(57)【要約】【課題】高温下でシリコン単結晶ウェハに熱処理を施す際に、ウェハ内のスリップ転位欠陥の発生を防止でき、かつスループットが高く、またウェハの支持面への融着を防止できる熱処理方法、基板の製造方法、半導体装置の製造方法及び熱処理装置を提供することを目的としている。【解決手段】基板６８を反応炉４０内に搬入する搬入工程と、基板温度を処理温度まで昇温させる昇温工程と、基板６８を処理温度で熱処理する熱処理工程と、基板温度を処理温度から処理温度よりも低い温度まで降温する降温工程と、反応炉４０内から基板を搬出する搬出工程とを有し、昇温工程または降温工程の途中に基板温度を一定温度に保持する工程を少なくとも２回以上設けた。【選択図】          図３
2004356355.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理室内に搬入する搬入工程と、基板温度を処理温度まで昇温させる昇温工程と、基板を処理温度で熱処理する熱処理工程と、基板温度を処理温度から処理温度よりも低い温度まで降温する降温工程と、処理室内から基板を搬出する搬出工程とを有する熱処理方法であって、前記昇温工程または降温工程の途中に基板温度を一定温度に保持する工程を少なくとも２回以上有することを特徴とする熱処理方法。
【請求項２】
基板を処理室内に搬入する搬入工程と、基板温度を処理温度まで昇温させる昇温工程と、基板を処理温度で熱処理する熱処理工程と、基板温度を処理温度から処理温度よりも低い温度まで降温する降温工程と、処理室内から基板を搬出する搬出工程とを有する熱処理方法であって、前記昇温工程の途中に昇温レートを増減させる工程、または降温工程の途中に降温レートを増減させる工程を有することを特徴とする熱処理方法。
【請求項３】
基板を処理室内に搬入する搬入工程と、基板温度を処理温度まで昇温させる昇温工程と、基板を処理温度で熱処理する熱処理工程と、基板温度を処理温度から処理温度よりも低い温度まで降温する降温工程と、処理室内から基板を搬出する搬出工程とを有する熱処理方法であって、前記昇温工程の途中に基板温度を下げる工程を有することを特徴とする熱処理方法。
【請求項４】
基板を処理室内に搬入する搬入工程と、基板温度を処理温度まで昇温させる昇温工程と、基板を処理温度で熱処理する熱処理工程と、基板温度を処理温度から処理温度よりも低い温度まで降温する降温工程と、処理室内から基板を搬出する搬出工程とを有する熱処理方法であって、前記降温工程の途中に基板温度を上げる工程を有することを特徴とする熱処理方法。
【請求項５】
基板を処理室内に搬入する搬入工程と、基板温度を処理温度まで昇温させる昇温工程と、基板を処理温度で熱処理する熱処理工程と、基板温度を処理温度から処理温度よりも低い温度まで降温する降温工程と、処理室内から基板を搬出する搬出工程とを有する熱処理方法であって、前記熱処理工程の途中に熱処理温度を変化させる工程を有することを特徴とする熱処理方法。
【請求項６】
基板を処理室内に搬入する搬入工程と、基板温度を処理温度まで昇温させる昇温工程と、基板を処理温度で熱処理する熱処理工程と、基板温度を処理温度から処理温度よりも低い温度まで降温する降温工程と、処理室内から基板を搬出する搬出工程とを有する熱処理方法であって、前記昇温工程または降温工程の途中に基板温度を少なくとも２回以上一定温度に保持する工程、または前記昇温工程の途中に昇温レートを増減させる工程、または降温工程の途中に降温レートを増減させる工程、または前記昇温工程の途中に基板温度を降温する工程、または前記降温工程の途中に基板温度を昇温する工程、または前記熱処理工程の途中に熱処理温度を変化させる工程からなる群から選択された少なくとも２つ以上の工程を有することを特徴とする熱処理方法。
【請求項７】
基板を処理室内に搬入する搬入工程と、基板温度を処理温度まで昇温させる昇温工程と、基板を処理温度で熱処理する熱処理工程と、基板温度を処理温度から処理温度よりも低い温度まで降温する降温工程と、処理室内から基板を搬出する搬出工程とを有する熱処理方法であって、前記昇温工程または降温工程の途中に基板温度を少なくとも２回以上一定温度に保持する工程、または前記昇温工程の途中に昇温レートを増減させる工程、または降温工程の途中に降温レートを増減させる工程、または前記昇温工程の途中に基板温度を降温する工程、または前記降温工程の途中に基板温度を昇温する工程、または前記熱処理工程の途中に熱処理温度を変化させる工程からなる群から選択されたいずれかの工程を略一定時間間隔で行うことを特徴とする熱処理方法。
【請求項８】
