特開 2023-72840 横型熱処理炉、熱処理方法及びシリコンウェーハの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023072840

(43)【公開日】2023-05-25

(54)【発明の名称】横型熱処理炉、熱処理方法及びシリコンウェーハの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/02 20060101AFI20230518BHJP

   H01L 21/22 20060101ALI20230518BHJP

   H01L 21/324 20060101ALI20230518BHJP

【ＦＩ】

H01L21/02 Z

H01L21/22 501B

H01L21/324 G

【審査請求】有

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021185522

(22)【出願日】2021-11-15

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2023-03-14

(71)【出願人】

【識別番号】302006854

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＭＣＯ

(74)【代理人】

【識別番号】110000486

【氏名又は名称】弁理士法人とこしえ特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】川▲崎▼ 悠平

(72)【発明者】

【氏名】品川 正行

(72)【発明者】

【氏名】草場 辰己

(57)【要約】

【課題】ウェーハ面内の温度分布が均一となる横型熱処理炉、熱処理方法及びシリコンウェーハの製造方法を提供する。
【解決手段】一端に開口部１２を有する炉芯管１１と、前記炉芯管を取り囲むヒータ１５と、前記炉芯管の開口部を開放及び閉塞するドア１３と、前記炉芯管の内部に配置され、立てた状態のウェーハＷを搭載するウェーハボート１６，１７と、前記炉芯管の内部において前記ドアから水平方向に延在し、前記ウェーハボートを支持するフォーク１８と、を備える横型熱処理炉１において、前記フォーク１８は、前記ウェーハボートを支持する枠部１８１と、前記枠部１８１に囲まれた空間部１８２とを有する。
【選択図】 図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

一端に開口部を有する炉芯管と、
前記炉芯管を取り囲むヒータと、
前記炉芯管の開口部を開放及び閉塞するドアと、
前記炉芯管の内部に配置され、立てた状態のウェーハを搭載するウェーハボートと、
前記炉芯管の内部において前記ドアから水平方向に延在し、前記ウェーハボートを支持するフォークと、を備える横型熱処理炉において、
前記フォークは、前記ウェーハボートを支持する枠部と、前記枠部に囲まれた空間部とを有する横型熱処理炉。

【請求項2】

前記フォークの先端部と前記炉芯管の内面との間に設けられ、垂直方向に延在する支柱部と、
前記ドアに設けられ、前記フォークを昇降させる昇降機構と、
をさらに備える請求項１に記載の横型熱処理炉。

【請求項3】

前記支柱部は、前記フォークの先端部に一体的に形成されている請求項２に記載の横型熱処理炉。

【請求項4】

前記フォークにより前記ウェーハボートを支持した場合の、前記ウェーハボートの設置面積に対する前記空間部の面積割合が、６０％～８５％である請求項１～３のいずれか一項に記載の横型熱処理炉。

【請求項5】

前記フォークは、
鉛直方向に見た場合の形状が長方形又は正方形とされた複数の空間部と、
前記複数の空間部の間に形成された架橋部と、を有する請求項１～４のいずれか一項に記載の横型熱処理炉。

【請求項6】

前記フォークにより前記ウェーハボートを支持した場合に、前記ウェーハボートに搭載されたウェーハの下方に前記空間部が位置し、前記ウェーハが存在しない領域の下方に前記架橋部が位置する請求項５に記載の横型熱処理炉。

【請求項7】

前記フォークは、
鉛直方向に見た場合の形状が三角形とされた複数の空間部と、
前記複数の空間部の間に形成された架橋部と、を有する請求項１～６のいずれか一項に記載の横型熱処理炉。

【請求項8】

ウェーハを立てた状態でウェーハボートに搭載し、
前記ウェーハボートを、当該ウェーハボートを支持する枠部と、前記枠部に囲まれた空間部とを有するフォークにより支持した状態で、横型熱処理炉の炉芯管の内部に配置し、
この状態で前記ウェーハを加熱する熱処理方法。

