JP5966649B2

JP5966649B2 - 熱処理装置

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Publication number: JP5966649B2
Application number: JP2012136837A
Authority: JP
Inventors: 伸二浅利; 佐藤　英和; 英和佐藤; 高橋　英樹; 英樹高橋
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
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Priority date: 2012-06-18
Filing date: 2012-06-18
Publication date: 2016-08-10
Anticipated expiration: 2032-06-18
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Description

本発明は、半導体ウエハ等の被処理体に塗布されたフォトレジストの焼き締め処理等の熱処理を行う熱処理装置に関する。

一般に、半導体集積回路を製造するためにはシリコン基板等よりなる半導体ウエハに対して、成膜処理、フォトリソグラフィ技術を用いたエッチング処理、酸化処理、拡散処理、改質処理等の各種の処理が行なわれる。上記フォトリソグラフィ技術においては、シリコン基板等の半導体ウエハに対してフォトレジストを塗布し、このフォトレジストを焼き締めた後に、フォトマスクを通して紫外線等を照射して露光することによりマスクパターンをフォトレジストに転写し、これを現像することによってレジストパターンを形成するようになっている。

上記フォトレジストは、例えば感光剤、樹脂、溶媒等の混合液体よりなり、半導体ウエハに対するフォトレジストの塗布後は、このフォトレジストの塗布された半導体ウエハに対してプリベークやポストベークを施すことにより、フォトレジスト中の水分や揮発成分を蒸発させて上記フォトレジストの薄膜を上述のように焼き締めることになる。

ここで、特に上記ポストベークとして焼き締め処理する場合の熱処理装置としては、一度に複数枚を焼き締め処理することができることから縦型の熱処理装置が用いられる傾向にある（例えば特許文献１）。

この熱処理装置では、縦型の円筒体状の処理容器内にフォトレジストの塗布されたプリベーク済みの複数枚の半導体ウエハを多段に支持させた状態でこの処理容器内にＮ_２ガス等の不活性ガスを多量に供給しつつヒータで加熱する。そして、この加熱によりフォトレジストから発生する水分や揮発成分をＮ_２ガスと共に排出してこのフォトレジストを焼き締めるようになっている。この場合、例えば処理容器の底部側に上記Ｎ_２ガスを導入し、このＮ_２ガスを処理容器内の下方より上方へ流しつつ揮発成分を随伴させて排出するようになっている。

国際公開第２００８／０１６１４３

ところで、上記した処理容器の下部の領域は、ヒータ熱が伝わり難く、しかも放熱量も多いためにコールドスポット状態の低温領域となり易い。そして、焼き締め時には純粋な揮発成分のみならず、感光剤成分を含む気化ガスも発生する場合があるため、これが処理容器の下部の低温領域に接触すると、上記気化ガスが冷却されてこの部分にパーティクルの原因となる粉体や液状の堆積物となって付着する、といった問題があった。例えば上記フォトレジストとしてポリイミド樹脂を用いた場合には、上記低温領域にカーボンを含んだタール状の液体が付着する現象が生じていた。

本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明は、処理容器の下部に粉体や液状の堆積物が付着することを抑制することが可能な熱処理装置である。

請求項１に係る発明は、周囲に加熱手段が設けられた縦型の処理容器内にその下方から上方に向けて不活性ガスを流しつつ保持手段に保持された複数枚の被処理体に対して熱処理を施すようにした熱処理装置において、前記不活性ガスを供給するガス供給系は、前記不活性ガスを流すために前記処理容器の下端部であって前記処理容器の壁面にその周方向に沿って区画部材を溶接接合で固定して内部にガス路を形成することによって設けられたガス供給ヘッダ部と、前記ガス供給ヘッダ部に前記処理容器内へ前記不活性ガスを導入するために設けたガス導入部とを有し、前記被処理体の熱処理時に前記ガス導入部より前記処理容器内へ加熱された前記不活性ガスを導入するように構成したことを特徴とする熱処理装置である。

これにより、処理容器内へ導入される不活性ガスを予め加熱するようにしたので、処理容器の下部に粉体や液状の堆積物が付着することを抑制することが可能となる。

請求項６に係る発明は、前記不活性ガスを供給するガス供給系は、前記不活性ガスを加熱するために前記不活性ガスを流す不活性ガス流路に設けた不活性ガス加熱部を有する。

請求項８に係る発明は、前記処理容器の下端部と前記保持手段の下端部の温度を保温する保温手段との間には、前記下方より上方に向けて流れる前記不活性ガスの流れを阻害しつつ該不活性ガスを加熱するための屈曲された流路を形成する屈曲流路機構が設けられている。

