(57)【要約】  【課題】基板と接触する載置プレートの割れを防止して熱処理中に発生する基板のスリップ等を抑制することができる熱処理装置を提供する。  【解決手段】支持具３０は、本体部５６と載置プレート５８とから構成されている。本体部５６は、炭化珪素又はシリコンを含浸させた炭化珪素からなり、例えば４本の支柱６０と、対向する２つの支柱６０を接続する接続部６２とを有する。接続部６２は、アーム状に形成され、この接続部６２に載置プレート５８が支持され、この載置プレート５８に基板６４が載置される。【選択図】          図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する反応炉と、
前記反応炉内で基板を支持する支持具とを有し、
前記支持具は、本体部と、基板と接触する載置プレートとを有し、前記本体部は複数の支柱と、これら支柱を結ぶ接続部とを有し、この接続部に前記載置プレートを支持してなることを特徴とする熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハやガラス基板等を熱処理するための熱処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば縦型熱処理炉を用いて、複数のシリコンウエハ等の基板を熱処理する場合、炭化珪素製の支持具（ボート）が用いられている。この支持具には、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°Ｃ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、支持溝にまず載置プレートを載置し、この載置プレートの上に処理すべき基板を載置する技術が知られている（特許文献１参照）。これは、従来の３点支持から載置プレートによる面支持に変えることにより、処理すべき基板の自重応力集中を抑え、基板の反り発生を防止し、スリップ転位欠陥が発生するのを防止しようとするものである。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２２３４９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来においては、載置プレートを例えば３点の支持溝で支持するので、載置プレートの保持に偏りが生じやすく、載置プレートの保持に偏りが生じると載置プレートが割れてしまうという問題が発生した。
【０００７】
本発明の目的は、基板と接触する載置プレートの割れを防止して熱処理中に発生する基板のスリップ等を抑制することができる熱処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の特徴とするところは、基板を処理する反応炉と、前記反応炉内で基板を支持する支持具とを有し、前記支持具は、本体部と、基板と接触する載置プレートとを有し、前記本体部は複数の支柱と、これら支柱を結ぶ接続部とを有し、この接続部に前記載置プレートを支持してなる熱処理装置にある。支柱を結ぶ接続部に載置プレートを支持するようにしたので、載置プレートに発生する応力集中を分散・低減することができ、載置プレートの割れるという可能性を少なくし、あるいは載置プレートの応力集中の分散・低減により、載置プレートの変形を少なくすることができ、これにより載置プレート上に配置した基板にスリップが発生するのを抑制することができるものである。
【０００９】
好ましくは、接続部は、アーム状であって、少なくとも２つ以上設けられる。
【００１０】
好ましくは、載置プレートは、基板よりも径が小さい円板状である。このように、載置プレートを円板状とする場合、接続部を基板よりも径が大きい円板状とし、この円板状の接続部を支柱に形成された支持溝に支持するようにしてもよい。即ち、載置プレートを第１のプレート、接続部を第２のプレートとした場合、第１のプレート、基板、第２のプレートの順で径が大きくなるようにする。この場合、好ましくは、接続部（第２のプレート）は、炭化珪素（ＳｉＣ）又は珪素（Ｓｉ）を含浸させた炭化珪素からなる。
【００１１】
好ましくは、本体部は、炭化珪素（ＳｉＣ）又はシリコン（Ｓｉ）を含浸させた炭化珪素からなる。
【００１２】
好ましくは、載置プレートは、シリコン（Ｓｉ）からなる。特に基板がシリコンである場合は、基板と載置プレートとが同じ材料からなるので、同じ熱膨張となるため、熱膨張差に起因する基板のスリップ発生を防止することができる。
【００１３】
本発明における熱処理は、好ましくは１０００°Ｃ以上、１２００°Ｃ以上、さらには１３５０°Ｃ以上の高温で行われる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
さらに、筺体１２内には、基板移載機２６、ノッチアライナ２８及び支持具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ツィーザ３２を有し、このツィーザ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及び支持具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。
【００１７】
図２において、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内に支持具３０が挿入される。反応管４２の下方は、支持具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。
【００１８】
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。
【００１９】
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、支持具３０に移載する。
【００２０】
