(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
面状の被処理体の処理面に対向するよう配置した、複数の発熱体よりなる直線状発熱体が並列に配置されてなる面状発熱源と、
前記複数の直線状発熱体を、前記面状の被処理体の直線状発熱体位置に対応する部分の温度検出信号に基づいて加熱制御する加熱制御部と、
前記被処理体を、面状発熱源とを対向した状態で、その中心を軸として回転させる回転機構とを備え、
前記面状発熱源の直線状発熱体の並列ピッチは、面状発熱源の中央部から周辺部に向かうに従って粗から密になるよう構成されていることを特徴とする熱処理装置。
【請求項２】
前記面状発熱源は、中心に対して左右対称に配列されていることを特徴とする請求項１に記載の熱処理装置。
【請求項３】
前記加熱制御部は、前記複数の直線状発熱体を別個独立に温度制御することを特徴とする請求項１または２記載の熱処理装置。
【請求項４】
前記加熱制御部は、前記複数の直線状発熱体を組合わせて複数のグループを形成して、該グループごとに温度制御することを特徴とする請求項１または２記載の熱処理装置。
【請求項５】
面状の被処理体の処理面に対向するよう配置した、複数の発熱体よりなる直線状発熱体が並列に配置されてなる面状発熱源と、
前記複数の直線状発熱体を、前記面状の被処理体の直線状発熱体位置に対応する部分の温度検出信号に基づいて加熱制御する加熱制御部と、
前記被処理体を、面状発熱源とを対向した状態で、その中心を軸として回転させる回転機構とを備えた熱処理装置を用いて行う熱処理方法であって、
前記並列に配置された同一方向に伸びる隣接する２本の直線状発熱体については、互いに磁束を打ち消す方向に電流を流して熱処理を行うことを特徴とする熱処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体ウエハ、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）等の面状の被処理体を熱処理するための熱処理装置及び熱処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば半導体デバイスの製造においては、半導体ウエハの酸化・拡散処理、ＣＶＤ処理等が行われる。
特に、最近においては、０．４μｍから０．２μｍへと半導体デバイスのデザインルールの微細化が進み、また、半導体ウエハについても８インチから１２インチへと大径化が進み、このような大面積の極薄膜形成技術に対応すべく急速熱処理装置の開発が緊急の課題となっている。
【０００３】
具体的に説明すると、半導体ウエハのプロセス処理では、サーマルバジェット（熱履歴）を小さくすることが必須の条件であり、例えば５０〜１００Åのドーピング処理、ゲート酸化膜やキャパシター絶縁膜の極薄膜形成においては、急速熱処理すなわち短時間で熱処理を行うことが不可欠である。
また、例えばＰＮ接合を０．１μｍ以下と浅くして、低抵抗化を図り、任意形状表面への接合形成を可能にするためには、接合時の膜劣化や結晶欠陥の発生を防止する必要があるが、ＰＮ接合の活性領域が狭いために急速短時間で熱処理を行うことが必要である。
【０００４】
また、例えばＬＯＣＯＳ酸化膜の形成においては、隣接するＬＯＣＯＳ酸化膜の圧縮応力が熱サイクルによる相乗効果で拡大し、表面電位の変動、リーク電流、耐圧等の信頼性の低減が生じやすいが、これを防止するためには急速熱処理により熱サイクルを低減することが必要である。
また、例えば高誘電体材料を使用してキャパシター絶縁膜を形成する場合に、メタルオキサイド（Ｔａ２Ｏ５  等）、ポリイミド（パッシベーション膜）の成膜を可能にするメタル成膜とドーピングができる複合プロセス処理が可能なシステムが必要とされるに至った。
【０００５】
