JPH0269932A - 半導体ウェハの熱処理装置、及び熱処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は拡散装置、気相薄膜形成装置（ＣＶＤ装置）な
どの半導体ウェハの熱動Ｉｇ！装置に係り、特に２枚の
ウェハな同時に均一に短時間熱処理するのに好適な熱処
理装置及び熱処理方法に関する。

〔従来の技術〕

従来の装置又は方法は。

（ａ）特開昭６０−１　’７１７２３号に記載のように
、縦形の円筒形状高温炉の下方を開放し、下方から水平
に支持したウェハを１枚ごとに高温炉内に挿入し、ウェ
ハを加熱する構造となっていた。

（ｂ）また、特開昭５６−６１１３２号に記載のように
、横形の高温炉において反応管を高温炉の外に横に長く
延ばした構造となっていた。

（ｃ）また、特開昭６０−８８４３２号に記載のように
１枚のウェハをランプ加熱する際にウェハを円板に乗せ
る構造となっていた。

（ｄ）また、実開昭６０−１５６７４４号に記載のよう
に、並列した多数のウェハに円板又はリング状板を近接
して設け、円板またはリング状板とウェハを同時に横形
の高温炉に挿入する構造となっていた。

（ｅ）また、特開昭６０−７２７号に記載のように、ラ
ンプ加熱装置において熱処理中のウェハ温度を測定し、
その結果に基づきランプ加熱量を制御するようになって
いた。

一 （ｆ）また、特開昭６０−１８６０２５号に記載のよう
に、ウェハを熱処理室に導入および排出する際のガス供
給量を加熱時の供給量より多くするようになっていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら上記第１の従来技術（、）は、ウェハ２枚
を同時に短時間均一加熱する点について配慮がされてお
らず、１枚ごとの加熱では生産性が悪く、仮にウェハ２
枚を同時に加熱した場合には、ウェハごとの温度差及び
ウェハ面内の温度差が非常に大きくなる問題があり、さ
らに短時間加熱した後、高温のウェハを急速に外部に取
り出す場合には、高温のウェハが外気に直接さらされウ
ェハが汚染されてしまうという問題があった。

上記第２の従来技術（ｂ）は、加熱時と冷却時における
ウェハごとの加熱速度と冷却速度の差について配慮がさ
れておらず、多数積層されたウェハをヒータ内に挿入し
た時、両端のウェハは表面から加熱され中央のウェハは
外周から加熱されるためウェハごと及びウェハ面内ごと
に加熱速度が異なり、またヒータ外に取り出して冷却す
る時、ヒータから遠いウェハから順番に冷えてゆくこと
となり、ウェハごとに冷却速度に差が生じるという問題
があった。さらに反応管の一端を開放すると対流によっ
て外気が反応管の内部に侵入しゴミや不純物が付着する
という問題があった。

上記第３の従来技術（ｃ）はウェハを円板に直接接触さ
せるものであり、ウェハを治具に乗せたり取り外すのが
困難であるという問題があった。

また、上記第４の従来技術（ｄ）は、多数のウェハを並
列にして高温炉に挿入するため、両端以外のウェハは外
周方向から中心に向って加熱されるだけであり、円板あ
るいはリング状板を近接してもウェハ面内の温度分布を
完全になくすことは不可能であった。

また上記第５の従来技術（ｅ）は、ランプ加熱のように
発熱量を変えてからウェハ温度が変化するまでの応答速
度が速いものについては効果あるが、電気ヒータ加熱の
ように、ヒータ熱容量が大きく、発熱量を変えてからウ
ェハ温度が変化するまでの応答時間が加熱時間と同程度
まで遅いものについては効果が十分でないという問題が
あった。

一方、ランプ加熱は電気ヒータ加熱より消費電力が非常
に大きいという問題があった。

また上記第６の従来技術（ｆ）は、ウェハを取出す時に
ガス供給量を多くするものだが、後述のように挿入取出
口を下方に有する縦形の高温炉を用いた場合、このよう
にすると逆に外気混入量が増加するという問題があった
。

本発明の目的は、連続的に半導体ウェハの均一短時間加
熱を可能とし、また外気にさらすことなく急速な均一冷
却を可能とし、ウェハに熱応力欠陥が発生しないなど、
高品質、高効率の熱処理が可能な半導体の熱処理装置を
提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために本発明の熱処理装置は、高
温炉内部に設けたヒータによって炉内に加熱空間を形成
し、該加熱空間に半導体ウェハを収納して熱処理する半
導体ウェハの熱処理装置において、前記加熱空間が１な
いし複数設けられ、該加熱空間の下方に前記半導体ウェ
ハの挿入取出口を有し、該加熱空間ごとに該ウェハを１
枚ないし２枚同時に収納して熱処理することを特徴とす
るものであり、また前記加熱空間に収納された各半導体
ウェハの少くとも片側表面を複数の領域に分けて加熱処
理することを特徴とし、前記加熱空間に収納された半導
体ウェハの各部に対応して前記ヒータが複数の発熱部に
分割されていることを特徴とし、前記加熱空間に設けら
れた反応管の下部を、前記高温炉の下方に突出させ、該
下部に前記半導体ウェハの挿入取出口が設けられている
ことを特徴とし、前記加熱空間に設けられた反応管の上
部に予熱された処理ガスが供給され、該処理ガスが該反
応管内を下方に流動する構造であることを特徴とし、前
記加熱空間に設けられた反応管の下部突出部あるいは反
応管の下方に、前記半導体ウェハを外気に非接触状態に
て冷却する冷却域が設けられていることを特徴とし、前
記半導体ウェハを１枚又は２枚同時に少し間隔をおいて
平行に支持して前記加熱空間に導入し取出す支持手段が
設けられていることを特徴とし、前記支持手段は前記２
枚の半導体ウェハ間に円板を設けたものであり、該円板
の外周部近傍に沿って厚肉部を有するものであることを
特徴とし、前記支持手段はウェハ外周近傍にリングを設
けたものであることを特徴とし、前記半導体ウェハ面方
向が鉛直あるいは少し傾斜の姿勢で支持されることを特
徴とし、前記ヒータの発熱部の温度を所定値に制御する
ヒータ発熱制御手段を有すると共に、該制御値を眞記加
熱空間温度に基づいて補正する補正手段を具備したこと
を特徴とし、前記ヒータの発熱部の温度を所定値に制御
するヒータ発熱制御手段を有すると共に、該制御装置を
前記半導体ウェハの表面温度に基づいて補正する補正手
段を具備したことを特徴とし、前記半導体ウェハを連続
的に前記加熱空間に供給し該加熱空間から取出す移動手
段と、該移動手段による供給回ごとに該ウェハの収納直
前における該加熱空間の温度を測定する測定手段と、該
測定手段による測定値に基づいて前記ヒータの発熱温度
を修正する修正手段とを具備したことを特徴とし、前記
半導体ウェハを連続的に前記加熱空間に供給し該加熱空
間から取出す移動手段と、該移動手段によって該ウェハ
を取出す直前の該ウェハの表面温度を測定する測定手段
と、該測定手段による測定値に基づいて前記ヒータの発
熱温度を修正する修正手段を具備したことを特徴とし、
前記熱処理時の半導体ウェハの表面温度を測定する測定
手段と、該測定手段による測定値に基づいて前記加熱空
間にウェハが供給されてからの熱処理量を割算する計算
手段と、該計算手段による計算値に基づいて該ウェハを
該加熱空間から取出す移動制御手段とを具備したことを
特徴とし、また前記半導体ウェハの収納時に供給される
処理ガスの供給量を、前記半導体ウェハの挿入時に多く
、その他の時には少くするガス量制御手段を具備したこ
とを特徴とするものである。

