(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱処理空間を形成する反応容器内に収納したウェーハ保持部上に、１又は２枚の半導体ウェーハを直立支持し、直立支持した該半導体ウェーハの直立面を熱処理面として熱処理を行うウェーハ熱処理装置であって、
内部に反応ガスを流通可能に構成される空洞部を有し、該空洞部より前記反応ガスを前記半導体ウェーハ表面に放出可能に構成される石英ガラス製の前記ウェーハ保持部と、
前記ウェーハ保持部に支持された前記半導体ウェーハを包被し前記半導体ウェーハの前記熱処理空間を形成する石英ガラス製の前記反応容器とを備え、
前記反応容器の前記半導体ウェーハの前記熱処理面と対峙する前記半導体ウェーハの前記直立面と直交する垂直断面の形状が、垂直方向に長径を有する長円形状であり、かつ、前記反応容器の前記半導体ウェーハの直立面と平行な垂直断面の形状が、円形状であり、
前記ウェーハ保持部から放出した前記反応ガスを前記半導体ウェーハ表面に接触させることにより、前記半導体ウェーハを熱処理可能に構成されていることを特徴とするウェーハ熱処理装置。
【請求項２】
前記反応容器は、前記ウェーハ保持部の脱出用開口部を備え、又、前記ウェーハ保持部は前記脱出用開口部より前記反応容器外へ延出する石英ガラス製の延出部を備え、該延出部は少なくとも一部に泡入若しくは他の手段により不透明化した不透明部位を有しており、前記反応容器内の熱の外部への伝達を防止することを特徴とする請求項１記載のウェーハ熱処理装置。
【請求項３】
前記反応容器は、前記ウェーハ保持部の脱出用開口部を備え、又、前記ウェーハ保持部は前記脱出用開口部より前記反応容器外へ延出する石英ガラス製の延出部を備え、該延出部は前記反応容器外から前記反応ガスを導入する導入通路を有し、該延出部を保温する発熱手段が、該延出部の外面と所定距離離間させて対峙配置されていることを特徴とする請求項１若しくは２記載のウェーハ熱処理装置。
【請求項４】
前記導入通路は螺旋状であることを特徴とする請求項３記載のウェーハ熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェーハの拡散処理、酸化処理、減圧ＣＶＤなどに使用される半導体ウェーハ熱処理装置に係わり、特にウェーハを直立状に収納する枚葉式の半導体ウェーハの熱処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より半導体ウェーハの熱処理をする場合、複数枚のウェーハをウェーハボートに積層配設載置して、反応容器内での一括熱処理するバッチ方式が採用されている。この方式では、ウェーハとボートとの接触部分近傍で生じる気流の乱れや、ウェーハを多段積層することで気流に乱れを起し投入ウェーハを均質に処理することは困難であった。
【０００３】
また、ウェーハの口径の大口径化につれ、前記バッチ処理方式では重量負担に対応するボート及び支持部の製作が困難であること、また、大口径化に伴う反応容器の大型化、加熱温度分布やガス分布の均一化、加熱源の無用の増大化につながり、ウェーハの大口径化に対応するのには従来のバッチ方式では対処困難な種々の問題点があった。
【０００４】
さらに、次世代の、６４Ｍ、１Ｇ等の高集積密度化の半導体製造プロセスではサブミクロン単位の精度が要求され、複数枚のウェーハを一括処理するバッチシステムではウェーハの積層位置やガス流の流入側と排出側とはそれぞれ処理条件にバラツキを生じ、また積層されたウェーハ相互間で影響を及ぼし合い、またボートの接触部位よりパーティクル等が発生し、高品質の加工は困難であった。
【０００５】
上記問題解決のため、一枚若しくは２枚のウェーハ毎に熱処理を行なう枚葉式熱処理装置が注目され、種々の提案がなされている。例えば特開平５ー２９１１５４号公報に開示されている熱処理装置においては、サセプタの下方に設けた加熱源によりサセプタ上に水平状に載置したウェーハを、低圧反応ガス雰囲気中で加熱してウェーハ上に成膜するようにしてある。