これにより、処理容器内へ導入された不活性ガスを直ちに加熱できるようにしたので、処理容器の下部に粉体や液状の堆積物が付着することを抑制することが可能となる。

請求項１０に係る発明は、前記処理容器内へ導入された前記不活性ガスを加熱するために前記処理容器の下端部には、その周方向に沿って容器下部加熱手段が設けられている。

本発明の関連技術は、周囲に加熱手段が設けられた縦型の処理容器内にその下方から上方に向けて不活性ガスを流しつつ保持手段に保持された複数枚の被処理体に対して熱処理を施すようにした熱処理装置において、前記不活性ガスを供給するガス供給系は、前記処理容器の下端部に、その周方向に沿って前記不活性ガスを流すために設けられたガス供給ヘッダ部と、前記ガス供給ヘッダ部に前記処理容器内へ前記不活性ガスを導入するために設けたガス導入部とを有し、更に前記処理容器の下端部と前記保持手段の下端部の温度を保温する保温手段との間に位置されて、前記下方より上方に向けて流れる前記不活性ガスの流れを阻害しつつ該不活性ガスを加熱するための屈曲された流路を形成する屈曲流路機構を設けるように構成したことを特徴とする熱処理装置である。

これにより、処理容器内へ導入される不活性ガスを予め加熱し、更に処理容器内へ導入された不活性ガスを更に加熱するようにしたので、処理容器の下部に粉体や液状の堆積物が付着することを抑制することが可能となる。

本発明の関連技術は、周囲に加熱手段が設けられた縦型の処理容器内にその下方から上方に向けて不活性ガスを流しつつ保持手段に保持された複数枚の被処理体に対して熱処理を施すようにした熱処理装置において、前記不活性ガスを供給するガス供給系は、前記処理容器の下端部に、その周方向に沿って前記不活性ガスを流すために設けられたガス供給ヘッダ部と、前記ガス供給ヘッダ部に前記処理容器内へ前記不活性ガスを導入するために設けたガス導入部とを有とを有し、更に前記処理容器の下端部に設けられて、その周方向に沿って前記処理容器内へ導入された前記不活性ガスを加熱する容器下部加熱手段を有するように構成したことを特徴とする熱処理装置である。

本発明に係る熱処理装置によれば、次のような優れた作用効果を発揮することができる。
請求項１及びこれを引用する請求項に係る発明によれば、処理容器内へ導入される不活性ガスを予め加熱するようにしたので、処理容器の下部に粉体や液状の堆積物が付着することを抑制することができる。
特に請求項８及びこれを引用する請求項に係る発明によれば、処理容器内へ導入された不活性ガスを直ちに加熱できるようにしたので、処理容器の下部に粉体や液状の堆積物が付着することを抑制することができる。
本発明の関連技術によれば、処理容器内へ導入される不活性ガスを予め加熱し、更に処理容器内へ導入された不活性ガスを更に加熱するようにしたので、処理容器の下部に粉体や液状の堆積物が付着することを抑制することができる。

本発明に係る熱処理装置の第１実施例の一例を示す構成図である。熱処理装置内の保温手段の一例を示す断面図である。ガス供給ヘッダ部とガス導入部の構成を示す断面図である。ガス供給ヘッダ部の変形例の一部を示す図である。本発明の熱処理装置の第２実施例の一部を示す部分構成図である。本発明の熱処理装置の第３実施例の一部を示す部分構成図である。本発明の熱処理装置の第４実施例の一部を示す部分構成図である。各実施例を組み合わせて用いた場合の熱処理装置例の一部を示す構成図である。

以下に、本発明に係る熱処理装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。尚、全図にわたり、共通の部分には同じ参照符合を付してある。
＜第１実施例＞
図１は本発明に係る熱処理装置の第１実施例の一例を示す構成図、図２は熱処理装置内の保温手段の一例を示す断面図、図３はガス供給ヘッダ部とガス導入部の構成を示す断面図である。

図示するように、この熱処理装置２は、下端が開口された筒体状になされたバッチ式の縦長の処理容器４を有している。この処理容器４は、例えば耐熱性の高い石英により円筒体状に成形されており、その下端部にはフランジ部６が形成されている。この処理容器４の天井部には上方へ突出された排気室８が形成されている。この排気室８からは、例えば石英製の排気管１０が延びており、この排気管１０は処理容器８の外壁に沿って下方に延在されて、処理容器４の下部で水平方向へ屈曲されている。そして、この排気管１０には、排気系１２が接続されており、処理容器４内の雰囲気を排気できるようになっている。

