JP2001035803A - ランプユニット及び光照射式加熱装置 - Google Patents
ランプユニット及び光照射式加熱装置Info
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
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-
- H—ELECTRICITY
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- H05B3/0033—Heating devices using lamps
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- H05B3/0047—Heating devices using lamps for industrial applications for semiconductor manufacture
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ランプ入力密度が大きく、かつランプの効率の
良い冷却が容易であり、半導体ウエハの昇温を従来より
も高速で行うことが可能なランプユニットおよび光照射
式加熱装置を提供する。 【解決手段】環状の発光管７内にフィラメントが設けら
れた複数個のフィラメントランプ４を同一面内で同心円
状に配置してランプ群を構成し、複数個のランプ群がそ
の中心が一致した状態で段状に配置してランプユニット
ＬＵとする。このランプユニットが配置されたランプ室
１に冷却風の導入口１８および排気口１９を設ける。ラ
ンプ室の側壁内面にミラー５１を設ける。ランプ室下方
の光照射室２に配置されたワーク保持台３を回転可能に
する。
良い冷却が容易であり、半導体ウエハの昇温を従来より
も高速で行うことが可能なランプユニットおよび光照射
式加熱装置を提供する。 【解決手段】環状の発光管７内にフィラメントが設けら
れた複数個のフィラメントランプ４を同一面内で同心円
状に配置してランプ群を構成し、複数個のランプ群がそ
の中心が一致した状態で段状に配置してランプユニット
ＬＵとする。このランプユニットが配置されたランプ室
１に冷却風の導入口１８および排気口１９を設ける。ラ
ンプ室の側壁内面にミラー５１を設ける。ランプ室下方
の光照射室２に配置されたワーク保持台３を回転可能に
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、被処理物である半
導体ウエハに成膜、拡散、アニールなどの処理を行うた
めに、光照射によって加熱処理するためのランプユニッ
トおよびこのランプユニットを使用した光照射式加熱装
置に関するものであり、更には、例えば半導体ウエハの
アニール工程において、浅い接合面を形成するために、
高速加熱処理が可能なランプユニットおよびこのランプ
ユニットを使用した光照射式加熱装置に関するものであ
る。
導体ウエハに成膜、拡散、アニールなどの処理を行うた
めに、光照射によって加熱処理するためのランプユニッ
トおよびこのランプユニットを使用した光照射式加熱装
置に関するものであり、更には、例えば半導体ウエハの
アニール工程において、浅い接合面を形成するために、
高速加熱処理が可能なランプユニットおよびこのランプ
ユニットを使用した光照射式加熱装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体製造工程において、半導体ウエハ
に成膜、拡散、アニールなどの処理を行うために、フィ
ラメントランプから放射される、赤外線を多く含む光に
よって加熱処理する光照射式加熱装置が使用される。こ
れらのいずれの処理も、半導体ウエハを高温に加熱処理
するものであるが、光照射式の加熱処理装置を使用する
と、半導体ウエハを急速に加熱することができ、例え
ば、十数秒から数十秒で１０００℃以上の温度まで昇温
させることができる。また、光照射を停止すれば、急速
に冷却することができる。
に成膜、拡散、アニールなどの処理を行うために、フィ
ラメントランプから放射される、赤外線を多く含む光に
よって加熱処理する光照射式加熱装置が使用される。こ
れらのいずれの処理も、半導体ウエハを高温に加熱処理
するものであるが、光照射式の加熱処理装置を使用する
と、半導体ウエハを急速に加熱することができ、例え
ば、十数秒から数十秒で１０００℃以上の温度まで昇温
させることができる。また、光照射を停止すれば、急速
に冷却することができる。
【０００３】図１は従来の光照射式加熱装置の一例の断
面図を示す。ランプ室１に後述するフィラメントランプ
４が配置され、フィラメントランプ４の背面にミラー５
が配置されている。このランプ室１は光照射室２と石英
窓９によって区画されている。光照射室２内には、ウエ
ハ保持台３の上に加熱処理されるワークである半導体ウ
エハＷが載置されている。なお、石英窓９は、半導体ウ
エハＷ近傍の雰囲気がランプ室１の雰囲気と異なる場合
に使用される。
面図を示す。ランプ室１に後述するフィラメントランプ
４が配置され、フィラメントランプ４の背面にミラー５
が配置されている。このランプ室１は光照射室２と石英
窓９によって区画されている。光照射室２内には、ウエ
ハ保持台３の上に加熱処理されるワークである半導体ウ
エハＷが載置されている。なお、石英窓９は、半導体ウ
エハＷ近傍の雰囲気がランプ室１の雰囲気と異なる場合
に使用される。
【０００４】フィラメントランプ４の一例を図２に示す
が、フィラメントランプ４の封体は、円環状の発光管７
と発光管７の端部に直角に連設された一対の導入管８か
らなり、発光管７内に、タングステン素線をコイル状に
巻回したフィラメント１２が配置されている。そして、
導入管８の端部にシール部１１が形成され、フィラメン
ト１２の端部とリード線１９が、シール部１１において