しかしながら、上記水平状にウェーハを載置する場合は、ウェーハに自重による撓みの発生、反応容器が大型になる、従って加熱源等の動力源も大きくなる。等の問題がある。
【０００６】
また、特開平１ー２５９５２８号公報には図９に示す提案が開示されている。
上記提案は図に示すように、高温炉（加熱部）１２０とウェーハ支持装置１３０とよりなる。
高温炉１２０は、直方体形状に形成され、複数に分割された平板状ヒータ１２１、石英ガラス製反応管１２２、均熱管１２３、断熱材１２４で構成され、高温炉１２０は下部が解放され、ウェーハ１０が支持装置１３０の溝１３１に載せられ高温炉１２０への出入を行なうようにしてある。なお、図示してないガス供給管により使用目的の応じて所要ガスが上方から下方へ流れるようにしてある。
また、ウェーハ支持装置１３０は、パイプ状の支柱１３３、前記溝１３１を設けた支持部１３２とベース１３４とよりなり、前記溝１３１は２枚以上のウェーハが載置できるように複数個設けてある。
【０００７】
上記図８に示す枚葉式の熱処理装置においては、ウェーハを直立状に収納する構成であるが、高温炉は直方体の形状により構成されているため、下記問題点がある。
１）、高温炉の形状は直方体であるため、内蔵する反応管、均熱管も同一形状の直方体と考えられ、また、上部は管壁に直角の上底により形成されているため、真空強度が低い。
２）、ウェーハに対する輻射熱の分布及び反応ガス流の分布が均一でない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる従来技術の欠点に鑑み、機械的強度を向上するとともに、均熱性を維持しつつ而も装置の大型化の抑制やパーティクルの発生を抑え、高い熱遮断性を維持し得る枚葉式熱処理装置の提供を目的としたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、熱処理空間を形成する反応容器内に収納したウェーハ保持部上に、１又は２枚の半導体ウェーハを直立支持し、直立支持した該半導体ウェーハの直立面を熱処理面として熱処理を行うウェーハ熱処理装置であって、
内部に反応ガスを流通可能に構成される空洞部を有し、該空洞部より前記反応ガスを前記半導体ウェーハ表面に放出可能に構成される石英ガラス製の前記ウェーハ保持部と、
前記ウェーハ保持部に支持された前記半導体ウェーハを包被し前記半導体ウェーハの前記熱処理空間を形成する石英ガラス製の前記反応容器とを備え、
前記反応容器の前記半導体ウェーハの前記熱処理面と対峙する前記半導体ウェーハの前記直立面と直交する垂直断面の形状が、垂直方向に長径を有する長円形状であり、かつ、前記反応容器の前記半導体ウェーハの直立面と平行な垂直断面の形状が、円形状であり、
前記ウェーハ保持部から放出した前記反応ガスを前記半導体ウェーハ表面に接触させることにより、前記半導体ウェーハを熱処理可能に構成されていることを特徴とする。
【００１０】
かかる発明によれば、前記半導体ウェーハの前記熱処理面と対峙する前記半導体ウェーハの前記直立面と直交する垂直断面の形状が、垂直方向に長径を有する長円形状であり、かつ、前記反応容器の前記半導体ウェーハの直立面と平行な垂直断面の形状が、円形状（即ち、半導体ウェーハの熱処理面側の反応容器の半導体ウェーハの熱処理面と対面する垂直面に対し水平方向の天井高さの低い長円断面形状の扁平空間）としているので、前記反応容器は薄肉を図っても真空強度があり、肉薄の為に軽量化が図れる。
また、反応容器の半導体ウェーハの熱処理面と対面する垂直面に対し水平方向の天井高さの低い長円断面形状の扁平空間としているので半導体ウェーハ表面への熱分布を均一とすることができるとともに、反応容器内側曲面に沿ってガスの流れが良く、反応ガス流の分布も一様にすることができる。
また、半導体ウェーハの熱処理面側の反応容器の反応容器の半導体ウェーハの熱処理面と対面する垂直面に対し水平方向の天井高さの低い長円断面形状の扁平空間としている為に、その分発熱体を接近させることができ、反応容器の大きさを必要最小限に押さえることができるため、結果として装置の小型化と加熱源等の動力源も小さくする事が出来る。
