熱処理装置
【課題】
熱処理装置に於いて、処理される基板を保持する基板保持具の断熱部の全長、断熱部に用いられる断熱板の枚数を増やすことなく断熱性を向上し、基板処理の歩留りの向上、品質の向上を図る。
【解決手段】
基板を収納し処理する処理室２２と、該処理室を加熱するヒータと、前記処理室内で所要数の基板を保持する基板保持具２１とを具備し、該基板保持具は基板を保持する基板保持部と、該基板保持部の下側に位置し所要数の断熱板が設けられた断熱部とを有し、該断熱部の上部の断熱板のピッチを下部の断熱板のピッチより小さくした。
熱処理装置に於いて、処理される基板を保持する基板保持具の断熱部の全長、断熱部に用いられる断熱板の枚数を増やすことなく断熱性を向上し、基板処理の歩留りの向上、品質の向上を図る。
【解決手段】
基板を収納し処理する処理室２２と、該処理室を加熱するヒータと、前記処理室内で所要数の基板を保持する基板保持具２１とを具備し、該基板保持具は基板を保持する基板保持部と、該基板保持部の下側に位置し所要数の断熱板が設けられた断熱部とを有し、該断熱部の上部の断熱板のピッチを下部の断熱板のピッチより小さくした。
【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酸化膜等の薄膜の生成、酸化、不純物の拡散、アニール処理を行う熱処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体処理工程の１つにシリコンウェーハ等の基板に、薄膜の生成、酸化、或は不純物の拡散、アニール処理を行う工程があり、斯かる処理工程を実施する為に熱処理装置が用いられる。
【０００３】
又、熱処理装置には所要枚数のウェーハの処理を一度に実施するバッチ式の熱処理装置があり、又バッチ式の熱処理装置の１つとして縦型熱処理炉を具備する縦型熱処理装置がある。
【０００４】
該縦型熱処理装置では、所定枚数のウェーハを基板保持具（ボート）により水平姿勢で多段に保持し、基板を保持したボートを熱処理炉内に下端の炉口部から装入して収納し、基板を所定温度に加熱し、処理ガスを供給して熱処理を行う。
【０００５】
処理炉内の温度分布は、熱の放出がある炉口部の温度が低くなっており、例えばシリコンウェーハを熱酸化した場合、ボートの上方から下方に向って膜厚分布が薄くなり、ウェーハ面内の膜厚均一性もボートの上方から下方に向って悪くなるという傾向があった。
【０００６】
従来、ボートの下部には断熱部が形成され、該断熱部によって炉口部からの放熱を抑制している。
【０００７】
図７に於いて、従来の断熱部について説明する。
【０００８】
図７中、１は炉口部を気密に閉塞する炉口蓋としてのシールキャップ、２は基板保持具を示している。図示の基板保持具２は、被処理基板であるウェーハ３が装填される基板保持部（ボート）４と断熱板５，６が装填される断熱部（断熱板ホルダ）７を有している。尚、図中基板保持部４と断熱部７が明確になる様隙間を設けているが、実際は隙間はなく、基板保持部４と断熱部７は接触している。
【０００９】
該断熱部７には、前記断熱板５，６が均等なピッチで装填されている。即ち、前記断熱部７の前記断熱板５，６の装填部分の高さ（長さ）をＬとし、前記断熱板５，６の装填枚数をｎとすると、前記断熱板５，６は装填ピッチｐ＝Ｌ／（ｎ＋１）で装填されている。
【００１０】
又、前記断熱部７の上部は高温となることから、下部の一部を除いて耐熱性に優れた炭化珪素の断熱板５が用いられ、下部の一部には熱遮断性を考慮して熱伝導率の小さい石英の断熱板６が用いられている。
【００１１】
従来の断熱部７での温度変化を図７（Ｂ）に示している。
【００１２】
図７（Ｂ）に示される様に、前記断熱部７での温度変化は直線的に変化しており、該断熱部７での伝熱に於ける抵抗（以下熱伝達抵抗と称す）は、前記断熱部７全長で略一定であることを示している。尚、図７（Ｂ）中、温度変化の傾斜（温度／位置）が熱伝達抵抗を表している。
【００１３】
従来の断熱部７を用いた熱処理炉で、ボート下部に位置するウェーハの膜質の均一性を向上させる方法としては、前記断熱部７の全長を大きくして、炉口部の放熱の影響を少なくする、又前記断熱板５，６の枚数を増やして断熱性（熱伝達抵抗）を大きくする等が考えられるが、前記断熱部７の全長を大きくすることはウェーハ処理領域を小さくして、生産性が低下する。更に、前記断熱板５，６を増やすことはコスト高となる等の問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は斯かる実情に鑑み、断熱部の全長、断熱部に用いられる断熱板の枚数を増やすことなく断熱性を向上し、基板処理の歩留りの向上、品質の向上を図るものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、基板を収納し処理する処理室と、該処理室を加熱するヒータと、前記処理室内で所要数の基板を保持する基板保持具とを具備し、該基板保持具は基板を保持する基板保持部と、該基板保持部の下側に位置し所要数の断熱板が設けられた断熱部とを有し、該断熱部の上部の断熱板のピッチを下部の断熱板のピッチより小さくした熱処理装置に係るものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、基板を収納し処理する処理室と、該処理室を加熱するヒータと、前記処理室内で所要数の基板を保持する基板保持具とを具備し、該基板保持具は基板を保持する基板保持部と、該基板保持部の下側に位置し所要数の断熱板が設けられた断熱部とを有し、該断熱部の上部の断熱板のピッチを下部の断熱板のピッチより小さくしたので、前記断熱部の全長を大きくすることなく、該断熱部上部の熱伝達抵抗が大きくなり、該断熱部の断熱性が向上し、前記基板保持部下部の温度低下を防止でき、該基板保持部下部に位置する基板に成膜される膜厚の減少を防止でき、膜質の向上が図れる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】
【００１７】
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。
【００１８】
先ず、図１により熱処理装置の概略について説明する。
【００１９】
基板処理装置を構成する主要な装置は筐体１１内に収納される。
【００２０】
該筐体１１の前面には基板収納容器の授受部であるＩ／Ｏポート１２が外部に露出して設けられ、該Ｉ／Ｏポート１２には外部搬送装置（図示せず）により搬送された搬送用の基板収納容器１３が載置される。図示では、該基板収納容器１３は防塵用の密閉式の基板収納容器であるＦＯＵＰが用いられ、該ＦＯＵＰには２５枚のウェーハが収納可能である。前記Ｉ／Ｏポート１２は前記基板収納容器１３を２個受載可能であると共に水平移動機構を具備しており、該基板収納容器１３を前記筐体１１内に取込み可能となっている。
【００２１】
