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KR20140022891A - Substrate heat-treatment device and substrate heat- treatment method - Google Patents

Substrate heat-treatment device and substrate heat- treatment method Download PDF

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KR20140022891A
KR20140022891A KR1020137030101A KR20137030101A KR20140022891A KR 20140022891 A KR20140022891 A KR 20140022891A KR 1020137030101 A KR1020137030101 A KR 1020137030101A KR 20137030101 A KR20137030101 A KR 20137030101A KR 20140022891 A KR20140022891 A KR 20140022891A
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KR
South Korea
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substrate
region
temperature
heat treatment
heating
Prior art date
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Withdrawn
Application number
KR1020137030101A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
미키오 다카기
Original Assignee
미키오 다카기
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 미키오 다카기 filed Critical 미키오 다카기
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    • H10P95/90
    • H10P14/60
    • H10P34/00
    • H10P72/0436

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  • Recrystallisation Techniques (AREA)

Abstract

본 발명은 기판의 가열 처리 시간을 단축함과 함께, 비용을 대폭 삭감한다.
제1 영역의 기판(12)을 가열하는 가열광을 사출하는 제1 램프 히터(36a 내지 36d)와, 제2 영역의 기판(12)을 가열하는 가열광을 사출하는 제2 램프 히터(38a, 38b)와, 제3 영역의 기판(12)을 가열하는 가열광을 사출하는 제3 램프 히터(40a 내지 40d)와, 제2 램프 히터(38a)와 제2 영역의 기판(12) 사이에 배치되고, 기판(12)에 대하여 가열광을 기판(12)의 이동 방향과 직교하는 방향으로 조사시키는 집광 렌즈(44a 내지 44c)와, 기판(12)을 제1 영역으로부터 제2 영역을 통해 제3 영역으로 이동시키는 이동부(48)를 구비하고, 가열 처리 프로파일에 따라 제1 램프 히터(36a 내지 36d), 제2 램프 히터(38a, 38b) 및 제3 램프 히터(40a 내지 40d)를 제어함과 함께, 기판(12)을 이동 제어한다.
The present invention shortens the heat treatment time of the substrate and greatly reduces the cost.
First lamp heaters 36a to 36d for emitting heating light for heating the substrate 12 in the first region, and second lamp heaters 38a for emitting heating light for heating the substrate 12 in the second region; 38b, 3rd lamp heater 40a-40d which injects the heating light which heats the board | substrate 12 of a 3rd area | region, and is arrange | positioned between 2nd lamp heater 38a and the board | substrate 12 of a 2nd area | region. And condensing lenses 44a to 44c for irradiating the heating light with respect to the substrate 12 in a direction orthogonal to the moving direction of the substrate 12, and the substrate 12 from the first region to the third region through the third region. A moving part 48 for moving to the area, and controlling the first lamp heaters 36a to 36d, the second lamp heaters 38a and 38b, and the third lamp heaters 40a to 40d according to the heat treatment profile. The substrate 12 is moved and controlled.

Figure P1020137030101
Figure P1020137030101

Description

기판 열처리 장치 및 기판 열처리 방법{SUBSTRATE HEAT-TREATMENT DEVICE AND SUBSTRATE HEAT- TREATMENT METHOD}Substrate heat treatment apparatus and substrate heat treatment method {SUBSTRATE HEAT-TREATMENT DEVICE AND SUBSTRATE HEAT-TREATMENT METHOD}

본 발명은, 기판 열처리 장치 및 기판 열처리 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게 설명하면, 본 발명은 반도체 웨이퍼의 결정 결함 개선이나 막질 개선, 액정용 기판을 구성하는 유리 기판 상에 형성된 아몰퍼스 실리콘층의 폴리실리콘층으로의 변환, 태양 전지용 기판을 구성하는 절연 기판 상에 형성된 아몰퍼스 실리콘층의 막질 개선이나 폴리실리콘층으로의 변환을 어닐에 의해 행하는 기판 열처리 장치 및 기판 열처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a substrate heat treatment apparatus and a substrate heat treatment method. More specifically, the present invention is to improve the crystal defects and the film quality of the semiconductor wafer, to convert the amorphous silicon layer formed on the glass substrate constituting the liquid crystal substrate to a polysilicon layer, on the insulating substrate constituting the solar cell substrate The present invention relates to a substrate heat treatment apparatus and a substrate heat treatment method for performing annealing to improve the film quality of an amorphous silicon layer formed on the substrate and to convert it to a polysilicon layer.

예를 들어, 이온 주입된 반도체 웨이퍼나, CVD, 스퍼터 또는 증착에 의해 성막된 반도체 웨이퍼는, 결정 결함 개선이나 막질 개선을 위해 열처리된다. 또한, 액정용 기판은 그 제조시에 트랜지스터의 동작을 고속화하는 수단으로서, 유리 기판 상에 형성된 아몰퍼스 실리콘층을 폴리실리콘층으로 변환하기 위해 열처리된다. 또한, 태양 전지용 기판은 유리 기판, 표면에 알루미나, 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 등의 절연막을 갖는 기판, 표면에 절연막을 갖는 카본 기판 등의 절연 기판 상에 형성된 아몰퍼스 실리콘층의 막질 개선이나, 아몰퍼스 실리콘층으로부터 폴리실리콘층으로의 변환을 위해 열처리된다.For example, a semiconductor wafer implanted by ion implantation or a semiconductor wafer formed by CVD, sputtering, or vapor deposition is heat-treated for crystal defect improvement or film quality improvement. In addition, the liquid crystal substrate is a heat treatment for converting an amorphous silicon layer formed on a glass substrate into a polysilicon layer as a means for speeding up the operation of the transistor at the time of its manufacture. In addition, the solar cell substrate is a glass substrate, a substrate having an insulating film such as an alumina, a silicon oxide film, or a silicon nitride film on the surface, an improvement in the film quality of an amorphous silicon layer formed on an insulating substrate such as a carbon substrate having an insulating film on the surface, or an amorphous silicon layer. Heat treatment for conversion from to polysilicon layer.

이러한 열처리에 대하여, 비특허문헌 1은 1970년대부터 30nm의 게이트 폭의 MOS 트랜지스터가 실험실 단계에서 실현된 2008년까지의 약 40년간의 미세 접합 기술의 발전을 해설하고 있다. 비특허문헌 1은, 미세 접합 기술을 다음과 같이 분류ㆍ평가하고 있다.Regarding such heat treatment, Non-Patent Document 1 describes the development of the fine junction technology for about 40 years from the 1970s until 2008 when a MOS transistor having a gate width of 30 nm was realized at the laboratory stage. Non-Patent Document 1 classifies and evaluates the fine bonding technique as follows.

(1) 적외선 램프 어닐: 이 기술은, 어닐 시간이 약 30초 내지 1분으로 길고, 가장 오래된 기술이다.(1) Infrared Lamp Annealing: This technique has the longest annealing time of about 30 seconds to 1 minute and is the oldest technique.

(2) RTA(Rapid Thermal Annealing): 이 기술은 할로겐 램프를 사용하는 기술이며, 어닐 시간은 1 내지 60초 정도이다. 이 기술은, 파장이 긴 할로겐 램프를 사용하고 있으며, 패턴간의 온도의 균일성이 높다.(2) Rapid Thermal Annealing (RTA): This technique uses a halogen lamp, and the annealing time is about 1 to 60 seconds. This technique uses a halogen lamp with a long wavelength, and has high temperature uniformity between patterns.

(3) 스파이크 RTA: 이 기술은, (2)의 RTA를 급속 승온으로 행하는 방법이며, 어닐 시간은 0.1 내지 1초이다.(3) Spike RTA: This technique is a method of rapidly increasing the RTA of (2), and the annealing time is 0.1 to 1 second.

(4) FLA(Flash Lamp Annealing): 이 기술은 크세논 램프를 사용한다. 어닐 최단 시간은 m초 정도이다. 패턴간의 온도의 균일성은, (2)의 RTA보다 떨어진다. 비특허문헌 1은, 기판 온도를 450℃로부터 1000 내지 1300℃로 승온하는 일례를 나타낸다.(4) Flash Lamp Annealing (FLA): This technology uses xenon lamps. The shortest time to anneal is about m seconds. The uniformity of the temperature between the patterns is lower than that of RTA in (2). Non-Patent Document 1 shows an example in which the substrate temperature is raised from 450 ° C to 1000 to 1300 ° C.

(5) LSA(Laser Spike Annealing): 이 기술은, 탄산 가스 레이저에 의해 기판을 스캔하는 기술이며, 1350℃ 이상의 피크 온도에 m초 정도에 도달한다. LSA는, (3)의 스파이크 RTA 후에 행할 수 있다.(5) Laser Spike Annealing (LSA): This technique is a technique of scanning a substrate by a carbon dioxide gas laser and reaches about m seconds at a peak temperature of 1350 ° C or higher. LSA can be performed after spike RTA of (3).

(6) MSA(Milli Second Annealing): 이 기술은, 크세논 램프를 사용하여 1000 내지 1050℃에서 0.1초 이하의 어닐을 행하는 기술이다. 이 기술은, 10-3초의 어닐도 가능하다.(6) MSA (Milli Second Annealing): This technique is a technique of performing annealing of 0.1 second or less at 1000 to 1050 ° C using a xenon lamp. This technique can also anneal for 10 -3 seconds.

또한, 비특허문헌 1은, 이들 방법 중 (4)의 FLA와 (6)의 MSA를 조합한 반도체 웨이퍼의 열처리를 개시하고 있다.In addition, Non-Patent Document 1 discloses heat treatment of a semiconductor wafer in which FLA of (4) and MSA of (6) are combined among these methods.

도 19는, FLA에 있어서의 반도체 웨이퍼의 표면 온도-시간의 관계를 그래프로 나타내고 있다. 매엽식 열처리에서는, 1매의 반도체 웨이퍼가 핫 플레이트로 알려진 금속제 지지판 상에서 400 내지 500℃로 가열된다. 그 후, 반도체 웨이퍼는 다수의 원반 형상으로 배열된 직경이 3mm 정도인 크세논 램프에 접근하고, 램프의 전원이 넣어진 후, 즉시 차단됨으로써 단시간 어닐이 행해진다.19 graphically shows the relationship between the surface temperature and the time of the semiconductor wafer in the FLA. In single wafer heat treatment, one semiconductor wafer is heated to 400 to 500 ° C on a metal support plate known as a hot plate. Thereafter, the semiconductor wafer approaches xenon lamps having a diameter of about 3 mm arranged in a plurality of disk shapes, and is shortly annealed by being cut off immediately after the lamps are turned on.

또한, 비특허문헌 2는, 절연막을 치밀화하기 위해 1000℃ 이하에서의 열처리를 퍼니스로 행하는 것을 해설하고 있다. 비특허문헌 2의 출판으로부터 7년 후인 현재, 절연막의 치밀화는 접합 깊이의 감소에 따라 일반적으로 300 내지 500℃ 정도의 저온에서 램프 가열에 의해 행해지게 되었다.In addition, Non-Patent Document 2 describes that the furnace is subjected to a heat treatment at 1000 ° C or lower in order to densify the insulating film. As of seven years after the publication of Non-Patent Document 2, the densification of the insulating film has been generally performed by lamp heating at a low temperature of about 300 to 500 DEG C in accordance with the decrease in the junction depth.

도 19에 도시된 종래의 FLA는, 반도체 웨이퍼를 핫 플레이트에 의해 500℃로 예비 가열한 후, 예를 들어 1000℃로 가열하고, 다시 500℃로 되돌린다. 그러나, 핫 플레이트는 금속판의 보유열이 있기 때문에, 예비 가열 온도로부터의 온도 강하가 늦고, 다음 반도체 웨이퍼가 처리될 때까지의 대기 시간이 길어진다. 또한, 핫 플레이트를 사용한 방법은, 예비 가열 온도를 변경하기 위해 긴 시간을 필요로 한다. 또한, 핫 플레이트는 1회에 1매의 반도체 웨이퍼밖에 처리할 수 없고, 2매 이상을 동시에 처리하고자 하면 가열 장치의 폭이 커져 버린다. 따라서, 핫 플레이트를 사용한 방법은 2매 이상의 처리가 현실적으로 불가능하다.The conventional FLA shown in FIG. 19 preheats a semiconductor wafer to 500 degreeC with a hotplate, for example, it heats to 1000 degreeC, and returns to 500 degreeC again. However, since the hot plate has the heat of retention of the metal plate, the temperature drop from the preheating temperature is slow, and the waiting time until the next semiconductor wafer is processed becomes long. In addition, the method using a hot plate requires a long time to change the preheating temperature. In addition, a hot plate can process only one semiconductor wafer at a time, and the width | variety of a heating apparatus will become large when it is going to process two or more sheets simultaneously. Therefore, the process using a hot plate is practically impossible to process two or more sheets.

또한, 핫 플레이트를 사용한 방법은 반도체 웨이퍼의 전체면 가열을 행하기 때문에, 다수 배열된 램프 중 1개라도 성능이 불량해지면 반도체 웨이퍼의 면이 불균일한 가열 상태가 된다. 따라서, 핫 플레이트를 사용한 방법에서는, 모든 램프의 성능을 유지할 필요가 있기 때문에 유지 보수 비용이 높아진다.In addition, since the method using a hot plate heats the entire surface of the semiconductor wafer, if the performance of any of the plurality of lamps is poor, the surface of the semiconductor wafer becomes unevenly heated. Therefore, in the method using a hot plate, the maintenance cost is high because it is necessary to maintain the performance of all lamps.

한편, 막질 개선은 오래전에는 퍼니스에서 행해졌으며, 최근에는 램프 가열에 의해 행해지게 되었지만, 마찬가지의 문제가 있다.On the other hand, film quality improvement has long been carried out in furnaces, and recently, by lamp heating, there is a similar problem.

따라서, 본 출원인은 이러한 열처리를 실현하기 위한 열처리 장치를 개발하고 있다.Therefore, the applicant has developed a heat treatment apparatus for realizing such heat treatment.

예를 들어, 특허문헌 1은 로내를 히터에서 제1 온도로 가열하는 제1 영역과, 로내를 다른 히터에서 상기 제1 온도보다도 높은 제2 온도로 가열하는 제2 영역을 갖는 종형의 가열로를 개시하고 있다. 이 가열로는, 반도체 웨이퍼를 제1 영역에서 제1 온도까지 가열하고, 이어서 가열된 반도체 웨이퍼를 제2 영역에 반송하여, 제1 온도 이상, 제2 온도 이하의 소정 온도까지 가열한다.For example, Patent Literature 1 discloses a vertical heating furnace having a first region in which a furnace is heated to a first temperature in a heater, and a second region in which the furnace is heated to a second temperature higher than the first temperature in another heater. It is starting. This heating furnace heats a semiconductor wafer to a 1st temperature in a 1st area | region, then conveys the heated semiconductor wafer to a 2nd area | region, and heats it to predetermined temperature above 1st temperature and below 2nd temperature.

일본 특허 제4064911호 공보Japanese Patent No. 4064911

가토 마사타카, 「접합 기술의 진전과 평가ㆍ해석 기술」, 2008년 9월 23일, 후지쯔 마이크로 일렉트로닉스 가부시끼가이샤 Kato Masataka, "Advanced, Evaluation, and Analysis Techniques for Splicing Technologies", September 23, 2008, Fujitsu Microelectronics Co., Ltd. 마에다 가즈오, 「첫 반도체 나노 프로세스」, 공업 조사회, 2004년 2월 10일, 제104페이지Kazuo Maeda, 「First Semiconductor Nano Process」, Industrial Research Meeting, February 10, 2004, page 104

이 경우, 특허문헌 1에 개시된 열처리 장치에서는, 특히 제2 영역에서 반도체 웨이퍼를 원하는 가열 온도까지 불균일 없이 빠르게 가열하는 것이 중요하다.In this case, in the heat treatment apparatus disclosed in Patent Literature 1, it is particularly important that the semiconductor wafer be rapidly heated to the desired heating temperature without variation in the second region.

그러나, 반도체 웨이퍼, 액정용 기판, 태양 전지용 기판 등의 기판의 전체면을 히터를 사용하여 균일하게 가열하는 것은 매우 곤란하다. 또한, 이들의 기판의 표피를 단시간에 고온 가열하기 위해서는, 히터에 대하여 대전류를 첨가할 필요가 있다. 그로 인해, 상기 열처리 장치는 가열 처리에 필요로 되는 비용이 오른다는 문제를 갖는다. 또한, 히터는 대전류가 인가됨과 함께 고온 상태가 되기 때문에, 히터의 경시 열화가 진행됨으로써 열처리 장치의 유지 보수에 필요로 되는 비용이 증대된다는 과제도 발생한다.However, it is very difficult to uniformly heat the entire surface of a substrate such as a semiconductor wafer, a liquid crystal substrate, or a solar cell substrate using a heater. In addition, in order to heat the surface of these substrates at high temperature for a short time, it is necessary to add a large current to the heater. Therefore, the said heat processing apparatus has a problem that the cost required for heat processing rises. In addition, since a heater becomes a high temperature state with a large current being applied, a problem arises that the cost required for maintenance of the heat treatment apparatus is increased by deterioration of the heater over time.

본 발명은 상기한 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 반도체 웨이퍼, 액정용 기판 또는 태양 전지용 기판인 기판의 가열 처리 시간을 임의로 조정하여, 기판의 표피를 원하는 가열 온도까지 빠르게 가열할 수 있는 기판 열처리 장치 및 기판 열처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 처리 시간을 단축할 수 있고, 또한 유지 보수 비용, 장치 비용, 장치의 가동 비용을 대폭 삭감할 수 있는 기판 열처리 장치 및 기판 열처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.This invention is made | formed in view of the said subject, The board | substrate heat processing apparatus which can heat the surface of a board | substrate to a desired heating temperature quickly by arbitrarily adjusting the heat processing time of the board | substrate which is a semiconductor wafer, a liquid crystal substrate, or a solar cell substrate, and It is an object to provide a substrate heat treatment method. In addition, an object of the present invention is to provide a substrate heat treatment apparatus and a substrate heat treatment method which can shorten the processing time and can significantly reduce the maintenance cost, the device cost, and the operation cost of the device.

본 발명에 관한 기판 열처리 장치는, 반도체 웨이퍼, 액정용 기판 또는 태양 전지용 기판인 기판을 제1 온도로 가열하는 제1 영역과, 상기 제1 온도로 가열된 상기 기판을 제2 온도로 가열하는 제2 영역과, 상기 제2 온도로 가열된 상기 기판을 제3 온도로 가열하는 제3 영역과, 상기 제1 영역의 상기 기판을 가열하기 위한 제1 가열 수단과, 상기 제2 영역의 상기 기판을 가열하기 위한 가열광을 사출하는 램프 히터인 제2 가열 수단과, 상기 제3 영역의 상기 기판을 가열하기 위한 제3 가열 수단과, 상기 기판을 상기 제1 영역으로부터 상기 제2 영역을 통해 상기 제3 영역으로 이동시키는 이동부와, 상기 제2 가열 수단과 상기 제2 영역의 상기 기판 사이에 배치되고, 상기 기판의 면에 평행하며 상기 기판의 이동 방향과 직교하는 방향으로 연장되고, 상기 기판에 대하여 상기 가열광을 상기 이동 방향과 직교하는 방향으로 조사하여, 상기 기판을 표피 가열하는 집광 렌즈와, 상기 제1 가열 수단, 상기 제2 가열 수단 및 상기 제3 가열 수단에 공급하는 전류와, 상기 이동부에 의한 상기 기판의 이동 속도를 포함하는 가열 처리 프로파일을 기억하는 가열 처리 프로파일 기억부와, 상기 가열 처리 프로파일에 따라 상기 제1 가열 수단, 상기 제2 가열 수단 및 상기 제3 가열 수단을 제어함과 함께, 상기 기판을 이동 제어하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.A substrate heat treatment apparatus according to the present invention includes a first region for heating a substrate, which is a semiconductor wafer, a liquid crystal substrate, or a substrate for a solar cell, to a first temperature, and a substrate for heating the substrate heated to the first temperature to a second temperature. A second region, a third region for heating the substrate heated to the second temperature to a third temperature, first heating means for heating the substrate in the first region, and the substrate in the second region. Second heating means, which is a lamp heater for emitting heating light for heating, third heating means for heating the substrate in the third region, and the substrate from the first region to the second region. A moving part for moving to three regions, and disposed between the second heating means and the substrate of the second region, extending in a direction parallel to the plane of the substrate and orthogonal to the moving direction of the substrate,And a condenser lens for irradiating the heating light in a direction orthogonal to the moving direction to skin the substrate, a current supplied to the first heating means, the second heating means, and the third heating means, The first heating means, the second heating means and the third heating means are controlled in accordance with a heat treatment profile storage unit which stores a heat treatment profile including a moving speed of the substrate by the moving unit, and the heat treatment profile. In addition, it characterized in that it comprises a control unit for controlling the movement of the substrate.

상기 기판 열처리 장치에 있어서, 상기 기판이 상기 반도체 웨이퍼인 경우, 이온 주입 처리된 상기 반도체 웨이퍼의 결정 결함을 개선하기 위해 상기 제1 온도는 300 내지 450℃의 범위로 설정되고, 상기 제2 온도는 800 내지 1100℃의 범위로 설정되고, 상기 제3 온도는 200 내지 400℃의 범위로 설정되는 것을 특징으로 한다.In the substrate heat treatment apparatus, when the substrate is the semiconductor wafer, the first temperature is set in a range of 300 to 450 ° C. in order to improve crystal defects of the semiconductor wafer subjected to ion implantation, and the second temperature is The temperature is set in the range of 800 to 1100 ° C, and the third temperature is set in the range of 200 to 400 ° C.

상기 기판 열처리 장치에 있어서, 상기 기판이 상기 반도체 웨이퍼인 경우, CVD 처리, 스퍼터 처리 또는 증착 처리 중 어느 하나에 의해 상기 반도체 웨이퍼 상에 생성된 막의 막질 결함을 개선하기 위해, 상기 제1 온도는 200 내지 450℃의 범위로 설정되고, 상기 제2 온도는 300 내지 900℃의 범위로 설정되고, 상기 제3 온도는 200 내지 400℃의 범위로 설정되는 것을 특징으로 한다.In the substrate heat treatment apparatus, when the substrate is the semiconductor wafer, the first temperature is 200 to improve film quality defects of the film formed on the semiconductor wafer by any one of a CVD process, a sputtering process, or a deposition process. To 450 ° C, the second temperature is set to a range of 300 to 900 ° C, and the third temperature is set to a range of 200 to 400 ° C.

상기 기판 열처리 장치에 있어서, 상기 기판이 상기 액정용 기판인 경우, 아몰퍼스 실리콘층을 폴리실리콘층으로 변환하기 위해 상기 제1 온도는 300 내지 450℃의 범위로 설정되고, 상기 제2 온도는 550 내지 1100℃의 범위로 설정되고, 상기 제3 온도는 200 내지 400℃의 범위로 설정되는 것을 특징으로 한다.In the substrate heat treatment apparatus, when the substrate is the liquid crystal substrate, in order to convert the amorphous silicon layer into a polysilicon layer, the first temperature is set in a range of 300 to 450 ° C, and the second temperature is 550 to The temperature is set in the range of 1100 ° C, and the third temperature is set in the range of 200 to 400 ° C.

상기 기판 열처리 장치에 있어서, 일단부측의 상기 제1 영역에 상기 기판을 반입하고, 상기 제2 영역을 통해 타단부측의 상기 제3 영역으로부터 상기 기판을 수평 방향으로 반출하는 횡형의 가열로로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The said substrate heat processing apparatus WHEREIN: It consists of a horizontal heating furnace which carries in the said board | substrate to the said 1st area | region on one end side, and carries out a said board | substrate in the horizontal direction from the said 3rd area | region of the other end side through the said 2nd area | region. It is characterized by.

상기 기판 열처리 장치에 있어서, 상기 집광 렌즈는 상기 기판의 하부에 배치되고, 열처리면을 아래로 하여 상기 제2 영역을 이동하는 상기 기판을 상기 집광 렌즈에서 집광된 상기 가열광에 의해 연직 하측 방향으로부터 표피 가열하는 것을 특징으로 한다.In the substrate heat treatment apparatus, the condensing lens is disposed below the substrate, and the substrate moving the second region with the heat treatment surface downward from the vertical downward direction by the heating light condensed by the condensing lens. It is characterized by heating the epidermis.

상기 기판 열처리 장치에 있어서, 상기 집광 렌즈는 연직 상태로 배치되고, 상기 기판의 열처리면을 상기 집광 렌즈에서 집광된 상기 가열광에 의해 수평 방향으로부터 표피 가열하는 것을 특징으로 한다.In the substrate heat treatment apparatus, the condensing lens is arranged in a vertical state, and the heat treatment surface of the substrate is subjected to epidermal heating from the horizontal direction by the heating light condensed by the condensing lens.

상기 기판 열처리 장치에 있어서, 상기 집광 렌즈는 상기 기판의 하부에 경사지게 배치되고, 열처리면을 경사 하측으로 하여 상기 제2 영역을 이동하는 상기 기판을 상기 집광 렌즈에서 집광된 상기 가열광에 의해 경사 하측 방향으로부터 표피 가열하는 것을 특징으로 한다.In the substrate heat treatment apparatus, the condensing lens is disposed obliquely under the substrate, and the substrate which moves the second region with the heat treatment surface inclined downward is inclined by the heating light collected by the condensing lens. It is characterized by heating the epidermis from the direction.

