JPH0234164B2 - - Google Patents
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- JPH0234164B2 JPH0234164B2 JP59252723A JP25272384A JPH0234164B2 JP H0234164 B2 JPH0234164 B2 JP H0234164B2 JP 59252723 A JP59252723 A JP 59252723A JP 25272384 A JP25272384 A JP 25272384A JP H0234164 B2 JPH0234164 B2 JP H0234164B2
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- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、半導体基板等の被熱処理体(以
下、「ウエハ」という)に光照射することにより、
ウエハの熱処理を行なうようにした光照射型熱処
理装置に関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention provides a heat treatment target such as a semiconductor substrate (hereinafter referred to as a "wafer") by irradiating it with light.
The present invention relates to a light irradiation type heat treatment apparatus for heat treating wafers.
一般にウエハの熱処理プロセスは、イオン注入
やイオン蒸着の後処理としてイオン層を活性化し
て均一な組成とするための熱処理に限らず、その
他のシリコン膜等の成膜を安定化させるための熱
処理等、非常に広範囲にわたつて用いられてい
る。これらの熱処理のいずれにおいても、ウエハ
の全面に対して均一に加熱する必要があり、ウエ
ハに対する加熱が不均一である場合、所要の電気
的特性が得られなかつたり、成膜が不安定となつ
たり、満足なオーミツクコンタクトが得られなか
つたりする等の問題が生ずる。
In general, the heat treatment process for wafers is not limited to heat treatment to activate the ion layer and make it have a uniform composition as a post-treatment of ion implantation or ion vapor deposition, but also heat treatment to stabilize the formation of other films such as silicon films, etc. , is used very widely. In any of these heat treatments, it is necessary to uniformly heat the entire surface of the wafer, and if the wafer is heated unevenly, the required electrical characteristics may not be obtained or the film formation may become unstable. Problems may arise, such as failure to obtain satisfactory ohmic contact.
従つて従来の光照射型熱処理装置においても、
例えば特開昭57−147237号公報に開示されている
ように、加熱炉内に収容したウエハを水平方向
に、移動させるようにしたりしている。また、本
出願人の提出に係る特願昭59−30934号明細書に
示すように、赤外線を放射する光源の反射板を所
定角度で正逆回転させることにより、加熱炉内の
ウエハに対して均一な赤外光照射を与えるように
したり、同じく本出願人提出に係る実願昭59−
55005号明細書に示すように、加熱炉内でウエハ
を保持する支持器に、ウエハの周縁を囲繞する環
状体を配設し、ウエハ自体における温度分布を可
及的に均一化するようにしたりしている。さらに
また、実開昭59−98300号公報には、石英や金網
等の材質からなるフイルタを加熱器とウエハとの
間に介在させ、ウエハの中心部が受ける熱エネル
ギー密度を変化させることによつて、実質的にウ
エハの表面温度を均一にした光照射炉が記載され
ており、特開昭59−101825号公報には、輻射熱な
いし光源のエネルギー及び反射板からのエネルギ
ーを、拡散板を通してウエハに照射するようにし
た光照射型熱処理装置が記載されている。 Therefore, even in conventional light irradiation type heat treatment equipment,
For example, as disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 147237/1983, a wafer housed in a heating furnace is moved horizontally. In addition, as shown in the specification of Japanese Patent Application No. 59-30934 filed by the present applicant, by rotating the reflector of the light source that emits infrared rays forward and backward at a predetermined angle, the wafer in the heating furnace can be In order to provide uniform infrared light irradiation, Utility Application No. 1983, also filed by the present applicant,
As shown in the specification of No. 55005, an annular body surrounding the periphery of the wafer is provided on a supporter that holds the wafer in a heating furnace to make the temperature distribution on the wafer as uniform as possible. are doing. Furthermore, Japanese Utility Model Application Publication No. 59-98300 discloses that a filter made of a material such as quartz or wire mesh is interposed between the heater and the wafer to change the thermal energy density received by the center of the wafer. A light irradiation furnace is described in which the surface temperature of the wafer is made substantially uniform, and JP-A-59-101825 discloses a light irradiation furnace in which radiant heat or energy from a light source and energy from a reflector are passed through a diffuser plate to the wafer. A light irradiation type heat treatment apparatus is described that irradiates with light.
第4図は、従来の、この種の光照射型熱処理装
置の炉内の概略構成を示す断面図であり、ウエハ
1をウエハ支持器2に載置して駆動手段10によ
りチヤンバー3内に搬入した状態を示している。
このチヤンバー3は石英製の箱体であつて、ウエ
ハを所要のガス雰囲気内にて清浄に保持するため
のものである。そして、このチヤンバー3の上下
両面には、所定距離を介して赤外線を放射する光
源4及び光反射板9が対向配置されており、この
加熱手段からの光照射によつてウエハ1は両面か
ら加熱される。チヤンバー3の一側面の開口部5
はフランジ6により密封されており、またチヤン
バー3内にはガス導入管7を介して不活性ガス、
例えばN2ガスが導入され、そしてガス排出管8
によつてチヤンバー3外に排気される。 FIG. 4 is a sectional view schematically showing the inside structure of a conventional light irradiation type heat treatment apparatus of this kind, in which a wafer 1 is placed on a wafer supporter 2 and carried into a chamber 3 by a driving means 10. This shows the state in which the
This chamber 3 is a box made of quartz and is used to keep the wafer clean in a required gas atmosphere. A light source 4 that emits infrared rays and a light reflecting plate 9 are arranged facing each other on the upper and lower surfaces of this chamber 3 through a predetermined distance, and the wafer 1 is heated from both sides by light irradiation from this heating means. be done. Opening 5 on one side of chamber 3
is sealed by a flange 6, and an inert gas,
For example, N2 gas is introduced and the gas exhaust pipe 8
is evacuated to the outside of the chamber 3.