該筐体１１の内部には前面側から容器搬送装置１４、該容器搬送装置１４を挾んで前記基板収納容器１３の蓋を開閉する開閉装置１５が設けられている。
【００２２】
該開閉装置１５の上方には複数の基板収納容器１３を収納可能な棚１６を複数有し、該棚１６を回転可能な容器収納装置１７が配設されている。前記開閉装置１５に対向して基板移載装置１８が設けられ、該基板移載装置１８の後方には基板保持具の装脱手段であるボートエレベータ１９が設けられ、前記基板移載装置１８に対向する位置に、基板姿勢整合装置２０が設けられている。
【００２３】
前記ボートエレベータ１９は水平方向に延出するボートアームを有し、該ボートアームにシールキャップ１が支持され、該シールキャップ１に基板保持具である基板保持具２１が載置される。該基板保持具２１は被処理基板（ウェーハ３）を水平姿勢で多段に保持するものであり、ウェーハ３を保持する基板保持部（ボート）４（図２参照）と該基板保持部４の下側に位置する断熱部（断熱板ホルダ）７（図２参照）とを有している。尚、図中基板保持部４と断熱部７が明確になる様隙間を設けているが、実際は隙間はなく、基板保持部４と断熱部７は接触している。
【００２４】
前記ボートエレベータ１９の上方には熱処理炉２２が設けられ、前記ボートエレベータ１９の昇降により前記基板保持具２１が前記熱処理炉２２に装入引出（装脱）される。
【００２５】
前記基板移載装置１８は、所要数、例えば５枚の基板載置プレート（ツイーザ）を有し、１枚ずつ或は５枚一度にウェーハ３を移載可能であり、前記開閉装置１５上の基板収納容器１３、前記基板保持具２１、前記基板姿勢整合装置２０間でウェーハ３の移載を行う様になっている。又、前記基板姿勢整合装置２０は、ウェーハ３に形成されたノッチ、或はオリエンテーションフラットを利用してウェーハの姿勢を所定の状態に合せるものである。
【００２６】
次に、図２により前記熱処理炉２２の一例を説明する。
【００２７】
該熱処理炉２２は、炭化珪素（ＳｉＣ）製の反応管２５、及び該反応管２５が収納される筒状のヒータ２６を有する。前記反応管２５は、上端が閉塞され下端が開放された円筒形状をしており、該反応管２５は下端に石英製のアダプタ２７が配置される。該アダプタ２７は上端、下端が開放された円筒形状であり、該アダプタ２７の上端に前記反応管２５が気密に立設されている。
【００２８】
前記反応管２５と前記アダプタ２７によって処理室２８が画成され、前記ヒータ２６は前記アダプタ２７より上方に配置されている。
【００２９】
該アダプタ２７の下端開放部は炉口部２９を形成し、該炉口部２９は前記シールキャップ１によって気密に閉塞可能である。又、該シールキャップ１は、前記ボートエレベータ１９によって昇降可能に支持され、該シールキャップ１に前記基板保持具２１が載置される。従って、前記ボートエレベータ１９の昇降で前記基板保持具２１は前記炉口部２９を通って前記処理室２８に装脱可能となっている。
【００３０】
前記基板保持具２１は基板保持部（ボート）４と該基板保持部４の下側に位置する断熱部（断熱板ホルダ）７を有し、該断熱部７の上端は前記反応管２５の下端と略同じ位置か、若干前記反応管２５の下端部に入込んでいる。尚、前記断熱部７については後述する。
【００３１】
前記アダプタ２７には、該アダプタ２７と一体にガス供給口３１とガス排気口３２とが設けられ、前記ガス供給口３１にはガス導入管３３が、前記ガス排気口３２には排気管３４がそれぞれ接続されている。
【００３２】
前記アダプタ２７の内壁は前記反応管２５の内壁よりも内側にあり（突出しており）、前記アダプタ２７の側壁内部には、前記ガス供給口３１と連通し、垂直方向に向うガス導入経路３５が設けられ、該ガス導入経路３５の上端は前記アダプタ２７の上端面に開口している。前記ガス導入経路３５の上端部にノズル３６の下端が挿入固定され、該ノズル３６は前記反応管２５の内壁面に沿って前記基板保持具２１の上端よりも上方に延出し、前記処理室２８の上部に開口している。
【００３３】
処理ガスは、前記ガス導入管３３から前記ガス供給口３１、前記ガス導入経路３５、前記ノズル３６を介して前記処理室２８の上部に供給される。
【００３４】
次に上述した様に構成された熱処理装置１０の作用について説明する。
【００３５】
尚、以下の説明に於いて、基板処理装置を構成する各部の動作はコントローラ３９により制御される。
【００３６】
前記Ｉ／Ｏポート１２に所定枚数のウェーハ３を収容した基板収納容器１３が搬入されると、前記容器搬送装置１４により前記基板収納容器１３を前記Ｉ／Ｏポート１２から前記棚１６へ搬送し、該棚１６にストックする。次に、前記容器搬送装置１４により、前記棚１６の基板収納容器１３を前記開閉装置１５に搬送してセットし、該開閉装置１５により基板収納容器１３の蓋を開き、基板枚数検知器（図示せず）により基板収納容器１３に収容されているウェーハ３の枚数を検知する。
【００３７】
次に、前記基板移載装置１８により、前記開閉装置１５の位置にある基板収納容器１３からウェーハ３を取出し、前記基板姿勢整合装置２０に移載する。該基板姿勢整合装置２０に於いて、ウェーハ３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３のノッチを同じ姿勢に整列させる。前記基板移載装置１８により、前記基板姿勢整合装置２０からウェーハ３を取出し、前記基板保持具２１に移載する。
【００３８】
１バッチ分のウェーハ３を前記基板保持具２１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室２８内に複数枚のウェーハ３を装填した前記基板保持具２１を装入し、前記シールキャップ１により前記熱処理炉２２内を密閉する。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３３から前記ガス供給口３１、前記ガス導入経路３５、及び前記ノズル３６を介して前記反応管２５内に処理ガスを導入する。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３を熱処理する際、ウェーハ３は例えば１２００℃程度以上の温度に加熱される。
【００３９】
ウェーハ３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、熱処理済のウェーハ３を保持した前記基板保持具２１を前記熱処理炉２２からアンロードし、前記基板保持具２１に支持された全てのウェーハ３が冷却される迄、前記基板保持具２１を所定位置で待機させる。次に、待機させた基板保持具２１のウェーハ３が所定温度迄冷却されると、前記基板移載装置１８により、前記基板保持具２１からウェーハ３を取出し、前記開閉装置１５にセットされている空の基板収納容器１３に搬送して収容する。次に、前記容器搬送装置１４により、ウェーハ３が収容された基板収納容器１３を前記棚１６、又は前記Ｉ／Ｏポート１２に搬送して一連の処理が完了する。
【００４０】
