(57)【要約】【課題】熱処理の際の温度再現性を向上できる技術を提供する。【解決手段】本開示の一態様による熱処理装置は、縦長の処理容器と、前記処理容器の周囲に設けられた加熱手段と、前記処理容器内又は前記処理容器と前記加熱手段との間の空間に前記処理容器の長手方向に沿って設けられた温度センサと、前記空間に、前記処理容器の中心軸から伸びて前記温度センサを通る半直線を挟んで設けられ、前記処理容器の長手方向に沿って伸びる一対の仕切りと、を有する。【選択図】図２
2020098808.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦長の処理容器と、
前記処理容器の周囲に設けられた加熱手段と、
前記処理容器内又は前記処理容器と前記加熱手段との間の空間に前記処理容器の長手方向に沿って設けられた温度センサと、
前記空間に、前記処理容器の中心軸から伸びて前記温度センサを通る半直線を挟んで設けられ、前記処理容器の長手方向に沿って伸びる一対の仕切りと、
を有する、
熱処理装置。
【請求項２】
前記温度センサは、前記処理容器の長手方向に沿って複数の測温部を有し、
前記仕切りは、上端が前記複数の測温部のうち最上部の測温部よりも上方に位置する、
請求項１に記載の熱処理装置。
【請求項３】
前記仕切りは、複数に分割可能である、
請求項１又は２に記載の熱処理装置。
【請求項４】
前記加熱手段は、
前記処理容器の外周を覆う断熱部材と、
前記断熱部材の内側に設けられるヒータエレメントと、
前記断熱部材の内面に取り付けられ、前記ヒータエレメントを保持する保持部材と、
を有し、
前記仕切りは、前記ヒータエレメント又は前記保持部材に脱着可能に取り付けられている、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の熱処理装置。
【請求項５】
前記仕切りは、前記処理容器の外面に対して隙間を空けて設けられている、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の熱処理装置。
【請求項６】
前記仕切りは、セラミックス材料により形成されている、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の熱処理装置。
【請求項７】
前記空間に設けられ、前記処理容器の周方向に沿って伸びる第２の仕切りを有する、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の熱処理装置。
【請求項８】
前記第２の仕切りは、前記仕切りの一方から他方まで前記処理容器の周方向に沿って延びる半円以上の円弧板状の部位を含む、
請求項７に記載の熱処理装置。
【請求項９】
前記第２の仕切りは、前記仕切りの一方から他方まで前記処理容器の周方向に沿って延びる半円未満の円弧板状の部位を含む、
請求項８に記載の熱処理装置。
【請求項１０】
前記一対の仕切りと同一円周上に前記一対の仕切りと間隔をおいて設けられ、前記処理容器の長手方向に沿って伸びる一又は複数の第３の仕切りを有し、
前記第２の仕切りは、前記一対の仕切り及び前記第３の仕切りを接続するように前記処理容器の周方向に沿って延びる複数の円弧板状の部位を含む、
請求項７に記載の熱処理装置。
【請求項１１】
前記加熱手段は、前記処理容器の長手方向において個別に制御できる複数の加熱領域に区分されており、
前記第２の仕切りは、前記複数の加熱領域のうち最下部の加熱領域と前記最下部の加熱領域の上方に隣接する加熱領域との境界又は該境界の近傍に設けられている、
請求項７乃至１０のいずれか一項に記載の熱処理装置。
【請求項１２】
前記加熱手段は、前記処理容器の長手方向において個別に制御できる複数の加熱領域に区分されており、
前記第２の仕切りは、前記複数の加熱領域の各境界又は該境界の近傍に対応させて複数設けられている、
請求項７乃至１０のいずれか一項に記載の熱処理装置。
【請求項１３】
前記第２の仕切りは、複数に分割可能である、
請求項７乃至１２のいずれか一項に記載の熱処理装置。
【請求項１４】
前記加熱手段は、
前記処理容器の外周を覆う断熱部材と、
前記断熱部材の内側に設けられるヒータエレメントと、
前記断熱部材の内面に取り付けられ、前記ヒータエレメントを保持する保持部材と、
を有し、
前記第２の仕切りは、前記ヒータエレメント又は前記保持部材に脱着可能に取り付けられている、
請求項７乃至１３のいずれか一項に記載の熱処理装置。
【請求項１５】
前記第２の仕切りは、前記処理容器の外面に対して隙間を空けて設けられている、
請求項７乃至１４のいずれか一項に記載の熱処理装置。