また本発明の熱処理方法としては、半導体ウェハを所定
温度に管理される加熱空間に供給して熱処理するときに
、該ウェハの挿入直前時刻における加熱空間温度を測定
し、該測定温度を用いてほぼ同時にヒータ温度制御値を
修正することを特徴とするものであり、ウェハの供給中
断時には該ヒータ温度制御値を所定値に戻すことを特徴
とするものである。

〔作用〕

上記の構成によれば、１ないし２枚の半導体ウェハを同
時に下方より挿入取出しができ、ウェハ表面の領域に応
してヒータの加熱が可能であり、連続的に供給する半導
体ウェハの全面にわたる温度分布低減による熱応力欠陥
発生防止、均一短時間加熱が可能となり、しかも反応管
下方を突出して、処理ガスを下方に流動させ、外気の侵
入を防ぐと共にそこで冷却させることができる。また、
ウェハ２枚を同時に支持して収納し、加熱空間温度ある
いはウェハ表面温度によるヒータ発熱制御が可能となる
ばかりか、ウェハの連続供給の供給量あるいは取出しご
との温度制御が可能となり、更に熱処理時間のタイミン
グ、又は熱処理ガスの流量制御が可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図から第１３図により説
明する。

第１図は本発明を適用した拡散装置の全体構成図である
。第２図、第３図は高温炉２の縦断面図と制御系である
。高温炉２は直方体形状をしており、複数の発熱区域に
分割された左右２枚の平板状ヒータ４ａ、４ｂ、４ｃ（
カンタル製抵抗発熱紙をつづら折り状にしてアルミナ断
熱材に埋め込んだものなど）の周囲に断熱材６が設けら
れており、ヒータの内側には均熱管８（シリコンカーバ
イ１〜製など）と反応管１０（石英ガラス製など）が設
けられており、それがフランジ１２（ステンレス製など
）に支持されて高温炉２を構成している。

高温炉２の下方から反応管１０の内側にウェハ挿入治具
１４に乗せられて２枚のウェハ１６がほとんど鉛直の状
態で挿入される。反応管１０の下部１８は高温炉２より
下方に延びており、冷却器２０（内部に冷却流体を流し
た板など）に囲まれている。

第４図はウェハ挿入治具の外１１２図である。第５図は
第４図に示したウェハ挿入治具の縦断面図である。

ウェハ挿入治具１４は２枚のウェハ間に入れる円板２２
、円板２２及びウェハ１Ｇを乗せるための溝２４を有す
る先端部２６、薄肉のパイプ状の支柱２８、上下搬送台
３ｏに取り付けるためのフランジ３２から構成されてい
る。円板２２は下部を除いて周辺部３４の厚さが中央部
３６より厚くなっており、直径がウェハ１６の直径に等
しい。

先端部２６は薄板で形成され、溝２４を有する部分が丸
棒になっている。支柱２８の下方に通気穴３８を有し、
他は密閉構造となっている。

ウェハ挿入治具１４は石英ガラス、ポリシリコン、シリ
コンカーバイトなどで製作する。円板２２と支柱部２８
は別材質の場合もある。さらに石英ガラス材にポリシリ
コン膜、窒化シリコン膜等をコーティングした複合材料
の場合もある。

ウェハ挿入治具１４の代表的寸法を次に示す。

直径１５０ｍｍ、厚さ０　、６　ｍｍのウェハ２枚を熱
処理を行う場合、円板２２の外径は１５０ｍｍ、中央部
３６の厚さは１ｍｍ、周辺部３４の厚さは２ｍｍで周辺
から幅Ｂｍｍが厚肉部となっている。ウェハと円板厚肉
部とのすきまは２　、５　ｍｍとする。溝２４を有する
治具先端は直径５ｍｍの丸棒、ａ２４のうちウェハを乗
せる溝の幅は０　、７　ｍｍ、深さは２．５ｍｍ、溝の
コーナ部には丸みを有し、先端部２６の板材と支柱２８
のパイプの肉厚は１．５ｍｍとする。

２枚のウェハ１６と円板２２は鉛直状態から５度傾斜し
、それらが乗せられた時に平行となるように溝２４の加
工がなされている。ウェハを傾斜させる理由は挿入治具
１４を上下に移動する時にウェハが前後に振動するのを
防止するためである。

傾斜がわずかであるので傾斜していても高温炉内の加熱
や冷却域での冷却において２枚のウェハの伝熱特性はほ
とんど差がない。

上下搬送台３ｏはボールネジ等が内蔵された上下駆動機
構４０に取り付けられている。主コントローラ４２から
上下駆動機構４０に制御信号が与えられる。複数に分割
されたヒータ４．ａ＋４ｂ＋４ｃごとに発熱部温度測定
センサ４．４ａ、４．４ｂ。

４４ｃが挿入されており、ＰＩＤサイリスタ制御方式の
ヒータ温度調整器４６　ａ　、　４．６　ｂ　、　４．
６　ｃ　。

ヒータ電源４８　ａ　、　４８　ｂ　、　４８　ｃによ
り各ゾーンごとの全熱部温度が与えられた設定温度に近
づくように発熱量が制御される。

反応管１０と均熱管８との開のウェハ挿入位置に熱処理
室内部温度センサ５０が挿入されており、熱処理室温度
コン１−ローラ５２につながれており、熱処理室温度コ
ントローラ５２の内部にて後述の演算処理を行いヒータ
温度調節器４．６　ａ　、　４．６１）　。

４６ｃに対し設定温度の値を与える。熱処理室温度コン
１〜ローラ５２は主コントローラ４２からウェハ挿入開
始などの状態信号を受けている。

第６図は第２図に直角方向の断面における高温炉の縦断
面図と制御系である。第７図は反応管１０の外観図であ
る。反応管の内部には拡散装置の使用目的に応じて窒素
、アルゴン、酸素、水蒸気などのガスが予熱されて供給
され、」二からＩ；に向かって流れている。反応管１０
の左右にはカス供給５４−ａ、５４ｂがあり、ガス５６
から供給されるガスが、小流量配管系５８と制御バルブ
６０又は大流量配管系６２と制御バルブ６４のいずれか
を通って、ガス供給管５４ａ、５４ｂに導びかれガス供
給管内に反応管１ｏの外側を上昇する間にガスが予熱さ
れ、反応管１０の上部にて反応管１０の内側にガスを導
入している。制御バルブ６０゜６４は主コントローラ４
２からの信号によって開閉され、ガス流量を大小に切り
換えられる。

第８図はヒータの分割を示す高温炉２の透視図である。

ヒータは２枚の平行平板からなっており。

各々が５つの領域４８〜４ｊに分割されている。

表裏の対称性、左右の対称性から発熱量は中央（４ｂと
４ｇ）、上方（４，ａと４．ｆ）、下方（４ｃと４ｈ）
、側方（４ｄ、４ｅ、４ｉ、４ｊ）の４つが独立に制御
される。

