(57)【要約】【課題】シリコンボートの洗浄の作業性を向上させる。【解決手段】バッチ式縦形ホットウオール形熱処理装置のボート３１において、ボート３１の上側端板３２および下側端板３３と、上側端板３２と下側端板３３との間に垂直に架設された三本の保持柱３４、３５、３６とをいずれもシリコン部材を使用して製作するとともに、これらのシリコン部材同士をシリコン−ゲルマニウム共晶層からなる接合部３８によって接合する。【効果】シリコン部材同士をシリコン−ゲルマニウム共晶層からなる接合部により接合することでシリコン部材の接合部分に隙間が発生するのを回避し、シリコンボートを分解せずに洗浄槽に浸漬して洗浄する。シリコンボートの分解再組立を省略できるので、シリコンボートの洗浄作業性を向上でき、また、再組立時における隙間の形成による異物の堆積やパーティクルの発生を防止できる。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持するボートがシリコンからなる部材が連結されて構成された半導体製造装置において、
前記シリコンからなる部材同士が接合部によって接合されていることを特徴とする半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造装置に関し、例えば、半導体集積回路装置（以下、ＩＣという。）が作り込まれる半導体ウエハ（以下、ウエハという。）に酸化処理や拡散処理、イオン打ち込み後のキャリア活性化や平坦化のためのリフローおよびアニール、さらには成膜処理等の熱処理（ｔｈｅｒｍａｌ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　）を施す熱処理装置（ｆｕｒｎａｃｅ　）に利用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣの製造方法における各種の熱処理には、バッチ式縦形ホットウオール形熱処理装置（以下、熱処理装置という。）が、広く使用されている。熱処理装置は石英が使用されて上端が閉塞した円筒形状に形成されてウエハが搬入される処理室を形成するプロセスチューブと、プロセスチューブの外部に敷設されたヒータと、複数枚のウエハを互いに中心を揃えて整列させた状態で保持し処理室に対して搬入搬出するボートとを備えており、処理室内に炉口から搬入されたボート上のウエハ群をヒータによって加熱することにより、ウエハ群に熱処理を一括して施すように構成されている。
【０００３】
従来の熱処理装置のボートとして、シリコンからなる部材が全体に使用されて組み立てられたもの（以下、組立式シリコンボートという。）がある。すなわち、この組立式シリコンボートは上下で一対の端板と、両端板との間に架設されて垂直に配設された複数本の保持部材とを備えており、これら端板および複数本の保持部材がシリコンによって製作され、複数本の保持部材の上下両端部が上下の端板の挿通孔に挿通されてピンによって抜け止めされることにより、分解可能に組み立てられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、組立式シリコンボートにおいては、洗浄する際には上下の端板および複数本の保持部材を分解し洗浄後に再び組み立てる必要があるので、次のような問題点がある。分解再組立が必要であるため、洗浄の作業性の低下を招く。組立再現性が低く、各連結部位に隙間が形成されてしまうと、異物が堆積したりパーティクルの発生原因になったりする。
【０００５】
本発明の目的は、シリコンボートの洗浄の作業性を向上させることができる半導体製造装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る半導体製造装置は、基板を保持するボートがシリコンからなる部材が連結されて構成された半導体製造装置において、
前記シリコンからなる部材同士が接合部によって接合されていることを特徴とする。
【０００７】
前記した手段によれば、シリコンからなる部材同士が接合部によって接合されているため、シリコンボートを分解せずにそのまま洗浄槽に浸漬することにより、シリコンボートを洗浄することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。
