JP2005108928A - Workpiece accommodating implement and heat treatment apparatus - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a workpiece accommodating implement and a heat treatment apparatus which can control sticking of particle to workpiece. <P>SOLUTION: The wafer boat 11 of the heat treatment apparatus is provided with a plurality of struts 111 which construct a pair of end plates. The struts 111 are provided with a storage part 112, which stores a semiconductor wafer W, and a chipping maintenance portion 113 which can hold chipping of the semiconductor wafer W or the wafer boat 11. The storage 112 is formed so that it protrudes toward the interior of the wafer boat 11 from the side view of the struts 111. The chipping hold portion 113 is the lower part of the storage 112, and arranged so that generated chipping can be held. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、被処理体収容具及び熱処理装置に関し、詳しくは、被処理体、例えば、半導体ウエハへのパーティクルの付着を抑制する被処理体収容具及び熱処理装置に関する。   The present invention relates to an object to be processed and a heat treatment apparatus, and more particularly to an object to be processed and an apparatus for heat treatment that suppress adhesion of particles to an object to be processed, for example, a semiconductor wafer.

半導体装置の製造工程では、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）等の処理により、被処理体、例えば、半導体ウエハに熱処理を施す熱処理装置が用いられている。例えば、熱処理装置としてバッチ式縦型熱処理装置を用いた場合には、以下のような熱処理が行われる。   In the manufacturing process of a semiconductor device, a heat treatment apparatus that performs heat treatment on an object to be processed, for example, a semiconductor wafer, by a process such as CVD (Chemical Vapor Deposition) is used. For example, when a batch type vertical heat treatment apparatus is used as the heat treatment apparatus, the following heat treatment is performed.

まず、熱処理装置の反応管内をヒータにより所定のロード温度、例えば、４００℃に昇温（加熱）し、複数枚の半導体ウエハを収容した被処理体収容具としてのウエハボートをロードする。次に、反応管内をヒータにより所定の処理温度、例えば、８００℃に加熱するとともに、排気ポートから反応管内のガスを排気し、反応管内を所定の圧力、例えば、５３．２Ｐａ（０．４Ｔｏｒｒ）に減圧する。反応管内が所定の温度及び圧力に維持されると、処理ガス導入管から反応管内に処理ガスを供給する。反応管内に処理ガスが供給されると、例えば、処理ガスが熱反応を起こし、熱反応により生成された反応生成物が半導体ウエハの表面に堆積して、半導体ウエハの表面に薄膜が形成されるように、半導体ウエハに所定の処理が施される。   First, the inside of the reaction tube of the heat treatment apparatus is heated (heated) to a predetermined load temperature, for example, 400 ° C. by a heater, and a wafer boat is loaded as a processing object container containing a plurality of semiconductor wafers. Next, the inside of the reaction tube is heated to a predetermined processing temperature, for example, 800 ° C. by a heater, and the gas in the reaction tube is exhausted from the exhaust port, and the inside of the reaction tube is set to a predetermined pressure, for example, 53.2 Pa (0.4 Torr). Depressurize to. When the inside of the reaction tube is maintained at a predetermined temperature and pressure, the processing gas is supplied from the processing gas introduction tube into the reaction tube. When the processing gas is supplied into the reaction tube, for example, the processing gas causes a thermal reaction, and a reaction product generated by the thermal reaction is deposited on the surface of the semiconductor wafer to form a thin film on the surface of the semiconductor wafer. Thus, a predetermined process is performed on the semiconductor wafer.

ところで、反応管内を所定の圧力に減圧するとともにロード温度から処理温度まで昇温すると、チッピング（半導体ウエハやウエハボートのかけら）が発生してしまう。このようにチッピングが発生するのは、半導体ウエハを構成するシリコンと、ウエハボートを構成する石英との熱膨張率の違いによる膨張差に起因して、半導体ウエハとウエハボートとの接触部分が擦れ、半導体ウエハやウエハボートがかけてしまうためである。そして、発生したチッピングが、その下方の半導体ウエハに落下し、半導体ウエハ上にパーティクルが付着してしまうという問題がある。   By the way, when the pressure in the reaction tube is reduced to a predetermined pressure and the temperature is raised from the load temperature to the processing temperature, chipping (semiconductor wafers or pieces of wafer boats) occurs. Such chipping occurs because the contact portion between the semiconductor wafer and the wafer boat is rubbed due to an expansion difference due to a difference in thermal expansion coefficient between silicon constituting the semiconductor wafer and quartz constituting the wafer boat. This is because a semiconductor wafer or a wafer boat is used. Then, there is a problem that the generated chipping falls on the semiconductor wafer below the chipping, and particles adhere to the semiconductor wafer.

かかる問題を解決するため、例えば、ウエハボートの搬入速度を速くするとともに、常圧下で反応管内を所定の処理温度に加熱した後に反応管内を減圧することにより、パーティクルの発生を抑制する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。
特開２００３−１００６４５号公報 In order to solve such a problem, for example, a method for suppressing the generation of particles by increasing the loading speed of the wafer boat and depressurizing the reaction tube after heating the reaction tube to a predetermined processing temperature under normal pressure is proposed. (For example, Patent Document 1).
JP 2003-100635 A1

ところで、近年、半導体装置の製造においては、少品種大量生産から多品種変量生産に移行しつつある。多品種変量生産に対応するためには、製造装置の短ＴＡＴ（Turn Around Time）性が重要であり、例えば、反応管内をロード温度から処理温度まで昇温する昇温速度を速くする必要がある。このため、特許文献１に記載された昇温速度（５℃／分）のようにゆっくりと昇温するのではなく、例えば、５０℃／分〜２００℃／分のように昇温速度を速くして、ロード温度から処理温度まで昇温することが求められている。   By the way, in recent years, in the manufacture of semiconductor devices, there is a shift from small-variety mass production to multi-variety variable-volume production. Short TAT (Turn Around Time) property of the manufacturing equipment is important for dealing with multi-variable production. For example, it is necessary to increase the rate of temperature rise in the reaction tube from the load temperature to the processing temperature. . For this reason, instead of slowly increasing the temperature increase rate (5 ° C./min) described in Patent Document 1, for example, the temperature increase rate is increased to 50 ° C./min to 200 ° C./min. Therefore, it is required to raise the temperature from the load temperature to the processing temperature.