そして、半導体ウエハの径が８インチから１２インチへと大径化しつつある現状においては、半導体ウエハの中央部と周辺部との温度差を小さくして均一に急速熱処理ができ、半導体ウエハに生じやすいスリップ、歪、ソリの低減化を図り、半導体デバイスの製作上不都合が生じないようにする必要がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の縦型のバッチ処理型熱処理装置においては、石英製のウエハボートに積層収納された半導体ウエハを取り囲むように筒状の発熱源を配置して、半導体ウエハの周辺部から中央部に向かって加熱するようにしているため、半導体ウエハを急速に加熱しようとすると、半導体ウエハの中央部と周辺部との間に大きな温度勾配が生じて、均一な熱処理ができない問題があった。
そこで、本発明の目的は、面状の被処理体の全面を均一な温度で急速に加熱処理することができる熱処理装置及び熱処理方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するため、本発明の熱処理装置においては、面状の被処理体の処理面に対向するよう配置した、複数の発熱体よりなる直線状発熱体が並列に配置されてなる面状発熱源と、前記複数の直線状発熱体を、前記面状の被処理体の直線状発熱体位置に対応する部分の温度検出信号に基づいて加熱制御する加熱制御部と、前記被処理体を、面状発熱源とを対向した状態で、その中心を軸として回転させる回転機構とを備え、
前記面状発熱源の直線状発熱体の並列ピッチは、面状発熱源の中央部から周辺部に向かうに従って粗から密になるよう構成されていることを特徴とする。
また、前記面状発熱源は、中心に対して左右対称に配列されていることを特徴とする。
また、前記加熱制御部は、前記複数の直線状発熱体を別個独立に温度制御することを特徴とする。
また、前記加熱制御部は、前記複数の直線状発熱体を組合わせて複数のグループを形成して、該グループごとに温度制御することを特徴とする。
【０００８】
また、面状の被処理体の処理面に対向するよう配置した、複数の発熱体よりなる直線状発熱体が並列に配置されてなる面状発熱源と、前記複数の直線状発熱体を、前記面状の被処理体の直線状発熱体位置に対応する部分の温度検出信号に基づいて加熱制御する加熱制御部と、前記被処理体を、面状発熱源とを対向した状態で、その中心を軸として回転させる回転機構とを備えた熱処理装置を用いて行う熱処理方法であって、前記並列に配置された同一方向に伸びる隣接する２本の直線状発熱体については、互いに磁束を打ち消す方向に電流を流して熱処理を行うことを特徴とする。
【０００９】
本発明では、面状の被処理体の処理面に対向するよう面状発熱源を配置するので、面状発熱源からの放射熱が被処理体の全面に垂直に入射するようになる。しかも、面状発熱源が複数の直線状発熱体を並列に配置してなり、被処理体の直線状発熱体位置に対応する部分の温度検出信号に基づいて、複数の直線状発熱体を加熱制御する加熱制御部を設けるので、被処理体の全面を高い精度で均一に加熱処理することができる。
また、面状発熱源の直線状発熱体の並列ピッチを面状発熱源の中央部から周辺部に向かうに従って粗から密になるよう構成することにより、また面状発熱源を中心に対して左右対称に配列することにより、被処理体の周辺部における放熱を抑制して均一に加熱することが可能となる。
また、加熱制御部が複数の直線状発熱体を別個独立に温度制御することにより、被処理体の直線状発熱体位置に対応する部分を独立して温度制御できるため、被処理体の全面を高い精度で均一に加熱処理することができる。
また、複数の直線状発熱体を組合わせて複数のグループを形成し、このグループごとに加熱制御部が温度制御することにより、被処理体の各グループ位置に対応する部分を独立して温度制御できるため、被処理体の全面を高い精度で均一に加熱処理することができる。
【００１０】
また、並列に配置された同一方向に伸びる隣接する２本の直線状発熱体については、互いに磁束を打ち消す方向に電流を流して熱処理を行うことにより、各直線状発熱体から発生する電磁力が相殺されるため、電磁力による悪影響を防止することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を説明する。なお、以下の実施例は面状の被処理体として半導体ウエハを使用した例であるが、本発明においては、半導体ウエハに限定されることはなく、例えばＬＣＤ等のようにその他の面状の被処理体を用いることもできる。
【００１２】
〔実施例１〕
