(57)【要約】    【課題】  基板処理に於いて、処理炉断熱部の断熱板の変形を抑制し、又断熱部分が少なくても所望の断熱性が得られ、生産性の向上が図れる様にする。    【解決手段】  基板を基板保持具１２の保持部に保持しつつ処理する処理室と、該処理室を加熱する加熱装置と、前記基板保持具を載置しつつ前記処理室に前記基板を搬入可能とする蓋体２１と、前記基板保持具の前記保持部と前記蓋体との間に設けられ、前記加熱装置からの熱を断熱する断熱部と、前記断熱部に重合せて支持される第１断熱部材と該第１断熱部材とより耐熱性に優れる第２断熱部材とを備える。    【選択図】          図１
2009010165.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を基板保持具の保持部に保持しつつ処理する処理室と、該処理室を加熱する加熱装置と、前記基板保持具を載置しつつ前記処理室に前記基板を搬入可能とする蓋体と、前記基板保持具の前記保持部と前記蓋体との間に設けられ、前記加熱装置からの熱を断熱する断熱部と、該断熱部に重合せて支持される第１断熱部材と該第１断熱部材より耐熱性に優れる第２断熱部材とを備えることを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
基板を基板保持具の保持部に保持する工程と、前記基板保持具を載置しつつ処理室に蓋体を介して搬入する工程と、前記処理室を加熱装置により加熱し、前記基板保持具の前記保持部と前記蓋体との間に設けられる断熱部に重合せて支持される第１断熱部材と該第１断熱部材より耐熱性に優れる第２断熱部材とで、前記加熱装置からの熱を断熱しつつ前記基板を処理する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンウェーハ等の基板に薄膜の生成、不純物の拡散、アニール処理等の熱処理をして半導体装置を製造する基板処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
基板処理装置の１つとして、縦型熱処理炉を具備し、該縦型熱処理炉の処理室に所定数の基板を水平姿勢で多段に収納して、基板に薄膜の生成、アニール処理する等の基板処理するバッチ式の基板処理装置があり、該基板処理装置では前記基板は基板保持具（ボート）に保持され、昇降装置（ボートエレベータ）によって処理炉下端の炉口部より前記処理室に装脱される。又、ボートの装入状態では、前記炉口部はボートエレベータが載置される蓋体(シールキャップ)により気密に閉塞される。
【０００３】
前記炉口部からは放熱があり、処理室の温度分布を悪化させるので、炉口部からの放熱を抑制する為、前記ボートの下部に断熱部が設けられる。該断熱部は、所要枚数の断熱板が装填された構成となっており、断熱板としてはＳｉＣ断熱板、又は不透明石英断熱板が用いられ、これら断熱板が単独、或は組合せて用いられている。例えば、断熱部の上部では耐熱性に優れたＳｉＣ断熱板が用いられ、下部には断熱性に優れた不透明石英断熱板が用いられる等である。
【０００４】
上記従来の断熱部の構成に於いて、ＳｉＣ断熱板は耐熱性はよいが断熱性はよくない為、ＳｉＣ断熱板部分を貫通した熱により、下部の不透明石英断熱板が加熱され、加熱により強度が低下し、基板処理が繰返し実行されると、不透明石英断熱板が変形する等の問題があった。
【０００５】
一方、断熱板の変形を防止する為、全てをＳｉＣ断熱板とすると、断熱部としての断熱性が悪くなり、炉口部を気密にシールしているＯリングを焼損する虞れがある。
【０００６】
更に、全てをＳｉＣ断熱板とし、所要の断熱性が得られる様に前記ＳｉＣ断熱板を装填した場合は、断熱部の長さが長くなり、製品用の基板を装填すべき領域が減少し、基板枚数が少なくなり、生産性が低下するという問題があった。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−２１７９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は斯かる実情に鑑み、断熱板の変形を抑制し、又断熱部分が少なくても所望の断熱性が得られ、生産性の向上が図れる様にした基板処理装置、半導体装置の製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、基板を基板保持具の保持部に保持しつつ処理する処理室と、該処理室を加熱する加熱装置と、前記基板保持具を載置しつつ前記処理室に前記基板を搬入可能とする蓋体と、前記基板保持具の前記保持部と前記蓋体との間に設けられ、前記加熱装置からの熱を断熱する断熱部と、該断熱部に重合せて支持される第１断熱部材と該第１断熱部材より耐熱性に優れる第２断熱部材とを備える基板処理装置に係るものである。