従来の光照射型熱処理装置は、ウエハの表裏面
を含む全面に対する加熱の均一化を図り、温度む
らを少なくするため、例えば第4図に示すよう
に、光源4及び反射板9の配設ピツチを上方と下
方とでずらせたり、また上方の光源4と下方の光
源4との各配設方向が互いに直交するように配置
したり、あるいは、中央部と周辺部とで透過率を
変化させたフイルタや拡散板を介してウエハを加
熱したりしている。しかしながらいずれにして
も、それらの手段によつてはチヤンバー上下壁面
において、その中央部と周辺部とにおける温度差
をなくすことができず、そのためチヤンバー3の
壁面から放射される輻射熱は部位によつて区々と
なる。その結果、この輻射熱の影響をウエハ1が
直接に受けて、あるいはチヤンバー3内における
雰囲気温度にむらを生じ、ウエハ1に対する均一
な加熱が施されないという問題があつた。また光
源4による加熱を中止した場合でも、チヤンバー
3の壁面はしばらくの間、熱を保持しており、こ
のためチヤンバーの壁面からの輻射熱がウエハ1
に供給されることとなり、その結果、ウエハ1の
温度降下に時間を要し、ウエハ1を所要の温度上
昇下降特性でもつて熱処理することが困難であ
り、また、一のウエハ1を熱処理してから別のウ
エハ1を熱処理するまでに待ち時間を要し、生産
性に問題があつた。
In conventional light irradiation type heat treatment equipment, in order to uniformly heat the entire surface of the wafer including the front and back surfaces and to reduce temperature unevenness, for example, as shown in FIG. The upper light source 4 and the lower light source 4 may be arranged so that their directions are perpendicular to each other, or the transmittance may be changed between the center and the periphery. The wafer is heated through a filter or a diffusion plate. However, in any case, these measures cannot eliminate the temperature difference between the center and the periphery of the upper and lower walls of the chamber, and therefore the radiant heat emitted from the walls of the chamber 3 varies depending on the region. It becomes distinct. As a result, the wafer 1 is directly affected by the radiant heat, or the atmospheric temperature within the chamber 3 becomes uneven, resulting in a problem that the wafer 1 is not heated uniformly. Furthermore, even when the heating by the light source 4 is stopped, the wall of the chamber 3 retains heat for a while, so that the radiant heat from the wall of the chamber is transferred to the wafer.
As a result, it takes time for the temperature of the wafer 1 to drop, and it is difficult to heat treat the wafer 1 with the required temperature rise/fall characteristics. A waiting time was required from one wafer to another wafer 1 to be heat-treated, which caused a problem in productivity.
この発明は、これらの問題を解決するためにな
されたものである。 This invention was made to solve these problems.
この発明では、上記問題点を解決するための技
術的手段として、チヤンバー内に搬入され、保持
された状態のウエハ(被処理基板)とチヤンバー
の壁面との間に、ウエハより大きい平面部を有す
る石英製の板状体からなり、ウエハに近接して所
要波長より波長の長い赤外線を吸収する中間部材
を配設し、中間部材でウエハ表面を覆うように構
成した。すなわち、この発明に係る光照射型熱処
理装置は、ウエハを所要の雰囲気下で熱処理する
チヤンバーと、このチヤンバー外に配設され、そ
のチヤンバーの壁面を通して光照射することによ
り、チヤンバー内に搬入されたウエハを加熱する
加熱用光源と、ウエハをチヤンバー内で保持し、
かつウエハをチヤンバー内に出し入れする搬送保
持手段とを備え、前記チヤンバーの壁面が、前記
光源からの光照射により、ウエハを光照射加熱す
るための所要波長より長い波長の赤外線を放射す
る材料からなる光照射型熱処理装置において、前
記チヤンバー内に収容された状態のウエハを覆う
ように、好ましくはウエハ表面に近接して、前記
中間部材を配線したことを特徴とする。
In this invention, as a technical means to solve the above problems, a flat part larger than the wafer is provided between the wafer (substrate to be processed) carried into the chamber and held therein, and the wall surface of the chamber. An intermediate member made of a plate-like body made of quartz and absorbing infrared rays having a wavelength longer than the required wavelength was disposed close to the wafer so that the intermediate member covered the wafer surface. That is, the light irradiation type heat treatment apparatus according to the present invention includes a chamber for heat-treating a wafer in a required atmosphere, and a chamber that is placed outside the chamber and carried into the chamber by irradiating light through the wall surface of the chamber. A heating light source that heats the wafer, and a heating light source that holds the wafer within the chamber.
and a transport holding means for moving the wafer in and out of the chamber, wherein the wall surface of the chamber is made of a material that emits infrared rays with a wavelength longer than the required wavelength for heating the wafer by light irradiation from the light source. In the light irradiation type heat treatment apparatus, the intermediate member is preferably wired close to the wafer surface so as to cover the wafer housed in the chamber.
