縦型熱処理装置
【課題】基板保持具に棚状に積載された複数の基板に対して成膜ガスを供給して成膜処理を行うにあたり、パーティクルの発生や基板と基板保持具との張り付きを抑えることのできる縦型熱処理装置を提供すること。
【解決手段】ウエハＷの各々の収納位置毎に、ウエハＷの周方向に互いに離間した位置において当該ウエハＷの周縁部を下方側から各々支持する複数の主保持部３３ａと、これら主保持部３３ａに対してウエハＷの周方向に離れた位置に設けられ、各々の主保持部３３ａに支持されるウエハＷの周縁部に対して前記傾斜軸方向において下方側から臨む位置に配置された補助保持部３３ｂと、を設けて、このウエハボート１１が１回転する度に、ウエハＷの姿勢が各々の主保持部３３ａで支持される姿勢と主保持部３３ａの少なくとも１つ及び補助保持部３３ｂにより支持される姿勢との間で変わるようにする。
【解決手段】ウエハＷの各々の収納位置毎に、ウエハＷの周方向に互いに離間した位置において当該ウエハＷの周縁部を下方側から各々支持する複数の主保持部３３ａと、これら主保持部３３ａに対してウエハＷの周方向に離れた位置に設けられ、各々の主保持部３３ａに支持されるウエハＷの周縁部に対して前記傾斜軸方向において下方側から臨む位置に配置された補助保持部３３ｂと、を設けて、このウエハボート１１が１回転する度に、ウエハＷの姿勢が各々の主保持部３３ａで支持される姿勢と主保持部３３ａの少なくとも１つ及び補助保持部３３ｂにより支持される姿勢との間で変わるようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板保持具に棚状に積載された複数枚の基板に対して成膜ガスを供給して成膜処理を行う縦型熱処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハ（以下「ウエハ」と言う）に対して成膜処理を行う熱処理装置として、基板保持具であるウエハボートに複数枚のウエハを棚状に積載して反応管内に搬入し、成膜処理を行う縦型熱処理装置が知られている。このウエハボートの天板及び底板間に設けられた支柱の側面には溝が形成され、各々のウエハは周縁部がこれら支柱の溝内に挿入されて水平に支持される。
【０００３】
一方、ポリシリコン膜やＢ（ホウ素）またはＰ（リン）のドープされたポリシリコン膜を通常の半導体製造プロセスの膜厚からすればかなり厚膜で例えば１μｍ〜２μｍもの膜厚で成膜するプロセスが検討されている。また、ＳｉＯ2（酸化シリコン）膜やＳｉＮ（窒化シリコン）膜あるいはＣａｒｂｏｎ（炭素）膜についても、このような厚膜例えば３０００Å（３００ｎｍ）もの膜厚で成膜することが要求されている。更に、このような厚膜を成膜する開発ニーズとして、ＢＩＣＳ（Bit-Cost Scalable） flash technologyやＴＣＡＴ（Terabit Cell Array Transistor） technologyなどに代表される積層ｓｔａｃｋ構造を用いた３Ｄメモリーへの適用も検討されている。具体的には、膜厚が５００Å（５０ｎｍ）のポリシリコン膜上に膜厚が５００Åの酸化シリコン膜を形成した積層膜を２４層積層した構造や、膜厚が５００Åの酸化シリコン膜上に膜厚が５００Åの窒化シリコン膜を形成した積層膜を２４層積層した構造、更には膜厚が５００Åのシリコン膜上に膜厚が５００ÅのＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）膜を形成した積層膜を２４層積層した構造などが挙げられる。
【０００４】
しかし、反応管内に供給された成膜ガスは、ウエハの裏面側と溝との間の接触部位にまで回り込むので、薄膜の膜厚が厚くなると、当該接触部位に跨がって薄膜が形成され、そのため例えばウエハボートからウエハを取り出す（持ち上げる）際に、前記接触部位に形成された薄膜が脱落して、パーティクルの原因になってしまうおそれがある。また、前記接触部位に成膜された薄膜がウエハの裏面側に回り込んだ状態で当該ウエハがウエハボートから取り出されると、その後の工程例えばリソグラフィー（露光工程）においてウエハが水平に載置されずに、ウエハの表面に焦点が合わずにアライメントエラーの起こってしまうおそれがある。更に、前記接触部位を跨ぐように形成された薄膜を介して、ウエハがウエハボートに張り付いていわば一体化してしまい、成膜後のウエハをウエハボートから取り出せなくなる場合がある。
【０００５】
特許文献１には、ポリシリコン系の薄膜を形成するにあたって、ウエハ１がセットされたボートを反応室から薄膜の成膜途中において取り出し、当該ボートからウエハ１を浮かせた後、成膜を再開する技術について記載されている。しかし、成膜を途中で中断すると、ボートの取り出しや再搬入あるいは処理雰囲気の調整などを行う分だけ成膜に要する時間が長くなってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２９９２４２号公報（段落００１８〜００２１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、基板保持具に棚状に積載された複数の基板に対して成膜ガスを供給して成膜処理を行うにあたり、パーティクルの発生や基板と基板保持具との張り付きを抑えることのできる縦型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】
本発明の縦型熱処理装置は、
複数の基板を支柱を介して棚状に保持した基板保持具を、その周囲に加熱部が配置された縦型の反応管内に搬入して、基板に対して成膜処理を行う縦型熱処理装置において、
前記基板保持具を鉛直軸に対して傾斜した傾斜軸周りに回転させる回転機構と、
前記基板保持具における基板の収納位置毎に設けられ、基板の周方向に互いに離間した位置において当該基板の下面周縁部を各々支持する複数の主保持部と、これら主保持部に対して基板の周方向に離れて位置し、且つ前記複数の主保持部に支持される基板の下面周縁部に対して前記傾斜軸方向の下方に位置する補助保持部と、を備え、
前記基板保持具上の各々の基板は、前記回転機構により１回転する度に、前記補助保持部には接触せずに前記主保持部の各々のみに支持される姿勢と、これら主保持部の少なくとも１つ及び前記補助保持部に支持される姿勢と、の間で姿勢が変わるように構成されていることを特徴とする。
前記基板保持具を前記傾斜軸周りに回転させながら、前記反応管内に成膜ガスを供給して基板に対して成膜処理を行うように制御信号を出力する制御部を備えていても良い。また、この制御部は、基板上に成膜される薄膜の膜厚が０．２μｍ以上となるように制御信号を出力しても良い。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、基板を棚状に複数枚保持する基板保持具について、鉛直軸に対して傾斜した傾斜軸周りに回転自在に構成すると共に、基板保持具が１回転する度に各々の基板の姿勢が変わるようにしている。そして、反応管内で基板保持具を回転させながら成膜ガスを供給して基板に薄膜を成膜しているので、基板と基板保持具との間の接触部位に跨がって薄膜の形成されることを抑制でき、従ってパーティクルの発生及び基板保持具への基板の張り付きを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の縦型熱処理装置の一例を示す縦断面図である。
【図２】前記縦型熱処理装置を示す横断平面図である。
【図３】前記縦型熱処理装置においてウエハの搬入出を行う搬送アームの一例を示す側面図である。
【図４】前記縦型熱処理装置の一部を拡大して示す斜視図である。
【図５】前記縦型熱処理装置の基板保持具を示す横断平面図である。
【図６】前記基板保持具の一部を拡大して示す縦断面図である。
【図７】前記縦型熱処理装置における作用を示す縦断面図である。
【図８】前記縦型熱処理装置の作用を示す横断平面図である。
【図９】前記縦型熱処理装置における作用を示す縦断面図である。
【図１０】前記縦型熱処理装置の作用を示す横断平面図である。
【図１１】前記縦型熱処理装置における作用を示す一部拡大側面図である。
【図１２】従来の装置において成膜を行った場合の様子を示す側面図である。
【図１３】前記縦型熱処理装置の他の例を示す横断平面図である。
【図１４】前記縦型熱処理装置の他の例を示す縦断面図である。
【図１５】前記縦型熱処理装置の他の例を示す縦断面図である。
【図１６】前記縦型熱処理装置の他の例を示す縦断面図である。
【図１７】前記縦型熱処理装置の他の例を示す平面図である。
【図１８】前記縦型熱処理装置の他の例を示す縦断面図である。
【図１９】前記縦型熱処理装置の他の例を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の縦型熱処理装置の実施の形態の一例について、図１〜図６を参照して説明する。この縦型熱処理装置は、直径寸法が例えば３００ｍｍのウエハＷを棚状に積載するための例えば石英からなる基板保持具であるウエハボート１１と、このウエハボート１１を内部に収納して各々のウエハＷに対して成膜処理を行うための例えば石英からなる縦型の反応管１２と、を備えている。反応管１２の外側には、内壁面に周方向に亘って加熱部であるヒータ１３の配置された加熱炉本体１４が設けられており、反応管１２及び加熱炉本体１４は、水平方向に伸びるベースプレート１５によって下端部が周方向に亘って支持されている。
【００１２】
反応管１２は、この例では外管１２ａと、当該外管１２ａの内部に収納された内管１２ｂとの二重管構造となっている。外管１２ａは、下面側が開口すると共に、天井面が外側に膨らむように概略円筒形状に形成されている。内管１２ｂは、上下面が各々開口すると共に、側面の一端側が当該内管１２ｂの長さ方向に沿って外側に膨らむように形成されており、この外側に膨らんだ部分に後述の成膜ガス供給部をなすガスインジェクター５１が収納されるように構成されている。この内管１２ｂの上端部における開口部が排気口をなしており、内管１２ｂ内に供給される成膜ガスは、後述するように、当該開口部を介して、内管１２ｂと外管１２ａとの間の領域に排出される。これら外管１２ａ及び内管１２ｂは、下端面がフランジ状に形成されると共に上下面が開口する概略円筒形状のフランジ部１７により、下方側から各々気密に支持されている。即ち、フランジ部１７の上端面により外管１２ａが気密に支持され、フランジ部１７の内壁面から内側に向かって水平に突出する突出部１７ａにより内管１２ｂが気密に支持されている。図１中２１ａは排気ポートである。
