JP2000058471A - 光照射式加熱装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】外径の異なる複数種類の半導体ウエハを共通に
加熱処理できるにもかかわらず、半導体ウエハの温度を
均一にする制御が容易であり、ガードリングの歪が生じ
ることのない光照射式加熱装置を提供する。 【解決手段】光照射によって加熱処理される基板Ｗがガ
ードリング１０に保持され、基板の外周縁がガードリン
グにより補助的に放射加熱される光照射式加熱装置にお
いて、ガードリングと、ガードリング支持台３０の間
に、単位面積当りの熱容量がガードリングと同等な円環
状の補助リング２０を介装する。また、複数個のガード
リングを同心円状に配置し、最も外側のガードリングを
ガードリング支持台で保持する。
加熱処理できるにもかかわらず、半導体ウエハの温度を
均一にする制御が容易であり、ガードリングの歪が生じ
ることのない光照射式加熱装置を提供する。 【解決手段】光照射によって加熱処理される基板Ｗがガ
ードリング１０に保持され、基板の外周縁がガードリン
グにより補助的に放射加熱される光照射式加熱装置にお
いて、ガードリングと、ガードリング支持台３０の間
に、単位面積当りの熱容量がガードリングと同等な円環
状の補助リング２０を介装する。また、複数個のガード
リングを同心円状に配置し、最も外側のガードリングを
ガードリング支持台で保持する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガードリングで保
持された半導体ウエハなどの円盤状の基板を急速加熱し
て処理する光照射式加熱装置に関するものである。
持された半導体ウエハなどの円盤状の基板を急速加熱し
て処理する光照射式加熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】円盤状の基板、例えば半導体ウエハは、
成膜や拡散、あるいはアニールなどのために急速加熱・
高温保持・急速冷却の熱処理を行うが、光照射式の加熱
装置を使用すると、数秒間で１０００℃以上に昇温する
ことができ、光照射を停止すれば急速に冷却することが
できる。ところで、半導体ウエハの面上を均一に光照射
しても、半導体ウエハの外周縁からの熱放射などのため
に、中央部よりも周辺部の方が温度が低くなる。例え
ば、半導体ウエハの中央部の温度が１１００℃の場合、
周辺部の温度はこれより３０℃程度低くなる。このよう
に、半導体ウエハの中央部と周辺部に温度差ができて温
度分布が不均一になると、スリップと呼ばれる結晶移転
の欠陥が発生し、不良品となることがある。
成膜や拡散、あるいはアニールなどのために急速加熱・
高温保持・急速冷却の熱処理を行うが、光照射式の加熱
装置を使用すると、数秒間で１０００℃以上に昇温する
ことができ、光照射を停止すれば急速に冷却することが
できる。ところで、半導体ウエハの面上を均一に光照射
しても、半導体ウエハの外周縁からの熱放射などのため
に、中央部よりも周辺部の方が温度が低くなる。例え
ば、半導体ウエハの中央部の温度が１１００℃の場合、
周辺部の温度はこれより３０℃程度低くなる。このよう
に、半導体ウエハの中央部と周辺部に温度差ができて温
度分布が不均一になると、スリップと呼ばれる結晶移転
の欠陥が発生し、不良品となることがある。
【０００３】半導体ウエハにスリップが発生しないよう
に、半導体ウエハを急速加熱・高温保持・急速冷却の熱
処理を行う際に半導体ウエハの中央部と周辺部の間での
温度差の発生を防止する方策として、ガードリングが使
用される。ガードリングは、モリブデンやタングステ
ン、タンタルのような高融点金属材料やシリコンカーバ
イドなどのセラミック材料からなる薄板の環状体であ
り、円環状のガードリングの抜き孔である円形開口部の
内周部に半導体ウエハ支承部が形成されている。
に、半導体ウエハを急速加熱・高温保持・急速冷却の熱
処理を行う際に半導体ウエハの中央部と周辺部の間での
温度差の発生を防止する方策として、ガードリングが使
用される。ガードリングは、モリブデンやタングステ
ン、タンタルのような高融点金属材料やシリコンカーバ
イドなどのセラミック材料からなる薄板の環状体であ
り、円環状のガードリングの抜き孔である円形開口部の
内周部に半導体ウエハ支承部が形成されている。
【０００４】ガードリングは、加熱装置のベースプレー
トの全周にわたって設置されたガードリング支持台でそ
の周縁部が支持される。そして、半導体ウエハはガード
リングの円形開口部に填め込むように配置され、ガード
リングの支承部で支承されるが、ガードリングは、自ら
も光照射によって高温となり対面する半導体ウエハの外
周縁を補助的に放射加熱し、半導体ウエハの外周縁から
の熱放射を補償する。これによって、半導体ウエハの中
央部と周辺部の間で温度差が少なくなり、温度分布がほ
ぼ均一になってスリップの発生が防止される。
トの全周にわたって設置されたガードリング支持台でそ
の周縁部が支持される。そして、半導体ウエハはガード
リングの円形開口部に填め込むように配置され、ガード
リングの支承部で支承されるが、ガードリングは、自ら
も光照射によって高温となり対面する半導体ウエハの外
周縁を補助的に放射加熱し、半導体ウエハの外周縁から
の熱放射を補償する。これによって、半導体ウエハの中
央部と周辺部の間で温度差が少なくなり、温度分布がほ
ぼ均一になってスリップの発生が防止される。
【０００５】このように、ガードリング支持台で支持さ
れた円環状のガードリングは、その円形開口部で半導体
ウエハを取り囲むように保持し、自らも光照射を受けて
高温となり、これによって半導体ウエハの外周縁からの
熱放射を補償するので、過不足なく補償して半導体ウエ
ハの中央部と周辺部の間で温度差を無くするには、ガー
ドリングは、擬似半導体ウエハであって、半導体ウエハ
の外延部と見做すことができる状態が望ましい。つま
り、ガードリングの円形開口部の内周縁の高さが、対面
する半導体ウエハの外周縁の高さと同等であり、厚さも
