介在されている。これにより、処理容器 4内の気密性が維持されるようになっている。

[0028] 処理容器 4の側壁には、処理容器 4内に対して被処理体としての半導体ウェハ Wを搬入搬出するための搬出入口 16が設けられている。搬出入口 16には、気密に開閉可能になされたゲートバルブ 18が設けられている。

[0029] そして、処理容器 4の底部 20には、排気落とし込め空間 22が形成されている。具体的には、処理容器 4の底部 20の中央部に大きな開口 24が形成されており、この開口 24にその下方へ延びる有底円筒体状の円筒区間壁 26が連結されており、円筒区画壁 26の内部が上記排気落とし込め空間 22となっている。この排気落とし込め空間 22を区画する円筒区画壁 26の底部 28には、例えば石英ガラスよりなる円筒体状の支柱 30が起立している。支柱 30の上端部に、載置台 32が溶接により固定されている。尚、上記支柱 30は、 A1N等のセラミックにより形成されてもよい。

[0030] 上記排気落とし込め空間 22の入口側の開口 24の直径は、載置台 32の直径よりも小さく設定されている。これにより、載置台 32の周縁部の外側を流下する処理ガスは、載置台 32の下方に回り込んでから開口 24へ流入するようになっている。円筒区画壁 26の下部側壁には、排気落とし込め空間 22に連通する排気口 34が形成されている。排気口 34には、真空排気系 38が接続される。具体的には、真空排気系 38は、図示しない真空ポンプが介設された排気管 36からなる。これにより、処理容器 4内及び排気落とし込め空間 22内の雰囲気を真空引きして排気できるようになっている。

[0031] 排気管 36の途中には、開度コントロールが可能になされた図示しない圧力調整弁が介設されている。圧力調整弁の弁開度を自動的に調整することにより、上記処理容器 4内の圧力が一定値に維持され得る、或いは、所望する圧力に迅速に変化され得る。

[0032] また、上記載置台 32は、本発明の特徴である加熱手段 40を有している。この加熱手段 40を覆うようにして、載置台カバー部材 42が設けられている。載置台カバー部材 42の上面に、被処理体としての半導体ウェハ Wが載置され得る。載置台 32及び加熱手段 40の構成については後に詳述する。 [0033] 加熱手段 40は、支柱 30内に配設された給電線 44に接続されている。これにより、加熱手段 40への電力が制御されつつ供給されるようになっている。この給電線 44は、図示しない石英管内に挿通され、支柱 30の下部にて電源ケーブルと接続されている。また、後述するように、加熱手段 40は、例えば内側ゾーンと、その外側を同心円状に囲む外側ゾーンと、に分割されており、各ゾーン毎に個別に電力制御され得るようになつている。そのため、図示例では、給電線 44は 4本（図 3参照）設けられている

[0034] 上記載置台 32には、当該載置台 32を上下方向に貫通する複数、例えば 3本、のピン揷通孔 46が形成されてレ、る（図 1におレ、ては 2つのみ示す）。各ピン揷通孔 46には、押し上げピン 48が上下移動可能に遊嵌状態で揷通されている。押し上げピン 48 の下端には、円形リング形状に形成された例えばアルミナのようなセラミックス製の押し上げリング 50が配置されている。すなわち、押し上げリング 50に、各押し上げピン 4 8の下端が、固定されない状態にて、支持されている。押し上げリング 50から延びるアーム部 52が、容器底部 20を貫通する出没ロッド 54に連結されており、この出没口ッド 54はァクチユエータ 56により昇降可能となっている。これにより、上記各押し上げピン 48は、ウェハ Wの受け渡し時に、各ピン揷通孔 46の上端から上方または下方へ出没するようになっている。また、処理容器 4の底部 20のァクチユエータ 56の出没口ッド 54が貫通する部分とァクチユエータ 56との間には、伸縮可能なベローズ 58が介設されている。これにより、上記出没ロッド 54は、処理容器 4内の気密性を維持しつつ昇降できるようになつている。

[0035] 次に、図 2乃至図 4を参照して、載置台 32及び加熱手段 40について詳しく説明される。尚、図 2乃至図 4には、押し上げピン 48及びピン揷通孔 46 (図 1参照）の記載が省略されている。