次に、本発明に係る断熱部７について図３（Ａ）により説明する。
【００４１】
図３中、図７中で示したものと同等のものには同符号を付してある。
【００４２】
前記断熱部７の上部には第１断熱領域４１が形成され、該第１断熱領域４１にはＳｉＣ断熱板５を装填し、下部には第２断熱領域４２が形成され、該第２断熱領域４２には石英断熱板６を装填する。
【００４３】
上部に装填する前記ＳｉＣ断熱板５のピッチｐ１は、前記石英断熱板６の装填ピッチｐ２より小さくする。例えば、断熱板５，６の総数ｎとし、前記断熱部７の長さをＬとすると、ｐ１＜Ｌ／（ｎ＋１）であり、ｐ２≧Ｌ／（ｎ＋１）である。従って、前記第１断熱領域４１と前記第２断熱領域４２との間には、断熱板が装填されていない第３断熱領域４３が形成される。又、前記第１断熱領域４１、第３断熱領域４３は前記ヒータ２６と対向した領域にあり、前記第２断熱領域４２は前記ヒータ２６と対向していない領域に位置している。
【００４４】
次に、前記断熱部７での伝熱について、考察する。
【００４５】
図３（Ａ）に示される様に同面積の円板が一部で支持され、平行に配設された場合、相対する平板間の伝熱は、熱伝導による伝熱は少なく、両平板間に存在する気体による対流伝熱、及び対向面間での輻射伝熱が支配的になると考えられる。
【００４６】
対流伝熱を考慮した場合、前記断熱板５のピッチｐ１が小さくなればなる程、前記断熱板５，５間に存在する気体の対流運動が抑制され、対流伝熱に於ける熱伝達抵抗は大きくなり、前記断熱板５，５間の間隙により温度降下が生じる。従って、狭小なピッチとしてＳｉＣ断熱板５，５間の間隙の数を増やすことで（ＳｉＣ断熱板５の装填枚数を増やすことで）、大きな熱伝達抵抗、大きな温度降下を得ることができる。
【００４７】
次に、輻射伝熱を考慮した場合、相対向している平板の物体１、物体２、…、物体ｎ−１、物体ｎ、物体ｎ＋１、…の、各物体間の差引き輻射伝熱量Ｅｎは、
Ｅ＝εσＳ（Ｔn ４−Ｔn+1 ４） 式１
【００４８】
ここで、εは物体ｎから物体ｎ＋１への有効放射率（０＜ε＜１）
σはステファンボルツマン定数
Ｓは対向する面積であり、本発明では一定である。
【００４９】
式１より、輻射伝熱では、物体ｎと物体ｎ＋１間の距離には影響されず、相対向する表面温度によってのみ決定される。
【００５０】
例えば図４で示される様に、物体１と物体２との間、物体２と物体３との間で温度降下があると、物体１と物体２間の輻射伝熱量Ｅ１、物体２と物体３間の輻射伝熱量Ｅ２は、ε＜１であり、又（Ｔ1 ４−Ｔ2 ４）＞（Ｔ2 ′４−Ｔ3 ４）であるので、Ｅ１＞Ｅ２となり、輻射伝熱量は減少していく。又、物体２内での熱伝導により温度降下があり、Ｔ2 ＞Ｔ2 ′であるので、更に輻射伝熱量Ｅ２は減少する。即ち、熱伝達抵抗は増大する。
【００５１】
従って、輻射伝熱が行われる対向面が増える程、輻射伝熱量が減少していき、熱伝達抵抗が大きくなる。
【００５２】
即ち、前記断熱部７での伝熱について、ＳｉＣ断熱板５のピッチを小さくすることで、又該ＳｉＣ断熱板５の枚数を増やすことで、熱伝達抵抗は増大する。
【００５３】
図３（Ｂ）は、本発明に於ける前記断熱部７での温度変化の状態を示している。
【００５４】
図示される様に、ピッチｐ１を小さくしてＳｉＣ断熱板５を装填することで、前記第１断熱領域４１での熱伝達抵抗が増大する。前記断熱部７下部（前記炉口部２９）での温度を従来の熱処理装置と同一にした場合、熱伝達抵抗が増大した分、前記断熱部７上端部の温度が上昇する。而して、Δθ分だけ保温効果が増大する。
【００５５】
熱伝達抵抗の大小による温度変化を、更に図５により説明する。
【００５６】
本発明に於ける断熱部７での温度変化を直線Ａにより示し、従来に於ける断熱部７の温度変化を直線Ｂで示し、基板処理領域での温度Ｔ１、炉口部での温度をＴ２で示している。
【００５７】
従来の断熱部７の如く、ＳｉＣ断熱板５を均等に配設した場合、前記断熱部７での熱伝達抵抗は略一定となり、該断熱部７の長さをＬとした場合、該断熱部７で充分な温度効果が得られなく、前記基板保持部４の下部の温度が低下している。即ち、炉口部での放熱が前記基板保持部４迄影響を及ぼしている。一方、本発明では熱伝達抵抗を増大させているので、前記第１断熱領域４１で充分な温度降下量が得られ、前記基板保持部４下部での温度をＴ１に維持できる。
【００５８】
而して、従来の断熱部７では、炉口部の放熱の影響が前記基板保持部４に及ばない様にするには前記断熱部７の長さＬを大きくしなければならず、その分前記基板保持部４が狭くなり、１バッチでの処理枚数が減少する。
【００５９】
尚、上記実施の形態に於いて、前記第１断熱領域４１で充分な温度降下量が得られれば、前記第２断熱領域４２の前記石英断熱板６は省略してもよい。
【００６０】
又、前記第１断熱領域４１は前記断熱部７の全長に亘ってもよい。要は、前記断熱部７で所定の温度降下量が得られる様に、前記ピッチｐ１、前記ＳｉＣ断熱板５の枚数を設定すればよい。又、前記ピッチｐ１は必ずしも一定でなくともよく、上部で小さく、下部でそれよりも大きくする様に設定してもよく、又上部で小さく、下方に向って漸次増加する様に設定してもよい。即ち、少なくともウェーハと隣接する部分である上部に於けるＳｉＣ断熱板５のピッチが他の部分に於けるＳｉＣ断熱板５のピッチよりも小さくなる様に設定してもよい。
【００６１】
上記した様に、ＳｉＣ断熱板５，５間の熱伝達抵抗を増加させるには、前記ピッチｐ１は小さければ小さい程よい。然し、現実的には前記ＳｉＣ断熱板５の支持部の強度、加工の困難性、或は該ＳｉＣ断熱板５が加熱により生じる歪み等を考慮すると、ＳｉＣ断熱板５，５間のピッチｐ１は前記基板保持部４のウェーハ３，３間のピッチＰの０．５倍程度が好ましい最小限度とされる。これは、断熱板領域が狭く、その領域での温度変化が大きくなり断熱板に対する熱ストレスが大きくなり、変形、破損の可能性があるからである。又、経験的にピッチＰの１．５倍程度が好ましい最大限度とされる。これは、断熱板領域を長くする必要がある為、これ以上ピッチをあけても無駄であるという理由による。
【００６２】
図６は本発明に係る熱処理装置で処理した場合と、従来の熱処理装置で処理した場合との面内均一性を示しており、従来例を実線、本発明を波線で示している。図示される様に、本発明の熱処理装置で処理した場合、基板保持部４の底部で従来例よりも矢印分だけ面内均一性が向上している（面内均一性の低下を抑えることができる）。又膜厚について、図６中、○が本発明、×が従来例を示している。図示される如く、本発明の熱処理装置で処理した場合、基板保持部４の底部で従来例よりも矢印の分だけ膜厚が増大している（膜厚の減少を抑えることができる）ことが分る。
【００６３】
尚、図６で示された本発明の処理条件は、第１断熱領域４１のピッチｐ１＝０．５Ｐ（ピッチｐ１はウェーハ３，３間のピッチＰの０．５倍）、第２断熱領域４２のピッチｐ２＝１．５Ｐ（ピッチｐ２はウェーハ３，３間のピッチＰの１．５倍）、使用されるガスは、酸素、窒素、アルゴンであり、処理室２８の圧力は常圧であり、処理温度は１３５０℃である。