【請求項１６】
前記第２の仕切りは、セラミックス材料により形成されている、
請求項７乃至１５のいずれか一項に記載の熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、熱処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
処理容器とこの外周に設けた加熱手段との間の加熱空間内に処理容器の周方向に沿って円形の薄板リング状になされたリング板を設けることにより、加熱空間内で対流が発生することを抑制する熱処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−９６４５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、熱処理の際の温度再現性を向上できる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一態様による熱処理装置は、縦長の処理容器と、前記処理容器の周囲に設けられた加熱手段と、前記処理容器内又は前記処理容器と前記加熱手段との間の空間に前記処理容器の長手方向に沿って設けられた温度センサと、前記空間に、前記処理容器の中心軸から伸びて前記温度センサを通る半直線を挟んで設けられ、前記処理容器の長手方向に沿って伸びる一対の仕切りと、を有する。
【発明の効果】
【０００６】
本開示によれば、熱処理の際の温度再現性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態の熱処理装置の構成例を示す縦断面図
【図２】第１の実施形態の熱処理装置の構成例を示す横断面図
【図３】従来の熱処理装置の処理容器と加熱手段との間の空間に生じる対流を説明する図
【図４】図１の熱処理装置の処理容器と加熱手段との間の空間に生じる対流を説明する図
【図５】第２の実施形態の熱処理装置の構成例を示す横断面図
【図６】図５の熱処理装置の処理容器と加熱手段との間の空間に生じる対流を説明する図
【図７】第３の実施形態の熱処理装置の構成例を示す横断面図
【図８】図７の熱処理装置の処理容器と加熱手段との間の空間に生じる対流を説明する図
【図９】一定温度で実行される第１の熱処理の設定温度の時間変化を示す図
【図１０】従来の熱処理装置による第１の熱処理の温度再現性を示す図
【図１１】第１の仕切りを有する熱処理装置による第１の熱処理の温度再現性を示す図
【図１２】第１の仕切り及び第２の仕切りを有する熱処理装置による第１の熱処理の温度再現性を示す図
【図１３】温度の変更を伴う第２の熱処理の設定温度の時間変化を示す図
【図１４】従来の熱処理装置による第２の熱処理の温度再現性を示す図
【図１５】第１の仕切りを有する熱処理装置による第２の熱処理の温度再現性を示す図
【図１６】第１の仕切り及び第２の仕切りを有する熱処理装置による第２の熱処理の温度再現性を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、添付の図面を参照しながら、本開示の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一又は対応する部材又は部品については、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。
【０００９】
〔第１の実施形態〕
（熱処理装置）
第１の実施形態の熱処理装置の構成例について説明する。熱処理装置は、多数枚の基板に対して一括で熱処理を行うバッチ式の縦型熱処理装置である。図１は、第１の実施形態の熱処理装置の構成例を示す縦断面図である。図２は、第１の実施形態の熱処理装置の構成例を示す横断面図である。
【００１０】
図１及び図２に示されるように、熱処理装置１は、長手方向が垂直である縦長の処理容器４を有する。処理容器４は、有天井の外管６と、外管６の内側に同心的に配置された円筒体状の内管８と、を有する、二重管構造で構成されている。
【００１１】
外管６及び内管８は、石英、炭化珪素等の耐熱性材料により形成されている。外管６及び内管８は、例えばステンレスにより形成されたマニホールド１０によって、下端が保持されている。マニホールド１０は、ベースプレート１２に固定されている。ただし、マニホールド１０を設けることなく、処理容器４全体を、例えば石英によって形成する構成であってもよい。
【００１２】