【請求項9】

前記横型熱処理炉は、
前記フォークの先端部と前記炉芯管の内面との間に設けられ、垂直方向に延在する支柱部と、
前記炉芯管を開閉するドアに設けられ、前記フォークを昇降させる昇降機構と、
をさらに備え、
前記昇降機構により前記フォークを上昇させた状態で、前記ウェーハボートを支持した前記フォークを前記炉芯管の内部に投入し、
前記炉芯管を閉塞したのち、前記昇降機構により前記フォークを下降させ、当該フォークの先端部と前記支柱部と前記炉芯管とを接触させた状態で前記ウェーハを加熱する請求項８に記載の熱処理方法。

【請求項10】

前記支柱部は、前記フォークの先端部に一体的に形成され、
前記炉芯管を閉塞したのち、前記昇降機構により前記フォークを下降させ、当該フォークの先端部と前記炉芯管とを接触させた状態で前記ウェーハを加熱する請求項９に記載の熱処理方法。

【請求項11】

前記フォークにより前記ウェーハボートを支持した場合の、前記ウェーハボートの設置面積に対する前記空間部の面積割合が、６０％～８５％である請求項８～１０のいずれか一項に記載の熱処理方法。

【請求項12】

前記フォークは、
鉛直方向に見た場合の形状が長方形又は正方形とされた複数の空間部と、
前記複数の空間部の間に形成された架橋部と、を有する請求項８～１１のいずれか一項に記載の熱処理方法。

【請求項13】

前記フォークにより前記ウェーハボートを支持した場合に、前記ウェーハボートに搭載されたウェーハの下方に前記空間部が位置し、前記ウェーハが存在しない領域の下方に前記架橋部が位置する請求項１２に記載の熱処理方法。

【請求項14】

前記フォークは、
鉛直方向に見た場合の形状が三角形とされた複数の空間部と、
前記複数の空間部の間に形成された架橋部と、を有する請求項８～１１のいずれか一項に記載の熱処理方法。

【請求項15】

シリコンウェーハを立てた状態でウェーハボートに搭載し、
前記ウェーハボートを、当該ウェーハボートを支持する枠部と、前記枠部に囲まれた空間部とを有するフォークにより支持した状態で、横型熱処理炉の炉芯管の内部に配置し、
この状態で前記シリコンウェーハを加熱する請求項８～１４のいずれか一項に記載の熱処理方法を含むシリコンウェーハの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、横型熱処理炉、熱処理方法及びシリコンウェーハの製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

この種の熱処理炉として、一端にガス導入口を有し、他端が蓋部で閉じられた円筒形の反応管と、反応管内に、反応管の中心軸に対して垂直に複数のウェーハを配置するフォークと、ガス導入口とフォークとの間に、反応管の内壁に周囲が接するように設けられ、下方に開口部を有する遮蔽板と、遮蔽板とフォークとの間に、反応管の内壁に周囲が接するように設けられ、複数の貫通孔を有する整流板と、反応管の周囲に設けられたヒータと、を含む半導体製造装置が知られている。これにより、プロセスチューブ中で複数のウェーハに酸化膜を均一に形成することができるとされている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６－１６３０２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記従来の半導体製造装置では、ウェーハがフォークに載置された状態で熱処理が行われるため、ウェーハの下部はフォークにより熱が伝わり難く、ウェーハ面内の温度分布が不均一になる。そのため、酸化膜厚が不均一になったりスリップ転位が発生したりするという問題がある。

【0005】

本発明が解決しようとする課題は、ウェーハ面内の温度分布が均一となる横型熱処理炉、熱処理方法及びシリコンウェーハの製造方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、一端に開口部を有する炉芯管と、
前記炉芯管を取り囲むヒータと、
前記炉芯管の開口部を開放及び閉塞するドアと、
前記炉芯管の内部に配置され、立てた状態のウェーハを搭載するウェーハボートと、
前記炉芯管の内部において前記ドアから水平方向に延在し、前記ウェーハボートを支持するフォークと、を備える横型熱処理炉において、
前記フォークは、前記ウェーハボートを支持する枠部と、前記枠部に囲まれた空間部とを有する横型熱処理炉によって上記課題を解決する。