【００６４】
尚、前記ＳｉＣ断熱板５、前記石英断熱板６等の断熱板を配列する態様としては種々選択が可能である。本発明の実施の形態では断熱板が設けられない前記第３断熱領域４３が形成されたが、該第３断熱領域４３にも断熱板を装填してもよい。この場合、前記第１断熱領域４１で得られなかった断熱性を補うことになり、前記ＳｉＣ断熱板５の枚数は前記第１断熱領域４１より少なくてよく、又ピッチも該第１断熱領域４１に比べて大きくしてもよい。
【００６５】
即ち、態様の１としては、前記第１断熱領域４１で要求される全ての断熱性を満たす様に、ピッチｐ１、ＳｉＣ断熱板５の枚数を設定する。態様の２としては、前記第１断熱領域４１で要求される大部分の断熱性を満たす様に、ピッチｐ１、ＳｉＣ断熱板５の枚数を設定し、残りの断熱性を前記第２断熱領域４２、前記第３断熱領域４３に負担させる様に、適宜前記第２断熱領域４２、前記第３断熱領域４３に前記断熱板５，６を所要ピッチで、所要枚数装填する。
【００６６】
尚、製作コストを考慮すれば、断熱板の枚数は少ない方がよく、前記第１断熱領域４１で所定の断熱効果が得られれば、前記第２断熱領域４２、前記第３断熱領域４３に装填する断熱板は少ない方がよく、省略するか、図３（Ａ）の様に非装填部を設けるか、或は少枚数を粗いピッチで装填する。
【００６７】
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熱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。
【００６８】
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。
【００６９】
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工程に本発明の熱処理装置を適用する例について説明する。
【００７０】
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、ウェーハ内部にＳｉＯ2 層が形成された（ＳｉＯ2 層が埋め込まれた）ＳＩＭＯＸウェーハが製作される。
【００７１】
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工程に本発明の熱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熱処理装置を用いて、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工程に本発明の熱処理装置を適用することも可能である。
【００７２】
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、本発明の熱処理装置を適用することができる。
【００７３】
本発明の熱処理装置は、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。
【００７４】
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。
【００７５】
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、本発明の熱処理装置を適用することができる。
【００７６】
（付記）
又、本発明は以下の実施の態様を含む。
【００７７】
（付記１）基板を収納し処理する処理室と、該処理室を加熱するヒータと、前記処理室内で所要数の基板を保持する基板保持具とを具備し、該基板保持具は基板を保持する基板保持部と、該基板保持部の下側に位置し所要数の断熱板が設けられた断熱部とを有し、該断熱部の上部の断熱板のピッチを下部の断熱板のピッチより小さくしたことを特徴とする熱処理装置。
【００７８】
（付記２）付記１の熱処理装置を用いて基板を処理することを特徴とする基板処理方法、熱処理方法、半導体装置の製造方法、基板の製造方法。
【００７９】
（付記３）基板を処理する処理室と、該処理室内を加熱するヒータと、前記処理室内で複数枚の基板を保持する保持具と、該保持具の下方に設けられた複数枚の断熱板と、該断熱板の下方に設けられた前記処理室を閉塞するシールキャップとを有し、前記断熱板の配列領域は、少なくとも基板と隣接する第１の領域と、該第１の領域と隣接する第２の領域とを有し、前記第１の領域に於ける断熱板のピッチが、前記第２の領域に於ける断熱板のピッチよりも小さいことを特徴とする熱処理装置。
【００８０】
（付記４）付記３の熱処理装置を用いて基板を処理することを特徴とする基板処理方法、熱処理方法、半導体装置の製造方法、基板の製造方法。
【００８１】
（付記５）付記３、付記４に於いて、前記第１の領域に於ける断熱板のピッチが基板のピッチの０．５倍以上１．５倍未満であり、前記第２の領域に於ける断熱板のピッチが基板のピッチの１．５倍程度以上であること。
【００８２】
（付記６）付記３、付記４に於いて、前記第１の領域に於ける断熱板のピッチが基板のピッチよりも小さいこと。
【００８３】
（付記７）付記３、付記４に於いて、前記第２の領域に於ける断熱板のピッチが基板のピッチよりも大きいこと。
【００８４】
（付記８）付記３、付記４に於いて、少なくとも前記第１の領域はヒータと対向する領域に配置されること。
【００８５】
（付記９）付記３、付記４に於いて、前記第１の領域はヒータと対向する領域に配置され、前記第２の領域はヒータと対向しない領域に配置されること。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明に係る熱処理装置の概略斜視図である。
【図２】該熱処理装置に使用される熱処理炉の概略断面図である。
【図３】（Ａ）は該熱処理装置に使用されるボートの一部を示す説明図、（Ｂ）は該ボートの断熱部での温度降下を示す線図である。
【図４】輻射伝熱を示す説明図である。
【図５】本発明の断熱部に於ける温度降下と従来例の断熱部に於ける温度降下の比較を示す線図である。
【図６】本発明で処理した場合の膜厚、面内均一性を示す線図である。
【図７】（Ａ）は従来例の熱処理装置に使用されるボートの一部を示す説明図、（Ｂ）は該ボートの断熱部での温度降下を示す線図である。
【符号の説明】
【００８７】
１ シールキャップ
３ ウェーハ
４ 基板保持部
５ ＳｉＣ断熱板
６ 石英断熱板
７ 断熱部
２１ ボート
２５ 反応管
２８ 処理室
２９ 炉口部
４１ 第１断熱領域
４２ 第２断熱領域
４３ 第３断熱領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンウェーハ等の基板に酸化膜等の薄膜の生成、酸化、不純物の拡散、アニール処理を行う熱処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体処理工程の１つにシリコンウェーハ等の基板に、薄膜の生成、酸化、或は不純物の拡散、アニール処理を行う工程があり、斯かる処理工程を実施する為に熱処理装置が用いられる。