上記排気系１２は、上記排気管１０の先端部に接続された例えばステンレススチール製の排気流路１４を有している。この排気流路１４には、その上流側から下流側に向けて圧力調整弁１６、排気ポンプ１８及び障害装置２０が順次介設されている。上記圧力調整弁１６の制御により処理容器４内の圧力を調整できるようになっている。また、上記排気ポンプ１８としては、例えばエゼクタを用いることができ、プロセス圧力が常圧に近い場合には、この排気ポンプ１８を省略することができる。上記障害装置２０では、排気ガス中に含まれる有害物質を除去できるようになっている。

また処理容器４の下端の開口部からは、複数枚の被処理体としての半導体ウエハＷを保持する保持手段としてのウエハボート２２が昇降可能に挿脱自在（ロード及びアンロード）になされている。このウエハボート２２の全体は、例えば石英により形成されている。具体的には、このウエハボート２２は、天板２４と底板２６とを有し、両者間に複数本、例えば４本の支柱２８（図１では２本のみ記す）が掛け渡されている。

各支柱２８には、所定のピッチで支持溝（図示せず）が形成されており、この支持溝にウエハＷの周縁部を支持させることによって複数枚のウエハＷを多段に保持できるようになっている。そして、このウエハボート２２の横方向の一側よりウエハＷの搬入搬出を行うことができるようになっている。このウエハボート２２には、例えば直径が３００ｍｍのウエハＷを５０〜１５０枚程度保持できるようになっている。

このウエハボート２２は、石英製の保温手段３０を介してテーブル３２上に載置されており、このテーブル３２は、処理容器４の下端開口部を開閉する蓋部３４を貫通する回転軸３６の上端部に取り付けられている。そして、この回転軸３６の上記蓋部３４に対する貫通部には、例えば磁性流体シール３８が介設され、この回転軸３６を気密にシールしつつ回転可能に支持している。また、蓋部３４の周辺部と処理容器４のフランジ部６との間には、例えばＯリング等よりなるシール部材４０が介設されており、処理容器４内のシール性を保持している。そして、この蓋部３４には、これを加熱する蓋部ヒータ部４２が設けられている。

上記した回転軸３６は、例えばボートエレベータ等の昇降機構４４に支持されたアーム４６の先端に取り付けられており、ウエハボート２２及び蓋部３４等を一体的に昇降できるようになされている。また上記保温手段３０は、上述のように全体が石英で形成されている。図２に示すように、この保温手段３０は、円形リング状の天板４８と円板状の底板５０とを有し、これらの両者間に複数本、例えば４本の支柱５２（図２では２本のみ記す）を掛け渡して形成されている。そして、この支柱５２の途中に複数の円形リング状のフィン５４が所定のピッチで設けられている。

この保温手段３０の部分に後述する加熱手段からの熱を蓄熱してウエハボート２２の下端部の領域の温度が過度に低下しないように保温している。ここでは、保温手段３０とウエハボート２２とを別体として形成しているが、両者を石英により一体成形したものも用いることができる。また、この保温手段３０として石英により円筒体状に成形することにより保温筒として形成されたものも用いることができる。

そして、上記処理容器４の側部及び天井部には、これを取り囲むようにしてカーボンワイヤ製のヒータを有する円筒体状の加熱手段５６が設けられており、この内側に位置する上記半導体ウエハＷを加熱し得るようになっている。この加熱手段５６は、ウエハの収容領域に対応させて複数、図示例では５つの加熱ゾーンに区分されて、各加熱ゾーンに容器用温度測定手段として熱電対５８がそれぞれ設けられており、各加熱ゾーン毎にフィードバックで温度制御ができるようになっている。

そして、上記処理容器４には、この中に熱処理に必要なガスを供給するための本発明の特徴とするガス供給系６０が処理容器４の下端部側に接続させて設けられている。このガス供給系６０は、不活性ガスとして例えばＮ_２ガスを流す不活性ガス流路６２を有している。この不活性ガス流路６２には、その上流側から下流側に向けてマスフローコントローラのような流量制御器６４及び開閉弁６６が順次介設される。そして、この不活性ガス流路６２の最下流は、処理容器４の下端部に、その周方向に沿って上記不活性ガスを流すための本発明の特徴とするガス供給ヘッダ部６８に接続されており、このガス供給ヘッダ部６８には、処理容器４内へ不活性ガスを導入するためのガス導入部７０が設けられている。