ヒータ温度調節器４６、ヒータ電源４８、発熱部温度測
定センサ４４も４系統になっている。表裏あるいは左右
の対称性を保つため、表裏及び左右のヒータ分割領域は
常に同一発熱量となるように調整する。

ヒータ製作時に対称位置のゾーンの抵抗値が少しばらつ
くことがあるが、これについては外部の配線系に調整用
の抵抗を取り付けることにより調整する。

第９図は熱処理室温度コントローラ５２の内部における
演算処理の流れ図である。中央の領域のヒータ４．ｂ、
４．ｇに関して、ウェハ挿入回数ｊ回目のヒータ温度調
節器の設定温度をＨｊ、それ以前の設定温度をＨｉ−１
、ウェハ挿入なしの定常状態の設定温度をＨ６、定常状
態の熱処理室内部温度をＷｌ、ウェハ挿入回数ｊ回目の
挿入直前における熱処理室内部温度をＷｌ、２回目の挿
入直前における熱処理室内部温度をＷ２とする。

第９図において、■ヒータを立ち上げた時に主コントロ
ーラＨ６，Ｗｌ、Ｗ２及び各ヒータ温度調節器の設定温
度の値を入力し、中央域領のヒータ温度調節器４６ｂに
設定温度Ｈｉ＝Ｈ，の信号を出力する。それと共に、そ
の他の領域のヒータ温度調節器に設定温度を出力する。

なお、熱処理条件ごとにＨｏ、Ｗ、、Ｗ２．各ヒータ設
定温度ばあらかしめ実験により求めて主コントローラに
メモリーさせておく。ウェハの連続供給が開始された時
に、■ウェハ挿入直前の熱処理室内部温度Ｗｉを測定す
る。■連続挿入の１回目と２回目の時は、■ウェハ挿入
中断時間に応して中央領域のヒータ設定温度Ｈｉを出力
する。■連続挿入の３回目以降では、ウェハ挿入直前の
熱処理室内部温度Ｗｉを２回目挿入直前の値Ｗ２に近づ
けるように、中央領域のヒータ設定温度をΔＷ＝Ｗ２　
　Ｗｊだけ修正する。■ウェハの挿入が中断された時に
は、■中断後３分間は中央領域のヒータ設定温度をＨｏ
＋２（℃）にする。但し、それまでの設定温度■１ｊ−
１がＨ８＋２以下ならば設定温度をＨ８にする。■中断
後３分以降は中央領域のヒータ設定温度をＨ８とじ、そ
の状態でウェハ供給再開を待つ。

第９図の■にてウェハ挿入が中断されてから３分間は中
央領域のヒータ設定温度をＨｏ＋２とするのは、ヒータ
設定温度の急変を防止するためである。また、■連続挿
入にてヒータ設定温度の修正量ΔＷを０〜１℃の範囲と
するのは、熱処理室内部温度センサ５０がノイズによっ
て異常値を示した時に、修正量を非常に大きくするのを
防止するためである。

第９図のヒータ設定温度の制御は中央のヒータ領域４ｂ
、４ｇについてのみ行い、他のヒータ領域４ａ、４ｃｍ
４ｆ、４ｈ−４ｊは一定の設定温度としておく。その理
由は、室温のウェハが挿入されることによってヒータの
中央領域が冷却されるが、その他のヒータ領域は冷却さ
れないためである。

第１０図はウェハ供給機構の主な部品の斜視図熱処理前
のウェハを納めたカセッＩ・６６、取出し治具６８、ロ
ード治具７０、挿入治具１４、アンロード治具７２、冷
却ボート７４、収納治具７６、熱処理後のウェハを納め
るカセット７８、などから構成されている。第１０図中
の矢印は各冶具の移動方向を示す。アンロード治具７２
はロード治具７０と同じ構造であり、挿入治具１４に対
して左右の反対位置に設けられている。収納治具７６は
取出し治具６８と同し構造である。

７６は取出し治具６８と同じ構造である。

第１１図はロード治具７０及びアンロード治具７２の先
端部分の外観図である。ウェハを乗せるための溝８０を
有する丸棒（石英ガラス製など）によって構成されてい
る。挿入治具１４の円板２２をさけるため、２枚のウェ
ハは別々に支持されている。

第１図に示すように、取出し治具６８の駆動部８２、ロ
ード治具７０の駆動部８４、アンロード治具７２の駆動
部８６、収納治具７６の駆動部８８などを有し、それら
の電源がヒータ電源トランスなどと共に台９０の内部に
収納されている。

主コントローラ４２などの制御機器９２は装置前面に表
示パネルとスイッチ類の制御盤９４を有する。図には示
していないが、カセット６６．７８、冷却ボート７４に
ウェハが存在するかどちらかのセンサ、各治具１４，６
８，７０，７２．７６にウェハを保持しているかどうか
のセンサを有する。また、各治具６８．７０，７２．７
６の位置検出センサを有する。挿入治具１４にウェハが
少し傾斜して乗せられているためカセット６６゜７８、
冷却ボート７４、各治具６８．７０，７２゜７６も鉛直
状態から少し傾斜している。

第１２図に均熱管８の外観図を示す。フタ９６と本体９
８に分かれており、本体９８はコーナに丸みをもってい
る。これは強度をもたせるためである。

第１３図は高温炉２の下部にて反応管１ｏ、均熱管８、
ヒータ４、断熱材６をフランジ１２に取り付ける部品の
詳細断面図である。反応管１０は頻繁に洗浄のため取り
外すが、取り外しが容易なようにネジ及び止め金具１０
０によってフランジ１２に取り付けられている。均熱管
８も保守のため高温炉２から取り外せるようになってい
る。高温炉２の下部はスカベンジャ１０２に囲まれてお
り、スカベンジャ１０２が冷却器の働きをすると共に反
応管８から吹き出る処理ガス及びコミを吸い取り、排気
系に導びいている。均熱管８とネジ及び止め金具１０４
との間に断熱材（セラミノク製など）１０６が設けられ
、放熱量の低減を図っている。

以上のように構成された拡散装置を用いて、ウェハに熱
処理を行う場合の動作を次に示す。作業者は熱処理条件
（熱処理温度、時間、ガスの種類等）を主コントローラ
４２に入力する。たとえば１０００　’Ｃ１３分、窒素
と入力する。主コントローラ４２から熱処理温度コント
ローラ５２に上記条件の信号が伝わり、熱処理温度コン
トローラ５２から各ゾーンごとのヒータ温度調節器４６
ａ〜４、６　ｄにヒータ設定温度を与える。中央のヒー
タ領域のヒータ温度調節器４．６　ｂには熱処理室内部
温度が熱処理温度に等しくなるような設定温度が与えら
れる。下方のヒータ領域４ｃ、４ｈの設定温度は高温炉
２の下方挿入口からの放熱や挿入治具１４の影響を打ち
消すため、中央のヒータ領域４、ｂ、４ｇに比較して高
い温度に設定される。たとえば、中央のヒータ領域４ｂ
、４ｇの設定温度を１０００℃とした時、下方のヒータ
領域４Ｃ２４ｈの設定温度は１．０６００Ｃと設定され
る。上方及び側方のヒータ領域４．ａ、４ｄ、４ｅ、４
　ｆ。