상기 기판 열처리 장치에 있어서, 연직 방향 하단부측의 상기 제1 영역에 상기 기판을 반입하고, 연직 방향 상단부측의 상기 제2 영역을 통해 상기 제1 영역과 공통인 연직 방향 하단부측의 상기 제3 영역으로부터 상기 기판을 반출하는 종형의 가열로로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In the said substrate heat processing apparatus, the said board | substrate is carried in to the said 1st area | region of the vertical direction lower end part, and the said 3rd area | region of the vertical direction lower end part common with the said 1st area | region through the said 2nd area | region of the vertical direction upper end side. It is characterized by consisting of a vertical heating furnace for carrying out the substrate from the.

본 발명에 관한 기판 열처리 방법은, 반도체 웨이퍼, 액정용 기판 또는 태양 전지용 기판인 기판을 제1 영역에 반입하고, 가열 처리 프로파일에 기초한 전류를 제1 가열 수단에 공급하여, 상기 기판을 제1 온도로 가열하는 스텝과, 상기 기판을 상기 제1 영역으로부터 제2 영역에 반입하고, 가열 처리 프로파일에 기초한 이동 속도로 상기 기판을 이동시킴과 함께, 가열 처리 프로파일에 기초한 전류를 램프 히터인 제2 가열 수단에 공급하여, 상기 제2 가열 수단으로부터 사출되는 가열광을, 상기 기판의 면에 평행하며 상기 기판의 이동 방향과 직교하는 방향으로 연장되는 집광 렌즈를 통해 상기 기판에 대하여 상기 기판의 이동 방향과 직교하는 방향으로 조사하여, 상기 기판을 상기 제2 온도로 표피 가열하는 스텝과, 상기 기판을 상기 제2 영역으로부터 제3 영역에 반입하고, 가열 처리 프로파일에 기초한 전류를 제3 가열 수단에 공급하여, 상기 기판을 제3 온도로 가열하는 스텝을 구비하고, 상기 가열 처리 프로파일은 상기 제1 가열 수단, 상기 제2 가열 수단 및 상기 제3 가열 수단에 공급하는 전류와, 상기 기판의 이동 속도를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the substrate heat treatment method according to the present invention, a substrate, which is a semiconductor wafer, a liquid crystal substrate, or a solar cell substrate, is loaded into a first region, a current based on a heat treatment profile is supplied to the first heating means, and the substrate is subjected to a first temperature. Heating the substrate, and bringing the substrate into the second region from the first region, moving the substrate at a moving speed based on a heating treatment profile, and applying a current based on the heating treatment profile to a lamp heater. A heating light emitted from the second heating means and supplied to the means, through a condensing lens parallel to the surface of the substrate and extending in a direction orthogonal to the direction of movement of the substrate; Irradiating in a direction orthogonal to the substrate and epitaxially heating the substrate to the second temperature, and the substrate from the second region. Carrying in three zones, supplying a current based on a heat treatment profile to a third heating means, and heating the substrate to a third temperature, wherein the heat treatment profile comprises the first heating means and the second heating. And a current supplied to the means and the third heating means, and the moving speed of the substrate.

상기 기판 열처리 방법에 있어서, 상기 기판이 상기 반도체 웨이퍼인 경우, 이온 주입 처리된 상기 반도체 웨이퍼의 결정 결함을 개선하기 위해 상기 제1 온도는 300 내지 450℃의 범위로 설정되고, 상기 제2 온도는 800 내지 1100℃의 범위로 설정되고, 상기 제3 온도는 200 내지 400℃의 범위로 설정되는 것을 특징으로 한다.In the substrate heat treatment method, when the substrate is the semiconductor wafer, the first temperature is set in the range of 300 to 450 ° C., and the second temperature is set to improve crystal defects of the semiconductor wafer subjected to ion implantation. The temperature is set in the range of 800 to 1100 ° C, and the third temperature is set in the range of 200 to 400 ° C.

상기 기판 열처리 방법에 있어서, 상기 기판이 상기 반도체 웨이퍼인 경우, CVD 처리, 스퍼터 처리 또는 증착 처리 중 어느 하나에 의해 상기 반도체 웨이퍼 상에 생성된 막의 막질 결함을 개선하기 위해, 상기 제1 온도는 200 내지 450℃의 범위로 설정되고, 상기 제2 온도는 300 내지 900℃의 범위로 설정되고, 상기 제3 온도는 200 내지 400℃의 범위로 설정되는 것을 특징으로 한다.In the substrate heat treatment method, when the substrate is the semiconductor wafer, the first temperature is 200 in order to improve film quality defects of the film formed on the semiconductor wafer by any one of CVD, sputtering, or deposition. To 450 ° C, the second temperature is set to a range of 300 to 900 ° C, and the third temperature is set to a range of 200 to 400 ° C.

상기 기판 열처리 방법에 있어서, 상기 기판이 상기 액정용 기판인 경우, 아몰퍼스 실리콘층을 폴리실리콘층으로 변환하기 위해 상기 제1 온도는 300 내지 450℃의 범위로 설정되고, 상기 제2 온도는 550 내지 1100℃의 범위로 설정되고, 상기 제3 온도는 200 내지 400℃의 범위로 설정되는 것을 특징으로 한다.In the substrate heat treatment method, when the substrate is the liquid crystal substrate, in order to convert the amorphous silicon layer into a polysilicon layer, the first temperature is set in a range of 300 to 450 ° C., and the second temperature is 550 to The temperature is set in the range of 1100 ° C, and the third temperature is set in the range of 200 to 400 ° C.

상기 기판 열처리 방법에 있어서, 상기 기판은 일단부측의 상기 제1 영역에 반입되어, 상기 제2 영역을 통해 타단부측의 상기 제3 영역으로부터 수평 방향으로 반출되는 것을 특징으로 한다.In the substrate heat treatment method, the substrate is carried in the first region on one end side and is carried out in the horizontal direction from the third region on the other end side through the second region.

상기 기판 열처리 방법에 있어서, 상기 기판을 열처리면을 아래로 하여 상기 제2 영역으로 이동시키고, 상기 기판의 하부에 배치한 상기 집광 렌즈에서 집광된 상기 가열광에 의해 상기 열처리면을 연직 하측 방향으로부터 표피 가열하는 것을 특징으로 한다.In the substrate heat treatment method, the substrate is moved to the second region with the heat treatment surface facing downward, and the heat treatment surface is moved from the vertical downward direction by the heating light collected by the condensing lens disposed below the substrate. It is characterized by heating the epidermis.

상기 기판 열처리 방법에 있어서, 상기 기판을 열처리면을 연직 상태로 하여 상기 제2 영역으로 이동시키고, 연직 상태로 배치한 상기 집광 렌즈에서 집광된 상기 가열광에 의해 상기 열처리면을 수평 방향으로부터 표피 가열하는 것을 특징으로 한다.In the substrate heat treatment method, the substrate is moved to the second region with the heat treatment surface in the vertical state, and the heat treatment surface is heated from the horizontal direction by the heating light collected by the condensing lens arranged in the vertical state. Characterized in that.

상기 기판 열처리 방법에 있어서, 상기 기판을 열처리면을 경사 하측으로 하여 상기 제2 영역으로 이동시키고, 상기 기판의 하부에 경사지게 배치한 상기 집광 렌즈에서 집광된 상기 가열광에 의해 상기 열처리면을 경사 하측 방향으로부터 표피 가열하는 것을 특징으로 한다.In the substrate heat treatment method, the substrate is moved to the second region with the heat treatment surface inclined downward, and the heat treatment surface is inclined lower by the heating light collected by the condensing lens disposed obliquely below the substrate. It is characterized by heating the epidermis from the direction.

상기 기판 열처리 방법에 있어서, 상기 기판은 연직 방향 하단부측의 상기 제1 영역에 반입되어, 연직 방향 상단부측의 상기 제2 영역을 통해 상기 제1 영역과 공통인 연직 방향 하단부측의 상기 제3 영역으로부터 반출되는 것을 특징으로 한다.In the substrate heat treatment method, the substrate is loaded into the first region on the lower side in the vertical direction, and the third region on the lower side in the vertical direction is common to the first region through the second region on the upper side in the vertical direction. It is characterized in that it is taken out from.

본 발명에 관한 기판 열처리 방법은, 이온 주입된 반도체 웨이퍼의 결정 결함을 개선하는 열처리를, 직립된 상기 반도체 웨이퍼를 반도체 웨이퍼면에 따른 방향으로 가열로 내를 이동시켜 행하는 기판 열처리 방법이며, (A) 결정 결함 개선의 온도보다 낮은 온도(이하 「제1 온도」라 함)로 상기 반도체 웨이퍼를 예열하기 위해 상기 가열로 내를 가열하는 제1 램프 히터를 배치한 제1 영역, (B) 상기 제1 영역 (A)와 하기 제3 영역 (C)의 중간에 결정 결함 개선을 위해 850 내지 1100℃의 범위 내의 온도(이하 「제2 온도」라 함)를 상기 가열로 내에 발생시키기 위한 제2 램프 히터를 배치한 제2 영역 및 (C) 650 내지 800℃의 범위 내의 온도(이하 「제3 온도」라 함)에 상기 가열로 내를 가열하는 히터를 배치한 제3 영역을 상기 가열로 내에 배열하고, 상기 제2 영역을 이동하는 상기 반도체 웨이퍼의 이동 방향의 온도 프로파일을 상기 제2 온도의 범위 내의 피크 온도로부터 온도가 점차 저하되어 상기 제1 온도 및 상기 제3 온도에 연속하도록 설정하고, 상기 제1 영역 (A)에서 예비 가열된 상기 반도체 웨이퍼가 상기 제2 영역 (C)로 이동하기 직전부터 상기 제2 영역 (C)를 통과하는 기간에만, 상기 제2 램프 히터에 전류를 흘려서 상기 온도 프로파일을 발생시키는 것을 특징으로 한다.The substrate heat treatment method according to the present invention is a substrate heat treatment method for performing a heat treatment to improve crystal defects of an ion-implanted semiconductor wafer by moving the upright semiconductor wafer in a heating furnace in a direction along the semiconductor wafer surface, (A 1) a first region in which a first lamp heater is arranged to heat the inside of the heating furnace to preheat the semiconductor wafer to a temperature lower than a temperature of crystal defect improvement (hereinafter referred to as " first temperature "); Second lamp for generating a temperature (hereinafter referred to as "second temperature") within the range of 850 to 1100 ° C (hereinafter referred to as "second temperature") in order to improve crystal defects between the first region (A) and the third region (C) below. A second region in which the heater is arranged and (C) a third region in which the heater for heating the inside of the heating furnace is arranged in a temperature within a range of 650 to 800 ° C. (hereinafter referred to as “third temperature”) is arranged in the heating furnace. And the second region The same temperature profile in the moving direction of the semiconductor wafer is set so that the temperature is gradually lowered from the peak temperature within the range of the second temperature to be continuous with the first temperature and the third temperature, and in the first region A The temperature profile is generated by flowing a current through the second lamp heater only during a period in which the preheated semiconductor wafer passes through the second region C from immediately before moving to the second region C. do.

상기 기판 열처리 방법에 있어서, 상기 결정 결함 개선의 열처리 대신에 200 내지 400℃의 온도 범위 내에서 CVD, 스퍼터 또는 증착에 의해 성막된 산화막, 질화막, W막의 개질 처리를 행하는 방법이며, 상기 제2 온도를 500 내지 750℃, 상기 제3 온도를 200 내지 450℃로 하는 것을 특징으로 한다.The substrate heat treatment method is a method of modifying an oxide film, a nitride film, or a W film formed by CVD, sputtering, or vapor deposition in a temperature range of 200 to 400 ° C. instead of the heat treatment for crystal defect improvement, wherein the second temperature To 500 to 750 ℃, the third temperature is characterized in that 200 to 450 ℃.

상기 기판 열처리 방법에 있어서, 상기 가열로의 장축 방향의 단면에서 보아 상기 반도체 웨이퍼의 면과 평행 방향의 로내 벽폭이 상기 평행 방향과 직교하는 방향에서의 로내 벽폭보다 큰 것을 특징으로 한다.In the substrate heat treatment method, the furnace wall width in a direction parallel to the surface of the semiconductor wafer is larger than the furnace wall width in a direction orthogonal to the parallel direction, as seen in the longitudinal section of the heating furnace.

상기 기판 열처리 방법에 있어서, 상기 반도체 웨이퍼를 상기 제1 영역 및 상기 제3 영역에 유지하여, 각각 상기 제1 온도 및 상기 제3 온도로 균열(均熱)하는 것을 특징으로 한다.In the substrate heat treatment method, the semiconductor wafer is held in the first region and the third region, and is cracked at the first temperature and the third temperature, respectively.

상기 기판 열처리 방법에 있어서, 상기 반도체 웨이퍼를 상기 제3 영역에 유지하여 상기 제3 온도로 균열하고, 이어서 상기 제2 영역으로부터 상기 제1 영역으로 이동하기 직전에 상기 제1 램프 히터로의 전류를 차단하는 것을 특징으로 한다.In the substrate heat treatment method, the semiconductor wafer is held in the third region to be cracked at the third temperature, and then a current to the first lamp heater is applied immediately before moving from the second region to the first region. It is characterized by blocking.

본 발명에 있어서의 결정 결함 개선의 온도는, 제1 온도(예비 가열 온도)가 바람직하게는 100 내지 450℃, 제2 온도(어닐 온도)가 바람직하게는 850 내지 1100℃, 제3 온도(중간 유지 온도)가 바람직하게는 650 내지 800℃이다. 또한, 본 발명에 있어서의 막질 개선의 온도는 제1 온도(예비 가열 온도)가 바람직하게는 200 내지 400℃, 제2 온도(어닐 온도)가 바람직하게는 500 내지 750℃, 제3 온도(중간 유지 온도)가 바람직하게는 200 내지 450℃이다.As for the temperature of the crystal defect improvement in this invention, 1st temperature (preliminary heating temperature), Preferably it is 100-450 degreeC, 2nd temperature (anneal temperature), Preferably it is 850-1100 degreeC, 3rd temperature (medium Holding temperature) is preferably 650 to 800 ° C. Moreover, as for the temperature of the film | membrane improvement in this invention, 1st temperature (preliminary heating temperature) becomes like this. Preferably 200-400 degreeC, 2nd temperature (anneal temperature), 500-750 degreeC, 3rd temperature (medium) Holding temperature) is preferably 200 to 450 ° C.

종래의 FLA와 상이한 본 발명의 특징점은 이하와 같다.The feature points of this invention different from the conventional FLA are as follows.

(A) 램프 히터는, 1매의 반도체 웨이퍼의 편면 가열 또는 양면 가열, 혹은 배면끼리를 근접 배치한 2매의 반도체 웨이퍼의 표면 편면 가열을 행한다.(A) The lamp heater performs single-sided heating or single-sided heating of one semiconductor wafer, or surface single-sided heating of two semiconductor wafers in which rear surfaces are arranged in close proximity.

(B) 결정 결함 개선 또는 막질 개선을 위한 어닐은 반도체 웨이퍼를 정지한 상태에서 행하지 않고, 반도체 웨이퍼를 로내에서 이동시키면서 행한다.(B) Annealing for crystal defect improvement or film quality improvement is performed while the semiconductor wafer is moved in the furnace without stopping the semiconductor wafer.

(C) 어닐 후의 반도체 웨이퍼는 예비 가열 온도로 되돌리지 않고, 예비 가열 온도와 어닐 온도의 중간의 온도를 갖는 제3 영역에서 가열된다.(C) The semiconductor wafer after annealing is heated in a third region having a temperature intermediate between the preheating temperature and the annealing temperature without returning to the preheating temperature.

(D) 반도체 웨이퍼의 가열은, 크세논 램프 대신에 바람직하게는 할로겐 램프를 사용하여 행한다. (D) The semiconductor wafer is preferably heated using a halogen lamp instead of a xenon lamp.

(E) 반도체 웨이퍼의 예비 가열은, 핫 플레이트가 아닌 램프 히터를 사용하여 행한다.(E) Preheating of a semiconductor wafer is performed using a lamp heater instead of a hot plate.

(F) 반도체 웨이퍼는 전체면을 동일 온도로 일거에 가열하지 않고, 반도체 웨이퍼의 직경보다 좁은 띠 형상 혹은 선상 영역을 스캔(주사)함으로써 가열한다.(F) The semiconductor wafer is heated by scanning (scanning) a strip-shaped or linear region narrower than the diameter of the semiconductor wafer without heating the entire surface at the same temperature in one go.

이들의 특징을 더욱 상세하게 설명한다.These characteristics are demonstrated in more detail.

본 발명에 있어서, 수평 상태, 또는 직립 상태로 로내에 반입된 반도체 웨이퍼는, 반도체 웨이퍼의 면에 따라 상하 방향 또는 수평 방향으로 가열로 내를 이동한다. 이 가열로의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 반도체 웨이퍼가 세로 배치인 경우, 가열로는 가열로의 장축 방향의 단면에 있어서 반도체 웨이퍼의 면과 평행 방향의 로내 벽폭이 상기 평행 방향과 직교하는 방향에서의 로내 벽폭보다 크고, 점유 바닥 면적이 작은 가열로로 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 가열로는, 반도체 웨이퍼의 면과 평행한 로내 평면에 히터가 배치되고, 히터와 반도체 웨이퍼의 간격이 가능한 한 좁게 설정된다. 또한, 가열로는, 로내벽과 반도체 웨이퍼의 면 또는 반도체 웨이퍼의 단부 테두리와의 간격이 반도체 웨이퍼의 전체 둘레에 걸쳐서 거의 일정한 편평로로 하는 것이 바람직하다.In the present invention, the semiconductor wafer brought into the furnace in a horizontal state or an upright state moves inside the furnace in the vertical direction or the horizontal direction according to the surface of the semiconductor wafer. The structure of this heating furnace is not specifically limited. In the case where the semiconductor wafers are in the longitudinal arrangement, the furnace wall width in the direction parallel to the plane of the semiconductor wafer in the cross section in the long axis direction of the furnace is larger than the furnace wall width in the direction orthogonal to the parallel direction, and the occupied floor area is small. It is preferable to set it as a heating furnace. In this case, a heater is arrange | positioned in the furnace plane parallel to the surface of a semiconductor wafer, and the space | interval of a heater and a semiconductor wafer is set as narrow as possible. In addition, it is preferable that the distance between the furnace inner wall and the surface of the semiconductor wafer or the edge of the semiconductor wafer be a substantially constant flat path over the entire circumference of the semiconductor wafer.

본 발명은, 가열로의 입구측으로부터 반입되는 반도체 웨이퍼의 이동 방향으로 보아, 가열로 내를 제1 영역(예비 가열), 제2 영역(어닐) 및 제3 영역(중간 유지)으로 나누고 있다. 제1 영역 및 제2 영역에는, 급속 승온 및 강온이 가능한 할로겐 램프 히터가 배치된다. 제3 영역은, 폭이 좁은 고온의 제2 영역을 형성하기 위한 보조 가열의 역할을 행하고 있으며, 할로겐 램프 히터 또는 전기 저항 가열 히터가 배치된다. 제1 영역은 FLA의 예비 가열 영역에 상당하며, 제2 영역에서는 이동 중인 반도체 웨이퍼를 대상으로 하여 결정 결함 개선 또는 막질 개선을 위한 어닐이 행해진다. 제3 영역에서는, 어닐된 반도체 웨이퍼가 일단 유지된다(이하 「중간 유지」라 함). 각각의 영역의 가열에 대하여 보다 상세하게 설명한다.This invention divides into the 1st area | region (preliminary heating), the 2nd area | region (annealing), and the 3rd area | region (intermediate holding | maintenance) from the moving direction of the semiconductor wafer carried in from the inlet side of a heating furnace. In the first region and the second region, a halogen lamp heater capable of rapid temperature increase and temperature drop is disposed. The third region plays a role of auxiliary heating for forming a narrow high temperature second region, and a halogen lamp heater or an electric resistance heating heater is disposed. The first region corresponds to the preheating region of the FLA, and the second region is annealed for crystal defect improvement or film quality improvement for the moving semiconductor wafer. In the third region, the annealed semiconductor wafer is once held (hereinafter referred to as "intermediate hold"). The heating of each area is explained in more detail.

우선, 제1 영역에서는 반도체 웨이퍼가 균일하게 가열되는 것이 바람직하다. 즉, 제1 영역에서 균일하게 가열된 반도체 웨이퍼는 제2 영역의 피크 온도에서 스캔되면, 반도체 웨이퍼의 전체면이 동일한 속도로 어닐 온도까지 승온되는 것이 기대된다. 또한, 제1 영역에서 반도체 웨이퍼 뿐만 아니라 반도체 웨이퍼의 지지 지그가 균일하게 가열되면, 그 후의 가열시에 반도체 웨이퍼로부터 지지 지그로의 열전도를 억제할 수 있다. 또한, 제3 영역에서는 반도체 웨이퍼가 균일하게 가열되는 것이 바람직하다.First, it is preferable that the semiconductor wafer be uniformly heated in the first region. That is, when the semiconductor wafer uniformly heated in the first region is scanned at the peak temperature of the second region, it is expected that the entire surface of the semiconductor wafer is heated up to the annealing temperature at the same speed. In addition, if the supporting jig of not only a semiconductor wafer but a semiconductor wafer is heated uniformly in a 1st area | region, the heat conduction from a semiconductor wafer to a support jig can be suppressed at the time of subsequent heating. In the third region, the semiconductor wafer is preferably heated uniformly.

각각의 영역에서 소정의 가열을 행하고 있을 때, 반도체 웨이퍼가 배치되어 있지 않은 영역의 가열은 다음과 같다.When predetermined heating is performed in each area, the heating of the area where the semiconductor wafer is not arranged is as follows.

(A) 제1 영역에서의 반도체 웨이퍼의 예비 가열: 반도체 웨이퍼가 배치되어 있지 않은 제2 영역은, 소정의 어닐 온도를 발생시키지 않는다. 즉, 제1 영역에서는 반도체 웨이퍼가 전혀 가열되지 않거나, 또는 제1 온도와 큰 차가 없는 온도로 가열됨으로써 예비 가열 온도가 변동되지 않도록 한다. 제3 영역에서의 제3 온도는, 제2 온도(어닐 온도)를 발생시키는 보조 가열의 역할을 행한다. 따라서, 반도체 웨이퍼가 배치되어 있지 않은 제3 영역은, 예비 가열 완료 후, 즉시 어닐을 개시할 수 있도록 제3 온도로 가열되는 것이 바람직하다.(A) Preheating of the semiconductor wafer in the first region: The second region in which the semiconductor wafer is not arranged does not generate a predetermined annealing temperature. That is, in the first region, the semiconductor wafer is not heated at all, or is heated to a temperature at which there is no significant difference from the first temperature so that the preheating temperature does not change. The third temperature in the third region plays a role of auxiliary heating for generating the second temperature (anneal temperature). Therefore, it is preferable that the 3rd area | region where the semiconductor wafer is not arrange | positioned is heated to 3rd temperature so that annealing can start immediately after completion of preheating.

(B) 제2 영역에서의 반도체 웨이퍼의 어닐: 제2 온도의 프로파일을 안정적으로 유지할 수 있도록, 반도체 웨이퍼가 배치되어 있지 않은 제3 영역은 제3 온도로 가열하는 것이 필요하다. 제1 영역은, 마찬가지의 이유로부터 제1 온도로의 가열을 계속하는 것이 바람직하다.(B) Annealing of the semiconductor wafer in the second region: In order to stably maintain the profile of the second temperature, the third region in which the semiconductor wafer is not disposed needs to be heated to the third temperature. It is preferable that 1st area | region continues heating to 1st temperature for the same reason.

(C) 제3 영역에서의 반도체 웨이퍼의 중간 유지: 반도체 웨이퍼가 배치되어 있지 않은 제1 영역은, 가열을 계속해도 중지해도 좋다. 제2 영역은, 제2 온도의 프로파일을 무효로 하는 것이 필요하다.(C) Intermediate holding of the semiconductor wafer in the third region: The first region in which the semiconductor wafer is not disposed may continue or stop heating. The second region needs to invalidate the profile of the second temperature.

이상 설명한 바와 같이, 가열로 내에 도입된 반도체 웨이퍼는, 제1 영역, 제2 영역 및 제3 영역을 이동하여 순차 예비 가열, 어닐 및 중간 유지 가열된다. 그 후, 가열로의 입구와 출구가 공통인 경우, 반도체 웨이퍼는 제3 영역으로부터 제2 영역 및 제1 영역을 경유하여 가열로로부터 취출된다. 이 취출시, 제2 영역에서는 어닐이 행해져도 행해지지 않아도 좋다. 어닐이 행해지는 경우, 1매의 반도체 웨이퍼는 2회 어닐된다. 제2 영역에서 2회째의 어닐이 행해지지 않는 경우, 제2 영역에서는 램프 히터의 전원이 차단된다. 제1 영역으로 되돌아간 반도체 웨이퍼는 다시 예비 가열 온도에서 가열되어도 좋고, 또는 램프 히터의 전원을 차단하여, 반도체 웨이퍼를 급속하게 냉각할 수도 있다.As described above, the semiconductor wafer introduced into the heating furnace moves the first region, the second region, and the third region to be sequentially preheated, annealed, and intermediately held. Thereafter, when the inlet and the outlet of the heating furnace are common, the semiconductor wafer is taken out of the heating furnace via the second region and the first region from the third region. At the time of taking out, even if annealing is performed in a 2nd area | region, it does not need to be performed. When annealing is performed, one semiconductor wafer is annealed twice. When the second annealing is not performed in the second area, the power of the lamp heater is cut off in the second area. The semiconductor wafer returned to the first region may be heated again at a preheating temperature, or the power supply to the lamp heater may be cut off to rapidly cool the semiconductor wafer.