【０００９】
本実施の形態において、本発明に係る半導体製造装置は、熱処理装置（バッチ式縦形ホットウオール形熱処理装置）として図１に示されているように構成されている。図１に示されている熱処理装置は中心線が垂直になるように縦に配されて支持された縦形のプロセスチューブ１１を備えており、プロセスチューブ１１はアウタチューブ１２とインナチューブ１３とから構成されている。アウタチューブ１２は石英ガラスまたは炭化シリコン（ＳｉＣ）が使用されて、内径がインナチューブ１３の外径よりも大きく上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されており、インナチューブ１３にその外側を取り囲むように同心円に被せられている。アウタチューブ１２の下端とインナチューブ１３の下端との間は円形リング形状に形成された封止アッシー２０によって気密封止されており、封止アッシー２０が熱処理装置の筐体２１によって支持されることにより、プロセスチューブ１１は垂直に据え付けられている。
【００１０】
インナチューブ１３は石英ガラスまたは炭化シリコン（ＳｉＣ）が使用されて、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されており、インナチューブ１３の筒中空部はボートによって垂直方向に整列した状態に保持された複数枚のウエハが搬入される処理室１４を形成している。インナチューブ１３の下端開口は被処理基板としてのウエハを出し入れするための炉口１５を構成している。したがって、インナチューブ１３の内径は取り扱うウエハの最大外径よりも大きくなるように設定されている。インナチューブ１３の天井壁には複数個のガス流通口１６が開設されており、天井壁の上にはガス溜め部１７がガス流通口１６群を被覆するように突設されている。ガス溜め部１７にはガス供給管１８の上端が接続されており、ガス供給管１８はインナチューブ１３の外周に沿うように下端部まで敷設されている。ガス供給管１８の下端は封止アッシー２０に径方向に挿入されてインナチューブ１３に固定されたガス供給口部１９に接続されており、ガス供給口部１９には成膜ガスや不活性ガスの供給源（図示せず）が接続されるようになっている。ガス供給管１８によってガス溜め部１７に供給されたガスは、ガス流通口１６から処理室１４に吹き出し、インナチューブ１３の処理室１４を流通して排気管（図示せず）によって排気される。
【００１１】
図１に示されているように、筐体２１はヒータユニット２３が設置されたヒータユニット設置室２２と、ボートが処理室１４に対しての搬入搬出に待機する待機室２４とを備えている。ヒータユニット２３はアウタチューブ１２の周囲を包囲するように同心円に設備されており、プロセスチューブ１１内を全体にわたって均一または予め設定された温度分布に加熱するように構成されている。ヒータユニット２３は熱処理装置の筐体２１に支持されることにより垂直に据え付けられた状態になっている。待機室２４はロードロック方式（ゲートバルブ等の隔離バルブを用いて処理室と搬入搬出室とを隔離し、処理室への空気の流入を防止したり、温度や圧力等の外乱を小さくして処理を安定化させる方式）に構築されている。筐体２１の待機室２４の側壁には待機室２４を排気する排気管２５と、待機室２４にパージガスとしての窒素ガスを供給する窒素ガス供給管２６とがそれぞれ接続されており、待機室２４の他の側壁にはゲートバルブ２８によって開閉されるウエハ搬入搬出口２７が開設されている。待機室２４の内部にはシールキャップ２９を昇降させるボートエレベータ（図示せず）が設置されている。
【００１２】
シールキャップ２９は外径が炉口１５の口径よりも大きい円盤形状に形成されており、上面がインナチューブ１３の下面に密着することにより処理室１４を気密封止するように構成されている。シールキャップ２９の中心線上には断熱キャップ３０が垂直に立脚されており、断熱キャップ３０の中心線上には被処理基板としてのウエハ１を保持するためのボート３１が垂直に立脚されて支持されている。断熱キャップ３０は石英ガラスや炭化シリコン等によって円筒形状に形成されており、その中空部内には断熱材が充填されている。ボート３１はメンテナンスの便宜等のために断熱キャップ３０に着脱自在に取り付けられている。