具体的には、図１及び図３（Ａ）に示すように、上記ガス供給ヘッダ部６８は、例えば断面がコ字状になされた石英製の区画部材７２を処理容器４の下端部の外壁面４Ａに沿って溶接して接合されており、この区画部材７２の内部にガス路７４を形成している。そして、この区画部材７２の一端にガス入口７６を形成し、このガス入口７６に上記不活性ガス流路６２の最下流側を接続してＮ_２ガスを流すようになっている。

図３（Ａ）の場合には、上記ガス路７４は、円筒状の処理容器４のほぼ半分（半円）の部分まで延びており、この途中に上記ガス導入部７０が形成されている。このガス導入部７０の数は１つでもよく、又は複数でもよい。図３（Ａ）の場合には、処理容器４の中心を中心としてガス入口７６に対してほぼ９０度回転した位置とほぼ１８０度回転した位置とにガス導入部７０が設けられており、全体で２つのガス導入部７０が形成されている。

このガス導入部７０は、処理容器４の側壁を貫通させて形成したガス噴射孔７８よりなり、このガス噴射孔７８を介してＮ_２ガスを処理容器４内へ導入できるようになっている。このガス噴射孔７８は、保温手段３０を臨む状態となるように形成されている。

これにより、上記ガス路７４内に沿って不活性ガスであるＮ_２ガスが流れる時、この内側を区画する処理容器４の高温状態の側壁により上記Ｎ_２ガスを加熱することが可能となる。従って、ガス路７４内に流れ込んだＮ_２ガスをある程度以上の温度に加熱するために、ガス入口７６に最も近いガス導入部７０は、上述したように処理容器４の中心を中心としてガス入口７６に対して９０度以上回転した位置に設けるのがよい。

これにより、各ガス噴射孔７８より加熱されたＮ_２ガスを処理容器４内へ噴射して導入することができるようになっている。この場合、各ガス噴射孔７８から導入するＮ_２ガス量をほぼ同じ量にするためにガス路７４の下流側に行くに従ってガス噴射孔７８の開口面積を順次大きくするのがよい。上記石英製の区画部材７２としては、断面コ字状の部材に限定されず、石英管を用いるようにしてもよい。

また、図３（Ｂ）はガス供給ヘッダ部６８の変形例を示し、ここではガス供給ヘッダ部６８を処理容器４の周囲にほぼ１周するように設けており、そして、ガス導入部７０（ガス噴射孔７８）を処理容器４の中心を中心としてほぼ９０度ずつ回転した位置で、すなわち所定の間隔を隔てて４つ設けている。この場合にも、各ガス噴射孔７８から導入するＮ_２ガス量をほぼ同じ量にするためにガス路７４の下流側に行くに従ってガス噴射孔７８の開口面積を順次大きくするのがよい。

図１に戻って、この熱処理装置には、ガスの供給量、プロセス温度、プロセス圧力等を制御したり、この熱処理装置の全体の動作を制御するために例えばマイクロコンピュータ等よりなる装置制御部８０が設けられている。この装置制御部８０は、この熱処理装置２の動作を制御する時に用いるプログラムを記憶するために記憶媒体８２を有している。

この記憶媒体８２は、例えばフレキシブルディスク、ＣＤ（ＣｏｍｐａｃｔＤｉｓｃ）、ハードディスク、フラッシュメモリ或いはＤＶＤ等よりなる。また図示されていないが、専用回線を用いてユーザインタフェースを介して各種指示、プログラム等を装置制御部８０へ入力するようにしてもよい。

次に、上述のように構成された第１実施例の熱処理装置２を用いて行われる熱処理について説明する。以下に説明する各動作は、前述したようにコンピュータよりなる装置制御部８０の制御のもとに行われる。

実際の処理では、まず、ウエハボート２２に例えばシリコン基板よりなる未処理の半導体ウエハＷが多段に支持されており、この状態で予め例えば１００℃程度に予熱されている処理容器４内にその下方より搬入されて密閉状態で収容されている。この半導体ウエハＷの直径は、例えば３００ｍｍであり、ここでは５０〜１５０枚程度収容される。この半導体ウエハＷの表面には、フォトレジストが塗布されており、前処理工程で例えばプリベーク処理等がなされている。

上記処理容器４内の雰囲気は、この熱処理中は排気系１２によって常時排気されて圧力調整されている。また、半導体ウエハＷは、ウエハボート２２を回転することによって熱処理中は所定の回転数で回転されている。そして、ガス供給系６０により処理容器４の下端部のガス供給ヘッダ部６８から不活性ガスであるＮ_２ガスが処理容器４内へ導入されると同時に加熱手段５６への供給電力が増加されて処理容器４及びウエハＷの温度を昇温してプロセス温度、例えば１５０〜２５０℃程度に維持する。このプロセス温度にてウエハＷの表面のレジストは焼き締め処理される。すなわち、このフォトレジストに含まれていた水分や溶媒等が気化して固められて行くことになる。この時のプロセス圧力は、常温から５００Ｔｏｒｒ程度の範囲内である。