４ｉ、４ｊの設定温度はウェハ熱処理が均一となるよう
な温度が設定される。たとえば、」一方のヒータ領域４
ａ、４ｆｔ７）設定温度を９９０　’Ｃ１側方のヒータ
領域４ｄ、４ｅ、４；、４ｊの設定温度を９８０℃と設
定される。この例にて上方及び側方のヒータ設定温度を
中央より少し低くした理由は、ウェハ２枚を同時に熱処
理室に挿入した場合、ウェハ周辺部は側方からの加熱に
よってウェハ中央部よりも多く加熱されるため、ウェハ
を均一に熱処理するには上方及び側方の温度を少（低く
する必要があることを考慮したものである。このような
ヒータ設定温度にて、熱処理室内部温度が定常となった
後にウェハ供給を開始する。なお、ウェハ供給が始まる
まで、挿入治具１４は熱処理室内に収納され予熱されて
いる。

作業者がウェハを入れたカセット６６と空のカセット７
８を装置にセットし、制御盤９４より主コントローラ４
２にウェハ熱処理開始の信号を入力した時、主コントロ
ーラ４２がらの信号が取出し治具６８に働らき、ウェハ
を１枚ごとにカセット６６から取り出し、ロード治具７
ｏに２枚のウェハを運ぶ。次に、主コントローラ４２が
らの信号が上下暉動機構４０に伝わり、挿入治具１４が
高温炉２の下方に移動し、ロード治具７ｏが移動し、２
枚のウェハを挿入治具１４に乗せる。ウェハを乗せ終わ
ったロート治具７０は先端部がひらき、元の位置に移動
し、次のウェハが取出し治具６８によって乗せられ待機
する。

挿入治具］−４は上方に移動しウェハ１６を熱処理室内
部に収納する（第２図）。挿入時にウェハ面内に温度分
布が生じるのを防止するため、挿入速度はたとえば１５
０ｍｍ／ｓ以上に高速にする。

挿入時にウェハに伴って外気が熱処理室内に持ち込まれ
るのを防止するため、主コントローラ４２からの信号が
制御バルブ６０．６４に働らき、ガスの流量が大きくな
る。ウェハ１６は熱処理室内に収納され所定時間加熱さ
れるが、熱処理中のガス流量は小さくても十分であるた
め、主コントローラ４２からの信号が制御バルブ６０．
６４に働らき、小流量となる。なお、熱処理条件によっ
ては、挿入取出し時と熱処理時とでガスの種類を変える
場合もある。たとえば、挿入取出し時に窒素ガス、熱処
理時に酸素ガスの場合もある。

熱処理が終了したら、主コントローラの信号によって挿
入治具１４が下方に移動し、ウェハを高温炉下方の冷却
器２０の間に移動する（第３図）。

冷却器２０の間にウェハを所定時間冷却した後、挿入治
具１４がさらに下方に移動しウェハを取り出す。

治具を下方に移動する時にウェハ面内に温度分布が生じ
るのを防止するため、移動速度は挿入速度と同程度に高
速にする。取出時に外気が熱処理室内に持ち込まれるの
を防止するため、カスの流量は小さなままとする（詳細
は後述する）。高温炉直下に取り出されたウェハは、挿
入治具上にて所定時間冷却された後、アンロード治具７
２によって取り外され、収納治具７６によって冷却ボー
ト７４に運ばれ冷却される。その間にロート治具７０に
よって新らしいウェハが挿入治具］４に乗せられ、上記
動作が繰り返される。冷却ボート７４にて十分に冷却さ
れたウェハは再び収納治具７６によってカセッ１−７８
に収納される。

冷却時間は、挿入治具１４がアンロード、ロード時に冷
却され過ぎるのを防止するため、冷却器２０の間でのウ
ェハの冷却時間をたとえば１０秒。

高温炉直下での挿入治具上のウェハの冷却時間をたとえ
ば１０秒、アンロードとロード時間をたとえば２０秒と
する。

新らしいウェハが挿入されるごとに、第９図に示した流
れ図に従って中央のヒータ領域の設定温度が変更され、
ウェハの熱処理が均一に行われる。

ウェハ供給が中断される場合には、ロード治具に新らし
いウェハが供給されないことをセンサー（図では省略）
にて感知し、ウェハを乗せないまま挿入治具が熱処理室
内に収納されて待機する。

第９図に示した流れ図に従って、ヒータ設定温度の制御
が行われた時の挿入回数ごとの実効熱処理温度と中央領
域のヒータ設定温度Ｈｉの変化の実験結果を第１４図に
示す。実効熱処理温度とはウェハ温度の過渡変化を測定
しく測定器として後述する放射温度計を使用。）シリコ
ン基板中を不純物（第１４図では砒素）が拡散する速度
で重みをっけてウェハ温度を積分し、加熱時間での平均
ウェハ温度を求めたものである。参考までに、ヒータ設
定温度の制御を行わず一定とした時の実効熱処理温度の
変化も第１４図に破線で示す。ヒータ設定温度を一定と
するウェハ挿入回数ごとに熱処理室内部温度が低下し、
ウェハの実効熱処理温度低下するが、ヒータ設定温度を
制御することにより、ウェハの実効熱処理温度は挿入回
数ごとにほぼ一定に保たれる。

第１５図は熱処理室内部温度Ｗとウェハ温度Ｕの時間変
化について実験結果を示す。熱処理室温度は低温のウェ
ハが挿入された時に一担下がり、徐々に高くなる。ウェ
ハ温度は３分程度の加熱では定常にならないことがわか
る。

第１６図にウェハの冷却特性の実験結果を示す。

熱電対をウェハに取り付けて測定したものである。

反応管の下部の冷却域で約１０秒冷却することによりウ
ェハは約７００℃となり、冷却ボー１−にて約３分冷却
することによりウェハは約１００℃になる。

本実施例では平板状の冷却器２０に２枚のウェハのそれ
ぞれ片面を対面させるため、２枚のウェハを同一速度で
急速に冷却することができる。また、高温炉２の炉口の
幅ががさいため、高温炉内部の高温空間から外部への放
熱量を小さくすることができる。

挿入治具１４は高温炉２の出入りに応して温度変動する
が、先端部２６や支柱２８が薄肉構造であるため、その
熱容量が加熱中のウェハ温度分布に与える影響は小さい
。

２枚のウェハ１６及び円板２２がそれぞれすき間を有し
て並んで高温炉２に挿入された場合、２枚のウェハ１６
の外側の面はほぼ一様に加熱されるが、内側の面はすき
間からの加熱が外周部はど大きくなる。ところが円板２
２の外周部３４が厚肉となっているため、円板２２の中
央部３６よりも熱容量が大きく温度変化しすらい。その
結果、ウェハ１６の外周部はすき間からの加熱と円板の
熱容量の両方の作用によって、ウェハ中央部とほぼ同じ
温度上昇となり、ウェハ面内が均一な温度となる。また
、円板２２の下部に厚肉部を設けない理由は、下部に挿
入治具の先端部２６と支柱２８があるため、それらが厚
肉部と同じ作用をするためである。