マニホールド１０の下端の開口には、例えばステンレス鋼により形成される円盤状のキャップ部１４が、シール部材１６を介して気密封止可能に取り付けられている。キャップ部１４の略中心部には、例えば磁性流体シール１８によって気密状態で回転可能な回転軸２０が挿通されている。回転軸２０の下端は、回転機構２２に接続されている。回転軸２０の上端には、例えばステンレス鋼により形成されるテーブル２４が固定されている。
【００１３】
テーブル２４上には、例えば石英により形成される保温筒２６が設置されている。保温筒２６上には、例えば石英により形成されるウエハボート２８が載置されている。
【００１４】
ウエハボート２８には、多数枚（例えば５０〜１５０枚）の半導体ウエハ（以下「ウエハＷ」という。）が、所定の間隔（例えば１０ｍｍ程度のピッチ）で収容されている。ウエハボート２８、保温筒２６、テーブル２４、及びキャップ部１４は、例えばボートエレベータである昇降機構３０により、処理容器４内に一体となってロード、アンロードされる。
【００１５】
マニホールド１０の下部には、処理容器４内に処理ガスを導入するためのガス導入手段３２が設けられている。ガス導入手段３２は、マニホールド１０を気密に貫通するように設けられたガスノズル３４を有する。なお、図１では、ガス導入手段３２が１つ設けられている場合を示すが、使用するガス種の数等に応じて複数のガス導入手段３２が設けられていてもよい。ガスノズル３４から処理容器４へと導入されるガスは、流量制御機構（図示せず）により、流量が制御される。
【００１６】
マニホールド１０の上部には、ガス出口３６が設けられている。ガス出口３６には、排気系３８が連結される。排気系３８は、ガス出口３６に接続された排気通路４０と、排気通路４０の途中に介設された圧力調整弁４２及び真空ポンプ４４と、を含む。排気系３８により、処理容器４内の圧力を調整しながら排気できる。
【００１７】
処理容器４の周囲には、処理容器４を囲むようにしてウエハＷを加熱する加熱手段４８が設けられている。加熱手段４８は、断熱部材５０と、保護カバー５１と、ヒータエレメント５２と、保持部材５３と、を有する。
【００１８】
断熱部材５０は、天井面を有し、下端が開口した円筒体状に形成されている。断熱部材５０の下端は、ベースプレート１２に支持されている。断熱部材５０は、例えば熱伝導性が低く、柔らかい無定形のシリカ及びアルミナの混合物により形成されている。断熱部材５０は、その内周が処理容器４の外面に対して所定の距離だけ離間して配置されている。所定の距離は、例えば６２〜７０ｍｍである。
【００１９】
保護カバー５１は、断熱部材５０の外周の全面を覆うように取り付けられている。保護カバー５１は、例えばステンレス鋼により形成されている。
【００２０】
ヒータエレメント５２は、断熱部材５０の内周側に、螺旋状に巻回して配置されている。ヒータエレメント５２は、断熱部材５０の内面から所定の間隙を隔てた状態で、保持部材５３によって、熱膨張及び熱収縮可能に保持されている。ただし、ヒータエレメント５２は、保持部材５３による保持に代えて、断熱部材５０の内周側に螺旋状に溝部を形成し、溝部に嵌めこまれて固定されていてもよい。ヒータエレメント５２の材質としては、例えば抵抗発熱体を利用できる。ヒータエレメント５２は、電源に接続されており、電力が供給されることで発熱し、ウエハボート２８に保持されたウエハＷを加熱する。ヒータエレメント５２は、上下方向において複数の加熱領域（ゾーン）に区分されている。このようにヒータエレメント５２が上下方向において複数の加熱領域に区分されている場合、加熱領域ごとにヒータエレメント５２の発熱量を制御することで、処理容器４の上下方向の温度を調節できる。図１の例では、複数の加熱領域は、上方から下方に向かって設けられた、ＴＯＰ領域、ＣＴ領域、ＣＴＲ領域、ＣＢ領域及びＢＴＭ領域を含む。なお、ヒータエレメント５２は、複数の加熱領域に区分されることなく、単一の加熱領域を形成していてもよい。
【００２１】
保持部材５３は、断熱部材５０の内面に、断熱部材５０の軸方向に伸び、かつ、周方向に所定の間隔で設けられている。保持部材５３は、ヒータエレメント５２を、熱膨張及び熱収縮可能に保持する。
【００２２】
処理容器４内には、処理容器４の長手方向に沿って温度センサ６０が設けられている。温度センサ６０は、処理容器４の長手方向に沿って複数の測温部６２を有する、例えば熱電対である。図１の例では、ＣＴ領域、ＣＴＲ領域、ＣＢ領域及びＢＴＭ領域の各々に、測温部６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄが配置されている。これにより、ＣＴ領域、ＣＴＲ領域、ＣＢ領域及びＢＴＭ領域の温度を個別に計測できる。ただし、測温部６２の配置はこれに限定されるものではない。また、温度センサ６０は、処理容器４と加熱手段４８との間の空間Ｓに設けられていてもよい。