この時に発生した水分や溶媒等は、処理容器４の下端部のガス供給ヘッダ部６８から導入されたＮ_２ガスが処理容器４内をその下方より上方に向けて流れて行く時にこのＮ_２ガスに随伴されて搬送されて行く。そして、水分や溶媒等が含まれたＮ_２ガスは処理容器４の天井部に到達し、排気室８から処理容器４の外へ排出されて、更に排気管１０及び排気系１２の排気流路１４を介して流れて行く。

ここで、従来の熱処理装置にあっては、処理容器内の下部にほぼ常温のＮ_２ガスが導入されてこの下部領域に温度の低いコールドスポットが発生するので、この下部領域に位置する例えば保温筒の表面等にフォトレジストの感光剤成分を含む気化ガスが凝縮してなる粉体や液状の堆積物が付着していたが、本発明ではこの堆積物の発生を抑制することが可能となる。すなわち、ガス供給系６０の不活性ガス流路６２を流れてきたＮ_２ガスは、処理容器４の下端部に設けたガス供給ヘッダ部６８のガス入口７６よりガス路７４内へ流入し、このガス路７４内に沿って流れて行き、そして、各ガス導入部７０の各ガス噴射孔７８より処理容器４内に導入される。

ここで処理容器４の下端部の側壁及びこの側壁に接合されているガス供給ヘッダ部６８を形成する区画部材７２は、加熱手段５６から少し離れているとはいえ、熱伝導によって十分に高い温度になされており、しかも区画部材７２を設けた分だけこの部分の熱容量も大きくなっていることから、上記ガス路７４内に沿って流れるＮ_２ガスは加熱されて昇温して行くことになる。

この場合、ガス路７４内を流れる距離が長くなる程、Ｎ_２ガスの温度は高くなって行くので、ガス入口７６から９０度方向に位置するガス噴射孔７８から噴射されるＮ_２ガスの温度より、ガス入口７６の対向方向（１８０度方向）に位置するガス噴射孔７８から噴射されるＮ_２ガスの温度の方が高くなっている。従って、各ガス噴射孔７８より処理容器４へ噴射されるＮ_２ガスは予め加熱された状態となってある程度の温度以上に昇温されているので、コールドスポットの発生が抑制されて、保温手段３０のフィン５４や支柱５２や処理容器４の下端部の内壁面に堆積物が付着することを抑制することができる。

従って、堆積物に起因して生ずるパーティクルの発生を抑制することができるのみならず、ウェット洗浄等のメンテナンス周期も長くすることができる。特に、堆積物の付着を完全に防止できるようになれば、メンテナンス自体を不要にすることができる。

また、処理容器４の下端部の蓋部３４は蓋部ヒータ部４２により加熱されているので、この蓋部３４の表面に堆積物が付着することも防止することができる。この場合のＮ_２ガスの流量は、処理容器４の容量にもよるが、例えば１０〜２０リットル／ｍｉｎ程度である。ここで図３（Ｂ）に示す変形例の場合には、処理容器４の下端部の周囲に略均等にガス導入部７０（ガス噴射孔７８）を設けているので、ウエハＷの周囲にほぼ均等に分散された状態でＮ_２ガスを流すことができる。

以上のように、本発明の第１実施例によれば、処理容器４内へ導入される不活性ガス（例えばＮ_２ガス）を予め加熱するようにしたので、処理容器４の下部に粉体や液状の堆積物が付着することを抑制することができる。

ここで図４に示すガス供給ヘッダ部６８の変形例について説明する。図４はガス供給ヘッダ部の変形例の一部を示す図である。尚、先の説明と同一部分については同一参照符合を付してある。図１乃至図３に示す実施例の場合には、ガス供給ヘッダ部６８を処理容器４の下端部の外壁面４Ａに沿って形成したが、これに限定されず、図４（Ａ）に示すようにガス供給ヘッダ部６８、すなわち区画部材７２を処理容器４の下端部の内壁面４Ｂに設けるようにしてもよい。

また、図１乃至図３に示す実施例の場合には、ガス導入部７０として処理容器４の側壁に貫通孔を形成してなるガス噴射孔７８を設けるようにしたが、これに限定されず、図４（Ｂ）に示すようにガス導入部７０として処理容器４の側壁に例えば石英製のガスノズル８４を貫通させて設けるようにしてもよい。この場合は、ガスノズル８４の先端部がガス噴射孔７８となる。