数値計算により、室温のウェハを５００℃の挿入治具に
乗せて高温炉に挿入した際の過渡温度変化を計算した。

上記代表例の寸法の円板をはさんだ場合のウェハ面内温
度差（外周部と中央部の差）と円板なしの場合のウェハ
面内温度差の計算結果を第１７図に示す。横軸は過渡時
のウェハ外周部の温度である。計算では円板を不透明な
石英ガラスとし、高温炉を１０００℃の均一温度場とし
、ウェハ挿入治具の支柱の影響を無視するなどの近似を
行った。円板により過渡時のウェハ面内温度差が約半減
することがわかる。

円板２２の中央部３６と外周部３４との厚さの比をさら
に大きくすると、ウェハ温度が７００℃程度での最大温
度差は小さくなるが、１０００℃近傍での温度差が大き
くなる。

本実施例では反応管１０の下方を常に開放しているが、
内部のガスが高温で下方に流出しているため、定常状態
において外気が反応管１０の内部に対流や拡散で侵入す
ることはない。

第１８図はガス流量とウェハ挿入・取出し時の外気混入
量との関係を示す実験結果である。ガスとして高純度窒
素ガスを用い、熱処理室中央の酸素濃度を測定した。熱
処理室温度を１０００’Ｃとし、挿入・取出し時のウェ
ハ移動速度を２００ｍｍ／ｓとし、挿入時の酸素濃度の
瞬時最大増加量を実線で示し、取出し時の瞬間最大増加
量を破線で示した。

ガス流量を２ＯＮＱ、７分以上にすると挿入時の外気混
入量を小さくすることができるが、一方、ガス流量を２
ＯＮＱ／分以下にすると取出し時の外気混入量を小さく
することができる。挿入時において、ガス流量が大きい
ほど外気混入量が小さくなる理由は、ウェハに伴って入
り込む外気を吹き飛ばす作用が大きくなるためである。

また取出し時において、ガス流量が大きいほど外気混入
量が大きくなるのは次のような理由による。ガス流量が
大きいほどガスの予熱が不十分となり熱処理室に流入す
るガス温度が熱処理室温度まで予熱されず熱処理室内に
対流が生じる。その状態にてウェハを取り出すと、熱処
理室からウェハ及び挿入治具が抜けた体積分だけ炉口か
ら外気を吸い込むが、それが熱処理室内の対流によって
熱処理室の奥まで入り込んでしまうためである。

以上のことから挿入時のガス流量を太きくし、熱処理途
中及び取出し時のガス流量を小さくすることにより、外
気混入量を小さくすることができる。第１８図の例では
ガス流量を２ＯＮＱ１分に一定にしておいても、常に外
気混入量を小さくできるが、熱処理時及び取出し時のガ
ス流量をさらに小さくすることにより、ガス消費量を低
減できる効果がある。熱処理室温度が第１８図の例より
低温の場合には、ウェハ取出し時の外気混入量の増加す
る限界が第１８図より小さなガス流量に移行するため（
第１８図の破線が左に移行。）、挿入時と取出し時のガ
ス流量を一定にしたままでは外気混入量を小さくできな
い。

第１９図はウェハ挿入時のウェハ移動速度と外気混入量
との関係を示したもので、ウェハ移動速度を１．５０　
ｍ　ｍ　／　ｓ以下にすると挿入時の外気混入量が大き
くなる。

以上の説明ではヒータ温度調節器４６ａ、４６ｂ、４．
６ｃとしてＰＩＤ制御のものを考えたが、フィードフォ
ワード制御等でもよい。

また、処理ガスの流量を大小切り換えるのに、２つの制
御バルブ６０．６４のＯＮ、ＯＦＦ制御としたが、１つ
の流量切換器としてもよい。

また、挿入回数ごとに熱処理室温度を測定し、その都度
熱処理室温度コントローラ５２しこて演算処理し、ヒー
タ温度調節器に出力しているが、あらかじめすへての条
件について実験を行い、時間に対するヒータ温度調節器
設定温度のデータを取得し、主コントローラにそのデー
タベースをメモノし、動作状態に応して演算処理するこ
となしに〜３６− ヒータ設定温度を出力することができる。その場合でも
実験時には本発明を使用していることになる。

主コン１−ローラににあらかじめＷ、とＷ、のデータを
入れておくとこなしに、連続挿入を行うごとに、定常状
態の熱処理室内部温度Ｗ、と２回目挿入直前の熱処理室
内部温度Ｗ２を測定し、３回１］以降の挿入時における
ヒータ設定温度の演算処理に使用してもよい。

また、ガス供給管５４とは別に反応管へ第２のガス供給
管を設け、ウェハ挿入時に第２のガス供給管から大流量
ガスを流してもよい。

また熱処理室内部温度センサ５０を複数にし、熱処理室
内部温度の制御をきめ細かくすると均一性がさらに良く
なる。

前記実施例の場合、円板２２と支柱部２８が分離できる
ため、保守が容易である。しかし、円板２２と支柱部２
８が一体となっていてもよい。

また、ウェハ直径と円板直径が等しいため、高温炉の大
きさをウェハのみの場合とほぼ同じにできるという利点
がある。しかし、円板外径をウェハ直径より少し大きく
してもよい。その場合でも円板厚肉部３４の内径はウェ
ハ直径より少し小さくする。

前記実施例では、冷却器２０を使用しているが、冷却器
なしで外部空間に直接放射冷却させてもよい。

さらに、第２０図に示したように、反応管１０の下部］
−８に処理ガス配管５４を密にはわせ、処理ガスによっ
て冷却域を形成すると共に、処理ガスの予熱を行うこと
は、経済的である。

さらに、第２１図に示したように、高温炉下部にガス吹
出口１０８を設け、反応管１０の下部１８に冷却ガスを
吹きつけて冷却してもよい。

また、熱処理後、ウェハを反応管１０の下部１８にて冷
却する際に、挿入治具１４から別の冷却治具（図に示し
ていない）にウェハを移し、挿入治具１４は次のウェハ
を乗せて高温炉２の内部に挿入することにより、熱処理
の周期を短くし、生産性を上げることができる。

また、反応管の下部を延ばすことなく、反応管とは別の
構造物にて冷却域を外部空気としゃ断しても効果は同じ
である。

また、高温炉内部に２つ以」二の温度域を形成し、熱処
理前にウェハを予熱する方式としてもよい。

その場合、ガス対流の点から高温の領域はど」三方に形
成するのがよい。

また、高温炉の内部にて熱処理中のウェハを回転すれば
、さらに均一に加熱することが可能となる。その際、ウ
ェハを円板に取り付け、ウェハを円板と共に回転しても
よい。

また、高温炉、ウェハ、機構すべてを大きく傾斜（例え
ば４５度）してもよい。

本発明の他の実施例における熱処理温度コントローラ５
２の内部における演算処理の流れ図を第２２図に示す。

本例では、■連続挿入の２回目以降からウェハ挿入直前
の熱処理内部温度Ｗｊｔｘ定常状態の値Ｗ１に近づける
ように中央領域のヒータ設定温度を修正するものである
。

本発明の他の実施例の拡散装置の高温炉２の縦断面図と
制御系を第２３図に示す。均熱管８と反応管１０との間
において、ウェハ挿入位置にプリズム１１０（石英カラ
ス製など）が挿入されており、プリズム」−１０の直下
にて高温炉の外部にミラー１１２が設けられ、さらに放
射温度計１１４が設けられている。ウェハ１６から射出
される放射エネルギはプリズム１１０．ミラー１１２に
よって放射温度計１１４まで導びかれ、熱処理中のウェ
ハ温度を測定できる。放射温度計１１４のウェハ温度デ
ータはウェハ熱処理コントローラ１１６に送られる。ウ
ェハ熱処理コントローラ１１６の内部にて後述の演算処
理を行い、各ヒータ温度調節器４６　ａ　、　４６　ｂ
　、　４．６　ｃに対し、設定温度を出力する。