【００２３】
処理容器４と加熱手段４８との間の空間Ｓには、図２に示されるように、処理容器４の中心軸Ｃから外方に伸びて温度センサ６０を通る半直線Ｌを挟み、かつ、処理容器４の長手方向に沿って延びる一対の第１の仕切り７０，７２が設けられている。第１の仕切り７０は、図１に示されるように、上端が温度センサ６０の複数の測温部６２のうち最上部の測温部６２ａよりも上方に位置することが好ましい。第１の仕切り７２についても、第１の仕切り７０と同様に、上端が温度センサ６０の複数の測温部６２のうち最上部の測温部６２ａよりも上方に位置することが好ましい。
【００２４】
第１の仕切り７０，７２は、例えばヒータエレメント５２又は保持部材５３に脱着可能に取り付けられている。ただし、第１の仕切り７０，７２は、別の部材に取り付けられていてもよい。また、第１の仕切り７０，７２は、処理容器４の外管６の外面に対して所定の隙間Ｌ１を空けて設けられている。所定の隙間Ｌ１は、例えば７〜１５ｍｍである。
【００２５】
第１の仕切り７０，７２は、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等のセラミックス材料により形成されている。第１の仕切り７０，７２は、それぞれブロック状に成形されたセラミックス成形部材であってもよく、アルミナクロス等の繊維状の部材であってもよい。また、これらを組み合わせた部材であってもよい。このように、第１の仕切り７０，７２は、単一の部材により形成されていてもよく、複数に分割可能な部材により形成されていてもよい。
【００２６】
処理容器４と加熱手段４８との間の空間Ｓには、図２に示されるように、一方の第１の仕切り７０から他方の第１の仕切り７２まで処理容器４の周方向に沿って延びる、半円以上の円弧板状の第２の仕切り８０が設けられている。すなわち、第２の仕切り８０は、処理容器４の中心軸Ｃから外方に伸びて温度センサ６０を通る半直線Ｌを通らないように設けられている。
【００２７】
第２の仕切り８０は、例えばヒータエレメント５２又は保持部材５３に脱着可能に取り付けられている。ただし、第２の仕切り８０は、別の部材、例えば第１の仕切り７０，７２に取り付けられていてもよい。また、第２の仕切り８０は、処理容器４の外管６の外面に対して所定の隙間Ｌ２を空けて設けられている。所定の隙間Ｌ２は、例えば７〜１５ｍｍである。
【００２８】
第２の仕切り８０は、例えば図１に示されるように、複数の加熱領域のうち最下部の加熱領域であるＢＴＭ領域と、ＢＴＭ領域の上方に隣接するＣＢ領域との境界又は該境界の近傍に設けられている。なお、ＢＴＭ領域とＣＢ領域との境界の近傍とは、ＢＴＭ領域の上下方向における中間位置よりもＣＢ領域側の範囲、及びＣＢ領域の上下方向における中間位置よりもＢＴＭ領域側の範囲を意味する。
【００２９】
また、第２の仕切り８０は、複数の加熱領域の各境界又は該境界の近傍に対応させて複数設けられていてもよい。この場合、第２の仕切り８０は、隣接する２つの加熱領域の境界又は該境界の近傍のいずれか１箇所に設けられていてもよく、複数箇所に設けられていてもよい。
【００３０】
第２の仕切り８０は、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等のセラミックス材料により形成されている。第２の仕切り８０は、それぞれブロック状に成形された成形部材であってもよく、アルミナクロス等の繊維状の部材であってもよい。また、これらを組み合わせた部材であってもよい。このように、第２の仕切り８０は、単一の部材により形成されていてもよく、複数に分割可能な部材により形成されていてもよい。なお、第２の仕切り８０は、設けられていなくてもよい。
【００３１】
（効果）
第１の実施形態の熱処理装置１により奏される効果について説明する。
【００３２】
まず、従来の熱処理装置について説明する。従来の熱処理装置は、図１の熱処理装置１における、第１の仕切り７０，７２及び第２の仕切り８０が設けられていない装置である。なお、その他の構成については、熱処理装置１と同様である。図３は、従来の熱処理装置の処理容器４と加熱手段４８との間の空間Ｓに生じる対流を説明する図であり、処理容器４の中心軸Ｃから空間Ｓの方向を見たときの概略図である。また、図３中、対流を一点鎖線の矢印で示す。
【００３３】
図３に示されるように、従来の熱処理装置では、空間Ｓ内に、処理容器４の周方向に沿って蛇行しながら上下方向に流れる対流が発生していた。このため、この対流に起因して処理容器４の断面方向や高さ方向の均熱性が悪化し、熱処理の面内均一性や面間均一性が劣化するという課題があった。また、この対流は、ウエハを熱処理するごと（ランごと）に異なった態様を示すことがあり、ランごとの熱処理の態様が異なり、熱処理の再現性が低下していた。