본 발명에 있어서는, 램프 히터는 반도체 웨이퍼가 제2 영역에 진입하기 직전, 즉 가능한 한 진입 시점에 가까운 시간을 설정하여, 전원이 넣어진다. 또한, 램프 히터는, 반도체 웨이퍼가 제2 영역을 이동하는 중 통전되어 유지될 필요가 있다. 즉, 제2 영역의 램프 히터는 항상 통전되거나, 또는 1분 이상 전부터 통전함으로써 제2 온도의 프로파일을 발생시키면, 열이 제1 영역 및 제3 영역으로 전도되기 때문에 급준한 온도 피크를 형성할 수 없다. 마찬가지로, 제2 영역에서는 반도체 웨이퍼가 제2 영역을 통과한 후에는 전원 스위치가 차단되거나, 또는 전류를 급격하게 떨어뜨려, 제2 온도의 프로파일을 무효하게 할 필요가 있다.In the present invention, the lamp heater sets the time immediately before the semiconductor wafer enters the second region, that is, as close to the entry point as possible, and the power is turned on. In addition, the lamp heater needs to be energized while the semiconductor wafer moves the second region. That is, when the lamp heater in the second region is always energized or when the second temperature profile is generated by energizing for at least one minute, heat can be conducted to the first and third regions, thereby forming a steep temperature peak. none. Similarly, in the second region, after the semiconductor wafer has passed through the second region, it is necessary to cut off the power switch or to drop the current rapidly, thereby invalidating the profile of the second temperature.

반도체 웨이퍼는, 제2 영역을 통상 3 내지 30cm/초의 속도로 이동한다. 또한, 제2 영역의 길이는, 반도체 웨이퍼의 직경보다 약간 크게 설정하는 것이 바람직하다. 제2 영역 내를 이동하는 반도체 웨이퍼는, 표면 온도가 로내 온도보다 약간 낮아지고, 그 차는 반도체 웨이퍼의 이동 속도가 커지면 확대된다.The semiconductor wafer moves the second region at a speed of usually 3 to 30 cm / second. In addition, the length of the second region is preferably set slightly larger than the diameter of the semiconductor wafer. The surface temperature of the semiconductor wafer moving in the second region is slightly lower than the temperature in the furnace, and the difference is enlarged when the moving speed of the semiconductor wafer increases.

상술한 바와 같이, 제2 영역에서는 반도체 웨이퍼는 항상 이동한다. 따라서, 후술하는 피크 온도 T21 또는 30P(도 8 또는 도 16b)의 폭은, 매우 가는 선상이어도 반도체 웨이퍼의 전체면은 피크 온도 T21 또는 30P에서 스캔된다. 그런데, 반도체 웨이퍼는, 이동 중인 반도체 웨이퍼 자체의 물질 중에서의 열전도에 기인하여 1매의 반도체 웨이퍼에 있어서 서멀 버짓이 국부적으로 상이하다. 즉, 가장 늦게 제2 영역으로부터 이격되어, 제3 영역으로 이동하는 반도체 웨이퍼의 후단부의 서멀 버짓은, 다른 부위보다도 많아진다. 이러한 국부적 서멀 버짓의 차를 보상하기 위해서는 제3 영역에서 반도체 웨이퍼가 일단 유지되어, 균일하게 가열되는 것이 바람직하다. 단, 어닐 시간이 긴 경우에는, 제3 영역에서 반도체 웨이퍼가 일단 유지되는 단계에서 제3 영역의 가열을 중지할 수 있다.As described above, the semiconductor wafer always moves in the second region. Therefore, even if the width | variety of the peak temperature T21 or 30P (FIG. 8 or 16B) mentioned later is very thin linear, the whole surface of a semiconductor wafer is scanned at peak temperature T21 or 30P. By the way, the thermal budget of a semiconductor wafer differs locally in one semiconductor wafer due to the heat conduction in the material of the semiconductor wafer itself which is moving. That is, the thermal budget of the rear end part of the semiconductor wafer which is separated from the 2nd area | region from the latest and moves to a 3rd area | region is larger than another site | part. In order to compensate for such local thermal budget differences, it is preferable that the semiconductor wafer is once held in the third region and heated uniformly. However, when the annealing time is long, the heating of the third region can be stopped when the semiconductor wafer is once held in the third region.

본 발명의 기판 열처리 장치 및 기판 열처리 방법은, 제2 영역에서 램프 히터인 제2 가열 수단으로부터의 가열광을 기판의 이동 방향과 직교하는 방향으로 연장되는 집광 렌즈를 사용하여 기판의 표피를 가열함으로써, 필요 최소한의 전류를 제2 가열 수단에 공급하는 것만으로도 기판을 단시간에 필요한 온도까지 표피 가열할 수 있다. 이에 따라, 장치의 가동 비용은 대폭 삭감된다. 또한, 본 발명의 기판 열처리 장치 및 기판 열처리 방법은, 제2 영역의 온도 프로파일에 따라, 가열광을 이동 중인 기판에 대하여 이동 방향과 직교하는 방향으로 조사시켜 가열 처리를 행하기 때문에, 기판의 이동 속도를 조정함으로써 0.1초부터 30초의 범위 내의 시간을 임의로 선택하여 가열 처리할 수 있다. 또한, 본 발명의 기판 열처리 장치 및 기판 열처리 방법은, 핫 플레이트를 사용하지 않기 때문에 처리 시간 전체를 단축하는 것이 가능하다.In the substrate heat treatment apparatus and the substrate heat treatment method of the present invention, the heating light from the second heating means which is the lamp heater in the second region is heated by using a condensing lens extending in a direction orthogonal to the moving direction of the substrate. The substrate can be skin-heated to the required temperature in a short time only by supplying the required minimum current to the second heating means. As a result, the running cost of the device is greatly reduced. In addition, the substrate heat treatment apparatus and the substrate heat treatment method of the present invention perform heating by irradiating the heating light with a direction perpendicular to the moving direction with respect to the moving substrate in accordance with the temperature profile of the second region. By adjusting the speed, the time within the range of 0.1 second to 30 seconds can be arbitrarily selected and heat-treated. In addition, since the substrate heat treatment apparatus and the substrate heat treatment method of the present invention do not use a hot plate, it is possible to shorten the entire processing time.

또한, 제2 영역에서 피크 온도를 발생시키는 것은, 좁은 선상 영역에 배치되는 램프 히터이다. 따라서, 이 램프 히터의 개수는 종래의 FLA보다도 현저하게 적다. 그로 인해, 유지 보수 비용은 대폭 삭감된다.In addition, it is the lamp heater arrange | positioned in a narrow linear region which generate | occur | produces peak temperature in a 2nd area | region. Therefore, the number of this lamp heater is remarkably smaller than the conventional FLA. As a result, the maintenance cost is greatly reduced.

따라서, 본 발명은 현재의 35nm의 게이트 폭을 갖는 반도체 디바이스의 제조 공정에 있어서, MSA가 필요한 공정 이외의 많은 공정에 적용할 수 있다.Therefore, the present invention can be applied to many processes other than those in which MSA is required in the manufacturing process of a semiconductor device having a gate width of 35 nm.

도 1은 제1 실시 형태의 횡형의 기판 열처리 장치의 평면 단면도이다.
도 2는 제1 실시 형태의 횡형의 기판 열처리 장치의 종단면도이다.
도 3은 제1 실시 형태의 횡형의 기판 열처리 장치에 있어서의 제2 영역 근방의 사시 부분 단면도이다.
도 4는 제1 실시 형태의 횡형의 기판 열처리 장치에 있어서의 제2 영역의 확대 종단면도이다.
도 5는 제1 실시 형태의 횡형의 기판 열처리 장치에 있어서의 제어 블록도이다.
도 6은 제1 실시 형태의 횡형의 기판 열처리 장치에 있어서의 가열 처리 프로파일 기억부에 기억되는 가열 처리 프로파일의 설명도이다.
도 7은 제1 실시 형태의 횡형의 기판 열처리 장치에 있어서의 열처리의 흐름도이다.
도 8은 제1 실시 형태의 횡형의 기판 열처리 장치에 있어서의 석영 표면 온도 및 기판 표면 온도의 설명도이다.
도 9는 제1 실시 형태의 횡형의 기판 열처리 장치에 있어서의 석영 표면 온도 및 반도체 웨이퍼 표면 온도의 측정 결과의 설명도이다.
도 10은 제1 실시 형태의 기판 열처리 장치를 액정용 기판의 열처리에 적용한 경우에 있어서의 석영 표면 온도 및 액정용 기판 표면 온도의 측정 결과의 설명도이다.
도 11a 및 도 11b는, 제1 실시 형태의 횡형의 기판 열처리 장치의 변형예의 제2 영역에서의 종단면도이다.
도 12는 제2 실시 형태의 종형의 기판 열처리 장치의 종단면도이다.
도 13은 제3 실시 형태의 횡형의 기판 열처리 장치의 종단면도이다.
도 14a는 제4 실시 형태의 횡형의 기판 열처리 장치의 종단면도, 도 14b는 제5 실시 형태의 횡형의 기판 열처리 장치의 종단면도이다.
도 15는 제6 실시 형태의 종형의 기판 열처리 장치의 반도체 웨이퍼면에 평행한 종단면도이다.
도 16a는 제6 실시 형태의 종형의 기판 열처리 장치의 반도체 웨이퍼면에 직교하는 종단면도이고, 도 16b는 제6 실시 형태의 종형의 기판 열처리 장치의 제1 영역 내지 제3 영역에서의 로내 온도의 설명도이다.
도 17은 제6 실시 형태의 종형의 기판 열처리 장치에서 사용되는 램프 히터의 확대 단면도이다.
도 18a 및 도 18b는, 제6 실시 형태의 종형의 기판 열처리 장치에 있어서의 반도체 웨이퍼의 전진시 및 후퇴시의 히터의 동작 설명도이다.
도 19는 종래의 FLA에 의한 반도체 웨이퍼의 온도와 가열 시간과의 관계 설명도이다.
1 is a plan sectional view of a horizontal substrate heat treatment apparatus of the first embodiment.
It is a longitudinal cross-sectional view of the horizontal substrate heat processing apparatus of 1st Embodiment.
3 is a perspective partial cross-sectional view near the second region in the horizontal substrate heat treatment apparatus of the first embodiment.
4 is an enlarged longitudinal sectional view of a second region in the horizontal substrate heat treatment apparatus of the first embodiment.
5 is a control block diagram of the horizontal substrate heat treatment apparatus of the first embodiment.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a heat treatment profile stored in a heat treatment profile storage unit in the horizontal substrate heat treatment apparatus of the first embodiment. FIG.
7 is a flowchart of a heat treatment in the horizontal substrate heat treatment apparatus of the first embodiment.
It is explanatory drawing of the quartz surface temperature and board | substrate surface temperature in the horizontal substrate heat processing apparatus of 1st Embodiment.
It is explanatory drawing of the measurement result of the quartz surface temperature and the semiconductor wafer surface temperature in the horizontal substrate heat processing apparatus of 1st Embodiment.
It is explanatory drawing of the measurement result of the quartz surface temperature and the liquid crystal substrate surface temperature in the case where the board | substrate heat treatment apparatus of 1st Embodiment is applied to the heat processing of the liquid crystal substrate.
11A and 11B are longitudinal cross-sectional views in a second region of a modification of the horizontal substrate heat treatment apparatus of the first embodiment.
It is a longitudinal cross-sectional view of the vertical substrate heat processing apparatus of 2nd Embodiment.
It is a longitudinal cross-sectional view of the horizontal substrate heat processing apparatus of 3rd Embodiment.
14A is a longitudinal cross-sectional view of the horizontal substrate heat treatment apparatus of the fourth embodiment, and FIG. 14B is a longitudinal cross-sectional view of the horizontal substrate heat treatment apparatus of the fifth embodiment.
It is a longitudinal cross-sectional view parallel to the semiconductor wafer surface of the vertical substrate heat processing apparatus of 6th Embodiment.
FIG. 16A is a longitudinal cross-sectional view orthogonal to the semiconductor wafer surface of the vertical substrate heat treatment apparatus of the sixth embodiment, and FIG. 16B is a diagram illustrating furnace temperatures in the first to third regions of the vertical substrate heat treatment apparatus of the sixth embodiment. It is explanatory drawing.
17 is an enlarged cross-sectional view of a lamp heater used in the vertical substrate heat treatment apparatus of the sixth embodiment.
18A and 18B are explanatory diagrams of operations of a heater at the time of advancing and retracting the semiconductor wafer in the vertical substrate heat treatment apparatus of the sixth embodiment.
19 is a diagram illustrating a relationship between a temperature and a heating time of a semiconductor wafer according to a conventional FLA.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

[제1 실시 형태] [First Embodiment]

도 1은, 제1 실시 형태의 횡형의 기판 열처리 장치(10)의 평면 단면도이다. 도 2는, 제1 실시 형태의 횡형의 기판 열처리 장치(10)의 종단면도이다. 기판 열처리 장치(10)에서는, 반도체 웨이퍼, 액정용 기판 또는 태양 전지용 기판인 기판(12)의 표피를 가열 처리할 수 있다. 또한, 이하의 설명에서 「표피」란, 기판(12)이 반도체 웨이퍼인 경우에는 기판(12)의 표층을 말하는 것으로 하고, 기판(12)이 액정용 기판 또는 태양 전지용 기판인 경우에는, 유리 기판 또는 절연 기판 상에 형성된 층의 최상층을 말하는 것으로 한다. 반도체 웨이퍼의 직경은 특별히 한정되는 것은 아니며, 직경이 300mm 또는 450mm여도 좋다. 또한, 액정용 기판의 두께에 대해서도 특별히 한정되는 것은 아니다. 통상, 액정용 기판에서는 유리 기판의 두께는 1.5 내지 2mm이고, 이 유리 기판 상에 아몰퍼스 실리콘층이 형성된다. 기판(12)이 액정용 기판인 경우, 표피 가열 처리를 행함으로써 유리 기판 상에 형성된 아몰퍼스 실리콘층을 폴리실리콘층으로 변환할 수 있다. 또한, 기판(12)이 태양 전지용 기판인 경우, 표피 가열 처리를 행함으로써 절연 기판 상에 형성된 아몰퍼스 실리콘층의 막질 개선이나, 아몰퍼스 실리콘층으로부터 폴리실리콘층으로의 변환을 행할 수 있다.1 is a plan sectional view of the horizontal substrate heat treatment apparatus 10 of the first embodiment. FIG. 2: is a longitudinal cross-sectional view of the horizontal substrate heat processing apparatus 10 of 1st Embodiment. In the substrate heat treatment apparatus 10, the skin of the substrate 12 which is a semiconductor wafer, a liquid crystal substrate, or a solar cell substrate can be heat-treated. In addition, in the following description, "skin" means the surface layer of the board | substrate 12 when the board | substrate 12 is a semiconductor wafer, and a glass substrate when the board | substrate 12 is a board | substrate for liquid crystals or a board | substrate for solar cells. Or suppose that it is the uppermost layer of the layer formed on the insulated substrate. The diameter of the semiconductor wafer is not particularly limited and may be 300 mm or 450 mm in diameter. Moreover, it does not specifically limit about the thickness of the liquid crystal substrate. Usually, in the liquid crystal substrate, the thickness of the glass substrate is 1.5 to 2 mm, and an amorphous silicon layer is formed on the glass substrate. When the board | substrate 12 is a liquid crystal substrate, an amorphous silicon layer formed on the glass substrate can be converted into a polysilicon layer by performing a skin heating process. In the case where the substrate 12 is a substrate for solar cells, the film quality of the amorphous silicon layer formed on the insulating substrate and the conversion from the amorphous silicon layer to the polysilicon layer can be performed by performing a skin heating treatment.

기판 열처리 장치(10)는, 열처리면(12a)을 위로 향하게 한 상태의 기판(12)을 이동 방향인 화살표 X 방향으로 수평 이동시키고, 기판(12)을 가열 처리하는 장치이다. 기판 열처리 장치(10)는, 기판(12)의 가열 공간을 형성하는 석영관(14)과, 석영관(14)의 양단부에 배치되어, 상하 방향(도 2, 화살표 Z 방향)으로 이동함으로써 기판(12)의 출입구를 개폐하는 게이트(16a, 16b)를 구비한다. 이 기판 열처리 장치(10)에서는, 전처리 공정에서 처리된 기판(12)은 도 1 및 도 2에 있어서의 좌측(일단부측)으로부터 석영관(14) 내에 반입되고, 기판(12)의 표피가 가열 처리된 후, 우측(타단부측)으로부터 반출되어, 다음 공정에 공급된다.The board | substrate heat treatment apparatus 10 is an apparatus which horizontally moves the board | substrate 12 which has the heat processing surface 12a facing up to the arrow X direction which is a moving direction, and heat-processes the board | substrate 12. FIG. The substrate heat treatment apparatus 10 is disposed at both ends of the quartz tube 14 and the quartz tube 14 forming the heating space of the substrate 12, and moves in the vertical direction (FIG. 2, arrow Z direction). Gate 16a, 16b which opens and closes the entrance and exit of 12 is provided. In this substrate heat treatment apparatus 10, the substrate 12 processed in the pretreatment step is loaded into the quartz tube 14 from the left side (one end side) in FIGS. 1 and 2, and the skin of the substrate 12 is heated. After processing, it is carried out from the right side (the other end side) and supplied to the next step.

석영관(14)은, 기판(12)을 수평 상태에서 수용하는 편평로를 형성한다. 석영관(14)의 가열 공간의 상하 방향(화살표 Z 방향)의 폭 D가 가열 공간의 가로 방향(화살표 Y 방향)의 폭 W보다도 좁게 설정된다. 기판(12)은, 로드(18)의 단부에 고정된 링 형상의 기판 홀더(20)에 의해 유지되어, 석영관(14) 내를 화살표 X 방향으로 이동한다.The quartz tube 14 forms the flat path which accommodates the board | substrate 12 in a horizontal state. The width D in the vertical direction (arrow Z direction) of the heating space of the quartz tube 14 is set to be narrower than the width W in the horizontal direction (arrow Y direction) of the heating space. The board | substrate 12 is hold | maintained by the ring-shaped board | substrate holder 20 fixed to the edge part of the rod 18, and moves the inside of the quartz tube 14 to arrow X direction.

석영관(14)의 내부 공간에는, 입구의 게이트(16a)측으로부터 출구의 게이트(16b)측을 향해 제1 영역(22), 제2 영역(24) 및 제3 영역(26)이 형성된다. 제1 영역(22)에서는, 기판(12)이 제1 온도(예비 가열 온도)로 가열된다. 제2 영역(24)에서는, 제1 온도로 가열된 기판(12)의 표피가 제2 온도(어닐 온도)로 가열된다. 제3 영역(26)에서는, 제2 온도로 가열된 기판(12)이 제3 온도(보조 가열 온도)로 가열 유지된다. 석영관(14)의 내부에는, 제1 영역(22)의 기판 온도를 검출하는 온도 검출기(28), 제2 영역(24)의 기판 온도를 검출하는 온도 검출기(30) 및 제3 영역(26)의 기판 온도를 검출하는 온도 검출기(32)가 배치된다. 또한, 온도 검출기(28, 30, 32)로서는, 예를 들어 기판의 표피의 색 온도를 검출하는 파이로 미터를 사용할 수 있다. 또한, 석영관(14)의 내부에는, 출구측의 게이트(16b)에 근접하여 분위기 가스 또는 퍼지 가스를 공급하기 위한 가스 분출기(34)가 배치된다.In the internal space of the quartz tube 14, the first region 22, the second region 24, and the third region 26 are formed from the gate 16a side of the inlet toward the gate 16b side of the outlet. . In the first region 22, the substrate 12 is heated to a first temperature (preliminary heating temperature). In the second region 24, the skin of the substrate 12 heated to the first temperature is heated to the second temperature (anneal temperature). In the third region 26, the substrate 12 heated to the second temperature is kept heated at the third temperature (secondary heating temperature). Inside the quartz tube 14, a temperature detector 28 for detecting the substrate temperature of the first region 22, a temperature detector 30 for detecting the substrate temperature of the second region 24, and a third region 26. The temperature detector 32 which detects the substrate temperature of (circle) is arrange | positioned. As the temperature detectors 28, 30 and 32, for example, a pyrometer which detects the color temperature of the skin of the substrate can be used. Further, inside the quartz tube 14, a gas ejector 34 for supplying an atmosphere gas or a purge gas is disposed close to the gate 16b on the outlet side.

석영관(14)의 제1 영역(22)의 외벽부 근방에는, 제1 영역(22)의 기판(12)을 제1 온도로 가열하기 위해 기판(12)의 상하 양면에 대향하여 가열광(R)을 사출하는 제1 램프 히터(36a, 36b)(제1 가열 수단)가 배치된다. 또한, 제1 영역(22)의 외벽부 근방에는, 기판(12)의 측 주위부에 대향하여 가열광(R)을 사출하는 제1 램프 히터(36c, 36d)(제1 가열 수단)가 배치된다. 석영관(14)의 제2 영역(24)의 외벽부 근방에는, 제2 영역(24)의 기판(12)의 표피를 제2 온도로 가열하기 위해 기판(12)의 상하 양면에 대향하여 가열광(R)을 사출하는 제2 램프 히터(38a, 38b)(제2 가열 수단)가 배치된다. 석영관(14)의 제3 영역(26)의 외벽부 근방에는, 제3 영역(26)의 기판(12)을 제3 온도로 가열 유지하기 위해 기판(12)의 상하 양면에 대향하여 가열광(R)을 사출하는 제3 램프 히터(40a, 40b)(제3 가열 수단)가 배치된다. 또한, 제3 영역(26)의 외벽부 근방에는, 기판(12)의 측 주위부에 대향하여 가열광(R)을 사출하는 제3 램프 히터(40c, 40d)(제3 가열 수단)가 배치된다. 제1 램프 히터(36a 내지 36d), 제2 램프 히터(38a, 38b) 및 제3 램프 히터(40a 내지 40d)는, 매트릭스 형상으로 배치되는 다수의 할로겐 램프(42)(도 3, 도 4)를 구비한다.In the vicinity of the outer wall portion of the first region 22 of the quartz tube 14, the heating light is opposed to the upper and lower surfaces of the substrate 12 to heat the substrate 12 of the first region 22 to a first temperature. First lamp heaters 36a and 36b (first heating means) for emitting R are arranged. Moreover, near the outer wall part of the 1st area | region 22, the 1st lamp heater 36c, 36d (1st heating means) which injects heating light R toward the side peripheral part of the board | substrate 12 is arrange | positioned. do. In the vicinity of the outer wall portion of the second region 24 of the quartz tube 14, the surface of the substrate 12 of the second region 24 is heated to face the upper and lower surfaces of the substrate 12 to heat to the second temperature. Second lamp heaters 38a and 38b (second heating means) for emitting light R are disposed. In the vicinity of the outer wall portion of the third region 26 of the quartz tube 14, the heating light is opposed to both upper and lower surfaces of the substrate 12 in order to heat and maintain the substrate 12 of the third region 26 at a third temperature. Third lamp heaters 40a and 40b (third heating means) for emitting (R) are arranged. Further, in the vicinity of the outer wall portion of the third region 26, third lamp heaters 40c and 40d (third heating means) for emitting the heating light R to face the side circumference of the substrate 12 are disposed. do. The first lamp heaters 36a to 36d, the second lamp heaters 38a and 38b, and the third lamp heaters 40a to 40d are arranged in the form of a plurality of halogen lamps 42 (Figs. 3 and 4). It is provided.

도 3은, 제1 실시 형태의 횡형의 기판 열처리 장치(10)에 있어서의 제2 영역(24) 근방의 사시 부분 단면도이다. 도 4는, 제1 실시 형태의 횡형의 기판 열처리 장치(10)에 있어서의 제2 영역(24)의 확대 종단면도이다.3 is a perspective partial cross-sectional view of the vicinity of the second region 24 in the horizontal substrate heat treatment apparatus 10 of the first embodiment. 4 is an enlarged longitudinal cross-sectional view of the second region 24 in the horizontal substrate heat treatment apparatus 10 of the first embodiment.

램프 히터(38a)의 화살표 X 방향의 중앙 부분에 대향하는 석영관(14)의 외벽면(15)에는, 복수의 원통형 렌즈(44a 내지 44c)(집광 렌즈)가 배치된다. 원통형 렌즈(44a 내지 44c)는 제2 영역(24)에 반입된 기판(12)의 상면의 열처리면(12a)에 평행하며, 기판(12)의 이동 방향인 화살표 X 방향과 직교하는 화살표 Y 방향으로 연장된다. 원통형 렌즈(44a 내지 44c)는 단면 형상이 평볼록 렌즈 형상이며, 그 평면부가 석영관(14)의 외벽면에 밀착하여 고정된다. 원통형 렌즈(44a 내지 44c)는 연장되는 방향과 직교하는 방향으로만 집광 특성을 갖고, 기판(12)에 대하여 할로겐 램프(42)로부터 사출된 가열광(R)을 기판(12)의 이동 방향과 직교하는 방향으로 조사시키는 것이며, 석영관(14)과 동일한 재질인 석영에 의해 형성할 수 있다.A plurality of cylindrical lenses 44a to 44c (condensing lenses) are disposed on the outer wall surface 15 of the quartz tube 14 facing the center portion in the arrow X direction of the lamp heater 38a. The cylindrical lenses 44a to 44c are parallel to the heat treatment surface 12a of the upper surface of the substrate 12 carried in the second region 24 and are arrow Y direction orthogonal to the arrow X direction, which is the moving direction of the substrate 12. Extends. The cylindrical lenses 44a to 44c have a flat convex lens shape in cross section, and the flat portion thereof is fixed in close contact with the outer wall surface of the quartz tube 14. The cylindrical lenses 44a to 44c have a light condensing characteristic only in a direction orthogonal to the extending direction, and the heating light R emitted from the halogen lamp 42 with respect to the substrate 12 and the moving direction of the substrate 12. It irradiates in the direction orthogonal and can be formed from quartz which is the same material as the quartz tube 14.