しかし、このように昇温速度を大幅に速くすると、半導体ウエハとウエハボートとの接触部分がさらに擦れやすくなり、チッピング（パーティクル）が発生しやすくなる。この結果、半導体ウエハ上にパーティクルが付着しやすくなってしまう。また、生産性、コスト向上の観点から、半導体ウエハの大口径化が進んでいるが、半導体ウエハの口径が大きくなると、チッピング（パーティクル）はさらに発生しやすくなる。この一方で、半導体ウエハ上に付着するパーティクルの低減に関する要求は、ますます厳しくなってきている。   However, when the temperature rising rate is significantly increased in this way, the contact portion between the semiconductor wafer and the wafer boat is more likely to rub, and chipping (particles) is likely to occur. As a result, particles easily adhere to the semiconductor wafer. Further, from the viewpoint of productivity and cost improvement, semiconductor wafers have been increased in diameter, but chipping (particles) is more likely to occur as the diameter of the semiconductor wafer increases. On the other hand, the demand for reducing the particles adhering to the semiconductor wafer has become increasingly severe.

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、被処理体へのパーティクルの付着を抑制することができる被処理体収容具及び熱処理装置を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of the said problem, and it aims at providing the to-be-processed object accommodation tool and heat processing apparatus which can suppress adhesion of the particle to a to-be-processed object.

上記目的を達成するため、この発明の第１の観点にかかる被処理体収容具は、
被処理体を熱処理する熱処理装置内に複数枚の被処理体を所定間隔で収容する被処理体収容具であって、
前記被処理体または前記被処理体収容具のチッピングを保持可能なチッピング保持部が設けられている、ことを特徴とする。 In order to achieve the above object, an object-to-be-treated container according to the first aspect of the present invention is:
A processing object container for storing a plurality of objects to be processed at a predetermined interval in a heat treatment apparatus for heat-treating the object,
A chipping holding portion capable of holding the chipping of the object to be processed or the object to be processed container is provided.

この構成によれば、被処理体または被処理体収容具のチッピングが、被処理体収容具のチッピング保持部に保持される。このため、被処理体上にチッピングが落下しにくくなり、被処理体へのパーティクルの付着を抑制することができる。   According to this configuration, the chipping of the target object or the target object container is held by the chipping holding portion of the target object container. For this reason, it becomes difficult for chipping to fall on a to-be-processed object, and adhesion of the particle to a to-be-processed object can be suppressed.

前記チッピング保持部は、前記被処理体との接触面の下方に設けられていることが好ましい。また、前記チッピング保持部は、少なくとも前記被処理体との接触面の下方近傍を覆うように設けられていることが好ましい。   It is preferable that the chipping holding unit is provided below a contact surface with the object to be processed. Moreover, it is preferable that the said chipping holding | maintenance part is provided so that the lower vicinity of the contact surface with the said to-be-processed object may be covered at least.

上下一対の端板を架設する複数本の支柱を備え、前記チッピング保持部は、前記支柱の側面から突出形成されていてもよい。また、上下一対の端板を架設する複数本の支柱を備え、前記チッピング保持部は、円板状またはリング状に形成され、その外周面の一部が前記支柱の側面に接続されていてもよい。   A plurality of support columns for installing a pair of upper and lower end plates may be provided, and the chipping holding portion may be formed to protrude from a side surface of the support columns. In addition, it is provided with a plurality of struts for laying a pair of upper and lower end plates, the chipping holding portion is formed in a disc shape or a ring shape, and a part of the outer peripheral surface thereof is connected to the side surface of the strut Good.

この発明の第２の観点にかかる熱処理装置は、複数枚の被処理体を熱処理する熱処理装置であって、第１の観点にかかる被処理体収容具を備える、ことを特徴とする。   A heat treatment apparatus according to a second aspect of the present invention is a heat treatment apparatus for heat-treating a plurality of objects to be processed, and includes the object container according to the first aspect.

本発明によれば、被処理体へのパーティクルの付着を抑制することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, adhesion of the particle to a to-be-processed object can be suppressed.

以下、本発明の被処理体収容具及び熱処理装置について、図１に示すバッチ式縦型熱処理装置１を例に説明する。   Hereinafter, a batch type vertical heat treatment apparatus 1 shown in FIG. 1 will be described as an example of the object container and the heat treatment apparatus of the present invention.

図１に示すように、熱処理装置１は、長手方向が垂直方向に向けられた略円筒状の反応管２を備えている。反応管２は、耐熱材料、例えば、石英により形成されている。   As shown in FIG. 1, the heat treatment apparatus 1 includes a substantially cylindrical reaction tube 2 whose longitudinal direction is oriented in the vertical direction. The reaction tube 2 is made of a heat resistant material, for example, quartz.