【００１０】
又本発明は、基板を基板保持具の保持部に保持する工程と、前記基板保持具を載置しつつ処理室に蓋体を介して搬入する工程と、前記処理室を加熱装置により加熱し、前記基板保持具の前記保持部と前記蓋体との間に設けられる断熱部に重合せて支持される第１断熱部材と該第１断熱部材より耐熱性に優れる第２断熱部材とで、前記加熱装置からの熱を断熱しつつ前記基板を処理する工程とを有する半導体装置の製造方法に係るものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、基板を基板保持具の保持部に保持しつつ処理する処理室と、該処理室を加熱する加熱装置と、前記基板保持具を載置しつつ前記処理室に前記基板を搬入可能とする蓋体と、前記基板保持具の前記保持部と前記蓋体との間に設けられ、前記加熱装置からの熱を断熱する断熱部と、該断熱部に重合せて支持される第１断熱部材と該第１断熱部材より耐熱性に優れる第２断熱部材とを備えるので、第１断熱部材により断熱を行いつつ、第２断熱部材により第１断熱部材の強度を補うので、第１断熱部材の断熱性能を有効に利用でき、断熱部の占めるスペースを小さくでき、基板保持具の保持部の領域を拡大でき生産性を向上させることができる。
【００１２】
又本発明によれば、基板を基板保持具の保持部に保持する工程と、前記基板保持具を載置しつつ処理室に蓋体を介して搬入する工程と、前記処理室を加熱装置により加熱し、前記基板保持具の前記保持部と前記蓋体との間に設けられる断熱部に重合せて支持される第１断熱部材と該第１断熱部材より耐熱性に優れる第２断熱部材とで、前記加熱装置からの熱を断熱しつつ前記基板を処理する工程とを有するので、断熱工程では第１断熱部材により断熱を行いつつ、第２断熱部材により第１断熱部材の強度を補うので、第１断熱部材の断熱性能を有効に利用でき、断熱部の占めるスペースを小さくでき、基板保持具の保持部の領域を拡大でき生産性を向上させることができるという優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。
【００１４】
先ず、図１により本発明が実施される基板処理装置の一例を説明する。
【００１５】
図示される基板処理装置１は、バッチ式縦型基板処理装置であり、主要部が配置される筺体２を有する。該筺体２の正面側には、ポッドステージ３が接続されており、該ポッドステージ３に基板搬送容器であるポッド４が搬送される。該ポッド４には、例えば２５枚の被処理基板としてのウェーハが収納され、図示しない蓋が閉じられた状態で前記ポッドステージ３にセットされる。
【００１６】
前記筺体２内の正面側であって、前記ポッドステージ３に対向する位置に、ポッド搬送装置５が配置されている。該ポッド搬送装置５の近傍には、ポッド棚６、ポッドオープナ７及び基板枚数検知器８が配置されている。前記ポッド棚６は前記ポッドオープナ７の上方に配置され、前記基板枚数検知器８は前記ポッドオープナ７に隣接して配置される。前記ポッド搬送装置５は、前記ポッドステージ３と前記ポッド棚６と前記ポッドオープナ７との間で前記ポッド４を搬送する。前記ポッドオープナ７は、前記ポッド４の蓋を開けるものであり、蓋が開けられた前記ポッド４内の基板の枚数が前記基板枚数検知器８により検知される。
【００１７】
更に、前記筺体２内には、基板移載機１０、ノッチアライナ１１及び基板支持具（ボート）１２が配置されている。前記基板移載機１０は、例えば５枚の基板を取出すことができるアーム（ツイーザ）１３を有し、該アーム１３を進退、回転、昇降することにより、前記ポッドオープナ７の位置に置かれたポッド４を、前記ノッチアライナ１１及び前記ボート１２間で基板を搬送する。前記ノッチアライナ１１は、基板に形成されたノッチ又はオリフラを検出して基板のノッチ又はオリフラを一定の位置に揃えるものである。
【００１８】
更に、前記筺体２内の背面側上部には処理炉１４が配置されている。該処理炉１４内に、複数枚の基板を装填した前記ボート１２が装入され熱処理が行われる。
【００１９】
図２に前記処理炉１４の一例を示す。該処理炉１４は、炭化珪素（ＳｉＣ）製の反応管１６を有する。該反応管１６は、上端部が閉塞され下端部が開放された円筒形状をしており、開放された下端部にはフランジが形成されている。該反応管１６の下方には該反応管１６を支持する様石英製のアダプタ１７が配置される。
【００２０】