【００３４】
特に、ウエハボート２８の下部を支持する保温筒２６近傍の温度が比較的低くなる傾向にあり、また、処理容器４の下方に位置するウエハ移載用の空間であるローディングエリアの雰囲気温度が比較的低い。そのため、均熱性を確保するために処理容器４の下部に位置する加熱領域であるＢＴＭ領域のヒータには、他の加熱領域のヒータよりも多くの電力を投入する。その結果、ＢＴＭ領域のヒータ自体は他の加熱領域のヒータ自体よりも高温になるため、上記の対流は空間ＳのＢＴＭ領域において発生しやすい。
【００３５】
次に、熱処理装置１について説明する。図４は、図１の熱処理装置１の処理容器４と加熱手段４８との間の空間Ｓに生じる対流を説明する図であり、処理容器４の中心軸Ｃから空間Ｓの方向を見たときの概略図である。また、図４中、対流を一点鎖線の矢印で示す。
【００３６】
前述したように、熱処理装置１では、空間Ｓに、処理容器４の中心軸Ｃから伸びて温度センサ６０を通る半直線Ｌを挟んで設けられ、処理容器４の長手方向に沿って伸びる一対の第１の仕切り７０，７２が設けられている。これにより、図４に示されるように、第１の仕切り７０，７２によって、空間Ｓが、温度センサ６０が設けられている位置と対応する第１の空間Ｓ１と、該第１の空間Ｓ１を除く第２の空間Ｓ２とに区画される。このため、第２の空間Ｓ２においてランごとに対流に変化が生じた場合であっても、第１の空間Ｓ１には対流の変化の影響が及びにくい。その結果、ランごとの熱処理の態様が略同一となり、熱処理の再現性が向上する。
【００３７】
また、熱処理装置１では、空間ＳにおけるＢＴＭ領域とＣＢ領域との境界に、一方の第１の仕切り７０から他方の第１の仕切り７２まで処理容器４の周方向に沿って延びる、半円以上の円弧板状の第２の仕切り８０が設けられている。これにより、図４に示されるように、ＢＴＭ領域で発生する対流がＢＴＭ領域よりも上方の領域であるＣＢ領域、ＣＴＲ領域、ＣＴ領域及びＴＯＰ領域に伝わることを抑制できる。このため、ＢＴＭ領域においてラン間で対流に変化が生じた場合であっても、ＣＢ領域、ＣＴＲ領域、ＣＴ領域及びＴＯＰ領域には対流の変化の影響が及びにくい。その結果、ランごとの熱処理の態様が略同一となり、熱処理の再現性が向上する。
【００３８】
〔第２の実施形態〕
（熱処理装置）
第２の実施形態の熱処理装置の構成例について説明する。図５は、第２の実施形態の熱処理装置の構成例を示す横断面図である。
【００３９】
図５に示されるように、第２の実施形態の熱処理装置１Ａは、第２の仕切り８０が、第１の部位８０ａと、第２の部位８０ｂと、を含む。
【００４０】
第１の部位８０ａは、一方の第１の仕切り７０から他方の第１の仕切り７２まで処理容器４の周方向に沿って延びる、半円以上の円弧板状の部位である。すなわち、第１の部位８０ａは、処理容器４の中心軸Ｃから外方に伸びて温度センサ６０を通る半直線Ｌを通らないように設けられている。
【００４１】
第２の部位８０ｂは、一方の第１の仕切り７０から他方の第１の仕切り７２まで処理容器４の周方向に沿って延びる、半円未満の円弧板状の部位である。すなわち、第２の部位８０ｂは、処理容器４の中心軸Ｃから外方に伸びて温度センサ６０を通る半直線Ｌを通るように設けられている。
【００４２】
なお、その他の構成については、第１の実施形態の熱処理装置１と同様の構成である。
【００４３】
（効果）
第２の実施形態の熱処理装置１Ａにより奏される効果について説明する。図６は、図５の熱処理装置１Ａの処理容器４と加熱手段４８との間の空間Ｓに生じる対流を説明する図であり、処理容器４の中心軸Ｃから空間Ｓの方向を見たときの概略図である。また、図６中、対流を一点鎖線の矢印で示す。
【００４４】
前述したように、熱処理装置１Ａでは、空間Ｓに、処理容器４の中心軸Ｃから伸びて温度センサ６０を通る半直線Ｌを挟んで設けられ、処理容器４の長手方向に沿って伸びる一対の第１の仕切り７０，７２が設けられている。これにより、図６に示されるように、第１の仕切り７０，７２によって、空間Ｓが、温度センサ６０が設けられている位置と対応する第１の空間Ｓ１と、該第１の空間Ｓ１を除く第２の空間Ｓ２とに区画される。このため、第２の空間Ｓ２においてランごとに対流に変化が生じた場合であっても、第１の空間Ｓ１には対流の変化の影響が及びにくい。その結果、ランごとの熱処理の態様が略同一となり、熱処理の再現性が向上する。
【００４５】