【００１３】
フランジ部１７の側壁には、内管１２ｂと外管１２ａとの間の領域に連通するように、排気口２１が例えば２箇所に形成されており、これら排気口２１、２１から合流して伸びる排気路２２には、バタフライバルブなどの圧力調整部２３を介して真空ポンプ２４が接続されている。これら排気口２１、２１は、反応管１２の内部領域を介して互いに対向する面に形成されており、即ち排気口２１、２１のうち一方は例えばガスインジェクター５１に対向する領域に形成され、他方はこのガスインジェクター５１の外側に形成されているが、図２ではその位置を各々側方側にずらして描画している。
【００１４】
フランジ部１７の下方側には、当該フランジ部１７の下端部であるフランジ面に外縁部が周方向に亘って気密に接触するように概略円板状に形成された蓋体２５が設けられており、この蓋体２５は、昇降機構であるボートエレベータの一部をなす昇降台２５ａの上に設けられている。この蓋体２５には、例えば当該蓋体２５の中央部から側方側に寄った位置に、概略上下方向に貫通する貫通口４１が形成されており、この貫通口４１には、鉛直軸に対して例えば５°傾斜した傾斜軸方向に伸びる回転軸２８が気密に挿入されている。この回転軸２８の下端部には、当該回転軸２８を前記傾斜軸周りに回転させるための、昇降台２５ａに固定されたモータなどの回転機構２７が接続されており、回転軸２８の上端部には、例えば概略円筒状に形成された断熱体２６を介して既述のウエハボート１１が接続されている。従って、このウエハボート１１は、成膜処理を行っている間、回転機構２７によって前記傾斜軸周りに例えば０．０１〜１０ｒｐｍで回転するように構成されている。
【００１５】
反応管１２の下方側には、ウエハボート１１に対してウエハＷの搬入出を行うための搬送アーム６０が設けられている。この搬送アーム６０は、図３に示すように、概略板状の基台６１と、当該基台６１上においてウエハボート１１に対して進退自在に構成されたピック６２と、を備えている。そして、この搬送アーム６０は、当該基台６１の下方に設けられた回転機構６３により鉛直軸回りに回転自在に構成されると共に、当該回転機構６３の側方側の回転軸６４ａを介して接続された回転部材である揺動機構６４により、ウエハボート１１において鉛直軸方向に対して傾斜した各々のウエハＷに対して前記ピック６２が平行となるように水平軸回りに回転するように構成されている。図３中６５は、これら搬送アーム６０、回転機構６３及び揺動機構６４を一体的に昇降させる昇降機構であり、６６は、当該昇降機構６５に対して揺動機構６４を昇降させる昇降部材である。また、図１中、２９は蓋体２５に対して回転軸２８が回転できるように気密にシールする磁性流体などのシール部である。尚、図１中θは、鉛直軸に対するウエハボート１１の傾斜角度であり、図１では模式的に示している。
【００１６】
続いて、ウエハボート１１について詳述する。このウエハボート１１は、既述の回転軸２８を介して傾斜軸周りに１回転する度に各々のウエハＷの姿勢が変わるように、即ち１回転する間に各々のウエハＷがウエハボート１１に対して傾斜すると共にその後元の姿勢に戻るように、当該ウエハＷの周縁部が上下に動くように（ウエハＷが揺動するように）構成されている。具体的には、ウエハボート１１は、図４〜図６に示すように、ウエハＷの外縁側において周方向に互いに離間すると共に互いに平行に配置された複数本例えば５本の支柱３２と、ウエハＷの収納領域側を向くように各々の支柱３２から垂直に伸びる概略板状の保持部３３と、を備えている。これら保持部３３は、ウエハボート１１においてウエハＷが収納される高さ位置毎に例えば１００段〜１５０段に亘って積層されており、即ち各々のウエハＷの周縁部を下方側から支持するために各々５つの保持部３３が設けられている。ウエハボート１１において、棚状に配置されるウエハＷ間のピッチ（一の保持部３３の上面と当該保持部３３の上方側に対向する保持部３３の上面との間の寸法）は、例えば１０．５ｍｍ程度となっている。また。各々のウエハＷが収納される高さ寸法（保持部３３の上面と、当該保持部３３の上方側に対向する保持部３３の下面との間の離間寸法）は、例えば６．５ｍｍ程度となっている。
【００１７】
そして、前記５つの保持部３３のうち３つの保持部３３の上面の高さ位置は、図６に示すように、他の保持部３３の上面の高さ位置よりも前記傾斜軸方向において例えば０．１ｃｍ程度低くなっている。この高さ位置の高い保持部３３及び当該保持部３３よりも高さ位置の低い保持部３３を夫々主保持部３３ａ及び補助保持部３３ｂと呼ぶと、図５及び図６に示すように、この例ではウエハＷの中心部を介して互いに対向するように、２つの主保持部３３ａ、３３ａが設けられている。これら主保持部３３ａ、３３ａは、搬送アーム６０の進退方向におけるウエハＷの概略中心部を側方側から支持するように各々配置されると共に、当該搬送アーム６０の進退動作及び昇降動作に干渉しないように互いの離間寸法が設定されている。尚、図６は、図５のＡ−Ａにおいてウエハボート１１を切断した縦断面図を示している。
【００１８】
また、これら主保持部３３ａ、３３ａよりも奥側（搬送アーム６０がウエハボート１１に進入する方向）に１つの補助保持部３３ｂが設けられており、主保持部３３ａ、３３ａよりも手前側（搬送アーム６０がウエハボート１１から後退する方向）に、搬送アーム６０の進退領域を左右両側から挟み込むように、補助保持部３３ｂが各々一つずつ配置されている。これら３つの補助保持部３３ｂについて、主保持部３３ａよりも奥側の補助保持部３３ｂを第１の補助保持部３３ｂ、主保持部３３ａよりも手前側の２つの補助保持部３３ｂを各々第２の補助保持部３３ｂと呼ぶと、ウエハボート１１上の各々のウエハＷは、後述するように、第１の補助保持部３３ｂ及び主保持部３３ａ、３３ａにより支持された姿勢と、第２の補助保持部３３ｂ、３３ｂ及び主保持部３３ａ、３３ａにより支持された姿勢と、の間で当該ウエハボート１１が１回転する度に姿勢が変わるようになっている。
【００１９】
第２の補助保持部３３ｂにおけるウエハＷの収納領域側の各々の上面は、図４及び図５に示すように、支柱３２側の上面よりも僅かに低くなって段部３４をなしており、この段部３４におけるウエハＷの側周面に対向する鉛直面部３４ａは、ウエハＷの外縁に沿うように、奥側から手前側に向かう程搬送アーム６０の進退領域に近接するように形成されている。従って、各々のウエハＷは、この段部３４により裏面側から支持されると共に、鉛直面部３４ａにより位置が規制されて手前側への落下が抑えられている。前記傾斜軸方向からウエハボート１１を見た時における主保持部３３ａと第２の補助保持部３３ｂとの間の離間距離は、この第２の補助保持部３３ｂが搬送アーム６０の搬送動作に干渉しないように、また既述の鉛直面部３４ａがウエハＷの位置を規制できるように（ウエハＷの搬入出方向に対して当該鉛直面部３４ａのなす角度を取れるように）、例えば各々３０ｍｍ程度となっている。尚、図６は、搬送アーム６０によってウエハＷに対して下方側から掬い上げようとしている様子及びウエハＷを保持した状態でウエハボート１１から後退する様子を併せて描画している。また、ウエハボート１１の上端面及び下端面には、既述の図１に示すように、概略円板状の天板３７及び底板３８が夫々設けられているが、図４などでは省略している。
【００２０】
続いて、ウエハボート１１を前記傾斜軸周りに回転させた時の各々のウエハＷの姿勢について、以下に具体的に説明する。このウエハボート１１における各々のウエハＷは、図７及び図８に示すように、鉛直軸方向において例えば第１の補助保持部３３ｂが他の主保持部３３ａ及び第２の補助保持部３３ｂよりも上方に位置している時には、当該他の主保持部３３ａ及び第２の補助保持部３３ｂにより支持され、第１の補助保持部３３ｂから当該ウエハＷの周縁部が浮いた状態となっている。次いで、ウエハボート１１が例えば時計回りに回転して第１の補助保持部３３ｂが鉛直軸方向における下方側に向かって移動すると、この第１の補助保持部３３ｂに臨む位置におけるウエハＷの周縁部は、重力により当該第１の補助保持部３３ｂに支持されるように傾いて行く（落ち込んで行く）。そのため、第２の補助保持部３３ｂ、３３ｂにより支持されたウエハＷの周縁部が上方側に持ち上がり、各々のウエハＷは、主保持部３３ａ、３３ａにより支持されると共に、これら第１の補助保持部３３ｂ及び第２の補助保持部３３ｂ、３３ｂから各々の周縁部が浮いた姿勢となる。
【００２１】
次いで、第１の補助保持部３３ｂが鉛直軸方向における下方側に位置すると、図９及び図１０に示すように、ウエハＷの周縁部が当該第１の補助保持部３３ｂに接触し、各々のウエハＷは、第１の補助保持部３３ｂ及び主保持部３３ａ、３３ａにより支持された姿勢となる。尚、ウエハボート１１の回転数や当該ウエハボート１１の傾斜角度θ、主保持部３３ａ及び補助保持部３３ｂの配置レイアウトなどによっては、各々のウエハＷは、第２の補助保持部３３ｂ、３３ｂから各々の周縁部が離れた後、第１の補助保持部３３ｂに直ぐに接触する場合もあるし、第１の補助保持部３３ｂが下方側に到達する前にウエハＷの周縁部が当該第１の補助保持部３３ｂに接触する場合もある。尚、図７及び図９は、ウエハボート１１について、第２の補助保持部３３ｂ、３３ｂがウエハＷ側を各々向くように模式的に描画している。
【００２２】
次いで、ウエハボート１１の回転により第１の補助保持部３３ｂが鉛直軸方向における上方側に向かって移動すると、当該第１の補助保持部３３ｂに支持されていたウエハＷの周縁部が上方に持ち上がる。従って、各々のウエハＷは、同様に主保持部３３ａ、３３ａにより支持されると共に第１の補助保持部３３ｂ及び第２の補助保持部３３ｂ、３３ｂから各々の周縁部が浮いた姿勢となる。しかる後、第１の補助保持部３３ｂが鉛直軸方向における上方側に到達すると、即ちウエハボート１１が１回転して図７及び図８に示した元の姿勢に戻ると、第２の補助保持部３３ｂ、３３ｂから浮いていたウエハＷの周縁部が当該第２の補助保持部３３ｂ、３３ｂに支持されるように下降し、従って各々のウエハＷが元の姿勢に戻ることになる。このように、各々のウエハＷは、ウエハボート１１が１回転する度に、第１の補助保持部３３ｂ及び主保持部３３ａ、３３ａに支持されている姿勢と、第２の補助保持部３３ｂ、３３ｂ及び主保持部３３ａ、３３ａに支持されている姿勢と、の間で姿勢が変わるようになっている。即ち、第１の補助保持部３３ｂ及び第２の補助保持部３３ｂ、３３ｂは、ウエハＷを交互に支持していると言える。尚、図７及び図９は既述の傾斜角度θを模式的に大きく描画しており、また図８及び図１０において鉛直軸方向における下方側を矢印で示すと共に、ウエハＷを支持している（ウエハＷと接触している）保持部３３に丸印を付している。