【0007】

また本発明は、ウェーハを立てた状態でウェーハボートに搭載し、
前記ウェーハボートを、当該ウェーハボートを支持する枠部と、前記枠部に囲まれた空間部とを有するフォークにより支持した状態で、横型熱処理炉の炉芯管の内部に配置し、
この状態で前記ウェーハを加熱する熱処理方法によって上記課題を解決する。

【0008】

また本発明は、シリコンウェーハを立てた状態でウェーハボートに搭載し、
前記ウェーハボートを、当該ウェーハボートを支持する枠部と、前記枠部に囲まれた空間部とを有するフォークにより支持した状態で、横型熱処理炉の炉芯管の内部に配置し、
この状態で前記シリコンウェーハを加熱する熱処理方法を含むシリコンウェーハの製造方法によって上記課題を解決する。

【0009】

上記発明において、前記フォークの先端部と前記炉芯管の内面との間に設けられ、垂直方向に延在する支柱部と、前記ドアに設けられ、前記フォークを昇降させる昇降機構と、をさらに備えることもできる。この場合の前記支柱部は、前記フォークの先端部に一体的に形成されていてもよく、炉芯管に固定されていてもよい。

【0010】

上記発明において、前記フォークにより前記ウェーハボートを支持した場合の、前記ウェーハボートの設置面積に対する前記空間部の面積割合が、６０％～８５％であることがより好ましい。ウェーハボートの設置面積に対する空間部の面積割合が６０％より小さいと、フォークにより遮断される熱量が多くなりウェーハ面内の温度分布が充分に均一にならない。逆にウェーハボートの設置面積に対する空間部の面積割合が８５％より大きいと、フォークの剛性が低下し、ウェーハボートを強固に支持することができない。

【0011】

上記発明において、前記フォークは、鉛直方向に見た場合の形状が長方形又は正方形とされた複数の空間部と、前記複数の空間部の間に形成された架橋部と、を有するように構成してもよい。この場合において、前記フォークにより前記ウェーハボートを支持した場合に、前記ウェーハボートに搭載されたウェーハの下方に前記空間部が位置し、前記ウェーハが存在しない領域の下方に前記架橋部が位置するように構成することが好ましい。

【0012】

上記発明において、前記フォークは、鉛直方向に見た場合の形状が三角形とされた複数の空間部と、前記複数の空間部の間に形成された架橋部と、を有するように構成してもよい。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、ウェーハ面内の温度分布が均一となる横型熱処理炉、熱処理方法及びシリコンウェーハの製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明に係る横型熱処理炉の一実施の形態を示す断面図である。

【図2】図１のフォークを示す平面図である。

【図3A】図１のウェーハ，シリコンボート及びマザーボートをセットする前の状態を示す断面図である。

【図3B】図１のウェーハ，シリコンボート及びマザーボートをセットした状態を示す断面図である。

【図4】図１のIV-IV線に沿う断面図である。

【図5】本発明に係る横型熱処理炉の他の実施の形態であってウェーハ，シリコンボート，マザーボート及びフォークを示す断面図である。

【図6】図５のフォークを示す平面図である。

【図7】図６のVII-VII線に沿う断面図である。

【図8】本発明に係るフォークの他の実施形態を示す平面図である。

【図9】本発明に係るフォークのさらに他の実施形態を示す平面図である。

【図10A】本発明に係る横型熱処理炉のさらに他の実施の形態を示す断面図（その１）である。

【図10B】本発明に係る横型熱処理炉のさらに他の実施の形態を示す断面図（その２）である。

【図11A】本発明に係る横型熱処理炉のさらに他の実施の形態を示す断面図（その１）である。

【図11B】本発明に係る横型熱処理炉のさらに他の実施の形態を示す断面図（その２）である。

【図12】本発明の実施例１及び比較例１の熱処理プロファイルを示すグラフである。

【図13】本発明の実施例１及び比較例１の膜厚の測定ポイントを示す断面図である。

【図14】本発明の実施例１に対する比較例１で用いたフォークを示す平面図である。

【図15】本発明の実施例１及び比較例１の結果を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る横型熱処理炉１の一実施の形態を示す断面図、図２は、図１のフォーク１８を示す平面図、図３Ａは、図１のウェーハＷ，シリコンボート１６及びマザーボート１７をセットする前の状態を示す断面図、図３Ｂは 同じくウェーハＷ，シリコンボート１６及びマザーボート１７をセットした状態を示す断面図、図４は、図１のIV-IV線に沿う断面図である。