また、熱処理装置１Ａでは、空間ＳにおけるＢＴＭ領域とＣＢ領域との境界に、一方の第１の仕切り７０から他方の第１の仕切り７２まで処理容器４の周方向に沿って延びる円弧板状の第１の部位８０ａ、第２の部位８０ｂを含む第２の仕切り８０が設けられている。これにより、図６に示されるように、ＢＴＭ領域で発生する対流がＢＴＭ領域よりも上方の領域であるＣＢ領域、ＣＴＲ領域、ＣＴ領域及びＴＯＰ領域に伝わることを抑制できる。このため、ＢＴＭ領域においてラン間で対流に変化が生じた場合であっても、ＣＢ領域、ＣＴＲ領域、ＣＴ領域及びＴＯＰ領域には対流の変化の影響が及びにくい。その結果、ランごとの熱処理の態様が略同一となり、熱処理の再現性が向上する。
【００４６】
〔第３の実施形態〕
（熱処理装置）
第３の実施形態の熱処理装置の構成例について説明する。図７は、第３の実施形態の熱処理装置の構成例を示す横断面図である。
【００４７】
図７に示されるように、第３の実施形態の熱処理装置１Ｂは、一対の第１の仕切り７０，７２と同一円周上に、一対の第１の仕切り７０，７２と間隔をおいて設けられ、処理容器４の長手方向に沿って伸びる一又は複数の第３の仕切り９０を有する。なお、図７では、一例として第３の仕切り９０が６つ設けられている場合を示す。
【００４８】
第２の仕切り８０は、一対の第１の仕切り７０，７２及び複数の第３の仕切り９０を接続するように処理容器４の周方向に沿って延びる複数の円弧板状の部位８０ｃ，８０ｄ，８０ｅ，８０ｆ，８０ｇ，８０ｈ，８０ｉ，８０ｊを含む。円弧板状の部位８０ｃは、第１の仕切り７０と該第１の仕切り７０と隣接する第３の仕切り９０とを接続するように設けられている。円弧板状の部位８０ｄ，８０ｅ，８０ｆ，８０ｇ，８０ｈは、隣接する第３の仕切り９０を接続するように設けられている。円弧板状の部位８０ｉは、第１の仕切り７２と該第１の仕切り７２と隣接する第３の仕切り９０とを接続するように設けられている。円弧板状の部位８０ｊは、第１の仕切り７０と第１の仕切り７２とを接続するように設けられている。
【００４９】
なお、その他の構成については、第１の実施形態の熱処理装置１と同様の構成である。
【００５０】
（効果）
第３の実施形態の熱処理装置１Ｂにより奏される効果について説明する。図８は、図７の熱処理装置１Ｂの処理容器４と加熱手段４８との間の空間Ｓに生じる対流を説明する図であり、処理容器４の中心軸Ｃから空間Ｓの方向を見たときの概略図である。また、図８中、対流を一点鎖線の矢印で示す。
【００５１】
前述したように、熱処理装置１Ｂでは、空間Ｓに、処理容器４の中心軸Ｃから伸びて温度センサ６０を通る半直線Ｌを挟んで設けられ、処理容器４の長手方向に沿って伸びる一対の第１の仕切り７０，７２が設けられている。これにより、図８に示されるように、第１の仕切り７０，７２によって、空間Ｓが、温度センサ６０が設けられている位置と対応する第１の空間Ｓ１と、該第１の空間Ｓ１を除く第２の空間Ｓ２とに区画される。このため、第２の空間Ｓ２においてランごとに対流に変化が生じた場合であっても、第１の空間Ｓ１には対流の変化の影響が及びにくい。その結果、ランごとの熱処理の態様が略同一となり、熱処理の再現性が向上する。
【００５２】
また、熱処理装置１Ｂは、一対の第１の仕切り７０，７２と同一円周上に、一対の第１の仕切り７０，７２と間隔をおいて設けられ、処理容器４の長手方向に沿って伸びる複数の第３の仕切り９０を有する。これにより、空間Ｓにおける処理容器４の周方向に生じる温度分布を選択的に区分けできる。このため、処理容器４の周方向の温度分布の違いにより生じる周方向の対流を抑制することができる。その結果、ランごとの熱処理の態様が略同一となり、熱処理の再現性が向上する。
【００５３】
また、熱処理装置１Ｂでは、空間ＳにおけるＢＴＭ領域とＣＢ領域との境界に、一対の第１の仕切り７０，７２及び複数の第３の仕切り９０を接続する複数の円弧板状の部位８０ｃ〜８０ｊを含む第２の仕切り８０が設けられている。これにより、図８に示されるように、ＢＴＭ領域で発生する対流がＢＴＭ領域よりも上方の領域であるＣＢ領域、ＣＴＲ領域、ＣＴ領域及びＴＯＰ領域に伝わることを抑制できる。このため、ＢＴＭ領域においてラン間で対流に変化が生じた場合であっても、ＣＢ領域、ＣＴＲ領域、ＣＴ領域及びＴＯＰ領域には対流の変化の影響が及びにくい。その結果、ランごとの熱処理の態様が略同一となり、熱処理の再現性が向上する。
【００５４】
〔実施例〕
次に、熱処理装置１により奏される効果を確認した実施例について説明する。
【００５５】
（実施例１）