本実施例では、特に、半導体ウエハの酸化・拡散処理を行う場合に好適な熱処理装置について説明する。図１は本実施例に係る熱処理装置の概略図であり、図２および図３は面状発熱源の直線状発熱体の概略図である。
１は面状の被処理体である半導体ウエハ、２は面状発熱源、２５は加熱制御部、３はウエハ保持具、４は保温材、５は移動機構である。ウエハ保持具３の周縁部に一体的に形成されている例えば３〜４個の保持突起３１が半導体ウエハ１の処理面１１とは反対の裏面に当接し、これにより半導体ウエハ１をウエハ保持具３上に保持している。
【００１３】
このウエハ保持具３は、例えば高純度炭化ケイ素（ＳｉＣ）等のように耐熱性が優れ、かつ、汚染の少ない材料により構成することが好ましい。特に、高純度炭化ケイ素（ＳｉＣ）は石英（ＳｉＯ２）よりも耐熱性が優れており、約１２００℃の高温にも十分に耐えることができるので、酸化・拡散処理用の材料として好適なものである。
【００１４】
面状発熱源２は、半導体ウエハ１の処理面に対向するよう例えば直上部において保温材４の上部内壁に固定配置されている。なお、この面状発熱源２は、図１のように半導体ウエハ１の直上に配置してもよいし、あるいは半導体ウエハ１の処理面１１を下方にしてその直下に配置してもよい。
そして、図２および図３に示すように、複数の直線状発熱体２１が並列に配列されて構成されている。２２は保持部材であり、例えば高純度炭化ケイ素（ＳｉＣ）等により構成されている。
【００１５】
同一方向に伸びる隣接する２本の直線状発熱体については、電磁力による悪影響を防止する観点から、互いに磁束を打ち消す方向に電流を流すようにすることが好ましい。
また、直線状発熱体２１の並列配置のピッチは、半導体ウエハ１の周辺部における放熱を抑制して均一に加熱する観点から、面状発熱源２の中央部から周辺部に向かうに従って粗から密になるようにすることが好ましい。また、同様の観点から、面状発熱源２の中心に対して左右対称に配列することが好ましい。
【００１６】
各直線状発熱体２１には熱電対等からなる温度センサー２６が設けられており、これらの温度センサー２６は加熱制御部２５に接続されている。加熱制御部２５は、温度センサー２６からの信号に基づいて、各直線状発熱体２１の温度を独立に制御することができるものである。
なお、直線状発熱体２１のすべてをまったく別個独立に温度制御してもよいし、あるいは適宜のものを組合せて複数のグループを形成してグループごとに制御するようにしてもよい。
また、温度センサー２６により面状発熱源２の各直線状発熱体２１の温度を検出する代わりに、放射温度計を用いて半導体ウエハ１の直線状発熱体２１ごとの温度を直接測定するようにし、この検出信号に基づいて加熱制御部２５により温度制御を行ってもよい。
【００１７】
直線状発熱体２１は、図４に示すように、一方向のみならず、縦横に交差する状態に配置してもよい。なお、直線状発熱体２１の交差部分は相互に電気的に絶縁されている。
【００１８】
面状発熱源２と半導体ウエハ１との最短離間距離Ｌは、装置を小型化する観点からは短い方がよいが、大面積の半導体ウエハ１の全面を均一な温度で加熱する観点からは長い方がよい。具体的には、両条件をある程度満足し得る距離、例えば５０〜１５０ｍｍ程度とされる。
ここで「最短離間距離」とは、半導体ウエハ１の接近が停止されて静止した状態でプロセス処理されるときの所定位置から面状発熱源２までの距離をいう。
【００１９】
面状発熱源２の各直線状発熱体２１は、例えば二ケイ化モリブデン（ＭｏＳｉ２）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、グラファイト（Ｃ）、鉄（Ｆｅ）とクロム（Ｃｒ）とアルミニウム（Ａｌ）の合金線であるカンタル（商品名）線等の抵抗発熱体を用いて構成することができる。
例えば二ケイ化モリブデン（ＭｏＳｉ２）は、単線として使用することができ、カンタル線はコイルとして使用することができる。特に、二ケイ化モリブデン（ＭｏＳｉ２）は約１８００℃の高温にも十分に耐えることができるので、酸化・拡散処理の材料としては好適である。特に、汚染の少ない材料としては、高純度炭化ケイ素（ＳｉＣ）、グラファイト（Ｃ）の表面を炭化ケイ素（ＳｉＣ）で被覆したもの等が挙げられる。
【００２０】