【００２３】
ここで、ウエハボート１１の回転によって各々のウエハＷの姿勢が変わるにあたって、主保持部３３ａ、３３ａは、第１の補助保持部３３ｂと共にウエハＷを支持している時と、第２の補助保持部３３ｂ、３３ｂと共にウエハＷを支持している時とでは、当該ウエハＷの裏面との接触部位が変わっている。具体的には、第１の補助保持部３３ｂと主保持部３３ａ、３３ａとによりウエハＷを支持している時は、主保持部３３ａ、３３ａは、例えば第１の補助保持部３３ｂ側における端部によりウエハＷを支持しており、第２の補助保持部３３ｂ、３３ｂと主保持部３３ａ、３３ａとによりウエハＷを支持している時は、主保持部３３ａ、３３ａは、例えば第２の補助保持部３３ｂ、３３ｂ側における端部によりウエハＷを支持している。従って、各々のウエハＷは、既述の第１の補助保持部３３ｂが鉛直方向下方側を向いている時と、第２の補助保持部３３ｂ、３３ｂが鉛直方向下方側を向いている時とでは、ウエハボート１１との間の接触部位が異なっていることになる。
【００２４】
既述のガスインジェクター５１は、例えば石英から構成されており、内管１２ｂの長さ方向に沿って配置されている。このガスインジェクター５１の側壁には、ウエハボート１１側に臨むように、ガス吐出口５２が上下方向に亘って複数箇所に形成されている。これらガス吐出口５２は、例えばウエハボート１１に収納されるウエハＷの各々の高さ位置に対応するように配置されている。ガスインジェクター５１は、一端側が既述のフランジ部１７の側壁から内管１２ｂに挿入されており、他端側がバルブ５３及び流量調整部５４を介して成膜ガスの貯留されたガス貯留源５５に接続されている。このガスインジェクター５１は、図２に示すように、横並びに複数本例えば５本設けられており、これら５本のガスインジェクター５１のうち４本には、ＰＨ3（ホスフィン）ガスの貯留されたＰＨ3ガス源５５ａが各々接続され、これら５本のガスインジェクター５１のうち１本には、このＰＨ3ガスと共にＳｉＨ4（モノシラン）ガスを供給するために、既述のＰＨ3ガス源５５ａとＳｉＨ4ガス源５５ｂとが接続されている。
【００２５】
この縦型熱処理装置には、装置全体の動作のコントロールを行うためのコンピュータからなる制御部７０が設けられており、この制御部７０のメモリ内には、反応管１２内においてウエハボート１１を傾斜軸周りに回転させながら、当該反応管１２内に成膜ガスを供給して成膜処理を行うためのプログラムが格納されている。このプログラムは、ハードディスク、コンパクトディスク、光磁気ディスク、メモリカード、フレキシブルディスクなどの記憶媒体である記憶部から制御部７０内にインストールされる。
【００２６】
次に、上述実施の形態の作用について説明する。先ず、反応管１２の下方側に空のウエハボート１１を下降させると共に、このウエハボート１１上の各々のウエハＷに対して搬送アーム６０のピック６２が平行になるように当該搬送アーム６０を傾斜させ、搬送アーム６０によって各々の保持部３３上に例えば１５０枚のウエハＷを棚状に載置する。即ち、ウエハＷが傾斜軸方向において主保持部３３ａの上面よりも僅かに高い位置において５つの保持部３３の内部領域に位置するように、当該ウエハＷを保持した搬送アーム６０をウエハボート１１内に進入させ、その後これら５つの保持部３３の上面よりも傾斜軸方向において低い位置に搬送アーム６０を下降させ、当該ウエハボート１１にウエハＷを載置する。こうして搬送アーム６０を後退させると共に順次ウエハＷを積載する。次いで、ウエハボート１１を反応管１２内に挿入して、フランジ部１７の下面と蓋体２５の上面とを気密に接触させる。
【００２７】
続いて、真空ポンプ２４により反応管１２内の雰囲気を真空排気すると共に、ウエハボート１１を傾斜軸周りに例えば０．１ｒｐｍで回転させながら、ヒータ１３によりこのウエハボート１１上のウエハＷが例えば５３０℃程度となるように加熱する。次いで、圧力調整部２３により反応管１２内の圧力を処理圧力に調整しながら、当該反応管１２（内管１２ｂ）内にガスインジェクター５１からＰＨ3ガスとＳｉＨ4ガスとからなる成膜ガスを供給する。内管１２ｂ内に供給された成膜ガスに各々のウエハＷの表面が接触すると、当該表面にＰ（リン）を含有した（ドープされた）ポリシリコン（多結晶Ｓｉ）膜が生成する。そして、未反応の成膜ガスや成膜処理により生成した副生成物などからなるガスは、内管１２ｂの上端面の開口部を介して当該内管１２ｂと外管１２ａとの間の領域に向かって通流し、排気口２１から排気される。
【００２８】
この時、ヒータ１３によりウエハボート１１も加熱されているので、ウエハＷの表面と同様に、当該ウエハボート１１の表面にもポリシリコン膜が成膜されると共に、ウエハボート１１とウエハＷとの間の接触部位に跨がるようにポリシリコン膜が成膜しようとする。しかし、既述のようにウエハボート１１が１回転する度に各々のウエハＷの姿勢が変わっているので、ポリシリコン膜は、前記接触部位を境界としてウエハＷ側とウエハボート１１側とで隔てられる。即ち、各々のウエハＷがウエハボート１１上において静止している時（各々のウエハＷが第１の補助保持部３３ｂ及び主保持部３３ａ、３３ａあるいは第２の補助保持部３３ｂ、３３ｂ及び主保持部３３ａ、３３ａで支持されている時）において、前記接触部位に跨がるようにポリシリコン膜が形成されようとしても、既述のように第１の補助保持部３３ｂが鉛直方向下方側を向いている時と、第２の補助保持部３３ｂ、３３ｂが鉛直方向下方側を向いている時とでは、各々のウエハＷとウエハボート１１との間の接触部位が異なっている。そのため、ウエハボート１１とウエハＷとの間の接触部位に亘って成膜されることが抑えられる。
【００２９】
こうしてウエハボート１１を回転させながら内管１２ｂへ成膜ガスの供給を続けると、図１１に示すように、ウエハＷとウエハボート１１との間の接触部位における成膜が抑えられた状態で、既述のポリシリコン膜が例えば１．０μｍ程度もの厚膜として形成される。その後、成膜ガスの供給を停止すると共に反応管１２内の雰囲気を大気雰囲気に戻して、ウエハボート１１を下降させると共に、搬送アーム６０を介してウエハＷを取り出す。この時、前記接触部位に跨がるようにポリシリコン膜が形成されていないので、ウエハＷはウエハボート１１に対する張り付きが抑えられた状態で取り出される。その後、ウエハボート１１を反応管１２内に気密に挿入すると共に、図示しないガス源から例えばクリーニングガスを反応管１２に供給して、ウエハボート１１に付着したポリシリコン膜が除去される。
【００３０】
ここで、成膜中にウエハボート１１を回転させずに前記厚膜を成膜した場合には、図１２に示すように、接触部位に跨がって形成された厚膜を介してウエハＷがウエハボート１１に張り付いて、ウエハボート１１から取り出せなくなるか、あるいはこの接触部位に形成された薄膜が脱落してパーティクルの原因となったり、ウエハＷの裏面側に付着したりする。尚、図１１及び図１２では、ウエハＷやウエハボート１１に成膜されるポリシリコン膜について、一部を描画している。
【００３１】
上述の実施の形態によれば、ウエハボート１１について、鉛直軸に対して傾斜した傾斜軸周りに回転自在に構成すると共に、このウエハボート１１が１回転する度に、ウエハＷの姿勢が各々の主保持部３３ａ、３３ａ及び第１の補助保持部３３ｂで支持される姿勢と、主保持部３３ａ、３３ａ及び第２の補助保持部３３ｂ、３３ｂにより支持される姿勢との間で変わるようにしている。そして、反応管１２内でウエハボート１１を回転させながら成膜ガスを供給してウエハＷに薄膜を成膜しているので、ウエハＷと主保持部３３ａまたは補助保持部３３ｂとの間の接触部位に跨がって薄膜の形成されることを抑制でき、従ってウエハボート１１へのウエハＷの張り付きを抑えることができる。また、前記接触部位に跨がって薄膜の成膜することを抑えることができるので、例えばウエハボート１１からウエハＷを取り出す時に当該薄膜が脱落してパーティクルとなったり、あるいはウエハＷの裏面にこの薄膜が付着してその後のリソグラフィー（露光）工程において当該ウエハＷを水平に載置出来ずにアライメントエラーとなったり、更には当該薄膜を介してウエハＷの裏面に傷が形成されたりすることを抑えることができる。従って、ウエハボート１１へのウエハＷの張り付きやパーティクルの生成の抑えられた状態で、既述の厚膜を形成することができる。
【００３２】
また、ウエハＷの姿勢を変えるにあたって、例えばウエハボート１１を反応管１２から一度取り出すといった作業（成膜処理の中断）が必要ないので、ポリシリコン膜を速やかに成膜できる。
更に、ウエハボート１１を傾斜させるにあたって、各々のウエハＷの周囲に支柱３２及び段部３４を配置しているので、当該ウエハＷがウエハボート１１上において横滑りしようとしても、これら支柱３２及び段部３４によりウエハＷの位置を規制することができ、従ってウエハボート１１からのウエハＷの落下を防止できる。
以上の厚膜を成膜するにあたり、ウエハボート１１を回転させずに膜厚が例えば０．２μｍ以上もの厚膜を成膜しようとすると、ウエハボート１１へのウエハＷの張り付きなどが発生しやすくなってしまうことから、本発明は０．２μｍ以上の厚膜を成膜する場合に適用することが好ましい。
【００３３】