実施例１では、一定温度で実行される第１の熱処理を２０ラン繰り返し実行したときの温度変動について評価した。実施例１では、熱処理装置として、第１の仕切り７０，７２及び第２の仕切り８０を有していない熱処理装置、第１の仕切り７０，７２を有する熱処理装置、及び第１の仕切り７０，７２及び第２の仕切り８０を有する熱処理装置を用いた。
【００５６】
図９は、一定温度で実行される第１の熱処理の設定温度の時間変化を示す図である。図９中、時間を横軸に示し、温度［℃］を縦軸に示す。図９に示されるように、実施例１では、処理容器４内にウエハＷを搬入する搬入ステップ、ウエハＷに成膜を行う第１成膜ステップ、第２成膜ステップ及びウエハＷを処理容器４内から搬出する搬出ステップにおいて設定温度を５００℃に設定した。
【００５７】
図１０は、従来の熱処理装置による第１の熱処理の温度再現性を示す図である。図１０（ａ）は、空間ＳのＣＢ領域における測定温度の時間変化を示すグラフであり、時間を横軸に示し、温度［℃］を縦軸に示す。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の時刻ｔｍ１における測定温度のランごとの変化を示すグラフであり、ラン数を横軸に示し、時刻ｔｍ１における温度［℃］を縦軸に示す。また、図１０（ａ）中の複数の実線はランごとの結果を示す。
【００５８】
図１０（ａ）に示されるように、従来の熱処理装置を用いて第１の熱処理を実行した場合、搬入ステップにおけるランごとの温度に変動が生じていることが分かる。また、図１０（ｂ）に示されるように、従来の熱処理装置を用いて第１の熱処理を実行した場合、時刻ｔｍ１における温度がランごとに少しずつ変動し、特に第１１ランにおける温度が大きく変動していることが分かる。
【００５９】
図１１は、第１の仕切り７０，７２を有する熱処理装置による第１の熱処理の温度再現性を示す図である。図１１（ａ）は、空間ＳのＣＢ領域における測定温度の時間変化を示すグラフであり、時間を横軸に示し、温度［℃］を縦軸に示す。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の時刻ｔｍ１における測定温度のランごとの変化を示すグラフであり、ラン数を横軸に示し、時刻ｔｍ１における温度［℃］を縦軸に示す。また、図１１（ａ）中の複数の実線はランごとの結果を示す。
【００６０】
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示されるように、第１の仕切り７０，７２を有する熱処理装置を用いて第１の熱処理を実行した場合、搬入ステップにおけるランごとの温度にほとんど変動がないことが分かる。一方、図１１（ａ）に示されるように、搬入工程の後に、ランごとの温度に僅かな変動が生じていることが分かる（破線で示す丸印を参照）。
【００６１】
図１２は、第１の仕切り７０，７２及び第２の仕切り８０を有する熱処理装置による第１の熱処理の温度再現性を示す図である。図１２（ａ）は、空間ＳのＣＢ領域における測定温度の時間変化を示すグラフであり、時間を横軸、温度［℃］を縦軸に示す。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）の時刻ｔｍ１における測定温度のランごとの変化を示すグラフであり、ラン数を横軸に示し、時刻ｔｍ１における温度［℃］を縦軸に示す。また、図１２（ａ）中の複数の実線はランごとの結果を示す。
【００６２】
図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示されるように、第１の仕切り７０，７２及び第２の仕切り８０を有する熱処理装置を用いて第１の熱処理を実行した場合、全てのステップにおいて、ランごとの温度変動がほとんどないことが分かる。
【００６３】
以上の結果から、空間Ｓに第１の仕切り７０，７２を設けることにより、一定温度で実行される第１の熱処理において、搬入ステップでの温度再現性を向上させることができると言える。また、空間Ｓに第１の仕切り７０，７２に加えて、第２の仕切り８０を設けることにより、一定温度で実行される第１の熱処理において、全てのステップでの温度再現性を向上させることができると言える。
【００６４】
（実施例２）
実施例２では、温度の変更を伴う第２の熱処理を２０ラン繰り返し実行したときの温度変動について評価した。実施例２では、熱処理装置として、第１の仕切り７０，７２及び第２の仕切り８０を有していない熱処理装置、第１の仕切り７０，７２を有する熱処理装置、及び第１の仕切り７０，７２及び第２の仕切り８０を有する熱処理装置を用いた。
【００６５】