ここで、中間部材にはそれぞれ複数個の孔を穿
設することが好ましい。 Here, it is preferable that a plurality of holes are formed in each intermediate member.
チヤンバー内に収容されたウエハを、その表面
温度が約1000℃前後になるように加熱手段によつ
て光(主として波長1〜3μmの赤外線)照射し
て加熱する際に、チヤンバーの壁面は数100℃の
温度にまで加熱されて昇温し、その結果、チヤン
バーの壁面から輻射熱を放射することとなる。こ
のとき、チヤンバーの壁面の表面温度にはむらが
あり、従つてその壁面から放射される輻射熱も部
位によつて変化する。ところが第5図からも分か
るように、数100℃の表面温度をもつ物体から放
射される輻射熱の多くは波長λが4μm以上の赤
外線によるものであり、一方石英は、第6図にそ
の透過率曲線を示したように、波長1〜4μmの
範囲の赤外線のみを透過させ、波長4μm以上の
赤外線をほとんど透過させずに吸収する。この石
英のように波長4μm以上の赤外線をほとんど透
過させないが、しかし加熱手段からの光線は透過
する材料を使用して中間部材を製作し、本願発明
におけるように、ウエハとチヤンバーの内壁面と
の間に中間部材を配設することにより、数100℃
前後のチヤンバー壁面において温度むらが生じて
も、壁面からの輻射熱のほとんどは中間部材に吸
収されてしまい。その輻射熱によつて直後にウエ
ハが影響を受けることはない。したがつて、ウエ
ハはチヤンバー壁面かの輻射熱に影響されること
なく、光源からの赤外線の作用によつてのみ加熱
される。
When the wafer housed in the chamber is heated by irradiating light (mainly infrared rays with a wavelength of 1 to 3 μm) using a heating means so that the surface temperature of the wafer reaches approximately 1000°C, the wall surface of the chamber is heated by several hundred wafers. The chamber is heated to a temperature of 0.degree. C., and as a result, radiant heat is emitted from the wall of the chamber. At this time, the surface temperature of the wall surface of the chamber is uneven, and therefore the radiant heat radiated from the wall surface also varies depending on the location. However, as can be seen from Figure 5, most of the radiant heat emitted from objects with surface temperatures of several hundred degrees Celsius is due to infrared rays with a wavelength λ of 4 μm or more.On the other hand, the transmittance of quartz is shown in Figure 6. As shown by the curve, only infrared rays with wavelengths in the range of 1 to 4 μm are transmitted, and infrared rays with wavelengths of 4 μm or more are hardly transmitted but absorbed. The intermediate member is manufactured using a material such as quartz that hardly transmits infrared rays with a wavelength of 4 μm or more, but transmits the light rays from the heating means, and as in the present invention, the wafer and the inner wall surface of the chamber are connected. By placing an intermediate member in between, the
Even if temperature unevenness occurs between the front and rear chamber wall surfaces, most of the radiant heat from the wall surfaces will be absorbed by the intermediate member. The wafer is not immediately affected by the radiant heat. Therefore, the wafer is heated only by the action of infrared rays from the light source without being affected by radiant heat from the chamber walls.
なお、光源からの赤外線を照射しつづけると、
中間部材のいずれは数100℃の温度になつて輻射
熱を出し、ウエハを不均一に加熱することになる
のではないかとの疑問があろうが、そのような不
都合が生じない。それは、光源から照射された赤
外線のうち、中間部材を加熱するような比較的長
い赤外線は、石英製であるチヤンバー壁面によつ
てすでに吸収されているから、中間部材へ達する
赤外線は中間部材を透過するような波長の赤外線
だけであり、中間部材は光源によつては、ほとん
ど加熱されない。また、光源がチヤンバー壁面を
加熱する赤外線の強さほど、チヤンバー壁面から
中間部材への輻射熱は強烈でなく、そしてチヤン
バー壁面と中間部材との間にある程度距離をもた
せておけば、中間部材はあまり高温にならない。
もし仮に、中間部材がある程度高温になつたとし
ても、チヤンバー壁面ほど大きな熱容量もなく寸
法も小さいことから、ほとんど温度むらがないた
め、ウエハの温度を不均一にすることはない。 Furthermore, if you continue to irradiate infrared light from a light source,
There may be some doubt that some of the intermediate members will reach a temperature of several 100 degrees Celsius and emit radiant heat, resulting in non-uniform heating of the wafer, but such inconvenience does not occur. Of the infrared rays emitted from the light source, the relatively long infrared rays that heat the intermediate member are already absorbed by the chamber walls made of quartz, so the infrared rays that reach the intermediate member are transmitted through the intermediate member. Depending on the light source, the intermediate member will hardly be heated. In addition, the intensity of the infrared rays from the light source that heats the chamber wall is not as strong as the radiant heat from the chamber wall to the intermediate member, and if a certain distance is maintained between the chamber wall and the intermediate member, the intermediate member will not be as hot. do not become.