半導体ウエハの厚さと同等であって、単位面積当りの熱
容量も半導体ウエハの単位面積当りの熱容量と同等にに
するのが好ましい。かかるガードリングを使用すると、
光照射時に、ガードリングの温度変化を半導体ウエハの
温度変化に正確に追従させることができる。従って、半
導体ウエハの外周縁からの熱放射を過不足なく補償する
ことができ、半導体ウエハにおいて均一な温度分布を得
ることができる。かかるガードリングは、例えば、特開
平９−２２８７９号公報に開示されている。
れた円環状のガードリングは、その円形開口部で半導体
ウエハを取り囲むように保持し、自らも光照射を受けて
高温となり、これによって半導体ウエハの外周縁からの
熱放射を補償するので、過不足なく補償して半導体ウエ
ハの中央部と周辺部の間で温度差を無くするには、ガー
ドリングは、擬似半導体ウエハであって、半導体ウエハ
の外延部と見做すことができる状態が望ましい。つま
り、ガードリングの円形開口部の内周縁の高さが、対面
する半導体ウエハの外周縁の高さと同等であり、厚さも
半導体ウエハの厚さと同等であって、単位面積当りの熱
容量も半導体ウエハの単位面積当りの熱容量と同等にに
するのが好ましい。かかるガードリングを使用すると、
光照射時に、ガードリングの温度変化を半導体ウエハの
温度変化に正確に追従させることができる。従って、半
導体ウエハの外周縁からの熱放射を過不足なく補償する
ことができ、半導体ウエハにおいて均一な温度分布を得
ることができる。かかるガードリングは、例えば、特開
平９−２２８７９号公報に開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体ウエ
ハの外径は、従来はφ２００ｍｍ（８インチ）のものが
主流であったが、最近では大口径化が進み、φ３００ｍ
ｍ（１２インチ）のものに移行しつつある。また、φ２
００ｍｍより小さい半導体ウエハも使用されることがあ
る。従って、光照射式加熱装置も、外径の異なる複数種
類の半導体ウエハを共通して使用できる装置が望まれて
いる。
ハの外径は、従来はφ２００ｍｍ（８インチ）のものが
主流であったが、最近では大口径化が進み、φ３００ｍ
ｍ（１２インチ）のものに移行しつつある。また、φ２
００ｍｍより小さい半導体ウエハも使用されることがあ
る。従って、光照射式加熱装置も、外径の異なる複数種
類の半導体ウエハを共通して使用できる装置が望まれて
いる。
【０００７】外径の異なる複数種類の半導体ウエハを共
用できるようにするには、ガードリング支持台は、最も
大きな半導体ウエハ用のガードリンクを支持できるよう
にする必要がある。つまり、ガードリング支持台の内接
円を最も大きな半導体ウエハ用のガードリンクの外径と
同等にする必要がある。従って、外径が小さな半導体ウ
エハ用のガードリングも、その外径を最も大きな半導体
ウエハ用のガードリンクの外径と同等にする必要があ
り、円環状のガードリングの幅（ガードリングの外半径
と内半径の差）が大きくなる。例えばφ３００ｍｍの半
導体ウエハ用のガードリングを支持するガードリング支
持台でφ２００ｍｍの半導体ウエハも支持できるように
するには、幅が８０ｍｍ程度のφ２００ｍｍの半導体ウ
エハ用のガードリングとすることになる。
用できるようにするには、ガードリング支持台は、最も
大きな半導体ウエハ用のガードリンクを支持できるよう
にする必要がある。つまり、ガードリング支持台の内接
円を最も大きな半導体ウエハ用のガードリンクの外径と
同等にする必要がある。従って、外径が小さな半導体ウ
エハ用のガードリングも、その外径を最も大きな半導体
ウエハ用のガードリンクの外径と同等にする必要があ
り、円環状のガードリングの幅（ガードリングの外半径
と内半径の差）が大きくなる。例えばφ３００ｍｍの半
導体ウエハ用のガードリングを支持するガードリング支
持台でφ２００ｍｍの半導体ウエハも支持できるように
するには、幅が８０ｍｍ程度のφ２００ｍｍの半導体ウ
エハ用のガードリングとすることになる。
【０００８】ガードリングの外周縁はガードリング支持
台に接触しているが、ガードリングとガードリング支持
台は、同じ材質で製作しても、形状が異なるので、単位
面積当りの熱容量が異なり、ガードリング支持台の方が
熱容量が大きくなる。従って、ガードリングの熱が接触
面を介してガードリング支持台に移動する。また、ガー
ドリングの外周縁から熱が放射する。このため、半導体
ウエハとガードリングが均一な温度になるように光照射
しても、ガードリングの外周縁温度が低くなって温度分
布が不均一になり、ガードリングの半導体ウエハに近い
部分の熱が外周縁に移動する。従って、半導体ウエハと
ガードリングとの間で行われる熱輻射と補償の関係に影
響を与える。すなわち、半導体ウエハの温度が均一にな
るように加熱用ランプのパワーを制御するときに、ガー
ドリングに生じる温度分布を考慮しなければならず、制
御が非常に難しくなる。
台に接触しているが、ガードリングとガードリング支持
台は、同じ材質で製作しても、形状が異なるので、単位
面積当りの熱容量が異なり、ガードリング支持台の方が
熱容量が大きくなる。従って、ガードリングの熱が接触
面を介してガードリング支持台に移動する。また、ガー
ドリングの外周縁から熱が放射する。このため、半導体
ウエハとガードリングが均一な温度になるように光照射
しても、ガードリングの外周縁温度が低くなって温度分
布が不均一になり、ガードリングの半導体ウエハに近い
部分の熱が外周縁に移動する。従って、半導体ウエハと
ガードリングとの間で行われる熱輻射と補償の関係に影
響を与える。すなわち、半導体ウエハの温度が均一にな
るように加熱用ランプのパワーを制御するときに、ガー
ドリングに生じる温度分布を考慮しなければならず、制
御が非常に難しくなる。
【０００９】また、ガードリングの幅が大きいと、半導
体ウエハに近い部分と外周縁との温度差により、ガード
リング内に大きな熱応力が生じ、このため、ガードリン
グが歪み、著しい場合は、ガードリングが破損すること
がある。
体ウエハに近い部分と外周縁との温度差により、ガード