【００１１】
また、図１に示すように、石英ガラス製ウエーハ保持部２０Ａは、内部に反応ガスを流通可能な空洞部２３Ａａ〜２３Ａｃ（図３）を有し、前記ウェーハを支持するとともに反応ガスを前記ウェーハ表面に放出可能に形成されているので、前記保持部に保持されているウェーハ基部の近傍から反応ガスが放出される。よって、他所から反応ガスが放出され、その反応ガスが保持部の存在による滞留もしくは流速の乱れ等により、流体損出によってウェーハ基部近傍の反応ガスによる処理に影響されることがなく、効率のよい処理を行うことができる。
【００１２】
また、前記反応容器は、前記ウェーハ保持部の脱出用開口部を備え、又、前記ウェーハ保持部は前記脱出用開口部より前記反応容器外へ延出する石英ガラス製の延出部を備え、該延出部は少なくとも一部に泡入若しくは他の手段により不透明化した不透明部位を有しており、前記反応容器内の熱の外部への伝達を防止することも本発明の有効な手段である。
【００１３】
このように構成することにより、前記反応容器の加熱処理空間内で加熱処理した高温が、前記不透明部位で遮断され、前記ウェーハ保持部の石英ガラス製延出部を介して処理空間内の熱が容器外に伝搬しようとした場合でも前記不透明部位で阻止され、処理空間内の熱降下や均熱性の維持が可能となり、結果として高品質のウエーハ熱処理が出来る。
【００１４】
又、前記延出部と一体化するベース体８Ａ，８Ｂ（図１、図５）も非透明石英ガラス材で形成され延出部位の一部として機能するように構成することが望ましい。
これによりフランジのシール部分６Ａ，６Ｂに高温が伝搬する恐れがなく、前記延出部の不透明部位１６Ａ，１６Ｂとあいまって延出部基端側に後記する昇降治具や起伏治具を配した場合その部分にも熱伝搬が生じる恐れがなく、これらを耐熱治具で構成する必要がなくなる。
【００１５】
また、前記反応容器は、前記ウェーハ保持部の脱出用開口部を備え、又、前記ウェーハ保持部は前記脱出用開口部より前記反応容器外へ延出する石英ガラス製の延出部を備え、該延出部は前記反応容器外から前記反応ガスを導入する導入通路を有し、該延出部を保温する発熱手段が、該延出部の外面と所定距離離間させて対峙配置されていることが望ましく、また、前記導入通路は螺旋状であると、さらに望ましい。
【００１６】
この手段によると、前記ウエーハ保持部の延出部へ前記反応容器外から反応ガスを導入する場合は、前記反応容器の加熱処理空間内で加熱処理温度が低下しないように管理する必要があり、その際に、発熱手段を配設することにより前記延出部を保温し、導入される反応ガスをヒートアップすることができる。
その際に、反応ガス通路を螺旋状に形成することにより、発熱手段よる反応ガスのヒートアップ時間が増えるとともに、螺旋径及び発熱手段を適宜設定することにより要求される広い温度範囲に適応することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。但し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がないかぎりは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００１８】
図１は本発明の実施の形態に係る２枚のウエーハを加熱処理する枚葉式熱処理装置の一例を示す概略構成図である。
図１に示す熱処理装置は、偏平ドーム状の反応容器２Ａと該容器内にウエーハ１０、１０を直立支持する支持治具２０Ａと前記反応容器２Ａの偏平側に対面して配設した一対の平板状発熱体３Ａからなり、前記反応容器２Ａはウェーハ１０の熱処理面と対面する垂直面に対し水平方向の天井高さの低い長円断面形状の扁平空間とし、反応容器２Ａの大きさを必要最小限に押さえるとともに、該反応容器２Ａは、透明石英ガラスよりなる一体構成の反応容器本体５Ａに非透明石英ガラス板からなるフランジ６Ａを溶接接合する。