反応管２の上端には、上端側の径が縮径するように略円錐状に形成された頂部３が設けられている。頂部３の中央には、反応管２内のガスを排気するための排気口４が設けられている。排気口４には排気管５が気密に接続されている。排気管５には、図示しないバルブ、真空ポンプなどの圧力調整機構が設けられ、反応管２内を所望の圧力（真空度）に制御する。   At the upper end of the reaction tube 2 is provided a top portion 3 formed in a substantially conical shape so that the diameter on the upper end side is reduced. An exhaust port 4 for exhausting the gas in the reaction tube 2 is provided in the center of the top portion 3. An exhaust pipe 5 is airtightly connected to the exhaust port 4. The exhaust pipe 5 is provided with a pressure adjusting mechanism such as a valve or a vacuum pump (not shown), and controls the inside of the reaction pipe 2 to a desired pressure (degree of vacuum).

反応管２の下方には、蓋体６が配置されている。蓋体６は、図示しないボートエレベータにより上下動可能に構成されている。そして、ボートエレベータにより蓋体６が上昇すると、反応管２の下方側（炉口部分）が閉鎖され、ボートエレベータにより蓋体６が下降すると、反応管２の下方側（炉口部分）が開口される。   A lid 6 is disposed below the reaction tube 2. The lid 6 is configured to be movable up and down by a boat elevator (not shown). When the lid 6 is raised by the boat elevator, the lower side (furnace port portion) of the reaction tube 2 is closed, and when the lid 6 is lowered by the boat elevator, the lower side (furnace port portion) of the reaction tube 2 is opened. Is done.

蓋体６の上部には、保温筒７が設けられている。保温筒７は、反応管２の炉口部分からの放熱による反応管２内の温度低下を防止する、例えば、抵抗発熱体からなる平面状のヒータ８と、このヒータ８を蓋体６の上面から所定の高さに支持する筒状の支持体９とから主に構成されている。   A heat insulating cylinder 7 is provided on the top of the lid 6. The heat retaining cylinder 7 prevents a temperature drop in the reaction tube 2 due to heat radiation from the furnace port portion of the reaction tube 2, for example, a planar heater 8 made of a resistance heating element, and the heater 8 on the upper surface of the lid 6. It is mainly comprised from the cylindrical support body 9 supported to predetermined height.

保温筒７の上方には、回転テーブル１０が設けられている。回転テーブル１０は、被処理体、例えば、半導体ウエハＷを収容する被処理体収容具としてのウエハボート１１を回転可能に載置する載置台として機能する。具体的には、回転テーブル１０の下部には回転支柱１２が設けられ、回転支柱１２はヒータ８の中央部を貫通して回転テーブル１０を回転させる回転機構１３に接続されている。回転機構１３は図示しないモータと、蓋体６の下面側から上面側に気密状態で貫通導入された回転軸１４を備える回転導入部１５とから主に構成されている。回転軸１４は回転テーブル１０の回転支柱１２に連結され、モータの回転力を回転支柱１２を介して回転テーブル１０に伝える。このため、回転機構１３のモータにより回転軸１４が回転すると、回転軸１４の回転力が回転支柱１２に伝えられて回転テーブル１０が回転する。この回転テーブル１０の回転により、回転テーブル１０に載置されたウエハボート１１が回転し、ウエハボート１１内に収容された半導体ウエハＷが回転される。   A rotary table 10 is provided above the heat insulating cylinder 7. The turntable 10 functions as a mounting table on which a processing object, for example, a wafer boat 11 as a processing object container for storing a semiconductor wafer W is rotatably mounted. Specifically, a rotary column 12 is provided at the lower part of the rotary table 10, and the rotary column 12 is connected to a rotary mechanism 13 that rotates through the central portion of the heater 8 and rotates the rotary table 10. The rotation mechanism 13 is mainly composed of a motor (not shown) and a rotation introduction portion 15 including a rotation shaft 14 that is penetrated and introduced in an airtight manner from the lower surface side to the upper surface side of the lid body 6. The rotary shaft 14 is connected to the rotary column 12 of the rotary table 10 and transmits the rotational force of the motor to the rotary table 10 via the rotary column 12. For this reason, when the rotating shaft 14 is rotated by the motor of the rotating mechanism 13, the rotating force of the rotating shaft 14 is transmitted to the rotating column 12 and the rotating table 10 rotates. By the rotation of the turntable 10, the wafer boat 11 placed on the turntable 10 is rotated, and the semiconductor wafer W accommodated in the wafer boat 11 is rotated.

ウエハボート１１は、複数枚の半導体ウエハＷを収容する被処理体収容具であり、例えば、石英により形成されている。ウエハボート１１は、上下一対の端板１１０と、一対の端板１１０を架設する複数本の支柱１１１とを備えている。図２〜図４にウエハボート１１（支柱１１１）の詳細な構造を示す。なお、図２に支柱１１１の部分斜視図を示し、図３及び図４に半導体ウエハＷが収容された状態のウエハボート１１の部分側面図及び部分上面図を示す。図２に示すように、支柱１１１は、半導体ウエハＷを収容（載置）する収容部１１２と、半導体ウエハＷまたはウエハボート１１（収容部１１２）のチッピングを保持可能なチッピング保持部１１３とを備えている。   The wafer boat 11 is a processing object container that accommodates a plurality of semiconductor wafers W, and is formed of, for example, quartz. The wafer boat 11 includes a pair of upper and lower end plates 110 and a plurality of pillars 111 on which the pair of end plates 110 are installed. 2 to 4 show the detailed structure of the wafer boat 11 (support 111). 2 is a partial perspective view of the support 111, and FIGS. 3 and 4 are a partial side view and a partial top view of the wafer boat 11 in a state where the semiconductor wafer W is accommodated. As shown in FIG. 2, the column 111 includes a storage portion 112 that stores (places) the semiconductor wafer W, and a chipping holding portion 113 that can hold the chipping of the semiconductor wafer W or the wafer boat 11 (the storage portion 112). I have.