この面状発熱源２の直線状発熱体２１により構成される発熱面の外径は半導体ウエハ１の外径の２倍以上であることが好ましい。このような条件を満たす面状発熱源２によれば、半導体ウエハ１の中央部と周辺部との間の温度差を十分に小さくすることができ、半導体ウエハ１の処理面１１の全面をさらに均一な温度で熱処理することができる。
【００２１】
面状発熱源２の発熱面は、半導体ウエハ１と平行に配置されることが好ましい。また、面状発熱源２の発熱面は、全体が一様な平面であってもよいし、周辺部が半導体ウエハ１に接近する方向に湾曲していてもよい。面状発熱源２の温度は、半導体ウエハ１の最高使用温度よりも１００〜３００℃高いことが好ましい。
【００２２】
また、図５に示すように、面状発熱源２と半導体ウエハ１との間に面状の均熱部材２３を配置するようにしてもよい。この均熱部材２３は、面状発熱源２に発熱ムラが存在する場合にこの発熱ムラを解消して半導体ウエハ１に向かう放射熱を十分に垂直方向に制御するものである。
また、均熱部材２３を例えば高純度炭化ケイ素（ＳｉＣ）等のように汚染の少ない材料により構成し、さらにこの均熱部材２３により面状発熱源２を処理空間から完全に隔離することにより、面状発熱源２が汚染の原因となる重金属を含む材料により構成されている場合にも、当該重金属による汚染を有効に防止することができる。
【００２３】
この均熱部材２３は半導体ウエハ１の処理面１１に対向するよう配置され、その外径は面状発熱源２の場合と同様に半導体ウエハ１の外径の２倍以上であることが好ましい。
また、この均熱部材２３は、その中央部の肉厚が周辺部の肉厚より厚いことが好ましい。このような肉厚とすることにより、半導体ウエハ１の周辺部の熱放散を少なくして中央部と周辺部との間の温度の均一性をさらに高めることができる。
また、この均熱部材２３は、その周辺部が半導体ウエハ１に接近する方向に湾曲する形態としてもよい。このような湾曲した周辺部を有することにより、半導体ウエハ１の周辺部の熱放散を少なくして中央部と周辺部との温度差を小さくすることができる。
【００２４】
図１の移動機構５は、ウエハ保持具３を面状発熱源２に対して急速に接近移動させ、次いで急速に後退移動させるものであり、モータ５１と、駆動軸５２と、駆動アーム５３とにより構成されている。モータ５１は駆動軸５２に連結されていて、モータ５１により駆動軸５２が回転制御される。駆動軸５２にはネジが設けられており、このネジを介して駆動アーム５３の一端と螺合されている。駆動アーム５３の他端は後述するモータ６１を介してウエハ保持具３に連結されている。
【００２５】
モータ５１が駆動軸５２を回転させると、この駆動軸５２に設けられたネジの作用により駆動アーム５３が上昇または下降移動し、この駆動アーム５３の移動に伴ってウエハ保持具３が上昇または下降移動する。従って、モータ５１の回転を制御回路により制御することにより、ウエハ保持具３の上昇速度または下降速度を適宜調整することができる。ウエハ保持具３の移動距離は例えば３００〜６００ｍｍ程度であり、移動速度は５０〜２００ｍｍ／ｓｅｃ以上の急速とするのが好ましい。
【００２６】
図６は、酸化・拡散処理における熱処理モードの一例を示し、面状発熱源２の温度を例えば１３００℃の一定温度とした状態で、窒素ガス（Ｎ２）を流しながら、半導体ウエハ１の温度が室温から約５００℃に到達するように、例えば２００ｍｍ／ｓｅｃの上昇速度でウエハ保持具１１を上昇移動させる。半導体ウエハ１の温度が約５００℃に到達したら、さらに半導体ウエハ１の温度が約１２００℃に到達するように、例えば１００ｍｍ／ｓｅｃの上昇速度でウエハ保持具３をさらに上昇移動させる。
【００２７】
半導体ウエハ１の温度が約１２００℃に到達したら、ウエハ保持具３を当該位置に固定した状態で、窒素ガスの供給を停止し、次いで酸素ガス（Ｏ２）を供給しながら、酸化・拡散処理を行う。酸化・拡散処理が終了したら、上記の工程を逆の順番で繰返すことにより、半導体ウエハ１の温度を室温まで冷却する。
【００２８】
半導体ウエハ１の酸化・拡散処理中は、回転機構６により半導体ウエハ１がその中心を軸として回転移動される。回転機構６において、モータ６１は半導体ウエハ１をウエハ保持具３と共に回転するものである。