원통형 렌즈(44a 내지 44c)의 화살표 Y 방향의 길이는, 기판(12)의 열처리면(12a)을 화살표 Y 방향에 대하여 균일하게 가열하기 위해, 기판(12)의 직경보다도 약간 길게 설정된다. 예를 들어, 기판(12)이 반도체 웨이퍼이며, 기판(12)의 직경이 300mm인 경우에는, 원통형 렌즈(44a 내지 44c)의 길이는 400mm 정도로 설정하는 것이 바람직하다.The length in the arrow Y direction of the cylindrical lenses 44a to 44c is set slightly longer than the diameter of the substrate 12 in order to uniformly heat the heat treated surface 12a of the substrate 12 with respect to the arrow Y direction. For example, when the board | substrate 12 is a semiconductor wafer and the diameter of the board | substrate 12 is 300 mm, it is preferable to set the length of cylindrical lenses 44a-44c about 400 mm.

도 5는, 제1 실시 형태의 횡형의 기판 열처리 장치(10)에 있어서의 제어 블록도이다.FIG. 5 is a control block diagram of the horizontal substrate heat treatment apparatus 10 of the first embodiment.

기판 열처리 장치(10)는, 제어부(46)에 의해 가열 처리 전체의 동작 제어가 행해진다. 제어부(46)에는 기판 이동부(48)와, 위치 검출부(50)와, 가열 처리 프로파일 기억부(52)와, 제1 램프 히터(36a 내지 36d), 제2 램프 히터(38a, 38b) 및 제3 램프 히터(40a 내지 40d)와 온도 검출기(28, 30 및 32)가 접속된다.In the substrate heat treatment apparatus 10, the operation control of the entire heat treatment is performed by the controller 46. The control section 46 includes a substrate moving section 48, a position detecting section 50, a heat treatment profile storage section 52, first lamp heaters 36a to 36d, second lamp heaters 38a and 38b, and The third lamp heaters 40a to 40d and the temperature detectors 28, 30 and 32 are connected.

기판 이동부(48)는, 기판(12)을 제1 영역(22)으로부터 제2 영역(24)을 통해 제3 영역(26)으로 이동시킨다. 기판 이동부(48)는, 후술하는 가열 처리 프로파일에 설정되어 있는 이동 속도로 기판(12)을 석영관(14) 내에서 이동시킨다. 위치 검출부(50)는, 석영관(14) 내의 기판(12)의 위치를 검출한다. 가열 처리 프로파일 기억부(52)에는, 가열 처리 프로파일이 기억된다. 제어부(46)는 가열 처리 프로파일에 설정되어 있는 전류값에 따라, 제1 램프 히터(36a 내지 36d), 제2 램프 히터(38a, 38b) 및 제3 램프 히터(40a 내지 40d)를 제어한다.The substrate moving unit 48 moves the substrate 12 from the first region 22 to the third region 26 through the second region 24. The board | substrate moving part 48 moves the board | substrate 12 in the quartz tube 14 at the moving speed set to the heat processing profile mentioned later. The position detection unit 50 detects the position of the substrate 12 in the quartz tube 14. The heat treatment profile is stored in the heat treatment profile storage 52. The control part 46 controls the 1st lamp heaters 36a-36d, the 2nd lamp heaters 38a, 38b, and the 3rd lamp heaters 40a-40d according to the electric current value set to the heat processing profile.

온도 검출기(28, 30 및 32)는, 열처리면(12a)의 온도를 검출한다. 제어부(46)는, 온도 검출기(28, 30 및 32)에 의해 검출된 온도가 가열 처리 프로파일에 설정되어 있는 반도체 웨이퍼 목표 온도가 되도록 제1 램프 히터(36a 내지 36d), 제2 램프 히터(38a, 38b) 및 제3 램프 히터(40a 내지 40d)를 제어한다.The temperature detectors 28, 30, and 32 detect the temperature of the heat treatment surface 12a. The control part 46 is the 1st lamp heater 36a-36d and the 2nd lamp heater 38a so that the temperature detected by the temperature detector 28, 30, and 32 may become the semiconductor wafer target temperature set to the heat processing profile. , 38b) and the third lamp heaters 40a to 40d.

도 6은, 제1 실시 형태의 횡형의 기판 열처리 장치(10)에 있어서의 가열 처리 프로파일 기억부(52)에 기억되는 가열 처리 프로파일의 설명도이다.FIG. 6: is explanatory drawing of the heat processing profile memorize | stored in the heat processing profile memory | storage part 52 in the horizontal substrate heat processing apparatus 10 of 1st Embodiment.

가열 처리 프로파일은, 기판 열처리 장치(10)에 반입되는 기판(12)의 각 전처리 공정에 대응하여 설정된다. 예를 들어, 전처리 공정이 기판(12)에 이온 주입 처리를 행하는 공정(이온 주입 1)인 경우에는, 가열 처리 프로파일에는 제1 램프 히터(36a 내지 36d)에 공급하는 전류 i11과, 제2 램프 히터(38a, 38b)에 공급하는 전류 i21과, 제3 램프 히터(40a 내지 40d)에 공급하는 전류 i31과, 기판 이동부(48)에 공급하는 석영관(14) 내의 기판(12)의 이동 속도 v1이 설정된다. 또한, 가열 처리 프로파일에는, 제1 영역(22), 제2 영역(24) 및 제3 영역(26)에 있어서의 기판(12)의 반도체 웨이퍼 목표 온도 T11, T21 및 T31이 설정된다. 열처리면(12a)의 온도는, 제1 램프 히터(36a 내지 36d), 제2 램프 히터(38a, 38b), 제3 램프 히터(40a 내지 40d)에 공급되는 전류 i11, i21, i31과, 기판(12)의 이동 속도 v1에 의해 결정된다. 마찬가지로, 전처리 공정이 이온 주입 2 내지 5의 공정인 경우에는, 전류 i12 내지 i35, 이동 속도 v2 내지 v5 및 반도체 웨이퍼 목표 온도 T12 내지 T35가 설정된다.The heat treatment profile is set corresponding to each pretreatment process of the substrate 12 carried in the substrate heat treatment apparatus 10. For example, when the pretreatment step is a step of performing ion implantation treatment on the substrate 12 (ion implantation 1), the current i11 supplied to the first lamp heaters 36a to 36d and the second lamp are applied to the heat treatment profile. The current i21 supplied to the heaters 38a and 38b, the current i31 supplied to the third lamp heaters 40a to 40d, and the movement of the substrate 12 in the quartz tube 14 supplied to the substrate moving unit 48. The speed v1 is set. In the heat treatment profile, the semiconductor wafer target temperatures T11, T21, and T31 of the substrate 12 in the first region 22, the second region 24, and the third region 26 are set. The temperature of the heat treatment surface 12a includes the currents i11, i21, i31 supplied to the first lamp heaters 36a to 36d, the second lamp heaters 38a and 38b, and the third lamp heaters 40a to 40d, and the substrate. It is determined by the moving speed v1 of (12). Similarly, when the pretreatment step is a step of ion implantation 2 to 5, currents i12 to i35, moving speeds v2 to v5, and semiconductor wafer target temperatures T12 to T35 are set.

전처리 공정이 반도체 웨이퍼인 기판(12)에 CVD 처리를 행하는 공정(CVD1)인 경우에는, 제1 램프 히터(36a 내지 36d)에 공급하는 전류 i16과, 제2 램프 히터(38a, 38b)에 공급하는 전류 i26과, 제3 램프 히터(40a 내지 40d)에 공급하는 전류 i36과, 기판 이동부(48)에 공급하는 기판(12)의 이동 속도 v6과, 제1 영역(22), 제2 영역(24) 및 제3 영역(26)의 반도체 웨이퍼 목표 온도 T16, T26 및 T36이 설정된다. 마찬가지로, 전처리 공정이 CVD 2 내지 5의 공정인 경우에는, 전류 i17 내지 i310, 이동 속도 v7 내지 v10 및 반도체 웨이퍼 목표 온도 T17 내지 T310이 설정된다.When the pretreatment step is a step (CVD1) of performing a CVD process on the substrate 12 which is a semiconductor wafer, the current i16 supplied to the first lamp heaters 36a to 36d and the second lamp heaters 38a and 38b are supplied. The current i26 to be supplied, the current i36 to be supplied to the third lamp heaters 40a to 40d, the moving speed v6 of the substrate 12 to be supplied to the substrate moving part 48, the first region 22, and the second region. The semiconductor wafer target temperatures T16, T26, and T36 of the 24 and the third region 26 are set. Similarly, when the pretreatment process is a process of CVD 2 to 5, the currents i17 to i310, the moving speeds v7 to v10 and the semiconductor wafer target temperatures T17 to T310 are set.

전처리 공정이 반도체 웨이퍼인 기판(12)에 스퍼터 처리를 행하는 공정(스퍼터 1)인 경우에는, 제1 램프 히터(36a 내지 36d)에 공급하는 전류 i111과, 제2 램프 히터(38a, 38b)에 공급하는 전류 i211과, 제3 램프 히터(40a 내지 40d)에 공급하는 전류 i311과, 기판 이동부(48)에 공급하는 기판(12)의 이동 속도 v11과, 제1 영역(22), 제2 영역(24) 및 제3 영역(26)의 반도체 웨이퍼 목표 온도 T111, T211 및 T311이 설정된다. 마찬가지로, 전처리 공정이 스퍼터 2 내지 5의 공정인 경우에는, 전류 i112 내지 i315, 이동 속도 v12 내지 v15 및 반도체 웨이퍼 목표 온도T112 내지 T315가 설정된다.In the case where the pretreatment step is a step of sputtering the substrate 12 which is a semiconductor wafer (sputter 1), the current i111 supplied to the first lamp heaters 36a to 36d and the second lamp heaters 38a and 38b. The current i211 to be supplied, the current i311 to be supplied to the third lamp heaters 40a to 40d, the moving speed v11 of the substrate 12 to be supplied to the substrate moving part 48, the first region 22, and the second. The semiconductor wafer target temperatures T111, T211, and T311 of the region 24 and the third region 26 are set. Similarly, when the pretreatment step is a step of sputters 2 to 5, the currents i112 to i315, the moving speeds v12 to v15 and the semiconductor wafer target temperatures T112 to T315 are set.

전처리 공정이 기판(12)에 증착 처리를 행하는 공정(증착 1)인 경우에는, 제1 램프 히터(36a 내지 36d)에 공급하는 전류 i116과, 제2 램프 히터(38a, 38b)에 공급하는 전류 i216과, 제3 램프 히터(40a 내지 40d)에 공급하는 전류 i316과, 기판 이동부(48)에 공급하는 기판(12)의 이동 속도 v16과, 제1 영역(22), 제2 영역(24) 및 제3 영역(26)의 반도체 웨이퍼 목표 온도 T116, T216 및 T316이 설정된다. 마찬가지로, 전처리 공정이 증착 2 내지 5의 공정인 경우에는, 전류 i117 내지 i320, 이동 속도 v17 내지 v20 및 반도체 웨이퍼 목표 온도 T117 내지 T320이 설정된다. 이와 같이, 제1 램프 히터(36a 내지 36d), 제2 램프 히터(38a, 38b) 및 제3 램프 히터(40a 내지 40d)에 공급되는 전류 및 이동 속도는, 전처리 공정의 종류에 따라 적절하게 설정된다.When the pretreatment step is a step (deposition 1) of performing a deposition process on the substrate 12, the current i116 supplied to the first lamp heaters 36a to 36d and the current supplied to the second lamp heaters 38a and 38b. i216, current i316 supplied to third lamp heaters 40a to 40d, movement speed v16 of substrate 12 supplied to substrate moving part 48, first region 22, second region 24 ) And the semiconductor wafer target temperatures T116, T216, and T316 of the third region 26 are set. Similarly, when the pretreatment process is a process of depositions 2 to 5, currents i117 to i320, moving speeds v17 to v20, and semiconductor wafer target temperatures T117 to T320 are set. In this way, the current and the moving speed supplied to the first lamp heaters 36a to 36d, the second lamp heaters 38a and 38b, and the third lamp heaters 40a to 40d are appropriately set according to the type of pretreatment step. do.

이어서, 기판 열처리 장치(10)를 사용한 기판(12)의 열처리에 대하여 설명한다.Next, the heat processing of the board | substrate 12 using the board | substrate heat processing apparatus 10 is demonstrated.

도 7은, 제1 실시 형태의 횡형의 기판 열처리 장치(10)에 있어서의 열처리의 흐름도이다.7 is a flowchart of a heat treatment in the horizontal substrate heat treatment apparatus 10 according to the first embodiment.

제어부(46)는, 기판 열처리 장치(10)의 입구측의 게이트(16a)를 개방하고, 전처리 공정이 종료된 기판(12)을 유지하는 기판 홀더(20)를 화살표 X 방향으로 이동시켜(도 1, 도 2), 석영관(14)의 일단부측의 제1 영역(22)에 기판(12)을 반입시킨 후, 게이트(16a)를 폐쇄한다(스텝 S1).The control part 46 opens the gate 16a of the inlet side of the board | substrate heat treatment apparatus 10, and moves the board | substrate holder 20 which hold | maintains the board | substrate 12 which the preprocessing process is complete | finished (the arrow X direction) (FIG. 2, the board | substrate 12 is carried in to the 1st area | region 22 of the one end side of the quartz tube 14, and the gate 16a is closed (step S1).

이어서, 제어부(46)는, 가열 처리 프로파일 기억부(52)로부터 기판(12)의 전처리 공정에 대응한 가열 처리 프로파일을 판독하고(스텝 S2), 제1 램프 히터(36a 내지 36d), 제2 램프 히터(38a, 38b) 및 제3 램프 히터(40a 내지 40d)를 제어한다(스텝 S3). 또한, 제어부(46)는, 판독한 가열 처리 프로파일에 따라 기판 이동부(48)를 제어하고(스텝 S4), 기판(12)을 화살표 X 방향으로 이동시킨다.Next, the control part 46 reads the heat processing profile corresponding to the preprocessing process of the board | substrate 12 from the heat processing profile memory | storage part 52 (step S2), 1st lamp heaters 36a-36d, and 2nd The lamp heaters 38a and 38b and the third lamp heaters 40a to 40d are controlled (step S3). Moreover, the control part 46 controls the board | substrate moving part 48 according to the read heat processing profile (step S4), and moves the board | substrate 12 to arrow X direction.

예를 들어, 기판(12)의 전처리 공정이 이온 주입 1의 공정인 경우(도 6), 제어부(46)는 제1 램프 히터(36a 내지 36d)에 전류 i11을 공급하고, 제2 램프 히터(38a, 38b)에 전류 i21을 공급하고, 제3 램프 히터(40a 내지 40d)에 전류 i31을 공급함과 함께, 기판(12)을 화살표 X 방향으로 이동 속도 v1로 이동시킨다.For example, when the pretreatment process of the substrate 12 is the process of ion implantation 1 (FIG. 6), the controller 46 supplies current i11 to the first lamp heaters 36a to 36d and the second lamp heater ( The current i21 is supplied to 38a and 38b, the current i31 is supplied to the third lamp heaters 40a to 40d, and the substrate 12 is moved at the moving speed v1 in the arrow X direction.

석영관(14) 내를 화살표 X 방향으로 이동하는 기판(12)은, 제1 영역(22), 제2 영역(24) 및 제3 영역(26)에 있어서 원하는 온도에서 가열 처리된다(스텝 S5).The board | substrate 12 which moves inside the quartz tube 14 to arrow X direction is heat-processed at a desired temperature in the 1st area | region 22, the 2nd area | region 24, and the 3rd area | region 26 (step S5). ).

도 8은, 제1 실시 형태의 횡형의 기판 열처리 장치(10)에 있어서의 석영 표면 온도 및 기판 표면 온도의 설명도이다. 또한, 기판 표면 온도란, 예를 들어 기판(12)이 반도체 웨이퍼인 경우에는 반도체 웨이퍼의 표층의 열처리면(12a)의 온도이며, 기판(12)이 액정용 기판이나 태양 전지용 기판인 경우에는 기판(12) 상에 형성된 층의 최상층의 열처리면(12a)의 온도이다.FIG. 8: is explanatory drawing of the quartz surface temperature and board | substrate surface temperature in the horizontal substrate heat processing apparatus 10 of 1st Embodiment. In addition, the substrate surface temperature is, for example, the temperature of the heat treatment surface 12a of the surface layer of the semiconductor wafer when the substrate 12 is a semiconductor wafer, and the substrate surface temperature when the substrate 12 is a liquid crystal substrate or a solar cell substrate. It is the temperature of the heat processing surface 12a of the uppermost layer of the layer formed on (12).

예를 들어, 기판(12)의 전처리 공정이 이온 주입 1의 공정인 경우, 선택된 가열 처리 프로파일에 기초하여 전류 i11이 공급된 제1 램프 히터(36a 내지 36d)는 가열광(R)을 할로겐 램프(42)로부터 사출하여, 제1 영역(22)에 있어서의 석영관(14)의 표면을 온도 T1로 가열한다(도 8(a)). 그리고, 제1 영역(22)을 이동하는 기판(12)은, 석영관(14)을 투과한 가열광(R)에 의해 열처리면(12a)이 온도 T11까지 균일하게 예비 가열된다(도 8(b)). 온도 검출기(28)는, 기판(12)으로부터의 방사광(r)에 기초하여 온도 T11을 소정의 시간 간격으로 검출해도 좋다. 그리고, 제어부(46)는, 검출된 온도 T11이 가열 처리 프로파일에 설정되어 있는 제1 영역(22)의 반도체 웨이퍼 목표 온도 T11이 되도록 피드백 제어에 의해 적절히 조정해도 좋다.For example, when the pretreatment process of the substrate 12 is the process of ion implantation 1, the first lamp heaters 36a to 36d supplied with the current i11 based on the selected heat treatment profile emit the heating light R to the halogen lamp. It ejects from (42), and heats the surface of the quartz tube 14 in the 1st area | region 22 to temperature T1 (FIG. 8 (a)). And the heat processing surface 12a is preheated uniformly to the temperature T11 by the heating light R which permeate | transmitted the 1st area | region 22 by the quartz tube 14 (FIG. 8 ( b)). The temperature detector 28 may detect the temperature T11 at predetermined time intervals based on the radiation light r from the substrate 12. And the control part 46 may adjust suitably by feedback control so that the detected temperature T11 may be the semiconductor wafer target temperature T11 of the 1st area | region 22 set to the heat processing profile.

또한, 기판(12)의 전처리 공정이 이온 주입 1의 공정인 경우, 선택된 가열 처리 프로파일에 기초하여 전류 i21이 공급된 제2 램프 히터(38a, 38b)는 가열광(R)을 할로겐 램프(42)로부터 사출하여, 제2 영역(24)에 있어서의 석영관(14)의 표면을 온도 T2로 가열한다(도 8(a)). 이어서, 이 가열광(R)은 석영관(14) 내의 제2 영역(24)의 분위기를 가열함과 함께, 기판(12)의 이동 방향의 중앙 부분에 배치된 원통형 렌즈(44a 내지 44c)에서 집광되어, 열처리면(12a)에 조사된다. 제1 영역(22)에서 예비 가열된 후, 제2 영역(24)을 이동하는 기판(12)은, 원통형 렌즈(44a 내지 44c)에서 집광된 가열광(R)에 의해 열처리면(12a)이 석영관(14)의 표면의 온도 T2보다도 높은 온도 T21까지 가열된다(도 8(b)). 이 경우, 기판(12)은, 집광된 선상(도 4의 구성에서는, 3개)의 가열광(R)에 의해 열처리면(12a)이 기판(12)의 이동 방향인 화살표 X 방향으로 주사됨으로써, 열처리면(12a)의 전체면이 대략 균일한 온도 T21(어닐 온도)까지 표피 가열된다. 또한, 도 8(b)에 있어서, 제2 영역(24)의 열처리면(12a)의 온도 T21이 3개의 피크를 갖고 있는 것은, 도 4에 도시하는 화살표 X 방향으로 배열된 3개의 원통형 렌즈(44a 내지 44c)에 의해 가열광(R)이 기판(12)의 3개소에 동시에 집광되어 있기 때문이다.In addition, when the pretreatment process of the substrate 12 is the process of ion implantation 1, the second lamp heaters 38a and 38b supplied with the current i21 based on the selected heat treatment profile emit the heating light R to the halogen lamp 42. ), The surface of the quartz tube 14 in the second region 24 is heated to a temperature T2 (Fig. 8 (a)). Subsequently, the heating light R heats the atmosphere of the second region 24 in the quartz tube 14, and in the cylindrical lenses 44a to 44c disposed in the center portion in the moving direction of the substrate 12. It collects and irradiates to the heat processing surface 12a. After the preheating in the first region 22, the substrate 12 moving the second region 24 has the heat-treated surface 12a by the heating light R condensed by the cylindrical lenses 44a to 44c. It heats up to temperature T21 higher than temperature T2 of the surface of the quartz tube 14 (FIG. 8 (b)). In this case, the substrate 12 is scanned by the heat-treated surface 12a in the direction of arrow X which is the moving direction of the substrate 12 by the condensed linear light beams (three in the configuration in FIG. 4). The entire surface of the heat treated surface 12a is subjected to skin heating to a substantially uniform temperature T21 (annealing temperature). In addition, in FIG. 8 (b), the temperature T21 of the heat treatment surface 12a of the second region 24 has three peaks: three cylindrical lenses arranged in the arrow X direction shown in FIG. It is because the heating light R is condensed at three places of the board | substrate 12 simultaneously by 44a-44c.

제2 영역(24)에 있어서의 열처리면(12a)의 온도 T21은, 제2 램프 히터(38a, 38b)에 공급되는 전류 i21과, 기판(12)의 이동 속도 v1과, 원통형 렌즈(44a 내지 44c)의 집광 배율에 의해 결정된다. 온도 검출기(30)는, 기판(12)으로부터의 방사광(r)에 기초하여 온도 T21을 소정의 시간 간격으로 검출해도 좋다. 그리고, 제어부(46)는, 검출된 온도 T21이 가열 처리 프로파일에 설정되어 있는 제2 영역(24)의 반도체 웨이퍼 목표 온도 T21이 되도록 피드백 제어에 의해 적절히 조정해도 좋다.The temperature T21 of the heat treatment surface 12a in the second region 24 includes the current i21 supplied to the second lamp heaters 38a and 38b, the moving speed v1 of the substrate 12, and the cylindrical lenses 44a to. It is determined by the condensing magnification of 44c). The temperature detector 30 may detect the temperature T21 at predetermined time intervals based on the radiation light r from the substrate 12. And the control part 46 may adjust suitably by feedback control so that the detected temperature T21 may become the semiconductor wafer target temperature T21 of the 2nd area | region 24 set to the heat processing profile.

또한, 기판(12)의 전처리 공정이 이온 주입(1)의 공정인 경우, 선택된 가열 처리 프로파일에 기초하여 전류 i31이 공급된 제3 램프 히터(40a 내지 40d)는, 제1 램프 히터(36a 내지 36d)와 마찬가지로 가열광(R)을 할로겐 램프(42)로부터 사출하여, 제3 영역(26)에 있어서의 석영관(14)의 표면을 온도 T3으로 가열한다. 그리고, 제3 영역(26)을 이동하는 기판(12)은, 석영관(14)을 투과한 가열광(R)에 의해 열처리면(12a)이 온도 T31까지 균일하게 보조 가열된다. 온도 검출기(32)는, 기판(12)으로부터의 방사광(r)에 기초하여 보조 가열의 온도 T31을 소정의 시간 간격으로 검출해도 좋다. 그리고, 제어부(46)는, 검출된 온도 T31이 가열 처리 프로파일에 설정되어 있는 제3 영역(26)의 반도체 웨이퍼 목표 온도 T31이 되도록 피드백 제어에 의해 적절히 조정해도 좋다.In addition, when the pretreatment process of the board | substrate 12 is a process of the ion implantation 1, the 3rd lamp heater 40a-40d to which the electric current i31 was supplied based on the selected heat processing profile is the 1st lamp heater 36a ~. Similarly to 36d), the heating light R is emitted from the halogen lamp 42 to heat the surface of the quartz tube 14 in the third region 26 to the temperature T3. And the heat processing surface 12a is auxiliary-heated uniformly to the temperature T31 by the heating light R which permeate | transmitted the 3rd area | region 26 with the quartz tube 14 transmitted. The temperature detector 32 may detect the temperature T31 of the auxiliary heating at predetermined time intervals based on the radiation light r from the substrate 12. And the control part 46 may adjust suitably by feedback control so that the detected temperature T31 may become the semiconductor wafer target temperature T31 of the 3rd area | region 26 set to the heat processing profile.

제1 영역(22), 제2 영역(24) 및 제3 영역(26)에 있어서의 열처리면(12a)의 가열 처리가 종료되면, 제어부(46)는 출구측의 게이트(16b)를 개방하고, 타단부측의 제3 영역(26)으로부터 기판(12)을 다음 처리 공정으로 반출한 후, 다음 기판(12)에 대한 열처리를 개시한다(스텝 S6).When the heat treatment of the heat treatment surface 12a in the first region 22, the second region 24, and the third region 26 is completed, the controller 46 opens the gate 16b on the outlet side. After carrying out the board | substrate 12 to the next process process from the 3rd area | region 26 of the other end side, heat processing with respect to the next board | substrate 12 is started (step S6).