[0036] 図 3及び図 4に示すように、載置台 32は、加熱手段 40と、加熱手段 40の上面側の全体を覆うようにして設けられる載置台カバー部材 42と、により主に構成される。ここでは、上記加熱手段 40は、ウェハ Wを加熱する被処理体加熱手段として機能する。

[0037] 具体的には、上記加熱手段 40は、ウェハ Wの直径よりも大きな直径を有する円板状の反射板 60を有している。反射板 60の全体は、内部に微細な気泡が混入されて白濁した色となっている耐熱性に優れる不透明石英よりなる。この場合、反射板 60の表面は、外側から入射する熱線に対して不透明であり、且つ、そのような熱線を高い反射率で反射し得るようになつている。反射板 60を構成する不透明石英は、熱線に対して不透明であればよぐ気泡以外の何らかの材料が混入されてもよいし、その表面が鏡面加工されてもよい。

[0038] また、反射板 60の周辺部には、上方へ起立する位置決め突起 61が設けられている。位置決め突起 61は、これに嵌め込まれる載置台カバー部材 42の位置決めを行うようになっている。位置決め突起 61は、例えば、上記反射板 60と同じ材料でリング状に形成され得る。反射板 60と一体的に設けられてもよいし、別体で設けられてもよレ、。位置決め突起 61は、上記のように載置台カバー部材 42の位置決めを行うことの他に、載置台カバー部材 42と接触して反射板 60の熱を載置台カバー部材 42 (ゥェハ W側）へ効率的に伝達する機能も有している。これにより、ウェハ周縁部の温度低下が防止され、ウェハ中心部とウェハ周縁部との間の温度差が低減されるようになつている。

[0039] そして、反射板 60の下面の略中心部に、石英よりなる支柱 30の上端が溶接により接合される。また、反射板 60の上面側の表面に、所定の形状に屈曲成形された耐熱性に優れる透明な石英管 62が、溶接により接合されている。この石英管 62の内部には、通電によりジュール熱を発生するカーボンワイヤ 64が挿通されている。石英管 6 2内へカーボンワイヤ 64を挿通してなるこのようなヒータは、例えば特開 2001— 2084 78号公報に示されている。石英管 62が反射板 60の表面に接合される際には、同じく石英により形成された接合ピン 66が用いられる。具体的には、この接合ピン 66が石英管 62と反射板 60との間の適当な箇所に配置されて、これら力溶融されることにより、石英管 62と反射板 60との溶接が行われる。

[0040] ここでは、図 2に示すように、石英管 62は、内側ゾーンの石英管部分 62Aと、この外側を囲む外側ゾーンの石英管部分 62Bと、を有するように屈曲成形されている。石英管部分 62A、 62Bの各々は、 2つの同心円状部と、電力の供給のために反射板 6 0の中心部に集合する両端部と、を有している。当該両端部は、更に、反射板 60を下方向へ貫通している。そして、前述したように、石英管部分 62A、 62Bの各カーボンワイヤ 64が、給電線 44に接続されている。これにより、各ゾーン毎に供給電力が個別に制御できるようになっている。尚、上記ゾーン数は 2つに限定されず、 3ゾーン、或いはそれ以上のゾーン数であってもよい。

[0041] 各石英管部分 62A、 62Bは、熱加工によって容易に所望の形状に屈曲成形できる。また、上記接合ピン 66を用いることによって、石英管部分 62A、 62Bは容易に反射板 60の表面に接合される。上記石英管部分 62A、 62B内のカーボンワイヤ 64から発せられる熱線は、耐熱性の高い反射板 60の表面で反射されて、図示例では全て上方に向力ようになっている。

[0042] そして、上記のように形成された加熱手段 40の上面全面を覆うように、載置台カバ一部材 42が設けられる。これにより、載置台 32の全体が構成される。具体的には、載置台カバー部材 42は、例えば SiCのように熱伝導性が良好で含有する金属不純物が非常に少ない光吸収部材からなり、円形の蓋状に成形されている。この蓋状の載置台カバー部材 42の側壁 42Aの内面は、反射板 60の直径よりも僅かに大きい内径に設定されており、反射板 60の側面に密接状態で略外接するようになっている。従って、載置台カバー部材 42が反射板 60の上方より装着されると、当該載置台カバ一部材 42は位置決め突起 61により所定位置に位置決めされつつ反射板 60に嵌め込まれる。そして、この載置台カバー部材 42の上面に、上記ウェハ Wが載置されることになる。尚、載置台カバー部材 42の周辺部と反射板 60の周辺部とを気密に溶着し、また、ピン挿通孔 46 (図 1参照）の部分にも石英パイプを溶着するなどして、載置台カバー部材 42の内側空間を完全な密封状態にしてもよい。