【００２９】
図１の保温材４は、例えばアルミナセラミックスからなり、半導体ウエハ１の移動方向に沿って適正な温度勾配をもたせるために、下部に向かうに従って肉厚が薄くなっている。すなわち、下部に至るほど保温効果を少なくしている。保温材４の下端部には、熱処理の終了後に半導体ウエハ１を急速に冷却するための冷却手段（図示省略）を設けることが好ましい。
【００３０】
冷却手段としては、アンモニア、二硫化イオウ、水等の冷媒を用いることができる。冷媒の潜熱を利用して例えば３００〜４００℃の温度に冷却する。保温材４の内径は、半導体ウエハの温度を考慮して定めることが好ましいが、例えば半導体ウエハが８インチの場合には、その２倍の４００〜５００ｍｍφ程度が好ましい。
【００３１】
図１の７は処理容器であり、例えば石英（ＳｉＯ２）等により形成することができる。この処理容器７は下端に開口を有する筒状の形態を有しており、ウエハ保持具３および半導体ウエハ１を面状発熱源２および保温材４から隔離して半導体ウエハ１の雰囲気を外部から分離するものである。
【００３２】
図１の８はガス導入管であり、その一端が処理容器７の下部から外部に突出し、その他端が処理容器７の内部において上方に伸長して半導体ウエハ１の斜め上方に位置されている。このガス導入管８は、処理容器７に対して例えばＯリングをネジにより締め付けることにより気密に固定されている。
【００３３】
図１の９はガス排出管であり、処理容器７の下部において処理容器７の内外を貫通するように設けられている。移動機構５によってウエハ保持具３が上昇し、半導体ウエハ１が完全に処理容器７内に収納された状態で、処理容器７がすべて密閉された状態となるようにしている。
【００３４】
ガス導入管８から処理容器７内にプロセスガスを導入し、面状発熱源２による放射熱によって処理容器７内の温度を酸化・拡散処理に必要な所定温度にする。処理容器７内の温度は、面状発熱源２からの距離が一定であれば、一定の温度となるので、半導体ウエハ１の最高位置（静止位置）をあらかじめ設定しておくことにより、酸化・拡散処理に必要な所定温度（例えば１２００℃）とすることができる。半導体ウエハ１は、加熱下でのプロセスガスの反応により酸化・拡散処理がなされる。
【００３５】
このような熱処理装置によれば、面状発熱源２よりの放射熱が、図７において矢印で示すように、半導体ウエハ１の処理面（上面）１１にほぼ垂直に向かうようになるため、半導体ウエハ１の外径が例えば１２インチと大面積であってもその処理面１１の全体にわたって均一な温度で加熱することができ、しかも、半導体ウエハ１と面状発熱源２とを相対的に急速に接近させるので急速加熱が可能となる。
【００３６】
その結果、半導体ウエハ１にスリップ、歪、ソリ等が生ぜず、信頼性の高い熱処理が可能となり、また、最近の半導体デバイスのデザインルールの微細化、半導体ウエハの大径化に対応した急速熱処理が可能となる。
【００３７】
従って、例えば５０〜１００Åのドーピング処理、ゲート酸化膜やキャパシター絶縁膜の極薄膜形成、０．１μｍ以下の浅いＰＮ接合の形成、ＬＯＣＯＳ酸化膜の形成、高誘電体材料を使用したキャパシター絶縁膜の形成等の種々の熱処理において、著しく優れた効果を発揮する。
【００３８】
半導体ウエハ１と面状発熱源２とを相対的に急速に接近させる場合、面状発熱源２を固定して半導体ウエハ１を上昇させてもよいし、半導体ウエハ１を固定配置して面状発熱源２を下降させるようにしてもよい。
相対的な接近速度は、半導体ウエハ１の処理面１１の温度の上昇速度が例えば２０℃／ｓｅｃ以上、特に、１００℃／ｓｅｃ以上となるような速度であることが好ましい。具体的な接近速度としては、例えば５０〜２００ｍｍ／ｓｅｃ以上が好ましい。
【００３９】
なお、半導体ウエハ１と面状発熱源２とを相対的に急速に接近させて当該半導体ウエハ１を加熱するに際して、半導体ウエハ１と面状発熱源２との最短離間距離Ｌの設定値を変更することにより、温度の異なる複数の熱処理を行うこともできる。すなわち、半導体ウエハ１と面状発熱源２との最短離間距離Ｌを変更することにより、半導体ウエハ１の加熱温度の最高値を所望値に設定することができるので、例えば温度１２００℃程度の高温処理や温度５００℃程度の低温処理を適宜選択して行うことができ、複合プロセス処理が可能となる。