또한, 제1 영역(22), 제2 영역(24) 및 제3 영역(26)에 있어서의 열처리면(12a)의 온도 T11 내지 T31은, 기판(12)에 대한 전처리 공정이 이온 주입 처리의 공정인 경우, T11 <T21, 또한 T31 <T21, 또한 T11≥T31이 되도록 제1 영역(22), 제2 영역(24) 및 제3 영역(26)에 있어서의 석영관(14)의 표면의 온도 T1, T2, T3이 설정되는 것이 바람직하다. 또한, 기판(12)에 대한 전처리 공정이 CVD 처리, 스퍼터 처리 또는 증착 처리의 공정인 경우에는, T11≤T21, 또한 T31≤T21, 또한 T11≥T31이 되도록 석영관(14)의 표면의 온도 T1, T2, T3이 설정되는 것이 바람직하다.In addition, the temperature T11-T31 of the heat processing surface 12a in the 1st area | region 22, the 2nd area | region 24, and the 3rd area | region 26 shows that the pretreatment process with respect to the board | substrate 12 is an ion implantation process. In the case of the step, the surface of the quartz tube 14 in the first region 22, the second region 24 and the third region 26 so that T11 < T21, T31 < T21, and T11 &gt; It is preferable that the temperatures T1, T2 and T3 be set. In addition, when the pretreatment process with respect to the board | substrate 12 is a process of a CVD process, a sputtering process, or a vapor deposition process, the temperature T1 of the surface of the quartz tube 14 so that T11 <= T21, T31≤T21, and T11≥T31 , T2 and T3 are preferably set.

도 9는, 기판(12)이 반도체 웨이퍼인 경우, 제1 실시 형태의 횡형의 기판 열처리 장치(10)에 있어서의 석영 표면 온도 및 반도체 웨이퍼 표면 온도의 측정 결과의 설명도이다. 도 9는, 기판(12)의 각 전처리 공정에 대하여 제1 영역(22), 제2 영역(24) 및 제3 영역(26)에 있어서의 석영관(14)의 표면의 온도와, 제1 영역(22), 제2 영역(24) 및 제3 영역(26)에 있어서의 열처리면(12a)의 온도와의 구체적인 관계를 나타낸다. 이 경우, 전처리 공정이 기판(12)에 대한 이온 주입 처리인 경우, 제1 영역(22)에서는 기판(12)은 300 내지 450℃의 범위에서 가열되고, 제2 영역(24)에서는 열처리면(12a)은 800 내지 1100℃의 범위에서 가열되고, 제3 영역(26)에서는 기판(12)은 200 내지 400℃의 범위에서 가열된다. 또한, 전처리 공정이 기판(12)에 대한 CVD 처리, 스퍼터 처리 또는 증착 처리 중 어느 하나인 경우, 제1 영역(22)에서는 기판(12)은 200 내지 450℃의 범위에서 가열되고, 제2 영역(24)에서는 열처리면(12a)은 300 내지 900℃의 범위에서 가열되고, 제3 영역(26)에서는 기판(12)은 200 내지 400℃의 범위에서 가열된다.FIG. 9: is explanatory drawing of the measurement result of the quartz surface temperature and the semiconductor wafer surface temperature in the horizontal substrate heat processing apparatus 10 of 1st Embodiment when the board | substrate 12 is a semiconductor wafer. FIG. 9 shows the temperature of the surface of the quartz tube 14 in the first region 22, the second region 24, and the third region 26 in the pretreatment step of the substrate 12, and the first region. The specific relationship with the temperature of the heat processing surface 12a in the area | region 22, the 2nd area | region 24, and the 3rd area | region 26 is shown. In this case, when the pretreatment process is an ion implantation process for the substrate 12, in the first region 22, the substrate 12 is heated in the range of 300 to 450 ° C., and in the second region 24, the heat treatment surface ( 12a) is heated in the range of 800-1100 degreeC, and in the 3rd area | region 26, the board | substrate 12 is heated in the range of 200-400 degreeC. In addition, when the pretreatment process is any of CVD, sputtering, or deposition processing on the substrate 12, in the first region 22, the substrate 12 is heated in the range of 200 to 450 ° C., and the second region. In 24, the heat treatment surface 12a is heated in the range of 300 to 900 ° C, and in the third region 26, the substrate 12 is heated in the range of 200 to 400 ° C.

예를 들어, 이온 주입 처리된 기판(12)의 결정 결함을 개선하는 경우(이온 주입 1), 제1 영역(22)에 있어서의 석영관(14)의 표면의 온도 T1(제1 온도)은 450℃로 설정된다. 또한, 제2 영역(24)에 있어서의 석영관(14)의 표면의 온도 T2(제2 온도)는 500℃로 설정된다. 또한, 제3 영역(26)에 있어서의 석영관(14)의 표면의 온도 T3(제3 온도)은 400℃로 설정된다. 기판(12)은, 원통형 렌즈(44a 내지 44c)의 집광 작용에 의해 열처리면(12a)의 온도 T21이 1100℃가 되고, 제2 영역(24)에 있어서 열처리면(12a)이 급속하게 표피 가열된다. 그 결과, 반도체 웨이퍼의 결정 결함은 매우 양호하게 개선할 수 있다.For example, in the case of improving the crystal defect of the ion implanted substrate 12 (ion implantation 1), the temperature T1 (first temperature) of the surface of the quartz tube 14 in the first region 22 is It is set at 450 ° C. In addition, the temperature T2 (second temperature) of the surface of the quartz tube 14 in the second region 24 is set to 500 ° C. In addition, temperature T3 (third temperature) of the surface of the quartz tube 14 in the 3rd area | region 26 is set to 400 degreeC. As for the board | substrate 12, the temperature T21 of the heat processing surface 12a becomes 1100 degreeC by the condensing action of cylindrical lenses 44a-44c, and the heat processing surface 12a rapidly epidermal-heats in the 2nd area | region 24. do. As a result, crystal defects of the semiconductor wafer can be improved very well.

또한, CVD 처리에 의해 기판(12) 상에 생성된 막의 막질을 개선하는 경우(CVD1), 제1 영역(22)에 있어서의 석영관(14)의 표면의 온도 T1(제1 온도)은 450℃로 설정된다. 또한, 제2 영역(24)에 있어서의 석영관(14)의 표면의 온도 T2(제2 온도)는 600℃로 설정된다. 또한, 제3 영역(26)에 있어서의 석영관(14)의 표면의 온도 T3(제3 온도)은 400℃로 설정된다. 기판(12)은, 원통형 렌즈(44a 내지 44c)의 집광 작용에 의해 열처리면(12a)의 온도 T21이 900℃가 되고, 제2 영역(24)에 있어서 열처리면(12a)이 급속하게 표피 가열된다. 그 결과, 기판(12) 상에 생성된 막의 막질 결함은 매우 양호하게 개선할 수 있다.When the film quality of the film formed on the substrate 12 by the CVD process is improved (CVD1), the temperature T1 (first temperature) of the surface of the quartz tube 14 in the first region 22 is 450. It is set to ° C. In addition, the temperature T2 (second temperature) of the surface of the quartz tube 14 in the second region 24 is set to 600 ° C. In addition, temperature T3 (third temperature) of the surface of the quartz tube 14 in the 3rd area | region 26 is set to 400 degreeC. As for the board | substrate 12, the temperature T21 of the heat processing surface 12a becomes 900 degreeC by the condensing action of cylindrical lenses 44a-44c, and the heat processing surface 12a rapidly epidermal-heats in the 2nd area | region 24. do. As a result, the film defects of the film produced on the substrate 12 can be improved very well.

제1 실시 형태의 기판 열처리 장치(10)는, 제1 램프 히터(36a 내지 36d), 제2 램프 히터(38a, 38b) 및 제3 램프 히터(40a 내지 40d)를 제어하는 가열 처리 프로파일을 기판(12)의 전처리 공정에 따라 적절히 선택함으로써, 어떠한 전처리 공정이어도 기판(12)에 대하여 최적으로 가열 처리할 수 있다. 또한, 기판 열처리 장치(10)는, 기판(12)을 석영관(14) 내에서 이동시키면서 가열 처리하기 때문에, 예를 들어 이온 주입 처리 후의 결정 결함 개선이나 CVD, 스퍼터, 증착 등의 성막 후의 막질 개선을 위한 적절한 가열 처리를 단시간에 행할 수 있다.The board | substrate heat treatment apparatus 10 of 1st Embodiment board | substrate the heat processing profile which controls the 1st lamp heaters 36a-36d, the 2nd lamp heaters 38a, 38b, and the 3rd lamp heaters 40a-40d. By suitably selecting according to the pretreatment process of (12), any pretreatment process can be optimally heat-processed with respect to the board | substrate 12. FIG. In addition, since the substrate heat treatment apparatus 10 heats the substrate 12 while moving it in the quartz tube 14, the film quality after film formation such as CVD, sputtering, deposition, etc. Appropriate heat treatment for improvement can be performed in a short time.

또한, 제2 영역(24)의 높은 가열 온도는 원통형 렌즈(44a 내지 44c)의 집광 작용에 의해 실현되어 있기 때문에, 제2 램프 히터(38a, 38b)의 할로겐 램프(42)에 대전류를 공급할 필요가 없다. 따라서, 기판 열처리 장치(10)의 가동 비용을 대폭 삭감할 수 있다. 또한, 할로겐 램프(42)는 대전류를 공급할 필요가 없기 때문에 수명이 길어지고, 이에 따라 유지 보수 비용을 저감할 수 있다. 또한, 할로겐 램프(42)로부터 사출되는 가열광(R)은 가열 온도가 매우 안정되어 있기 때문에, 열처리면(12a)의 결정 결함이나 막질 결함을 양호하게 개선할 수 있다.In addition, since the high heating temperature of the second region 24 is realized by the condensing action of the cylindrical lenses 44a to 44c, it is necessary to supply a large current to the halogen lamps 42 of the second lamp heaters 38a and 38b. There is no. Therefore, the operating cost of the board | substrate heat treatment apparatus 10 can be reduced significantly. In addition, since the halogen lamp 42 does not need to supply a large current, its life is long, and thus maintenance cost can be reduced. In addition, since the heating temperature of the heating light R emitted from the halogen lamp 42 is very stable, crystal defects and film quality defects of the heat treatment surface 12a can be satisfactorily improved.

또한, 열처리면(12a)의 전체면은, 기판(12)을 이동시키면서 가열 처리함으로써 소정의 온도에서 균일하게 가열될 뿐만 아니라, 예를 들어 종래와 같이 핫 플레이트 상에 기판(12)을 적재하여 가열 처리하는 경우와 비교하여 고속의 가열 처리를 실현할 수 있다. 또한, 제2 영역(24)에서는, 열처리면(12a)은 선상의 가열광(R)에 의해 주사하면서 가열되기 때문에, 열처리면(12a)의 전체면이 한 번에 가열되는 경우와 비교하면 기판(12)의 이동 방향(화살표 X 방향)에 대한 제2 영역(24)의 범위를 필요 최소한으로 할 수 있다. 이에 따라, 기판 열처리 장치(10)의 소형화는 용이하게 달성할 수 있다.In addition, the entire surface of the heat treatment surface 12a is not only uniformly heated at a predetermined temperature by heat treatment while moving the substrate 12, but also by placing the substrate 12 on a hot plate as in the prior art, for example. High speed heat processing can be realized as compared with the case of heat processing. In the second region 24, the heat treatment surface 12a is heated while scanning by the linear heating light R, so that the substrate as compared with the case where the entire surface of the heat treatment surface 12a is heated at one time. The range of the 2nd area | region 24 with respect to the movement direction (arrow X direction) of (12) can be made minimum. Accordingly, miniaturization of the substrate heat treatment apparatus 10 can be easily achieved.

또한, 제1 실시 형태의 기판 열처리 장치(10)는, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 기판(12)이 좌측으로부터 석영관(14) 내에 반입되어 가열 처리된 후, 우측으로부터 반출되도록 구성되어 있다. 이 경우, 기판 열처리 장치(10)는 전후의 처리 공정에 대하여 기판(12)을 효율적으로 주고 받을 수 있기 때문에, 처리 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.Moreover, the board | substrate heat treatment apparatus 10 of 1st Embodiment is comprised so that the board | substrate 12 may be carried out from the right side after carrying in the quartz tube 14 from the left side and heat-processing as shown in FIG. 1 and FIG. It is. In this case, since the board | substrate heat treatment apparatus 10 can send and receive the board | substrate 12 efficiently with respect to the front-back processing process, it can further improve processing efficiency.

또한, 제1 램프 히터(36a 내지 36d), 제2 램프 히터(38a, 38b) 및 제3 램프 히터(40a 내지 40d)에는, 도 6에 도시한 가열 처리 프로파일에 따른 전류를 항상 공급시킬 필요는 없다. 예를 들어, 제어부(46)는 석영관(14) 내를 이동하는 기판(12)의 위치를 기판 이동부(48)에 접속된 위치 검출부(50)에 의해 검출한다. 위치 검출부(50)에 의해 기판(12)이 제1 영역(22)에 배치되어 있는 것이 검출되었을 때, 제어부(46)는 제1 램프 히터(36a 내지 36d) 및 제3 램프 히터(40a 내지 40d)에 전류 i11을 공급한다. 또한, 제어부(46)는 제2 램프 히터(38a, 38b)에 공급하는 전류를 전류 i21보다도 적게, 예를 들어 전류 i21의 절반 이하로 설정한다. 이어서, 위치 검출부(50)에 의해 기판(12)이 제2 영역(24)으로 이동한 것이 검출되었을 때, 제어부(46)는 제2 램프 히터(38a, 38b)에 전류 i21을 공급한다. 또한, 제어부(46)는, 제1 램프 히터(36a 내지 36d)에 공급하는 전류를 전류 i11보다도 적게, 예를 들어 전류 i11의 절반 이하로 설정한다. 또한, 위치 검출부(50)에 의해 기판(12)이 제3 영역(26)으로 이동한 것이 검출되었을 때, 제어부(46)는 제2 램프 히터(38a, 38b)에 공급하는 전류를 전류 i21보다도 적게, 예를 들어 전류 i21의 절반 이하로 설정한다.In addition, it is not necessary to always supply the first lamp heaters 36a to 36d, the second lamp heaters 38a and 38b, and the third lamp heaters 40a to 40d according to the heat treatment profile shown in FIG. none. For example, the control part 46 detects the position of the board | substrate 12 which moves in the quartz tube 14 by the position detection part 50 connected to the board | substrate moving part 48. As shown in FIG. When the position detection unit 50 detects that the substrate 12 is disposed in the first region 22, the control unit 46 controls the first lamp heaters 36a to 36d and the third lamp heaters 40a to 40d. ) Supplies current i11. In addition, the controller 46 sets the current supplied to the second lamp heaters 38a and 38b to be less than the current i21, for example, less than half of the current i21. Subsequently, when the position detection unit 50 detects that the substrate 12 has moved to the second region 24, the control unit 46 supplies the current i21 to the second lamp heaters 38a and 38b. Moreover, the control part 46 sets the electric current supplied to the 1st lamp heaters 36a-36d to less than electric current i11, for example, to half or less of electric current i11. In addition, when it is detected by the position detection unit 50 that the substrate 12 has moved to the third region 26, the control unit 46 supplies the current supplied to the second lamp heaters 38a and 38b to the current i21. Less, for example, less than half the current i21.

이와 같이 하여, 제1 램프 히터(36a 내지 36d), 제2 램프 히터(38a, 38b) 및 제3 램프 히터(40a 내지 40d)에 공급하는 전류를 제어함으로써, 기판(12)을 필요 최소한의 전류로 효율적으로 가열 처리할 수 있다. 그 결과, 기판 열처리 장치(10)의 러닝 코스트는 가능한 한 저감시킬 수 있다.Thus, by controlling the current supplied to the first lamp heaters 36a to 36d, the second lamp heaters 38a and 38b, and the third lamp heaters 40a to 40d, the substrate 12 needs the minimum current required. It can heat-process efficiently. As a result, the running cost of the substrate heat treatment apparatus 10 can be reduced as much as possible.

도 10은, 제1 실시 형태의 기판 열처리 장치(10)을 액정용 기판의 표피 가열 처리에 적용한 경우에 있어서의 석영 표면 온도 및 액정용 기판 표면 온도의 측정 결과의 설명도이다.FIG. 10: is explanatory drawing of the measurement result of the quartz surface temperature and the substrate surface temperature of a liquid crystal in the case where the board | substrate heat treatment apparatus 10 of 1st Embodiment is applied to the skin heat processing of the liquid crystal substrate.

예를 들어, 액정용 기판에 대한 전처리 공정이 유리 기판 상에 400 내지 450℃에서 아몰퍼스층을 형성하는 공정인 경우, 제1 영역(22)에서는 석영관(14)의 표면이 300 내지 450℃로 가열되고, 제2 영역(24)에서는 석영관(14)의 표면이 300 내지 450℃로 가열되고, 제3 영역(26)에서는 석영관(14)의 표면이 200 내지 400℃로 가열된다. 한편, 석영관(14)에 반입된 액정용 기판은, 제1 영역(22)에서 300 내지 450℃로 가열된다. 제2 영역(24)에 있어서는, 액정용 기판은 원통형 렌즈(44a 내지 44c)의 집광 작용에 의해 표피의 열처리면이 550 내지 1100℃로 가열된다. 제3 영역(26)에 있어서는, 액정용 기판은 200 내지 400℃로 가열된다. 이와 같이 하여 가열광(R)을 집광시키고, 이동하는 액정용 기판에 조사함으로써 액정용 기판의 표피의 열처리면만이 원하는 온도로 가열되기 때문에, 유리 기판에 열의 영향을 주지 않고 아몰퍼스 실리콘층이 표피 가열되어, 폴리실리콘층으로 바뀐다.For example, when the pretreatment process for the liquid crystal substrate is a process of forming an amorphous layer at 400 to 450 캜 on the glass substrate, the surface of the quartz tube 14 is 300 to 450 캜 in the first region 22. In the second region 24, the surface of the quartz tube 14 is heated to 300 to 450 캜, and in the third region 26, the surface of the quartz tube 14 is heated to 200 to 400 캜. On the other hand, the liquid crystal substrate carried in the quartz tube 14 is heated to 300 to 450 ° C in the first region 22. In the second region 24, the heat treatment surface of the epidermis is heated to 550 to 1100 ° C. by the light collecting action of the cylindrical lenses 44a to 44c in the liquid crystal substrate. In the third region 26, the liquid crystal substrate is heated to 200 to 400 ° C. By condensing the heating light R in this manner and irradiating the moving liquid crystal substrate, only the heat treated surface of the outer surface of the liquid crystal substrate is heated to a desired temperature, so that the amorphous silicon layer is subjected to the epidermal heating without affecting the glass substrate. To a polysilicon layer.

도 11a 및 도 11b는, 제1 실시 형태의 횡형의 기판 열처리 장치(10)의 변형예의 제2 영역(24)에 있어서의 종단면도이다.11A and 11B are longitudinal cross-sectional views in the second region 24 of the modification of the horizontal substrate heat treatment apparatus 10 of the first embodiment.

도 11a는, 기판(12)의 이동 방향(화살표 X 방향)으로 배열되는 원통형 렌즈(54a 내지 54c)의 초점 위치 f1 내지 f3을 화살표 Z 방향으로 상이하게 하고, 초점 위치 f1과 f3의 중간의 초점 위치 f2에서 원하는 가열 온도가 얻어지도록 설정한 것이다. 기판(12)이 화살표 X 방향으로 이동할 때, 기판(12)의 위치가 Z 방향으로 변동된 경우에는 열처리면(12a)에 가열 불균일이 발생할 우려가 있다. 기판(12)의 열처리면(12a)은, 원통형 렌즈(54a 내지 54c)를 도 11a에 도시한 바와 같이 구성함으로써 초점 위치 f1 내지 f3의 사이를 통과하는 것이 충분히 기대된다. 따라서, 도 11a에 도시하는 구성에서는, 기판(12)이 화살표 Z 방향으로 변동하여 반송되는 경우에도 가열 불균일을 방지하여, 열처리면(12a)을 균일하게 원하는 가열 온도에서 처리할 수 있다.11A shows the focal positions f1 to f3 of the cylindrical lenses 54a to 54c arranged in the movement direction (arrow X direction) of the substrate 12 in the arrow Z direction, and the focal point between the focal positions f1 and f3 is in focus. It is set so that a desired heating temperature can be obtained at the position f2. When the board | substrate 12 moves to arrow X direction, when a position of the board | substrate 12 changes to Z direction, there exists a possibility that a heating nonuniformity may arise in the heat processing surface 12a. The heat treatment surface 12a of the substrate 12 is sufficiently expected to pass between the focal positions f1 to f3 by configuring the cylindrical lenses 54a to 54c as shown in FIG. 11A. Therefore, in the structure shown in FIG. 11A, even if the board | substrate 12 fluctuates and conveys in the arrow Z direction, a heating nonuniformity can be prevented and the heat processing surface 12a can be processed uniformly at desired heating temperature.

도 11b는, 제2 램프 히터(38a, 38b)와, 1매의 원통형 렌즈(44)를 사용한 변형예를 나타낸다. 이 변형예에서는, 상부의 제2 램프 히터(38a)로부터 사출된 가열광(R)은, 기판(12)의 이동 방향(화살표 X 방향)의 중앙 부분에 배치되는 1매의 원통형 렌즈(44)에서만 집광되어 열처리면(12a)에 조사된다. 도 8(c)는, 도 11b의 변형예에 기초하여 가열된 기판(12)의 제1 영역(22), 제2 영역(24) 및 제3 영역(26)에 있어서의 열처리면(12a)의 온도 T11, T21 및 T31을 나타낸다.FIG. 11B shows a modification in which the second lamp heaters 38a and 38b and one cylindrical lens 44 are used. In this modified example, the heating light R emitted from the upper second lamp heater 38a is arranged in one cylindrical lens 44 disposed in the center portion of the moving direction (arrow X direction) of the substrate 12. Only the light is concentrated and irradiated onto the heat treatment surface 12a. FIG. 8C shows a heat treatment surface 12a of the first region 22, the second region 24, and the third region 26 of the substrate 12 heated based on the modification of FIG. 11B. The temperatures T11, T21 and T31 are shown.

이 경우, 제어부(46)는, 제2 램프 히터(38a)에 공급하는 전류를 크게 설정하고, 및/또는 원통형 렌즈(44)의 집광 배율을 원통형 렌즈(44a 내지 44c)의 집광 배율보다도 높게 설정함으로써, 3매의 원통형 렌즈(44a 내지 44c)를 사용한 경우와 동등한 처리 속도로 열처리면(12a)을 가열 처리할 수 있다. 또한, 기판(12)의 가열 처리 시간은, 제2 램프 히터(38a)의 화살표 X 방향의 폭을 작게 함으로써, 기판(12)의 이동 거리를 짧게 하여 단축할 수 있다. 또한, 기판 열처리 장치(10)는, 제2 램프 히터(38a)의 화살표 X 방향의 폭을 작게 함으로써 소형으로 구성할 수 있다.In this case, the control part 46 sets the electric current supplied to the 2nd lamp heater 38a large, and / or sets the condensing magnification of the cylindrical lens 44 higher than the condensing magnification of the cylindrical lenses 44a-44c. Thereby, the heat processing surface 12a can be heat-processed at the processing speed equivalent to the case where three cylindrical lenses 44a-44c are used. In addition, the heat processing time of the board | substrate 12 can be shortened by making the movement distance of the board | substrate 12 short by reducing the width | variety of the arrow X direction of the 2nd lamp heater 38a. Moreover, the board | substrate heat treatment apparatus 10 can be comprised compact by reducing the width | variety of the arrow X direction of the 2nd lamp heater 38a.

또한, 제2 램프 히터(38a)와, 원통형 렌즈(44a 내지 44c 또는 44)를 사용하여 열처리면(12a)에 형성되는 가열광(R)의 선 폭은, 기판(12)에 요구되는 열처리 속도, 가열 온도, 기판 열처리 장치(10)에 요구되는 화살표 X 방향의 치수에 따라 적절히 선택할 수 있다. 예를 들어, 가열광(R)의 선 폭은, 열처리면(12a)을 급속 가열할 수 있는 경우에는 작게 설정하고, 급속 가열이 곤란한 경우에는 크게 설정할 수 있다.In addition, the line width of the heating light R formed on the heat treatment surface 12a using the second lamp heater 38a and the cylindrical lenses 44a to 44c or 44 is a heat treatment rate required for the substrate 12. Can be suitably selected according to the heating temperature and the dimension of the arrow X direction required for the substrate heat treatment apparatus 10. For example, the line width of the heating light R can be set small when the heat treatment surface 12a can be rapidly heated, and can be set large when rapid heating is difficult.

마찬가지로, 기판(12)의 이동 속도는 기판(12)에 요구되는 열처리 속도나 가열 온도에 따라 적절히 선택할 수 있다. 예를 들어, 기판(12)의 이동 속도는, 열처리면(12a)을 급속하게 가열하는 것이 곤란한 경우에는 저속으로 설정하고, 급속 가열이 가능한 경우에는 고속으로 설정할 수 있다. 또한, 기판(12)의 이동 속도는, 반도체 웨이퍼, 액정용 기판, 태양 전지용 기판의 각 기판(12)에 대하여 3 내지 30cm/초의 범위에서 설정하는 것이 바람직하다.Similarly, the moving speed of the substrate 12 can be appropriately selected according to the heat treatment rate and heating temperature required for the substrate 12. For example, the moving speed of the board | substrate 12 can be set to low speed, when it is difficult to heat the heat processing surface 12a rapidly, and to high speed, when rapid heating is possible. Moreover, it is preferable to set the moving speed of the board | substrate 12 in the range of 3-30 cm / sec with respect to each board | substrate 12 of a semiconductor wafer, a liquid crystal substrate, and a solar cell substrate.