[0043] 次に、以上のように構成された熱処理装置の動作について説明する。

[0044] まず、未処理の半導体ウェハ Wが、図示しない搬送アームに保持され、開状態とされているゲートバルブ 18、搬出入口 16を介して処理容器 4内へ搬入される。このゥェハ Wは、上昇されている押し上げピン 48上に受け渡される。その後、この押し上げピン 48が下降されることにより、ウェハ Wが載置台 32の上面、具体的には載置台力バー 42の上面、に載置され支持される。

[0045] 次に、シャワーヘッド部 6へ、処理ガスとして例えば TiCl 、 H 、 NH 、 WF 、 Si

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H 、 H 、 PET、 0 等の成膜ガスが流量制御されつつ供給される。このガスは、ガス噴射孔 10A、 10Bより吹き出されて（噴射されて）、処理空間 Sへ導入される。そして、排気管 36に設けられた真空ポンプ (不図示）の駆動を継続することにより、処理容器 4内及び排気落とし込め空間 22内の雰囲気が真空引きされ、更に、圧力調整弁の弁開度が調整されて処理空間 Sの雰囲気が所定のプロセス圧力に維持される。この時、ウェハ Wの温度は、載置台 32内に設けられた加熱手段 40により加熱されて、所定のプロセス温度に維持される。これにより、半導体ウェハ Wの表面に、 Ti、 TiN 、 W、 WSi、 Ta 、 O 等の薄膜が形成されることになる。また、成膜ガスとして TMA (

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トリメチルアルミニウム）とオゾンとが用いられれば、アルミナ (A1 〇）を成膜すること

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ができる。

[0046] 上記したプロセス中において、加熱手段 40の石英管 62 (62A、 62B)内に揷通されたカーボンワイヤ 64から発せられる熱線は、あらゆる方向へ向けて発せられる。ところが、下方向に向けて発せられた熱線は、石英管 62を保持固定している不透明石英よりなる反射板 60の表面で上方向に向けて反射されて、載置台カバー部材 42を加熱し、更に、当該載置台カバー部材 42の上面に載置されているウェハ Wを加熱する。

[0047] 加熱手段 40を構成する反射板 60は、不純物をほとんど含まなくて純度の高い不透明石英で形成されている。また、石英管 62及びカーボンワイヤ 64も、不純物をほとんど含まなくて純度が高い。従って、有機物汚染や金属汚染のコンタミネーシヨンが発生することを大幅に抑制することができる。しかも、反射板 60及び石英管 62等の加ェは比較的容易なので、製造コストも大幅に引き下げることができる。更には、反射板 60により、熱エネルギーを有効に且つ効率的に使用することができる。

[0048] 載置台 32の構成部品である載置台カバー部材 42は、熱伝導性が良好で純度も高い光吸収部材、例えば SiC、により形成されている。このため、ウェハ Wの温度の面内均一性を高く維持した状態でこれを加熱することができる。載置台カバー部材 42 は、光吸収性のある任意の材料で形成され得る。例えば、カーボンが混入された不透明石英でも形成され得る。

[0049] また、加熱手段 40の主要構成部品が熱衝撃に強い石英で形成されているので、大容量の電力を投入することができる。これにより、高い昇温レート、例えば 1000°C /5分程度の昇温レート、を得ることができる。

[0050] 〈第 2の実施の形態〉

次に、本発明装置の第 2の実施の形態について説明する。

図 5は、本発明の熱処理装置の第 2の実施の形態を示す断面構成図、図 6は、第 2 の実施の形態に用いられる加熱手段を示す斜視図、図 7は、図 6に示す加熱手段の部分拡大断面図である。

[0051] 第 2の実施の形態の熱処理装置 70は、例えばアルミニウム等よりなる筒体状の処理容器 4'を有している。処理容器 4'の内部には、例えば矩形状の空間が形成されている。処理容器 4'の天井部には、例えば Oリング等よりなるシール部材 72を介して、例えばアルミニウム等よりなる天井部 74が気密に取り付けられている。