以上の例においては、ウエハボート１１が１回転する度に、各々のウエハＷが第１の補助保持部３３ｂ及び主保持部３３ａ、３３ａに支持される姿勢と、第２の補助保持部３３ｂ、３３ｂ及び主保持部３３ａ、３３ａにより支持される姿勢と、の間で姿勢が２回変わるようにしたが、例えば傾斜角度θを大きくして、ウエハボート１１が１回転する度にウエハＷの姿勢が３回変わるようにしても良い。即ち、第２の補助保持部３３ｂ、３３ｂのうち回転方向上流側の第２の補助保持部３３ｂが鉛直方向下方側に位置した時に、当該第２の補助保持部３３ｂ及び主保持部３３ａ、３３ａによりウエハＷが支持されるようにしても良い。その場合には、２つの第２の補助保持部３３ｂ、３３ｂが鉛直方向下方側に到達すると、ウエハＷはこれら第２の補助保持部３３ｂ、３３ｂ及び主保持部３３ａ、３３ａにより支持され、その後前記回転方向上流側の第２の補助保持部３３ｂが鉛直方向上方側に向かうと、ウエハＷは回転方向下流側の第２の補助保持部３３ｂ及び主保持部３３ａ、３３ａにより支持される。即ち、ウエハボート１１が１回転する間に、ウエハＷの姿勢が少なくとも３回変わるようにすれば良い。
【００３４】
また、図１３に示すように、２つの第２の補助保持部３３ｂ、３３ｂのうち一方例えば回転方向下流側の第２の補助保持部３３ｂを設けなくても良い。この場合であっても、ウエハボート１１が１回転する度に、各々のウエハＷは第１の補助保持部３３ｂ及び主保持部３３ａ、３３ａにより支持される姿勢と、第２の補助保持部３３ｂ及び主保持部３３ａ、３３ａにより支持される姿勢と、の間で姿勢が変わることになる。更に、保持部３３の各々を概略板状に形成したが、これら５つ配置した保持部３３の少なくとも１つについて、図１４に示すように、概略円筒形状に形成すると共に、外周面でウエハＷを支持するように横向きに配置しても良い。図１４は、主保持部３３ａ、３３ａについて円筒形状に形成した例を示しており、主保持部３３ａ、３３ａにおける上面の高さ位置は、既述の例と同様に設定される。この場合には、各々のウエハＷは、これら主保持部３３ａ、３３ａだけで支持される姿勢を取りづらいので、第１の補助保持部３３ｂと第２の補助保持部３３ｂとの間で速やかに受け渡される。尚、この図１４は、第２の補助保持部３３ｂ、３３ｂが各々ウエハＷ側を向くように、ウエハボート１１について模式的に描画している。以降の図１５及び図１６も同様である。
【００３５】
また、第１の補助保持部３３ｂ及び第２の補助保持部３３ｂの各々の上面の高さ位置を傾斜軸方向において互いに変えるようにしても良い。図１５は、第１の補助保持部３３ｂの上面よりも第２の補助保持部３３ｂ、３３ｂの上面の高さ位置を傾斜軸方向において低くした例を示している。更に、主保持部３３ａ、３３ａについても互いの高さ位置を傾斜軸方向において互いに変えるようにしても良い。
【００３６】
更にまた、図１６に示すように、主保持部３３ａ、３３ａ及び第２の補助保持部３３ｂ、３３ｂの高さ位置を傾斜軸方向において互いに揃えると共に、第１の補助保持部３３ｂの上面を前記高さ位置よりも低くなるようにしても良い。即ち、複数設けた保持部３３のうち少なくとも１つの保持部３３（第１の補助保持部３３ｂ）の高さ位置を他の保持部３３の高さ位置よりも低くしても良い。この場合には、各々のウエハＷは、複数の保持部３３（主保持部３３ａ及び第２の補助保持部３３ｂ、３３ｂ）により支持された姿勢と、これら保持部３３のうち例えば２つ（主保持部３３ａ、３３ａ）と前記第１の補助保持部３３ｂとにより支持された姿勢との間で姿勢が変わることになる。
【００３７】
更に、これら主保持部３３ａ及び補助保持部３３ｂのレイアウトとしては、２つの主保持部３３ａ、３３ａのうち一方の主保持部３３ａから他方の主保持部３３ａを見た時に、左右両側に少なくとも１つずつ保持部３３、３３が設けられているレイアウトを採ることが好ましく、この場合にはこれら保持部３３、３３のうち少なくとも一方が補助保持部３３ｂとなる。また、既述の図１ではウエハＷの中心部を介して互いに対向するように２つの主保持部３３ａ、３３ａを配置したが、図１７に示すように、これら２つの主保持部３３ａ、３３ａの一方この例では図１７中左側の主保持部３３ａからウエハＷの中心部を見た時に、互いに左右に離間するように２つの主保持部３３ａ、３３ａを配置しても良い。
【００３８】
また、各々の保持部３３からウエハＷの中心側に向かって伸びる先端部の上端面に図示しない突起状のピンを各々形成し、ウエハＷを裏面側からこれらピンにより支持しても良い。この場合には、ウエハＷは周縁部よりも例えば５ｃｍ程度内周側において支持されるが、このような場合であってもウエハＷは本発明で言うところの「周縁部」で支持される。
【００３９】
また、ウエハボート１１としては、支柱３２及びこの支柱３２から垂直に伸びる保持部３３を備えた構成としたが、図１８に示すように、支柱３２の各々の側方位置にスリット状の溝を複数形成し、この溝によりウエハＷの周縁部を下方側から支持する構成であっても良い。この場合には、これら支柱３２は、ウエハボート１１に対してウエハＷの搬入出ができるように、搬送アーム６０の搬送領域を避けて配置される。更に、反応管１２の構成としては、排気口２１を反応管１２の天井面に形成し、下方側から成膜ガスを導入すると共に、天井面から排気する構成であっても良い。更にまた、ウエハボート１１と共に、ガスインジェクター５１及び反応管１２を傾斜させても良い。
【００４０】
既述の傾斜角度θとしては、小さすぎる（真っ直ぐにしすぎる）とウエハＷの姿勢が変わりにくくなり、一方大きすぎる（寝かせすぎる）と装置のフットプリントが大きくなってしまうことから、例えば０．５°〜２０°であることが好ましい。また、ウエハボート１１の回転数としては、遅すぎると前記接触部位に亘って薄膜が形成されようとするし、一方速すぎるとウエハＷが慣性によって姿勢を変えにくくなることから、０．０１〜１０ｒｐｍであることが好ましい。また、ウエハＷの姿勢を変えるにあたって、主保持部３３ａと補助保持部３３ｂとの夫々の上面の高さ位置の差については、当該ウエハＷの姿勢が容易に変わるように、またウエハボート１１におけるウエハＷの横滑りを抑えるために、例えば０．１ｍｍ〜５ｍｍであることが好ましい。主保持部３３ａ及び補助保持部３３ｂの各数量や配置レイアウトについては、ウエハボート１１が１回転する度に各々のウエハＷの姿勢が変わるように、既述の傾斜角度θやウエハボート１１の回転数に応じて種々調整される。
【００４１】
また、既述の例では、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によりＰを含むポリシリコン膜を成膜したが、Ｐに代えて、あるいはＰと共にＢ（ホウ素）を含むようにしても良いし、またはこれらＰやＢを含まないポリシリコン膜を成膜しても良い。更に、ＳｉＯ2（酸化シリコン）膜やＳｉＮ（窒化シリコン）膜あるいはＣｒｂｏｎ（炭素）についても、膜厚が例えば３０００Å（３００ｎｍ）程度の厚膜となるように成膜しても良い。このような場合に用いられる成膜ガスについて一例を挙げると、ＳｉＯ2膜については例えばシランガス及びオゾンガスが用いられ、ＳｉＮ（窒化シリコン）膜についてはシランガス及びアンモニアガスが用いられる。また、Ｃａｒｂｏｎ（炭素）膜については炭素を含む有機系のガスが用いられる。
【００４２】
更にまた、本発明の装置を用いて厚膜を成膜するにあたり、当該厚膜をＢＩＣＳ（Bit-Cost Scalable） flash technologyやＴＣＡＴ（Terabit Cell Array Transistor） technologyなどに代表される積層ｓｔａｃｋ構造を用いた３Ｄメモリーに適用しても良い。具体的には、膜厚が例えば５００Å（５０ｎｍ）のポリシリコン膜上に膜厚が例えば５００Åの酸化シリコン膜を形成した積層膜を複数層例えば２４層積層した構造や、膜厚が例えば５００Åの酸化シリコン膜上に膜厚が例えば５００Åの窒化シリコン膜を形成した積層膜を複数層例えば２４層積層した構造、更には膜厚が例えば５００Åのシリコン膜上に膜厚が例えば５００ÅのＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）膜を形成した積層膜を複数層例えば２４層積層した構造などが挙げられる。シリコンゲルマニウム膜を成膜する場合の成膜ガスとしては、例えばシランガス及びモノゲルマン（Ｓｉ4Ｇｅ）ガスが用いられる。
また、ＣＶＤ法に代えて、原子層あるいは分子層の処理ガスをウエハＷの表面に吸着させ、次いでこの処理ガスを酸化して反応生成物を形成するＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いて例えば酸化シリコン膜を形成する場合に本発明を適用しても良い。
【００４３】
更に、ウエハボート１１を傾斜軸回りに回転させるにあたって、反応管１２に対して回転軸２８を傾斜させるようにしたが、反応管１２の長さ方向に沿うように回転軸２８を配置し、即ち反応管１２及びウエハボート１１を夫々鉛直方向に伸びるように配置して、これら反応管１２及びウエハボート１１を一体的に装置ごと傾斜させても良い。図１９は、このような例を示しており、縦型熱処理装置の外装体をなす筐体１０１の底面の一端側を下方側から持ち上げるように、当該床面の下方側には、ジャッキなどにより上端面が昇降自在に構成された昇降機構１００が設けられている。そして、この昇降機構１００により、ウエハボート１１が傾斜軸回りに回転することになる。
【符号の説明】
【００４４】
Ｗ ウエハ
１１ ウエハボート
１２ 反応管
１３ ヒータ
２１ 排気口
２７ 回転機構
２８ 回転軸
３２ 支柱
３３ 保持部
５１ ガスインジェクター
５２ ガス吐出口
７０ 制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板保持具に棚状に積載された複数枚の基板に対して成膜ガスを供給して成膜処理を行う縦型熱処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハ（以下「ウエハ」と言う）に対して成膜処理を行う熱処理装置として、基板保持具であるウエハボートに複数枚のウエハを棚状に積載して反応管内に搬入し、成膜処理を行う縦型熱処理装置が知られている。このウエハボートの天板及び底板間に設けられた支柱の側面には溝が形成され、各々のウエハは周縁部がこれら支柱の溝内に挿入されて水平に支持される。
【０００３】