第２４図にウェハ熱処理コントローラ１１６の内部にお
ける演算処理の流れ図を示す。本図では、■連続挿入の
２回目以降から、前回のウェハ取出直前のウェハ温度Ｕ
ｉ、−，，を１回目取出し直前の値Ｕ、に近づけるよう
に中央領域のヒータ設定温度を修正するものである。本
実施例によればウェハ温度を直接測定してヒータ温度を
制御するため、ウェハ熱処理を精度よく均一に行うこと
ができる。

本発明の他の実施例のウェハ熱処理コントローラ１１６
の内部における演算処理の流れ図を第２５図に示す。本
図では、■ウェハを挿入してから■放射温度計１１４に
より連続的にウェハ温度Ｕｉを測定し、■熱処理量Ｘの
計算を行い、■１」標熱処理Ｘｅに達したら、■主コン
トローラ４２にウェハ取出を指示するものである。第２
５図では熱処理量Ｘの計算式として砒素原子がシリコン
ウェハ中を拡散する距離の計算式の例を示したが、熱処
理条件に応じて計算式を変えることが望ましい。全ヒー
タとも挿入回数ごとにヒータ設定温度は変化させない。

本実施例によれば、熱処理室温度が変動してもウェハ熱
処理を均一にすることができる。

本発明の他の実施例のウェハ挿入治具のウェハ装着部分
の縦断面図を第２６図〜第３０図に示す。

第２６図は円板２２の下部にも厚肉部３４を設けたもの
である。第２７図は２枚のウェハ１６の間にリング板１
１８をはさんだものである。挿入時のウェハ面内温度分
布を低減するには、リング板１１８の厚さをウェハ１６
の厚さと同程度にするのがよい。

第２８図は２枚のウェハ１６の間にはさむ円板２２を３
Ｍ積層構造とし、リング板１１８の両側に円板２２をつ
けたものである。

第２９図は２枚のウェハ１６の間にはさむ円板２２に２
層積層構造とし、リング板１１８と円板２２を重ねたも
のである。

第３０図は２枚のウェハ１６の間にはさむ円板２２の厚
さを半径方向に連続的に変えたものである。

本発明の他の実施例のウェハ挿入治具の外観図を第３１
図に示す。２枚のウェハの外周にウェハ直径よりも少し
大きなリング１２０を有し、その内側に溝２４をもつ丸
棒と薄板で形成された先端部２６をもつ。リング１２０
の内側とウェハ外径との間隔は１０ｍｍ以下にするのが
よく、リング１２０の幅はウェハ間隔の３倍程度がよい
。本実施例によればウェハ２枚を乗せて挿入治具を高温
炉２の内部に挿入する際に、２枚のウェハのすきまから
２枚のウェハの内側に放射される熱をリング１２０がさ
えぎるため、２枚のウェハとも外側の表面のみの加熱で
均一に加熱される。

リング１２０の表面をサンドプラスｌ−加工等で粗面に
したり、コーティング等で不透明にするとさらに効果が
大きい。

本発明の他の実施例のウェハ挿入治具のウェハ装着部分
の縦断面図を第３２図〜第３４図に示す。

第３２図はリング１２０を弧状断面としてウェハ１６の
外周に設けたものである。

第３３図はリング１２０をＶ字状断面としてのウェハ１
６の外周に設けたものである。本実施例ではリング１２
０が外側はど開いており、ウェハのロード・アンロード
が容易である。

第３４図はリング１２０をコ字状断面としてウェハ１６
の外周に設けたものである。

本発明の他の実施例のウェハ挿入治具の外観図を第３５
図に、第３５図の縦断面図を第３６図に４：３ 示す。２枚のウェハ１６の外周部内側にウェハ直径とほ
ぼ等しいリング１２０を設ける。リング１２０の断面は
円形であり、その直径はウェハ間隔よりも少し小さい。

第１１図に示したロード治具。

アンロード治具によってウェハを乗らせるようにするた
め、ウェハ下部にはリングを設けない。

第３７図はリング１２０の断面が長方形となったもので
ある。リング１２０の内径がウェハ直径にほぼ等しい。

尚、第３８図、第３９図に示すように、円板にリング、
あるいはリングどおしを重複させて、ウェハに対する熱
伝導をよりきめ細かくすることもできる。

本発明の他の実施例の高温炉の縦断面図を第４０図に示
す。縦形の円筒形状の高温炉２の内側に円筒形状の均熱
管８と角形パイプ状の反応管１０が設けられている。反
応管１０の下部１８は高温炉２により下方に延びており
、冷却器２０に囲まれている。反応管１０と均熱管８の
間にて高温炉２の下部に放射防止板１２２が設けられて
いる。

本実施例では高温炉２が円筒形状であるため、製作が容
易であり強度が強い。放射防止板１２２により高温炉２
の内部の高温空間から冷却器２０及び外部への放熱量を
小さくすることができる。

本発明の他の実施例の拡散装置の高温炉の縦断面図を第
４１図に示す。１つの高温炉２の内部に２つの加熱空間
があり、それぞれ平行平板状のヒータ４ａ、４ｂ、４ｃ
で加熱されている。各加熱空間に２枚のウェハ１６が挿
入される。上下搬送台３０は共通にしている。本実施例
によれば同時に４枚のウェハを熱処理することができる
。

本発明の他の実施例の高温炉の縦断面図を第４２図に示
す。１枚の平板状のヒータ４ａ、４ｂ。

４ｃにより１枚のウェハ１６を加熱する高温炉２が３台
連結したものである。上下搬送台３０は共通にしている
。本実施例によれば同時に３枚のウェハを熱処理するこ
とができる。

本発明の他の実施例の高温炉の縦断面図を第４３図に示
す。高温炉２は平行平板状のヒータ４　ａ　。

４ｂ、４ｃにより形成される。３枚のウェハ１６は１枚
ごと独立した挿入治具１４及び上下搬送台３０に乗せら
れている。高温炉２の内部には常に２枚のウェハ１６が
挿入される。他の１つの挿入治具はヒータ外部に取り出
され、ウェハの乗せ換えを行っている。熱処理が終了し
た１枚のウェハをヒータ外部に取り出すと共に、新らし
い１枚のウェハがヒータ内部に挿入される。本実施例に
よれば、高温炉２を有効に利用することができ、スルー
プントを向上することができる。

これら実施例の作用及び効果を要約すると、作用として
は、 （１）高温炉の内部にて各ウェハの少くとも片面が高温
炉の内壁に対向し、高温のヒータがウェハの面方向に複
数の区域に分割されて発熱量が制御されているため、過
渡時を含めてウェハ全面を均一に熱処理することができ
る。また２枚のウェハが等しい条件で加熱されるため、
２枚のウェハの加熱が同一となる。ウェハの挿入取出し
が高速であるため、先に挿入される部分と後から挿入さ
れる部分との加熱時間差がほとんど生じない。