[0052] そして、処理容器 4'の底部 20'の中心部には、下方向へ突状に成形された比較的大口径の円筒状の載置台収納容器 76が形成されてレ、る。載置台収納容器 76内には、被処理体である半導体ウェハ Wを載置するための例えば SiC等のセラミック製の載置台 78が設けられている。載置台 78内には、上記ウェハ Wを加熱する被処理体加熱手段として、例えば抵抗加熱ヒータ 80が埋め込まれている。載置台 78の下面の中心部には、下方向に延びる回転軸 83が取り付け固定されている。回転軸 83は、例えば回転可能になされた磁性流体シール 84を介して、載置台収納容器 76の底板 82を貫通している。これにより、回転軸 83は、回転自在且つ気密に支持されている。また、底板 82は、載置台収納容器 76の下端部に、伸縮可能になされたベローズ 86 を介して、気密に接合されている。これにより、図示しないァクチユエータにより、底板 82と載置台 78とが上下方向へ一体的に昇降移動可能となっている。尚、底板 82には、ウェハ Wを持ち上げるためのリフタピン (不図示）が設けられる。また、載置台収納容器 76の下部側壁に、ウェハ Wの搬出入の際に開閉されるゲートバルブ 88が設けられている。載置台 78が下方向へ降下された状態で、ゲートバルブ 88を介して、外部との間でウェハ Wの移載が行われるようになつている。

[0053] また、処理容器 4'内には、載置台 78を中心として対向する両側に、第 1及び第 2の

2つのガス供給手段 90、 92が設けられている。これらの第 1及び第 2のガス供給手段 90、 92から、必要に応じて、流量制御された成膜ガス等の処理ガスが供給されるようになっている。第 1及び第 2のガス供給手段 90、 92は、例えば耐熱性の石英パイプにより形成されており、ノズノレ 90A、 92Aを有している。ノズル 90A、 92Aは、処理容器 4'内の対向する両側に、それぞれ、複数個並列に配列され得る。この場合、処理ガスは、面状に供給され得る。

[0054] 処理容器 4'の底部の両側には、第 1及び第 2のガス供給手段 90、 92に対応させて、第 1及び第 2の 2つの真空排気系 94、 96が設けられている。真空排気系 94、 96の図示しない真空ポンプにより、処理容器 4'内の雰囲気が必要に応じて真空引きされ得るようになつている。この場合、第 1及び第 2の真空排気系 94、 96は、処理空間に臨む排気口 94A、 96Aに、それぞれ連結されている。

[0055] 処理容器 4'の内側には、載置台 78の上方の処理空間 Sを覆うような蓋状の内部容器 98が設けられている。内部容器 98は、耐熱性に優れ、しかも金属原子等の不純物をほとんど含んでいない純度の高い光吸収部材、例えば SiC、よりなる。内部容器 98は、加熱されて処理反応を促進する機能と、処理ガスのガス流を整流する機能と、を有する。そして、内部容器 98と処理容器 4'の天井板 74の壁面との間に、本発明の特徴である加熱手段 100が設けられている。加熱手段 100の基本的構成は、図 2 乃至図 4を参照して説明した加熱手段 40の基本的構成と略同様である。

[0056] すなわち、図 6及び図 7に示すように、加熱手段 100は、ウェハ Wの直径よりも大きな略矩形状の反射板 102を有している。反射板 102の全体は、内部に微細な気泡が混入されて白濁した色となっている耐熱性に優れる不透明石英よりなる。この場合、反射板 102の表面は、外側から入射する熱線に対して不透明であり、且つ、そのような熱線を高い反射率で反射し得るようになっている。そして、反射板 102の上面が、上記天井板 74の下面に取り付けられている。また、反射板 102の下面側の表面に、所定の形状に屈曲成形された耐熱性に優れる透明な石英管 104が、溶接により接合されている。この石英管 104の内部には、通電によりジュール熱を発生するカーボンワイヤ 106が揷通されている。カーボンワイヤ 106の両端の接続端子 110は、反射板 102を上方側へ貫通し、更に天井板 74を気密に貫通して、外部に延びている。石英管 104が反射板 102の表面に接合される際には、同じく石英により形成された接合ピン 108 (図 6及び図 7参照）が用いられる。具体的には、この接合ピン 108が石英管 104と反射板 102との間の適当な箇所に配置されて、これらが溶融されることにより、石英管 104と反射板 102との溶接が行われる。