一方、ポリシリコン膜やＢ（ホウ素）またはＰ（リン）のドープされたポリシリコン膜を通常の半導体製造プロセスの膜厚からすればかなり厚膜で例えば１μｍ〜２μｍもの膜厚で成膜するプロセスが検討されている。また、ＳｉＯ2（酸化シリコン）膜やＳｉＮ（窒化シリコン）膜あるいはＣａｒｂｏｎ（炭素）膜についても、このような厚膜例えば３０００Å（３００ｎｍ）もの膜厚で成膜することが要求されている。更に、このような厚膜を成膜する開発ニーズとして、ＢＩＣＳ（Bit-Cost Scalable） flash technologyやＴＣＡＴ（Terabit Cell Array Transistor） technologyなどに代表される積層ｓｔａｃｋ構造を用いた３Ｄメモリーへの適用も検討されている。具体的には、膜厚が５００Å（５０ｎｍ）のポリシリコン膜上に膜厚が５００Åの酸化シリコン膜を形成した積層膜を２４層積層した構造や、膜厚が５００Åの酸化シリコン膜上に膜厚が５００Åの窒化シリコン膜を形成した積層膜を２４層積層した構造、更には膜厚が５００Åのシリコン膜上に膜厚が５００ÅのＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）膜を形成した積層膜を２４層積層した構造などが挙げられる。
【０００４】
しかし、反応管内に供給された成膜ガスは、ウエハの裏面側と溝との間の接触部位にまで回り込むので、薄膜の膜厚が厚くなると、当該接触部位に跨がって薄膜が形成され、そのため例えばウエハボートからウエハを取り出す（持ち上げる）際に、前記接触部位に形成された薄膜が脱落して、パーティクルの原因になってしまうおそれがある。また、前記接触部位に成膜された薄膜がウエハの裏面側に回り込んだ状態で当該ウエハがウエハボートから取り出されると、その後の工程例えばリソグラフィー（露光工程）においてウエハが水平に載置されずに、ウエハの表面に焦点が合わずにアライメントエラーの起こってしまうおそれがある。更に、前記接触部位を跨ぐように形成された薄膜を介して、ウエハがウエハボートに張り付いていわば一体化してしまい、成膜後のウエハをウエハボートから取り出せなくなる場合がある。
【０００５】
特許文献１には、ポリシリコン系の薄膜を形成するにあたって、ウエハ１がセットされたボートを反応室から薄膜の成膜途中において取り出し、当該ボートからウエハ１を浮かせた後、成膜を再開する技術について記載されている。しかし、成膜を途中で中断すると、ボートの取り出しや再搬入あるいは処理雰囲気の調整などを行う分だけ成膜に要する時間が長くなってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２９９２４２号公報（段落００１８〜００２１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、基板保持具に棚状に積載された複数の基板に対して成膜ガスを供給して成膜処理を行うにあたり、パーティクルの発生や基板と基板保持具との張り付きを抑えることのできる縦型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】
本発明の縦型熱処理装置は、
複数の基板を支柱を介して棚状に保持した基板保持具を、その周囲に加熱部が配置された縦型の反応管内に搬入して、基板に対して成膜処理を行う縦型熱処理装置において、
前記基板保持具を鉛直軸に対して傾斜した傾斜軸周りに回転させる回転機構と、
前記基板保持具における基板の収納位置毎に設けられ、基板の周方向に互いに離間した位置において当該基板の下面周縁部を各々支持する複数の主保持部と、これら主保持部に対して基板の周方向に離れて位置し、且つ前記複数の主保持部に支持される基板の下面周縁部に対して前記傾斜軸方向の下方に位置する補助保持部と、を備え、
前記基板保持具上の各々の基板は、前記回転機構により１回転する度に、前記補助保持部には接触せずに前記主保持部の各々のみに支持される姿勢と、これら主保持部の少なくとも１つ及び前記補助保持部に支持される姿勢と、の間で姿勢が変わるように構成されていることを特徴とする。
前記基板保持具を前記傾斜軸周りに回転させながら、前記反応管内に成膜ガスを供給して基板に対して成膜処理を行うように制御信号を出力する制御部を備えていても良い。また、この制御部は、基板上に成膜される薄膜の膜厚が０．２μｍ以上となるように制御信号を出力しても良い。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、基板を棚状に複数枚保持する基板保持具について、鉛直軸に対して傾斜した傾斜軸周りに回転自在に構成すると共に、基板保持具が１回転する度に各々の基板の姿勢が変わるようにしている。そして、反応管内で基板保持具を回転させながら成膜ガスを供給して基板に薄膜を成膜しているので、基板と基板保持具との間の接触部位に跨がって薄膜の形成されることを抑制でき、従ってパーティクルの発生及び基板保持具への基板の張り付きを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の縦型熱処理装置の一例を示す縦断面図である。
【図２】前記縦型熱処理装置を示す横断平面図である。
【図３】前記縦型熱処理装置においてウエハの搬入出を行う搬送アームの一例を示す側面図である。
【図４】前記縦型熱処理装置の一部を拡大して示す斜視図である。
【図５】前記縦型熱処理装置の基板保持具を示す横断平面図である。
【図６】前記基板保持具の一部を拡大して示す縦断面図である。
【図７】前記縦型熱処理装置における作用を示す縦断面図である。
【図８】前記縦型熱処理装置の作用を示す横断平面図である。
【図９】前記縦型熱処理装置における作用を示す縦断面図である。
【図１０】前記縦型熱処理装置の作用を示す横断平面図である。
【図１１】前記縦型熱処理装置における作用を示す一部拡大側面図である。
【図１２】従来の装置において成膜を行った場合の様子を示す側面図である。
【図１３】前記縦型熱処理装置の他の例を示す横断平面図である。
【図１４】前記縦型熱処理装置の他の例を示す縦断面図である。
【図１５】前記縦型熱処理装置の他の例を示す縦断面図である。
【図１６】前記縦型熱処理装置の他の例を示す縦断面図である。
【図１７】前記縦型熱処理装置の他の例を示す平面図である。
【図１８】前記縦型熱処理装置の他の例を示す縦断面図である。
【図１９】前記縦型熱処理装置の他の例を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の縦型熱処理装置の実施の形態の一例について、図１〜図６を参照して説明する。この縦型熱処理装置は、直径寸法が例えば３００ｍｍのウエハＷを棚状に積載するための例えば石英からなる基板保持具であるウエハボート１１と、このウエハボート１１を内部に収納して各々のウエハＷに対して成膜処理を行うための例えば石英からなる縦型の反応管１２と、を備えている。反応管１２の外側には、内壁面に周方向に亘って加熱部であるヒータ１３の配置された加熱炉本体１４が設けられており、反応管１２及び加熱炉本体１４は、水平方向に伸びるベースプレート１５によって下端部が周方向に亘って支持されている。
【００１２】
反応管１２は、この例では外管１２ａと、当該外管１２ａの内部に収納された内管１２ｂとの二重管構造となっている。外管１２ａは、下面側が開口すると共に、天井面が外側に膨らむように概略円筒形状に形成されている。内管１２ｂは、上下面が各々開口すると共に、側面の一端側が当該内管１２ｂの長さ方向に沿って外側に膨らむように形成されており、この外側に膨らんだ部分に後述の成膜ガス供給部をなすガスインジェクター５１が収納されるように構成されている。この内管１２ｂの上端部における開口部が排気口をなしており、内管１２ｂ内に供給される成膜ガスは、後述するように、当該開口部を介して、内管１２ｂと外管１２ａとの間の領域に排出される。これら外管１２ａ及び内管１２ｂは、下端面がフランジ状に形成されると共に上下面が開口する概略円筒形状のフランジ部１７により、下方側から各々気密に支持されている。即ち、フランジ部１７の上端面により外管１２ａが気密に支持され、フランジ部１７の内壁面から内側に向かって水平に突出する突出部１７ａにより内管１２ｂが気密に支持されている。図１中２１ａは排気ポートである。
【００１３】
フランジ部１７の側壁には、内管１２ｂと外管１２ａとの間の領域に連通するように、排気口２１が例えば２箇所に形成されており、これら排気口２１、２１から合流して伸びる排気路２２には、バタフライバルブなどの圧力調整部２３を介して真空ポンプ２４が接続されている。これら排気口２１、２１は、反応管１２の内部領域を介して互いに対向する面に形成されており、即ち排気口２１、２１のうち一方は例えばガスインジェクター５１に対向する領域に形成され、他方はこのガスインジェクター５１の外側に形成されているが、図２ではその位置を各々側方側にずらして描画している。
【００１４】
フランジ部１７の下方側には、当該フランジ部１７の下端部であるフランジ面に外縁部が周方向に亘って気密に接触するように概略円板状に形成された蓋体２５が設けられており、この蓋体２５は、昇降機構であるボートエレベータの一部をなす昇降台２５ａの上に設けられている。この蓋体２５には、例えば当該蓋体２５の中央部から側方側に寄った位置に、概略上下方向に貫通する貫通口４１が形成されており、この貫通口４１には、鉛直軸に対して例えば５°傾斜した傾斜軸方向に伸びる回転軸２８が気密に挿入されている。この回転軸２８の下端部には、当該回転軸２８を前記傾斜軸周りに回転させるための、昇降台２５ａに固定されたモータなどの回転機構２７が接続されており、回転軸２８の上端部には、例えば概略円筒状に形成された断熱体２６を介して既述のウエハボート１１が接続されている。従って、このウエハボート１１は、成膜処理を行っている間、回転機構２７によって前記傾斜軸周りに例えば０．０１〜１０ｒｐｍで回転するように構成されている。
【００１５】
反応管１２の下方側には、ウエハボート１１に対してウエハＷの搬入出を行うための搬送アーム６０が設けられている。この搬送アーム６０は、図３に示すように、概略板状の基台６１と、当該基台６１上においてウエハボート１１に対して進退自在に構成されたピック６２と、を備えている。そして、この搬送アーム６０は、当該基台６１の下方に設けられた回転機構６３により鉛直軸回りに回転自在に構成されると共に、当該回転機構６３の側方側の回転軸６４ａを介して接続された回転部材である揺動機構６４により、ウエハボート１１において鉛直軸方向に対して傾斜した各々のウエハＷに対して前記ピック６２が平行となるように水平軸回りに回転するように構成されている。図３中６５は、これら搬送アーム６０、回転機構６３及び揺動機構６４を一体的に昇降させる昇降機構であり、６６は、当該昇降機構６５に対して揺動機構６４を昇降させる昇降部材である。また、図１中、２９は蓋体２５に対して回転軸２８が回転できるように気密にシールする磁性流体などのシール部である。尚、図１中θは、鉛直軸に対するウエハボート１１の傾斜角度であり、図１では模式的に示している。