また、（２）反応管の下部の冷却域にて熱処理後の高温
のウェハを冷却することにより、反応管内に入れたまま
でウェハを冷却されることができ、高温のウェハを外気
に直接さらすことがない。また、冷却域にて２枚のウェ
ハはいずれもその片面が冷却器あるいは外部に面してい
るため冷却速度が同一でかつ速い。

また、（３）２枚をある程度の間隔をおいているため、
ウェハを挿入治具に乗せたり取外すのが容易である。ウ
ェハは小さな溝で保持されているため、ウェハと治具と
の接触面積が小さく、治具接触のために生ずるウニハネ
均一熱処理部分を小さくすることができる。２枚のウェ
ハをある程度の間隔をおいているため、そのままではウ
ェハすき間から内側への加熱はウェハ周辺部はど大きく
なるが、ウェハ間に周辺が厚い円板をはさむことにより
、円板の熱容量によってウェハ周辺部と中心部との温度
上昇速度を等しくすることができる。

また、（４）ウェハ挿入回数ごとに熱処理室内部温度を
一定とするようにヒータ発熱部温度を制御することによ
り、ウェハ挿入回数ごとのウェハ熱処理を均一にするこ
とができる。また、ウェハ供給が中断した時にはヒータ
発熱部温度を所定値に戻すことによって熱処理室内部温
度が定常値に戻すことができる。

また、（５）ウェハ挿入時のガス供給量を大きくするこ
とにより、ウェハに伴って入り込む外気を吹き飛ばすた
めの外気混入を小さくすることができる。一方つエバの
取出時のガス供給量を小さくすることにより、熱処理室
内部の対流が防止でき外気混入を小さくできる。

また、これらの実施例によれば、次のような効果を奏す
ることができる。

（１）高温炉を用いて２枚のウェハを同時に熱処理する
際に、２枚のウェハが等しく加熱され、ウェハ面方向に
ヒータ発熱量を制御するため、過渡時も含めてウェハ面
内を均一温度に保つことができ、均一な短時間熱処理が
可能となる。

（２）熱処理の終了した高温ウェハを外気に直接さらす
ことなく均一に冷却するので、ウェハが汚染されること
なく、熱処理の歩留りが向上する。

（３）２枚のウェハを乗せたり取外したりが容易となる
。また半径方向に厚さの異なる円板をウェハ間にはさむ
ことにより、過渡時のウェハ面内温度分布が低減し、熱
応力欠陥が発生することなく、均一な短時間熱処理が可
能となる。第１７図に示した例では、挿入時のウェハ面
内温度差を約１／２に低減でき、熱処理の歩留りが向上
する。

（４）ウェハ挿入回数ごとにウェハ熱処理量を均一にす
ることができる。たとえば第１４図に示した例では、本
発明を用いないし１０回目の挿入までに実効熱処理温度
が４℃低下するが、本実施例を用いることにより２℃以
内の温度のばらつきにすることができる。