[0057] 従って、石英管 104内のカーボンワイヤ 106から発せられる熱線は、耐熱性の高い反射板 102の表面で反射されて、図 5では全て下方向に向かう。これにより、光吸収部材よりなる内部容器 98が所定の温度に加熱され得る。また、天井板 74には、当該天井板 74を冷却するための冷却ジャケット 112が設けられている。この冷却ジャケット 112に冷却水等の冷媒を流すことにより、天井板 74は冷却され得る。

[0058] 次に、以上のように構成された熱処理装置の動作について説明する。ここでは、熱処理の一例として、 1分子から数分子程度の厚さの非常に薄いアルミナ膜が一層ずつ多層に亘つて積層される場合を例にとって説明する。

[0059] 載置台 78上に載置されたウェハ Wは、主として載置台 78に埋め込まれた抵抗加熱ヒータ 80によって、所定の温度に加熱維持される。

[0060] また、処理容器 4'内に設けられた内部容器 98は、この上方に設けられた加熱手段 100によって均一に加熱される。すなわち、加熱手段 100の石英管 104内に挿通されているカーボンワイヤ 106から発せられる熱線は、直接的に、或いは、石英管 104 を保持する反射板 102によって反射されて間接的に、光吸収部材よりなる内部容器 98に吸収されて、これを所定の温度に加熱する。

[0061] 一方、処理ガスとしての成膜ガスは内部容器 98内へ間欠的に供給されて、薄い層が多層に形成される。例えば、第 1のガス供給手段 90から流量制御された TMA (トリメチルアルミニウム）ガスが間欠的に供給され、第 2のガス供給手段 92から流量制御されたオゾンガスが、 TMAガスの供給とはタイミングをずらして、間欠的に供給される。これにより、ウェハ Wの表面に薄いアルミナ膜が多層に形成される。

[0062] 具体的には、第 1のガス供給手段 90から TMAガスが供給される時、ノズノレ 90Aと反対側の第 2の真空排気系 96が駆動されて、処理空間 S内に矢印 A1に示すようなガスの流れが作られる。逆に、第 2のガス供給手段 92からオゾンガスが供給される時、ノズノレ 92Aと反対側の第 1の真空排気系 94が駆動されて、処理空間 S内に矢印 A 1とは反対方向の矢印 A2に示すようなガスの流れが作られる。このような操作が複数回繰り返し行われて、成膜処理が行われる。 [0063] 加熱手段 100を構成する反射板 102は、不純物をほとんど含まなくて純度の高い不透明石英で形成されている。また、石英管 104及びカーボンワイヤ 106も、不純物をほとんど含まなくて純度が高い。従って、有機物汚染や金属汚染のコンタミネーシヨンが発生することを大幅に抑制することができる。し力、も、反射板 102及び石英管 1 04等の加工は比較的容易なので、製造コストも大幅に引き下げることができる。更には、反射板 102により、熱エネルギーを有効に且つ効率的に使用することができる。

[0064] また、加熱手段 100の主要構成部品が熱衝撃に強い石英で形成されているので、大容量の電力を投入することができる。これにより、高い昇温レート、例えば 1000°C /5分程度の昇温レート、を得ることができる。

[0065] 尚、上記第 2の実施の形態の載置台 78として、図 1乃至図 4を用いて説明した載置台 32、すなわち載置台の中に加熱手段が一体的に組み込まれた載置台、を用いてもよレ、。この場合には、ウェハ Wに対するコンタミネーシヨンの発生を一層抑制することができる。

[0066] また、被処理体加熱手段として、抵抗加熱ヒータ 80に替えて、加熱ランプを用いてあよい。

[0067] また、内部容器 98の材料は、透明石英でも不透明石英でもよい。更には、内部容器 98は設けないで、直接的に被処理体を加熱するようにしてもよい。

[0068] 上記第 2の実施の形態では、アルミナ膜の成膜処理が説明されている力これに限定されず、他の膜種の成膜処理についても本発明を適用することができる。

[0069] また、上記各実施の形態では、加熱手段 40 (100)は、透明な石英管 62 (104)内にカーボンワイヤ 64 (106)を挿入して形成されている力これに限定されない。例えば図 8に示すように、石英管 62 (104)の下半分（上半分）を反射用の不透明石英とし、上半分（下半分）を透明石英で形成するようにして熱効率を高めるようにしてもよい。この場合、透明な石英側にウェハが位置すべきであるのは勿論である。