【0016】

本実施形態の横型熱処理炉１は、横長に延在する、断面が円筒形状の炉芯管１１を備える。炉芯管１１は石英で構成され、図１において右側の一端に開口部１２及びこれを開閉するドア１３が設けられ、図１において左側の他端は閉塞されている。開口部１２を開閉するドア１３は、図示しない搬送機構により、図１に示す閉塞位置と、ここから右側へ移動する開放位置とに移動可能とされている。ドア１３の開放位置においては、後述するフォーク１８も炉芯管１１の外部へ移動し、シリコンボートに配置したウェーハの交換作業が行われる。

【0017】

図１に示す炉芯管１１の左側の閉塞された他端には、ガス導入部１４が設けられている。ガス導入部１４からは、窒素、酸素、アルゴン等の熱処理仕様に応じた適宜のガスが供給される。炉芯管１１の外周には、円筒状のヒータ１５が設けられ、炉芯管１１の内部に投入されたウェーハＷを設定した温度に加熱する。

【0018】

本実施形態の熱処理炉１の処理対象とされるウェーハＷは、たとえばシリコンウェーハである。複数枚のウェーハＷは、図３Ａに示すシリコン製のシリコンボート１６に、ウェーハＷを立てた状態で、若干の間隔をおいて搭載される。図３Ａ及び図３Ｂに示すシリコンボート１６においては、１枚のウェーハＷは、四角のハッチングで示す３点でシリコンボート１６に接触して支持される。

【0019】

さらに、複数のシリコンボート１６は、図１及び図３Ａに示す石英製のマザーボート１７に搭載される。図３Ａ及び図３Ｂに示すマザーボート１７においては、１つのシリコンボート１６は、円形のハッチングで示す４点でマザーボート１７に接触して支持される。なお、図１に示す例では、１つのマザーボート１７に３つのシリコンボート１６が搭載されており、図５に示す例では、１つのマザーボート１７に１つのシリコンボート１６が搭載されている。このように、１つのマザーボート１７に搭載するシリコンボート１６の数量は適宜変更することができる。

【0020】

複数枚のウェーハＷを搭載したシリコンボート１６は、図３Ｂに示すようにマザーボート１７に搭載され、この状態でウェーハＷ，シリコンボート１６及びマザーボート１７がフォーク１８に搭載して支持される。本実施形態のシリコンボート１６及びマザーボート１７が本発明に係るウェーハボートに相当するが、本発明に係るウェーハボートは１つのボート又は複数のボートで構成してもよい。

【0021】

本実施形態のフォーク１８は、炭化珪素又は石英から構成され、その一端がドア１３に固定されている。また本実施形態のフォーク１８は、ウェーハＷ，シリコンボート１６及びマザーボート１７を支持した状態で炉芯管１１の内部に投入され、ドア１３から水平方向に延在した状態で、熱処理が行われる。特に本実施形態のフォーク１８は、図２の平面図に示すように、ウェーハＷ及びシリコンボート１６が搭載されたマザーボート１７を支持する枠部１８１と、この枠部１８１に囲まれた空間部１８２と、架橋部１８３とを有する。図１及び図２に示す実施形態では、１つのマザーボート１７に３つのシリコンボート１６が搭載されているので、３つのシリコンボート１６それぞれの下方に３つの空間部１８２が位置し、３つのシリコンボート１６それぞれの間の２箇所のウェーハＷが存在しない下方に２つの架橋部１８３が位置し、３つの空間部１８２の全体を囲む先端側，基端側及び両側部の４箇所の、ウェーハＷが存在しない下方に、４つの枠部１８１が位置するように、枠部１８１と空間部１８２と架橋部１８３とが形成されている。