収容部１１２は、支柱１１１の側面からウエハボート１１の内側に向かって突出するように形成されている。収容部１１２は、その上面に半導体ウエハＷが載置可能であり、半導体ウエハＷが収容部１１２の上面に載置されることにより、図３に示すように、複数枚の半導体ウエハＷが垂直方向に所定の間隔をおいて収容される。   The accommodating portion 112 is formed so as to protrude from the side surface of the column 111 toward the inside of the wafer boat 11. The housing portion 112 can have the semiconductor wafer W placed on the upper surface thereof, and the semiconductor wafer W is placed on the upper surface of the housing portion 112, whereby a plurality of semiconductor wafers W are vertically arranged as shown in FIG. It is accommodated at predetermined intervals in the direction.

チッピング保持部１１３は、収容部１１２の下部であって、支柱１１１の側面からウエハボート１１の内側に向かって突出するように形成されている。チッピング保持部１１３は、半導体ウエハＷと収容部１１２とが擦れることにより発生したチッピングが、下方に収容された半導体ウエハＷ上に落下しないように配設されている。すなわち、チッピング保持部１１３は、収容部１１２の下部であって、発生したチッピングを保持できるように配設されている。このため、チッピング保持部１１３は、少なくとも半導体ウエハＷと収容部１１２との接触面１１４の下方近傍を覆うように、支柱１１１の側面から突出形成されている。   The chipping holding part 113 is formed at the lower part of the housing part 112 so as to protrude from the side surface of the support 111 toward the inside of the wafer boat 11. The chipping holding unit 113 is arranged so that chipping generated by rubbing between the semiconductor wafer W and the storage unit 112 does not fall on the semiconductor wafer W stored below. That is, the chipping holding part 113 is disposed below the housing part 112 so as to hold the generated chipping. For this reason, the chipping holding part 113 is formed so as to protrude from the side surface of the column 111 so as to cover at least the vicinity below the contact surface 114 between the semiconductor wafer W and the accommodating part 112.

ここで、チッピング保持部１１３は、図４に示すように、支柱１１１の側面から、接触面１１４の下方よりもウエハボート１１の内側に向かって大きく突出形成されていることが好ましい。支柱１１１の側面から接触面１１４の下方よりもウエハボート１１の内側に向かう方向は、ウエハボート１１に収容された半導体ウエハＷが熱により収縮する方向であり、この方向に大きく突出形成されることにより、発生したチッピングを保持しやすくなるためである。   Here, as shown in FIG. 4, the chipping holding portion 113 is preferably formed so as to protrude from the side surface of the column 111 to the inside of the wafer boat 11 rather than below the contact surface 114. The direction from the side surface of the support 111 toward the inside of the wafer boat 11 rather than the lower side of the contact surface 114 is a direction in which the semiconductor wafer W accommodated in the wafer boat 11 contracts due to heat, and is formed to protrude greatly in this direction. This is because it becomes easier to hold the generated chipping.

反応管２の周囲には、反応管２を取り囲むように、例えば、抵抗発熱体からなる昇温用ヒータ１６が設けられている。この昇温用ヒータ１６により反応管２の内部が所定の温度に昇温（加熱）され、この結果、半導体ウエハＷが所定の温度に加熱される。   Around the reaction tube 2, for example, a temperature raising heater 16 made of a resistance heating element is provided so as to surround the reaction tube 2. The temperature inside the reaction tube 2 is raised (heated) to a predetermined temperature by the temperature raising heater 16, and as a result, the semiconductor wafer W is heated to the predetermined temperature.

反応管２の下端近傍の側面には、反応管２内に処理ガスを導入する処理ガス導入管１７が挿通されている。処理ガス導入管１７は、図示しないマスフローコントローラ（ＭＦＣ）を介して図示しない処理ガス供給源に接続されている。処理ガス導入管１７は、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）により形成されている。なお、図１では処理ガス導入管１７を一つだけ描いているが、例えば、反応管２の下端近傍の側面に、複数本の処理ガス導入管１７が挿通されていてもよい。この場合、複数本の処理ガス導入管１７から反応管２内に処理ガスが供給され、反応管２内に処理ガスをより均一に導入することができる。   A processing gas introduction tube 17 for introducing a processing gas into the reaction tube 2 is inserted in a side surface near the lower end of the reaction tube 2. The processing gas introduction pipe 17 is connected to a processing gas supply source (not shown) via a mass flow controller (MFC) (not shown). The processing gas introduction pipe 17 is made of, for example, stainless steel (SUS). Although only one process gas introduction pipe 17 is illustrated in FIG. 1, for example, a plurality of process gas introduction pipes 17 may be inserted in the side surface near the lower end of the reaction tube 2. In this case, the processing gas is supplied into the reaction tube 2 from the plurality of processing gas introduction tubes 17, and the processing gas can be introduced into the reaction tube 2 more uniformly.

また、反応管２の下端近傍の側面には、パージガス供給管１８が挿通されている。パージガス供給管１８には、図示しないＭＦＣを介して図示しないパージガス供給源に接続されており、所望量のパージガスが反応管２内に供給される。   A purge gas supply pipe 18 is inserted through the side surface near the lower end of the reaction tube 2. The purge gas supply pipe 18 is connected to a purge gas supply source (not shown) via an MFC (not shown), and a desired amount of purge gas is supplied into the reaction tube 2.