[0070] 更には、上記各実施の形態では、熱処理として成膜処理が行われる場合が説明されているが、これに限定されず、酸化拡散処理、ァニール処理、改質処理等の他の熱処理についても本発明を適用することができる。

[0071] また、上記各実施の形態では、熱 CVDによる成膜処理装置が説明されているが、これに限定されず、プラズマ CVD処理装置、エッチング処理装置、酸化拡散処理装置、スパッタ処理装置等についても本発明を適用することができる。

また、本実施の形態では被処理体として半導体ウェハを例にとって説明したが、これに限定されず、 LCD基板、ガラス基板等にも適用できるのは勿論である。

Claims

請求の範囲

[1] 不透明石英よりなる反射板と、

前記反射板の表面に溶接された石英管と、

を備え、

前記石英管には、通電により熱を発生するカーボンワイヤが揷通されていることを特徴とする加熱手段。

[2] 前記石英管は、屈曲されている

ことを特徴とする請求項 1に記載の加熱手段。

[3] 前記石英管は、前記反射板の表面にぉレ、て、複数のゾーンに分割されて溶接されている

ことを特徴とする請求項 1に記載の加熱手段。

[4] 不透明石英よりなる反射板と、前記反射板の表面に溶接された石英管と、を備え、前記石英管には、通電により熱を発生するカーボンワイヤが挿通されていることを特徴とする加熱手段と、

前記加熱手段の前記石英管の全体を覆うようにして設けられると共に、その上に被処理体が載置されるようになっている載置台カバー部材と、

を備え、

前記載置台カバー部材は、光吸収部材よりなる

ことを特徴とする載置台。

[5] 前記載置台カバー部材は、 SiCよりなる

ことを特徴とする請求項 4に記載の載置台。

[6] 不透明石英よりなる反射板と前記反射板の表面に溶接された石英管とを備え前記石英管には通電により熱を発生するカーボンワイヤが揷通されていることを特徴とする加熱手段と、前記加熱手段の前記石英管の全体を覆うようにして設けられると共にその上に被処理体が載置されるようになっている載置台カバー部材と、を備え、前記載置台カバー部材は、光吸収部材よりなることを特徴とする載置台と、

前記載置台を収容すると共に真空引き可能になされた処理容器と、

前記処理容器内へ所定のガスを供給するためのガス供給手段と、前記処理容器内を真空排気する真空排気系と、

を備えたことを特徴とする熱処理装置。

[7] 被処理体が載置される載置台と、

前記処理容器内へ所定のガスを供給するためのガス供給手段と、

前記処理容器内を真空排気する真空排気系と、

前記載置台と対向するように前記処理容器内に設けられた加熱手段と、を備え、

前記加熱手段は、

不透明石英よりなる反射板と、

前記反射板の表面に溶接された石英管と、

を有しており、

前記石英管には、通電により熱を発生するカーボンワイヤが挿通されていることを特徴とする熱処理装置。

[8] 前記載置台の上方を覆うようにして設けられた内部容器

を更に備えたことを特徴とする請求項 7に記載の熱処理装置。

[9] 被処理体が載置される載置台と、

前記処理容器内を真空排気する真空排気系と、

前記被処理体を加熱するために設けられる被処理体加熱手段と、

前記処理容器の内側に設けられた内部容器と、

前記内部容器を加熱するために前記内部容器と前記処理容器の内壁との間に設けられた加熱手段と、

を備え、

前記内部容器は、光吸収部材よりなり、

前記加熱手段は、

不透明石英よりなる反射板と、前記反射板の表面に溶接された石英管と、

を有しており、

[10] 前記内部容器は、 SiCよりなる

ことを特徴とする請求項 9に記載の熱処理装置。

[11] 前記被処理体加熱手段は、載置台内に一体的に組み込まれている

ことを特徴とする請求項 9または 10に記載の熱処理装置。