Even if the intermediate member were to reach a certain degree of high temperature, it does not have as large a heat capacity as the chamber wall surface and is small in size, so there is almost no temperature unevenness, so the temperature of the wafer will not become uneven.
また、本発明に係る光照射型熱処理装置におい
ては、前述したように数100℃前後のチヤンバー
壁面からの輻射熱のほどんどは中間部材に吸収さ
れるため、光源による加熱を中止した後において
はウエハに輻射熱が供給されることがない。 In addition, in the light irradiation type heat treatment apparatus according to the present invention, as described above, most of the radiant heat from the chamber wall surface at a temperature of around several hundred degrees Celsius is absorbed by the intermediate member, so after the heating by the light source is stopped, the wafer No radiant heat is supplied to the
また、中間部材にそれぞれ複数個の孔を穿設し
た場合には、チヤンバー内に供給される不活形ガ
スは多数の孔を通過する際に整流され、ウエハ表
面に対するガスの流れ具合が均一になる。 Additionally, when multiple holes are formed in each intermediate member, the inert gas supplied into the chamber is rectified as it passes through the many holes, and the gas flow to the wafer surface is uniform. Become.
以下、第1図ないし第3図に基づいて、この発
明の実施例について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 3.
第1図は、この発明の1実施例である光照射型
熱処理装置炉内の要部を示す断面図である。チヤ
ンバー3は石英ガラスからなり、その一側面には
開口部5が設けられ、ウエハ支持器2に載置され
たウエハ1はそ開口部5を介してチヤンバー3に
搬送装置10の動きにより搬入され、そして搬出
される。チヤンバー3の他側面には不活性ガスの
供給管11が連通しており、供給孔12を介して
精密にろ過された不活性ガスをチヤンバー3内に
送り込み、排出管11′より排気し、炉内の気圧
を炉外の気圧より高く保つようにしている。供給
孔12の穿設位置及び穿設方向は、ウエハ1の表
面に対するガスの流れによる影響をできるだけ少
くするように考慮し、ウエハ1の局所冷却といつ
たことが起らないようにする。その他、光源4、
光反射板9及びフランジ6が配設されている点に
ついては、前記第4図に関して説明したのと同様
である。 FIG. 1 is a sectional view showing the main parts inside a light irradiation type heat treatment apparatus furnace, which is an embodiment of the present invention. The chamber 3 is made of quartz glass and has an opening 5 on one side thereof, and the wafer 1 placed on the wafer supporter 2 is carried into the chamber 3 through the opening 5 by the movement of the transfer device 10. , and is carried out. An inert gas supply pipe 11 is connected to the other side of the chamber 3, and the inert gas that has been precisely filtered is fed into the chamber 3 through the supply hole 12, and is exhausted from the discharge pipe 11'. The pressure inside the furnace is kept higher than the pressure outside the furnace. The position and direction of the supply hole 12 are determined so as to minimize the influence of the gas flow on the surface of the wafer 1 to prevent local cooling of the wafer 1 from occurring. Others, light source 4,
The arrangement of the light reflecting plate 9 and the flange 6 is the same as that described with respect to FIG. 4 above.
そしてこの発明に係る光照射型熱処理装置にお
いては、チヤンバー3の各内壁面とウエハ1との
間に一対の中間部材13,13′を、好ましくは
ウエハ1の表裏各面に近接し、かつそれとほぼ平
行に付設している。第1図に示した実施例装置で
は、中間部材13,13′は石英製のサポート2
8,28′によつてチヤンバー3の各内壁面に連
設支持されている。また、中間部材13,13′
は石英製(もしくはそれと類似の赤外線透過特性
を示す材料)であり、その厚さは、チヤンバー3
の壁厚に比べて薄い程中間部材それ自体の輻射熱
の量が少ないので、また表面温度が均一になるの
で好ましい。中間部材13,13′の平面部の形
状は、ウエハ1と相似形、例えば円形としてもよ
いし、また四角形等の多角形としてもよい。その
平面部の面積は、ウエハ1の全面を覆うことがで
きる程度に十分大きくする。 In the light irradiation type heat treatment apparatus according to the present invention, a pair of intermediate members 13 and 13' are provided between each inner wall surface of the chamber 3 and the wafer 1, preferably close to each of the front and back surfaces of the wafer 1, and They are attached almost parallel. In the embodiment shown in FIG. 1, the intermediate members 13, 13' are made of quartz supports 2
8 and 28' are connected to and supported on each inner wall surface of the chamber 3. In addition, intermediate members 13, 13'
is made of quartz (or a material that exhibits similar infrared transmission characteristics), and its thickness is equal to that of chamber 3.