また、排気管５に設けられた圧力調整機構、ボートエレベータ、ヒータ８、回転機構１３のモータ、昇温用ヒータ１６、処理ガス導入管１７及びパージガス供給管１８に設けられたＭＦＣには、制御部１００が接続されている。制御部１００は、マイクロプロセッサ、プロセスコントローラ等から構成され、熱処理装置１の各部の温度や圧力等を測定し、測定データに基づいて、上記各部に制御信号等を出力し、熱処理装置１の各部を図５に示すようなレシピ（タイムシーケンス）に従って制御する。   In addition, the pressure adjustment mechanism provided in the exhaust pipe 5, the boat elevator, the heater 8, the motor of the rotation mechanism 13, the heater 16 for raising temperature, the process gas introduction pipe 17, and the MFC provided in the purge gas supply pipe 18 are controlled. The unit 100 is connected. The control unit 100 includes a microprocessor, a process controller, and the like, measures the temperature, pressure, and the like of each part of the heat treatment apparatus 1 and outputs a control signal and the like to each of the above parts based on the measurement data. Is controlled according to a recipe (time sequence) as shown in FIG.

次に、以上のように構成された熱処理装置１を用い、半導体ウエハＷに熱処理、例えば、図５に示すレシピに従って、半導体ウエハＷ上にシリコン酸化膜を形成する場合を例に本発明を説明する。なお、以下の説明において、熱処理装置１を構成する各部の動作は、制御部１００によりコントロールされている。   Next, the present invention will be described using the heat treatment apparatus 1 configured as described above as an example in the case where a heat treatment is performed on the semiconductor wafer W, for example, a silicon oxide film is formed on the semiconductor wafer W according to the recipe shown in FIG. To do. In the following description, the operation of each part constituting the heat treatment apparatus 1 is controlled by the control unit 100.

まず、昇温用ヒータ１６により反応管２内を所定のロード温度、例えば、図５（ａ）に示すように、４００℃に昇温（加熱）する。また、図５（ｃ）に示すように、パージガス供給管１８から反応管２内に所定量の窒素ガスを供給した後、半導体ウエハＷが収容されたウエハボート１１を蓋体６上に載置し、図示しないボートエレベータにより蓋体６を上昇させ、反応管２を密封する（ロード工程）。   First, the temperature inside the reaction tube 2 is raised (heated) to a predetermined load temperature, for example, 400 ° C. as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 5C, after supplying a predetermined amount of nitrogen gas from the purge gas supply pipe 18 into the reaction tube 2, the wafer boat 11 containing the semiconductor wafers W is placed on the lid 6. Then, the lid 6 is raised by a boat elevator (not shown), and the reaction tube 2 is sealed (loading step).

次に、図５（ｃ）に示すように、パージガス供給管１８から反応管２内に所定量の窒素ガスを供給するとともに、昇温用ヒータ１６により反応管２内を所定の成膜温度（処理温度）、例えば、図５（ａ）に示すように、２００℃／分の昇温速度で、８００℃に加熱する。また、反応管２内のガスを排出し、反応管２を所定の圧力、例えば、図５（ｂ）に示すように、５３２Ｐａ（４Ｔｏｒｒ）／秒の減圧速度で、反応管２を５３．２Ｐａ（０．４Ｔｏｒｒ）に減圧する。そして、この減圧及び加熱操作を、反応管２が所定の圧力及び温度で安定するまで行う（安定化工程）。   Next, as shown in FIG. 5C, a predetermined amount of nitrogen gas is supplied from the purge gas supply pipe 18 into the reaction tube 2, and a predetermined film formation temperature ( Treatment temperature), for example, as shown in FIG. 5 (a), it is heated to 800 ° C. at a rate of temperature increase of 200 ° C./min. Further, the gas in the reaction tube 2 is discharged, and the reaction tube 2 is set to 53.2 Pa at a predetermined pressure, for example, at a reduced pressure rate of 532 Pa (4 Torr) / second as shown in FIG. The pressure is reduced to (0.4 Torr). And this pressure reduction and heating operation are performed until the reaction tube 2 is stabilized at a predetermined pressure and temperature (stabilization step).

ここで、反応管２内を加熱すると、半導体ウエハＷを構成するシリコンとウエハボート１１を構成する石英との熱膨張率の違いによる膨張差に起因して、半導体ウエハＷとウエハボート１１の収容部１１２との接触部分が擦れ、図６に示すように、半導体ウエハＷまたはウエハボート１１（収容部１１２）のかけら（チッピング）が発生する。   Here, when the inside of the reaction tube 2 is heated, the semiconductor wafer W and the wafer boat 11 are accommodated due to a difference in expansion due to a difference in thermal expansion coefficient between silicon constituting the semiconductor wafer W and quartz constituting the wafer boat 11. As shown in FIG. 6, the contact portion with the portion 112 is rubbed, and a fragment (chipping) of the semiconductor wafer W or the wafer boat 11 (accommodating portion 112) occurs.

しかし、発生したチッピングは、収容部１１２の下部に配置されたチッピング保持部１１３に落下し、その下方に配置された半導体ウエハＷ上に落下しにくくなる。このため、チッピングが発生しても、半導体ウエハＷ上にチッピングが落下しにくくなり、半導体ウエハＷへのパーティクルの付着を抑制することができる。なお、反応管２内をロード温度から処理温度まで、２００℃／分の昇温速度で昇温しているので、熱処理装置１は短ＴＡＴ性に優れ、多品種変量生産に対応することができる。   However, the generated chipping falls to the chipping holding part 113 arranged at the lower part of the accommodating part 112 and is difficult to fall on the semiconductor wafer W arranged below it. For this reason, even if chipping occurs, the chipping hardly falls on the semiconductor wafer W, and adhesion of particles to the semiconductor wafer W can be suppressed. In addition, since the inside of the reaction tube 2 is heated from the load temperature to the processing temperature at a heating rate of 200 ° C./min, the heat treatment apparatus 1 is excellent in short TAT property and can cope with multi-variable variable production. .