このようにして、１バッチ分の基板を支持具３０に移載すると、例えば７００°Ｃ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支持具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°Ｃ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、熱処理プログラムに従って基板の熱処理を実施する。
【００２１】
基板の熱処理が終了すると、例えば炉内温度を７００°Ｃ程度の温度に降温した後、支持具３０を反応炉４０からアンロードし、支持具３０に支持された全ての基板が冷えるまで、支持具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プログラムに従って降温を実施する。次に、待機させた支持具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、支持具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。
【００２２】
次に上記支持具３０について詳述する。
図３において、支持具３０は、本体部５６と載置プレート５８とから構成されている。本体部５６は、炭化珪素又はシリコンを含浸させた炭化珪素からなり、例えば４本の支柱６０と、対向する２つの支柱６０を接続する接続部６２とを有する。４本の支柱６０はそれぞれ鉛直方向に設けられている。また、接続部６２は、アーム状に形成され、橋状となるように１つの支柱６０と対向する他の支柱６０とを平行に接続し、２つの接続部６２が平行位置に配置されて一つの組を構成し、接続部６２の組が支柱６０に多数平行に設けられている。
【００２３】
載置プレート５８は、例えばシリコン製の円板状に形成され、この載置プレート５８の下面が平行な２つの接続部６２の上面に接触して載置プレート５８が接続部６２上に載置され、載置プレート５８の上面に基板６４の下面が接触して基板６４を載置支持する。
なお、載置プレート５８の形状は、この実施形態のように円板状である必要はなく、楕円や多角形として構成することもできる。また、載置プレート５８は、接続部６２に固定することもできる。
【００２４】
上記載置プレート５８の径は、基板６４の径より小さく、即ち、載置プレート５８の上面は、基板６４の下面である平坦面の面積より小さな面積を有し、基板６４は、該基板６４の周縁を残して載置プレート５８に支持されている。基板６４は例えば直径が３００ｍｍであり、したがって、載置プレート５８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。
【００２５】
また、この載置プレート５８の厚さは、基板６４の厚さよりも厚く形成されている。基板６４の厚さは、例えば７００μｍであり、したがって、載置プレート５８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６４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。
【００２６】
載置プレート５８の上面には、接着防止層を形成することができる。この接着防止層は、例えばシリコン表面を処理することにより、又はＣＶＤ等によりシリコン表面上に堆積（ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）することにより形成したシリコン窒化膜（ＳｉＮ）、炭化珪素皮膜（ＳｉＣ）、酸化珪素膜（ＳｉＯ２）、ガラス状炭素、微結晶ダイヤモンド等、耐熱性及び耐磨耗性に優れた材料からなり、基板６４の処理後に載置プレート５８と基板６４との接着を防止するようにしてある。接着防止層を炭化珪素製の膜とした場合、膜の厚さは、０．１μｍ〜５０μｍとすることが好ましい。炭化珪素製の膜を厚くすると、シリコンと炭化珪素との熱膨張率の差により、シリコン製の載置プレート５８が炭化珪素製の膜に引っ張られて載置プレート全体の変形量が大きくなり、この大きな変形によって基板６４にスリップが発生するおそれがある。これに対して炭化珪素製の膜を上記のような厚さとすると、シリコン製の載置プレート５８が炭化珪素製の膜に引っ張られる量が少なくなり、載置プレート全体の変形量も少なくなる。即ち、炭化珪素製の膜を薄くすると載置プレート５８と膜との熱膨張率の差による応力が低減し、載置プレート全体の変形量が少なくなり、載置プレート全体の熱膨張率も本来のシリコンの熱膨張率（基板がシリコンの場合は略同等の熱膨張率）に近づき、スリップの発生を防止できるものである。
【００２７】
上記実施形態においては、載置プレート５８の厚さを前述のような基板６４の厚さよりも厚い所定の厚さとしたので、載置プレート５８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載置プレート５８の変形を抑制することができる。これにより載置プレート５８の変形に起因する基板６４へのスリップ発生を防止することができる。また、載置プレート５８の材質を基板６４と同じ材質であるシリコン製、即ち、シリコン製の基板６４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６４と載置プレート５８との熱膨張、熱収縮の差をなくすことができ、また、基板６４と載置プレート５８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６４に傷が発生しにくくなる。これにより基板６４と載置プレート５８との熱膨張率の差や硬度の差に起因する基板６４へのスリップ発生を防止することができる。
なお、上記実施形態及び実施例の説明では、載置プレートの直径（面積）が基板よりも小さい場合について説明したが、基板直径よりも載置プレート直径を大きくすることもできる。この場合は、載置プレート５８の剛性を確保するため、載置プレート５８の厚さをさらに厚くする必要がある。
【００２８】
