DE3741436C2

DE3741436C2 -

Info

Publication number: DE3741436C2
Application number: DE3741436A
Authority: DE
Inventors: Kenichi Terauchi; Takeo Kyoto Jp Okamoto
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1986-12-11
Filing date: 1987-12-08
Publication date: 1989-12-21
Also published as: DE3741436A1; JPH0693438B2; KR880008425A; JPS63148623A; US4820907A; KR920000677B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmebehandlungsofen mit einer speziellen Vorrichtung zum Erfassen von Tempera tursteuerdaten, wie sie für die Wärmebehandlung insbe sondere von Halbleiter-Wafern eingesetzt werden.

Grund sätzlich besitzen derartige Öfen eine Wärmebehandlungs kammer, deren Ein- und Auslaß für das jeweilige Substrat durch eine Tür verschließbar ist. Diese Kammern sind in dem speziellen Einsatzgebiet insbesondere aus einem Quarzrohr gefertigt. Dieses Quarzrohr wird von einer Wärmequelle umgeben und diese Bauelemente wiederum von der Ofenwand (Gehäuse). Weiterhin ist mindestens ein Thermoelement in die Wärmebehandlungskammer einführbar.

Ein derartiger Ofen ist beispielsweise in DE-Buch: Ruge I., Halbleiter-Technologie, Springer-Verlag, Berlin/Hei delberg 1975, Seite 79, Abb. 3.24, gezeigt.

Bei einem derartigen Wärmebehandlungsofen stellt sich das Problem des Anschlusses des Thermoelements, über das die Temperatursteuerdaten gewonnen werden.

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, den vor bekannten Wärmeofen derart weiterzubilden, daß über das Thermoelement bei luftdichtem Abschluß des Ofens Tempe ratursteuerdaten gewonnen werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kenn zeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestal tungen der Erfindung an.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht ei ner Vorrichtung zur Wärmebehandlung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Anschlußbefestigung, mit der die Thermoelemente verbunden sind, sowie ein Anschlußelement mit beweglichen Anschlüssen, und

Fig. 3 eine Teilschnittansicht des An schlußelements.

Die Vorrichtung zur Wärmebehandlung weist einen Wärmebehandlungs ofen 3 auf, der aus einer Wärmebehandlungskammer 1 aus Quarz und einer Vorderkammer 2 besteht, und der in einem Gehäusekasten 4 befestigt ist. Eine Tür 5 ist an einem Einlaß/Auslaß-Port für ein Substrat be festigt. Bei geschlossener Tür 5 ist das Innere 3 a des Wärmeofens 3 luftdicht gegen die Umgebung abgeschlossen. Der Wärmeofen 3 ist an seiner rückwärtigen Ofenwand mit einer Luftabsaugleitung 6, die mit einer Vakuumpumpe zum Auspumpen des Inneren 3 a des Ofens kommuniziert, und mit ei ner Gasleitung 7 zum Einbringen des erforderlichen Ga ses in das Innere 3 a des Ofens versehen. Wärmende Licht quellen 8, beispielsweise Halogenlampen, sind oberhalb und unterhalb der Kammer 1 gegenüberliegend angeord net. Reflexionsplatten 9 sind an der Rückseite der wär menden Lichtquellen 8 angeordnet. Ein Paar von Stützen 11 sind vorgesehen auf dem Boden des Ofens in der Behandlungskammer 1 zum Tragen eines Substrats, etwa eines Halbleiter- Wafers 10, während ein Paar von Stützen 13, die jeweils mit einer Aufnahmeöffnung 13 a in ihrer Oberfläche verse hen sind, auf der Bodenfläche der Kammer 2 vorgesehen sind, um eine Anschlußbefestigung 12 aufzunehmen. Ein solches Paar von Stützen 11 ist in regelmäßigen Abstän den rechtwinklig zu der Ebene von Fig. 1 angeordnet, wo durch ein Abstand gebildet wird, der das Einsetzen eines Trägerarms 14 zwischen den Stützen 11 ermöglicht. Entsprechend ist ein Paar von Stützen 13 vorgesehen in regelmäßigen Abständen senkrecht zu der Ebene von Fig. 1, wodurch ein Raum gebildet wird, der das Einsetzen ei nes Trägerarms 14 zwischen die Stützen 13 ermög licht.

An dem Wafer 10 zum Temperaturmessen, der aus demselben Material wie ein zu behandelnder Wafer gebildet ist, sind Thermo elemente 15 vorgesehen, Fig. 2 zeigt, daß jede der Thermoelemente 15 durch zwei Arten von Schenkelleitern 16, 17 gebildet sind, etwa als Chromdraht und Aluminiumdraht. Gemeinsame Kontakt punkte 18, die durch Verbindung der Seitenenden der Schenkelleiter 16 und 17 gebildet sind, sind an den ge wünschten Temperaturmeßpunkten auf der Wafer-Oberfläche befestigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind drei der artige Thermoelemente 15 vorgesehen, um die Verteilung der Oberflächentemperatur des Wafers 10 zu messen. Die Anzahl der Thermoelemente 15 ist jedoch nicht be schränkt, wenigstens ist jedoch ein Thermoelement 15 vorgesehen.