【００１６】
続いて、ウエハボート１１について詳述する。このウエハボート１１は、既述の回転軸２８を介して傾斜軸周りに１回転する度に各々のウエハＷの姿勢が変わるように、即ち１回転する間に各々のウエハＷがウエハボート１１に対して傾斜すると共にその後元の姿勢に戻るように、当該ウエハＷの周縁部が上下に動くように（ウエハＷが揺動するように）構成されている。具体的には、ウエハボート１１は、図４〜図６に示すように、ウエハＷの外縁側において周方向に互いに離間すると共に互いに平行に配置された複数本例えば５本の支柱３２と、ウエハＷの収納領域側を向くように各々の支柱３２から垂直に伸びる概略板状の保持部３３と、を備えている。これら保持部３３は、ウエハボート１１においてウエハＷが収納される高さ位置毎に例えば１００段〜１５０段に亘って積層されており、即ち各々のウエハＷの周縁部を下方側から支持するために各々５つの保持部３３が設けられている。ウエハボート１１において、棚状に配置されるウエハＷ間のピッチ（一の保持部３３の上面と当該保持部３３の上方側に対向する保持部３３の上面との間の寸法）は、例えば１０．５ｍｍ程度となっている。また。各々のウエハＷが収納される高さ寸法（保持部３３の上面と、当該保持部３３の上方側に対向する保持部３３の下面との間の離間寸法）は、例えば６．５ｍｍ程度となっている。
【００１７】
そして、前記５つの保持部３３のうち３つの保持部３３の上面の高さ位置は、図６に示すように、他の保持部３３の上面の高さ位置よりも前記傾斜軸方向において例えば０．１ｃｍ程度低くなっている。この高さ位置の高い保持部３３及び当該保持部３３よりも高さ位置の低い保持部３３を夫々主保持部３３ａ及び補助保持部３３ｂと呼ぶと、図５及び図６に示すように、この例ではウエハＷの中心部を介して互いに対向するように、２つの主保持部３３ａ、３３ａが設けられている。これら主保持部３３ａ、３３ａは、搬送アーム６０の進退方向におけるウエハＷの概略中心部を側方側から支持するように各々配置されると共に、当該搬送アーム６０の進退動作及び昇降動作に干渉しないように互いの離間寸法が設定されている。尚、図６は、図５のＡ−Ａにおいてウエハボート１１を切断した縦断面図を示している。
【００１８】
また、これら主保持部３３ａ、３３ａよりも奥側（搬送アーム６０がウエハボート１１に進入する方向）に１つの補助保持部３３ｂが設けられており、主保持部３３ａ、３３ａよりも手前側（搬送アーム６０がウエハボート１１から後退する方向）に、搬送アーム６０の進退領域を左右両側から挟み込むように、補助保持部３３ｂが各々一つずつ配置されている。これら３つの補助保持部３３ｂについて、主保持部３３ａよりも奥側の補助保持部３３ｂを第１の補助保持部３３ｂ、主保持部３３ａよりも手前側の２つの補助保持部３３ｂを各々第２の補助保持部３３ｂと呼ぶと、ウエハボート１１上の各々のウエハＷは、後述するように、第１の補助保持部３３ｂ及び主保持部３３ａ、３３ａにより支持された姿勢と、第２の補助保持部３３ｂ、３３ｂ及び主保持部３３ａ、３３ａにより支持された姿勢と、の間で当該ウエハボート１１が１回転する度に姿勢が変わるようになっている。
【００１９】
第２の補助保持部３３ｂにおけるウエハＷの収納領域側の各々の上面は、図４及び図５に示すように、支柱３２側の上面よりも僅かに低くなって段部３４をなしており、この段部３４におけるウエハＷの側周面に対向する鉛直面部３４ａは、ウエハＷの外縁に沿うように、奥側から手前側に向かう程搬送アーム６０の進退領域に近接するように形成されている。従って、各々のウエハＷは、この段部３４により裏面側から支持されると共に、鉛直面部３４ａにより位置が規制されて手前側への落下が抑えられている。前記傾斜軸方向からウエハボート１１を見た時における主保持部３３ａと第２の補助保持部３３ｂとの間の離間距離は、この第２の補助保持部３３ｂが搬送アーム６０の搬送動作に干渉しないように、また既述の鉛直面部３４ａがウエハＷの位置を規制できるように（ウエハＷの搬入出方向に対して当該鉛直面部３４ａのなす角度を取れるように）、例えば各々３０ｍｍ程度となっている。尚、図６は、搬送アーム６０によってウエハＷに対して下方側から掬い上げようとしている様子及びウエハＷを保持した状態でウエハボート１１から後退する様子を併せて描画している。また、ウエハボート１１の上端面及び下端面には、既述の図１に示すように、概略円板状の天板３７及び底板３８が夫々設けられているが、図４などでは省略している。
【００２０】
続いて、ウエハボート１１を前記傾斜軸周りに回転させた時の各々のウエハＷの姿勢について、以下に具体的に説明する。このウエハボート１１における各々のウエハＷは、図７及び図８に示すように、鉛直軸方向において例えば第１の補助保持部３３ｂが他の主保持部３３ａ及び第２の補助保持部３３ｂよりも上方に位置している時には、当該他の主保持部３３ａ及び第２の補助保持部３３ｂにより支持され、第１の補助保持部３３ｂから当該ウエハＷの周縁部が浮いた状態となっている。次いで、ウエハボート１１が例えば時計回りに回転して第１の補助保持部３３ｂが鉛直軸方向における下方側に向かって移動すると、この第１の補助保持部３３ｂに臨む位置におけるウエハＷの周縁部は、重力により当該第１の補助保持部３３ｂに支持されるように傾いて行く（落ち込んで行く）。そのため、第２の補助保持部３３ｂ、３３ｂにより支持されたウエハＷの周縁部が上方側に持ち上がり、各々のウエハＷは、主保持部３３ａ、３３ａにより支持されると共に、これら第１の補助保持部３３ｂ及び第２の補助保持部３３ｂ、３３ｂから各々の周縁部が浮いた姿勢となる。
【００２１】
次いで、第１の補助保持部３３ｂが鉛直軸方向における下方側に位置すると、図９及び図１０に示すように、ウエハＷの周縁部が当該第１の補助保持部３３ｂに接触し、各々のウエハＷは、第１の補助保持部３３ｂ及び主保持部３３ａ、３３ａにより支持された姿勢となる。尚、ウエハボート１１の回転数や当該ウエハボート１１の傾斜角度θ、主保持部３３ａ及び補助保持部３３ｂの配置レイアウトなどによっては、各々のウエハＷは、第２の補助保持部３３ｂ、３３ｂから各々の周縁部が離れた後、第１の補助保持部３３ｂに直ぐに接触する場合もあるし、第１の補助保持部３３ｂが下方側に到達する前にウエハＷの周縁部が当該第１の補助保持部３３ｂに接触する場合もある。尚、図７及び図９は、ウエハボート１１について、第２の補助保持部３３ｂ、３３ｂがウエハＷ側を各々向くように模式的に描画している。
【００２２】
次いで、ウエハボート１１の回転により第１の補助保持部３３ｂが鉛直軸方向における上方側に向かって移動すると、当該第１の補助保持部３３ｂに支持されていたウエハＷの周縁部が上方に持ち上がる。従って、各々のウエハＷは、同様に主保持部３３ａ、３３ａにより支持されると共に第１の補助保持部３３ｂ及び第２の補助保持部３３ｂ、３３ｂから各々の周縁部が浮いた姿勢となる。しかる後、第１の補助保持部３３ｂが鉛直軸方向における上方側に到達すると、即ちウエハボート１１が１回転して図７及び図８に示した元の姿勢に戻ると、第２の補助保持部３３ｂ、３３ｂから浮いていたウエハＷの周縁部が当該第２の補助保持部３３ｂ、３３ｂに支持されるように下降し、従って各々のウエハＷが元の姿勢に戻ることになる。このように、各々のウエハＷは、ウエハボート１１が１回転する度に、第１の補助保持部３３ｂ及び主保持部３３ａ、３３ａに支持されている姿勢と、第２の補助保持部３３ｂ、３３ｂ及び主保持部３３ａ、３３ａに支持されている姿勢と、の間で姿勢が変わるようになっている。即ち、第１の補助保持部３３ｂ及び第２の補助保持部３３ｂ、３３ｂは、ウエハＷを交互に支持していると言える。尚、図７及び図９は既述の傾斜角度θを模式的に大きく描画しており、また図８及び図１０において鉛直軸方向における下方側を矢印で示すと共に、ウエハＷを支持している（ウエハＷと接触している）保持部３３に丸印を付している。
【００２３】
ここで、ウエハボート１１の回転によって各々のウエハＷの姿勢が変わるにあたって、主保持部３３ａ、３３ａは、第１の補助保持部３３ｂと共にウエハＷを支持している時と、第２の補助保持部３３ｂ、３３ｂと共にウエハＷを支持している時とでは、当該ウエハＷの裏面との接触部位が変わっている。具体的には、第１の補助保持部３３ｂと主保持部３３ａ、３３ａとによりウエハＷを支持している時は、主保持部３３ａ、３３ａは、例えば第１の補助保持部３３ｂ側における端部によりウエハＷを支持しており、第２の補助保持部３３ｂ、３３ｂと主保持部３３ａ、３３ａとによりウエハＷを支持している時は、主保持部３３ａ、３３ａは、例えば第２の補助保持部３３ｂ、３３ｂ側における端部によりウエハＷを支持している。従って、各々のウエハＷは、既述の第１の補助保持部３３ｂが鉛直方向下方側を向いている時と、第２の補助保持部３３ｂ、３３ｂが鉛直方向下方側を向いている時とでは、ウエハボート１１との間の接触部位が異なっていることになる。
【００２４】
既述のガスインジェクター５１は、例えば石英から構成されており、内管１２ｂの長さ方向に沿って配置されている。このガスインジェクター５１の側壁には、ウエハボート１１側に臨むように、ガス吐出口５２が上下方向に亘って複数箇所に形成されている。これらガス吐出口５２は、例えばウエハボート１１に収納されるウエハＷの各々の高さ位置に対応するように配置されている。ガスインジェクター５１は、一端側が既述のフランジ部１７の側壁から内管１２ｂに挿入されており、他端側がバルブ５３及び流量調整部５４を介して成膜ガスの貯留されたガス貯留源５５に接続されている。このガスインジェクター５１は、図２に示すように、横並びに複数本例えば５本設けられており、これら５本のガスインジェクター５１のうち４本には、ＰＨ3（ホスフィン）ガスの貯留されたＰＨ3ガス源５５ａが各々接続され、これら５本のガスインジェクター５１のうち１本には、このＰＨ3ガスと共にＳｉＨ4（モノシラン）ガスを供給するために、既述のＰＨ3ガス源５５ａとＳｉＨ4ガス源５５ｂとが接続されている。