【０００３】
又、熱処理装置には所要枚数のウェーハの処理を一度に実施するバッチ式の熱処理装置があり、又バッチ式の熱処理装置の１つとして縦型熱処理炉を具備する縦型熱処理装置がある。
【０００４】
該縦型熱処理装置では、所定枚数のウェーハを基板保持具（ボート）により水平姿勢で多段に保持し、基板を保持したボートを熱処理炉内に下端の炉口部から装入して収納し、基板を所定温度に加熱し、処理ガスを供給して熱処理を行う。
【０００５】
処理炉内の温度分布は、熱の放出がある炉口部の温度が低くなっており、例えばシリコンウェーハを熱酸化した場合、ボートの上方から下方に向って膜厚分布が薄くなり、ウェーハ面内の膜厚均一性もボートの上方から下方に向って悪くなるという傾向があった。
【０００６】
従来、ボートの下部には断熱部が形成され、該断熱部によって炉口部からの放熱を抑制している。
【０００７】
図７に於いて、従来の断熱部について説明する。
【０００８】
図７中、１は炉口部を気密に閉塞する炉口蓋としてのシールキャップ、２は基板保持具を示している。図示の基板保持具２は、被処理基板であるウェーハ３が装填される基板保持部（ボート）４と断熱板５，６が装填される断熱部（断熱板ホルダ）７を有している。尚、図中基板保持部４と断熱部７が明確になる様隙間を設けているが、実際は隙間はなく、基板保持部４と断熱部７は接触している。
【０００９】
該断熱部７には、前記断熱板５，６が均等なピッチで装填されている。即ち、前記断熱部７の前記断熱板５，６の装填部分の高さ（長さ）をＬとし、前記断熱板５，６の装填枚数をｎとすると、前記断熱板５，６は装填ピッチｐ＝Ｌ／（ｎ＋１）で装填されている。
【００１０】
又、前記断熱部７の上部は高温となることから、下部の一部を除いて耐熱性に優れた炭化珪素の断熱板５が用いられ、下部の一部には熱遮断性を考慮して熱伝導率の小さい石英の断熱板６が用いられている。
【００１１】
従来の断熱部７での温度変化を図７（Ｂ）に示している。
【００１２】
図７（Ｂ）に示される様に、前記断熱部７での温度変化は直線的に変化しており、該断熱部７での伝熱に於ける抵抗（以下熱伝達抵抗と称す）は、前記断熱部７全長で略一定であることを示している。尚、図７（Ｂ）中、温度変化の傾斜（温度／位置）が熱伝達抵抗を表している。
【００１３】
従来の断熱部７を用いた熱処理炉で、ボート下部に位置するウェーハの膜質の均一性を向上させる方法としては、前記断熱部７の全長を大きくして、炉口部の放熱の影響を少なくする、又前記断熱板５，６の枚数を増やして断熱性（熱伝達抵抗）を大きくする等が考えられるが、前記断熱部７の全長を大きくすることはウェーハ処理領域を小さくして、生産性が低下する。更に、前記断熱板５，６を増やすことはコスト高となる等の問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は斯かる実情に鑑み、断熱部の全長、断熱部に用いられる断熱板の枚数を増やすことなく断熱性を向上し、基板処理の歩留りの向上、品質の向上を図るものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、基板を収納し処理する処理室と、該処理室を加熱するヒータと、前記処理室内で所要数の基板を保持する基板保持具とを具備し、該基板保持具は基板を保持する基板保持部と、該基板保持部の下側に位置し所要数の断熱板が設けられた断熱部とを有し、該断熱部の上部の断熱板のピッチを下部の断熱板のピッチより小さくした熱処理装置に係るものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、基板を収納し処理する処理室と、該処理室を加熱するヒータと、前記処理室内で所要数の基板を保持する基板保持具とを具備し、該基板保持具は基板を保持する基板保持部と、該基板保持部の下側に位置し所要数の断熱板が設けられた断熱部とを有し、該断熱部の上部の断熱板のピッチを下部の断熱板のピッチより小さくしたので、前記断熱部の全長を大きくすることなく、該断熱部上部の熱伝達抵抗が大きくなり、該断熱部の断熱性が向上し、前記基板保持部下部の温度低下を防止でき、該基板保持部下部に位置する基板に成膜される膜厚の減少を防止でき、膜質の向上が図れる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】
【００１７】
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。
【００１８】
先ず、図１により熱処理装置の概略について説明する。
【００１９】
基板処理装置を構成する主要な装置は筐体１１内に収納される。
【００２０】
該筐体１１の前面には基板収納容器の授受部であるＩ／Ｏポート１２が外部に露出して設けられ、該Ｉ／Ｏポート１２には外部搬送装置（図示せず）により搬送された搬送用の基板収納容器１３が載置される。図示では、該基板収納容器１３は防塵用の密閉式の基板収納容器であるＦＯＵＰが用いられ、該ＦＯＵＰには２５枚のウェーハが収納可能である。前記Ｉ／Ｏポート１２は前記基板収納容器１３を２個受載可能であると共に水平移動機構を具備しており、該基板収納容器１３を前記筐体１１内に取込み可能となっている。
【００２１】
該筐体１１の内部には前面側から容器搬送装置１４、該容器搬送装置１４を挾んで前記基板収納容器１３の蓋を開閉する開閉装置１５が設けられている。
【００２２】
該開閉装置１５の上方には複数の基板収納容器１３を収納可能な棚１６を複数有し、該棚１６を回転可能な容器収納装置１７が配設されている。前記開閉装置１５に対向して基板移載装置１８が設けられ、該基板移載装置１８の後方には基板保持具の装脱手段であるボートエレベータ１９が設けられ、前記基板移載装置１８に対向する位置に、基板姿勢整合装置２０が設けられている。
【００２３】
前記ボートエレベータ１９は水平方向に延出するボートアームを有し、該ボートアームにシールキャップ１が支持され、該シールキャップ１に基板保持具である基板保持具２１が載置される。該基板保持具２１は被処理基板（ウェーハ３）を水平姿勢で多段に保持するものであり、ウェーハ３を保持する基板保持部（ボート）４（図２参照）と該基板保持部４の下側に位置する断熱部（断熱板ホルダ）７（図２参照）とを有している。尚、図中基板保持部４と断熱部７が明確になる様隙間を設けているが、実際は隙間はなく、基板保持部４と断熱部７は接触している。
【００２４】
前記ボートエレベータ１９の上方には熱処理炉２２が設けられ、前記ボートエレベータ１９の昇降により前記基板保持具２１が前記熱処理炉２２に装入引出（装脱）される。
【００２５】