【００１３】
図２および図３に示されているように、ボート３１は上側端板３２および下側端板３３と、上側端板３２と下側端板３３との間に垂直に架設された三本の保持柱３４、３５、３６とを備えており、上側端板３２、下側端板３３および三本の保持柱３４、３５、３６はいずれもシリコン部材が使用されて製作されている。三本の保持柱３４、３５、３６には多数条の保持溝３７が、長手方向に等間隔に配されて同一水平面内で互いに対向して開口するように刻設されており、その溝幅はウエハの厚さよりも大きく設定されている。ウエハは三本の保持柱３４、３５、３６の相互間の同一の段の保持溝３７に外周部を挿入されて、その下面における周辺部の三箇所を保持溝３７の上面によって受けられることによって保持される。三本の保持柱３４、３５、３６の各段の保持溝３７によってそれぞれ保持された状態において、複数枚のウエハはボート３１に水平にかつ互いに中心を揃えて整列された状態になる。
【００１４】
図３（ａ）に示されているように、上側端板３２は外周部の一部が直線形状に切り欠かれた円形リングの平板形状に形成されており、切欠部３２ａの中央部にはスリット３２ｂが径方向に開設されている。上側端板３２の円形リングの外径は図３（ｂ）の想像線で参照されるウエハ１の外径よりも小さく設定され、内径は三本の保持柱３４、３５、３６の内側端を通る円形の内径よりも小さく設定されている。図３（ｃ）に示されているように、下側端板３３も外周部の一部が直線形状に切り欠かれた円形リングの平板形状に形成されており、切欠部３３ａの中央部にはスリット３３ｂが径方向に開設されている。下側端板３３も円形リングの外径がウエハ１の外径よりも小さく設定され、内径が三本の保持柱３４、３５、３６の内側端を通る円形の内径よりも小さく設定されている。下側端板３３のスリット３３ｂを通る中心線上には一対の取付孔３３ｃ、３３ｃが開設されており、これらの取付孔３３ｃ、３３ｃによってボート３１は断熱キャップ３０の上に着脱自在に取り付けられるようになっている。
【００１５】
図２および図３（ｂ）に示されているように、三本の保持柱３４、３５、３６のうちスリット３３ｂの真向かいに位置する第一保持柱３４は、横断面が略長方形の角柱形状に形成されており、第一保持柱３４の保持溝３７はスリット３３ｂ側の側面において水平に切り込まれている。三本の保持柱３４、３５、３６のうち残りの第二保持柱３５および第三保持柱３６は、第一保持柱３４の両脇に互いに等しい位相差（約１２０度ずつ）の位置にそれぞれ配置されており、横断面が略眉毛（円弧線分）形の弯曲板形状に形成されている。第二保持柱３５および第三保持柱３６は円弧の内周面側が第一保持柱３４の方向を向き、かつ、その中心が第一保持柱３４とボート３１の中心とを結ぶ線上に位置した状態で互いに鏡面対称形になるように配置されている。第二保持柱３５および第三保持柱３６の保持溝３７、３７はスリット３３ｂとそれぞれ平行に切り込まれており、その間隔はウエハ１を第一保持柱３４の保持溝３７に向かって挿通し得るようにウエハ１の外径よりも若干大きめに設定されている。
【００１６】
図２に示されているように、三本の保持柱３４、３５、３６の上端面は上側端板３２の下端面における所定の部位に突き当てられて接合部３８によってそれぞれ接合されており、三本の保持柱３４、３５、３６の下端面は下側端板３３の上端面における所定の部位に突き当てられて接合部３８によってそれぞれ接合されている。したがって、上側端板３２および下側端板３３と三本の保持柱３４、３５、３６とからなるボート３１は分解再組立が不可能な構造であって、隙間の無い構造に構築されている。
【００１７】