【００２５】
この縦型熱処理装置には、装置全体の動作のコントロールを行うためのコンピュータからなる制御部７０が設けられており、この制御部７０のメモリ内には、反応管１２内においてウエハボート１１を傾斜軸周りに回転させながら、当該反応管１２内に成膜ガスを供給して成膜処理を行うためのプログラムが格納されている。このプログラムは、ハードディスク、コンパクトディスク、光磁気ディスク、メモリカード、フレキシブルディスクなどの記憶媒体である記憶部から制御部７０内にインストールされる。
【００２６】
次に、上述実施の形態の作用について説明する。先ず、反応管１２の下方側に空のウエハボート１１を下降させると共に、このウエハボート１１上の各々のウエハＷに対して搬送アーム６０のピック６２が平行になるように当該搬送アーム６０を傾斜させ、搬送アーム６０によって各々の保持部３３上に例えば１５０枚のウエハＷを棚状に載置する。即ち、ウエハＷが傾斜軸方向において主保持部３３ａの上面よりも僅かに高い位置において５つの保持部３３の内部領域に位置するように、当該ウエハＷを保持した搬送アーム６０をウエハボート１１内に進入させ、その後これら５つの保持部３３の上面よりも傾斜軸方向において低い位置に搬送アーム６０を下降させ、当該ウエハボート１１にウエハＷを載置する。こうして搬送アーム６０を後退させると共に順次ウエハＷを積載する。次いで、ウエハボート１１を反応管１２内に挿入して、フランジ部１７の下面と蓋体２５の上面とを気密に接触させる。
【００２７】
続いて、真空ポンプ２４により反応管１２内の雰囲気を真空排気すると共に、ウエハボート１１を傾斜軸周りに例えば０．１ｒｐｍで回転させながら、ヒータ１３によりこのウエハボート１１上のウエハＷが例えば５３０℃程度となるように加熱する。次いで、圧力調整部２３により反応管１２内の圧力を処理圧力に調整しながら、当該反応管１２（内管１２ｂ）内にガスインジェクター５１からＰＨ3ガスとＳｉＨ4ガスとからなる成膜ガスを供給する。内管１２ｂ内に供給された成膜ガスに各々のウエハＷの表面が接触すると、当該表面にＰ（リン）を含有した（ドープされた）ポリシリコン（多結晶Ｓｉ）膜が生成する。そして、未反応の成膜ガスや成膜処理により生成した副生成物などからなるガスは、内管１２ｂの上端面の開口部を介して当該内管１２ｂと外管１２ａとの間の領域に向かって通流し、排気口２１から排気される。
【００２８】
この時、ヒータ１３によりウエハボート１１も加熱されているので、ウエハＷの表面と同様に、当該ウエハボート１１の表面にもポリシリコン膜が成膜されると共に、ウエハボート１１とウエハＷとの間の接触部位に跨がるようにポリシリコン膜が成膜しようとする。しかし、既述のようにウエハボート１１が１回転する度に各々のウエハＷの姿勢が変わっているので、ポリシリコン膜は、前記接触部位を境界としてウエハＷ側とウエハボート１１側とで隔てられる。即ち、各々のウエハＷがウエハボート１１上において静止している時（各々のウエハＷが第１の補助保持部３３ｂ及び主保持部３３ａ、３３ａあるいは第２の補助保持部３３ｂ、３３ｂ及び主保持部３３ａ、３３ａで支持されている時）において、前記接触部位に跨がるようにポリシリコン膜が形成されようとしても、既述のように第１の補助保持部３３ｂが鉛直方向下方側を向いている時と、第２の補助保持部３３ｂ、３３ｂが鉛直方向下方側を向いている時とでは、各々のウエハＷとウエハボート１１との間の接触部位が異なっている。そのため、ウエハボート１１とウエハＷとの間の接触部位に亘って成膜されることが抑えられる。
【００２９】
こうしてウエハボート１１を回転させながら内管１２ｂへ成膜ガスの供給を続けると、図１１に示すように、ウエハＷとウエハボート１１との間の接触部位における成膜が抑えられた状態で、既述のポリシリコン膜が例えば１．０μｍ程度もの厚膜として形成される。その後、成膜ガスの供給を停止すると共に反応管１２内の雰囲気を大気雰囲気に戻して、ウエハボート１１を下降させると共に、搬送アーム６０を介してウエハＷを取り出す。この時、前記接触部位に跨がるようにポリシリコン膜が形成されていないので、ウエハＷはウエハボート１１に対する張り付きが抑えられた状態で取り出される。その後、ウエハボート１１を反応管１２内に気密に挿入すると共に、図示しないガス源から例えばクリーニングガスを反応管１２に供給して、ウエハボート１１に付着したポリシリコン膜が除去される。
【００３０】
ここで、成膜中にウエハボート１１を回転させずに前記厚膜を成膜した場合には、図１２に示すように、接触部位に跨がって形成された厚膜を介してウエハＷがウエハボート１１に張り付いて、ウエハボート１１から取り出せなくなるか、あるいはこの接触部位に形成された薄膜が脱落してパーティクルの原因となったり、ウエハＷの裏面側に付着したりする。尚、図１１及び図１２では、ウエハＷやウエハボート１１に成膜されるポリシリコン膜について、一部を描画している。
【００３１】
上述の実施の形態によれば、ウエハボート１１について、鉛直軸に対して傾斜した傾斜軸周りに回転自在に構成すると共に、このウエハボート１１が１回転する度に、ウエハＷの姿勢が各々の主保持部３３ａ、３３ａ及び第１の補助保持部３３ｂで支持される姿勢と、主保持部３３ａ、３３ａ及び第２の補助保持部３３ｂ、３３ｂにより支持される姿勢との間で変わるようにしている。そして、反応管１２内でウエハボート１１を回転させながら成膜ガスを供給してウエハＷに薄膜を成膜しているので、ウエハＷと主保持部３３ａまたは補助保持部３３ｂとの間の接触部位に跨がって薄膜の形成されることを抑制でき、従ってウエハボート１１へのウエハＷの張り付きを抑えることができる。また、前記接触部位に跨がって薄膜の成膜することを抑えることができるので、例えばウエハボート１１からウエハＷを取り出す時に当該薄膜が脱落してパーティクルとなったり、あるいはウエハＷの裏面にこの薄膜が付着してその後のリソグラフィー（露光）工程において当該ウエハＷを水平に載置出来ずにアライメントエラーとなったり、更には当該薄膜を介してウエハＷの裏面に傷が形成されたりすることを抑えることができる。従って、ウエハボート１１へのウエハＷの張り付きやパーティクルの生成の抑えられた状態で、既述の厚膜を形成することができる。
【００３２】
また、ウエハＷの姿勢を変えるにあたって、例えばウエハボート１１を反応管１２から一度取り出すといった作業（成膜処理の中断）が必要ないので、ポリシリコン膜を速やかに成膜できる。
更に、ウエハボート１１を傾斜させるにあたって、各々のウエハＷの周囲に支柱３２及び段部３４を配置しているので、当該ウエハＷがウエハボート１１上において横滑りしようとしても、これら支柱３２及び段部３４によりウエハＷの位置を規制することができ、従ってウエハボート１１からのウエハＷの落下を防止できる。
以上の厚膜を成膜するにあたり、ウエハボート１１を回転させずに膜厚が例えば０．２μｍ以上もの厚膜を成膜しようとすると、ウエハボート１１へのウエハＷの張り付きなどが発生しやすくなってしまうことから、本発明は０．２μｍ以上の厚膜を成膜する場合に適用することが好ましい。
【００３３】
以上の例においては、ウエハボート１１が１回転する度に、各々のウエハＷが第１の補助保持部３３ｂ及び主保持部３３ａ、３３ａに支持される姿勢と、第２の補助保持部３３ｂ、３３ｂ及び主保持部３３ａ、３３ａにより支持される姿勢と、の間で姿勢が２回変わるようにしたが、例えば傾斜角度θを大きくして、ウエハボート１１が１回転する度にウエハＷの姿勢が３回変わるようにしても良い。即ち、第２の補助保持部３３ｂ、３３ｂのうち回転方向上流側の第２の補助保持部３３ｂが鉛直方向下方側に位置した時に、当該第２の補助保持部３３ｂ及び主保持部３３ａ、３３ａによりウエハＷが支持されるようにしても良い。その場合には、２つの第２の補助保持部３３ｂ、３３ｂが鉛直方向下方側に到達すると、ウエハＷはこれら第２の補助保持部３３ｂ、３３ｂ及び主保持部３３ａ、３３ａにより支持され、その後前記回転方向上流側の第２の補助保持部３３ｂが鉛直方向上方側に向かうと、ウエハＷは回転方向下流側の第２の補助保持部３３ｂ及び主保持部３３ａ、３３ａにより支持される。即ち、ウエハボート１１が１回転する間に、ウエハＷの姿勢が少なくとも３回変わるようにすれば良い。
【００３４】
また、図１３に示すように、２つの第２の補助保持部３３ｂ、３３ｂのうち一方例えば回転方向下流側の第２の補助保持部３３ｂを設けなくても良い。この場合であっても、ウエハボート１１が１回転する度に、各々のウエハＷは第１の補助保持部３３ｂ及び主保持部３３ａ、３３ａにより支持される姿勢と、第２の補助保持部３３ｂ及び主保持部３３ａ、３３ａにより支持される姿勢と、の間で姿勢が変わることになる。更に、保持部３３の各々を概略板状に形成したが、これら５つ配置した保持部３３の少なくとも１つについて、図１４に示すように、概略円筒形状に形成すると共に、外周面でウエハＷを支持するように横向きに配置しても良い。図１４は、主保持部３３ａ、３３ａについて円筒形状に形成した例を示しており、主保持部３３ａ、３３ａにおける上面の高さ位置は、既述の例と同様に設定される。この場合には、各々のウエハＷは、これら主保持部３３ａ、３３ａだけで支持される姿勢を取りづらいので、第１の補助保持部３３ｂと第２の補助保持部３３ｂとの間で速やかに受け渡される。尚、この図１４は、第２の補助保持部３３ｂ、３３ｂが各々ウエハＷ側を向くように、ウエハボート１１について模式的に描画している。以降の図１５及び図１６も同様である。
【００３５】
また、第１の補助保持部３３ｂ及び第２の補助保持部３３ｂの各々の上面の高さ位置を傾斜軸方向において互いに変えるようにしても良い。図１５は、第１の補助保持部３３ｂの上面よりも第２の補助保持部３３ｂ、３３ｂの上面の高さ位置を傾斜軸方向において低くした例を示している。更に、主保持部３３ａ、３３ａについても互いの高さ位置を傾斜軸方向において互いに変えるようにしても良い。
【００３６】