The thinner the wall thickness, the smaller the amount of radiant heat from the intermediate member itself, and the more uniform the surface temperature, which is preferable. The shape of the plane portion of the intermediate members 13, 13' may be similar to the wafer 1, for example, a circle, or may be a polygon such as a quadrangle. The area of the flat portion is made large enough to cover the entire surface of the wafer 1.
第2図は、この発明の別の実施例に係る光照射
型熱処理装置の要部(図示上光源を省略)を示す
斜視図である。この実施例装置においては、一対
の中間部材13,13′は、支持器2の支持杆1
4の部位に側板15を介して連設固定されてお
り、ウエハ1は下方の中間部材13′に突設され
た支持ピン16によつて支持されている。上下一
対の中間部材13,13′には、供給管11から
送られた不活性ガスの整流作用を行なうための孔
17が多数穿設されている。また支持杆14に
は、その軸部に気体給排気用孔18が貫通してお
り、またその外面の一部にチヤンバー3の扉とな
るフランジ6が固設されている。 FIG. 2 is a perspective view showing the main parts (the light source is omitted in the illustration) of a light irradiation type heat treatment apparatus according to another embodiment of the present invention. In this embodiment device, the pair of intermediate members 13 and 13' are connected to the support rod 1 of the supporter 2.
4 through a side plate 15, and the wafer 1 is supported by a support pin 16 protruding from a lower intermediate member 13'. A large number of holes 17 for rectifying the inert gas sent from the supply pipe 11 are bored in the pair of upper and lower intermediate members 13, 13'. Further, the support rod 14 has a gas supply/exhaust hole 18 penetrating through its shaft portion, and a flange 6 that serves as a door for the chamber 3 is fixed to a part of its outer surface.
一方、チヤンバー3の内部には、コの字形のフ
レーム19が付設されており、ウエハ1を載置し
て一対の中間部材13,13′をチヤンバー3内
に挿入すると、フレーム19と一対の中間部材1
3,13′とが係合し、フレーム19が側面を形
成し、中間部材13,13′がそれぞれ上面及び
下面を形成し、全体として内部チヤンバーを構成
することになる。そしてフレーム19をチヤンバ
ー3内で保持する支持杆20には給気用孔21を
軸部に穿設する。 On the other hand, a U-shaped frame 19 is attached inside the chamber 3, and when the wafer 1 is placed and the pair of intermediate members 13, 13' are inserted into the chamber 3, the frame 19 and the pair of intermediate members 13, 13' are inserted into the chamber 3. Part 1
3 and 13' are engaged, the frame 19 forms a side surface, and the intermediate members 13 and 13' form an upper surface and a lower surface, respectively, forming an internal chamber as a whole. A support rod 20 that holds the frame 19 within the chamber 3 is provided with an air supply hole 21 in its shaft portion.
この第2図に示した実施例装置において、熱処
理の直前および熱処理中は気体給排気用孔18と
給気用孔21とから排気するが、熱処理を終えた
ウエハ1をチヤンバー3外へ搬出する際、支持杆
14に配設された気体給排気用孔18から一対の
中間部材13,13′間へウエハ1に向かつて不
活性ガスを吹き出すようにすれば、中間部材1
3,13′およびウエハ1が速やかに冷却され、
また外気中の塵埃がウエハ1表面に飛来して付着
することを防止することができて有利である。 In the embodiment apparatus shown in FIG. 2, the air is exhausted from the gas supply/exhaust hole 18 and the air supply hole 21 immediately before and during the heat treatment, but the wafer 1 after the heat treatment is carried out of the chamber 3. At this time, if the inert gas is blown out toward the wafer 1 between the pair of intermediate members 13 and 13' from the gas supply/exhaust hole 18 provided in the support rod 14, the intermediate member 1
3, 13' and wafer 1 are quickly cooled,
Further, it is advantageous that dust in the outside air can be prevented from flying and adhering to the surface of the wafer 1.