前記基板移載装置１８は、所要数、例えば５枚の基板載置プレート（ツイーザ）を有し、１枚ずつ或は５枚一度にウェーハ３を移載可能であり、前記開閉装置１５上の基板収納容器１３、前記基板保持具２１、前記基板姿勢整合装置２０間でウェーハ３の移載を行う様になっている。又、前記基板姿勢整合装置２０は、ウェーハ３に形成されたノッチ、或はオリエンテーションフラットを利用してウェーハの姿勢を所定の状態に合せるものである。
【００２６】
次に、図２により前記熱処理炉２２の一例を説明する。
【００２７】
該熱処理炉２２は、炭化珪素（ＳｉＣ）製の反応管２５、及び該反応管２５が収納される筒状のヒータ２６を有する。前記反応管２５は、上端が閉塞され下端が開放された円筒形状をしており、該反応管２５は下端に石英製のアダプタ２７が配置される。該アダプタ２７は上端、下端が開放された円筒形状であり、該アダプタ２７の上端に前記反応管２５が気密に立設されている。
【００２８】
前記反応管２５と前記アダプタ２７によって処理室２８が画成され、前記ヒータ２６は前記アダプタ２７より上方に配置されている。
【００２９】
該アダプタ２７の下端開放部は炉口部２９を形成し、該炉口部２９は前記シールキャップ１によって気密に閉塞可能である。又、該シールキャップ１は、前記ボートエレベータ１９によって昇降可能に支持され、該シールキャップ１に前記基板保持具２１が載置される。従って、前記ボートエレベータ１９の昇降で前記基板保持具２１は前記炉口部２９を通って前記処理室２８に装脱可能となっている。
【００３０】
前記基板保持具２１は基板保持部（ボート）４と該基板保持部４の下側に位置する断熱部（断熱板ホルダ）７を有し、該断熱部７の上端は前記反応管２５の下端と略同じ位置か、若干前記反応管２５の下端部に入込んでいる。尚、前記断熱部７については後述する。
【００３１】
前記アダプタ２７には、該アダプタ２７と一体にガス供給口３１とガス排気口３２とが設けられ、前記ガス供給口３１にはガス導入管３３が、前記ガス排気口３２には排気管３４がそれぞれ接続されている。
【００３２】
前記アダプタ２７の内壁は前記反応管２５の内壁よりも内側にあり（突出しており）、前記アダプタ２７の側壁内部には、前記ガス供給口３１と連通し、垂直方向に向うガス導入経路３５が設けられ、該ガス導入経路３５の上端は前記アダプタ２７の上端面に開口している。前記ガス導入経路３５の上端部にノズル３６の下端が挿入固定され、該ノズル３６は前記反応管２５の内壁面に沿って前記基板保持具２１の上端よりも上方に延出し、前記処理室２８の上部に開口している。
【００３３】
処理ガスは、前記ガス導入管３３から前記ガス供給口３１、前記ガス導入経路３５、前記ノズル３６を介して前記処理室２８の上部に供給される。
【００３４】
次に上述した様に構成された熱処理装置１０の作用について説明する。
【００３５】
尚、以下の説明に於いて、基板処理装置を構成する各部の動作はコントローラ３９により制御される。
【００３６】
前記Ｉ／Ｏポート１２に所定枚数のウェーハ３を収容した基板収納容器１３が搬入されると、前記容器搬送装置１４により前記基板収納容器１３を前記Ｉ／Ｏポート１２から前記棚１６へ搬送し、該棚１６にストックする。次に、前記容器搬送装置１４により、前記棚１６の基板収納容器１３を前記開閉装置１５に搬送してセットし、該開閉装置１５により基板収納容器１３の蓋を開き、基板枚数検知器（図示せず）により基板収納容器１３に収容されているウェーハ３の枚数を検知する。
【００３７】
次に、前記基板移載装置１８により、前記開閉装置１５の位置にある基板収納容器１３からウェーハ３を取出し、前記基板姿勢整合装置２０に移載する。該基板姿勢整合装置２０に於いて、ウェーハ３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３のノッチを同じ姿勢に整列させる。前記基板移載装置１８により、前記基板姿勢整合装置２０からウェーハ３を取出し、前記基板保持具２１に移載する。
【００３８】
１バッチ分のウェーハ３を前記基板保持具２１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室２８内に複数枚のウェーハ３を装填した前記基板保持具２１を装入し、前記シールキャップ１により前記熱処理炉２２内を密閉する。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３３から前記ガス供給口３１、前記ガス導入経路３５、及び前記ノズル３６を介して前記反応管２５内に処理ガスを導入する。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３を熱処理する際、ウェーハ３は例えば１２００℃程度以上の温度に加熱される。
【００３９】
ウェーハ３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、熱処理済のウェーハ３を保持した前記基板保持具２１を前記熱処理炉２２からアンロードし、前記基板保持具２１に支持された全てのウェーハ３が冷却される迄、前記基板保持具２１を所定位置で待機させる。次に、待機させた基板保持具２１のウェーハ３が所定温度迄冷却されると、前記基板移載装置１８により、前記基板保持具２１からウェーハ３を取出し、前記開閉装置１５にセットされている空の基板収納容器１３に搬送して収容する。次に、前記容器搬送装置１４により、ウェーハ３が収容された基板収納容器１３を前記棚１６、又は前記Ｉ／Ｏポート１２に搬送して一連の処理が完了する。
【００４０】
次に、本発明に係る断熱部７について図３（Ａ）により説明する。
【００４１】
図３中、図７中で示したものと同等のものには同符号を付してある。
【００４２】
前記断熱部７の上部には第１断熱領域４１が形成され、該第１断熱領域４１にはＳｉＣ断熱板５を装填し、下部には第２断熱領域４２が形成され、該第２断熱領域４２には石英断熱板６を装填する。
【００４３】
上部に装填する前記ＳｉＣ断熱板５のピッチｐ１は、前記石英断熱板６の装填ピッチｐ２より小さくする。例えば、断熱板５，６の総数ｎとし、前記断熱部７の長さをＬとすると、ｐ１＜Ｌ／（ｎ＋１）であり、ｐ２≧Ｌ／（ｎ＋１）である。従って、前記第１断熱領域４１と前記第２断熱領域４２との間には、断熱板が装填されていない第３断熱領域４３が形成される。又、前記第１断熱領域４１、第３断熱領域４３は前記ヒータ２６と対向した領域にあり、前記第２断熱領域４２は前記ヒータ２６と対向していない領域に位置している。
【００４４】
次に、前記断熱部７での伝熱について、考察する。
【００４５】
図３（Ａ）に示される様に同面積の円板が一部で支持され、平行に配設された場合、相対する平板間の伝熱は、熱伝導による伝熱は少なく、両平板間に存在する気体による対流伝熱、及び対向面間での輻射伝熱が支配的になると考えられる。
【００４６】