リング内に大きな熱応力が生じ、このため、ガードリン
グが歪み、著しい場合は、ガードリングが破損すること
がある。
【００１０】そこで本発明は、外径の異なる複数種類の
半導体ウエハを共通に加熱処理できるにもかかわらず、
半導体ウエハの温度を均一にする制御が容易であり、ガ
ードリングの歪が生じることのない光照射式加熱装置を
提供することを目的とする。
半導体ウエハを共通に加熱処理できるにもかかわらず、
半導体ウエハの温度を均一にする制御が容易であり、ガ
ードリングの歪が生じることのない光照射式加熱装置を
提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、請求項１の発明は、光照射によって加熱処理され
る円盤状の基板がガードリングに保持され、基板の外周
縁が自らも光照射によって高温となったガードリングに
より補助的に放射加熱される光照射式加熱装置におい
て、ガードリングを、基板の厚さと同等の高さを有する
円周状の基板周縁対面部と、基板周縁対面部の外側に連
設され、基板とほぼ同じ厚さであって単位面積当りの熱
容量が基板とほぼ等しい円環状の本体部と、基板周縁対
面部の下端から中心方向に向けて伸び、基板が載置され
る表面がテーパー状の基板支承部とで構成し、ガードリ
ングと、ガードリング支持台との間に、単位面積当りの
熱容量がガードリングの本体部と同等な円環状の補助リ
ングを介装し、ガードリングの本体部の外周縁部を補助
リングの内周縁部に載置して保持するとともに、補助リ
ングの外周縁部をガードリング支持台により保持する。
めに、請求項１の発明は、光照射によって加熱処理され
る円盤状の基板がガードリングに保持され、基板の外周
縁が自らも光照射によって高温となったガードリングに
より補助的に放射加熱される光照射式加熱装置におい
て、ガードリングを、基板の厚さと同等の高さを有する
円周状の基板周縁対面部と、基板周縁対面部の外側に連
設され、基板とほぼ同じ厚さであって単位面積当りの熱
容量が基板とほぼ等しい円環状の本体部と、基板周縁対
面部の下端から中心方向に向けて伸び、基板が載置され
る表面がテーパー状の基板支承部とで構成し、ガードリ
ングと、ガードリング支持台との間に、単位面積当りの
熱容量がガードリングの本体部と同等な円環状の補助リ
ングを介装し、ガードリングの本体部の外周縁部を補助
リングの内周縁部に載置して保持するとともに、補助リ
ングの外周縁部をガードリング支持台により保持する。
【００１２】請求項２の発明は、光照射によって加熱処
理される円盤状の基板がガードリングに保持され、基板
の外周縁が自らも光照射によって高温となったガードリ
ングにより補助的に放射加熱される光照射式加熱装置に
おいて、ガードリングを、基板の厚さと同等の高さを有
する円周状の基板周縁対面部と、基板周縁対面部の外側
に連設され、基板とほぼ同じ厚さであって単位面積当り
の熱容量が基板とほぼ等しい円環状の本体部と、基板周
縁対面部の下端から中心方向に向けて伸び、基板が載置
される表面がテーパー状の基板支承部とで構成し、外径
が異なる基板に対応する複数種類のガードリングを用意
し、外径が小さな基板に対応するガードリングの本体部
の外周縁部を、外径が大きな基板に対応するガードリン
グの基板支承部に載置して複数個のガードリングを同心
円状に配置し、最も外側のガードリングの本体部の外周
縁部をガードリング支持台で保持し、外側のガードリン
グを請求１の発明の補助リングの代りにする。
理される円盤状の基板がガードリングに保持され、基板
の外周縁が自らも光照射によって高温となったガードリ
ングにより補助的に放射加熱される光照射式加熱装置に
おいて、ガードリングを、基板の厚さと同等の高さを有
する円周状の基板周縁対面部と、基板周縁対面部の外側
に連設され、基板とほぼ同じ厚さであって単位面積当り
の熱容量が基板とほぼ等しい円環状の本体部と、基板周
縁対面部の下端から中心方向に向けて伸び、基板が載置
される表面がテーパー状の基板支承部とで構成し、外径
が異なる基板に対応する複数種類のガードリングを用意
し、外径が小さな基板に対応するガードリングの本体部
の外周縁部を、外径が大きな基板に対応するガードリン
グの基板支承部に載置して複数個のガードリングを同心
円状に配置し、最も外側のガードリングの本体部の外周
縁部をガードリング支持台で保持し、外側のガードリン
グを請求１の発明の補助リングの代りにする。
【００１３】請求項３の発明は、請求項１と請求項２の
発明を合わせたものであり、最も外側のガードリング
と、ガードリング支持台との間に、単位面積当りの熱容
量がガードリングの本体部と同等な円環状の補助リング
を介装し、最も外側のガードリングの本体部の外周縁部
を補助リングの内周縁部に載置して保持するとともに、
補助リングの外周縁部をガードリング支持台により保持
する。
発明を合わせたものであり、最も外側のガードリング
と、ガードリング支持台との間に、単位面積当りの熱容
量がガードリングの本体部と同等な円環状の補助リング
を介装し、最も外側のガードリングの本体部の外周縁部
を補助リングの内周縁部に載置して保持するとともに、
補助リングの外周縁部をガードリング支持台により保持
する。
【００１４】また、請求項４の発明のように、ガードリ
ングの本体部の外周縁部が載置される補助リングの内周
縁部をテーパー状にするのが好ましい。
ングの本体部の外周縁部が載置される補助リングの内周
縁部をテーパー状にするのが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下に、図面に基づいて本発明の
実施の形態を具体的に説明する。図１は、ガードリング
で保持された半導体ウエハを急速加熱して処理する光照
射式加熱装置の概略構成の一例を示すものであり、炉体
１００の内部空間の上面には、複数の環状ハロゲンラン
プ１０１を同心円状に配置した円形光源が設けられてい
る。そして、ランプ１０１の背面には、断面が凹状の樋
状ミラー１０２が配置されており、ランプ１０１から放