次に第3図は、この発明のさらに別の実施例装
置を示す断面図である。この実施例では、チヤン
バー3内に角型の内部チヤンバー22を配設し、
チヤンバー3内へ支持器2に載置されて搬入され
たウエハ1の周囲を壁面で取り囲むようにしてい
る。そして内部チヤンバー22の上下両壁を一対
の中間部材13,13′より形成しており、中間
部材13,13′には不活性ガスの通路となる孔
17が穿設されている。内部チヤンバー22の、
ウエハ1の挿入口側の開口部は、支持杆14に固
定されたフランジ23よつて密封されており、支
持杆14さらにはチヤンバー3の開口部5を閉塞
するフランジ6が固定され、ウエハ支持器駆動手
段10に連設している。またチヤンバー3の開口
部5付近には気体排気管24が設けられ、チヤン
バー3の他側面側には気体供給管25が連通して
いる。そして内部チヤンバー22の保持杆26は
その気体供給管25内部を挿通して固定されてお
り、保持杆26の軸心部には内部チヤンバー22
に連通する気体給排気孔27が穿設されている。
この気体給排気孔27により、必要に応じて内部
チヤンバー22からの排気もしくは内部チヤンバ
ー22への不活性ガスを行なうようにすれば、例
えば熱処理を開始するに当つて内部チヤンバー2
2内の不要な空気を極めて迅速に排除してしまう
ことができ、作業性が向上する。 Next, FIG. 3 is a sectional view showing still another embodiment of the present invention. In this embodiment, a square internal chamber 22 is arranged within the chamber 3,
A wafer 1 placed on a supporter 2 and carried into the chamber 3 is surrounded by a wall surface. Both upper and lower walls of the internal chamber 22 are formed by a pair of intermediate members 13, 13', and holes 17 are bored in the intermediate members 13, 13' to serve as passages for inert gas. of the inner chamber 22;
The opening on the insertion port side of the wafer 1 is sealed by a flange 23 fixed to the support rod 14, and a flange 6 that closes the opening 5 of the chamber 3 is fixed to the support rod 14, and the wafer supporter It is connected to the drive means 10. Further, a gas exhaust pipe 24 is provided near the opening 5 of the chamber 3, and a gas supply pipe 25 is communicated with the other side of the chamber 3. The holding rod 26 of the internal chamber 22 is inserted into the gas supply pipe 25 and fixed, and the axial center of the holding rod 26 is provided with the internal chamber 22.
A gas supply/exhaust hole 27 communicating with is bored.
If the gas supply/exhaust hole 27 is used to exhaust air from the internal chamber 22 or supply an inert gas to the internal chamber 22 as necessary, for example, when starting heat treatment, the internal chamber 22
Unnecessary air inside 2 can be removed extremely quickly, improving work efficiency.
またウエハ1を内部チヤンバー22及びチヤン
バー3から外部へ搬出する際に、上記した気体給
排気管24を介してチヤンバー3内へ不活性ガス
を吹き出すようにすれば、内部チヤンバー22内
には外気が流入することがないので異物の混入を
避けることができ、また搬出時にウエハ1の表面
がその吹活性ガスによつて冷却されて次工程への
移行がスムーズに行なえる。 Furthermore, when the wafer 1 is carried out from the internal chamber 22 and the chamber 3, if an inert gas is blown into the chamber 3 through the gas supply/exhaust pipe 24 described above, the outside air will be inside the internal chamber 22. Since there is no inflow, contamination of foreign matter can be avoided, and the surface of the wafer 1 is cooled by the blown active gas during unloading, allowing a smooth transition to the next process.
この第3図に示した実施例装置においては、ウ
エハ1は内部チヤンバー22内に収容されている
ので、気体供給管25を介してチヤンバー3内に
供給された不活性ガスは、中間部材13,13′
に穿設された孔17を通つた後にウエハ1の表面
に触れることとなり、ウエハ1周囲の雰囲気が均
一化する。なおこのような作用効果は、前述の第
2図に示した実施例装置についても同様に行なわ
れる。 In the embodiment shown in FIG. 3, since the wafer 1 is housed in the internal chamber 22, the inert gas supplied into the chamber 3 through the gas supply pipe 25 is supplied to the intermediate member 13, 13'
After passing through the hole 17 drilled in the hole 17, it touches the surface of the wafer 1, and the atmosphere around the wafer 1 becomes uniform. Incidentally, the above-mentioned effects are similarly achieved in the embodiment device shown in FIG. 2 described above.
なお、特に図示はしないが、チヤンバーの一側
面からウエハを搬入し、処理後に他側面よりウエ
ハを搬出する、いわゆるインライン型の熱処理炉
がついても、本発明を適用し得ることはいうまで
もない。そして、上記各実施例においては、搬送
保持手段は、ウエハを保持する支持器と、この支
持器を処理炉内へ出し入れする搬送装置とから構
成されるものであるが、この他に、例えばウエハ
下面へ加圧した不活性ガスを噴出させることによ
り、その噴出圧の作用でもつてウエハを保持およ
び搬送する装置を搬送保持手段としてもよく、こ
のように本発明では搬送保持手段は限定しない。 Although not particularly illustrated, it goes without saying that the present invention can be applied to a so-called in-line heat treatment furnace, in which wafers are loaded into the chamber from one side and are unloaded from the other side after processing. . In each of the above-mentioned embodiments, the transport and holding means is composed of a support for holding the wafer and a transport device for transporting the support into and out of the processing furnace. The conveying/holding means may be a device that holds and conveys the wafer by blowing out pressurized inert gas to the lower surface and using the blowing pressure, and the present invention is not limited to the conveying/holding means.