＜第２実施例＞
次に本発明の熱処理装置の第２実施例について説明する。図５は本発明の熱処理装置の第２実施例の一部を示す部分構成図である。先に説明した実施例と同一構成部分については同一参照符合を付してその説明を省略する。先の第１実施例では、ガス供給系６０にはガス供給ヘッダ部６８等を設けるようにしたが、これに替えて、ガス供給系６０に不活性ガスを加熱する不活性ガス加熱部を設けるようにしてもよい。

すなわち、図５に示すように、この第２実施例では、不活性ガスを流すガス供給系６０の不活性ガス流路６２の途中に不活性ガス加熱部９０が設けられており、この中で不活性ガスであるＮ_２ガスを所定の温度まで加熱して昇温し得るようになっている。このＮ_２ガスの加熱温度は、例えばプロセス温度と同じ程度の温度に設定するのが好ましい。そして、この不活性ガス流路６２の最下流側は、処理容器４の下端部の側壁を貫通して設けられるガスノズル８４に接続されており、処理容器４内の下部にＮ_２ガスを導入できるようになっている。

このガスノズル８４がガス導入部を形成することになり、ガスノズル８４のガス噴射孔７８を保温手段３０の下部に臨ませた状態となっている。そして、上記不活性ガス加熱部９０と上記処理容器４、すなわち上記ガスノズル８４との間に位置する上記不活性ガス流路６２には、この不活性ガス流路６２に沿って例えばテープヒータ等よりなる保温ヒータ部９２が設けられており、不活性ガス流路６２に流れる加熱されたＮ_２ガスを保温するようになっている。

この結果、上記処理容器４内の下部には、例えばプロセス温度程度まで加熱されたＮ_２ガスを導入し得るようになっている。また、上記不活性ガス加熱部９０及び保温ヒータ部９２には、温度測定手段として例えば熱電対９４、９６がそれぞれ設けられており、ここでの測定値を装置制御部８０へ送ってフィードバック制御で温度コントロールを行うようになっている。

この第２実施例の場合には、上述のように不活性ガス加熱部９０で予め加熱したＮ_２ガスを処理容器４内の下部へ導入することができるので、先の第１実施例と同様な作用効果を発揮することができる。

＜第３実施例＞
次に、本発明の熱処理装置の第３実施例について説明する。図６は本発明の熱処理装置の第３実施例の一部を示す部分構成図であり、図６（Ａ）は処理容器の下部の構成を示し、図６（Ｂ）はその拡大図を示す。先に説明した各実施例と同一構成部分については同一参照符合を付してその説明を省略する。先の第１実施例では、ガス供給系６０にはガス供給ヘッダ部６８等を設けるようにしたが、これに替えて、不活性ガスを加熱する屈曲流路機構を設けるようにしてもよい。

すなわち、図６に示すように、第３実施例における処理容器４内には、この処理容器４の下端部と上記保温手段３０との間に位置されて、処理容器４内の下方より上方に向けて流れる不活性ガスであるＮ_２ガスの流れを阻害しつつこのＮ_２ガスを加熱するための屈曲された流路を形成する屈曲流路機構１００を設けるようにしている。ここでのガス供給系６０は、図５に示す第２実施例におけるガス供給系６０から不活性ガス加熱部９０や保温ヒータ部９２等を除去したものが用いられており、このガス供給系６０の先端部は、ガス導入部であるガスノズル８４となっている。このガスノズル８４の上方に、上記屈曲流路機構１００が位置される。

上記屈曲流路機構１００は、処理容器４の内壁面４Ｂに設けられたリング状の外側邪魔板１０２と、上記保温手段３０に設けられて、先端が上記外側邪魔板１０２の内周端１０２Ａより半径方向外方へ延在させるように形成された内側邪魔板１０４とを有している。すなわち、内側邪魔板１０４の外周端１０４Ａは、外側邪魔板１０２の内周端１０２Ａよりも処理容器４の半径方向外方に位置されている。

換言すれば、リング状の外側邪魔板１０２の内径は、内側邪魔板１０４の外径よりも小さく設定されている。また、外側邪魔板１０２の内径は、フィン５４の外径の直径よりも大きく設定されており、ウエハボート２２の昇降時に両者が干渉しないようになっている。