射する光は効率良く下方に照射される。
実施の形態を具体的に説明する。図１は、ガードリング
で保持された半導体ウエハを急速加熱して処理する光照
射式加熱装置の概略構成の一例を示すものであり、炉体
１００の内部空間の上面には、複数の環状ハロゲンラン
プ１０１を同心円状に配置した円形光源が設けられてい
る。そして、ランプ１０１の背面には、断面が凹状の樋
状ミラー１０２が配置されており、ランプ１０１から放
射する光は効率良く下方に照射される。
【００１６】炉体１００の内部空間の下面には、ガード
リング支持台３０が設置されている。ガードリング支持
台３０は、外径がφ３００ｍｍの半導体ウエハを加熱処
理できるようになっている。外径がφ３００ｍｍより小
さな半導体ウエハを加熱処理する時は、ガードリング１
０はガードリング支持台３０で支持された補助リング２
０によって支持される。そして、例えば外径がφ２００
ｍｍで厚さが０．８ｍｍの円盤状をした半導体ウエハＷ
がガードリング１０によって水平姿勢で保持されてい
る。従って、ランプ１０１から放射する光は半導体ウエ
ハＷ、ガードリング１０および補助リング２０を照射す
る。また、半導体ウエハＷが均一に加熱されるようにガ
ードリング支持台３０は図示しない回転機構により回転
する。また、半導体ウエハＷ近傍とランプ１０１近傍と
の雰囲気を異なるようにするために、必要に応じてラン
プ１０１と半導体ウエハＷとの間に石英窓を設けてもよ
い。なお、図１においては、半導体ウエハＷを炉体１０
０に搬入・搬出するための搬入・搬出口は省略されてい
る。
リング支持台３０が設置されている。ガードリング支持
台３０は、外径がφ３００ｍｍの半導体ウエハを加熱処
理できるようになっている。外径がφ３００ｍｍより小
さな半導体ウエハを加熱処理する時は、ガードリング１
０はガードリング支持台３０で支持された補助リング２
０によって支持される。そして、例えば外径がφ２００
ｍｍで厚さが０．８ｍｍの円盤状をした半導体ウエハＷ
がガードリング１０によって水平姿勢で保持されてい
る。従って、ランプ１０１から放射する光は半導体ウエ
ハＷ、ガードリング１０および補助リング２０を照射す
る。また、半導体ウエハＷが均一に加熱されるようにガ
ードリング支持台３０は図示しない回転機構により回転
する。また、半導体ウエハＷ近傍とランプ１０１近傍と
の雰囲気を異なるようにするために、必要に応じてラン
プ１０１と半導体ウエハＷとの間に石英窓を設けてもよ
い。なお、図１においては、半導体ウエハＷを炉体１０
０に搬入・搬出するための搬入・搬出口は省略されてい
る。
【００１７】半導体ウエハＷの下側には、非接触式の放
射温度計１０３が設置されており、半導体ウエハＷの温
度を検出する。そして、半導体ウエハＷが所定の昇温速
度・保持温度・保持時間・降温速度で熱処理されるよう
に、温度制御部１０４が放射温度計１０３の検出温度に
基いてランプ点灯電源１０５の出力を制御する。
射温度計１０３が設置されており、半導体ウエハＷの温
度を検出する。そして、半導体ウエハＷが所定の昇温速
度・保持温度・保持時間・降温速度で熱処理されるよう
に、温度制御部１０４が放射温度計１０３の検出温度に
基いてランプ点灯電源１０５の出力を制御する。
【００１８】図２および図２のＡ−Ａ矢視縦断面図であ
る図３は請求項１の発明の実施例を示すものである。図
２および図３において、半導体ウエハＷは、ガードリン
グ１０の抜き孔である円形開口部に填め込むようにして
保持されている。ガードリング１０は、例えば外径がφ
２００ｍｍの半導体ウエハＷに対応するものであり、外
径が３００ｍｍφ、内径が１９６ｍｍφの円環状体であ
る。そして、ガードリング１０は、ガードリング支持台
３０で支持された補助リング２０によって支持されてい
る。補助リング２０は、厚さが０．８ｍｍ、外径が３６
０ｍｍφ、内径が２９６ｍｍφの円環状体である。この
ように、ガードリング支持台３０が外径がφ３００ｍｍ
の半導体ウエハを加熱処理できるものであるが、ガード
リング１０の外径が小さく、つまりガードリング１０の
幅（ガードリング１０の外径と内径の差）が小さくなっ
ている。ガードリング１０及び補助リング２０はシリコ
ンカーバイドで成形されており、熱膨張率や比熱などの
熱的特性は、シリコンからなる半導体ウエハＷの熱的特
性ときわめて類似している。
る図３は請求項１の発明の実施例を示すものである。図
２および図３において、半導体ウエハＷは、ガードリン
グ１０の抜き孔である円形開口部に填め込むようにして
保持されている。ガードリング１０は、例えば外径がφ
２００ｍｍの半導体ウエハＷに対応するものであり、外
径が３００ｍｍφ、内径が１９６ｍｍφの円環状体であ
る。そして、ガードリング１０は、ガードリング支持台
３０で支持された補助リング２０によって支持されてい
る。補助リング２０は、厚さが０．８ｍｍ、外径が３６
０ｍｍφ、内径が２９６ｍｍφの円環状体である。この
ように、ガードリング支持台３０が外径がφ３００ｍｍ
の半導体ウエハを加熱処理できるものであるが、ガード
リング１０の外径が小さく、つまりガードリング１０の
幅（ガードリング１０の外径と内径の差）が小さくなっ
ている。ガードリング１０及び補助リング２０はシリコ
ンカーバイドで成形されており、熱膨張率や比熱などの
熱的特性は、シリコンからなる半導体ウエハＷの熱的特
性ときわめて類似している。
【００１９】ガードリング１０は円環状の本体部１１を
有し、本体部１１の端部が補助リング２０で支持され
る。本体部１１の厚さは０．８ｍｍであり、半導体ウエ
ハＷの厚さと同じである。従って、本体部１１の単位面
積当りの熱容量は、半導体ウエハＷの単位面積当りの熱
容量とほぼ同等になっており、擬似半導体ウエハと見做
すことができる。また、補助リング２０も、ガードリン
グ１０の単位面積当りの熱容量とほぼ同等になってい
る。そして、本体部１１の外周縁部１１ａが補助リング
２０の内周縁部１１に載置されている。ここで、補助リ
ング２０の内周縁部１１をテーパー状にして、本体部１
１の外周縁部１１ａを補助リング２０の内周縁部１１に