원통형 렌즈(44a 내지 44c, 44, 54a 내지 54c)는 석영관(14)의 외벽면(15)에 장착하는 구성으로 했지만, 석영관(14)의 내벽면에 장착해도 좋고, 또한 석영관(14)에 일체 형성해도 좋다. 또한, 원통형 렌즈(44a 내지 44c, 44, 54a 내지 54c)는 외벽면(15) 및 내벽면의 양측에 설치하는 것도 가능하다. 또한, 원통형 렌즈(44a 내지 44c, 44, 54a 내지 54c)는 단면 형상이 평볼록 렌즈 형상인 것으로서 설명했지만, 단면 형상을 양볼록 렌즈 형상으로 하는 것도 가능하다.The cylindrical lenses 44a to 44c, 44 and 54a to 54c are mounted on the outer wall surface 15 of the quartz tube 14, but may be mounted on the inner wall surface of the quartz tube 14, and the quartz tube 14 ) May be integrally formed. The cylindrical lenses 44a to 44c and 44 and 54a to 54c can also be provided on both sides of the outer wall surface 15 and the inner wall surface. In addition, although cylindrical lenses 44a-44c, 44, 54a-54c were demonstrated as having a flat convex lens shape in cross section, it is also possible to make a cross-sectional shape into a biconvex lens shape.

또한, 원통형 렌즈(44a 내지 44c, 44, 54a 내지 54c)는 석영관(14)과 별체로 구성하는 경우, 내열성의 접착제를 사용하여 석영관(14)에 접착하도록 해도 좋다. 또한, 원통형 렌즈(44a 내지 44c, 44, 54a 내지 54c)는 단면 형상을 평볼록 렌즈 형상으로 한 경우, 공기층을 통하지 않고 원통형 렌즈(44a 내지 44c, 44, 54a 내지 54c)의 평면측을 외벽면(15)에 밀착시키는 것만으로도, 석영관(14)과의 결합 상태를 실현하는 것이 가능하다. 또한, 원통형 렌즈(44a 내지 44c, 44, 54a 내지 54c)는, 석영관(14)을 가공함으로써 석영관(14)과 일체 형성해도 좋다.In the case where the cylindrical lenses 44a to 44c, 44, 54a to 54c are formed separately from the quartz tube 14, the cylindrical lenses 44a to 44c and 44a to 54c may be bonded to the quartz tube 14 using a heat resistant adhesive. Further, when the cylindrical lenses 44a to 44c, 44, 54a to 54c have a cross-sectional shape in the shape of flat convex lenses, the outer wall faces the planar side of the cylindrical lenses 44a to 44c, 44, 54a to 54c without passing through the air layer. It is possible to realize the state of engagement with the quartz tube 14 only by bringing it into close contact with (15). The cylindrical lenses 44a to 44c and 44 and 54a to 54c may be formed integrally with the quartz tube 14 by processing the quartz tube 14.

또한, 도 11a에 도시하는 변형예에서는, 원통형 렌즈(54a 내지 54c)의 초점 위치 f1 내지 f3을 화살표 Z 방향으로 상이하게 함으로써, 기판(12)의 상하 방향의 변동에 의한 가열 불균일을 억제하도록 하고 있다. 한편, 원통형 렌즈(44a 내지 44c 또는 44)는, 기판(12)의 열처리면(12a)을 충분히 가열할 수 있는 집광 배율의 허용 범위 내에 있어서의 초점 심도를 깊이 설정함으로써, 원통형 렌즈(54a 내지 54c)와 같이 복수의 초점 위치 f1 내지 f3을 설정하지 않고 기판(12)의 상하 방향의 변동에 의한 열처리면(12a)의 가열 불균일을 억제할 수 있다.In addition, in the modification shown in FIG. 11A, by changing the focal positions f1 to f3 of the cylindrical lenses 54a to 54c in the direction of the arrow Z, heating unevenness caused by fluctuations in the vertical direction of the substrate 12 is suppressed. have. On the other hand, the cylindrical lenses 44a to 44c or 44 have cylindrical depths 54a to 54c by setting depth of focus within an allowable range of the light condensation magnification capable of sufficiently heating the heat treatment surface 12a of the substrate 12. It is possible to suppress the heating unevenness of the heat treatment surface 12a caused by the fluctuation in the vertical direction of the substrate 12 without setting a plurality of focal positions f1 to f3 as shown in FIG.

열처리면(12a)의 가열 온도는, 가열 처리 프로파일 기억부(52)에 기억되어 있는 가열 프로파일에 따라, 제1 램프 히터(36a 내지 36d), 제2 램프 히터(38a, 38b) 및 제3 램프 히터(40a 내지 40d)에 공급하는 전류 및 기판(12)의 이동 속도를 제어하는 것으로서 설명했지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 원통형 렌즈(44a 내지 44c, 44, 54a 내지 54c)는, 열처리면(12a)의 필요한 가열 온도에 따라 배율이 상이한 것으로 교환하도록 해도 좋다.The heating temperature of the heat treatment surface 12a is based on the heating profile stored in the heat treatment profile storage 52, and thus the first lamp heaters 36a to 36d, the second lamp heaters 38a and 38b, and the third lamp. Although it demonstrated as controlling the electric current supplied to heater 40a-40d, and the moving speed of the board | substrate 12, it is not limited to this. For example, the cylindrical lenses 44a to 44c, 44 and 54a to 54c may be replaced with ones having different magnifications depending on the required heating temperature of the heat treatment surface 12a.

또한, 제1 영역(22) 및 제3 영역(26)에 있어서 기판(12)을 가열하기 위해 사용하는 가열 수단으로서는, 제1 램프 히터(36a 내지 36d) 및 제3 램프 히터(40a 내지 40d) 대신에 예를 들어 전기 저항 히터 등을 사용할 수도 있다.In addition, as a heating means used for heating the substrate 12 in the first region 22 and the third region 26, the first lamp heaters 36a to 36d and the third lamp heaters 40a to 40d are used. Instead, for example, an electric resistance heater may be used.

[제2 실시 형태] [Second Embodiment]

도 12는, 제2 실시 형태의 종형의 기판 열처리 장치(60)의 종단면도이다. 기판 열처리 장치(60)에서는, 반도체 웨이퍼, 액정용 기판 또는 태양 전지용 기판인 기판(12)에 대한 열처리를 행할 수 있다.FIG. 12: is a longitudinal cross-sectional view of the vertical substrate heat processing apparatus 60 of 2nd Embodiment. In the substrate heat treatment apparatus 60, heat treatment can be performed on the substrate 12, which is a semiconductor wafer, a liquid crystal substrate, or a solar cell substrate.

기판 열처리 장치(60)는, 2매의 기판(12)을 동시에 가열하기 위한 가열 공간을 형성하는 석영관(62)을 직립 상태로 배치하여 구성된다. 석영관(62)은 상단부가 폐색되어 있으며, 2매의 기판(12)을 직립 상태로 수용하는 편평로를 형성한다. 2매의 기판(12)은 열처리면(12a)을 대향하는 석영관(62)측을 향해 기판 홀더(64)에 클램프된 상태로 고정되고, 저판(66)을 통해 리프터(68)에 의해 화살표 Z 방향으로 승강 가능하게 배치된다. 또한, 석영관(62) 내에는, 분위기 가스 또는 퍼지 가스를 공급하기 위한 가스 분출기(70)가 배치된다.The board | substrate heat processing apparatus 60 is comprised by arrange | positioning the quartz tube 62 which forms the heating space for heating two board | substrates 12 simultaneously. The upper end of the quartz tube 62 is closed and forms a flat path for accommodating the two substrates 12 in an upright state. The two substrates 12 are fixed in a state of being clamped to the substrate holder 64 toward the quartz tube 62 side facing the heat treatment surface 12a, and are lifted by the lifter 68 through the bottom plate 66. It is arrange | positioned so that lifting in the Z direction is possible. In the quartz tube 62, a gas ejector 70 for supplying an atmosphere gas or a purge gas is disposed.

석영관(62)의 외벽부에는, 하측으로부터 제1 영역(72)을 가열하는 제1 램프 히터(74a, 74b), 제2 영역(76)을 가열하는 제2 램프 히터(78a, 78b) 및 보조 영역(80)을 가열하는 보조 램프 히터(82a, 82b)가 배치된다. 석영관(62)의 외벽면(63a, 63b)에는, 각 제2 램프 히터(78a, 78b)에 대향하여 원통형 렌즈(84a 내지 84c 및 86a 내지 86c)가 장착된다. 원통형 렌즈(84a 내지 84c 및 86a 내지 86c)는, 제2 램프 히터(78a, 78b)로부터 사출된 가열광(R)을 화살표 Z 방향으로 집광하는 특성을 갖는다. 원통형 렌즈(84a 내지 84c 및 86a 내지 86c)는 기판(12)의 열처리면(12a)과 평행한 방향이며, 기판(12)의 이동 방향(화살표 Z 방향)과 직교하는 방향으로 연장된다.In the outer wall portion of the quartz tube 62, first lamp heaters 74a and 74b for heating the first region 72 from the lower side, second lamp heaters 78a and 78b for heating the second region 76, and Auxiliary lamp heaters 82a and 82b for heating the auxiliary region 80 are disposed. Cylindrical lenses 84a to 84c and 86a to 86c are mounted on the outer wall surfaces 63a and 63b of the quartz tube 62 to face the second lamp heaters 78a and 78b. The cylindrical lenses 84a to 84c and 86a to 86c have the property of condensing the heating light R emitted from the second lamp heaters 78a and 78b in the direction of the arrow Z. The cylindrical lenses 84a to 84c and 86a to 86c are directions parallel to the heat treatment surface 12a of the substrate 12 and extend in a direction orthogonal to the moving direction (arrow Z direction) of the substrate 12.

또한, 기판 열처리 장치(60)에서는, 제1 영역(72)은 제1 실시 형태의 기판 열처리 장치(10)의 제1 영역(22) 및 제3 영역(26)에 대응하고, 제2 영역(76)은 제1 실시 형태의 기판 열처리 장치(10)의 제2 영역(24)에 대응한다. 보조 영역(80)은, 제2 영역(76)에 반송된 기판(12)의 상단부측의 온도를 소정의 가열 온도로 유지하기 위한 영역이며, 온도 조건에 따라서는 생략하는 것도 가능하다.In the substrate heat treatment apparatus 60, the first region 72 corresponds to the first region 22 and the third region 26 of the substrate heat treatment apparatus 10 of the first embodiment, and the second region ( 76 corresponds to the second region 24 of the substrate heat treatment apparatus 10 of the first embodiment. The auxiliary region 80 is a region for maintaining the temperature at the upper end side of the substrate 12 conveyed to the second region 76 at a predetermined heating temperature, and may be omitted depending on the temperature conditions.

기판 홀더(64)에 고정된 2매의 기판(12)은 연직 방향 하단부측의 제1 영역(72)에 반입되고, 제1 영역(72)에 있어서 제1 램프 히터(74a, 74b)로부터 사출되는 가열광(R)에 의해 예비 가열된다. 이어서, 기판(12)은 연직 방향 상단부측의 제2 영역(76)으로 이동한다. 제2 영역(76)에서는, 제2 램프 히터(78a, 78b)로부터 사출된 가열광(R)이 원통형 렌즈(84a 내지 84c 및 86a 내지 86c)에 의해 집광되어, 각 기판(12)에 조사된다. 이에 따라, 2매의 기판(12)의 열처리면(12a)은 제1 영역(72)보다도 높은 원하는 가열 온도에서 동시에 가열 처리된다. 또한, 가열 처리가 행해지는 동안, 보조 램프 히터(82a, 82b)는 상부의 보조 영역(80)의 온도를 소정 온도로 유지하고 있다. 제2 영역(76)에 있어서의 가열 처리가 종료되면, 기판(12)은 다시 제1 영역(72)으로 하강하여 가열된 후, 외부로 반출됨으로써 가열 처리가 종료된다.Two board | substrates 12 fixed to the board | substrate holder 64 are carried in to the 1st area | region 72 of the lower side of a perpendicular direction, and ejected from the 1st lamp heater 74a, 74b in the 1st area | region 72. FIG. It is preheated by heating light R which becomes. Subsequently, the substrate 12 moves to the second region 76 on the vertical upper end side. In the second region 76, the heating light R emitted from the second lamp heaters 78a and 78b is collected by the cylindrical lenses 84a to 84c and 86a to 86c and irradiated onto the respective substrates 12. . As a result, the heat treatment surfaces 12a of the two substrates 12 are simultaneously heated at a desired heating temperature higher than that of the first region 72. In addition, during the heat treatment, the auxiliary lamp heaters 82a and 82b maintain the temperature of the upper auxiliary region 80 at a predetermined temperature. When the heat treatment in the second region 76 is completed, the substrate 12 is lowered to the first region 72 again, heated, and then transported to the outside to finish the heat treatment.

이상과 같이, 기판 열처리 장치(60)는 기판(12)을 상하로 왕복 동작시켜 가열 처리를 행하기 때문에, 상부의 보조 영역(80)을 필요 최소한의 범위로 하여, 높이 방향에 대한 장치의 소형화를 달성할 수 있다. 또한, 기판(12)의 이동 거리가 단축되는 만큼, 가열 처리에 필요로 되는 처리 시간도 단축된다. 또한, 기판 열처리 장치(60)가 종형이기 때문에 점유 바닥 면적이 적어진다는 이점이 있다.As described above, the substrate heat treatment apparatus 60 performs the heat treatment by reciprocating the substrate 12 up and down, so that the upper auxiliary region 80 is in a required minimum range, and the size of the apparatus in the height direction is reduced. Can be achieved. In addition, as the movement distance of the substrate 12 is shortened, the processing time required for the heat treatment is also shortened. In addition, since the substrate heat treatment apparatus 60 is vertical, there is an advantage that the occupied floor area is reduced.

또한, 제2 실시 형태의 기판 열처리 장치(60)는, 제1 실시 형태의 기판 열처리 장치(10)와 마찬가지로 다양한 변형이 가능하다.In addition, the board | substrate heat treatment apparatus 60 of 2nd Embodiment can be variously modified similarly to the board | substrate heat treatment apparatus 10 of 1st Embodiment.

예를 들어, 제1 램프 히터(74a, 74b), 제2 램프 히터(78a, 78b) 및 보조 램프 히터(82a, 82b)는, 기판(12)의 위치에 따라 공급하는 전류를 제어함으로써 기판(12)을 필요 최소한의 전류로 효율적으로 가열 처리할 수 있다.For example, the first lamp heaters 74a and 74b, the second lamp heaters 78a and 78b, and the auxiliary lamp heaters 82a and 82b are formed by controlling a current to be supplied depending on the position of the substrate 12. 12) can be heated efficiently with the minimum current required.

또한, 제2 램프 히터(78a, 78b)로부터 사출되는 가열광(R)을 집광하는 원통형 렌즈(84a 내지 84c 및 86a 내지 86c)는, 도 11a에 도시하는 원통형 렌즈(54a 내지 54c)와 마찬가지로 각 초점 위치를 상이하게 함으로써, 기판(12)의 이동시의 위치 변동에 의한 열처리면(12a)의 가열 불균일을 억제할 수 있다.In addition, the cylindrical lenses 84a to 84c and 86a to 86c that collect the heating light R emitted from the second lamp heaters 78a and 78b are similar to the cylindrical lenses 54a to 54c shown in FIG. 11A. By changing the focal position, it is possible to suppress the heating unevenness of the heat treatment surface 12a due to the positional change during the movement of the substrate 12.

또한, 원통형 렌즈(84a 내지 84c 및 86a 내지 86c)의 매수는, 기판(12)에 조사되는 가열광(R)의 필요한 선 폭이나 기판(12)의 필요한 이동 속도에 따라 적절히 변경할 수 있다. 또한, 기판(12)의 이동 속도는, 반도체 웨이퍼, 액정용 기판, 태양 전지용 기판의 각 기판(12)에 대하여 3 내지 30cm/초의 범위에서 설정하는 것이 바람직하다.In addition, the number of cylindrical lenses 84a-84c and 86a-86c can be suitably changed with the required line width of the heating light R irradiated to the board | substrate 12, and the required moving speed of the board | substrate 12. As shown in FIG. Moreover, it is preferable to set the moving speed of the board | substrate 12 in the range of 3-30 cm / sec with respect to each board | substrate 12 of a semiconductor wafer, a liquid crystal substrate, and a solar cell substrate.

또한, 원통형 렌즈(84a 내지 84c 및 86a 내지 86c)는 석영관(62)의 내벽면에 장착하거나, 또는 외벽면(63a, 63b) 및 내벽면의 양쪽에 장착하거나, 혹은 석영관(62)과 일체로 형성해도 좋다. 원통형 렌즈(84a 내지 84c 및 86a 내지 86c)의 형상은, 제1 실시 형태의 경우와 마찬가지로 단면 형상이 평볼록 렌즈 형상이어도 좋고, 양볼록 렌즈 형상이어도 좋다.In addition, the cylindrical lenses 84a to 84c and 86a to 86c are mounted on the inner wall surface of the quartz tube 62, or mounted on both of the outer wall surfaces 63a and 63b and the inner wall surface, or the quartz tube 62 and the like. You may form integrally. The shapes of the cylindrical lenses 84a to 84c and 86a to 86c may be flat convex lens shapes or may be biconvex lens shapes as in the case of the first embodiment.

또한, 제1 영역(72) 및 보조 영역(80)에 있어서의 기판(12)을 가열하기 위한 가열 수단으로서는, 제1 램프 히터(74a, 74b) 및 보조 램프 히터(82a, 82b) 대신에 예를 들어 전기 저항 히터 등을 사용할 수도 있다.In addition, as heating means for heating the board | substrate 12 in the 1st area | region 72 and the auxiliary area | region 80, it replaces with the 1st lamp heater 74a, 74b and the auxiliary lamp heater 82a, 82b. For example, an electric resistance heater or the like can be used.

[제3 실시 형태] [Third embodiment]

도 13은, 제3 실시 형태의 횡형의 기판 열처리 장치(200)의 종단면도이다. 기판 열처리 장치(200)에서는, 반도체 웨이퍼, 액정용 기판 또는 태양 전지용 기판인 기판(12)에 대한 열처리를 행할 수 있다.FIG. 13: is a longitudinal cross-sectional view of the horizontal substrate heat processing apparatus 200 of 3rd Embodiment. In the substrate heat treatment apparatus 200, heat treatment may be performed on the substrate 12, which is a semiconductor wafer, a liquid crystal substrate, or a solar cell substrate.

기판 열처리 장치(200)는, 열처리면(12a)을 연직 하측 방향을 향하게 한 상태에서 기판(12)을 화살표 X 방향으로 수평 이동시키고, 기판(12)의 열처리면(12a)을 연직 하측 방향으로부터 가열 처리하는 장치이다. 기판 열처리 장치(200)는, 석영관(214)과, 석영관(214)의 양단부에 배치되는 게이트(216a, 216b)를 구비한다. 기판(12)은, 로드(218)의 단부에 고정된 기판 홀더(220)에 의해 열처리면(12a)의 주위가 유지되고, 석영관(214) 내를 화살표 X 방향으로 이동한다.The substrate heat treatment apparatus 200 horizontally moves the substrate 12 in the arrow X direction while the heat treatment surface 12a is oriented vertically downward, and moves the heat treatment surface 12a of the substrate 12 from the vertical downward direction. It is a device for heat treatment. The substrate heat treatment apparatus 200 includes a quartz tube 214 and gates 216a and 216b disposed at both ends of the quartz tube 214. The board | substrate 12 is hold | maintained around the heat processing surface 12a by the board | substrate holder 220 fixed to the edge part of the rod 218, and moves the inside of the quartz tube 214 to arrow X direction.

석영관(214)에는, 기판(12)을 예비 가열 온도(제1 온도)로 가열하는 제1 영역(222), 열처리면(12a)을 어닐 온도(제2 온도)로 가열하는 제2 영역(224) 및 기판(12)을 보조 가열 온도(제3 온도)로 가열하는 제3 영역(226)이 형성된다. 제1 영역(222), 제2 영역(224) 및 제3 영역(226)의 열처리면(12a)의 온도는, 온도 검출기(228, 230 및 234)에 의해 검출된다. 또한, 석영관(214)의 내부에는, 분위기 가스 또는 퍼지 가스를 공급하는 가스 분출기(234)가 배치된다. 제1 영역(222), 제2 영역(224) 및 제3 영역(226)에 있어서의 석영관(14)의 상하의 외벽부 근방에는, 제1 램프 히터(236a, 236b)(제1 가열 수단), 제2 램프 히터(238a, 238b)(제2 가열 수단) 및 제3 램프 히터(240a, 240b)(제3 가열 수단)가 배치된다.The quartz tube 214 has a first region 222 for heating the substrate 12 to a preliminary heating temperature (first temperature), and a second region for heating the heat treatment surface 12a to an annealing temperature (second temperature) ( A third region 226 is formed that heats 224 and substrate 12 to an auxiliary heating temperature (third temperature). The temperature of the heat treatment surface 12a of the first region 222, the second region 224, and the third region 226 is detected by the temperature detectors 228, 230, and 234. In addition, a gas ejector 234 for supplying an atmosphere gas or a purge gas is disposed inside the quartz tube 214. First lamp heaters 236a and 236b (first heating means) near upper and lower outer wall portions of the quartz tube 14 in the first region 222, the second region 224, and the third region 226. , Second lamp heaters 238a and 238b (second heating means) and third lamp heaters 240a and 240b (third heating means) are disposed.

제2 영역(224)에 있어서의 석영관(214)의 내벽면(215)에는, 기판(12)의 하부에 배치되어, 열처리면(12a)을 연직 하측 방향으로부터 가열하는 복수의 원통형 렌즈(244a 내지 244c)(집광 렌즈)가 배치된다. 원통형 렌즈(244a 내지 244c)는 기판(12)의 열처리면(12a)에 평행하며, 화살표 X 방향과 직교하는 수평 방향으로 연장된다. 원통형 렌즈(244a 내지 244c)는 연장되는 방향과 직교하는 방향으로만 집광 특성을 갖고, 열처리면(12a)에 대하여 가열광(R)을 기판(12)의 이동 방향(화살표 X 방향)과 직교하는 방향으로 조사한다.On the inner wall surface 215 of the quartz tube 214 in the second region 224, a plurality of cylindrical lenses 244a disposed below the substrate 12 and heating the heat treatment surface 12a from the vertical lower direction. To 244c) (condensing lens). The cylindrical lenses 244a to 244c are parallel to the heat treatment surface 12a of the substrate 12 and extend in the horizontal direction orthogonal to the arrow X direction. The cylindrical lenses 244a to 244c have condensing properties only in the direction orthogonal to the extending direction, and the heating light R is orthogonal to the moving direction (arrow X direction) of the substrate 12 with respect to the heat treatment surface 12a. Investigate in the direction.

이상과 같이 구성되는 기판 열처리 장치(200)에 있어서, 기판(12)은 석영관(214)의 게이트(216a)를 통해 제1 영역(222)에 반입된다. 제1 영역(222)에 반입된 기판(12)은, 제1 램프 히터(236a, 236b)에 의해 예비 가열 온도까지 가열된다. 이어서, 기판(12)은 제2 영역(224)으로 이동하고, 기판(12)의 상면측이 제2 램프 히터(238a)에 의해 가열된다. 또한, 제2 영역(224)에서는, 화살표 X 방향으로 이동하는 기판(12)의 열처리면(12a)이 원통형 렌즈(244a 내지 244c)에 의해 집광된 제2 램프 히터(238b)로부터의 가열광(R)에 의해 연직 하측 방향으로부터 어닐 온도까지 가열된다.In the substrate heat treatment apparatus 200 configured as described above, the substrate 12 is carried into the first region 222 through the gate 216a of the quartz tube 214. The substrate 12 carried in the first region 222 is heated to the preliminary heating temperature by the first lamp heaters 236a and 236b. Subsequently, the substrate 12 moves to the second region 224, and the upper surface side of the substrate 12 is heated by the second lamp heater 238a. Further, in the second region 224, the heating light from the second lamp heater 238b in which the heat treatment surface 12a of the substrate 12 moving in the arrow X direction is collected by the cylindrical lenses 244a to 244c ( R) is heated from the vertical downward direction to the annealing temperature.

이 경우, 석영관(214) 내의 가열광(R)에 의해 가열된 석영관(214) 내의 분위기는 팽창되기 때문에 상승하려고 한다. 그러나, 가열된 분위기는 기판(12)에 의해 차단되어 상측 방향으로 달아나지 않기 때문에, 하면의 열처리면(12a)에 체류한다. 따라서, 가열된 분위기가 상승함에 따른 열의 확산은 기판(12)에 의해 억제되고, 열처리면(12a)은 가열광(R)에 의해 효율적으로 가열된다. 또한, 가열된 분위기는, 열처리면(12a)에 체류하기 때문에 열처리면(12a)에 따라 큰 온도 구배가 발생하지 않는다. 그 결과, 열처리면(12a)은, 적은 가열 에너지로 원하는 어닐 온도까지 단시간이면서도 균일하게 표피 가열된다.In this case, since the atmosphere in the quartz tube 214 heated by the heating light R in the quartz tube 214 expands, it is going to rise. However, since the heated atmosphere is blocked by the substrate 12 and does not run upward, it remains on the heat treatment surface 12a of the lower surface. Therefore, diffusion of heat as the heated atmosphere rises is suppressed by the substrate 12, and the heat treatment surface 12a is efficiently heated by the heating light R. As shown in FIG. In addition, since the heated atmosphere stays on the heat treatment surface 12a, a large temperature gradient does not occur along the heat treatment surface 12a. As a result, the heat treatment surface 12a is uniformly heated to the desired annealing temperature with a small heating energy for a short time evenly.