基板を処理室内に搬入する搬入工程と、基板温度を処理温度まで昇温させる昇温工程と、基板を処理温度で熱処理する熱処理工程と、基板温度を処理温度から処理温度よりも低い温度まで降温する降温工程と、処理室内から基板を搬出する搬出工程とを有する熱処理方法であって、前記昇温工程または降温工程の途中に基板温度を少なくとも２回以上一定温度に保持する工程、または前記昇温工程の途中に昇温レートを増減させる工程、または降温工程の途中に降温レートを増減させる工程、または前記昇温工程の途中に基板温度を降温する工程、または前記降温工程の途中に基板温度を昇温する工程、または前記熱処理工程の途中に熱処理温度を変化させる工程からなる群から選択されたいずれかの工程を温度が高くなる程短い間隔で行うことを特徴とする熱処理方法。
【請求項９】
前記熱処理工程においては、基板を基板よりも厚いシリコン製の板状部材で支持した状態で熱処理することを特徴とする請求項１〜８記載の熱処理方法。
【請求項１０】
前記熱処理工程においては、基板をＳｉＣ製のホルダで支持した状態で熱処理することを特徴とする請求項１〜８記載の熱処理方法。
【請求項１１】
前記熱処理工程においては、基板を基板中心を含む４点以上または５点以上の支持部で支持した状態で熱処理することを特徴とする請求項１〜８記載の熱処理方法。
【請求項１２】
基板を処理室内に搬入する搬入工程と、基板温度を処理温度まで昇温させる昇温工程と、基板を処理温度で熱処理する熱処理工程と、基板温度を処理温度から処理温度よりも低い温度まで降温する降温工程と、処理室内から基板を搬出する搬出工程とを有する基板の製造方法であって、前記昇温工程または降温工程の途中に基板温度を少なくとも２回以上一定温度に保持する工程、または前記昇温工程の途中に昇温レートを増減させる工程、または降温工程の途中に降温レートを増減させる工程、または前記昇温工程の途中に基板温度を降温する工程、または前記降温工程の途中に基板温度を昇温する工程、または前記熱処理工程の途中に熱処理温度を変化させる工程からなる群から選択された少なくとも１つの工程を有することを特徴とする基板の製造方法。
【請求項１３】
基板を処理室内に搬入する搬入工程と、基板温度を処理温度まで昇温させる昇温工程と、基板を処理温度で熱処理する熱処理工程と、基板温度を処理温度から処理温度よりも低い温度まで降温する降温工程と、処理室内から基板を搬出する搬出工程とを有する半導体装置の製造方法であって、前記昇温工程または降温工程の途中に基板温度を少なくとも２回以上一定温度に保持する工程、または前記昇温工程の途中に昇温レートを増減させる工程、または降温工程の途中に降温レートを増減させる工程、または前記昇温工程の途中に基板温度を降温する工程、または前記降温工程の途中に基板温度を昇温する工程、または前記熱処理工程の途中に熱処理温度を変化させる工程からなる群から選択された少なくとも１つの工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
基板を処理する処理室と、処理室内の基板を加熱するヒータと、基板温度を熱処理温度まで昇温させる途中または熱処理温よりも低い温度まで降温させる途中に基板温度を少なくとも２回以上一定温度に保持する、または基板温度を熱処理温度まで昇温させる途中に昇温レートを増減させる、または基板温度を熱処理温度よりも低い温度まで降温させる途中に降温レートを増減させる、または基板温度を熱処理温度まで昇温させる途中に基板温度を降温する、または基板温度を熱処理温度よりも低い温度まで降温させる途中に基板温度を昇温する、または基板を熱処理する途中に熱処理温度を変化させるよう制御する制御手段とを有することを特徴とする熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェハやガラス基板等を熱処理するための熱処理方法、半導体ウェハやガラス基板の製造方法、半導体装置の製造方法及び熱処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば縦型熱処理炉を用いて、複数枚のシリコン単結晶ウェハ等の基板を熱処理する場合、炭化珪素製等の基板支持体（ボート）が用いられている。この基板支持体には、例えば３点で基板を支持する支持溝が設けられている。
【０００３】
この場合、１０００℃程度以上の温度で熱処理すると、支持溝付近で、基板にスリップ転位欠陥が発生し、これがスリップラインになるという問題があった。スリップラインが発生すると、基板の平坦度が劣化する。これらのため、ＬＳＩ製造工程における重要な工程の一つであるリソグラフィ工程で、マスク合わせずれ（焦点ずれ又は変形によるマスク合わせずれ）が生じ、所望パターンを有するＬＳＩの製造が困難であるという問題が発生していた。
【０００４】
このような問題を解決する手段として、図７に示すように温度が高くなればなるほど昇降温レート（速度）を少なくすることにより、ウェハにスリップが発生するのを防ぐ技術が知られている（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−４５９４６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、処理温度が高くなるほど昇降温レートを少なくするようにすると目的の温度に達成するまでの時間が長くなり、スループットが著しく低下すると言う問題があった。またウェハ支持面が平坦な場合、ウェハが支持面に融着するという問題があった。