また、回転機構１３のモータを制御して、回転テーブル１０を回転させ、ウエハボート１１を回転させる。これにより、ウエハボート１１に収容された半導体ウエハＷも回転し、半導体ウエハＷが均一に加熱される。   Further, the motor of the rotation mechanism 13 is controlled to rotate the rotary table 10 and rotate the wafer boat 11. Thereby, the semiconductor wafer W accommodated in the wafer boat 11 also rotates, and the semiconductor wafer W is heated uniformly.

反応管２内が所定の圧力及び温度で安定すると、パージガス供給管１８からの窒素ガスの供給を停止する。そして、図５（ｄ）に示すように、処理ガス導入管１７から所定量の酸素を反応管２内に導入する。反応管２内に導入された酸素が反応管２内の熱により熱分解反応を起こし、半導体ウエハＷの表面にシリコン酸化膜が形成される（成膜工程）。   When the inside of the reaction tube 2 is stabilized at a predetermined pressure and temperature, the supply of nitrogen gas from the purge gas supply tube 18 is stopped. Then, as shown in FIG. 5 (d), a predetermined amount of oxygen is introduced into the reaction tube 2 from the processing gas introduction tube 17. Oxygen introduced into the reaction tube 2 undergoes a thermal decomposition reaction due to heat in the reaction tube 2, and a silicon oxide film is formed on the surface of the semiconductor wafer W (film formation step).

半導体ウエハＷの表面に所定厚のシリコン酸化膜が形成されると、処理ガス導入管１７から酸素の供給を停止する。そして、反応管２内のガスを排出するとともに、図５（ｃ）に示すように、パージガス供給管１８から所定量の窒素ガスを供給して、反応管２内のガスを排気管５に排出する（パージ工程）。なお、反応管２内のガスを確実に排出するために、反応管２内のガスの排出及び窒素ガスの供給を複数回繰り返すサイクルパージを行うことが好ましい。そして、昇温用ヒータ１６により、反応管２内を、所定の温度、例えば、図５（ａ）に示すように、４００℃にするとともに、図５（ｂ）に示すように、反応管２内の圧力を常圧に戻す。最後に、図示しないボートエレベータにより蓋体６を下降させることにより、アンロードする（アンロード工程）。   When a silicon oxide film having a predetermined thickness is formed on the surface of the semiconductor wafer W, the supply of oxygen from the processing gas introduction pipe 17 is stopped. Then, the gas in the reaction tube 2 is discharged, and as shown in FIG. 5C, a predetermined amount of nitrogen gas is supplied from the purge gas supply tube 18, and the gas in the reaction tube 2 is discharged to the exhaust tube 5. (Purge process). In addition, in order to discharge | emit the gas in the reaction tube 2 reliably, it is preferable to perform the cycle purge which repeats discharge | emission of the gas in the reaction tube 2, and supply of nitrogen gas in multiple times. Then, the temperature inside the reaction tube 2 is set to a predetermined temperature, for example, 400 ° C. as shown in FIG. 5A by the heater 16 for raising the temperature, and as shown in FIG. Return the internal pressure to normal pressure. Finally, the lid body 6 is lowered by a boat elevator (not shown) to unload (unload process).

次に、本発明の熱処理装置１により、半導体ウエハＷへのパーティクルの付着を抑制することができるか否かについての確認を行った。具体的には、図５のレシピに示す方法で半導体ウエハＷを熱処理し、熱処理した半導体ウエハＷへのパーティクルの付着状態を測定した。   Next, it was confirmed whether the adhesion of particles to the semiconductor wafer W can be suppressed by the heat treatment apparatus 1 of the present invention. Specifically, the semiconductor wafer W was heat-treated by the method shown in the recipe of FIG. 5, and the adhesion state of the particles to the heat-treated semiconductor wafer W was measured.

図７は、熱処理した半導体ウエハＷへのパーティクルの付着状態を示した模式図である。図７（ａ）に本発明の熱処理装置１を用いた熱処理後の半導体ウエハＷへのパーティクルの付着状態を示し、図７（ｂ）に従来の熱処理装置を用いた熱処理後の半導体ウエハＷへのパーティクルの付着状態を示す。   FIG. 7 is a schematic diagram showing the state of adhesion of particles to the heat-treated semiconductor wafer W. FIG. FIG. 7A shows the adhesion state of particles to the semiconductor wafer W after the heat treatment using the heat treatment apparatus 1 of the present invention, and FIG. 7B shows the semiconductor wafer W after the heat treatment using the conventional heat treatment apparatus. This shows the state of adhesion of particles.

図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、本発明の熱処理装置１を用いることにより、半導体ウエハＷへのパーティクルの付着数を大きく減少させることができ、半導体ウエハＷへのパーティクルの付着を抑制できることが確認できた。このため、ウエハボート１１にチッピング保持部１１３を設けることにより、半導体ウエハＷへのパーティクルの付着を抑制できることが確認できた。   As shown in FIGS. 7A and 7B, by using the heat treatment apparatus 1 of the present invention, the number of particles adhering to the semiconductor wafer W can be greatly reduced, and the particles adhering to the semiconductor wafer W. It was confirmed that it can be suppressed. For this reason, it was confirmed that by providing the chipping holder 113 in the wafer boat 11, it is possible to suppress adhesion of particles to the semiconductor wafer W.