【００１９】
支持治具２０Ａは図２に示すように、石英ガラス材よりなり、前記ウエーハ１０を直立に支持する保持部２３Ａと、該保持部２３Ａより反応容器２Ａ外に垂下する延出部１５Ａと、該延出部１５Ａと前記保持部２３Ａとの間に前記反応容器内の熱の外部への伝達を防止するために、泡入若しくは他の手段により不透明化した不透明部位の断熱部１６Ａを有し、該断熱部１６Ａはベース体８Ａと溶接接続し、そして、前記フランジ６Ａ下面にＯリング７を介して反応容器２Ａ内を気密密閉している。
【００２０】
また、保持部２３Ａは、ウェーハ１０を載置するスリット２２Ａを有し、ウェーハ１０と交差する方向に複数の中空管材で形成された支え腕１９、１９と、該支え腕１９、１９間を連結する連結腕２４、２４と、前記延出部１５Ａに連結する反応ガス導入部１７Ａと開口部１８Ａを介して導通する導入腕２１とで構成されている。
【００２１】
また、図３に示すように保持部２３Ａのスリット２２Ａの内壁２２ａは波型に形成され、ウェーハ１０と接触しない波底とウェーハ１０の表面との間隙から反応ガスが放出可能に構成されている。よって、反応ガス導入部１７Ａからのガス流は開口部１８を通って導入腕２１の通路２３Ａａから連結腕２４の通路２３Ａｂに流れ、さらに支え腕１９のスリット２２Ａから反応容器２Ａ内に放出されるように構成されている。
尚、上述の実施の形態においては、反応ガス放出空隙をスリット２２Ａに設けているが、必ずしもこれに限定されるものではなく、支え腕１９、導入腕２１等に小孔を開設して、該小孔から反応ガスを放出するように構成してもよい。
【００２２】
また、ウエーハ支持治具２０Ａはウエーハ１０を支持した状態で、反応容器２Ａのフランジ６Ａに係合する昇降手段（リフト）４Ａにより反応容器２Ａを昇動させるか若しくは支持治具２０Ａ自体を下降させる事によりウエーハ１０が容器下側開口５Ａａより出し入れ可能に構成してある。
【００２３】
なお、ウエーハ装填時には、該支持治具２０Ａのベース体８Ａとフランジ６Ａとの間に介装したＯリング７を押圧して密閉可能の構成にしてある。また、熱処理時には配管９を介して気体を吸引し所定減圧下で、配管１１より反応ガスを反応容器２Ａ内に送り配管９より排出させ、各種成膜がなされる。
この場合は反応ガスは前記保持部２３Ａよりウエーハ１０のそれぞれの熱処理面に添って淀みなく流れを形成し、均一な成膜を可能にしてある。
又、ウエーハ支持治具２０Ａはウエーハ１０を３箇所で支持する３点方式や４箇所で支持する４点方式等があるが特に限定されない。
なお、図１は、２枚のウエーハ１０の加熱処理面が外側に位置するように互いに裏面を背中合わせに支持してある。
【００２４】
次にかかる実施の形態に基づく熱処理装置のウエーハ装填方法について説明する。
まず、図４に示すように２枚のウエーハ装填方式の場合には、前記支持治具２０Ａ起立位置の一側に処理済ウエーハストッカ６２と未処理ウエーハ収納ストッカ６３を配置してなる一のウエーハ装填部７０Ａを設け、前記支持治具２０Ａが不図示の起伏機構を介してウエーハ装填側に向け伏設且つ、軸を中心として１８０°回転可能に構成する。
【００２５】
そして前記したように２枚のウエーハを直立支持させた支持治具２０Ａを反応容器２Ａ下側開口より抜出した後（（１）→（２））、一のウエーハ装填部７０Ａ側にほぼ水平方向に傾動（伏設）させ（（２）→（３））、ウェーハ保持スリットに位置する加熱処理後の上側の第１のウエーハ１０１を抜出して処理済ウエーハストッカ６２に装填した後、未処理ウエーハ収納ストッカ６３より未処理ウエーハを引出し、前記ウェーハ保持スリットに装填させる。
【００２６】
次に、前記支持治具２０Ａを直立に起立させ且つ１８０°軸中心に回転させた後、前記一のウエーハ装填部７０Ａ側にほぼ水平方向に傾動（伏設）させ（（３）→（４））、ウェーハ保持スリットに位置する加熱処理後の第２のウエーハ１０２を抜出して処理済ウエーハストッカ６２に装填し、次に未処理ウエーハ収納ストッカ６３より未処理ウエーハを引出し、１８０°反転により上側となったウェーハ保持スリットに装填させる。