【０００７】
本発明は、上述のような高温下でシリコン単結晶ウェハに熱処理を施す際に、ウェハ内のスリップ転位欠陥の発生を防止でき、かつスループットが高く、またウェハの支持面への融着を防止できる熱処理方法、基板の製造方法、半導体装置の製造方法及び熱処理装置の提供を目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明では基板温度を処理温度まで昇温させる昇温シーケンスの途中に温度を一定に保つか温度を下げるステップを設け、または高温熱処理時の途中に温度を変化させるステップを設け、または基板温度を処理温度から処理温度よりも低い温度まで降温する降温シーケンスの途中に温度を一定に保つか温度を上げるステップを設けたシーケンスにより、ウェハを熱処理するようにした。
【０００９】
本発明の第１の特徴とするところは、基板を処理室内に搬入する搬入工程と、基板温度を処理温度まで昇温させる昇温工程と、基板を処理温度で熱処理する熱処理工程と、基板温度を処理温度から処理温度よりも低い温度まで降温する降温工程と、処理室内から基板を搬出する搬出工程とを有する熱処理方法であって、前記昇温工程または降温工程の途中に基板温度を一定温度に保持する工程を少なくとも２回以上有することを特徴とする熱処理方法にある。
【００１０】
本発明の第２の特徴とするところは、基板を処理室内に搬入する搬入工程と、基板温度を処理温度まで昇温させる昇温工程と、基板を処理温度で熱処理する熱処理工程と、基板温度を処理温度から処理温度よりも低い温度まで降温する降温工程と、処理室内から基板を搬出する搬出工程とを有する熱処理方法であって、前記昇温工程の途中に昇温レートを増減させる工程、または降温工程の途中に降温レートを増減させる工程を有することを特徴とする熱処理方法にある。
【００１１】
本発明の第３の特徴とするところは、基板を処理室内に搬入する搬入工程と、基板温度を処理温度まで昇温させる昇温工程と、基板を処理温度で熱処理する熱処理工程と、基板温度を処理温度から処理温度よりも低い温度まで降温する降温工程と、処理室内から基板を搬出する搬出工程とを有する熱処理方法であって、前記昇温工程の途中に基板温度を下げる工程を有することを特徴とする熱処理方法にある。
【００１２】
本発明の第４の特徴とするところは、基板を処理室内に搬入する搬入工程と、基板温度を処理温度まで昇温させる昇温工程と、基板を処理温度で熱処理する熱処理工程と、基板温度を処理温度から処理温度よりも低い温度まで降温する降温工程と、処理室内から基板を搬出する搬出工程とを有する熱処理方法であって、前記降温工程の途中に基板温度を上げる工程を有することを特徴とする熱処理方法にある。
【００１３】
本発明の第５の特徴とするところは、基板を処理室内に搬入する搬入工程と、基板温度を処理温度まで昇温させる昇温工程と、基板を処理温度で熱処理する熱処理工程と、基板温度を処理温度から処理温度よりも低い温度まで降温する降温工程と、処理室内から基板を搬出する搬出工程とを有する熱処理方法であって、前記熱処理工程の途中に熱処理温度を変化させる工程を有することを特徴とする熱処理方法にある。
【００１４】
本発明の第６の特徴とするところは、基板を処理室内に搬入する搬入工程と、基板温度を処理温度まで昇温させる昇温工程と、基板を処理温度で熱処理する熱処理工程と、基板温度を処理温度から処理温度よりも低い温度まで降温する降温工程と、処理室内から基板を搬出する搬出工程とを有する熱処理方法であって、前記昇温工程または降温工程の途中に基板温度を少なくとも２回以上一定温度に保持する工程、または前記昇温工程の途中に昇温レートを増減させる工程、または降温工程の途中に降温レートを増減させる工程、または前記昇温工程の途中に基板温度を降温する工程、または前記降温工程の途中に基板温度を昇温する工程、または前記熱処理工程の途中に熱処理温度を変化させる工程からなる群から選択された少なくとも２つ以上の工程を有することを特徴とする熱処理方法にある。
【００１５】
本発明の第７の特徴とするところは、基板を処理室内に搬入する搬入工程と、基板温度を処理温度まで昇温させる昇温工程と、基板を処理温度で熱処理する熱処理工程と、基板温度を処理温度から処理温度よりも低い温度まで降温する降温工程と、処理室内から基板を搬出する搬出工程とを有する熱処理方法であって、前記昇温工程または降温工程の途中に基板温度を少なくとも２回以上一定温度に保持する工程、または前記昇温工程の途中に昇温レートを増減させる工程、または降温工程の途中に降温レートを増減させる工程、または前記昇温工程の途中に基板温度を降温する工程、または前記降温工程の途中に基板温度を昇温する工程、または前記熱処理工程の途中に熱処理温度を変化させる工程からなる群から選択されたいずれかの工程を略一定時間間隔で行うことを特徴とする熱処理方法にある。