線接触させるのがよい。これにより、ガードリング１０
と補助リンク２０の接触面積が小さくなり、ガードリン
グ１０と補助リンク２０の間の熱伝導による熱の移動が
少なくなる。
有し、本体部１１の端部が補助リング２０で支持され
る。本体部１１の厚さは０．８ｍｍであり、半導体ウエ
ハＷの厚さと同じである。従って、本体部１１の単位面
積当りの熱容量は、半導体ウエハＷの単位面積当りの熱
容量とほぼ同等になっており、擬似半導体ウエハと見做
すことができる。また、補助リング２０も、ガードリン
グ１０の単位面積当りの熱容量とほぼ同等になってい
る。そして、本体部１１の外周縁部１１ａが補助リング
２０の内周縁部１１に載置されている。ここで、補助リ
ング２０の内周縁部１１をテーパー状にして、本体部１
１の外周縁部１１ａを補助リング２０の内周縁部１１に
線接触させるのがよい。これにより、ガードリング１０
と補助リンク２０の接触面積が小さくなり、ガードリン
グ１０と補助リンク２０の間の熱伝導による熱の移動が
少なくなる。
【００２０】本体部１１の内側には、円環状の突起部１
４が形成されており、突起部１４の内周面が、半導体ウ
エハＷを保持したときに半導体ウエハＷの外周縁Ｗａと
約１ｍｍの隙間をあけて対面し、半導体ウエハＷの外周
円と略平行な基板周縁対面部１２である。そして、基板
周縁対面部１２の高さは、０．８ｍｍであり、半導体ウ
エハＷの厚さと等しくなっている。従って、半導体ウエ
ハＷを保持したときに、半導体ウエハＷの外周縁Ｗａと
基板周縁対面部１２は、高さ方向にほぼ過不足なく対面
する。
４が形成されており、突起部１４の内周面が、半導体ウ
エハＷを保持したときに半導体ウエハＷの外周縁Ｗａと
約１ｍｍの隙間をあけて対面し、半導体ウエハＷの外周
円と略平行な基板周縁対面部１２である。そして、基板
周縁対面部１２の高さは、０．８ｍｍであり、半導体ウ
エハＷの厚さと等しくなっている。従って、半導体ウエ
ハＷを保持したときに、半導体ウエハＷの外周縁Ｗａと
基板周縁対面部１２は、高さ方向にほぼ過不足なく対面
する。
【００２１】基板周縁対面部１２の下端から、半導体ウ
エハＷが載置される基板支承部１３が中心方向に向けて
形成されている。基板支承部１３の表面１３ａは、中心
に向けて下さがりになるテーパー状であり、その傾斜角
度は例えば５゜程度である。従って、半導体ウエハＷを
基板支承部１３に載置したときに、半導体ウエハＷは基
板支承部１３の表面１３ａに線接触した状態で支承され
る。すなわち、接触面積がきわめて小さく、半導体ウエ
ハＷとガードリング１０との間の熱伝導による熱の移動
が少ない。従って、基板支承部１３を厚くしても、熱伝
導による熱の移動に影響を与えることがない。つまり、
基板支承部１３を厚くしても熱伝導による熱の移動の問
題が生じないので厚くすることが可能であり、従って、
基板支承部１３を容易に加工することができる。
エハＷが載置される基板支承部１３が中心方向に向けて
形成されている。基板支承部１３の表面１３ａは、中心
に向けて下さがりになるテーパー状であり、その傾斜角
度は例えば５゜程度である。従って、半導体ウエハＷを
基板支承部１３に載置したときに、半導体ウエハＷは基
板支承部１３の表面１３ａに線接触した状態で支承され
る。すなわち、接触面積がきわめて小さく、半導体ウエ
ハＷとガードリング１０との間の熱伝導による熱の移動
が少ない。従って、基板支承部１３を厚くしても、熱伝
導による熱の移動に影響を与えることがない。つまり、
基板支承部１３を厚くしても熱伝導による熱の移動の問
題が生じないので厚くすることが可能であり、従って、
基板支承部１３を容易に加工することができる。
【００２２】そして、基板支承部１３は、図４に示すよ
うに、巾が２ｍｍ程度の円環状である。従って、半導体
ウエハＷを基板支承部１３に載置したときに、半導体ウ
エハＷの外周縁Ｗａと基板周縁対面部１２の間の隙間が
基板支承部１３によって遮られる。このため、上方から
照射された光が、この隙間から半導体ウエハＷの下側に
入り込むことがない。従って、半導体ウエハＷの下側に
設置された非接触式の放射温度計１０３の温度測定に誤
差が生じず、正確に温度を測定することができる。
うに、巾が２ｍｍ程度の円環状である。従って、半導体
ウエハＷを基板支承部１３に載置したときに、半導体ウ
エハＷの外周縁Ｗａと基板周縁対面部１２の間の隙間が
基板支承部１３によって遮られる。このため、上方から
照射された光が、この隙間から半導体ウエハＷの下側に
入り込むことがない。従って、半導体ウエハＷの下側に
設置された非接触式の放射温度計１０３の温度測定に誤
差が生じず、正確に温度を測定することができる。
【００２３】しかして、半導体ウエハＷをガードリング
１０の基板支承部１３に載置して支承し、光照射式加熱
装置のランプ１０１を点灯すると、半導体ウエハＷとガ
ードリング１０および補助リング２０は急速に温度が上
昇する。このとき、ガードリング支持台３０に接触して
いる補助リング２０の熱は、その接触面を介して熱伝導
によりガードリング支持台３０に移動するとともに、補
助リング２０の外周縁から放射するので、補助リング２
０の外周部と内周部に温度差ができて温度分布が不均一
になる。しかし、ガードリング１０と補助リング２０の
接触面積が小さいので、ガードリング１０は、温度分布
が不均一な補助リング２０の影響をほとんど受けず、温
度分布の均一度がきわめて良くなる。このため、温度分
布の予測および半導体ウエハＷの温度を均一になるよう
に加熱用ランプのパワーを制御するのが容易になる。
１０の基板支承部１３に載置して支承し、光照射式加熱
装置のランプ１０１を点灯すると、半導体ウエハＷとガ
ードリング１０および補助リング２０は急速に温度が上
昇する。このとき、ガードリング支持台３０に接触して
いる補助リング２０の熱は、その接触面を介して熱伝導
によりガードリング支持台３０に移動するとともに、補
助リング２０の外周縁から放射するので、補助リング２
０の外周部と内周部に温度差ができて温度分布が不均一