Die Schenkelleiter 16 und 17 der Thermoelemente 15 sind vor einer versehentlichen Berührung geschützt. Sie sind an den äußeren Kanten des Wafers 10 in einer geeigneten Zwischenstellung der Schenkelleiter 16 und 17 befestigt, während die anderen Enden mit den festen Anschlüssen 19 mit der Anschlußbefestigung 12 verbunden sind. Die fe sten Anschlüsse 19 sind vorgesehen entsprechend der An zahl der Schenkelleiter 16 und 17 der Thermoelemente 15 und sind über einen gekerbten Abschnitt der Anschlußbe festigung 12 entlang der Längsrichtung der Anschlußbefe stigung 12 angeordnet. Die festen Anschlüsse 19 bestehen vorzugsweise aus demselben Material wie die Schenkellei ter 16 und 17, die mit den festen Anschlüssen 19 verbun den sind.

Oberhalb der Stützen 13 (Fig. 1) zum Stützen der An schlußbefestigung 12 ist ein Anschlußelement 21 Anschlußantriebseinrich tung zum Auf- und Abbewegen beweglicher Anschlüsse 20 in Rich tung auf das Innere 3 a des Wärmeofens 3 in dem Deckenabschnitt der Vorderkammer 2 angeordnet. Fig. 2 zeigt, daß das An schlußelement 21 eine Befestigungsplatte 22 aufweist, die an der Deckenwand der Kammer 2 befestigt ist. Eine Zylinderbefestigungsplatte 24 ist oberhalb der Befe stigungsplatte 22 mit dieser über ein Paar von Trägern 23 verbunden. Ein Zylinder 25 ist auf einem Mittelabschnitt der Zylinderbefestigungsplatte 24 befestigt, während eine Kolben stange 25 a des Zylinders 25 mit einer auf- und abwärts bewegbaren Platte 26 verbunden ist, die von den Trägern 23 geführt ist. Sechs Bohrungen 27 zur Aufnahme von Stangen sind in der Befe stigungsplatte 22 entsprechend den festen Anschlüssen 19 vorgesehen. Die oberen Enden von Metallbalgen 28 sind mit dem unteren Ende der Befestigungsplatte 22 verbun den, um die Bohrungen 27 abzuschließen, wie dies in Fig. 3 gezeigt wird. Als Rohre ausgebildete Stangen 29 sind vorgesehen, die durch die Bohrungen 27 hindurchgeführt sind, so daß Flanschabschnitte 29 a an den unteren Enden der Stangen 29 luftdicht mit den unteren Enden der Me tallbalge 28 verbunden sind, während die oberen Enden der Stangen 29 an der höhenverstellbaren Platte 26 befe stigt sind und sich durch diese erstrecken, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Unterhalb der Flanschabschnitte 29 a der Stangen 29 sind untere Endblockplatten 28 a über Me tallbälge 30 befestigt, so daß die beweglichen Anschlüs se 20 an den unteren Endblockplatten 28 a befestigt sind. Die Metallbälge 30 wirken als Kompressionsfedern zur Aufbringung eines Kontaktdrucks zwischen den beweglichen Anschlüssen 20 und den festen Anschlüssen 19. Die beweg lichen Anschlüsse 20 sind mit Metalldrähten 31 verbun den, die sich durch die Zylinderhohlräume 29 b in den Stangen 29 erstrecken, um über obere Öffnungen in den Stangen 29 herausgeführt zu werden, wodurch sie zu einer außerhalb des Gehäusekasten 4 angeordneten Temperaturmeßeinrichtung geleitet werden. Die höhenverstellbaren Stangen 29 werden mit der Platte 26 durch den Zylinder 25 des Anschlußelementes 21 auf- und abwärts bewegt. Die Metallbalge 28 werden hierbei kontrahiert bzw. extrahiert. Das Anschlußelement 21 ist durch eine Öffnung 2 a in der Deckenfläche der Vorderkammer 2 geführt, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Die Metall balge 28 werden von den Öffnungen 2 a aufgenommen, wobei die Außenkante der Befestigungsplatte 22 an der oberen Öffnungskante der Kammer 2 fixiert ist. In diesem Fall ist die Anschlußantriebseinrichtung 21 so angeordnet, daß die beweglichen Anschlüsse 20 in Kontakt mit den entsprechenden Anschlüssen 19 gebracht werden können, wenn die beweglichen Anschlüsse 20 von dem Zylinder 25 ange trieben nach unten bewegt werden. Die beweglichen An schlüsse 20 und die mit diesen verbundenen Metalldrähte 31 bestehen vorzugsweise aus demselben Material wie die festen Anschlüsse 19.

Andererseits hat der Trägerarm 14, der als Träger zum Einführen bzw. Entnehmen der Temperaturmeß-Wafer 10 und die Anschlußbefestigung 12 in und aus dem Wärmeofen 3 dient, Stützen 14 a, 14 b, die den Temperaturmeß-Wafer 10 und die Anschlußbefestigung 12 tragen. Die Entfernung zwischen den Stützen 14 a und den Stützen 14 b entspricht der Entfer nung zwischen den Stützen 11 und den Stützen 13.