【００１６】
本発明の第８の特徴とするところは、基板を処理室内に搬入する搬入工程と、基板温度を処理温度まで昇温させる昇温工程と、基板を処理温度で熱処理する熱処理工程と、基板温度を処理温度から処理温度よりも低い温度まで降温する降温工程と、処理室内から基板を搬出する搬出工程とを有する熱処理方法であって、前記昇温工程または降温工程の途中に基板温度を少なくとも２回以上一定温度に保持する工程、または前記昇温工程の途中に昇温レートを増減させる工程、または降温工程の途中に降温レートを増減させる工程、または前記昇温工程の途中に基板温度を降温する工程、または前記降温工程の途中に基板温度を昇温する工程、または前記熱処理工程の途中に熱処理温度を変化させる工程からなる群から選択されたいずれかの工程を温度が高くなる程短い間隔で行うことを特徴とする熱処理方法にある。
【００１７】
本発明の第９の特徴とするところは、第１〜第８の特徴において、前記熱処理工程においては、基板を基板よりも厚いシリコン製の板状部材で支持した状態で熱処理することを特徴とする熱処理方法にある。
【００１８】
本発明の第１０の特徴とするところは、第１〜第８の特徴において、前記熱処理工程においては、基板をＳｉＣ製のホルダで支持した状態で熱処理することを特徴とする熱処理方法にある。
【００１９】
本発明の第１１の特徴とするところは、第１〜第８の特徴において、前記熱処理工程においては、基板を基板中心を含む４点以上または５点以上の支持部で支持した状態で熱処理することを特徴とする熱処理方法にある。
【００２０】
本発明の第１２の特徴とするところは、基板を処理室内に搬入する搬入工程と、基板温度を処理温度まで昇温させる昇温工程と、基板を処理温度で熱処理する熱処理工程と、基板温度を処理温度から処理温度よりも低い温度まで降温する降温工程と、処理室内から基板を搬出する搬出工程とを有する基板の製造方法であって、前記昇温工程または降温工程の途中に基板温度を少なくとも２回以上一定温度に保持する工程、または前記昇温工程の途中に昇温レートを増減させる工程、または降温工程の途中に降温レートを増減させる工程、または前記昇温工程の途中に基板温度を降温する工程、または前記降温工程の途中に基板温度を昇温する工程、または前記熱処理工程の途中に熱処理温度を変化させる工程からなる群から選択された少なくとも１つの工程を有することを特徴とする基板の製造方法にある。
【００２１】
本発明の第１３の特徴とするところは、基板を処理室内に搬入する搬入工程と、基板温度を処理温度まで昇温させる昇温工程と、基板を処理温度で熱処理する熱処理工程と、基板温度を処理温度から処理温度よりも低い温度まで降温する降温工程と、処理室内から基板を搬出する搬出工程とを有する半導体装置の製造方法であって、前記昇温工程または降温工程の途中に基板温度を少なくとも２回以上一定温度に保持する工程、または前記昇温工程の途中に昇温レートを増減させる工程、または降温工程の途中に降温レートを増減させる工程、または前記昇温工程の途中に基板温度を降温する工程、または前記降温工程の途中に基板温度を昇温する工程、または前記熱処理工程の途中に熱処理温度を変化させる工程からなる群から選択された少なくとも１つの工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法にある。
【００２２】
本発明の第１４の特徴とするところは、基板を処理する処理室と、処理室内の基板を加熱するヒータと、基板温度を熱処理温度まで昇温させる途中または熱処理温よりも低い温度まで降温させる途中に基板温度を少なくとも２回以上一定温度に保持する、または基板温度を熱処理温度まで昇温させる途中に昇温レートを増減させる、または基板温度を熱処理温度よりも低い温度まで降温させる途中に降温レートを増減させる、または基板温度を熱処理温度まで昇温させる途中に基板温度を降温する、または基板温度を熱処理温度よりも低い温度まで降温させる途中に基板温度を昇温する、または基板を熱処理する途中に熱処理温度を変化させるよう制御する制御手段とを有することを特徴とする熱処理装置にある。
【００２３】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１には、本発明の実施形態に係る熱処理装置１０が示されている。この熱処理装置１０は、例えば縦型であり、主要部が配置された筺体１２を有する。この筺体１２には、ポッドステージ１４が接続されており、このポッドステージ１４にポッド１６が搬送される。ポッド１６は、例えば２５枚の基板（シリコン単結晶ウェハ等の半導体ウェハやガラス基板等）が収納され、図示しない蓋が閉じられた状態でポッドステージ１４にセットされる。