になる。しかし、ガードリング１０と補助リング２０の
接触面積が小さいので、ガードリング１０は、温度分布
が不均一な補助リング２０の影響をほとんど受けず、温
度分布の均一度がきわめて良くなる。このため、温度分
布の予測および半導体ウエハＷの温度を均一になるよう
に加熱用ランプのパワーを制御するのが容易になる。
【００２４】次に、補助リング２０は温度分布が不均一
なために熱応力が発生するが、従来は幅の広いガードリ
ングを使用していたところ、幅の狭いガードリング１０
と幅の狭い補助リング２０に分割されているので、その
接触部分でズレが生じる。このため、補助リング２０の
熱応力はガードリング１０に伝わらず、補助リング２０
の熱応力もこのズレにより緩和される。従って、ガード
リング１０および補助リング２０には、熱応力による歪
みは発生しない。
なために熱応力が発生するが、従来は幅の広いガードリ
ングを使用していたところ、幅の狭いガードリング１０
と幅の狭い補助リング２０に分割されているので、その
接触部分でズレが生じる。このため、補助リング２０の
熱応力はガードリング１０に伝わらず、補助リング２０
の熱応力もこのズレにより緩和される。従って、ガード
リング１０および補助リング２０には、熱応力による歪
みは発生しない。
【００２５】また、半導体ウエハＷの外周縁Ｗａからも
熱が放射するが、ガードリング１０の本体部１１は、厚
さが半導体ウエハＷの厚さと同等であって、単位面積当
りの熱容量も半導体ウエハＷの単位面積当りの熱容量と
ほぼ同等であり、ガードリング１０を擬似半導体ウエハ
と見做すことができるので、ガードリング１０の温度は
半導体ウエハＷの温度変化に正確に追従する。また、半
導体ウエハＷの外周縁Ｗａがガードリング１０の基板周
縁対面部１２と、高さ方向にほぼ過不足なく対面するの
で、半導体ウエハＷの外周縁Ｗａから放射する熱はガー
ドリング１０の基板周縁対面部１２から放射する熱によ
って正確に補償される。このため、半導体ウエハＷの温
度分布が均一になり、スリップの発生を防止することが
できる。
熱が放射するが、ガードリング１０の本体部１１は、厚
さが半導体ウエハＷの厚さと同等であって、単位面積当
りの熱容量も半導体ウエハＷの単位面積当りの熱容量と
ほぼ同等であり、ガードリング１０を擬似半導体ウエハ
と見做すことができるので、ガードリング１０の温度は
半導体ウエハＷの温度変化に正確に追従する。また、半
導体ウエハＷの外周縁Ｗａがガードリング１０の基板周
縁対面部１２と、高さ方向にほぼ過不足なく対面するの
で、半導体ウエハＷの外周縁Ｗａから放射する熱はガー
ドリング１０の基板周縁対面部１２から放射する熱によ
って正確に補償される。このため、半導体ウエハＷの温
度分布が均一になり、スリップの発生を防止することが
できる。
【００２６】更には、半導体ウエハＷは基板支承部１３
の表面１３ａに線接触した状態で支承され、接触面積が
きわめて小さく、半導体ウエハＷとガードリング１０と
の間の熱伝導による熱の移動が少ないので、両者間の熱
の移動は輻射による移動のみを考慮するだけでよく、温
度分布の予測および半導体ウエハＷの温度を均一にする
ための制御が容易である。
の表面１３ａに線接触した状態で支承され、接触面積が
きわめて小さく、半導体ウエハＷとガードリング１０と
の間の熱伝導による熱の移動が少ないので、両者間の熱
の移動は輻射による移動のみを考慮するだけでよく、温
度分布の予測および半導体ウエハＷの温度を均一にする
ための制御が容易である。
【００２７】図５は請求項２の発明の実施例を示す。ガ
ードリング１０Ａは、外径が小さな半導体ウエハ、例え
ばφ２００ｍｍの半導体ウエハ用のガードリングであ
り、ガードリング１０Ｂは、外径が大きな半導体ウエ
ハ、つまりφ３００ｍｍの半導体ウエハ用のガードリン
グである。φ３００ｍｍの半導体ウエハを加熱処理する
ときは、ガードリング１０Ｂのみを使用するが、φ２０
０ｍｍの半導体ウエハを加熱処理するときは、図５に示
すように、ガードリング１０Ｂを取り去ることなく、ガ
ードリング１０Ｂのウエハ支承部１３にガードリング１
０Ａの本体部１１の外周縁部１１ａを載置する。つま
り、ガードリング１０Ａとガードリング１０Ｂを同心円
状に配置し、ガードリング１０Ａによって半導体ウエハ
Ｗを保持し、加熱処理する。
ードリング１０Ａは、外径が小さな半導体ウエハ、例え
ばφ２００ｍｍの半導体ウエハ用のガードリングであ
り、ガードリング１０Ｂは、外径が大きな半導体ウエ
ハ、つまりφ３００ｍｍの半導体ウエハ用のガードリン
グである。φ３００ｍｍの半導体ウエハを加熱処理する
ときは、ガードリング１０Ｂのみを使用するが、φ２０
０ｍｍの半導体ウエハを加熱処理するときは、図５に示
すように、ガードリング１０Ｂを取り去ることなく、ガ
ードリング１０Ｂのウエハ支承部１３にガードリング１
０Ａの本体部１１の外周縁部１１ａを載置する。つま
り、ガードリング１０Ａとガードリング１０Ｂを同心円
状に配置し、ガードリング１０Ａによって半導体ウエハ
Ｗを保持し、加熱処理する。
【００２８】従って、ガードリング１０Ｂは、図３に示
す補助リング２０と同等の機能を果たし、温度分布の予
測および半導体ウエハＷの温度を均一になるように加熱
用ランプのパワーを制御するのが容易になり、また、ガ
ードリング１０Ａとガードリング１０Ｂに熱応力による
歪が生じることがない。なお、φ２００ｍｍより小さな
半導体ウエハを加熱処理するときは、ガードリング１０
Ａの内側に、半導体ウエハＷに対応するガードリングを
重ねればよく、３種類以上のガードリングを使用するこ
とができる。
す補助リング２０と同等の機能を果たし、温度分布の予
測および半導体ウエハＷの温度を均一になるように加熱
用ランプのパワーを制御するのが容易になり、また、ガ
ードリング１０Ａとガードリング１０Ｂに熱応力による
歪が生じることがない。なお、φ２００ｍｍより小さな
半導体ウエハを加熱処理するときは、ガードリング１０
Ａの内側に、半導体ウエハＷに対応するガードリングを
重ねればよく、３種類以上のガードリングを使用するこ
とができる。