ここで内側邪魔板１０４は、円板状に成形されており、保温手段３０の支柱５２に固定されている。そして、この内側邪魔板１０４は、外側邪魔板１０２の直下に接近させて配置されており、これにより上記内側邪魔板１０４の外側周縁部と外側邪魔板１０２の内側周縁部との間で直角方向へ順次屈曲された屈曲流路１０６が形成されることになる。この屈曲流路１０６は、ガス流に従って上向き方向から水平方向へ９０度曲がり、更に、上方向へ９０度曲がった経路になり、全体でクランク形状、或いはラビリンス形状となってこの屈曲流路１０６を通るＮ_２ガスを加熱し得るようになっている。

この屈曲流路１０６は、処理容器４の周方向に沿って連続的に形成されている。ここで、上記外側邪魔板１０２及び内側邪魔板１０４は、それぞれ例えば石英により形成されている。上記両邪魔板１０２、１０４間の距離Ｌ１は、５〜７ｍｍ程度、両邪魔板１０２、１０４の重なり部分の長さＬ２は、４〜１０ｍｍ程度である。ここでは上記内側邪魔板１０４は、複数あるフィン５４の内の最下段に位置するフィン５４の更に下方に設けられており、更にその下方にガスノズル８４が配置されている。

この第３実施例の場合には、処理容器４の下端部と保温手段３０との間に外側邪魔板１０２と内側邪魔板１０４とを有する屈曲流路機構１００を設けたので、両邪魔板１０２、１０４は熱伝導によって十分に高い温度になされており、しかも、上記両邪魔板１０２、１０４を設けた分だけこの部分の熱容量も大きくなっているので、ここに形成される屈曲流路１０６内をＮ_２ガスが流れる時に両邪魔板１０２、１０４から熱を受けて加熱されて昇温して行くことになる。

従って、この場合にも先の第１実施例と同様な作用効果を発揮することができる。すなわち、処理容器４内へ導入された不活性ガスを直ちに加熱できるようにしたので、処理容器４の下部に粉体や液状の堆積物が付着することを抑制することができる。

＜第４実施例＞
次に、本発明の熱処理装置の第４実施例について説明する。図７は本発明の熱処理装置の第４実施例の一部を示す部分構成図である。先に説明した各実施例と同一構成部分については同一参照符合を付してその説明を省略する。先の第１実施例では、ガス供給系６０にはガス供給ヘッダ部６８等を設けるようにしたが、これに替えて、処理容器４の下端部に容器下部加熱手段を設けるようにしてもよい。

すなわち、図７に示すように、この第４実施例では、上記処理容器４内へ導入された上記不活性ガスを加熱するために上記処理容器４の下端部に、その周方向に沿って設けられた容器下部加熱手段１１０を有しており、処理容器４内に導入された不活性ガスであるＮ_２ガスを加熱するようになっている。図７では、ガス供給系６０としては、図６に示すようにガスノズル８４を有するガス供給系が用いられている。この容器下部加熱手段１１０は、例えば抵抗加熱ヒータよりなり、上記保温手段３０の側方に対応させて、この保温手段３０の高さ方向のほぼ全体をカバーできるように処理容器４の外周面に沿って帯状に設けられている。

そして、この容器下部加熱手段１１０には、温度測定手段として例えば熱電対１１２が設けられており、ここでの測定値を装置制御部８０へ送ってフィードバック制御で温度コントロールを行うようになっている。この容器下部加熱手段１１０の温度は、例えばプロセス温度とほぼ同じ温度に設定されている。

この第４実施例の場合には、通常の加熱手段５６（図１参照）のみならず、ここで設けた容器下部加熱手段１１０によっても処理容器４の下端部及びこの内側に位置する保温手段３０は加熱されているので、ガスノズル８４から導入されたＮ_２ガスがこの処理容器４の下部を上昇する際にこのＮ_２ガスを十分に高い温度に加熱することができる。従って、この場合にも、先の第１実施例と同様な作用効果を発揮することができる。すなわち、処理容器４内へ導入された不活性ガスを直ちに加熱できるようにしたので、処理容器４の下部に粉体や液状の堆積物が付着することを抑制することができる。

＜各実施例の組み合わせ＞
上述のように今までは第１実施例から第４実施例についてそれぞれ説明したが、上記第１実施例から第４実施例の内のいずれか２以上の実施例（変形実施例を含む）を組み合わせて設けるように構成してもよい。図８は上述したような各実施例を組み合わせて用いた場合の熱処理装置例の一部を示す構成図であり、図８（Ａ）は第１実施例と第３実施例とを組み合わせた場合を示し、図８（Ｂ）は第１実施例と第４実施例とを組み合わせた場合を示す。先に説明した各実施例と同一構成部分については同一参照符合を付してその説明を省略する。