前記支持治具２０Ａに２枚のウエーハを装填させた後、起立させ（（２）→（１））所定の処理を行う。
【００２７】
かかる実施の形態によれば、上側ウエーハと下側ウエーハが同一方向位置で挿入する事が出来る為に、加熱処理面を上側に積層配置した一のウエーハストッカのみで加熱処理面が夫々外側に向けて装填する事が出来、結果として装填作業の容易化と自動化が達成し得る。
【００２８】
図５は本発明の実施の形態に係る１枚のウエーハを加熱処理する枚葉式熱処理装置の一例を示す概略構成図である。図１との実質的相違点は、図１のウェーハ支持治具２０Ａはウェーハ２枚を保持しているのに対して、図５のウェーハ支持治具２０Ｂはウェーハ１枚を保持することであり、したがって、ウェーハ支持治具２０Ｂ及び反応容器２Ｂは、図１の反応容器２Ａ及びウェーハ支持治具２０Ａより小さく形成される点である。
【００２９】
図５に示す熱処理装置は、反応容器２Ｂと該容器内に１枚のウエーハ１０を直立支持する支持治具２０Ｂと前記反応容器２Ｂの両側壁面に対面して配設した一対の平板状発熱体３Ｂからなり、前記反応容器２Ｂはウェーハの熱処理面と対面する垂直面に対し水平方向の天井高さの低い扁平空間とし、反応容器２Ｂの大きさを必要最小限に押さえるとともに、該反応容器２Ｂは、透明石英ガラスよりなる一体構成の反応容器本体５Ｂに非透明石英ガラス板からなるフランジ６Ｂを溶接接合する。
【００３０】
支持治具２０Ｂは、石英ガラス材よりなり、前記ウエーハ１０を直立に支持する保持部２３Ｂと、該保持部２３Ｂより反応容器２Ｂ外に垂下する延出部１５Ｂと、該延出部１５Ｂと前記保持部２３Ｂとの間に前記反応容器内の熱の外部への伝達を防止するために、泡入若しくは他の手段により不透明化した不透明部位の断熱部１６Ｂを有し、該断熱部１６Ｂはベース体８Ｂと溶接接合し、そして、前記フランジ６Ｂ下面にＯリング７を介して反応容器２Ｂ内を気密密閉している。
【００３１】
また、保持部２３Ｂは、１枚のウェーハ１０を載置するスリット２２Ｂを有した中空管材で形成され、前記延出部１５Ｂに連結する反応ガス導入部１７Ｂとにより反応ガスを導入可能に構成されている。
また、保持部２３Ｂのスリット２２Ｂの内壁は波型に形成され、ウェーハ１０と接触しない波底とウェーハ１０の表面との間隙から反応ガスが放出可能に構成されている。また、保持部２３Ｂのウェーハ基部近傍に小孔を開設して、該小孔から反応ガスを放出するように構成してもよい。
【００３２】
また、ウエーハ支持治具２０Ｂはウエーハ１０を支持した状態で、反応容器２Ｂのフランジ６Ｂに係合する昇降手段（リフト）４Ｂにより反応容器２Ｂを昇動させるか若しくは支持治具２０Ｂ自体を下降させる事によりウエーハ１０が容器下側開口５Ｂａより出し入れ可能に構成してある。
【００３３】
なお、ウエーハ装填時には、該支持治具２０Ｂのベース体８Ｂとフランジ６Ｂとの間に介装したＯリング７を押圧して密閉可能に構成し、熱処理時には配管９を介して気体を吸引し所定減圧下で、配管１１より反応ガスを反応容器２Ｂ内に送り配管９より排出させ、各種成膜がなされる。
この場合は反応ガスは前記保持部２３Ｂよりウエーハ１０のそれぞれの熱処理面に添って淀みなく流れを形成し、均一な成膜を可能にしてある。
又、ウエーハ支持治具２０Ｂはウエーハ１０を３箇所で支持する３点方式や４箇所で支持する４点方式等があるが特に限定されないことは勿論のことである。
【００３４】
次にかかる実施の形態に基づく熱処理装置のウエーハ装填方法について説明する。
図６に示すように、前記支持治具２０Ｂに１枚のウエーハを直立支持させる場合には、前記ウエーハ支持治具２０Ｂのウエーハ保持部２３Ｂの基端側に起伏機構が設けられており、前記したように反応容器２Ｂの下側開口より前記支持治具２０Ｂを抜出した後（（１）→（２））、ほぼ水平方向に傾動（伏設）させ（（２）→（３））、加熱処理後の前記１枚のウエーハ１０を抜出して処理済ウエーハストッカ６２に装填した後、未処理ウエーハを未処理ウエーハ収納ストッカ６３より引出し、前記支持治具２０Ｂに装填させた後、起立させて所定の処理を行う。