【００２９】図６は請求項３の発明の実施例を示すが、
これは図５に示すφ３００ｍｍの半導体ウエハＷ用のガ
ードリング１０Ｂとガードリング支持台３０との間に補
助リング２０を設けたものに相当する。従って、φ２０
０ｍｍの半導体ウエハＷの場合は、ガードリング１０Ｂ
と補助リング２０とが、φ３００ｍｍの半導体ウエハＷ
の場合は、補助リング２０が、それぞれ図３に示す補助
リング２０と同等の機能を果たし、この場合も、温度分
布の予測および半導体ウエハＷの温度を均一になるよう
に加熱用ランプのパワーを制御するのが容易になり、ま
た、ガードリング１０Ａとガードリング１０Ｂおよび補
助リング２０に熱応力による歪が生じることがない。
これは図５に示すφ３００ｍｍの半導体ウエハＷ用のガ
ードリング１０Ｂとガードリング支持台３０との間に補
助リング２０を設けたものに相当する。従って、φ２０
０ｍｍの半導体ウエハＷの場合は、ガードリング１０Ｂ
と補助リング２０とが、φ３００ｍｍの半導体ウエハＷ
の場合は、補助リング２０が、それぞれ図３に示す補助
リング２０と同等の機能を果たし、この場合も、温度分
布の予測および半導体ウエハＷの温度を均一になるよう
に加熱用ランプのパワーを制御するのが容易になり、ま
た、ガードリング１０Ａとガードリング１０Ｂおよび補
助リング２０に熱応力による歪が生じることがない。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
外径の異なる複数種類の半導体ウエハを共用するとき、
外径の小さな半導体ウエハを加熱処理するときに、従来
使用していた幅の大きな円環状のガードリングを、幅の
小さなガードリングと幅の小さな補助リングに、あるい
は複数種類の幅の小さなガードリングに分割するので、
半導体ウエハの温度を均一にする制御が容易であり、ガ
ードリングの歪が生じることのない光照射式加熱装置と
することができる。
外径の異なる複数種類の半導体ウエハを共用するとき、
外径の小さな半導体ウエハを加熱処理するときに、従来
使用していた幅の大きな円環状のガードリングを、幅の
小さなガードリングと幅の小さな補助リングに、あるい
は複数種類の幅の小さなガードリングに分割するので、
半導体ウエハの温度を均一にする制御が容易であり、ガ
ードリングの歪が生じることのない光照射式加熱装置と
することができる。
【図１】光照射式加熱装置の概略構成図である。
【図２】ガードリング、半導体ウエハ、補助リングおよ
びガードリング支持台の位置関係を示す平面図である。
びガードリング支持台の位置関係を示す平面図である。
【図３】請求項１の発明の実施例の断面図であり、図２
のＡ−Ａ矢視縦断面図である。
のＡ−Ａ矢視縦断面図である。
【図４】ガードリングの一部平面図である。
【図５】請求項２の発明の実施例の断面図である。
【図６】請求項３の発明の実施例の断面図である。
１０ ガードリング １０Ａ 外径の小さな半導体ウエハに対応するガードリ
ング １０Ｂ 外径の大きな半導体ウエハに対応するガードリ
ング １１ 本体部 １１ａ 本体部の外周縁部 １２ 基板周縁対面部 １３ 基板支承部 １３ａ 基板支承部の表面 １４ 突起部 ２０ 補助リング ２１ 補助リングの内周縁部 ３０ ガードリング支持台 １００ 炉体 １０１ ランプ １０２ 反射ミラー １０３ 放射温度計 １０４ 制御部 １０５ ランプ点灯電源 Ｗ 半導体ウエハ Ｗａ 半導体ウエハの外周縁
ング １０Ｂ 外径の大きな半導体ウエハに対応するガードリ
ング １１ 本体部 １１ａ 本体部の外周縁部 １２ 基板周縁対面部 １３ 基板支承部 １３ａ 基板支承部の表面 １４ 突起部 ２０ 補助リング ２１ 補助リングの内周縁部 ３０ ガードリング支持台 １００ 炉体 １０１ ランプ １０２ 反射ミラー １０３ 放射温度計 １０４ 制御部 １０５ ランプ点灯電源 Ｗ 半導体ウエハ Ｗａ 半導体ウエハの外周縁
Claims (4)
- 【請求項１】 光照射によって加熱処理される円盤状の
基板がガードリングに保持され、基板の外周縁が自らも
光照射によって高温となったガードリングにより補助的
に放射加熱される光照射式加熱装置において、 前記ガードリングは、該基板の厚さと同等の高さを有す
る円周状の基板周縁対面部と、該基板周縁対面部の外側
に連設され、基板とほぼ同じ厚さであって単位面積当り
の熱容量が基板とほぼ等しい円環状の本体部と、該基板
周縁対面部の下端から中心方向に向けて伸び、基板が載
置される表面がテーパー状の基板支承部とからなり、 前記ガードリングと、ガードリング支持台との間に、単
位面積当りの熱容量がガードリングの本体部と同等な円
環状の補助リングが介装され、該ガードリングの本体部
の外周縁部が補助リングの内周縁部に載置されて保持さ
れるとともに、該補助リングの外周縁部がガードリング
支持台により保持されたことを特徴とする光照射式加熱
装置。 - 【請求項２】 光照射によって加熱処理される円盤状の
基板がガードリングに保持され、基板の外周縁が自らも
光照射によって高温となったガードリングにより補助的
に放射加熱される光照射式加熱装置において、 前記ガードリングは、該基板の厚さと同等の高さを有す
る円周状の基板周縁対面部と、該基板周縁対面部の外側
に連設され、基板とほぼ同じ厚さであって単位面積当り
の熱容量が基板とほぼ等しい円環状の本体部と、該基板
周縁対面部の下端から中心方向に向けて伸び、基板が載
置される表面がテーパー状の基板支承部とからなり、 前記ガードリングは、外径が異なる基板に対応する複数
種類が用意され、外径が小さな基板に対応するガードリ
ングの本体部の外周縁部が、外径が大きな基板に対応す
るガードリングの基板支承部に載置されて複数個のガー
ドリングが同心円状に配置され、最も外側のガードリン
グの本体部の外周縁部がガードリング支持台で保持され
たことを特徴とする光照射式加熱装置。 - 【請求項３】 請求項２の光照射式加熱装置において、
最も外側のガードリングと、ガードリング支持台との間
に、単位面積当りの熱容量がガードリングの本体部と同