【0022】

本発明に係る枠部１８１と空間部１８２は、必要に応じて種々改変することができる。図５～図７は、本発明に係る横型熱処理炉１の他の実施の形態であって、図５は、ウェーハＷ，シリコンボート１６，マザーボート１７及びフォーク１８を示す断面図、図６は、図５のフォーク１８を示す平面図、図７は、図６のVII-VII線に沿う断面図である。図５～図７に示す実施形態のマザーボート１７は１つのシリコンボート１６を搭載したものであるため、これに対応するフォーク１８は、１つの空間部１８２と、この１つの空間部１８２を囲む４つの枠部１８１とを有する。そして、１つのシリコンボート１６の下方に１つの空間部１８２が位置し、先端部，基端部及び両側部の４箇所のウェーハＷが存在しない下方に、４つの枠部１８１が位置するように、枠部１８１と空間部１８２が形成されている。この実施形態において架橋部１８３は存在しない。

【0023】

図８及び図９のそれぞれは、本発明に係るフォーク１８のさらに他の実施形態を示す平面図である。上述した２つの実施形態に係るフォーク１８では、空間部１８２は矩形の開口部のみとして構成したが、フォーク１８に所望の剛性が求められる場合には、空間部１８２に筋交いとしての架橋部１８３を設けてもよい。図８に示す実施形態のフォーク１８は、図２に示す実施形態の３つの空間部１８２のそれぞれに、対角線に沿う筋交いとしての架橋部１８３を設けた例である。また、図９に示す実施形態のフォーク１８は、図６に示す実施形態の１つの空間部１８２に、対角線に沿う筋交いとしての架橋部１８３を設けた例である。

【0024】

これにより、この実施形態のフォーク１８は、図８及び図９に示すように鉛直方向に見た場合の形状が三角形とされた複数の空間部１８２と、これら複数の空間部１８２の間に形成された架橋部１８３と、を有することになる。このように筋交いとしての架橋部１８３を設けることで、空間部１８２の近傍の剛性を高めることができる。

【0025】

本実施形態の横型熱処理炉１を用いてウェーハＷを熱処理する場合、シリコンボート１６をマザーボート１７に配置し、このシリコンボート１６に複数枚のウェーハＷを立てた状態で搭載し、ウェーハＷを搭載したシリコンボート１６が配置されたマザーボート１７をフォーク１８に搭載する。そして、マザーボート１７を支持したフォーク１８をドア１３と共に移動し、フォーク１８を炉芯管１１の開口部１２から挿入してドア１３を閉じ、略密閉したのち、ガス導入部１４から所定の窒素、酸素、アルゴン等のガスを流し、ドア１３の間の隙間からガスを炉芯管外に排気する。これにより、炉芯管内雰囲気を清浄に保ちつつ、ウェーハＷのドーパント拡散や酸化等の熱処理が行われる。このとき、ヒータ１５からの熱は、炉芯管１１の外周の全周からウェーハＷに向かって伝達するが、炉芯管１１の下部領域のヒータ１５から伝達される熱もフォーク１８の空間部１８２を通過してウェーハＷに伝達される。これにより、ウェーハ面内の温度分布を均一にすることができる。

【0026】

このように本実施形態のフォーク１８は、空間部１８２によりヒータ１５からの伝熱性を高めることができる一方、枠部１８１及び架橋部１８３によりウェーハＷ，シリコンボート１６及びマザーボート１７を支持する剛性を確保する。そのため、フォーク１８を鉛直方向に見た平面視における空間部１８２の全体に対する面積割合は、トレードオフの関係になり、空間部１８２の面積割合が大きいほど伝熱性は向上するが、剛性は低下する。ここで、本実施形態における「フォーク１８のマザーボート１７を搭載する面積」を、フォーク１８を横方向から見た場合に枠１８１が一定の幅で先端に向かって延在し、マザーボート１７を載置できるようになっている部分の上方から見たときの投影面積とする。フォーク１８のマザーボート１７を搭載する面積、すなわち本願発明でいうウェーハボートの設置面積に対する空間部１８２の面積割合が最も大きいのが図６に示す実施形態であり、約８５％である。また、フォーク１８のマザーボート１７を搭載する面積、すなわち本願発明でいうウェーハボートの設置面積に対する空間部１８２の面積割合が最も小さいのが図８に示す実施形態であり、約６０％である。したがって、伝熱性と剛性の両方を考慮すると、フォーク１８のマザーボート１７を搭載する面積、すなわち本願発明でいうウェーハボートの設置面積に対する空間部１８２の面積割合は、６０％～８５％であることが望ましい。