【００２４】
筺体１２内において、ポッドステージ１４に対向する位置には、ポッド搬送装置１８が配置されている。また、このポッド搬送装置１８の近傍には、ポッド棚２０、ポッドオープナ２２及び基板枚数検知器２４が配置されている。ポッド搬送装置１８は、ポッドステージ１４とポッド棚２０とポッドオープナ２２との間でポッド１６を搬送する。ポッドオープナ２２は、ポッド１６の蓋を開けるものであり、この蓋が開けられたポッド１６内の基板枚数が基板枚数検知器２４により検知される。
【００２５】
さらに、筺体１２内には、基板移載機２６、ノッチアライナ２８及び基板支持体３０（ボート）が配置されている。基板移載機２６は、例えば５枚の基板を取り出すことができるアーム３２を有し、このアーム３２を動かすことにより、ポッドオープナ２２の位置に置かれたポッド、ノッチアライナ２８及び基板支持体３０間で基板を搬送する。ノッチアライナ２８は、基板に形成されたノッチまたはオリフラを検出して基板のノッチまたはオリフラを一定の位置に揃えるものである。
【００２６】
図２には、反応炉４０が示されている。この反応炉４０は、反応管４２を有し、この反応管４２内に基板支持体３０が挿入される。基板支持体３０は複数枚の基板を略水平状態で隙間をもって複数段に支持するよう構成される。反応管４２の下方は、基板支持体３０を挿入するために開放され、この開放部分はシールキャップ４４により密閉されるようにしてある。また、反応管４２の周囲は、均熱管４６により覆われ、さらに均熱管４６の周囲にヒータ４８が配置されている。熱電対５０は、反応管４２と均熱管４６との間に配置され、反応炉４０内の温度をモニタできるようにしてある。そして、反応管４２には、処理ガスを導入する導入管５２と、処理ガスを排気する排気管５４とが接続されている。
【００２７】
次に上述したように構成された熱処理装置１０の作用について説明する。
まず、ポッドステージ１４に複数枚の基板を収容したポッド１６がセットされると、ポッド搬送装置１８によりポッド１６をポッドステージ１４からポッド棚２０へ搬送し、このポッド棚２０にストックする。次に、ポッド搬送装置１８により、このポッド棚２０にストックされたポッド１６をポッドオープナ２２に搬送してセットし、このポッドオープナ２２によりポッド１６の蓋を開き、基板枚数検知器２４によりポッド１６に収容されている基板の枚数を検知する。
【００２８】
次に、基板移載機２６により、ポッドオープナ２２の位置にあるポッド１６から基板を取り出し、ノッチアライナ２８に移載する。このノッチアライナ２８においては、基板を回転させながら、ノッチを検出し、検出した情報に基づいて複数枚の基板のノッチを同じ位置に整列させる。次に、基板移載機２６により、ノッチアライナ２８から基板を取り出し、基板支持体３０に移載する。
【００２９】
このようにして、１バッチ分の基板を基板支持体３０に移載すると、例えば６００℃程度の温度に設定された反応炉４０内に複数枚の基板を装填した基板支持体３０を装入し、シールキャップ４４により反応管４２内を密閉する。次に、炉内温度を熱処理温度まで昇温させて、導入管５２から処理ガスを導入する。処理ガスには、窒素、アルゴン、水素、酸素等が含まれる。基板を熱処理する際、基板は例えば１０００℃程度以上の温度に加熱される。なお、この間、熱電対５０により反応管４２内の温度をモニタしながら、予め設定された昇温シーケンス、熱処理シーケンスに従って基板の熱処理を実施する。昇温シーケンス、熱処理シーケンスの制御は図示しない制御手段（コントローラ）により行う。
【００３０】
基板の熱処理が終了すると、例えば炉内温度を６００℃程度の温度に降温した後、基板支持体３０を反応炉４０からアンロードし、基板支持体３０に支持された全ての基板が冷えるまで、基板支持体３０を所定位置で待機させる。なお、炉内温度降温の際も、熱電対５０により反応管４２内の温度をモニタしながら、予め設定された降温シーケンスに従って降温を実施する。降温シーケンスの制御は図示しない制御手段（コントローラ）により行う。次に、待機させた基板支持体３０の基板が所定温度まで冷却されると、基板移載機２６により、基板支持体３０から基板を取り出し、ポッドオープナ２２にセットされている空のポッド１６に搬送して収容する。次に、ポッド搬送装置１８により、基板が収容されたポッド１６をポッド棚２０に搬送し、さらにポッドステージ１４に搬送して完了する。
【００３１】
本実施の形態では上記昇温シーケンスの途中に温度を一定に保つか温度を下げるステップを設け、または高温熱処理時の途中に温度を変化させるステップを設け、または降温シーケンスの途中に温度を一定に保つか温度を上げるステップを設けたシーケンスにより、ウェハを熱処理するようにした。なおこのシーケンスの制御は図示しない制御手段（コントローラ）により行うようにした。