以上説明したように、本実施の形態によれば、ウエハボート１１にチッピング保持部１１３が設けられているので、半導体ウエハＷ上にチッピングが落下しにくくなり、半導体ウエハＷへのパーティクルの付着を抑制することができる。   As described above, according to the present embodiment, since the chipping holding portion 113 is provided on the wafer boat 11, the chipping hardly falls on the semiconductor wafer W, and particles adhere to the semiconductor wafer W. Can be suppressed.

なお、本発明は、上記の実施の形態に限られず、種々の変形、応用が可能である。以下、本発明に適用可能な他の実施の形態について説明する。   In addition, this invention is not restricted to said embodiment, A various deformation | transformation and application are possible. Hereinafter, other embodiments applicable to the present invention will be described.

上記実施の形態では、収容部１１２が支柱１１１の側面からウエハボート１１の内側に向かって突出するように形成されている場合を例に本発明を説明したが、収容部１１２は、半導体ウエハＷをウエハボート１１内に収容することができるものであればよく、例えば、図８に示すように、チッピング保持部１１３の上面から上方に向かって突出形成されたものであってもよい。   In the above embodiment, the present invention has been described by taking as an example the case where the accommodating portion 112 is formed so as to protrude from the side surface of the support column 111 toward the inside of the wafer boat 11. Can be accommodated in the wafer boat 11. For example, as shown in FIG. 8, it may be formed so as to protrude upward from the upper surface of the chipping holder 113.

上記実施の形態では、チッピング保持部１１３が収容部１１２の下部に形成されている場合を例に本発明を説明したが、チッピング保持部１１３は、発生したチッピングを保持し、下方の半導体ウエハＷ上に落下しにくくできるものであればよく、例えば、図９に示すように、収容部１１２と所定の間隔を有する下方に形成されていてもよい。   In the above-described embodiment, the present invention has been described by taking as an example the case where the chipping holding portion 113 is formed in the lower portion of the accommodating portion 112. However, the chipping holding portion 113 holds the generated chipping and the lower semiconductor wafer W. Any material can be used as long as it is difficult to fall down. For example, as shown in FIG. 9, it may be formed below the accommodating portion 112 and at a predetermined interval.

上記実施の形態では、チッピング保持部１１３が支柱１１１の側面からウエハボート１１の内側に向かって突出するように形成されている場合を例に本発明を説明したが、例えば、図１０に示すように、その外周面の一部が支柱１１１の側面に固定された円板状に形成されていてもよい。また、図１１に示すように、その外周面の一部が支柱１１１の側面に固定されたリング状に形成されていてもよい。これらの場合、発生したチッピングを保持しやすくなり、下方の半導体ウエハＷ上にチッピングが落下しにくくなるので、半導体ウエハＷへのパーティクルの付着を抑制することができる。   In the above embodiment, the present invention has been described by taking as an example the case where the chipping holding portion 113 is formed so as to protrude from the side surface of the column 111 toward the inside of the wafer boat 11. For example, as shown in FIG. In addition, a part of the outer peripheral surface may be formed in a disk shape fixed to the side surface of the column 111. Further, as shown in FIG. 11, a part of the outer peripheral surface may be formed in a ring shape fixed to the side surface of the column 111. In these cases, the generated chipping is easily held, and the chipping is less likely to fall on the lower semiconductor wafer W, so that adhesion of particles to the semiconductor wafer W can be suppressed.

上記実施の形態では、減圧下で被処理体（半導体ウエハＷ）に熱処理を行った場合を例に本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、常圧下で被処理体に熱処理を行う場合であってもよい。この場合にも、チッピングが被処理体上に落下しにくくなり、被処理体へのパーティクルの付着を抑制することができる。   In the above embodiment, the present invention has been described by taking as an example the case where the object to be processed (semiconductor wafer W) is subjected to heat treatment under reduced pressure. However, the present invention is not limited to this, and for example, under normal pressure It may be a case where heat treatment is performed on the object to be processed. Also in this case, chipping is less likely to fall on the object to be processed, and adhesion of particles to the object to be processed can be suppressed.

上記実施の形態では、反応管２内に処理ガス導入管１７から酸素を導入して、半導体ウエハＷの表面にシリコン酸化膜が形成された場合を例に本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、被処理体に所定の熱処理を行うものであればよく、例えば、被処理体にシリコン窒化膜、ポリシリコン膜を形成する場合であってもよい。   In the above embodiment, the present invention has been described by taking as an example the case where oxygen is introduced into the reaction tube 2 from the processing gas introduction tube 17 and a silicon oxide film is formed on the surface of the semiconductor wafer W. The present invention is not limited to this, and any material that performs a predetermined heat treatment on the object to be processed may be used. For example, a silicon nitride film or a polysilicon film may be formed on the object to be processed.

上記実施の形態では、被処理体として半導体ウエハＷを用い、保持具としてのウエハボート１１が石英により形成されている場合を例に本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、被処理体及び被処理体収容具は、被処理体の材質と被処理体収容具の材質との熱膨張係数の違いによる膨張差に起因して、両者の接触部分が擦れ、チッピングが発生するような組み合わせであればよい。   In the above embodiment, the present invention has been described by taking as an example the case where the semiconductor wafer W is used as the object to be processed and the wafer boat 11 as the holder is formed of quartz. However, the present invention is not limited to this. Instead, the object to be processed and the object to be processed are subjected to chipping due to the difference in expansion due to the difference in thermal expansion coefficient between the material of the object to be processed and the material of the object to be processed. Any combination may be used as long as it occurs.