【0027】

本発明に係るフォーク１８は、必要に応じて種々改変することができる。図１０Ａ及び図１０Ｂの右図は、本発明に係る熱処理炉のさらに他の実施の形態を示す断面図、左図はXA-XA線又はXB-XB線に沿う断面図であり、ガス導入部１４及びヒータ１５の図示は省略する。また図１０Ａは、フォーク１８が上昇位置に上昇した状態を示し、図１０Ｂは、フォーク１８が下降位置に降下した状態を示す。図１０Ａ及び図１０Ｂに示す本実施形態の熱処理炉１は、図１に示す実施形態の熱処理炉１に対し、ドア１３に対しフォーク１８を昇降させる昇降機構１９と、フォーク１８の先端部に設けられた支柱部２０と、を有する点が相違し、その他の構成は同じとされている。

【0028】

昇降機構１９は、ドア１３の内面に装着され、フォーク１８の一端が固定されている。そして、図示しない駆動源によりフォーク１８を図１０Ａに示す上昇位置と図１０Ｂに示す下降位置とに昇降移動させる。具体的には、ドア１３及びフォーク１８を炉芯管１１に投入する場合には、図１０Ａに示すようにフォーク１８を上昇位置に上昇させた状態で行い、ドア１３を閉塞したら、図１０Ｂに示すようにフォーク１８を下降位置に下降させる。この下降位置においては、フォーク１８の先端部に設けられた支柱部２０が炉芯管１１の内面に接触する。これにより、熱処理中において、フォーク１８は、右端の昇降機構１９に支持されているだけでなく、左端が支柱部２０に支持されることになる。

【0029】

フォーク１８の先端部に設けられる支柱部２０は、図１０Ａの左図に示すように、フォーク１８の先端部の左右それぞれの側部から垂下し、図１０Ｂに示すように、フォーク１８を下降位置に降下させた場合に、支柱部２０の下端面が炉芯管１１の内面に面接触する形状とされている。これにより、熱処理中においては、フォーク１８の先端部に設けられた支柱部２０が、左右の２箇所において炉芯管１１の内面に支持されることから、撓んだり捩れたりするのを防止することができる。また、左右の両端に支柱部２０を設けることで、支柱部２０がガスの流れを妨げることを抑制し、ウェーハＷの直下にも均一にガスが供給されるようになる。なお、支柱部２０の形状は、図１０Ａ及び図１０Ｂの形状に限定されず、中心に１本とすることもできる。

【0030】

なお、図１０Ａ及び図１０Ｂに示す支柱部２０は、フォーク１８の先端部に一体的に形成したが、支柱部２０をフォーク１８とは別の部材として構成し、接合手段を用いて接合してもよい。また、支柱部２０はフォーク１８側に設けるほか、図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、炉芯管１１の内面に設けてもよい。図１１Ａ及び図１１Ｂの右図は、本発明に係る熱処理炉のさらに他の実施の形態を示す断面図、左図はXIA-XIA線に沿う断面図であり、ガス導入部１４及びヒータ１５の図示は省略する。また図１１Ａは、フォーク１８が上昇位置に上昇した状態を示し、図１１Ｂは、フォーク１８が下降位置に降下した状態を示す。図１１Ａ及び図１１Ｂに示す本実施形態の熱処理炉１は、図１に示す実施形態の熱処理炉１に対し、ドア１３に対しフォーク１８を昇降させる昇降機構１９と、フォーク１８の先端部に設けられた支柱部２０と、を有する点が相違し、その他の構成は同じとされている。また、図１０Ａ及び図１０Ｂに示す実施形態の熱処理炉１に対し、支柱部２０の固定位置が相違し、その他の構成は同じものとされている。