【００３２】
このように、高温における昇降温シーケンスの途中で、昇降温レートを変えたり、一定温度で保持したり、昇温中に降温したり、降温中に昇温したり、熱処理中に温度を変動させたりするステップを設けるようにしたので、高温加熱状態のウェハの面内温度分布を変化させることができ、これによりウェハの形状を変化させることができる。このウェハの変形によりウェハと支持部の接触点は自動的に変更されることとなり、これによりウェハと支持部の融着を防ぐことが可能となる。結果として、スリップの発生を防止することができる。また、スループットを向上させることも可能となる。
【００３３】
図３〜図６に、本実施形態における第一〜第四の温度シーケンス例を示す。何れの温度シーケンス例も、６００℃程度の温度に設定された反応炉内に、複数枚の基板を略水平状態で隙間をもって複数段に装填した基板支持体を装入（ロード）し、その後、炉内温度を１２００℃程度の熱処理温度まで昇温させて、基板温度が処理温度に達したら処理ガスを導入して基板を熱処理し、熱処理終了後、炉内温度を熱処理温度から６００℃程度の温度に降温し、その後、基板支持体を反応炉から搬出（アンロード）している。以下、これらの温度シーケンス例について詳述する。
【００３４】
図３に本実施形態における第一の温度シーケンス例を示す。このシーケンス例の場合、基板温度を処理温度まで昇温させる昇温工程または基板温度を処理温度から処理温度よりも低い温度まで降温させる降温工程の途中に基板温度を一定温度に保持する工程を少なくとも２回以上設けている。図３の場合、８００℃付近、１０００℃付近において、基板温度を一定温度に保持する工程を設けている。この基板温度を一定温度に保持する工程は、昇温工程または降温工程の途中に少なくとも１回以上設ければよいが、好ましくは２回以上設けるのがよい。このような温度シーケンスとすれば、昇温工程または降温工程の途中でウェハの面内温度分布を変化させることができ、これによりウェハの形状を変化させることができる。ウェハが変形すると、ウェハと支持部の接触点は自動的に変更され、ウェハと支持部の融着を防ぐことが可能となる。結果として、スリップの発生を防止することができる。
【００３５】
図４に本実施形態における第ニの温度シーケンス例を示す。このシーケンス例の場合、基板温度を処理温度まで昇温させる昇温工程の途中に基板温度を下げる工程を設けている。図４の場合、８００℃付近、１０００℃付近において、基板温度を降温する工程を設けている。この基板温度を降温する工程は、昇温工程の途中に少なくとも１回以上設ければよいが、好ましくは２回以上設けるのがよい。また、このシーケンス例では、基板温度を処理温度から処理温度よりも低い温度まで降温する降温工程の途中に基板温度を上げる工程を設けている。図４の場合、１０００℃付近、８００℃付近において、基板温度を昇温する工程を設けている。この基板温度を昇温する工程は、降温工程の途中に少なくとも１回以上設ければよいが、好ましくは２回以上設けるのがよい。このような温度シーケンスとすれば、昇温工程または降温工程の途中でウェハの面内温度分布を変化させることができ、これによりウェハの形状を変化させることができる。ウェハが変形すると、ウェハと支持部の接触点は自動的に変更され、ウェハと支持部の融着を防ぐことが可能となる。結果として、スリップの発生を防止することができる。
【００３６】
図５に本実施形態における第三の温度シーケンス例を示す。このシーケンス例の場合、基板温度を処理温度まで昇温させる昇温工程または基板温度を処理温度から処理温度よりも低い温度まで降温させる降温工程の途中に基板温度を一定温度に保持する工程を少なくとも２回以上設け、さらに熱処理工程の途中に熱処理温度を変化させる工程を設けている。図３の場合、８００℃付近、１０００℃付近において、基板温度を一定温度に保持する工程を設けている。また、１２００℃程度の熱処理温度での熱処理工程の途中に基板温度を熱処理温度よりも一時的に下げる工程を設けている。この基板温度を一時的に降温する工程は、少なくとも１回以上設ければよいが、好ましくは２回以上設けるのがよい。このような温度シーケンスとすれば、昇温工程または降温工程の途中や熱処理工程の途中でウェハの面内温度分布を変化させることができ、これによりウェハの形状を変化させることができる。ウェハが変形すると、ウェハと支持部の接触点は自動的に変更され、ウェハと支持部の融着を防ぐことが可能となる。結果として、スリップの発生を防止することができる。
【００３７】