更にまた、図１６に示すように、主保持部３３ａ、３３ａ及び第２の補助保持部３３ｂ、３３ｂの高さ位置を傾斜軸方向において互いに揃えると共に、第１の補助保持部３３ｂの上面を前記高さ位置よりも低くなるようにしても良い。即ち、複数設けた保持部３３のうち少なくとも１つの保持部３３（第１の補助保持部３３ｂ）の高さ位置を他の保持部３３の高さ位置よりも低くしても良い。この場合には、各々のウエハＷは、複数の保持部３３（主保持部３３ａ及び第２の補助保持部３３ｂ、３３ｂ）により支持された姿勢と、これら保持部３３のうち例えば２つ（主保持部３３ａ、３３ａ）と前記第１の補助保持部３３ｂとにより支持された姿勢との間で姿勢が変わることになる。
【００３７】
更に、これら主保持部３３ａ及び補助保持部３３ｂのレイアウトとしては、２つの主保持部３３ａ、３３ａのうち一方の主保持部３３ａから他方の主保持部３３ａを見た時に、左右両側に少なくとも１つずつ保持部３３、３３が設けられているレイアウトを採ることが好ましく、この場合にはこれら保持部３３、３３のうち少なくとも一方が補助保持部３３ｂとなる。また、既述の図１ではウエハＷの中心部を介して互いに対向するように２つの主保持部３３ａ、３３ａを配置したが、図１７に示すように、これら２つの主保持部３３ａ、３３ａの一方この例では図１７中左側の主保持部３３ａからウエハＷの中心部を見た時に、互いに左右に離間するように２つの主保持部３３ａ、３３ａを配置しても良い。
【００３８】
また、各々の保持部３３からウエハＷの中心側に向かって伸びる先端部の上端面に図示しない突起状のピンを各々形成し、ウエハＷを裏面側からこれらピンにより支持しても良い。この場合には、ウエハＷは周縁部よりも例えば５ｃｍ程度内周側において支持されるが、このような場合であってもウエハＷは本発明で言うところの「周縁部」で支持される。
【００３９】
また、ウエハボート１１としては、支柱３２及びこの支柱３２から垂直に伸びる保持部３３を備えた構成としたが、図１８に示すように、支柱３２の各々の側方位置にスリット状の溝を複数形成し、この溝によりウエハＷの周縁部を下方側から支持する構成であっても良い。この場合には、これら支柱３２は、ウエハボート１１に対してウエハＷの搬入出ができるように、搬送アーム６０の搬送領域を避けて配置される。更に、反応管１２の構成としては、排気口２１を反応管１２の天井面に形成し、下方側から成膜ガスを導入すると共に、天井面から排気する構成であっても良い。更にまた、ウエハボート１１と共に、ガスインジェクター５１及び反応管１２を傾斜させても良い。
【００４０】
既述の傾斜角度θとしては、小さすぎる（真っ直ぐにしすぎる）とウエハＷの姿勢が変わりにくくなり、一方大きすぎる（寝かせすぎる）と装置のフットプリントが大きくなってしまうことから、例えば０．５°〜２０°であることが好ましい。また、ウエハボート１１の回転数としては、遅すぎると前記接触部位に亘って薄膜が形成されようとするし、一方速すぎるとウエハＷが慣性によって姿勢を変えにくくなることから、０．０１〜１０ｒｐｍであることが好ましい。また、ウエハＷの姿勢を変えるにあたって、主保持部３３ａと補助保持部３３ｂとの夫々の上面の高さ位置の差については、当該ウエハＷの姿勢が容易に変わるように、またウエハボート１１におけるウエハＷの横滑りを抑えるために、例えば０．１ｍｍ〜５ｍｍであることが好ましい。主保持部３３ａ及び補助保持部３３ｂの各数量や配置レイアウトについては、ウエハボート１１が１回転する度に各々のウエハＷの姿勢が変わるように、既述の傾斜角度θやウエハボート１１の回転数に応じて種々調整される。
【００４１】
また、既述の例では、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によりＰを含むポリシリコン膜を成膜したが、Ｐに代えて、あるいはＰと共にＢ（ホウ素）を含むようにしても良いし、またはこれらＰやＢを含まないポリシリコン膜を成膜しても良い。更に、ＳｉＯ2（酸化シリコン）膜やＳｉＮ（窒化シリコン）膜あるいはＣｒｂｏｎ（炭素）についても、膜厚が例えば３０００Å（３００ｎｍ）程度の厚膜となるように成膜しても良い。このような場合に用いられる成膜ガスについて一例を挙げると、ＳｉＯ2膜については例えばシランガス及びオゾンガスが用いられ、ＳｉＮ（窒化シリコン）膜についてはシランガス及びアンモニアガスが用いられる。また、Ｃａｒｂｏｎ（炭素）膜については炭素を含む有機系のガスが用いられる。
【００４２】
更にまた、本発明の装置を用いて厚膜を成膜するにあたり、当該厚膜をＢＩＣＳ（Bit-Cost Scalable） flash technologyやＴＣＡＴ（Terabit Cell Array Transistor） technologyなどに代表される積層ｓｔａｃｋ構造を用いた３Ｄメモリーに適用しても良い。具体的には、膜厚が例えば５００Å（５０ｎｍ）のポリシリコン膜上に膜厚が例えば５００Åの酸化シリコン膜を形成した積層膜を複数層例えば２４層積層した構造や、膜厚が例えば５００Åの酸化シリコン膜上に膜厚が例えば５００Åの窒化シリコン膜を形成した積層膜を複数層例えば２４層積層した構造、更には膜厚が例えば５００Åのシリコン膜上に膜厚が例えば５００ÅのＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）膜を形成した積層膜を複数層例えば２４層積層した構造などが挙げられる。シリコンゲルマニウム膜を成膜する場合の成膜ガスとしては、例えばシランガス及びモノゲルマン（Ｓｉ4Ｇｅ）ガスが用いられる。
また、ＣＶＤ法に代えて、原子層あるいは分子層の処理ガスをウエハＷの表面に吸着させ、次いでこの処理ガスを酸化して反応生成物を形成するＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いて例えば酸化シリコン膜を形成する場合に本発明を適用しても良い。
【００４３】
更に、ウエハボート１１を傾斜軸回りに回転させるにあたって、反応管１２に対して回転軸２８を傾斜させるようにしたが、反応管１２の長さ方向に沿うように回転軸２８を配置し、即ち反応管１２及びウエハボート１１を夫々鉛直方向に伸びるように配置して、これら反応管１２及びウエハボート１１を一体的に装置ごと傾斜させても良い。図１９は、このような例を示しており、縦型熱処理装置の外装体をなす筐体１０１の底面の一端側を下方側から持ち上げるように、当該床面の下方側には、ジャッキなどにより上端面が昇降自在に構成された昇降機構１００が設けられている。そして、この昇降機構１００により、ウエハボート１１が傾斜軸回りに回転することになる。
【符号の説明】
【００４４】
Ｗ ウエハ
１１ ウエハボート
１２ 反応管
１３ ヒータ
２１ 排気口
２７ 回転機構
２８ 回転軸
３２ 支柱
３３ 保持部
５１ ガスインジェクター
５２ ガス吐出口
７０ 制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基板を支柱を介して棚状に保持した基板保持具を、その周囲に加熱部が配置された縦型の反応管内に搬入して、基板に対して成膜処理を行う縦型熱処理装置において、
前記基板保持具を鉛直軸に対して傾斜した傾斜軸周りに回転させる回転機構と、
前記基板保持具における基板の収納位置毎に設けられ、基板の周方向に互いに離間した位置において当該基板の下面周縁部を各々支持する複数の主保持部と、これら主保持部に対して基板の周方向に離れて位置し、且つ前記複数の主保持部に支持される基板の下面周縁部に対して前記傾斜軸方向の下方に位置する補助保持部と、を備え、
前記基板保持具上の各々の基板は、前記回転機構により１回転する度に、前記補助保持部には接触せずに前記主保持部の各々のみに支持される姿勢と、これら主保持部の少なくとも１つ及び前記補助保持部に支持される姿勢と、の間で姿勢が変わるように構成されていることを特徴とする縦型熱処理装置。
【請求項２】
前記基板保持具を前記傾斜軸周りに回転させながら、前記反応管内に成膜ガスを供給して基板に対して成膜処理を行うように制御信号を出力する制御部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の縦型熱処理装置。
【請求項３】
前記制御部は、基板上に成膜される薄膜の膜厚が０．２μｍ以上となるように制御信号を出力することを特徴とする請求項２に記載の縦型熱処理装置。
【請求項１】
複数の基板を支柱を介して棚状に保持した基板保持具を、その周囲に加熱部が配置された縦型の反応管内に搬入して、基板に対して成膜処理を行う縦型熱処理装置において、
前記基板保持具を鉛直軸に対して傾斜した傾斜軸周りに回転させる回転機構と、
前記基板保持具における基板の収納位置毎に設けられ、基板の周方向に互いに離間した位置において当該基板の下面周縁部を各々支持する複数の主保持部と、これら主保持部に対して基板の周方向に離れて位置し、且つ前記複数の主保持部に支持される基板の下面周縁部に対して前記傾斜軸方向の下方に位置する補助保持部と、を備え、
前記基板保持具上の各々の基板は、前記回転機構により１回転する度に、前記補助保持部には接触せずに前記主保持部の各々のみに支持される姿勢と、これら主保持部の少なくとも１つ及び前記補助保持部に支持される姿勢と、の間で姿勢が変わるように構成されていることを特徴とする縦型熱処理装置。
【請求項２】
前記基板保持具を前記傾斜軸周りに回転させながら、前記反応管内に成膜ガスを供給して基板に対して成膜処理を行うように制御信号を出力する制御部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の縦型熱処理装置。
【請求項３】
前記制御部は、基板上に成膜される薄膜の膜厚が０．２μｍ以上となるように制御信号を出力することを特徴とする請求項２に記載の縦型熱処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１２−９９５７１（Ｐ２０１２−９９５７１Ａ）
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４４４５２（Ｐ２０１０−２４４４５２）
【出願日】平成２２年１０月２９日（２０１０．１０．２９）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２９日（２０１０．１０．２９）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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