本実施の形態に係るボート３１の接合部３８は次の方法によって形成されたものである。ゲルマニウムの薄膜やゲルマニウム粉末の塗膜およびゲルマニウム箔等によって形成されたゲルマニウム層が、三本の保持柱３４、３５、３６と上側端板３２および下側端板３３との突き当て面の間にそれぞれ挟み込まれた状態で、ボート３１が組み立てられる。このボート３１が真空炉に運び込まれて真空炉において３５０〜１４００℃に加熱される。ボート３１が全体的に所定の温度に加熱されると、図２（ｂ）に示されているように、シリコン−ゲルマニウム共晶層（合金層）が三本の保持柱３４、３５、３６と上側端板３２および下側端板３３との突き当て面間に形成されるために、三本の保持柱３４、３５、３６と上側端板３２および下側端板３３との突き当て面間にはこれらを接合させる接合部３８がそれぞれ形成される。接合部３８はシリコン−ゲルマニウム共晶層によって形成されているために、三本の保持柱３４、３５、３６と上側端板３２および下側端板３３とを隙間なく一体的に接合することができる。
【００１８】
次に、前記構成に係る熱処理装置を使用したＩＣの製造方法の熱処理（成膜を含む）工程を説明する。
【００１９】
複数枚のウエハ１がボート３１に装填されるウエハチャージングステップにおいては、図１に示されているように、ボート３１が待機室２４に待機された状態で、複数枚のウエハ１がボート３１にウエハ移載装置（図示せず）によって装填されて行く。
【００２０】
所定の枚数のウエハ１が装填されたボート３１が処理室１４にボートローディングされるボートローディングステップにおいては、ボート３１はボートエレベータによって差し上げられてインナチューブ１３の炉口１５から処理室１４にボートローディングされて行く。上限に達すると、シールキャップ２９は炉口１５を気密シールする。ボート３１はこのシールキャップ２９に支持されたままの状態で、処理室１４に存置される。
【００２１】
処理室１４においてボート３１によって保持されたウエハ１を処理する処理ステップにおいては、処理室１４が所定の真空度（例えば、１１０Ｐａ）に排気管によって排気され、処理室１４が所定の処理温度（例えば、７００〜１３００℃）にヒータユニット２３によって昇温される。次いで、所定の熱処理ガスが処理室１４にガス供給管１８によって供給される。予め設定された処理時間が経過すると、シールキャップ２９が下降されて処理室１４の炉口１５が開口されるとともに、ボート３１に保持された状態でウエハ１群が炉口１５から処理室１４の外部に搬出（ボートアンローディング）される。
【００２２】
以上の熱処理工程において、ボートが石英ガラスや炭化シリコンからなる部材（上下の端板や保持柱）によって製作されていると、石英ガラスや炭化シリコンとウエハのシリコンとの熱膨張係数差を起因とする擦れ現象がウエハと保持溝との接触面間に発生するために、スクラッチがウエハに形成されたりパーティクルが発生したりして、ＩＣの製造方法の歩留りを低下させる原因になる。しかし、本実施の形態においては、ボート３１はシリコンからなる部材である上側端板３２や下側端板３３および保持柱３４、３５、３６によって製作されていることにより、ウエハ１と保持溝３７との接触面間においてはボート３１とウエハ１との熱膨張係数差を起因とする擦れ現象が発生しない。したがって、スクラッチがウエハに形成されたりパーティクルが発生したりすることはなく、ボート３１とウエハ１との熱膨張係数差を起因とする擦れ現象によるＩＣの製造方法の歩留りの低下を未然に防止することができる。
【００２３】
なお、成膜工程においてゲルマニウムがボート３１の接合部３８から処理室１４に飛び出す可能性がある。しかし、実際の成膜工程の実施前に所謂プレデポジョンが実施されて接合部３８が汚染の原因にならない被膜によって被覆されるので、ゲルマニウムが接合部３８が処理室１４に飛び出す現象は抑止される。万一、ゲルマニウムが接合部３８から処理室１４に飛び出したとしても、ゲルマニウムはシリコンと同族であるので、シリコンからなるウエハ１の重大な金属汚染の原因にはならない。
【００２４】
ところで、熱処理工程においては、ガスがボート３１の表面に接触するために、ボート３１の表面には成膜や反応副生成物が堆積することになる。これらの堆積物（以下、堆積膜という。）は熱処理工程が繰り返されることにより累積して行き、その累積した堆積膜の厚さは熱処理工程の実施回数が増えるに従って増加して行くことになる。そして、この累積した堆積膜は厚さがある値に達すると、剥離し易くなるために、パーティクルの発生が急激に増加する。そこで、ＩＣの製造方法における熱処理においては、累積した堆積膜がある値に達すると、ボート３１の表面に累積した堆積膜を除去するクリーニング作業が実施される。