図６に本実施形態における第四の温度シーケンス例を示す。このシーケンス例の場合、基板温度を処理温度まで昇温させる昇温工程の途中に昇温レートを増減させる工程を設けている。図６の場合、８００℃付近、８５０℃付近、１０００℃付近、１０５０℃付近において、昇温レートを増減させている。具体的には、８００℃付近の温度に到達したところで昇温レートを下げ、８５０℃付近の温度に到達したところで昇温レートを上げ、１０００℃付近の温度に到達したところで再び昇温レートを下げ、１０５０℃付近の温度に到達したところで再び昇温レートを上げている。すなわち６００℃から８００℃までの昇温レートより８００℃から８５０℃までの昇温レートを小さくし、８００℃から８５０℃までの昇温レートより８５０℃から１０００℃までの昇温レートを大きくし、８５０℃から１０００℃までの昇温レートより１０００℃から１０５０℃への昇温レートを小さくし、１０００℃から１０５０℃への昇温レートより１０５０℃から１２００℃への昇温レートを大きくしている。
【００３８】
また、このシーケンス例では、基板温度を処理温度から処理温度よりも低い温度まで降温させる降温工程の途中に降温レートを増減させる工程を設けている。図６の場合、１０５０℃付近、１０００℃付近、８５０℃付近、８００℃付近において、降温レートを増減させている。具体的には、１０５０℃付近の温度まで降温したところで降温レートを下げ、１０００℃付近の温度まで降温したところで降温レートを上げ、８５０℃付近の温度まで降温したところで再び降温レートを下げ、８００℃付近の温度まで降温したところで再び降温レートを上げている。すなわち１２００℃から１０５０℃までの降温レートより１０５０℃から１０００℃までの降温レートを小さくし、１０５０℃から１０００℃までの降温レートより１０００℃から８５０℃までの降温レートを大きくし、１０００℃から８５０℃までの降温レートより８５０℃から８００℃への降温レートを小さくし、８５０℃から８００℃への降温レートより８００℃から６００℃への降温レートを大きくしている。
【００３９】
この昇温レート、降温レートを増減させる工程は、それぞれ昇温工程、降温工程の途中に少なくとも１回以上設ければよいが、好ましくは２回以上設けるのがよい。このような温度シーケンスとすれば、昇温工程または降温工程の途中でウェハの面内温度分布を変化させることができ、これによりウェハの形状を変化させることができる。ウェハが変形すると、ウェハと支持部の接触点は自動的に変更され、ウェハと支持部の融着を防ぐことが可能となる。結果として、スリップの発生を防止することができる。
【００４０】
なお、上述した昇温工程または降温工程の途中に基板温度を少なくとも２回以上一定温度に保持する工程、または昇温工程の途中に昇温レートを増減させる工程、または降温工程の途中に降温レートを増減させる工程、または昇温工程の途中に基板温度を降温する工程、または降温工程の途中に基板温度を昇温する工程、または熱処理工程の途中に熱処理温度を変化させる工程は、それぞれ単独で行うようにしてもよいし、これらの工程うち少なくとも２つ以上の工程を組み合わせて行うようにしてもよい。また、これらの工程から選択されたいずれかの工程を略一定時間間隔で行うようにしてもよい。また、これらの工程から選択されたいずれかの工程を温度が高くなる程短い間隔で行うようにしてもよい。
【００４１】
また、上述した熱処理工程においては、基板を基板よりも厚いシリコン製の板状部材で支持した状態で熱処理するようにしてもよいし、基板をＳｉＣ製のホルダで支持した状態で熱処理するようにしてもよいし、基板を基板中心を含む４点以上または５点以上の支持部で支持した状態で熱処理するようにしてもよい。
【００４２】
基板を基板よりも厚いシリコン製の板状部材（支持部）で支持した状態で熱処理する場合、シリコン製の板状部材は、例えば基板と同心円状の円柱状に形成され、この上面に基板の下面が接触して基板を載置支持する。なお、板状部材の形状は、円柱状である必要はなく、楕円柱や多角柱として構成することもできる。
【００４３】
この板状部材の径は、基板の径より小さく、即ち、板状部材の上面は、基板の下面である平坦面の面積より小さな面積を有し、基板は、該基板の周縁を残して板状部材に支持される。基板は例えば直径が３００ｍｍであり、したがって、板状部材の直径は３００ｍｍ未満であり、１００ｍｍ〜２５０ｍｍ程度（基板外径の１／３〜５／６程度）が好ましい。
【００４４】
また、この板状部材の円柱軸方向の厚さは、基板の厚さよりも厚く形成されている。基板の厚さは、例えば７００μｍであり、したがって、板状部材の厚さは、７００μｍを越えており、１０ｍｍまでは可能であり、少なくとも基板の厚さの２倍以上、例えば３ｍｍ〜１０ｍｍが好ましく、更に３ｍｍ〜６ｍｍが好ましく、更には４ｍｍ〜５ｍｍが好ましい。板状部材の厚さをこのような厚さとしたので、板状部材の剛性を大きくすることができ、基板搬入時、昇温、降温時、熱処理時、基板搬出時等における温度変化に対する板状部材の変形を抑制することができる。これにより板状部材の変形に起因する基板へのスリップ発生を防止することができる。
【００４５】