等な円環状の補助リングが介装され、最も外側のガード
リングの本体部の外周縁部が補助リングの内周縁部に載
置されて保持されるとともに、該補助リングの外周縁部
がガードリング支持台により保持されたことを特徴とす
る光照射式加熱装置。 - 【請求項４】 請求項１又は請求項３記載の光照射装置
において、ガードリングの本体部の外周縁部が載置され
る補助リングの内周縁部がテーパー状であることを特徴
とする光照射式加熱装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23486598A JP3296300B2 (ja) | 1998-08-07 | 1998-08-07 | 光照射式加熱装置 |
| TW088111126A TW419709B (en) | 1998-08-07 | 1999-06-30 | Light-irradiation heater |
| KR1019990031790A KR20000017025A (ko) | 1998-08-07 | 1999-08-03 | 광조사식 가열장치 |
| EP99115594A EP0978867A2 (en) | 1998-08-07 | 1999-08-06 | Heating device of the light irradiation type and holding device therefor |
| US09/370,216 US6163648A (en) | 1998-08-07 | 1999-08-09 | Heating device of the light irradiation type and holding device therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23486598A JP3296300B2 (ja) | 1998-08-07 | 1998-08-07 | 光照射式加熱装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000058471A true JP2000058471A (ja) | 2000-02-25 |
| JP3296300B2 JP3296300B2 (ja) | 2002-06-24 |
Family
ID=16977562
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23486598A Expired - Fee Related JP3296300B2 (ja) | 1998-08-07 | 1998-08-07 | 光照射式加熱装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6163648A (ja) |
| EP (1) | EP0978867A2 (ja) |
| JP (1) | JP3296300B2 (ja) |
| KR (1) | KR20000017025A (ja) |
| TW (1) | TW419709B (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US6868302B2 (en) | 2002-03-25 | 2005-03-15 | Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd. | Thermal processing apparatus |
| JP2006019565A (ja) * | 2004-07-02 | 2006-01-19 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 熱処理装置 |
| JP2006339187A (ja) * | 2005-05-31 | 2006-12-14 | Kokusai Electric Semiconductor Service Inc | 熱処理装置及び熱処理方法 |
| JP2007157780A (ja) * | 2005-11-30 | 2007-06-21 | Ushio Inc | 光照射式加熱装置 |
| WO2008054153A1 (en) * | 2006-11-02 | 2008-05-08 | Eugene Technology Co., Ltd. | Chemical vapor deposition apparatus for equalizing heating temperature |
| US20120055406A1 (en) * | 2006-02-21 | 2012-03-08 | Nuflare Technology, Inc. | Vapor Phase Deposition Apparatus and Support Table |
| KR101312283B1 (ko) * | 2008-01-30 | 2013-09-27 | 참엔지니어링(주) | 웨이퍼 홀더 |
| WO2014209489A1 (en) * | 2013-06-28 | 2014-12-31 | Applied Materials, Inc. | Process kit for edge critical dimension uniformity control |
| US9607868B2 (en) | 2010-12-21 | 2017-03-28 | Canon Anelva Corporation | Substrate heat treatment apparatus |
| JP2022051437A (ja) * | 2020-09-18 | 2022-03-31 | 株式会社Kokusai Electric | 基板処理装置、基板保持具、及び、半導体装置の製造方法 |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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