（５）挿入取出し時を含めて常に外気混入量を小さくす
ることができるので、反応管内にゴミを含んだ酸素を持
ち込むことがなく、熱処理の歩留りが向上する。

〔発明の効果〕

本発明によれば、半導体ウェハを高速短時間に均−加熱
が可能であり、外気にさらすことなく急速な均一冷却が
可能となるので、高品質で高効率な半導体の熱処理装置
及び熱処理方法を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の拡散装置の全体構成図、第
２図は高温炉の縦断面図と温度制御系、第３図は高温炉
の縦断面図、第４図はウェハ挿入治具の外観図、第５図
は第４図の縦断面図、第６図は第２図に直角方向の断面
における高温炉の縦断面図と制御系、第７図は反応管の
外観図、第８図はヒータ分割を示す高温炉の透視図、第
９図は熱処理室温度コントローラの演算処理の流れ図、
第１０図はウェハ供給機構の主な部品の斜視図、第１１
図はロード治具及びアンロード治具の先端部の外観図、
第１２図は均熱管の外観図、第１３図は高温炉下部の部
品取り付は方法を示す縦断面図、第１４図は挿入回数ご
との実効熱処理温度。 ヒータ設定温度の変化を示す実験結果を示すグラフ、第
１５図は熱処理室内部温度、ウニ／）温度の時間変化を
示す実験結果を示すグラフ、第１６図はウェハ冷却特性
の実験結果を示すグラフ、第１７図はウェハ面内温度差
の割算結果を示すグラフ、第１８図はガス流量と外気混
入量との関係を示す実験結果を示すグラフ、第１９図は
ウェハ挿入速度と外気混入量との関係を示す実験結果を
示すグラフ、第２０図は本発明の他の実施例の反応管の
外観図、第２１図は本発明の他の実施例の高温炉の縦断
面図、第２２図は本発明の他の実施例の熱処理温度コン
トローラの演算処理の流れ図、第２３図は本発明の他の
実施例の拡散装置の高温炉の縦断面図と制御系、第２４
図及び第２５図は本発明の他の実施例のウェハ熱処理コ
ントローラの演算処理の流れ図、第２６図ないし第３０
図は本発明の他の実施例のウェハ挿入治具のウェハ装着
部分の縦断面図、第３１図は本発明の他の実施例のウェ
ハ挿入治具の外観図、第３２図から第３４図は本発明の
他の実施例のウェハ挿入治具のウェハ装着部分の縦断面
図、第３５図は本発明の他の実施例のウェハ挿入治具の
外観図、第３６図は第３５］ ５図の縦断面図、第３７図ないし第３９図は本発明の他
の実施例のウェハ挿入治具の縦断面図、第４０図ないし
第４３図は本発明の他の実施例の高温炉の縦断面図であ
る。 ２　・高温炉、４ａ〜４ｊ・・・ヒータ、６・・・断熱
材、８・・均熱管、１０・反応管、１２・・・フランジ
、１４　ウェハ挿入治具、１６・ウェハ、１８反応管の
下部、２１・・冷却器、２２・・・円板、２４・・溝、
２６・・・先端部、２８・・・支柱、３０上下搬送台、
３２・・・フランジ、３４・・・周辺部、３６　中央部
、３８・・通気穴、４０・・・上下駆動機構、４２・主
コントローラ、４４ａ〜４４ｄ発熱部温度測定センサ、
４６ａ〜４６ｄ・・・ヒータ温度調節器、４８ａ〜４８
ｄ・・・ヒータ電源、５０・・熱処理室内部温度センサ
、５２・・・熱処理室温度コントローラ、５４ａ、５４
ｂ・・・ガス供給管、５６　ガス源、５８　小流量配管
系、６０・制御バルブ、６６・・・カセット、６８・・
・取出し治具、７０・ロード治具、７２・・アンロード
治具、７４・・冷却ボート、７６・・・収納治具、７８
・・カセット、８０　溝、８２〜８８・暉動部、９０・
台、９２・・制御機器、９４・制御盤、９６・・・フタ
、９８・・・本体、１００，１０４　　・ネジ及び止め
金具、１０２　・スカベンジャ、１０６・・・断熱材、
１０８・・ガス吹出口、１１．０・・プリズム、１１２
・・・ミラー、１１４　放射温度計、１１６　ウェハ熱
処理コントローラ、１１８・・リング板、１２０・・リ
ング、１２２・放射防止板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、高温炉内部に設けたヒータによって炉内に加熱空間
   を形成し、該加熱空間に半導体ウェハを収納して熱処理
   する半導体ウェハの熱処理装置において、 前記加熱空間が１ないし複数設けられ、該加熱空間の下
   方に前記半導体ウェハの挿入取出口を有し、 前記加熱空間に収納された半導体ウェハの各部に対応し
   て前記ヒータが複数の発熱部に分割され、 前記半導体ウェハを１枚または２枚同時に支持して前記
   加熱空間に導入し取出す支持手段が設けられていること
   を特徴とする半導体ウェハの熱処理装置。 ２、請求項１記載の装置において、 前記ヒータが平板状をなし、該ヒータが前記半導体ウェ
   ハの両側に該ウェハ表面と略平行に設けられ、該ヒータ
   が面方向に複数に分割されていることを特徴とする半導
   体ウェハの熱処理装置。 ３、請求項１又は２記載の装置において、 前記加熱空間に設けられた反応管の下部を、前記高温炉
   の下方に突出させ、該下部に前記半導体ウェハの挿入取
   出口が設けられていることを特徴とする半導体ウェハの
   熱処理装置。 ４、請求項１又は２記載の装置において、 前記加熱空間に設けられた反応管の上部に予熱された処
   理ガスが供給され、該処理ガスが該反応管内を下方に流
   動する構造であることを特徴とする半導体ウェハの熱処
   理装置。 ５、請求項１又は２記載の装置において、 前記加熱空間に設けられた反応管の下方に、前記半導体
   ウェハを外気に非接触状態にて冷却する冷却域が設けら
   れていることを特徴とする半導体ウェハの熱処理装置。 ６、請求項１記載の装置において、 前記支持手段は、前記２枚の半導体ウェハを略鉛直方向
   に平行に支持するものであることを特徴とする半導体ウ
   ェハの熱処理装置。 ７、請求項６記載の装置において、 前記支持手段は、前記２枚の半導体ウェハの間に仕切板
   を設けたものであることを特徴とする半導体ウェハの熱
   処理装置。 ８、請求項７記載の装置において、 前記仕切板は前記半導体ウェハの外周部近傍に沿って肉
   厚部を有する円板状のものであることを特徴とする半導
   体ウェハの熱処理装置。 ９、請求項１記載の装置において、 前記支持手段は、前記１枚又は２枚の半導体ウェハを鉛
   直方向から少し傾斜して支持するものであることを特徴
   とする半導体ウェハの熱処理装置。 １０、請求項１記載の装置において、 前記支持手段は、前記半導体ウェハの外周部近傍にリン
   グを設けたものであることを特徴とする半導体ウェハの
   熱処理装置。 １１、請求項１０記載の装置において、 前記リングは、帯板を丸めた構造であり、該帯板の幅が
   前記２枚の半導体ウェハの間隔より大きく、該２枚のウ
   ェハに挾まれた内側部を遮蔽する位置に設けられたもの
   であることを特徴とする半導体ウェハの熱処理装置。 １２、高温炉内部に設けたヒータによって炉内に加熱空
   間を形成し、該加熱空間に半導体ウェハを収納して熱処
   理する半導体ウェハの熱処理装置において、 前記ヒータの発熱部の温度を所定値に制御するヒータ発
   熱制御手段を有すると共に、該制御値を前記加熱空間温
   度に基づいて補正する補正手段を具備したことを特徴と
   する半導体ウェハの熱処理装置。 １３、請求項１２記載の装置において、 前記ヒータの発熱制御手段は、ヒータ発熱部の温度を検
   出するヒータ温度センサと、該検出値に基づいて該ヒー
   タ発熱部の温度を設定値に調節するＰＩＤサイリスタ制
   御器と、該制御値に基づいてヒータを発熱させるヒータ
   電源とからなり、 前記補正手段は、加熱空間温度を検出する加熱空間温度
   センサと、該検出値に基づいて前記ヒータ発熱部温度の
   設定値を補正する演算制御器とからなることを特徴とす
   る半導体ウェハの熱処理装置。 １４、高温炉内部に設けたヒータによって炉内に加熱空
   間を形成し、該加熱空間に半導体ウェハを収納して熱処
   理する半導体ウェハの熱処理装置において、 前記ヒータの発熱部の温度を所定値に制御するヒータ発
   熱制御手段を有すると共に、該制御装置を前記半導体ウ
   ェハの表面温度に基づいて補正する補正手段を具備した
   ことを特徴とする半導体ウェハの熱処理装置。 １５、高温炉内部に設けたヒータによって炉内に加熱空
   間を形成し、該加熱空間に半導体ウェハを収納して熱処
   理する半導体ウェハの熱処理装置において、 前記半導体ウェハを連続的に前記加熱空間に供給し該加
   熱空間から取出す移動手段と、該移動手段による供給回
   ごとに該ウェハの収納直前における該加熱空間の温度を
   測定する測定手段と、該測定手段による測定値に基づい
   て前記ヒータの発熱温度を修正する修正手段とを具備し
   たことを特徴とする半導体ウェハの熱処理装置。 １６、高温炉内部に設けたヒータによって炉内に加熱空
   間を形成し、該加熱空間に半導体ウェハを収納して熱処
   理する半導体ウェハの熱処理装置において、 前記半導体ウェハを連続的に前記加熱空間に供給し該加
   熱空間から取出す移動手段と、該移動手段によって該ウ
   ェハを取出す直前の該ウェハの表面温度を測定する測定
   手段と、該測定手段による測定値に基づいて前記ヒータ
   の発熱温度を修正する修正手段とを具備したことを特徴
   とする半導体ウェハの熱処理装置。 １７、高温炉内部に設けたヒータによって炉内に加熱空
   間を形成し、該加熱空間に半導体ウェハを収納して熱処
   理する半導体ウェハの熱処理装置において、 前記熱処理時の半導体ウェハの表面温度を測定する測定
   手段と、該測定手段による測定値に基づいて前記加熱空
   間にウェハが供給されてからの熱処理を計算する計算手
   段と、該計算手段による計算値に基づいて該ウェハを該
   加熱空間から取出す移動制御手段とを具備したことを特
   徴とする半導体ウェハの熱処理装置。 １８、高温炉内部に設けたヒータによって炉内に加熱空
   間を形成し、該加熱空間に半導体ウェハを収納して熱処
   理する半導体ウェハの熱処理装置において、 前記半導体ウェハの収納部に供給される処理ガスの供給
   量を、前記半導体ウェハの挿入時に多く、その他の時に
   は少くするガス量制御手段を具備したことを特徴とする
   半導体ウェハの熱処理装置。 １９、高温炉内部に設けたヒータによって炉内に加熱空
   間を形成し、該加熱空間に半導体ウェハを収納して熱処
   理する半導体ウェハの熱処理方法において、 前記半導体ウェハを所定の温度に管理される加熱空間に
   供給して熱処理するときに、該半導体ウェハを挿入する
   直前の時刻における前記加熱空間の温度を測定し、 前記測定温度を用いてほぼ同時にヒータの温度制御値を
   修正することを特徴とする半導体ウェハの熱処理方法。 ２０、請求項１９記載の方法において、 前記半導体ウェハの供給が中断したときには前記ヒータ
   の温度制御値を所定値に戻すことを特徴とする半導体ウ
   ェハの熱処理方法。