【００４０】
〔実施例２〕
本実施例では、特に、半導体ウエハのＣＶＤ処理を行う場合に好適な熱処理装置について説明する。
図８は、当該熱処理装置の概略を示し、ウエハ保持具３、移動機構５、回転機構６は、図１に示した実施例１と同様の構成である。
【００４１】
面状発熱源２は、その周辺部が半導体ウエハ１に接近する方向に湾曲した形態を有している。通常半導体ウエハ１の中央部よりも周辺部が放熱効果が大きいが、このように面状発熱源２の周辺部を半導体ウエハ１に接近する方向に湾曲させることにより半導体ウエハ１の周辺部の放熱を抑制することができ、半導体ウエハ１の全面の温度をさらに均一化することができる。保温材４の上部内壁は、面状発熱源２の湾曲した周辺部を受容し得る形態となっている。
【００４２】
処理容器７は、外管７１と内管７２とを備えた二重管構造になっており、外管７１は、石英（ＳｉＯ２）等の耐熱性材料からなり、上端が閉塞され、下端に開口を有する円筒状の形態である。内管７２は、上端および下端の両端に開口を有する円筒状の形態を有し、外管７１内に間隔をおいて同心円状に配置されている。
【００４３】
内管７２の上部開口から上昇したガスは、内管７２と外管７１との間の間隙を介して系外へ排出されるようになっている。外管７１および内管７２の下端開口には、例えばステンレス等よりなるマニホールド７３が係合され、このマニホールド７３に外管７１および内管７２が保持されている。このマニホールド７３は基台（図示省略）に固定されている。
【００４４】
外管７１の下端部およびマニホールド７３の上部開口端部には、それぞれ環状のフランジ７１Ａおよび７３Ａが設けられ、フランジ７１Ａ，７３Ａ間には弾性部材よりなるＯリング７４が配置され、両者の間が気密封止されている。内管７２の下端部は、マニホールド７３の内壁の中段より内方へ突出させて形成した保持部７５により保持されている。
【００４５】
マニホールド７３の下段の一側には、上方の熱処理部に向けて屈曲された例えば石英からなる第１のガス導入管７６がシール部材（図示省略）を介して貫通しており、処理容器７内に成膜用ガス、例えばジクロルシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）ガスが供給されるようになっている。この第１のガス導入管７６は、ガス供給源（図示省略）に接続されている。
【００４６】
マニホールド７３の下段の他側には、上方の熱処理部に向けて屈曲された例えば石英からなる第２のガス導入管７７がシール部材（図示省略）を介して貫通しており、処理容器７内に成膜用ガス、例えばアンモニア（ＮＨ３）ガスが供給されるようになっている。この第２のガス導入管７７は、ガス供給源に接続されている。
【００４７】
マニホールド７３の上段には、真空ポンプ（図示省略）等の排気系に接続された排気管７８が接続されており、内管７２と外管７１との間の間隙を流下する処理済ガスを系外に排出し、処理容器７内を所定の圧力の減圧雰囲気に設定し得るようになっている。
マニホールド７３の下端開口部には、例えばステンレス等よりなる円盤状のキャップ部７９が、弾性部材よりなるＯリング８０を介して気密封止可能に着脱自在に取付けられている。
【００４８】
このキャップ部７９のほぼ中心部には、例えば磁気シールにより気密な状態で回転可能な回転軸６２が貫通している。この回転軸６２はウエハ保持具３の回転軸であって、その下端部には、これを所定の速度でもって回転させるためのモータ６１が接続されている。
このモータ６１は、移動機構５の駆動アーム５３に固定されており、駆動アーム５３の昇降により、キャップ部７９と回転軸６２とが一体的に昇降して、ウエハ保持具３をロード、アンロードするようになっている。
【００４９】
図８の熱処理装置を用いたＣＶＤ処理の一例を説明すると、まず、移動機構５によりウエハ保持具３を下降させてアンロードにする。ウエハ保持具３に１枚の半導体ウエハ１を保持する。次いで、面状発熱源２を駆動して発熱させ、ウエハ保持具３の最高位置の雰囲気を例えば７００℃の均熱状態にする。
【００５０】