前述した基板移載機のツィーザ３２の基板を支持する部分は、二股に分かれており、載置プレート５８の外周よりも大きい間隔を有し、接続部６２と直交する方向からプレート５８の外周部分に所定の距離を隔てて挿入されるようになっている。即ち、基板６４を支持具３０に移載するには、まず基板６４を基板移載機のツィーザ３２に支持し、このツィーザ３２に支持した状態の基板６４をツィーザ３２により載置プレート５８の上方へ搬送し、ツィーザ３２を下降させて基板６４を載置プレート５８上に載置する。逆に基板６４を支持具３０から取り出すには、ツィーザ３２を基板６４と接続部６２との間に挿入し、ツィーザ３２を上昇させてツィーザ３２に基板６４を載置し、このツィーザ３２に載置された状態の基板６４をツィーザ３２により後退させるものである。
【００２９】
図４において、本発明に係る他の実施形態が示されている。本体部５６は、例えば３本の支柱６０を有し、それぞれの支柱６０には、鉛直方向に所定間隔を隔てて支持溝６８が形成されている。３本の支柱６０の対応する支持溝６８は平行位置に形成されて支持溝６８の組を構成し、この支持溝６８の組が鉛直方向に多数設けられている。支持溝６８の組には、それぞれ接続部（第２のプレート）６２が支持され、この接続部６２を介して３本の支柱６０が接続されている。接続部６２は、炭化珪素又はシリコンを含浸させた炭化珪素からなり、基板６４よりも径が大きい円板からなる。そして、前述した実施形態と同様に、シリコン製の載置プレート（第１のプレート）５８が接続部６２の上に載置されている。したがって、この実施形態においては、載置プレート（第１のプレート）５８、基板６４、接続部（第２のプレート）６２の順で径が大きくなっている。基板移載機のツィーザ３２は、載置プレート（第１のプレート）５８、基板６４及び接続部（第２のプレート）６２に囲まれる空間に挿入される。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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°Ｃ〜１４００°Ｃ、例えば１３５０°Ｃ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。
【００３３】
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°Ｃ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。
【００３４】
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。
【００３５】
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、本発明の熱処理装置を用いることにより、基板を載置する載置プレートの割れの発生や変形を少なくし、基板のスリップの発生を防止することができる。
【００３６】
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。
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、基板を載置する載置プレートの割れの発生や変形を少なくし、基板のスリップの発生を防止することができる。
【００３７】
本発明の基板処理装置は、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。
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、基板を載置する載置プレートの割れの発生や変形を少なくし、基板のスリップの発生を防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、高温下で熱処理される基板の熱処理装置に利用することができるものである。
【００３９】
以上のように、本発明は、特許請求の範囲に記載した事項を特徴とするが、さらに次のような実施形態が含まれる。
（１）基板を処理する反応炉と、反応炉内で基板を支持する支持具とを有し、前記支持具は、支柱を有する本体部と、基板と接触し、基板より径が小さい第１のプレートと、前記本体部の支柱に支持され、前記第１のプレートを支持し、前記基板より径が大きい第２のプレートとを有することを特徴とする熱処理装置。
（２）基板を反応炉内に搬入する工程と、複数の支柱を接続する接続部に基板を支持する工程と、反応炉内で基板を処理する工程と、処理後の基板を反応炉から搬出する工程と、を有することを特徴とする基板の製造方法、基板処理方法又は半導体装置の製造方法。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施形態に係る基板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基板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支持具を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は斜視図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る支持具を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は斜視図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０    熱処理装置
３０    支持具
３２    ツィーザ
５６    本体部
５８    載置プレート（第１のプレート）
６０    支柱
６２    接続部（第２のプレート）
６４    基板
【図１】
2005203482.tif 000003
【図２】
2005203482.tif 000004
【図３】
2005203482.tif 000005
【図４】
2005203482.tif 000006