本実施の形態では、熱処理装置として、単管構造のバッチ式熱処理装置の場合を例に本発明を説明したが、例えば、反応管２が内管と外管とから構成された二重管構造のバッチ式縦型熱処理装置に本発明を適用することも可能である。   In the present embodiment, the present invention has been described by taking the case of a batch type heat treatment apparatus having a single tube structure as an example of the heat treatment apparatus. For example, a double tube structure in which the reaction tube 2 is composed of an inner tube and an outer tube. It is also possible to apply the present invention to the batch type vertical heat treatment apparatus.

本発明の実施の形態の熱処理装置を示す図である。It is a figure which shows the heat processing apparatus of embodiment of this invention. 図１のウエハボートの部分拡大図である。It is the elements on larger scale of the wafer boat of FIG. ウエハボートに半導体ウエハが収容された状態を示す図である。It is a figure which shows the state in which the semiconductor wafer was accommodated in the wafer boat. ウエハボートに半導体ウエハが収容された状態を示す図である。It is a figure which shows the state in which the semiconductor wafer was accommodated in the wafer boat. 熱処理装置による熱処理を説明するためのレシピを示す図である。It is a figure which shows the recipe for demonstrating the heat processing by a heat processing apparatus. 発生したチッピングの動きを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the motion of the generated chipping. 半導体ウエハ上へのパーティクルの付着状態を示す図である。It is a figure which shows the adhesion state of the particle on a semiconductor wafer. 他の実施の形態のウエハボートを示す図である。It is a figure which shows the wafer boat of other embodiment. 他の実施の形態のウエハボートを示す図である。It is a figure which shows the wafer boat of other embodiment. 他の実施の形態のウエハボートに半導体ウエハが収容された状態を示す図である。It is a figure which shows the state in which the semiconductor wafer was accommodated in the wafer boat of other embodiment. 他の実施の形態のウエハボートに半導体ウエハが収容された状態を示す図である。It is a figure which shows the state in which the semiconductor wafer was accommodated in the wafer boat of other embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

１ 熱処理装置
２ 反応管
３ 頂部
４ 排気口
５ 排気管
６ 蓋体
７ 保温筒
８ ヒータ
９ 支持体
１０ 回転テーブル
１１ ウエハボート
１２ 回転支柱
１３ 回転機構
１４ 回転軸
１５ 回転導入部
１６ 昇温用ヒータ
１７ 処理ガス導入管
１８ パージガス供給管
１００ 制御部
１１０ 端板
１１１ 支柱
１１２ 収容部
１１３ チッピング保持部
１１４ 接触面
Ｗ 半導体ウエハ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heat processing apparatus 2 Reaction tube 3 Top part 4 Exhaust port 5 Exhaust pipe 6 Lid body 7 Heat insulation cylinder 8 Heater 9 Support body 10 Rotary table 11 Wafer boat 12 Rotation support | pillar 13 Rotation mechanism 14 Rotation shaft 15 Rotation introduction part 16 Heating heater 17 Process gas introduction pipe 18 Purge gas supply pipe 100 Control part 110 End plate 111 Post 112 Support part 113 Chipping holding part 114 Contact surface W Semiconductor wafer

Claims (6)

被処理体を熱処理する熱処理装置内に複数枚の被処理体を所定間隔で収容する被処理体収容具であって、
前記被処理体または前記被処理体収容具のチッピングを保持可能なチッピング保持部が設けられている、ことを特徴とする被処理体収容具。 A processing object container for storing a plurality of objects to be processed at a predetermined interval in a heat treatment apparatus for heat-treating the object,
A processing object container having a chipping holding portion capable of holding the chipping of the processing object or the processing object container. 前記チッピング保持部は、前記被処理体との接触面の下方に設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載の被処理体収容具。   The said chipping holding | maintenance part is provided under the contact surface with the said to-be-processed object, The to-be-processed object accommodation tool of Claim 1 characterized by the above-mentioned. 前記チッピング保持部は、少なくとも前記被処理体との接触面の下方近傍を覆うように設けられている、ことを特徴とする請求項１または２に記載の被処理体収容具。   The processing object container according to claim 1, wherein the chipping holding unit is provided so as to cover at least the vicinity of the lower surface of the contact surface with the processing object. 上下一対の端板を架設する複数本の支柱を備え、
前記チッピング保持部は、前記支柱の側面から突出形成されている、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の被処理体収容具。 Provided with a plurality of struts to construct a pair of upper and lower end plates,
The said to-be-processed object accommodating tool of any one of Claim 1 thru | or 3 with which the said chipping holding | maintenance part is protruded and formed from the side surface of the said support | pillar. 上下一対の端板を架設する複数本の支柱を備え、
前記チッピング保持部は、円板状またはリング状に形成され、その外周面の一部が前記支柱の側面に接続されている、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の被処理体収容具。 Provided with a plurality of struts to construct a pair of upper and lower end plates,
The said chipping holding | maintenance part is formed in disk shape or a ring shape, and a part of outer peripheral surface is connected to the side surface of the said support | pillar, The any one of Claim 1 thru | or 3 characterized by the above-mentioned. To-be-processed object container. 複数枚の被処理体を熱処理する熱処理装置であって、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の被処理体収容具を備える、ことを特徴とする熱処理装置。 A heat treatment apparatus for heat treating a plurality of workpieces,
A heat treatment apparatus comprising the object-to-be-treated container according to any one of claims 1 to 5.

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