【００２５】
本実施の形態においては、ボート３１のクリーニング作業はボート３１を断熱キャップ３０から取り外した後に、ボート３１を分解せずにそのまま洗浄槽（図示せず）の弗酸（ＨＦ）等のエッチング液に浸漬することにより実施される。ボート３１の上側端板３２および下側端板３３と三本の保持柱３４、３５、３６とは接合部３８によって接合されていることにより、隙間がないので、ボート３１はエッチング液に浸漬することによって分解しなくとも隅々まで全て洗浄することができる。
【００２６】
前記した実施の形態によれば、次の効果が得られる。
【００２７】
１）　ボートの上側端板や下側端板および保持柱をいずれもシリコン部材によって製作するとともに、これらのシリコン部材同士を接合部によって接合することにより、これらのシリコン部材の接合部分に隙間が発生するのを回避することができるので、シリコンボートを分解せずにそのまま洗浄槽に浸漬して洗浄することができる。
【００２８】
２）　シリコンボートを分解せずにそのまま洗浄することにより、シリコンボートの分解再組立を省略することができるので、シリコンボートの洗浄作業性を向上させることができ、また、再組立時における隙間の形成による異物の堆積やパーティクルの発生を未然に防止することができる。
【００２９】
３）　ボートの上側端板や下側端板および保持柱をシリコン部材によって製作することにより、ウエハと保持溝との接触面間においてボートとウエハとの熱膨張係数差を起因とする擦れ現象が発生するのを回避することができるので、スクラッチがウエハに形成されたりパーティクルが発生したりするのを防止することができ、ＩＣの製造方法の歩留りの低下を未然に防止することができる。
【００３０】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。
【００３１】
例えば、シリコンボートを備えた半導体製造装置は、アウタチューブとインナチューブとからなるプロセスチューブを備えたバッチ式縦形ホットウオール形熱処理装置に限らず、単一のプロセスチューブを備えたものであってもよい。
【００３２】
前記実施の形態ではウエハに処理が施される場合について説明したが、処理対象はホトマスクやプリント配線基板、液晶パネル、コンパクトディスクおよび磁気ディスク等であってもよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、シリコンボートの洗浄の作業性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である熱処理装置を示す正面断面図である。
【図２】ボートを示しており、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は（ａ）のｂ部の拡大図である。
【図３】ボートを示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は平面断面図、（ｃ）は底面図である。
【符号の説明】
１…ウエハ（基板）、１１…プロセスチューブ、１２…アウタチューブ、１３…インナチューブ、１４…処理室、１５…炉口、１６…ガス流通口、１７…ガス溜め部、１８…ガス供給管、１９…ガス供給口部、２０…封止アッシー、２１…筐体、２２…ヒータユニット設置室、２３…ヒータユニット、２４…待機室、２５…排気管、２６…窒素ガス供給管、２７…ウエハ搬入搬出口、２８…ゲートバルブ、２９…シールキャップ、３０…断熱キャップ、３１…ボート、３２…上側端板、３２ａ…切欠部、３２ｂ…スリット、３３…下側端板、３３ａ…切欠部、３３ｂ…スリット、３３ｃ…取付孔、３４、３５、３６…保持柱、３７…保持溝、３８…接合部。
【図１】
2004119538.tif 000003
【図２】
2004119538.tif 000004
【図３】
2004119538.tif 000005