【0031】

本発明をさらに詳細な実施例に基づいて説明する。
《実施例１》
直径２００ｍｍのシリコンウェーハを１５０枚準備し、図１及び２に示す熱処理炉１を用いて図１２に示す熱処理プロファイルで酸化熱処理を施した。すなわち、図１２に示すように、７００℃の炉芯管１１にシリコンウェーハを投入し、１１５０℃まで１時間で昇温した後、２時間熱処理を行い、その後１時間で７００℃まで降温し、シリコンウェーハを取り出した。酸化熱処理を終えたシリコンウェーハの中から１枚を抽出し、膜厚測定器を用いて、シリコンウェーハの表面に形成された酸化膜厚を、図１３に示す１～５の測定ポイントで測定した。その結果を図１５に示す。

【0032】

《比較例１》
熱処理炉１に用いるフォーク１８を、図１４に示すように空間部１８２のないものにしたこと以外は、実施例１と同じ条件で酸化熱処理を行った。酸化熱処理を終えたシリコンウェーハに対し、膜厚測定器を用いて、シリコンウェーハの表面に形成された酸化膜厚を、図１３に示す１～５の測定ポイントで測定した。その結果を図１５に示す。

【0033】

《結果の考察》
比較例１のシリコンウェーハに形成された酸化膜の膜厚は、測定ポイント４及び５において、測定ポイント１～３に比べて薄くなり、ウェーハ面内における膜厚が不均一であった。これに対し、実施例１のシリコンウェーハの酸化膜の膜厚は、全ての測定ポイントにおいてほぼ等しく、ウェーハ面内における膜厚が均一になることが確認された。これにより、ウェーハ面内の温度分布が均一になっているものと推察される。

【符号の説明】

【0034】

１…熱処理炉
１１…炉芯管
１２…開口部
１３…ドア
１４…ガス導入部
１５…ヒータ
１６…シリコンボート
１７…マザーボート
１８…フォーク
１８１…枠部
１８２…空間部
１８３…架橋部
１９…昇降機構
２０…支柱部
Ｗ…ウェーハ

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10A】

【図10B】

【図11A】

【図11B】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【手続補正書】

【提出日】2023-01-16

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

一端に開口部を有する炉芯管と、
前記炉芯管を取り囲むヒータと、
前記炉芯管の開口部を開放及び閉塞するドアと、
前記炉芯管の内部に配置され、立てた状態のウェーハを搭載するウェーハボートと、
前記炉芯管の内部において前記ドアから水平方向に延在し、前記ウェーハボートを支持するフォークと、
前記フォークの先端部と前記炉芯管の内面との間に設けられ、垂直方向に延在する支柱部と、
前記ドアに設けられ、前記フォークを昇降させる昇降機構と、を備える横型熱処理炉において、
前記フォークは、前記ウェーハボートを支持する枠部と、前記枠部に囲まれた空間部とを有する横型熱処理炉。

【請求項2】

前記支柱部は、前記フォークの先端部に一体的に形成されている請求項１に記載の横型熱処理炉。

【請求項3】

前記フォークは、
鉛直方向に見た場合の形状が長方形又は正方形とされた複数の空間部と、
前記複数の空間部の間に形成された架橋部と、を有する請求項１又は２に記載の横型熱処理炉。

【請求項4】

前記フォークにより前記ウェーハボートを支持した場合に、前記ウェーハボートに搭載されたウェーハの下方に前記空間部が位置し、前記ウェーハが存在しない領域の下方に前記架橋部が位置する請求項３に記載の横型熱処理炉。

【請求項5】

前記フォークは、
鉛直方向に見た場合の形状が三角形とされた複数の空間部と、
前記複数の空間部の間に形成された架橋部と、を有する請求項１～４のいずれか一項に記載の横型熱処理炉。