제2 영역(224)에 있어서, 열처리면(12a)의 전체면이 원하는 어닐 온도까지 가열된 기판(12)은 제3 영역(226)으로 이동한다. 이어서, 기판(12)은 제2 영역(224)에서 보조 가열 온도까지 가열된 후, 게이트(216b)를 통해 다음 처리 공정으로 반출된다. 또한, 기판(12)의 이동 속도는, 반도체 웨이퍼, 액정용 기판, 태양 전지용 기판의 각 기판(12)에 대하여 3 내지 30cm/초의 범위에서 설정하는 것이 바람직하다.In the second region 224, the substrate 12 heated to the desired annealing temperature of the entire surface of the heat treatment surface 12a moves to the third region 226. Subsequently, the substrate 12 is heated to the auxiliary heating temperature in the second region 224 and then carried out to the next processing process through the gate 216b. Moreover, it is preferable to set the moving speed of the board | substrate 12 in the range of 3-30 cm / sec with respect to each board | substrate 12 of a semiconductor wafer, a liquid crystal substrate, and a solar cell substrate.

[제4 실시 형태] [Fourth Embodiment]

도 14a는, 제4 실시 형태의 횡형의 기판 열처리 장치(250)의 종단면이다. 기판 열처리 장치(250)에서는, 반도체 웨이퍼, 액정용 기판 또는 태양 전지용 기판인 기판(12)에 대한 열처리를 행할 수 있다.14A is a longitudinal section of the horizontal substrate heat treatment apparatus 250 of the fourth embodiment. In the substrate heat treatment apparatus 250, heat treatment may be performed on the substrate 12, which is a semiconductor wafer, a liquid crystal substrate, or a solar cell substrate.

기판 열처리 장치(250)는 기판(12)을 연직 상태로 지지하고, 석영관(252) 내를 수평 방향으로 이동시켜, 가열 처리면(12a)을 수평 방향으로부터 가열 처리하는 장치이다. 석영관(252) 내의 상부에는, 분위기 가스 또는 퍼지 가스를 공급하기 위한 가스 분출기(253)가 배치된다. 기판(12)의 반입측으로부터 반출측에 이르는 제1 영역, 제2 영역 및 제3 영역에서의 석영관(252)의 양측부에는, 제1 램프 히터(254a, 254b)(제1 가열 수단), 제2 램프 히터(256a, 256b)(제2 가열 수단) 및 제3 램프 히터(258a, 258b)(제3 가열 수단)가 순차 배치된다. 제2 영역에서의 제2 램프 히터(256b)와 석영관(252) 사이에는, 기판(12)의 이동 방향으로 열처리면(12a)을 수평 방향으로부터 가열하는 3개의 원통형 렌즈(260a 내지 260c)가 배치된다. 원통형 렌즈(260a 내지 260c)는, 석영관(252)의 외벽면(252a)에 연직 방향으로 연장되어 장착된다. 원통형 렌즈(260a 내지 260c)는 연장되는 방향과 직교하는 방향으로만 집광 특성을 갖고, 열처리면(12a)에 대하여 가열광(R)을 기판(12)의 이동 방향과 직교하는 방향으로 조사한다.The substrate heat treatment apparatus 250 is a device that supports the substrate 12 in a vertical state, moves the inside of the quartz tube 252 in the horizontal direction, and heat-treats the heat treatment surface 12a from the horizontal direction. In the upper part of the quartz tube 252, the gas ejector 253 for supplying atmospheric gas or purge gas is arrange | positioned. First lamp heaters 254a and 254b (first heating means) on both sides of the quartz tube 252 in the first region, the second region, and the third region from the carrying in side to the carrying out side of the substrate 12. The second lamp heaters 256a and 256b (second heating means) and the third lamp heaters 258a and 258b (third heating means) are sequentially arranged. Between the second lamp heater 256b and the quartz tube 252 in the second region, three cylindrical lenses 260a to 260c for heating the heat treatment surface 12a from the horizontal direction in the moving direction of the substrate 12 are provided. Is placed. The cylindrical lenses 260a to 260c extend in the vertical direction and are mounted on the outer wall surface 252a of the quartz tube 252. The cylindrical lenses 260a to 260c have condensing characteristics only in the direction orthogonal to the extending direction, and irradiate the heating light R to the heat treatment surface 12a in a direction orthogonal to the moving direction of the substrate 12.

이상과 같이 구성되는 기판 열처리 장치(250)에 있어서, 기판(12)은 연직 상태에서 석영관(252) 내에 반입되어, 제1 램프 히터(254a, 254b)로부터 사출된 가열광(R)에 의해 제1 온도인 예비 가열 온도로 가열된다. 이어서, 기판(12)은 제2 램프 히터(256a, 256b) 사이로 이동하고, 제2 램프 히터(256a, 256b)로부터 사출된 가열광(R)에 의해 수평 방향으로부터 가열된다. 제2 램프 히터(256b)로부터 사출된 가열광(R)은, 원통형 렌즈(260a 내지 260c)에 의해 집광되어, 기판(12)의 열처리면(12a)을 예비 가열 온도보다도 높은 제2 온도인 어닐 온도로 가열한다. 열처리면(12a)이 어닐 온도로 가열된 기판(12)은 제3 램프 히터(258a, 258b) 사이로 이동하고, 제3 램프 히터(258a, 258b)로부터 사출된 가열광(R)에 의해 제3 온도인 보조 가열 온도로 가열된 후, 석영관(252)으로부터 반출된다.In the board | substrate heat treatment apparatus 250 comprised as mentioned above, the board | substrate 12 is carried in the quartz tube 252 in a perpendicular state, and is heated by the heating light R emitted from the 1st lamp heaters 254a and 254b. It is heated to a preheating temperature which is the first temperature. Subsequently, the substrate 12 moves between the second lamp heaters 256a and 256b and is heated from the horizontal direction by the heating light R emitted from the second lamp heaters 256a and 256b. The heating light R emitted from the second lamp heater 256b is collected by the cylindrical lenses 260a to 260c to anneal the heat treatment surface 12a of the substrate 12 to a second temperature higher than the preheating temperature. Heat to temperature The substrate 12 in which the heat treatment surface 12a is heated to the annealing temperature is moved between the third lamp heaters 258a and 258b, and is heated by the heating light R emitted from the third lamp heaters 258a and 258b. After heating to the auxiliary heating temperature which is a temperature, it is carried out from the quartz tube 252.

기판 열처리 장치(250)는 기판(12)을 직립 상태로 지지하여 석영관(252) 내를 수평 방향에 이동시키고, 열처리면(12a)을 수평 방향으로부터 가열함으로써, 열처리면(12a)을 효율적으로 가열 처리할 수 있다. 즉, 가열광(R)에 의해 가열된 분위기는 열처리면(12a)에 따라 상승하기 때문에, 가열된 분위기가 열처리면(12a)으로부터 확산되지 않고, 따라서 열처리면(12a)이 효율적으로 표피 가열된다. 또한, 기판 열처리 장치(250)는 기판(12)을 직립 상태로 반송하고 있기 때문에, 기판(12)이 자중(自重)으로 휘지 않고, 열처리면(12a)을 균일하게 가열할 수 있음과 함께, 기판(12)의 치수에 따라 점유 바닥 면적이 증대될 우려도 없다. 또한, 기판(12)의 이동 속도는 반도체 웨이퍼, 액정용 기판, 태양 전지용 기판의 각 기판(12)에 대하여 3 내지 30cm/초의 범위에서 설정하는 것이 바람직하다.The substrate heat treatment apparatus 250 supports the substrate 12 in an upright state, moves the inside of the quartz tube 252 in the horizontal direction, and heats the heat treatment surface 12a from the horizontal direction, thereby efficiently heating the heat treatment surface 12a. It can be heat treated. That is, since the atmosphere heated by the heating light R rises along the heat treatment surface 12a, the heated atmosphere does not diffuse from the heat treatment surface 12a, so that the heat treatment surface 12a is efficiently skin-heated. . Moreover, since the board | substrate heat treatment apparatus 250 conveys the board | substrate 12 in an upright state, the board | substrate 12 can heat the heat processing surface 12a uniformly, without bending under the own weight, There is no fear that the occupied floor area may increase depending on the dimensions of the substrate 12. Moreover, it is preferable to set the moving speed of the board | substrate 12 in the range of 3-30 cm / sec with respect to each board | substrate 12 of a semiconductor wafer, a liquid crystal substrate, and a solar cell substrate.

[제5 실시 형태] [Fifth Embodiment]

도 14b는, 제5 실시 형태의 횡형의 기판 열처리 장치(270)의 종단면이다. 기판 열처리 장치(270)에서는, 반도체 웨이퍼, 액정용 기판 또는 태양 전지용 기판인 기판(12)에 대한 열처리를 행할 수 있다.14B is a longitudinal section of the horizontal substrate heat treatment apparatus 270 of the fifth embodiment. In the substrate heat treatment apparatus 270, heat treatment may be performed on the substrate 12, which is a semiconductor wafer, a liquid crystal substrate, or a solar cell substrate.

기판 열처리 장치(270)는, 제4 실시 형태의 기판 열처리 장치(250)를 연직 방향(화살표 Z 방향)에 대하여 기판(12)의 열처리면(12a)측으로 각도 θ만큼 경사지게 구성한 장치이다. 따라서, 원통형 렌즈(260a 내지 260c)는 기판(12)의 하부에 경사지게 배치되어, 열처리면(12a)을 경사 하측 방향으로부터 가열한다. 또한, 기판 열처리 장치(250)와 동일한 구성 요건에 동일한 참조 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.The board | substrate heat treatment apparatus 270 is the apparatus which comprised the board | substrate heat treatment apparatus 250 of 4th Embodiment inclining by the angle (theta) toward the heat treatment surface 12a side of the board | substrate 12 with respect to a perpendicular direction (arrow Z direction). Accordingly, the cylindrical lenses 260a to 260c are disposed obliquely below the substrate 12 to heat the heat treatment surface 12a from the inclined lower direction. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structural component same as the board | substrate heat treatment apparatus 250, and the description is abbreviate | omitted.

기판 열처리 장치(270)에서는, 기판(12)은 열처리면(12a)측으로 각도 θ만큼 경사진 상태에서 수평 방향으로 이동하고, 경사진 상태에서 제1 램프 히터(254a, 254b), 제2 램프 히터(256a, 256b) 및 제3 램프 히터(258a, 258b)에 의해 가열 처리된다. 이 경우, 가열광(R)에 의해 가열된 분위기는 연직 방향에 대하여 하측 방향으로 경사진 기판(12)의 열처리면(12a)에 따라 상승한다. 또한, 기판(12)은, 열처리면(12a)측으로 각도 θ만큼 경사지게 배치되어 있기 때문에, 열처리면(12a)에 따라 상승하는 분위기는 제4 실시 형태에 있어서의 직립 상태로 배치된 기판(12)의 경우보다도 열처리면(12a)에 체류하는 시간이 길고, 또한 확산도 억제된다. 따라서, 열처리면(12a)은 가열광(R)에 의해 더욱 효과적으로 표피 가열된다. 또한, 기판(12)의 이동 속도는 반도체 웨이퍼, 액정용 기판, 태양 전지용 기판의 각 기판(12)에 대하여 3 내지 30cm/초의 범위에서 설정하는 것이 바람직하다.In the substrate heat treatment apparatus 270, the substrate 12 moves in the horizontal direction in a state inclined by the angle θ toward the heat treatment surface 12a, and in the inclined state, the first lamp heaters 254a and 254b and the second lamp heater. The heat treatment is performed by the 256a and 256b and the third lamp heaters 258a and 258b. In this case, the atmosphere heated by the heating light R rises along the heat treatment surface 12a of the substrate 12 inclined downward with respect to the vertical direction. Moreover, since the board | substrate 12 is arrange | positioned inclined by the angle (theta) to the heat processing surface 12a side, the atmosphere which rises along the heat processing surface 12a is the board | substrate 12 arrange | positioned in the upright state in 4th Embodiment. In this case, the residence time on the heat treatment surface 12a is longer, and the diffusion is also suppressed. Therefore, the heat treatment surface 12a is skin-heated more effectively by the heating light R. FIG. Moreover, it is preferable to set the moving speed of the board | substrate 12 in the range of 3-30 cm / sec with respect to each board | substrate 12 of a semiconductor wafer, a liquid crystal substrate, and a solar cell substrate.

[제6 실시 형태] [Sixth Embodiment]

도 15는, 제6 실시 형태의 종형의 기판 열처리 장치(100)의 반도체 웨이퍼의 면에 평행한 종단면도이다. 도 16a는, 제6 실시 형태의 종형의 기판 열처리 장치(100)의 반도체 웨이퍼(105)의 면에 직교하는 종단면도이며, 도 16b는 제6 실시 형태의 종형의 기판 열처리 장치(100)의 제1 영역(120), 제2 영역(130) 및 제3 영역(140)에 있어서의 로내 온도의 설명도이다.FIG. 15: is a longitudinal cross-sectional view parallel to the surface of the semiconductor wafer of the vertical substrate heat processing apparatus 100 of 6th Embodiment. 16A is a longitudinal cross-sectional view orthogonal to the surface of the semiconductor wafer 105 of the vertical substrate heat treatment apparatus 100 of the sixth embodiment, and FIG. 16B is a cross sectional view of the vertical substrate heat treatment apparatus 100 of the sixth embodiment. It is explanatory drawing of the furnace temperature in 1 area | region 120, the 2nd area | region 130, and the 3rd area | region 140. FIG.

도 15 및 도 16a, 도 16b에 있어서, 참조 부호 101은 제6 실시 형태인 편평로, 참조 부호 102는 내화ㆍ단열재로 이루어지는 로체, 참조 부호 103은 전원에 접속된 전기 저항 히터 또는 램프 히터, 참조 부호 104는 석영관, 참조 부호 113, 115는 전원에 접속된 램프 히터, 참조 부호 120은 제1 영역, 참조 부호 130은 제2 영역, 참조 부호 140은 제3 영역이다. 반도체 웨이퍼(105)의 치수는, 특별히 한정되지 않지만 현재는 12 내지 18인치가 많이 사용되고 있다. 도 15는, 편평로를 반도체 웨이퍼(105)의 표면(디바이스를 형성하는 주된 면)에 따라 절단한 단면도이고, 도 16a는 이것과 직교하는 단면도이고, 로의 폭에 대하여 후자가 전자보다 작아져 있으며, 반도체 웨이퍼(105)의 면에 히터를 가능한 한 접근시켜 반도체 웨이퍼(105)를 균일하게 가열한다.15 and 16A and 16B, reference numeral 101 denotes a flat path of a sixth embodiment, reference numeral 102 denotes a furnace made of a refractory / insulating material, reference numeral 103 denotes an electric resistance heater or a lamp heater connected to a power source; Reference numeral 104 denotes a quartz tube, reference numerals 113 and 115 denote lamp heaters connected to a power source, reference numeral 120 denotes a first region, reference numeral 130 a second region, and reference numeral 140 a third region. Although the dimension of the semiconductor wafer 105 is not specifically limited, 12 to 18 inches are currently used a lot. FIG. 15 is a cross-sectional view of the flat path cut along the surface of the semiconductor wafer 105 (main surface forming the device), FIG. 16A is a cross-sectional view perpendicular to this, and the latter is smaller than the former with respect to the width of the furnace. The heater is brought close to the surface of the semiconductor wafer 105 as much as possible to uniformly heat the semiconductor wafer 105.

반도체 웨이퍼(105)는 제2 영역(130)을 정지하지 않고 통과하기 때문에, 반도체 웨이퍼(105)의 원주 단부 테두리를 가열할 필요가 없다. 도 15에 있어서는, 편평로의 폭이 좁은 측에는 램프 히터는 배치되어 있지 않다. 한편, 제1 영역(120) 및 제3 영역(140)에는 반도체 웨이퍼(105)가 정지하기 때문에, 균일한 가열 상태를 확보하기 위해 로의 전체면에 히터(103, 115)가 배치되어 있다.Since the semiconductor wafer 105 passes through the second region 130 without stopping, it is not necessary to heat the circumferential end edge of the semiconductor wafer 105. In FIG. 15, the lamp heater is not arrange | positioned at the narrow side of the flat path. On the other hand, since the semiconductor wafer 105 stops in the first region 120 and the third region 140, the heaters 103 and 115 are disposed on the entire surface of the furnace to ensure a uniform heating state.

로내에는, 가스 분출기(123)로부터 분위기 가스 혹은 퍼지 가스가 공급되고 있으며, 어닐에 의해 반도체 웨이퍼(105)의 표면으로부터 발생한 가스 등은, 저부로부터 로외로 방출된다. 이 가스의 유량은, 온도 분포에 영향을 주지 않을 정도의 소량으로 되어 있다.Atmospheric gas or purge gas is supplied from the gas ejector 123 into the furnace, and gas generated from the surface of the semiconductor wafer 105 by annealing is discharged from the bottom to the outside of the furnace. The flow rate of this gas is small enough to not affect the temperature distribution.

도 16b는, 예비 가열이 완료된 직후의 로내에 형성되는 온도 분포를 나타낸다. 제1 영역(120)의 온도 분포는 20T로 표시되어 있고, 제1 온도에 상당한다. 또한, 어닐된 반도체 웨이퍼(105)는 예비 가열할 필요가 없기 때문에, 램프 히터(115)를 차단하면 제1 영역(120)의 온도 분포는 20T'과 같이 로의 삽입측을 향해 강하되어, 반도체 웨이퍼(105)를 급속히 냉각할 수 있다.16B shows the temperature distribution formed in the furnace immediately after the preheating is completed. The temperature distribution of the first region 120 is indicated by 20T and corresponds to the first temperature. In addition, since the annealed semiconductor wafer 105 does not need to be preheated, when the lamp heater 115 is cut off, the temperature distribution of the first region 120 is lowered toward the insertion side of the furnace such as 20T 'and the semiconductor wafer 105 can be cooled rapidly.

제6 실시 형태의 가장 특징적인 점은 반도체 웨이퍼(105)가 이동 중인 제2 영역(130)에 형성되는 온도 분포 30T이며, 이 온도 분포 30T의 피크 온도 30P가 결정 결함 개선 온도인 850 내지 1100℃, 또는 절연막 개질 온도인 500 내지 750℃의 범위 내에 들어가면서도 온도 분포 20T 및 40T와 연속적으로 연결되어 있다. 이러한 프로파일을 갖는 온도 분포 30T를 형성하기 위해서는, 피크 온도 30P 근방의 램프 히터(113)의 배치 밀도를 높게 하거나, 및/또는 전력을 크게 하는 등의 방법이 가능하다.The most characteristic point of 6th Embodiment is the temperature distribution 30T formed in the 2nd area | region 130 in which the semiconductor wafer 105 is moving, The peak temperature 30P of this temperature distribution 30T is 850-1100 degreeC which is a crystal defect improvement temperature. Or within the range of 500 to 750 ° C., which is the insulating film modification temperature, and is continuously connected to the temperature distributions 20T and 40T. In order to form the temperature distribution 30T having such a profile, a method such as increasing the batch density of the lamp heater 113 near the peak temperature 30P and / or increasing the power is possible.

반도체 웨이퍼(105)는, U자 형상 지주(106)로부터 내측을 향해 돌출된 복수의 갈고리(107)와, 상부 고정판(108)으로 이루어지는 지그에 의해 단부 테두리가 유지되고 있으며, 저판(119)을 미끄럼 이동 가능하게 관통하는 리프터(117)에 의해 로내를 이동한다. 이들 부재(106, 107, 108, 117)로 이루어지는 반도체 웨이퍼(105)의 지지 지그는, 가능한 한 열용량이 작아지도록 얇으면서도 열전도성이 양호한 재료로 제조되고 있다. 또한, 반도체 웨이퍼(105)는, 제1 영역(120)에 있어서 바람직하게는 균일하게 가열되기 때문에, 제2 영역(130)에서의 어닐 중에 반도체 웨이퍼(105)와 지그의 접촉부에 있어서의 열 이동은 거의 없다.In the semiconductor wafer 105, an edge of an edge is held by a jig consisting of a plurality of hooks 107 protruding inward from the U-shaped strut 106 and the upper fixing plate 108. The inside of the furnace is moved by the lifter 117 penetrating so as to slide. The supporting jig of the semiconductor wafer 105 composed of these members 106, 107, 108, and 117 is made of a material that is thin and has good thermal conductivity so that the heat capacity is as small as possible. In addition, since the semiconductor wafer 105 is preferably uniformly heated in the first region 120, heat transfer in the contact portion between the semiconductor wafer 105 and the jig during annealing in the second region 130 is achieved. Is almost none.

그런데, 제2 영역(130)을 이동 중인 반도체 웨이퍼(105)가 순간적으로 정지한 상태를 상정하면, 1매의 반도체 웨이퍼(105)의 온도 분포는, 온도 분포 30T와 동일한 프로파일에서 온도 분포 30T보다 약간 낮은 온도가 되어 있다고 생각된다. 따라서, 제2 영역(130)을 통과 중인 반도체 웨이퍼(105)는, 순차 피크 온도 30P보다 약간 낮은 온도에서 어닐된다. 즉, 어닐 시간은 피크 온도 30P를 통과하는 시간이 된다. 반도체 웨이퍼(105)의 상술한 이동 속도는 어닐 시간을 결정하고, 약 0.1초 이상으로 생각된다.By the way, assuming that the semiconductor wafer 105 moving the second region 130 is temporarily stopped, the temperature distribution of one semiconductor wafer 105 is less than the temperature distribution 30T in the same profile as the temperature distribution 30T. It seems to be slightly low temperature. Therefore, the semiconductor wafer 105 passing through the second region 130 is annealed at a temperature slightly lower than the sequential peak temperature 30P. That is, the annealing time is a time passing the peak temperature 30P. The above-mentioned moving speed of the semiconductor wafer 105 determines the annealing time and is considered to be about 0.1 second or more.

온도 분포 30T'은, 제2 영역(30)의 램프 히터(113)에 전원으로부터의 전류를 투입하지 않는 경우의 온도 분포이다.The temperature distribution 30T 'is a temperature distribution in the case where a current from a power source is not input to the lamp heater 113 in the second region 30.

도 17은, 제6 실시 형태의 종형의 기판 열처리 장치(100)에서 사용되는 램프 히터(113, 115)의 확대 단면도이다. 참조 부호 131은 할로겐 가스 봉입부, 참조 부호 132는 텅스텐 히터, 참조 부호 133은 석영판, 참조 부호 134는 금 반사막, 참조 부호 135는 소켓이다.17 is an enlarged cross-sectional view of the lamp heaters 113 and 115 used in the vertical substrate heat treatment apparatus 100 of the sixth embodiment. Reference numeral 131 denotes a halogen gas encapsulation, reference numeral 132 denotes a tungsten heater, reference numeral 133 denotes a quartz plate, reference numeral 134 denotes a gold reflective film, and reference numeral 135 denotes a socket.

도 18a 및 도 18b는, 제6 실시 형태의 종형의 기판 열처리 장치(100)에 있어서의 반도체 웨이퍼(105)의 전진시 및 후퇴시의 히터의 동작 설명도이다.18A and 18B are explanatory diagrams of the operation of the heater at the time of advancing and retreating the semiconductor wafer 105 in the vertical substrate heat treatment apparatus 100 according to the sixth embodiment.

도 18a 및 도 18b는, 제6 실시 형태의 기판 열처리 장치(100)에 있어서, 반도체 웨이퍼(105)가 제1 영역(120), 제2 영역(130) 또는 제3 영역(140) 중 어디에 위치하고 있는지에 따라 각 영역의 히터를 가열 상태로 하거나, 또는 비가열 상태로 할지를 나타낸다.18A and 18B show a semiconductor wafer 105 located anywhere in the first region 120, the second region 130, or the third region 140 in the substrate heat treatment apparatus 100 of the sixth embodiment. It shows whether the heater of each area | region turns into a heating state or a non-heating state depending on whether there exists.

또한, 도 15 및 도 16a에 도시한 바와 같이 반도체 웨이퍼(105)가 로내를 전진ㆍ후퇴하도록 구성한 경우에는, 후퇴 단계에서는 모든 히터의 전원과의 접속을 차단하고, 반도체 웨이퍼(105)를 간단히 로외로 취출할 수도 있다. 서멀 버짓에 여분이 있는 경우에는, 후퇴 단계에서 추가의 고온 가열을 실시할 수도 있다.15 and 16A, when the semiconductor wafer 105 is configured to advance and retract the inside of the furnace, in the retreat step, the connection to all power sources of the heaters is cut off, and the semiconductor wafer 105 is simply opened. It can also be taken out. If there is excess in the thermal budget, additional high temperature heating may be performed in the retraction step.