また、中間部材13は板状体であれば、その形
状は平板状であるのに限定されるものでなく、例
えばアーチ型のような曲面状や、ドーム型のよう
な球面状でもよい。中間部材13の配置も、ウエ
ハと平行である場合に限らず、やや傾斜させて配
置してもよい。このような中間部材13の形状お
よび配置のうち、いずれか最良かは特定できるも
のではなく、チヤンバー3の形状や不活性ガス供
給管11の配置等によつて決まるガスの流れの方
向等を考慮して選択されるものである。 Further, as long as the intermediate member 13 is a plate-shaped member, its shape is not limited to a flat plate shape, and may be, for example, a curved shape such as an arch shape or a spherical shape such as a dome shape. The arrangement of the intermediate member 13 is not limited to being parallel to the wafer, but may be arranged at a slight angle. The best shape and arrangement of the intermediate member 13 cannot be determined, but the direction of gas flow determined by the shape of the chamber 3, the arrangement of the inert gas supply pipe 11, etc. should be considered. It is selected by
さらに、上記各実施例は、ウエハ1の表裏両面
へそれぞれ中間部材13,13′を配設している
が、例えば加熱手段がウエハ1の片面側にのみ設
置されていて、もう一方の側ではチヤンバーの壁
面が完璧に冷却されていて輻射熱を発しない等の
場合には、加熱手段のある方の側にのみ中間部材
を配設すればよい。 Further, in each of the above embodiments, the intermediate members 13 and 13' are provided on both the front and back sides of the wafer 1, but for example, the heating means is installed only on one side of the wafer 1, and the heating means is installed on the other side. If the wall surface of the chamber is completely cooled and does not emit radiant heat, it is sufficient to arrange the intermediate member only on the side where the heating means is located.
なお、上記各実施例において、気体を供給す
る、ないし排気する管は、図示の如き位置に限定
されるものではない。要するに、ウエハを加熱す
る前には、ウエハの周囲の空気を速やかに排気し
て、所要のガスと交換し、加熱中に所要のガスが
ウエハの全面に均一に供給でき、そして、好まし
くはウエハがガスによつて冷却されるようになつ
ていればよい。 In each of the above embodiments, the pipes for supplying or exhausting gas are not limited to the positions shown in the figures. In short, before heating the wafer, the air surrounding the wafer is quickly evacuated and replaced with the required gas, so that the required gas can be uniformly supplied to the entire surface of the wafer during heating, and preferably It is only necessary that the gas be cooled by the gas.
この発明は以上のような構成を有するので、次
のような効果を奏する。
Since the present invention has the above configuration, it has the following effects.
(i) チヤンバーの壁面からの輻射熱のほとんどは
中間部材によつて遮断されてしまい、その輻射
熱によつてウエハが熱的影響を受けることがな
く、ウエハ全面に対す均一な加熱処理を施すこ
とができ、製品の品質が向上する。また中間部
材に多数の小孔を穿設した場合には、チヤンバ
ー内に供給された不活性ガスは、その小孔を通
つた後にウエハ表面に触れることとなり、ガス
流による影響の均一化を図ることができるの
で、上記効果を一層促進することができる。(i) Most of the radiant heat from the walls of the chamber is blocked by the intermediate member, and the wafer is not thermally affected by the radiant heat, making it possible to uniformly heat the entire wafer surface. and improve product quality. Furthermore, if a large number of small holes are formed in the intermediate member, the inert gas supplied into the chamber will come into contact with the wafer surface after passing through the small holes, which will equalize the effect of the gas flow. Therefore, the above effects can be further promoted.
(ii) 熱処理炉壁面からの輻射熱は中間部材に吸収
されるため、光源からの光照射を中止したとき
は、ウエハに対して輻射熱が供給されることが
なく、このウエハは比較的速やかに温度降下
し、次の別の処理工程への移行がスムーズに行
なわれ、すぐに次の処理を行なうことができ、
一連の作業能率が向上する。また、次に加熱処
理すべきウエハを、まだ熱処理炉が冷えないう
ちにすぐさま入れたとしても、炉壁からの輻射
熱によつて加熱手段を駆動する前にウエハが加
熱されることはない。したがつて、熱処理装置
それ自体の処理能率も向上する。しかも、ウエ
ハを急速加熱、急速冷却できるため、ウエハに
注入された物質の拡散層における濃度分布を変
化させることなく加熱処理でき、これによつて
歩留りの向上が期待できる。(ii) Since the radiant heat from the wall surface of the heat treatment furnace is absorbed by the intermediate member, when the light irradiation from the light source is stopped, no radiant heat is supplied to the wafer, and the wafer cools down relatively quickly. The machine descends and transitions smoothly to the next process, allowing you to immediately start the next process.
A series of work efficiency will be improved. Further, even if a wafer to be heat-treated next is immediately placed in the heat treatment furnace before it has cooled down, the wafer will not be heated by the radiant heat from the furnace wall before the heating means is driven. Therefore, the processing efficiency of the heat treatment apparatus itself is also improved. Moreover, since the wafer can be rapidly heated and rapidly cooled, heat treatment can be performed without changing the concentration distribution of the substance injected into the wafer in the diffusion layer, and thereby an improvement in yield can be expected.