【００３５】
図７（ａ）は、ウェーハ支持治具の他の実施の形態を示す構成図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
これらの図において、支持治具２０Ｅは、石英ガラス材よりなり、前記ウエーハ１０を直立に支持する保持部２３Ｅと、該保持部２３Ｅより反応容器２Ａ（図１）若しくは反応容器２Ｂ（図５）外に垂下する延出部１５Ｅと、該延出部１５Ｅと前記保持部２３Ｅとの間に前記反応容器内の熱の外部への伝達を防止するために、泡入若しくは他の手段により不透明化した不透明部位の断熱部１６Ｅ等からなる。
【００３６】
保持部２３Ｅは、内部に空所を有し、なだらかに湾曲して凹状に形成された上面２３Ｅａにウェーハ１０を載置するスリット２２Ｅ，２２Ｅが設けられ、該スリット２２Ｅの長手方向に沿って前記スリット２２Ｅの両側に小孔３１が開設されている。
よって、反応ガス導入部１７Ｅからのガス流は中央部分に開設されている開口部１８Ｅを通って保持部２３Ｅの内部に流入し、スリット２２Ｅに直立保持されるウェーハ１０と保持部内壁間からウェーハ１０の反対側に流れ、保持部２３Ｅ内に充満する。そして、そのガスは小孔３１から反応容器２Ａ（図１）、もしくは反応容器２Ｂ（図５）内に放出されるように構成されている。
【００３７】
尚、上述した図７の保持部２３Ｅは、スリット２２Ｅが設けられた凹状曲面２３Ｅａで形成した上面と、平らな平面２３Ｅｂで形成した下面とを有して構成されているが、かならずしもこれに限定されるものではない。
すなわち、前記上面及び下面は、平面もしくは湾曲した凸面であっても、ウェーハ１０を保持することができる。
したがって、前記上面及び下面が、互いに平行な曲面もしくは平面であっても、また、前記上面及び下面がそれぞれ任意の曲面もしくは平面の組み合わせであってもよいことは勿論のことである。
【００３８】
図８は、反応ガスを事前に加熱して反応容器に導入する発熱手段を示す構成図である。
図８（ａ）は、内部に反応ガス流通路を有するとともに、ウェーハ１０に反応ガスを放出可能な開口部を備えたウェーハ保持部２３Ｃと、該ウェーハ保持部２３Ｃと反応ガスを導入する延出部１５Ｃと、前記保持部２３Ｃと前記延出部１５Ｃとの間に前記反応容器内の熱の外部への伝達を防止するために、泡入若しくは他の手段により不透明化した不透明部位の断熱部１６Ｃと、前記延出部１５Ｃの近傍に所定距離離間して配置し、前記延出部１５Ｃ内の反応ガスを加熱する発熱手段３０とが配設されている。
【００３９】
この手段によると、前記ウエーハ保持部の延出部へ前記反応容器外から反応ガスを導入する場合は、前記反応容器の加熱処理空間内で加熱処理温度が低下しないように管理する必要があるが、その際に、発熱手段を配設することにより前記延出部を保温し、導入される反応ガスをヒートアップすることができる。
尚、この発熱手段３０は電気的発熱手段であっても、また、燃焼的発熱手段、その他、気体もしくは液体による発熱手段でもよく、輻射熱により延出部内の反応ガスを加熱するものであればよい。
【００４０】
また、図８（ｂ）は、内部に反応ガス流通路を有するとともに、ウェーハ１０に反応ガスを放出可能な開口部を備えたウェーハ保持部２３Ｄと、該ウェーハ保持部２３Ｄと反応ガスを導入する延出部１５Ｄと、該延出部１５Ｄ内に配置された反応ガスの螺旋状通路２５と、前記延出部１５Ｄの近傍に所定距離離間して配置し、該螺旋状通路２５内の反応ガスを加熱する発熱手段３０とが配設されている。
尚、前記延出部１５Ｄには、図８（ａ）に示すように前記反応容器内の熱の外部への伝達を防止するために、泡入若しくは他の手段により不透明化した不透明部位の断熱部を設けることができる。
【００４１】