移動機構５により、ウエハ保持具３を上昇させて処理容器７内にロードし、処理容器７の内部温度を例えば７００℃に維持する。処理容器７内を所定の真空状態まで排気した後、回転機構６により、ウエハ保持具３を回転させてその上に保持された半導体ウエハ１を一体的に回転する。
【００５１】
同時に、第１のガス導入管７６から成膜用ガス例えばジクロルシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）ガスを供給し、第２のガス導入管７７から成膜用ガス例えばアンモニア（ＮＨ３）ガスを供給する。
【００５２】
供給された成膜用ガスは、処理容器７内を上昇し、半導体ウエハ１の上方から半導体ウエハ１に対して均等に供給される。処理容器７内は、排気管７８を介して排気され、０．１〜０．５Ｔｏｒｒの範囲内、例えば０．５Ｔｏｒｒになるように圧力が制御され、所定時間成膜処理を行う。
【００５３】
このようにして成膜処理が終了すると、次の半導体ウエハの成膜処理に移るべく、処理容器７内の処理ガスをＮ２等の不活性ガスと置換するとともに、内部圧力を常圧まで高め、その後、移動機構５によりウエハ保持具３を下降させて、ウエハ保持具３および処理済の半導体ウエハ１を処理容器７から取り出す。
処理容器７からアンロードされたウエハ保持具３上の処理済の半導体ウエハ１は、未処理の半導体ウエハと交換され、再度前述と同様にして処理容器７内にロードされ、成膜処理がなされる。
〔実施例３〕
図８に示した熱処理装置において、ウエハ保持具３を固定して、面状発熱源２を昇降させるようにしてもよい。また、処理済の半導体ウエハ１を取り出す際には、まず、面状発熱源２と保温材４と外管７１とを上昇させ、次いで、内管７２を上昇させるようにすることが好ましい。
【００５４】
このようにウエハ保持具３を固定する場合には、半導体ウエハ１が受ける機械的衝撃力が少なくなるので、半導体ウエハ１上の薄膜にダメージを与えないようにすることができ、また、マニホールド７３を移動させる必要がないことから、装置の構成を簡単にすることができる。
【００５５】
以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明の熱処理装置は、常圧のプロセス、減圧プロセス、真空プロセスのいずれにも適用することができる。
また、面状の被処理体としては、円型の半導体ウエハに限定されず、ＬＣＤ等角型のその他の面状の被処理体であってもよい。
また、面状発熱源を下方に配置し、その上方に半導体ウエハを配置するようにしてもよい。
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、面状の被処理体の全面を均一な温度で急速に加熱処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１に係る熱処理装置の説明図である。
【図２】面状発熱源の具体的形態の一例を示す横断平面図である。
【図３】面状発熱源の具体的形態の一例を示す縦断正面図である。
【図４】面状発熱源の具体的形態の他の例を示す横断平面図である。
【図５】実施例１の変形例に係る熱処理装置の要部の説明図である。
【図６】半導体ウエハの酸化・拡散処理における熱処理モードの一例を示す説明図である。
【図７】面状発熱源による作用効果の説明図である。
【図８】実施例２に係る熱処理装置の説明図である。
【符号の説明】
１  半導体ウエハ
２  面状発熱源
２１  直線状発熱体
２５  加熱制御部
２６  温度センサー
３  ウエハ保持具
５  移動機構
６  回転機構
７  処理容器
７９  キャップ部
【図１】
0003553512.tif 000002
【図２】
0003553512.tif 000003
【図３】
0003553512.tif 000004
【図４】
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【図５】
0003553512.tif 000006
【図６】
0003553512.tif 000007
【図７】
0003553512.tif 000008
【図８】
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