도 18b에 있어서, 전진의 경우와 상이한 처리는 다음과 같다. 첫번째, 제1 영역(120)에서의 가열을 행함으로써, 반도체 웨이퍼(105)를 고온 열처리 온도와 로외 온도의 중간 온도로 유지할 수 있다. 또한, 반도체 웨이퍼(105)는, 온도의 유지를 행하지 않고 그대로 취출할 수도 있다. 반도체 웨이퍼(105)가 제3 영역(140)에 배치될 때에 제1 영역(120)을 700 내지 850℃로 가열하면, 반도체 웨이퍼(105)는 전진 단계와 동일한 결정 결함 개선 처리가 2회 동일한 로에서 행해진다. 이어서, 반도체 웨이퍼(105)는, 반도체 웨이퍼(105)가 배치되지 않는 제3 영역(140)에서는 가열할 필요가 없지만, 다음 반도체 웨이퍼(105)를 처리할 예정이 있는 경우에는 생산성을 높이기 위해 가열을 행하는 것이 바람직하다.In Fig. 18B, the processing different from that of the advance is as follows. First, by heating in the first region 120, the semiconductor wafer 105 can be maintained at an intermediate temperature between the high temperature heat treatment temperature and the outside furnace temperature. In addition, the semiconductor wafer 105 can be taken out as it is without maintaining temperature. If the first region 120 is heated to 700 to 850 ° C. when the semiconductor wafer 105 is disposed in the third region 140, the semiconductor wafer 105 has the same crystal defect improvement process as the advance step twice. Is done in. Subsequently, the semiconductor wafer 105 does not need to be heated in the third region 140 in which the semiconductor wafer 105 is not disposed. However, when the semiconductor wafer 105 is to be processed, the semiconductor wafer 105 is heated to increase productivity. It is preferable to carry out.

이상, 종형로에 있어서 1매의 반도체 웨이퍼(105)를 양면 가열하는 제6 실시 형태를 설명했지만, 다음과 같이 변경할 수 있는 것은 명확하다.As mentioned above, although 6th Embodiment which heats one semiconductor wafer 105 on both sides in the vertical furnace was demonstrated, it is clear that it can change as follows.

(A) 종형로는, 도 16a의 한쪽 램프 히터(113)를 제거하고, 반도체 디바이스가 형성되는 편면만을 가열하는 구성으로 한다.(A) The vertical type | mold is set as the structure which removes one lamp heater 113 of FIG. 16A, and heats only one side in which a semiconductor device is formed.

(B) 종형로는, 2매의 반도체 웨이퍼(105)의 이면이 마주보도록 배치한다.(B) In the vertical mold, two semiconductor wafers 105 are arranged such that the rear surfaces thereof face each other.

(C) 종형로는, 횡형로로 대체한다.(C) The vertical furnace is replaced by a horizontal furnace.

(D) 횡형로에 있어서 제1 영역(120)은 입구측으로 하고, 제3 영역(140)은 출구측으로 한다.(D) In the horizontal furnace, the first region 120 is the inlet side, and the third region 140 is the outlet side.

본 발명은, 현재 채용되고 있는 핫 플레이트를 사용하는 FLA 대신에 사용하여, 반도체 웨이퍼의 열처리에 기여할 수 있다.The present invention can be used in place of a FLA using a hot plate currently employed to contribute to heat treatment of a semiconductor wafer.

또한, 본 발명은 상술한 실시 형태로 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위에서 변경하는 것이 가능하다.In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, It is possible to change in the range which does not deviate from the main point of this invention.

10, 60, 100, 200, 250, 270…기판 열처리 장치
12…기판
12a…열처리면
14, 62, 104, 214, 252…석영관
15, 63a, 63b…외벽면
16a, 16b, 216a, 216b…게이트
18, 218…로드
20, 64…기판 홀더
22, 72, 120, 222…제1 영역
24, 76, 130, 224…제2 영역
26, 140, 226…제3 영역
28, 30, 32, 228, 230, 232…온도 검출기
34, 70, 123, 234, 253…가스 분출기
36a 내지 36d, 74a, 74b, 236a, 236b, 254a, 254b…제1 램프 히터
38a, 38b, 78a, 78b, 238a, 238b, 256a, 256b…제2 램프 히터
40a 내지 40d, 240a, 240b, 258a, 258b…제3 램프 히터
42…할로겐 램프
44, 44a 내지 44c, 54a 내지 54c, 84a 내지 84c 및 86a 내지 86c, 244a 내지 244c, 260a 내지 260c…원통형 렌즈
46…제어부
48…기판 이동부
50…위치 검출부
52…가열 처리 프로파일 기억부
66…저판
68, 117…리프터
80…보조 영역
82a, 82b…보조 램프 히터
101…편평로
102…로체
103…전기 저항 히터 또는 램프 히터
105…반도체 웨이퍼
106…U자 형상 지주
107…갈고리
108…상부 고정판
113, 115…램프 히터
119…저판
131…할로겐 가스 봉입부
132…텅스텐 히터
133…석영판
134…금 반사막
135…소켓
R…가열광
r…방사광
10, 60, 100, 200, 250, 270... Substrate Heat Treatment Equipment
12... Board
12a ... Heat treatment surface
14, 62, 104, 214, 252... Quartz tube
15, 63a, 63b... Outer wall face
16a, 16b, 216a, 216b... gate
18, 218... road
20, 64... Substrate holder
22, 72, 120, 222... The first region
24, 76, 130, 224... The second region
26, 140, 226... Third area
28, 30, 32, 228, 230, 232... Temperature detector
34, 70, 123, 234, 253... Gas blower
36a to 36d, 74a, 74b, 236a, 236b, 254a, 254b... First lamp heater
38a, 38b, 78a, 78b, 238a, 238b, 256a, 256b. Second lamp heater
40a to 40d, 240a, 240b, 258a, 258b... Third lamp heater
42 ... Halogen lamp
44, 44a to 44c, 54a to 54c, 84a to 84c and 86a to 86c, 244a to 244c, 260a to 260c. Cylindrical lens
46 ... The control unit
48 ... Board moving part
50 ... Position detector
52 ... Heat Treatment Profile Memory
66 ... Bottom plate
68, 117... Lifter
80 ... Secondary area
82a, 82b... Auxiliary lamp heater
101 ... Flat road
102... Lhotse
103 ... Electric resistance heater or lamp heater
105 ... Semiconductor wafer
106 ... U shaped strut
107 ... hook
108 ... Upper fixing plate
113, 115... Lamp heater
119... Bottom plate
131 ... Halogen gas enclosure
132 ... Tungsten heater
133 ... Quartz plate
134 ... Gold reflector
135 ... socket
R ... Heating light
r… Emission

Claims (23)

반도체 웨이퍼, 액정용 기판 또는 태양 전지용 기판인 기판을 제1 온도로 가열하는 제1 영역과,
상기 제1 온도로 가열된 상기 기판을 제2 온도로 가열하는 제2 영역과,
상기 제2 온도로 가열된 상기 기판을 제3 온도로 가열하는 제3 영역과,
상기 제1 영역의 상기 기판을 가열하기 위한 제1 가열 수단과,
상기 제2 영역의 상기 기판을 가열하기 위한 가열광을 사출하는 램프 히터인 제2 가열 수단과,
상기 제3 영역의 상기 기판을 가열하기 위한 제3 가열 수단과,
상기 기판을 상기 제1 영역으로부터 상기 제2 영역을 통해 상기 제3 영역으로 이동시키는 이동부와,
상기 제2 가열 수단과 상기 제2 영역의 상기 기판 사이에 배치되고, 상기 기판의 면에 평행하며 상기 기판의 이동 방향과 직교하는 방향으로 연장되고, 상기 기판에 대하여 상기 가열광을 상기 이동 방향과 직교하는 방향으로 조사하여, 상기 기판을 표피 가열하는 집광 렌즈와,
상기 제1 가열 수단, 상기 제2 가열 수단 및 상기 제3 가열 수단에 공급하는 전류와, 상기 이동부에 의한 상기 기판의 이동 속도를 포함하는 가열 처리 프로파일을 기억하는 가열 처리 프로파일 기억부와,
상기 가열 처리 프로파일에 따라 상기 제1 가열 수단, 상기 제2 가열 수단 및 상기 제3 가열 수단을 제어함과 함께, 상기 기판을 이동 제어하는 제어부
를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.
A first region for heating a substrate, which is a semiconductor wafer, a liquid crystal substrate, or a solar cell substrate, to a first temperature;
A second region for heating the substrate heated to the first temperature to a second temperature;
A third region for heating the substrate heated to the second temperature to a third temperature;
First heating means for heating the substrate in the first region;
Second heating means which is a lamp heater which emits heating light for heating the substrate of the second region;
Third heating means for heating the substrate in the third region,
A moving part for moving the substrate from the first area to the third area through the second area;
Disposed between the second heating means and the substrate in the second region, extending in a direction parallel to the plane of the substrate and orthogonal to the movement direction of the substrate, wherein the heating light is directed to the substrate in the movement direction; A condensing lens for irradiating the substrate in an orthogonal direction to epidermal heating the substrate;
A heat treatment profile storage unit which stores a heat treatment profile including a current supplied to the first heating means, the second heating means and the third heating means, and a moving speed of the substrate by the moving unit;
A control unit which controls the first heating means, the second heating means, and the third heating means and moves the substrate in accordance with the heat treatment profile.
Substrate heat treatment apparatus comprising a.
제1항에 있어서,
상기 기판이 상기 반도체 웨이퍼인 경우, 이온 주입 처리된 상기 반도체 웨이퍼의 결정 결함을 개선하기 위해 상기 제1 온도는 300 내지 450℃의 범위로 설정되고, 상기 제2 온도는 800 내지 1100℃의 범위로 설정되고, 상기 제3 온도는 200 내지 400℃의 범위로 설정되는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.
The method of claim 1,
When the substrate is the semiconductor wafer, the first temperature is set in the range of 300 to 450 ° C., and the second temperature is in the range of 800 to 1100 ° C. in order to improve crystal defects of the semiconductor wafer subjected to ion implantation. And the third temperature is set in a range of 200 to 400 ° C.
제1항에 있어서,
상기 기판이 상기 반도체 웨이퍼인 경우, CVD 처리, 스퍼터 처리 또는 증착 처리 중 어느 하나에 의해 상기 반도체 웨이퍼 상에 생성된 막의 막질 결함을 개선하기 위해, 상기 제1 온도는 200 내지 450℃의 범위로 설정되고, 상기 제2 온도는 300 내지 900℃의 범위로 설정되고, 상기 제3 온도는 200 내지 400℃의 범위로 설정되는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.
The method of claim 1,
When the substrate is the semiconductor wafer, the first temperature is set in a range of 200 to 450 ° C. to improve film quality defects of a film formed on the semiconductor wafer by any one of a CVD process, a sputtering process, or a deposition process. And the second temperature is set in a range of 300 to 900 ° C, and the third temperature is set in a range of 200 to 400 ° C.
제1항에 있어서,
상기 기판이 상기 액정용 기판인 경우, 아몰퍼스 실리콘층을 폴리실리콘층으로 변환하기 위해 상기 제1 온도는 300 내지 450℃의 범위로 설정되고, 상기 제2 온도는 550 내지 1100℃의 범위로 설정되고, 상기 제3 온도는 200 내지 400℃의 범위로 설정되는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.
The method of claim 1,
When the substrate is the liquid crystal substrate, in order to convert the amorphous silicon layer into the polysilicon layer, the first temperature is set in the range of 300 to 450 ° C., and the second temperature is set in the range of 550 to 1100 ° C. And the third temperature is set in a range of 200 to 400 ° C.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
일단부측의 상기 제1 영역에 상기 기판을 반입하고, 상기 제2 영역을 통해 타단부측의 상기 제3 영역으로부터 상기 기판을 수평 방향으로 반출하는 횡형의 가열로로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.
5. The method according to any one of claims 1 to 4,
A substrate heat treatment apparatus comprising a horizontal heating furnace carrying the substrate into the first region on one end side and carrying the substrate out in the horizontal direction from the third region on the other end side through the second region. .
제5항에 있어서,
상기 집광 렌즈는 상기 기판의 하부에 배치되고, 열처리면을 아래로 하여 상기 제2 영역을 이동하는 상기 기판을 상기 집광 렌즈에서 집광된 상기 가열광에 의해 연직 하측 방향으로부터 표피 가열하는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.
The method of claim 5,
The condenser lens is disposed under the substrate, and the substrate, which moves the second region with the heat treatment surface downward, is subjected to epidermal heating from the vertically downward direction by the heating light collected by the condenser lens. Substrate heat treatment apparatus.
제5항에 있어서,
상기 집광 렌즈는 연직 상태로 배치되고, 상기 기판의 열처리면을 상기 집광 렌즈에서 집광된 상기 가열광에 의해 수평 방향으로부터 표피 가열하는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.
The method of claim 5,
And said condensing lens is disposed in a vertical state, and the heat treatment surface of said substrate is subjected to skin heating from the horizontal direction by said heating light condensed by said condensing lens.
제5항에 있어서,
상기 집광 렌즈는 상기 기판의 하부에 경사지게 배치되고, 열처리면을 경사 하측으로 하여 상기 제2 영역을 이동하는 상기 기판을 상기 집광 렌즈에서 집광된 상기 가열광에 의해 경사 하측 방향으로부터 표피 가열하는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.
The method of claim 5,
The condensing lens is disposed obliquely below the substrate, and the substrate, which moves the second region with the heat treatment surface inclined downward, is subjected to epidermal heating from the inclined downward direction by the heating light collected by the condensing lens. Substrate heat treatment apparatus.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
연직 방향 하단부측의 상기 제1 영역에 상기 기판을 반입하고, 연직 방향 상단부측의 상기 제2 영역을 통해 상기 제1 영역과 공통인 연직 방향 하단부측의 상기 제3 영역으로부터 상기 기판을 반출하는 종형의 가열로로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.
5. The method according to any one of claims 1 to 4,
The vertical type | mold which carries in the said board | substrate to the said 1st area | region by the vertical direction lower end side, and carries out the said board | substrate from the said 3rd area | region of the vertical direction lower end side common to the said 1st area | region through the said 2nd area | region of the vertical direction upper end side. The substrate heat treatment apparatus which consists of a heating furnace of the.
반도체 웨이퍼, 액정용 기판 또는 태양 전지용 기판인 기판을 제1 영역에 반입하고, 가열 처리 프로파일에 기초한 전류를 제1 가열 수단에 공급하여, 상기 기판을 제1 온도로 가열하는 스텝과,
상기 기판을 상기 제1 영역으로부터 제2 영역에 반입하고, 가열 처리 프로파일에 기초한 이동 속도로 상기 기판을 이동시킴과 함께, 가열 처리 프로파일에 기초한 전류를 램프 히터인 제2 가열 수단에 공급하여, 상기 제2 가열 수단으로부터 사출되는 가열광을, 상기 기판의 면에 평행하며 상기 기판의 이동 방향과 직교하는 방향으로 연장되는 집광 렌즈를 통해 상기 기판에 대하여 상기 기판의 이동 방향과 직교하는 방향으로 조사하여, 상기 기판을 상기 제2 온도로 표피 가열하는 스텝과,
상기 기판을 상기 제2 영역으로부터 제3 영역에 반입하고, 가열 처리 프로파일에 기초한 전류를 제3 가열 수단에 공급하여, 상기 기판을 제3 온도로 가열하는 스텝
을 구비하고, 상기 가열 처리 프로파일은 상기 제1 가열 수단, 상기 제2 가열 수단 및 상기 제3 가열 수단에 공급하는 전류와, 상기 기판의 이동 속도를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 방법.
Carrying out a substrate, which is a semiconductor wafer, a liquid crystal substrate or a solar cell substrate, to a first region, supplying a current based on a heat treatment profile to the first heating means, and heating the substrate to a first temperature;
Bringing the substrate from the first region into the second region, moving the substrate at a moving speed based on a heat treatment profile, and supplying a current based on the heat treatment profile to second heating means, which is a lamp heater, The heating light emitted from the second heating means is irradiated in a direction orthogonal to the moving direction of the substrate with respect to the substrate through a condensing lens parallel to the surface of the substrate and extending in a direction orthogonal to the moving direction of the substrate. And epitaxially heating the substrate to the second temperature;
Bringing the substrate into the third region from the second region, supplying a current based on a heat treatment profile to a third heating means, and heating the substrate to a third temperature
And the heat treatment profile includes a current supplied to the first heating means, the second heating means, and the third heating means, and a moving speed of the substrate.
제10항에 있어서,
상기 기판이 상기 반도체 웨이퍼인 경우, 이온 주입 처리된 상기 반도체 웨이퍼의 결정 결함을 개선하기 위해 상기 제1 온도는 300 내지 450℃의 범위로 설정되고, 상기 제2 온도는 800 내지 1100℃의 범위로 설정되고, 상기 제3 온도는 200 내지 400℃의 범위로 설정되는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 방법.
The method of claim 10,
When the substrate is the semiconductor wafer, the first temperature is set in the range of 300 to 450 ° C., and the second temperature is in the range of 800 to 1100 ° C. in order to improve crystal defects of the semiconductor wafer subjected to ion implantation. And the third temperature is set in a range of 200 to 400 ° C.
제10항에 있어서,
상기 기판이 상기 반도체 웨이퍼인 경우, CVD 처리, 스퍼터 처리 또는 증착 처리 중 어느 하나에 의해 상기 반도체 웨이퍼 상에 생성된 막의 막질 결함을 개선하기 위해, 상기 제1 온도는 200 내지 450℃의 범위로 설정되고, 상기 제2 온도는 300 내지 900℃의 범위로 설정, 상기 제3 온도는 200 내지 400℃의 범위로 설정되는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 방법.
The method of claim 10,
When the substrate is the semiconductor wafer, the first temperature is set in a range of 200 to 450 ° C. to improve film quality defects of a film formed on the semiconductor wafer by any one of a CVD process, a sputtering process, or a deposition process. And the second temperature is set in a range of 300 to 900 ° C, and the third temperature is set in a range of 200 to 400 ° C.
제10항에 있어서,
상기 기판이 상기 액정용 기판인 경우, 아몰퍼스 실리콘층을 폴리실리콘층으로 변환하기 위해 상기 제1 온도는 300 내지 450℃의 범위로 설정되고, 상기 제2 온도는 550 내지 1100℃의 범위로 설정되고, 상기 제3 온도는 200 내지 400℃의 범위로 설정되는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 방법.
The method of claim 10,
When the substrate is the liquid crystal substrate, in order to convert the amorphous silicon layer into the polysilicon layer, the first temperature is set in the range of 300 to 450 ° C., and the second temperature is set in the range of 550 to 1100 ° C. And the third temperature is set in a range of 200 to 400 ° C.
제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판은 일단부측의 상기 제1 영역에 반입되어, 상기 제2 영역을 통해 타단부측의 상기 제3 영역으로부터 수평 방향으로 반출되는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 방법.
14. The method according to any one of claims 10 to 13,
And the substrate is carried in the first region on one end side and carried out in the horizontal direction from the third region on the other end side through the second region.
제14항에 있어서,
상기 기판을 열처리면을 아래로 하여 상기 제2 영역으로 이동시키고, 상기 기판의 하부에 배치한 상기 집광 렌즈에서 집광된 상기 가열광에 의해 상기 열처리면을 연직 하측 방향으로부터 표피 가열하는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 방법.
15. The method of claim 14,
The substrate is moved to the second region with the heat treated surface down, and the heat treated surface is subjected to epidermal heating from the vertically downward direction by the heating light collected by the condensing lens disposed below the substrate. Substrate heat treatment method.
제14항에 있어서,
상기 기판을 열처리면을 연직 상태로 하여 상기 제2 영역으로 이동시키고, 연직 상태로 배치한 상기 집광 렌즈에서 집광된 상기 가열광에 의해 상기 열처리면을 수평 방향으로부터 표피 가열하는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 방법.
15. The method of claim 14,
The substrate is heat-treated to the second region with the heat treatment surface in a vertical state, and the heat treatment surface is subjected to skin heating from the horizontal direction by the heating light collected by the condensing lens arranged in the vertical state. Way.
제14항에 있어서,
상기 기판을 열처리면을 경사 하측으로 하여 상기 제2 영역으로 이동시키고, 상기 기판의 하부에 경사지게 배치한 상기 집광 렌즈에서 집광된 상기 가열광에 의해 상기 열처리면을 경사 하측 방향으로부터 표피 가열하는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 방법.
15. The method of claim 14,
The substrate is moved to the second region with the heat treatment surface inclined downward, and the heat treatment surface is epidermal heated from the inclined lower direction by the heating light collected by the condensing lens disposed obliquely below the substrate. Substrate heat treatment method.
제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판은 연직 방향 하단부측의 상기 제1 영역에 반입되어, 연직 방향 상단부측의 상기 제2 영역을 통해 상기 제1 영역과 공통인 연직 방향 하단부측의 상기 제3 영역으로부터 반출되는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 방법.
14. The method according to any one of claims 10 to 13,
The substrate is carried in the first region on the lower side in the vertical direction, and is carried out from the third region on the lower side in the vertical direction common to the first region through the second region on the upper side in the vertical direction. Substrate heat treatment method.
이온 주입된 반도체 웨이퍼의 결정 결함을 개선하는 열처리를, 직립된 상기 반도체 웨이퍼를 반도체 웨이퍼면에 따른 방향으로 가열로 내를 이동시켜 행하는 기판 열처리 방법이며, (A) 결정 결함 개선의 온도보다 낮은 온도(이하 「제1 온도」라 함)로 상기 반도체 웨이퍼를 예열하기 위해 상기 가열로 내를 가열하는 제1 램프 히터를 배치한 제1 영역, (B) 상기 제1 영역 (A)와 하기 제3 영역 (C)의 중간에 결정 결함 개선을 위해 850 내지 1100℃의 범위 내의 온도(이하 「제2 온도」라 함)를 상기 가열로 내에 발생시키기 위한 제2 램프 히터를 배치한 제2 영역 및 (C) 650 내지 800℃의 범위 내의 온도(이하 「제3 온도」라 함)에 상기 가열로 내를 가열하는 히터를 배치한 제3 영역을 상기 가열로 내에 배열하고, 상기 제2 영역을 이동하는 상기 반도체 웨이퍼의 이동 방향의 온도 프로파일을 상기 제2 온도의 범위 내의 피크 온도로부터 온도가 점차 저하되어 상기 제1 온도 및 상기 제3 온도에 연속하도록 설정하고, 상기 제1 영역 (A)에서 예비 가열된 상기 반도체 웨이퍼가 상기 제2 영역 (C)로 이동하기 직전부터 상기 제2 영역 (C)를 통과하는 기간에만, 상기 제2 램프 히터에 전류를 흘려서 상기 온도 프로파일을 발생시키는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 방법.A substrate heat treatment method in which a heat treatment for improving crystal defects of ion-implanted semiconductor wafers is performed by moving the upright semiconductor wafer in a heating furnace in a direction along the semiconductor wafer surface, and (A) a temperature lower than a temperature for crystal defect improvement. A first region in which a first lamp heater is arranged to heat the inside of the heating furnace to preheat the semiconductor wafer (hereinafter referred to as "first temperature"), (B) the first region (A) and the third below A second region in which a second lamp heater is disposed in the middle of the region (C) to generate a temperature (hereinafter referred to as a "second temperature") within the heating furnace in order to improve crystal defects, and ( C) The 3rd area | region which arrange | positioned the 3rd area | region which arrange | positions the heater which heats the inside of the said heating furnace in the temperature (hereinafter called "third temperature") within the range of 650-800 degreeC, and moves the said 2nd area | region Movement of the semiconductor wafer The temperature profile of the fragrance is set such that the temperature gradually decreases from the peak temperature within the range of the second temperature so as to be continuous with the first temperature and the third temperature, and the semiconductor wafer preheated in the first region (A) And the temperature profile is generated by flowing a current through the second lamp heater only during a period passing through the second region (C) immediately before moving to the second region (C). 제19항에 있어서,
200 내지 400℃의 온도 범위 내에서 CVD, 스퍼터 또는 증착에 의해 성막된 산화막, 질화막, W막의 개질 처리를 상기 결정 결함 개선의 열처리 대신에 행하는 방법이며, 상기 제2 온도를 500 내지 750℃, 상기 제3 온도를 200 내지 450℃로 하는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 방법.
20. The method of claim 19,
A method of modifying an oxide film, a nitride film, or a W film formed by CVD, sputtering, or vapor deposition in a temperature range of 200 to 400 ° C., instead of the heat treatment for crystal defect improvement, wherein the second temperature is 500 to 750 ° C., The 3rd temperature is 200-450 degreeC, The substrate heat processing method characterized by the above-mentioned.
제19항 또는 제20항에 있어서,
상기 가열로의 장축 방향의 단면에서 보아 상기 반도체 웨이퍼의 면과 평행 방향의 로내 벽폭이 상기 평행 방향과 직교하는 방향에서의 로내 벽폭보다 큰 것을 특징으로 하는 기판 열처리 방법.
21. The method according to claim 19 or 20,
And a furnace wall width in a direction parallel to the plane of the semiconductor wafer as viewed in a cross section in the long axis direction of the heating furnace, wherein the furnace wall width in a direction orthogonal to the parallel direction is larger.
제19항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반도체 웨이퍼를 상기 제1 영역 및 상기 제3 영역에 유지하여, 각각 상기 제1 온도 및 상기 제3 온도로 균열(均熱)하는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 방법.
22. The method according to any one of claims 19 to 21,
The semiconductor wafer is held in the first region and the third region and cracked at the first temperature and the third temperature, respectively.
제19항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반도체 웨이퍼를 상기 제3 영역에 유지하여 상기 제3 온도로 균열하고, 이어서 상기 제2 영역으로부터 상기 제1 영역으로 이동하기 직전에 상기 제1 램프 히터로의 전류를 차단하는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 방법.
23. The method according to any one of claims 19 to 22,
Holding the semiconductor wafer in the third region to crack at the third temperature, and subsequently interrupting current to the first lamp heater immediately before moving from the second region to the first region. Heat treatment method.
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