この手段によると、前記ウエーハ保持部の延出部へ前記反応容器外から反応ガスを導入する際に、発熱手段により前記延出部を保温し、導入される反応ガスをヒートアップし、前記反応容器の加熱処理空間内で加熱処理温度が低下しないように管理することができるとともに、反応ガス通路を螺旋状に形成することにより、発熱手段による反応ガスのヒートアップ時間が増えるとともに、螺旋径及び発熱手段を適宜設定することにより要求される広い温度範囲に適応することができる。
【００４２】
尚、本実施の形態において、ウェーハ保持治具２０Ａ及び２０Ｅは２枚のウェーハを直立保持する態様で説明しているが、スリット２２Ａを１本とすることで、又、スリット２２Ｅを１本とするとともに小孔３１を該スリット２２Ｅの長手方向に配置することで、図５に示すような１枚のウェーハを収納する熱処理装置に適用できることは勿論のことである。
【００４３】
また、本実施の形態においては、反応容器の下部に開口部を設け、ウエーハ支持治具を配置してウェーハを起立して熱処理を行っているが、反応容器の上部に開口部を有し、ウエーハ支持治具を前記上部の開口部に配置するとともにウェーハを吊り下げ保持してもよいことは勿論である。
【００４４】
以上詳述したように、本実施の形態によると、反応容器内のウェーハの収納姿勢は、重力方向にウェーハ面が直立するタイプであり、ウェーハに自重による撓みの発生を極力防止でき、熱処理による半導体特性のバラツキを極力防止できるとともに、ウェーハを水平状態に載置した場合の撓みによるウェーハ保持機構に余裕をとることにより反応容器が大型化することもない。
【００４５】
また、反応容器のウェーハの熱処理面と対面する垂直面に対し水平方向の天井高さの低い長円断面形状の扁平空間としているので、前記反応容器は薄肉を図っても真空強度があり、肉薄の為に軽量化が図れる。
また、偏平反応容器は偏平球面の連続体により形成されているので、収納する直立ウエーハに対し、必要最小限の大きさを可能とする無駄のない形態の設計を可能にし、且つ高真空強度と高耐熱衝撃度を具備させることができる。
そのため、スペース効率も上がり、且つ拡散用処理熱の輻射を可能にし、また、扁平ドーム状としているのでウェーハ表面への熱分布を均一とすることができるとともに、内面の連続曲面により内側曲面に沿ってガスの流れが良く、反応ガスの淀みない流れを可能にし、反応ガス流の分布も一様にすることができ、均一な成膜を可能にしている。
【００４６】
また、反応容器の反応容器のウェーハの熱処理面と対面する垂直面に対し水平方向の天井高さの低い長円断面形状の扁平空間している為に、その分発熱体を接近させることができ、反応容器の大きさを必要最小限に押さえることができるため、結果として装置の小型化と加熱源等の動力源も小さくする事が出来る。
【００４７】
また、石英ガラス製ウエーハ保持部は、内部に反応ガスを流通可能な空洞部を有し、前記ウェーハを支持するとともに前記反応ガスを前記ウェーハ表面に放出可能に形成されているので、前記保持部に保持されているウェーハ基部の近傍から反応ガスが放出され、よって、他所から反応ガスが放出され、その反応ガスが保持部の存在による滞留もしくは流速の乱れ等により、流体損出によってウェーハ基部近傍の反応ガスによる処理に影響されることがなく、効率のよい処理を行うことができる。
【００４８】
また、前記反応容器に前記ウエーハ保持部の脱出用開口部を開設するとともに、前記脱出用開口部より延出する前記ウェーハ保持部の石英ガラス製延出部の少なくとも一部に泡入若しくは他の手段により不透明化した不透明部位を設け、前記反応容器内の熱の外部への伝達を防止するように構成しているので、前記反応容器の加熱処理空間内で加熱処理した高温が、前記不透明部位で遮断され、前記ウェーハ保持部の石英ガラス製延出部を介して処理空間内の熱が容器外に伝搬しようとした場合でも前記不透明部位で阻止され、処理空間内の熱降下や均熱性の維持が可能となり、結果として高品質のウエーハ熱処理が出来る。
【００４９】
又、前記延出部と一体化するベース体も非透明石英ガラス材で形成され延出部位の一部として機能するように構成しているので、フランジのシール部分に高温が伝搬する恐れがなく、前記延出部の不透明部位とあいまって延出部基端側に昇降治具や起伏治具を配した場合においてもその部分にも熱伝搬が生じる恐れがなく、これらを耐熱治具で構成する必要がなくなる。