対流伝熱を考慮した場合、前記断熱板５のピッチｐ１が小さくなればなる程、前記断熱板５，５間に存在する気体の対流運動が抑制され、対流伝熱に於ける熱伝達抵抗は大きくなり、前記断熱板５，５間の間隙により温度降下が生じる。従って、狭小なピッチとしてＳｉＣ断熱板５，５間の間隙の数を増やすことで（ＳｉＣ断熱板５の装填枚数を増やすことで）、大きな熱伝達抵抗、大きな温度降下を得ることができる。
【００４７】
次に、輻射伝熱を考慮した場合、相対向している平板の物体１、物体２、…、物体ｎ−１、物体ｎ、物体ｎ＋１、…の、各物体間の差引き輻射伝熱量Ｅｎは、
Ｅ＝εσＳ（Ｔn ４−Ｔn+1 ４） 式１
【００４８】
ここで、εは物体ｎから物体ｎ＋１への有効放射率（０＜ε＜１）
σはステファンボルツマン定数
Ｓは対向する面積であり、本発明では一定である。
【００４９】
式１より、輻射伝熱では、物体ｎと物体ｎ＋１間の距離には影響されず、相対向する表面温度によってのみ決定される。
【００５０】
例えば図４で示される様に、物体１と物体２との間、物体２と物体３との間で温度降下があると、物体１と物体２間の輻射伝熱量Ｅ１、物体２と物体３間の輻射伝熱量Ｅ２は、ε＜１であり、又（Ｔ1 ４−Ｔ2 ４）＞（Ｔ2 ′４−Ｔ3 ４）であるので、Ｅ１＞Ｅ２となり、輻射伝熱量は減少していく。又、物体２内での熱伝導により温度降下があり、Ｔ2 ＞Ｔ2 ′であるので、更に輻射伝熱量Ｅ２は減少する。即ち、熱伝達抵抗は増大する。
【００５１】
従って、輻射伝熱が行われる対向面が増える程、輻射伝熱量が減少していき、熱伝達抵抗が大きくなる。
【００５２】
即ち、前記断熱部７での伝熱について、ＳｉＣ断熱板５のピッチを小さくすることで、又該ＳｉＣ断熱板５の枚数を増やすことで、熱伝達抵抗は増大する。
【００５３】
図３（Ｂ）は、本発明に於ける前記断熱部７での温度変化の状態を示している。
【００５４】
図示される様に、ピッチｐ１を小さくしてＳｉＣ断熱板５を装填することで、前記第１断熱領域４１での熱伝達抵抗が増大する。前記断熱部７下部（前記炉口部２９）での温度を従来の熱処理装置と同一にした場合、熱伝達抵抗が増大した分、前記断熱部７上端部の温度が上昇する。而して、Δθ分だけ保温効果が増大する。
【００５５】
熱伝達抵抗の大小による温度変化を、更に図５により説明する。
【００５６】
本発明に於ける断熱部７での温度変化を直線Ａにより示し、従来に於ける断熱部７の温度変化を直線Ｂで示し、基板処理領域での温度Ｔ１、炉口部での温度をＴ２で示している。
【００５７】
従来の断熱部７の如く、ＳｉＣ断熱板５を均等に配設した場合、前記断熱部７での熱伝達抵抗は略一定となり、該断熱部７の長さをＬとした場合、該断熱部７で充分な温度効果が得られなく、前記基板保持部４の下部の温度が低下している。即ち、炉口部での放熱が前記基板保持部４迄影響を及ぼしている。一方、本発明では熱伝達抵抗を増大させているので、前記第１断熱領域４１で充分な温度降下量が得られ、前記基板保持部４下部での温度をＴ１に維持できる。
【００５８】
而して、従来の断熱部７では、炉口部の放熱の影響が前記基板保持部４に及ばない様にするには前記断熱部７の長さＬを大きくしなければならず、その分前記基板保持部４が狭くなり、１バッチでの処理枚数が減少する。
【００５９】
尚、上記実施の形態に於いて、前記第１断熱領域４１で充分な温度降下量が得られれば、前記第２断熱領域４２の前記石英断熱板６は省略してもよい。
【００６０】
又、前記第１断熱領域４１は前記断熱部７の全長に亘ってもよい。要は、前記断熱部７で所定の温度降下量が得られる様に、前記ピッチｐ１、前記ＳｉＣ断熱板５の枚数を設定すればよい。又、前記ピッチｐ１は必ずしも一定でなくともよく、上部で小さく、下部でそれよりも大きくする様に設定してもよく、又上部で小さく、下方に向って漸次増加する様に設定してもよい。即ち、少なくともウェーハと隣接する部分である上部に於けるＳｉＣ断熱板５のピッチが他の部分に於けるＳｉＣ断熱板５のピッチよりも小さくなる様に設定してもよい。
【００６１】
上記した様に、ＳｉＣ断熱板５，５間の熱伝達抵抗を増加させるには、前記ピッチｐ１は小さければ小さい程よい。然し、現実的には前記ＳｉＣ断熱板５の支持部の強度、加工の困難性、或は該ＳｉＣ断熱板５が加熱により生じる歪み等を考慮すると、ＳｉＣ断熱板５，５間のピッチｐ１は前記基板保持部４のウェーハ３，３間のピッチＰの０．５倍程度が好ましい最小限度とされる。これは、断熱板領域が狭く、その領域での温度変化が大きくなり断熱板に対する熱ストレスが大きくなり、変形、破損の可能性があるからである。又、経験的にピッチＰの１．５倍程度が好ましい最大限度とされる。これは、断熱板領域を長くする必要がある為、これ以上ピッチをあけても無駄であるという理由による。
【００６２】
図６は本発明に係る熱処理装置で処理した場合と、従来の熱処理装置で処理した場合との面内均一性を示しており、従来例を実線、本発明を波線で示している。図示される様に、本発明の熱処理装置で処理した場合、基板保持部４の底部で従来例よりも矢印分だけ面内均一性が向上している（面内均一性の低下を抑えることができる）。又膜厚について、図６中、○が本発明、×が従来例を示している。図示される如く、本発明の熱処理装置で処理した場合、基板保持部４の底部で従来例よりも矢印の分だけ膜厚が増大している（膜厚の減少を抑えることができる）ことが分る。
【００６３】
尚、図６で示された本発明の処理条件は、第１断熱領域４１のピッチｐ１＝０．５Ｐ（ピッチｐ１はウェーハ３，３間のピッチＰの０．５倍）、第２断熱領域４２のピッチｐ２＝１．５Ｐ（ピッチｐ２はウェーハ３，３間のピッチＰの１．５倍）、使用されるガスは、酸素、窒素、アルゴンであり、処理室２８の圧力は常圧であり、処理温度は１３５０℃である。
【００６４】
尚、前記ＳｉＣ断熱板５、前記石英断熱板６等の断熱板を配列する態様としては種々選択が可能である。本発明の実施の形態では断熱板が設けられない前記第３断熱領域４３が形成されたが、該第３断熱領域４３にも断熱板を装填してもよい。この場合、前記第１断熱領域４１で得られなかった断熱性を補うことになり、前記ＳｉＣ断熱板５の枚数は前記第１断熱領域４１より少なくてよく、又ピッチも該第１断熱領域４１に比べて大きくしてもよい。
【００６５】
即ち、態様の１としては、前記第１断熱領域４１で要求される全ての断熱性を満たす様に、ピッチｐ１、ＳｉＣ断熱板５の枚数を設定する。態様の２としては、前記第１断熱領域４１で要求される大部分の断熱性を満たす様に、ピッチｐ１、ＳｉＣ断熱板５の枚数を設定し、残りの断熱性を前記第２断熱領域４２、前記第３断熱領域４３に負担させる様に、適宜前記第２断熱領域４２、前記第３断熱領域４３に前記断熱板５，６を所要ピッチで、所要枚数装填する。
【００６６】
尚、製作コストを考慮すれば、断熱板の枚数は少ない方がよく、前記第１断熱領域４１で所定の断熱効果が得られれば、前記第２断熱領域４２、前記第３断熱領域４３に装填する断熱板は少ない方がよく、省略するか、図３（Ａ）の様に非装填部を設けるか、或は少枚数を粗いピッチで装填する。