第1図は、この発明の1実施例を示す光照射型
熱処理装置の炉内の要部断面図、第2図は、この
発明の別の実施例装置の炉内の要部斜視図、第3
図は、この発明のさらに別の実施例装置の炉内の
断面図であり、第4図は、従来の光照射型熱処理
装置の炉内を示す断面図である。また第5図は、
物体の各表面温度における放射赤外線の波長と輻
射熱との関係を示す線図、第6図は、石英におけ
る波長と透過率との関係を示す曲線である。
1……ウエハ(被処理基板)、2……支持器、
3……チヤンバー、4……光源、9……光反射
板、10……駆動手段、13,13′……中間部
材、17……孔、22……内部チヤンバー、27
……気体給排気孔。
FIG. 1 is a cross-sectional view of the main parts inside the furnace of a light irradiation type heat treatment apparatus showing one embodiment of the present invention, and FIG. 3
This figure is a cross-sectional view of the inside of a furnace of yet another embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a cross-sectional view of the inside of a conventional light irradiation type heat treatment apparatus. Also, Figure 5 shows
FIG. 6, which is a diagram showing the relationship between the wavelength of radiated infrared rays and radiant heat at each surface temperature of an object, is a curve showing the relationship between wavelength and transmittance in quartz. 1... Wafer (substrate to be processed), 2... Supporter,
3... Chamber, 4... Light source, 9... Light reflecting plate, 10... Drive means, 13, 13'... Intermediate member, 17... Hole, 22... Internal chamber, 27
...Gas supply and exhaust hole.
Claims (1)
ヤンバーと、このチヤンバー外に配設され、その
チヤンバーの壁面を通して光照射することによ
り、チヤンバー内に搬入された被処理基板を加熱
する加熱用光源と、被処理基板をチヤンバー内で
保持し、かつ被処理基板をチヤンバー内に出し入
れする搬送保持手段とを備え、前記チヤンバーの
壁面が、前記光源からの光照射により、被処理基
板を光照射加熱するための所要波長より長い波長
の赤外線を放射する材料からなる光照射型熱処理
装置において、前記チヤンバー内に保持された被
処理基板を覆うよう、チヤンバー内壁面と被処理
基板との間に、被処理基板より大きい平面部を有
する石英製の板状体からなり、所要波長より長い
波長の赤外線を吸収する中間部材を配設したこと
を特徴とする光照射型熱処理装置。 2 中間部材には複数個の孔が穿設された特許請
求の範囲第1項記載の光照射型熱処理装置。 3 中間部材は、被処理基板の表裏両面に配設さ
れた特許請求の範囲第1項又は第2項記載の光照
射型熱処理装置。 4 中間部材はチヤンバーの内壁に連設固定され
た特許請求の範囲第1項ないし第3項のいずれか
に記載の光照射型熱処理装置。 5 搬送保持手段が、被処理基板を保持する支持
器と、この支持器をチヤンバー内へ出し入れする
搬送装置とからなり、中間部材はこの支持器に付
設された特許請求の範囲第1項ないし第3項のい
ずれかに記載の光照射型熱処理装置。 6 中間部材が上下壁面となるようにして、チヤ
ンバー内にて被処理基板を囲繞する内部チヤンバ
ーを形成する特許請求の範囲第1項ないし第3項
のいずれかに記載の光照射型熱処理装置。 7 内部チヤンバーには給気又は排気用の配管を
連通した特許請求の範囲第6項記載の光照射型熱
処理装置。[Claims] 1. A chamber for heat-treating a substrate to be processed in a required atmosphere, and a chamber disposed outside the chamber to irradiate a substrate to be processed into the chamber by irradiating light through the wall surface of the chamber. A heating light source that heats the substrate, and a conveying and holding means that holds the substrate to be processed in the chamber and takes the substrate into and out of the chamber, and the wall surface of the chamber is heated by the light irradiation from the light source. In a light irradiation type heat treatment apparatus made of a material that emits infrared rays with a wavelength longer than the required wavelength for heating the substrate by light irradiation, the inner wall surface of the chamber and the substrate to be processed are arranged so as to cover the substrate to be processed held in the chamber. A light irradiation type heat treatment apparatus characterized in that an intermediate member, which is made of a plate-like quartz body having a flat surface larger than the substrate to be processed and absorbs infrared rays having a wavelength longer than a required wavelength, is disposed between the parts. 2. The light irradiation type heat treatment apparatus according to claim 1, wherein the intermediate member is provided with a plurality of holes. 3. The light irradiation type heat treatment apparatus according to claim 1 or 2, wherein the intermediate member is disposed on both the front and back surfaces of the substrate to be processed. 4. The light irradiation type heat treatment apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the intermediate member is connected and fixed to the inner wall of the chamber. 5. The conveying and holding means includes a supporter that holds the substrate to be processed and a conveyance device that takes this supporter into and out of the chamber, and the intermediate member is attached to this supporter. The light irradiation type heat treatment apparatus according to any one of Item 3. 6. The light irradiation type heat treatment apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein an internal chamber is formed that surrounds a substrate to be processed within the chamber so that the intermediate members serve as upper and lower wall surfaces. 7. The light irradiation type heat treatment apparatus according to claim 6, wherein the internal chamber is connected to piping for supplying or exhausting air.
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1984
- 1984-11-28 JP JP59252723A patent/JPS61129834A/en active Granted
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