【００５０】
また、前記ウエーハ保持部の前記反応容器外への延出部から反応ガスを導入するように構成しているので、前記ウエーハ保持部の延出部へ前記反応容器外から反応ガスを導入する場合は、発熱手段を配設することにより前記延出部を保温し、導入される反応ガスをヒートアップすることができ、前記反応容器の加熱処理空間内で加熱処理温度が低下しないように管理することができる。
そして、その際に、反応ガス通路を螺旋状に形成することにより、発熱手段による反応ガスのヒートアップ時間が増えるとともに、螺旋径及び発熱手段を適宜設定することにより要求される広い温度範囲に適応することができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上記載した如く発明によれば、本発明は、機械的強度を向上するとともに、均熱性を維持しつつ而も装置の大型化の抑制やパーティクルの発生を抑え、高い熱遮断性を維持し得る枚葉式熱処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る２枚のウエーハを収納した場合の枚葉式熱処理装置の概略の構成を示す断面図である。
【図２】ウェーハ支持治具の構成を示す構成図である。
【図３】ウェーハ保持部のウェーハ保持状態を示す構成図である。
【図４】２枚のウエーハをウエーハ支持溝に背中合せに夫々配設した石英ガラス製ウエーハ支持治具を反応容器より装出可能に構成したウエーハ熱処理装置のウエーハ装填方法を示す作用図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る１枚のウエーハを収納した場合の枚葉式熱処理装置の概略の構成を示す断面図である。
【図６】１枚のウエーハをウエーハ支持治具に配設したウエーハ熱処理装置のウエーハ装填方法を示す作用図である。
【図７】他のウェーハ支持治具の構成を示す構成図である。
【図８】（ａ）は反応ガスを加熱する発熱機構の第１実施の形態を示す構成図であり、（ｂ）は反応ガスを加熱する発熱機構の第２実施の形態を示す構成図である。
【図９】従来の枚葉式熱処理装置の概略の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１          枚葉式熱処理装置（１Ａ，１Ｂ）
２          反応容器（２Ａ，２Ｂ）
３          平板状発熱体（３Ａ，３Ｂ）
５          反応容器本体（５Ａ，５Ｂ）
６          フランジ（６Ａ，６Ｂ）
８          ベース体（８Ａ，８Ｂ）
１０        半導体ウェーハ
１５        延出部（１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ，１５Ｅ）
１６        断熱部（１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｅ）
２０        支持治具（２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ）
２３        保持部（２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ，２３Ｅ）
２５        スパイラル配管
３０        発熱手段
【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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【図８】
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【図９】
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