該アダプタ１７は上端部と下端部が開放された円筒形状をしており、開放された上端部と下端部にはそれぞれフランジ部が形成されている。前記アダプタ１７の上端部フランジの上面に前記反応管１６の下端部フランジの下面が当接している。該反応管１６と前記アダプタ１７により反応容器１８が構成され、該反応容器１８は処理室２０を画成する。前記反応容器１８の前記アダプタ１７を除いた周囲には、加熱装置としてヒータ１９が配置されている。
【００２１】
前記反応容器１８の下部は、前記ボート１２を挿入する為に開放され、該開放部分（炉口部）は炉口蓋であるシールキャップ２１によりＯリングを挾んで気密に閉塞される。前記シールキャップ２１には前記ボート１２が載置され、前記シールキャップ２１は前記ボート１２と共に昇降手段（ボートエレベータ）により昇降可能となっている。前記シールキャップ２１と前記ボート１２との間は、断熱部２２となっており、炉口部からの放熱を抑制している。
【００２２】
前記ボート１２は基板保持部を有し、該基板保持部には、多数枚、例えば２５〜１００枚のウェーハ２３が略水平状態で隙間を持って多段に保持される。前記ボート１２は、図示しない昇降装置（ボートエレベータ）によって前記反応管１６内（処理室２０）に装脱される。
【００２３】
図３は前記断熱部２２を示している。
【００２４】
該断熱部２２はＳｉＣ製の断熱板ホルダ２４と該断熱板ホルダ２４に装填される断熱板から構成され、該断熱板は前記断熱板ホルダ２４によって周辺を複数箇所で水平の状態に支持される。前記断熱板は更に第１断熱板２６及び第２断熱板２７からなり、前記第１断熱板２６と前記第２断熱板２７は円板状であり、同一径を有していることが好ましい。
【００２５】
又、前記第１断熱板２６は断熱性に優れた部材、例えば石英製、好ましくは、不透明石英製であり、前記第２断熱板２７は前記第１断熱板２６より耐熱性に優れた部材、例えば炭化珪素（ＳｉＣ）製である。
【００２６】
前記断熱板ホルダ２４の上部、即ち基板保持部側には、耐熱性の断熱板、即ち、前記第２断熱板２７が所要枚数装填される。又、前記断熱板ホルダ２４の下部には前記第２断熱板２７が所要枚数装填されると共に該第２断熱板２７の上に前記第１断熱板２６が重合する状態で載置される。
【００２７】
前記断熱部２２の内、より高温となる上部には耐熱性に優れる前記第２断熱板２７が装填され、下部には前記第１断熱板２６と前記第２断熱板２７の組合せ断熱板が装填される。前記第１断熱板２６と前記第２断熱板２７とを組合せることで、断熱性は前記第１断熱板２６によって確保される。又、該第１断熱板２６は、高温で強度が低下し、変形し易くなるが、耐熱性に優れる前記第２断熱板２７に載置されているので、前記第１断熱板２６は前記第２断熱板２７によって全面を支持されている状態となり、強度低下による変形が防止される。
【００２８】
尚、前記断熱板ホルダ２４に装填される断熱板を全て、前記第１断熱板２６と前記第２断熱板２７との組合せとしてもよい。又、上記説明では、前記ボート１２と前記断熱部２２とを別体としたが、一体構造としてもよい。例えば、前記ボート１２の下部を前記シールキャップ２１迄延長し、該シールキャップ２１の下部に前記第１断熱板２６、前記第２断熱板２７を装填し、断熱部２２としてもよい。
【００２９】
次に、前記反応管１６は、１２００℃以上の高温での処理を可能とする為、ＳｉＣ製としてある。ＳｉＣ製の該反応管１６を炉口部迄延ばし、該炉口部をＯリングを介して前記シールキャップ２１でシールする構造とすると、前記反応管１６を介して伝達された熱によりシール部迄高温となり、シール材料であるＯリングを溶かしてしまう虞れがある。Ｏリングを溶かさない様、前記反応管１６のシール部を冷却すると、前記反応管１６が温度差による熱膨張差により破損してしまう。
【００３０】
そこで、前記反応容器１８の内前記ヒータ１９による加熱領域をＳｉＣ製の前記反応管１６で構成し、前記ヒータ１９による加熱領域から外れた部分を石英製の前記アダプタ１７で構成することで、前記反応管１６からの熱の伝達を和らげ、Ｏリングを溶かすことなく、又前記反応管１６を破損することなく炉口部をシールすることが可能となる。
【００３１】
ＳｉＣ製の反応管１６と石英製のアダプタ１７とのシールは、双方の面精度をよくすれば、ＳｉＣ製の反応管１６は前記ヒータ１９の加熱領域に配置されている為、温度差が発生せず、等方的に熱膨張する。よって、ＳｉＣ製の反応管１６下端部のフランジ部分は平面を保つことができ、前記アダプタ１７との間に隙間ができないので、ＳｉＣ製の反応管１６を石英製のアダプタ１７に載せるだけでシール性を確保することができる。