また、板状部材の材質を基板と同じ材質であるシリコン製、即ち、シリコン製の基板と同じ熱膨張率や硬度を持つ材質としたので、温度変化に対する基板と板状部材との熱膨張、熱収縮の差をなくすことができ、また、基板と板状部材との接触点で応力が発生してもその応力を開放し易くなるので、基板に傷が発生しにくくなる。これにより基板と板状部材との熱膨張率の差や硬度の差に起因する基板へのスリップ発生を防止することができる。なお、上記説明では、板状部材の直径（面積）が基板よりも小さい場合について説明したが、基板直径よりも板状部材直径を大きくすることもできる。この場合は、板状部材の剛性を確保するため、板状部材の厚さをさらに厚くする必要がある。
【００４６】
なお、上記実施形態及び実施例の説明にあっては、熱処理装置として、複数の基板を熱処理するバッチ式のものを用いたが、これに限定するものではなく、枚葉式のものであってもよい。
【００４７】
本発明の熱処理装置は、基板の製造工程にも適用することができる。
【００４８】
ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウエハの一種であるＳＩＭＯＸ（Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ  ｂｙ  Ｉｍｐｌａｎｔｅｄ  Ｏｘｙｇｅｎ）ウエハの製造工程の一工程に本発明の熱処理装置を適用する例について説明する。
【００４９】
まずイオン注入装置等により単結晶シリコンウエハ内へ酸素イオンをイオン注入する。その後、酸素イオンが注入されたウエハを上記実施形態の熱処理装置を用いて、例えばＡｒ、Ｏ２雰囲気のもと、１３００℃〜１４００℃、例えば１３５０℃以上の高温でアニールする。これらの処理により、ウエハ内部にＳｉＯ２層が形成された（ＳｉＯ２層が埋め込まれた）ＳＩＭＯＸウエハが作製される。
【００５０】
また、ＳＩＭＯＸウエハの他、水素アニールウエハの製造工程の一工程に本発明の熱処理装置を適用することも可能である。この場合、ウエハを本発明の熱処理装置を用いて、水素雰囲気中で１２００℃程度以上の高温でアニールすることとなる。これによりＩＣ（集積回路）が作られるウエハ表面層の結晶欠陥を低減することができ、結晶の完全性を高めることができる。
【００５１】
また、この他、エピタキシャルウエハの製造工程の一工程に本発明の熱処理装置を適用することも可能である。
【００５２】
以上のような基板の製造工程の一工程として行う高温アニール処理を行う場合であっても、本発明の熱処理方法を用いることにより、基板のスリップの発生を防止することができる。
【００５３】
本発明の熱処理装置は、半導体装置の製造工程にも適用することも可能である。
特に、比較的高い温度で行う熱処理工程、例えば、ウェット酸化、ドライ酸化、水素燃焼酸化（パイロジェニック酸化）、ＨＣｌ酸化等の熱酸化工程や、硼素（Ｂ）、リン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）等の不純物（ドーパント）を半導体薄膜に拡散する熱拡散工程等に適用するのが好ましい。
【００５４】
このような半導体デバイスの製造工程の一工程としての熱処理工程を行う場合においても、本発明の熱処理装置を用いることにより、スリップの発生を防止することができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、基板にスリップ転位欠陥が発生せず、スループットが高く、ウェハの支持面への融着を防止でき、低コストで高品質の高温熱処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る熱処理装置を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る熱処理装置に用いた反応炉を示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る示す第一の温度シーケンス例を表す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る示す第ニの温度シーケンス例を表す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る示す第三の温度シーケンス例を表す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る示す第四の温度シーケンス例を表す図である。
【図７】従来の温度シーケンス例を表す図である。
１０    熱処理装置
３０    基板支持体
４０    反応炉
４８    ヒータ
６８    基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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