【請求項6】

一端に開口部を有する炉芯管と、
前記炉芯管を取り囲むヒータと、
前記炉芯管の開口部を開放及び閉塞するドアと、
前記炉芯管の内部に配置され、立てた状態のウェーハを搭載するウェーハボートと、
前記炉芯管の内部において前記ドアから水平方向に延在し、前記ウェーハボートを支持するフォークと、を備える横型熱処理炉において、
前記フォークは、
前記ウェーハボートを支持する枠部と、
前記枠部に囲まれ、鉛直方向に見た場合の形状が三角形とされた複数の空間部と、
前記複数の空間部の間に形成された架橋部と、を有する横型熱処理炉。

【請求項7】

前記フォークの先端部と前記炉芯管の内面との間に設けられ、垂直方向に延在する支柱部と、
前記ドアに設けられ、前記フォークを昇降させる昇降機構と、
をさらに備える請求項６に記載の横型熱処理炉。

【請求項8】

前記フォークにより前記ウェーハボートを支持した場合の、前記ウェーハボートの設置面積に対する前記空間部の面積割合が、６０％～８５％である請求項１～７のいずれか一項に記載の横型熱処理炉。

【請求項9】

ウェーハを立てた状態でウェーハボートに搭載し、
前記ウェーハボートを、当該ウェーハボートを支持する枠部と、前記枠部に囲まれた空間部とを有するフォークにより支持した状態で、横型熱処理炉の炉芯管の内部に配置し、
この状態で前記ウェーハを加熱する熱処理方法において、
前記横型熱処理炉は、
前記フォークの先端部と前記炉芯管の内面との間に設けられ、垂直方向に延在する支柱部と、
前記炉芯管を開閉するドアに設けられ、前記フォークを昇降させる昇降機構と、
をさらに備え、
前記昇降機構により前記フォークを上昇させた状態で、前記ウェーハボートを支持した前記フォークを前記炉芯管の内部に投入し、
前記炉芯管を閉塞したのち、前記昇降機構により前記フォークを下降させ、当該フォークの先端部と前記支柱部と前記炉芯管とを接触させた状態で前記ウェーハを加熱する熱処理方法。

【請求項10】

前記支柱部は、前記フォークの先端部に一体的に形成され、
前記炉芯管を閉塞したのち、前記昇降機構により前記フォークを下降させ、当該フォークの先端部と前記炉芯管とを接触させた状態で前記ウェーハを加熱する請求項９に記載の熱処理方法。

【請求項11】

前記フォークは、
鉛直方向に見た場合の形状が長方形又は正方形とされた複数の空間部と、
前記複数の空間部の間に形成された架橋部と、を有する請求項９又は１０に記載の熱処理方法。

【請求項12】

前記フォークにより前記ウェーハボートを支持した場合に、前記ウェーハボートに搭載されたウェーハの下方に前記空間部が位置し、前記ウェーハが存在しない領域の下方に前記架橋部が位置する請求項１１に記載の熱処理方法。

【請求項13】

ウェーハを立てた状態でウェーハボートに搭載し、
前記ウェーハボートを、当該ウェーハボートを支持する枠部と、前記枠部に囲まれた空間部とを有するフォークにより支持した状態で、横型熱処理炉の炉芯管の内部に配置し、
この状態で前記ウェーハを加熱する熱処理方法において、
前記フォークは、
鉛直方向に見た場合の形状が三角形とされた複数の空間部と、
前記複数の空間部の間に形成された架橋部と、を有する熱処理方法。

【請求項14】

前記フォークにより前記ウェーハボートを支持した場合の、前記ウェーハボートの設置面積に対する前記空間部の面積割合が、６０％～８５％である請求項９～１３のいずれか一項に記載の熱処理方法。

【請求項15】

シリコンウェーハを立てた状態でウェーハボートに搭載し、
前記ウェーハボートを、当該ウェーハボートを支持する枠部と、前記枠部に囲まれた空間部とを有するフォークにより支持した状態で、横型熱処理炉の炉芯管の内部に配置し、
この状態で前記シリコンウェーハを加熱する請求項９～１４のいずれか一項に記載の熱処理方法を含むシリコンウェーハの製造方法。