Um Temperatursteuerdaten zu gewinnen, wird die Tempera turmeßeinrichtung des Temperaturmeß-Wafers 10 durch die eben beschriebene Vorrichtung zur Wärmebehandlung wie folgt durchgeführt. Zunächst werden der Temperaturmeß- Wafer 10 und die mit diesem über die Thermoelemente 15 verbundenen Anschlußbefestigungen 12 auf den Stützen 14 a und 14 b des Trägerarms 14 aufgebracht, wie dies durch die gestrichelten Linien in Fig. 1 dargestellt ist. Sodann werden der Temperatur meß-Wafer 10 und die Anschlußbefestigung 12 in den Wärmebehandlungsofen 3 über den Trägerarm 14 eingeführt, um auf den Stützen 11 und 13 abgelegt zu werden. Sodann wird der Zylinder 25 der Anschlußelements 21 angetrieben, um die beweglichen Anschlüsse 20 nach unten zu bewegen. Auf diese Weise werden die beweglichen Anschlüsse 20 in Kon takt mit den entsprechenden festen Anschlüssen 19 ge bracht. Die auf dem Temperaturmeß-Wafer 10 befestigten Thermoelemente 15 sind so mit der Temperaturmeßeinrichtung über die festen Anschlüsse 19, die beweglichen Anschlüsse 20 und die Metalldrähte 31 verbunden, um eine Temperaturmessung des Wafers 10 zu ermöglichen. Sodann wird die Tür 5 geschlossen, um das Innere 3 a des Ofens 3 luftdicht abzuschließen. Die Lichtquellen 8 werden eingeschaltet, um den Wafer 10 zu erwärmen, während das Innere 3 a des Ofens evakuiert wird oder - bei Erfordernis - ein Gas in das Innere des Ofens eingebracht wird, wodurch die Temperaturmessungen des Wafers 10 über die Temperaturmeßeinrich tung unter Erfassen der Aus gangssignale der Thermoelemente 15 stündlich durchgeführt wird. Nachdem die Tempera turmessung abgeschlossen ist, werden der Wafer 10 und die Anschlußbefestigung 12 umgekehrt dem eben beschrie benen Vorgehen entnommen. Die beweglichen Anschlüsse 20 werden nach oben bewegt durch den Zylinder 25 der An schlußantriebseinrichtung 21, um von den festen An schlüssen 1 getrennt zu werden. Die Tür 5 wird geöff net, um den Wafer 10 und die Anschlußbefestigung 12 aus dem Ofen 3 über den Trägerarm 14 zu entnehmen.

Obwohl in dem eben dargestellten Ausführungsbeispiel das Anschlußelement 21 in dem Dachabschnitt der Vorder- Kammer 2 befestigt ist, kann dieses auch an den Boden der Kammer 2 befestigt sein. In diesem Fall können die Anschlußbefestigungen 12 auf den Trägern 13 plaziert werden, so daß die festen Anschlüsse 19 nach unten ge richtet sind, um den beweglichen Anschlüssen 20 zuge wandt zu sein. Weiter können die Thermoelemente 15 zur Temperaturmessung anderer Substrate als eines Wafers verwendet werden. Weiter können statt der dargestellten Lichtquellen 8 andere Lichtquellen verwendet werden.

Claims

1. Wärmebehandlungsofen zur Wärmebehandlung eines Sub strates, insbesondere eines Halbleiter-Wafers,

- mit einer Wärmebehandlungskammer, deren Ein- und Auslaß für das Substrat durch eine Türe verschließ bar ist,
- mit einer die Wärmebehandlungskammer umgebenden Wär mequelle,
- mit einer Wärmequelle umgebenden Ofenwand, und
- mit mindestens einem in die Wärmebehandlungskammer einführbaren Thermoelement,

gekennzeichnet durch

- eine Anschlußbefestigung (12) mit festen Anschlüssen (19) für die Schenkelleiter (16, 17) des Thermoele mentes (15),
- einen Trägerarm (14) zum gemeinsamen Einführen des Substrates (10), des an dem Substrat angebrachten Thermoelementes (15) und der mit den Schenkelleitern des Thermoelementes fest verbundenen Anschlußbefe stigung (12) in eine vorgegebene Position in die Wärmebehandlungskammer, und
- ein durch die Wärmebehandlungskammer gasdicht durch geführtes Anschlußelement (21) mit beweglichen An schlüssen (20), die in ihrer Zahl den festen An schlüssen (19) entsprechen und mit diesen in Kontakt gebracht werden können.

2. Wärmebehandlungsofen nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß mindestens ein Teil (1) der Wärmebehand lungskammer aus Quarzglas besteht und die Wärmequelle eine Lampe (8) ist.

3. Wärmebehandlungsofen nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Lampe (8) eine Halogenlampe ist.

4. Wärmebehandlungsofen nach Anspruch 1, 2 oder 3, da durch gekennzeichnet, daß das Anschlußelement (21) durch den Deckenabschnitt der Wärmebehandlungskammer (2) durchge führt ist.