図８（Ａ）に示す場合には、上述したように第１実施例のガス供給系６０と第３実施例の屈曲流路機構１００を設けており、上記ガス供給系６０はガス供給ヘッダ部６８とガス導入部７０とを有している。また図８（Ｂ）に示す場合には、上述したように第１実施例のガス供給系６０と第４実施例の容器下部加熱手段１１０を設けており、上記ガス供給系６０はガス供給ヘッダ部６８とガス導入部７０とを有している。

この図８に示す各実施例の場合には、複数の実施例の相乗効果を発揮することができる。すなわち、処理容器４内へ導入される不活性ガスを予め加熱し、更に処理容器４内へ導入された不活性ガスを更に加熱するようにしたので、処理容器４の下部に粉体や液状の堆積物が付着することを抑制することができる。

尚、上記各実施例では、不活性ガスとしてＮ_２ガスを用いた場合を例にとって説明したが、これに限定されず、ＡｒやＨｅ等の希ガスを用いてもよい。また、ここでは被処理体として半導体ウエハを例にとって説明したが、この半導体ウエハにはシリコン基板やＧａＡｓ、ＳｉＣ、ＧａＮなどの化合物半導体基板も含まれ、更にはこれらの基板に限定されず、液晶表示装置に用いるガラス基板やセラミック基板等にも本発明を適用することができる。

２熱処理装置
４処理容器
４Ａ外壁面
４Ｂ内壁面
１２排気系
２２ウエハボート（保持手段）
３０保温手段
５６加熱手段
６０ガス供給系
６２不活性ガス流路
６８ガス供給ヘッダ部
７０ガス導入部
７４ガス路
７８ガス噴射孔
９０不活性ガス加熱部
９２保温ヒータ部
１００屈曲流路機構
１０２外側邪魔板
１０４内側邪魔板
１０６屈曲流路
１１０容器下部加熱手段
Ｗ半導体ウエハ（被処理体）

Claims

周囲に加熱手段が設けられた縦型の処理容器内にその下方から上方に向けて不活性ガスを流しつつ保持手段に保持された複数枚の被処理体に対して熱処理を施すようにした熱処理装置において、
前記不活性ガスを供給するガス供給系は、
前記不活性ガスを流すために前記処理容器の下端部であって前記処理容器の壁面にその周方向に沿って区画部材を溶接接合で固定して内部にガス路を形成することによって設けられたガス供給ヘッダ部と、
前記ガス供給ヘッダ部に前記処理容器内へ前記不活性ガスを導入するために設けたガス導入部とを有し、
前記被処理体の熱処理時に前記ガス導入部より前記処理容器内へ加熱された前記不活性ガスを導入するように構成したことを特徴とする熱処理装置。
前記ガス導入部は、前記ガス供給ヘッダ部のガス入口より前記処理容器の周方向へ９０度以上回転した位置に１以上設けられていることを特徴とする請求項１記載の熱処理装置。
前記ガス導入部は、前記ガス供給ヘッダ部に沿って所定の間隔を隔てて複数個設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の熱処理装置。
前記ガス供給ヘッダ部は、前記処理容器の外壁面に沿って設けられることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の熱処理装置。
前記ガス供給ヘッダ部は、前記処理容器の内壁面に沿って設けられることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の熱処理装置。
前記不活性ガスを供給するガス供給系は、前記不活性ガスを加熱するために前記不活性ガスを流す不活性ガス流路に設けた不活性ガス加熱部を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の熱処理装置。
前記不活性ガス加熱部と前記処理容器との間に位置する前記不活性ガス流路には、該不活性ガス流路に沿って保温ヒータ部が設けられることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の熱処理装置。
前記処理容器の下端部と前記保持手段の下端部の温度を保温する保温手段との間には、前記下方より上方に向けて流れる前記不活性ガスの流れを阻害しつつ該不活性ガスを加熱するための屈曲された流路を形成する屈曲流路機構が設けられていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の熱処理装置。
前記屈曲流路機構は、
前記処理容器の下端部の内壁面に設けられたリング状の外側邪魔板と、前記保温手段に設けられて、先端が前記外側邪魔板の内周端よりも半径方向外方へ延在させるように形成された内側邪魔板とを有することを特徴とする請求項８記載の熱処理装置。
前記処理容器内へ導入された前記不活性ガスを加熱するために前記処理容器の下端部には、その周方向に沿って容器下部加熱手段が設けられていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の熱処理装置。
前記熱処理は、前記被処理体の表面に形成されているフォトレジストを焼き締める焼き締め処理であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の熱処理装置。