【００６７】
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熱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。
【００６８】
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。
【００６９】
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工程に本発明の熱処理装置を適用する例について説明する。
【００７０】
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、ウェーハ内部にＳｉＯ2 層が形成された（ＳｉＯ2 層が埋め込まれた）ＳＩＭＯＸウェーハが製作される。
【００７１】
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工程に本発明の熱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熱処理装置を用いて、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工程に本発明の熱処理装置を適用することも可能である。
【００７２】
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、本発明の熱処理装置を適用することができる。
【００７３】
本発明の熱処理装置は、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。
【００７４】
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。
【００７５】
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、本発明の熱処理装置を適用することができる。
【００７６】
（付記）
又、本発明は以下の実施の態様を含む。
【００７７】
（付記１）基板を収納し処理する処理室と、該処理室を加熱するヒータと、前記処理室内で所要数の基板を保持する基板保持具とを具備し、該基板保持具は基板を保持する基板保持部と、該基板保持部の下側に位置し所要数の断熱板が設けられた断熱部とを有し、該断熱部の上部の断熱板のピッチを下部の断熱板のピッチより小さくしたことを特徴とする熱処理装置。
【００７８】
（付記２）付記１の熱処理装置を用いて基板を処理することを特徴とする基板処理方法、熱処理方法、半導体装置の製造方法、基板の製造方法。
【００７９】
（付記３）基板を処理する処理室と、該処理室内を加熱するヒータと、前記処理室内で複数枚の基板を保持する保持具と、該保持具の下方に設けられた複数枚の断熱板と、該断熱板の下方に設けられた前記処理室を閉塞するシールキャップとを有し、前記断熱板の配列領域は、少なくとも基板と隣接する第１の領域と、該第１の領域と隣接する第２の領域とを有し、前記第１の領域に於ける断熱板のピッチが、前記第２の領域に於ける断熱板のピッチよりも小さいことを特徴とする熱処理装置。
【００８０】
（付記４）付記３の熱処理装置を用いて基板を処理することを特徴とする基板処理方法、熱処理方法、半導体装置の製造方法、基板の製造方法。
【００８１】
（付記５）付記３、付記４に於いて、前記第１の領域に於ける断熱板のピッチが基板のピッチの０．５倍以上１．５倍未満であり、前記第２の領域に於ける断熱板のピッチが基板のピッチの１．５倍程度以上であること。
【００８２】
（付記６）付記３、付記４に於いて、前記第１の領域に於ける断熱板のピッチが基板のピッチよりも小さいこと。
【００８３】
（付記７）付記３、付記４に於いて、前記第２の領域に於ける断熱板のピッチが基板のピッチよりも大きいこと。
【００８４】
（付記８）付記３、付記４に於いて、少なくとも前記第１の領域はヒータと対向する領域に配置されること。
【００８５】
（付記９）付記３、付記４に於いて、前記第１の領域はヒータと対向する領域に配置され、前記第２の領域はヒータと対向しない領域に配置されること。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明に係る熱処理装置の概略斜視図である。
【図２】該熱処理装置に使用される熱処理炉の概略断面図である。
【図３】（Ａ）は該熱処理装置に使用されるボートの一部を示す説明図、（Ｂ）は該ボートの断熱部での温度降下を示す線図である。
【図４】輻射伝熱を示す説明図である。
【図５】本発明の断熱部に於ける温度降下と従来例の断熱部に於ける温度降下の比較を示す線図である。
【図６】本発明で処理した場合の膜厚、面内均一性を示す線図である。
【図７】（Ａ）は従来例の熱処理装置に使用されるボートの一部を示す説明図、（Ｂ）は該ボートの断熱部での温度降下を示す線図である。
【符号の説明】
【００８７】
１ シールキャップ
３ ウェーハ
４ 基板保持部
５ ＳｉＣ断熱板
６ 石英断熱板
７ 断熱部
２１ ボート
２５ 反応管
２８ 処理室
２９ 炉口部
４１ 第１断熱領域
４２ 第２断熱領域
４３ 第３断熱領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を収納し処理する処理室と、該処理室を加熱するヒータと、前記処理室内で所要数の基板を保持する基板保持具とを具備し、該基板保持具は基板を保持する基板保持部と、該基板保持部の下側に位置し所要数の断熱板が設けられた断熱部とを有し、該断熱部の上部の断熱板のピッチを下部の断熱板のピッチより小さくしたことを特徴とする熱処理装置。
【請求項１】
基板を収納し処理する処理室と、該処理室を加熱するヒータと、前記処理室内で所要数の基板を保持する基板保持具とを具備し、該基板保持具は基板を保持する基板保持部と、該基板保持部の下側に位置し所要数の断熱板が設けられた断熱部とを有し、該断熱部の上部の断熱板のピッチを下部の断熱板のピッチより小さくしたことを特徴とする熱処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−１３４５１８（Ｐ２００７−１３４５１８Ａ）
【公開日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３２６５２４（Ｐ２００５−３２６５２４）
【出願日】平成１７年１１月１０日（２００５．１１．１０）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月１０日（２００５．１１．１０）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
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