【００３２】
前記アダプタ１７には、該アダプタ１７と一体にガス供給口２８とガス排気口２９とが設けられている。前記ガス供給口２８にはガス導入管３１が、前記ガス排気口２９には排気管３２がそれぞれ接続されている。
【００３３】
前記アダプタ１７の内壁は前記反応管１６の内壁よりも内側にあり（突出しており）、前記アダプタ１７の側壁部（肉厚部）には、前記ガス供給口２８と連通し、垂直方向に向かうガス導入経路３３が設けられ、該ガス導入経路３３は、前記反応管１６の内部であり、前記アダプタ１７の上面に開口している。
【００３４】
前記ガス導入経路３３の上端にノズル３４が挿入され固定されている。即ち、前記アダプタ１７の前記反応管１６の内壁よりも内側に突出した部分の上面に前記ノズル３４が接続され、前記アダプタ１７の上面により前記ノズル３４が支持されることとなる。斯かる構成により、ノズル接続部は熱で変形し難く、又破損し難い。又、前記ノズル３４と前記アダプタ１７の組立て、解体が容易になるという利点もある。
【００３５】
前記ガス導入管３１から前記ガス供給口２８に導入された処理ガスは、前記ガス導入経路３３、前記ノズル３４を介して前記反応管１６内に供給される。尚、前記ノズル３４は、前記反応管１６の内壁に沿って基板配列領域の上端よりも上方、即ち前記ボート１２の上端よりも上方迄延びる様に構成される。
【００３６】
次に、上述した様に構成された基板処理装置１の作用について説明する。
【００３７】
尚、以下の説明に於いて、基板処理装置１を構成する各部の動作はコントローラ３５により制御される。
【００３８】
先ず、前記ポッドステージ３に複数枚のウェーハ２３を収容したポッド４が載置されると、前記ポッド搬送装置５により前記ポッド４を前記ポッドステージ３から前記ポッド棚６へ搬送し、該ポッド棚６に収納する。次に、前記ポッド搬送装置５により、前記ポッド棚６に収納された前記ポッド４を前記ポッドオープナ７に搬送してセットし、該ポッドオープナ７により前記ポッド４の蓋を開き、前記基板枚数検知器８により前記ポッド４に収容されているウェーハ２３の枚数を検知する。
【００３９】
次に、前記基板移載機１０により、前記ポッドオープナ７の位置にある前記ポッド４からウェーハ２３を取出し、前記ノッチアライナ１１に移載する。該ノッチアライナ１１に於いては、ウェーハ２３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ウェーハ２３のノッチを同じ位置に整列させる。次に、前記基板移載機１０により、前記ノッチアライナ１１からウェーハ２３を取出し、前記ボート１２に移載する。
【００４０】
同様にして、１バッチ分のウェーハ２３を前記ボート１２に移載すると、例えば６００℃程度の温度に設定された前記処理炉１４内（処理室２０）に複数枚のウェーハ２３を装填した前記ボート１２を装入し、前記シールキャップ２１により前記処理室２０を密閉する。次に、炉内温度を熱処理温度迄昇温させて、前記ガス導入管３１から前記ガス供給口２８、前記ガス導入経路３３、及び前記ノズル３４を介して前記処理室２０に処理ガスを導入する。
【００４１】
処理ガスには、窒素（Ｎ2 ）、アルゴン（Ａｒ）、水素（Ｈ2 ）、酸素（Ｏ2 ）等が含まれる。ウェーハ２３を熱処理する際、ウェーハ２３は、例えば１２００℃程度以上の温度に加熱される。
【００４２】
ウェーハ２３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、熱処理後のウェーハ２３を支持した前記ボート１２を前記処理炉１４からアンロードし、前記ボート１２に支持された全てのウェーハ２３が冷却される迄、前記ボート１２を所定位置で待機させる。
【００４３】
次に、ウェーハ２３が所定温度迄冷却されると、前記基板移載機１０により、前記ボート１２からウェーハ２３を取出し、前記ポッドオープナ７にセットされている空のポッド４に搬送する。次に、前記ポッド搬送装置５により、ウェーハ２３が収納されたポッド４を前記ポッド棚６、又は前記ポッドステージ３に搬送して一連の処理が完了する。
【００４４】
尚、上記実施の形態の説明に於いては、一度に複数枚の基板を熱処理するバッチ式の基板処理装置を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、枚葉式のものであってもよい。
【００４５】
本発明の基板処理装置は、基板の製造工程にも適用することができる。
【００４６】
ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウェーハの一種であるＳＩＭＯＸ（Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ  ｂｙ  Ｉｍｐｌａｎｔｅｄ  Ｏｘｙｇｅｎ）ウェーハの製造工程の１工程に本発明の基板処理装置を適用する例について説明する。
【００４７】
先ずイオン注入装置等により単結晶シリコンウェー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ェーハを上記実施の形態の基板処理装置を用いて、例えばＡｒ、Ｏ2 雰囲気の下、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、ウェーハ内部にＳｉＯ2 層が形成された（ＳｉＯ2 層が埋込まれた）ＳＩＭＯＸウェーハが作製される。
【００４８】
又、ＳＩＭＯＸウェーハの他、水素アニールウェーハやＡｒアニールウェーハの製造工程の１工程に本発明の基板処理装置を適用することも可能である。この場合、ウェーハを本発明の基板処理装置を用いて、水素雰囲気中若しくはＡｒ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）が作られるウェー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。又、この他、エピタキシャルウェーハの製造工程の１工程に本発明の基板処理装置を適用することも可能である。
【００４９】
以上の様な基板の製造工程の１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、本発明の基板処理装置を適用することができる。
【００５０】
本発明の基板処理装置は、半導体装置（デバイス）の製造工程に適用することも可能である。
【００５１】
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。
【００５２】
この様な半導体デバイスの製造工程の１工程としての熱処理工程を行う場合に於いても、本発明の基板処理装置を適用することができる。
【００５３】
（付記）
又、本発明は以下の実施の態様を含む。
【００５４】
（付記１）基板を基板保持具の保持部に保持しつつ処理する処理室と、該処理室を加熱する加熱装置と、前記基板保持具を載置しつつ前記処理室に前記基板を搬入可能とする蓋体と、前記基板保持具の前記保持部と前記蓋体との間に設けられ、前記加熱装置からの熱を断熱する断熱部と、該断熱部に重合せて支持される第１断熱部材と該第１断熱部材より耐熱性に優れる第２断熱部材とを備えることを特徴とする基板処理装置。
【００５５】
（付記２）前記第１断熱部材は前記第２断熱部材より断熱性に優れる付記１の基板処理装置。
【００５６】
（付記３）前記第１断熱部材を前記第２断熱部材より前記保持部側に位置させ、重合せる付記１の基板処理装置。
【００５７】
（付記４）前記第１断熱部材は石英材で形成されている付記１の基板処理装置。
【００５８】
（付記５）前記第１断熱部材は不透明石英材で形成されている付記１の基板処理装置。
【００５９】
（付記６）前記第２断熱部材は炭化珪素材で形成されている付記１の基板処理装置。
【００６０】
（付記７）前記断熱部は炭化珪素材で形成されている付記１の基板処理装置。
【００６１】
（付記８）前記第１断熱部材と前記第２断熱部材はそれぞれ板状に形成されており、主面サイズを同じサイズとする付記１の基板処理装置。
【００６２】
（付記９）前記第１断熱部材と前記第２断熱部材はそれぞれ円板状に形成されており、主面サイズを同じサイズとする付記１の基板処理装置。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明が実施される基板処理装置の概略斜視図である。
【図２】該基板処理装置に使用される処理炉の一例を示す概略断面図である。
【図３】該処理炉の断熱部を示す部分図である。
【符号の説明】
【００６４】
１              基板処理装置
１２            ボート
１４            処理炉
１９            ヒータ
２０            処理室
２１            シールキャップ
２２            断熱部
２３            ウェーハ
２６            第１断熱板
２７            第２断熱板
【図１】
2009010165.tif 000003
【図２】
2009010165.tif 000004
【図３】
2009010165.tif 000005