図１３は、温度の変更を伴う第２の熱処理の設定温度の時間変化を示す図である。図１３中、時間を横軸に示し、温度［℃］を縦軸に示す。図１３に示されるように、実施例２では、処理容器４内にウエハＷを搬入する搬入ステップにおける設定温度を４００℃に設定した。また、ウエハＷに成膜を行う第１成膜ステップにおける設定温度を５００℃に設定した。また、ウエハＷに成膜を行う第２成膜ステップにおける設定温度を６３０℃に設定した。また、ウエハＷを処理容器４内から搬出する搬出ステップにおける設定温度を４００℃に設定した。
【００６６】
図１４は、従来の熱処理装置による第２の熱処理の温度再現性を示す図である。図１４（ａ）は、空間ＳのＣＢ領域における測定温度の時間変化を示すグラフであり、時間を横軸に示し、温度［℃］を縦軸に示す。図１４（ｂ）は、図１４（ａ）の時刻ｔｍ２における測定温度のランごとの変化を示すグラフであり、ラン数を横軸に示し、時刻ｔｍ２における温度［℃］を縦軸に示す。また、図１４（ａ）中の複数の実線はランごとの結果を示す。
【００６７】
図１４（ａ）に示されるように、従来の熱処理装置を用いて第２の熱処理を実行した場合、第１成膜ステップ、第２成膜ステップを含む全てのステップにおいて、ランごとの温度に変動が生じていることが分かる。また、図１４（ｂ）に示されるように、従来の熱処理装置を用いて第２の熱処理を実行した場合、第１成膜ステップの前の昇温直後の時刻ｔｍ２における温度がランごとに大きく変動し、熱処理の温度再現性が悪いことが分かる。
【００６８】
図１５は、第１の仕切り７０，７２を有する熱処理装置による第２の熱処理の温度再現性を示す図である。図１５（ａ）は、空間ＳのＣＢ領域における測定温度の時間変化を示すグラフであり、時間を横軸に示し、温度［℃］を縦軸に示す。図１５（ｂ）は、図１５（ａ）の時刻ｔｍ２における測定温度のランごとの変化を示すグラフであり、ラン数を横軸に示し、時刻ｔｍ２における温度［℃］を縦軸に示す。また、図１５（ａ）中の複数の実線はランごとの結果を示す。
【００６９】
図１５（ａ）及び図１５（ｂ）に示されるように、第１の仕切り７０，７２を有する熱処理装置を用いて第２の熱処理を実行した場合、全てのステップにおいて、ランごとの温度変動が従来の熱処理装置を用いた場合よりも小さくなっていることが分かる。
【００７０】
図１６は、第１の仕切り７０，７２及び第２の仕切り８０を有する熱処理装置による第２の熱処理の温度再現性を示す図である。図１６（ａ）は、空間ＳのＣＢ領域における測定温度の時間変化を示すグラフであり、時間を横軸、温度［℃］を縦軸に示す。図１６（ｂ）は、図１６（ａ）の時刻ｔｍ２における測定温度のランごとの変化を示すグラフであり、ラン数を横軸に示し、時刻ｔｍ２における温度［℃］を縦軸に示す。また、図１６（ａ）中の複数の実線はランごとの結果を示す。
【００７１】
図１６（ａ）及び図１６（ｂ）に示されるように、第１の仕切り７０，７２及び第２の仕切り８０を有する熱処理装置を用いて第２の熱処理を実行した場合、全てのステップにおいて、ランごとの温度変動がほとんどないことが分かる。
【００７２】
以上の結果から、空間Ｓに第１の仕切り７０，７２を設けることにより、温度の変更を伴う第２の熱処理の際の温度再現性を向上させることができると言える。また、空間Ｓに第１の仕切り７０，７２に加えて、第２の仕切り８０を設けることにより、温度の変更を伴う第２の熱処理の際の温度再現性がより向上させることができると言える。
【００７３】
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
【符号の説明】
【００７４】
１          熱処理装置
４          処理容器
４８        加熱手段
５０        断熱部材
５２        ヒータエレメント
５３        保持部材
６０        温度センサ
６２        測温部
７０，７２  第１の仕切り
８０        第２の仕切り
９０        第３の仕切り
Ｓ          空間
【図１】
2020098808.tif 000003
【図２】
2020098808.tif 000004
【図３】
2020098808.tif 000005
【図４】
2020098808.tif 000006
【図５】
2020098808.tif 000007
【図６】
2020098808.tif 000008
【図７】
2020098808.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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