モリブデン箔１１ａを介して接続されている。封体内に
は、不活性ガスとともに微量のハロゲンガスが封入され
ている。なお、フィラメントランプ４の円環状の発光管
７は、図３に示すように、円環を分割した半円、または
円弧状の発光管７を組み合わせて円環状にしたものであ
ってもよい。
が、フィラメントランプ４の封体は、円環状の発光管７
と発光管７の端部に直角に連設された一対の導入管８か
らなり、発光管７内に、タングステン素線をコイル状に
巻回したフィラメント１２が配置されている。そして、
導入管８の端部にシール部１１が形成され、フィラメン
ト１２の端部とリード線１９が、シール部１１において
モリブデン箔１１ａを介して接続されている。封体内に
は、不活性ガスとともに微量のハロゲンガスが封入され
ている。なお、フィラメントランプ４の円環状の発光管
７は、図３に示すように、円環を分割した半円、または
円弧状の発光管７を組み合わせて円環状にしたものであ
ってもよい。
【０００５】図１において、発光管７が円環状でありそ
の円環の直径Ｄが異なる複数個のフィラメントランプ４
が、その円環の中心Ｘを中心にして発光管７が同心円状
に配置されている。フィラメントランプ４の背面に配置
されたミラー５は、金属、例えばアルミからなり、フィ
ラメントランプ４の発光管７を覆う同心円状の溝１３
と、導入管８が挿通される貫通孔６が設けられている。
ミラー５の反射面には、光を良く反射するように、金属
めっき、例えば金めっきが施されている。各フィラメン
トランプ４の発光管７はミラー５の同心円状の溝に嵌ま
るように配置されている。また、各フィラメントランプ
４の導入管８はミラー５の貫通孔６に挿通されてミラー
５の背面に突き出している。従って、フィラメントラン
プ４に電力を投入するとフィラメント１２が発光し、光
を放射するが、その光はミラー５で反射されて、光照射
室２内のウエハ保持台３上の半導体ウエハＷに照射され
る。
の円環の直径Ｄが異なる複数個のフィラメントランプ４
が、その円環の中心Ｘを中心にして発光管７が同心円状
に配置されている。フィラメントランプ４の背面に配置
されたミラー５は、金属、例えばアルミからなり、フィ
ラメントランプ４の発光管７を覆う同心円状の溝１３
と、導入管８が挿通される貫通孔６が設けられている。
ミラー５の反射面には、光を良く反射するように、金属
めっき、例えば金めっきが施されている。各フィラメン
トランプ４の発光管７はミラー５の同心円状の溝に嵌ま
るように配置されている。また、各フィラメントランプ
４の導入管８はミラー５の貫通孔６に挿通されてミラー
５の背面に突き出している。従って、フィラメントラン
プ４に電力を投入するとフィラメント１２が発光し、光
を放射するが、その光はミラー５で反射されて、光照射
室２内のウエハ保持台３上の半導体ウエハＷに照射され
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで近年は、半導
体集積回路の高集積化・微細化がますます要求され、例
えばイオン注入により半導体ウエハのＳｉ結晶に不純物
を打ち込んで拡散させる工程において、不純物の拡散層
を薄くし、浅い接合面を形成する必要性が大きくなって
いる。イオン注入法による不純物拡散は、イオン化した
不純物を電界で加速してＳｉ結晶に物理的に打ち込む注
入工程と、注入で結晶が受けたダメージを回復しつつ不
純物を結晶内部に拡散するアニール工程で行われるが、
浅い接合面を形成するためには、アニール工程におい
て、不純物の拡散を抑制して薄い拡散膜を得る必要があ
り、このためには、半導体ウエハの昇温速度を高速で行
う必要がある。昇温速度が遅いと、アニール処理時間が
長くなり、不純物の拡散が所定の拡散膜厚を超えて広が
ってしまう。拡散層の膜厚の要求が例えば０．１３〜
０．１５μｍであれば、１５０〜２００℃／秒の昇温速
度が必要になる。
体集積回路の高集積化・微細化がますます要求され、例
えばイオン注入により半導体ウエハのＳｉ結晶に不純物
を打ち込んで拡散させる工程において、不純物の拡散層
を薄くし、浅い接合面を形成する必要性が大きくなって
いる。イオン注入法による不純物拡散は、イオン化した
不純物を電界で加速してＳｉ結晶に物理的に打ち込む注
入工程と、注入で結晶が受けたダメージを回復しつつ不
純物を結晶内部に拡散するアニール工程で行われるが、
浅い接合面を形成するためには、アニール工程におい
て、不純物の拡散を抑制して薄い拡散膜を得る必要があ
り、このためには、半導体ウエハの昇温速度を高速で行
う必要がある。昇温速度が遅いと、アニール処理時間が
長くなり、不純物の拡散が所定の拡散膜厚を超えて広が
ってしまう。拡散層の膜厚の要求が例えば０．１３〜
０．１５μｍであれば、１５０〜２００℃／秒の昇温速
度が必要になる。
【０００７】しかし、従来の光照射式加熱装置において
は、半導体ウエハの昇温速度はせいぜい５０〜１００℃
／秒程度であった。従って、近年の半導体集積回路のよ
り高集積化・微細化の要請ために、イオン注入法による
不純物拡散におけるアニール工程において、不純物の拡
散層を薄くし、浅い接合面を形成する要求に対応できな
くなっている。
は、半導体ウエハの昇温速度はせいぜい５０〜１００℃
／秒程度であった。従って、近年の半導体集積回路のよ
り高集積化・微細化の要請ために、イオン注入法による
不純物拡散におけるアニール工程において、不純物の拡
散層を薄くし、浅い接合面を形成する要求に対応できな
くなっている。
【０００８】そこで本発明は、ランプ入力密度（単位面
積当たりのランプ入力）が大きく、かつランプの効率の
良い冷却が容易であり、半導体ウエハの昇温を従来より
も高速で行うことが可能なランプユニットおよび光照射
式加熱装置を提供することを目的とする。
積当たりのランプ入力）が大きく、かつランプの効率の
良い冷却が容易であり、半導体ウエハの昇温を従来より
も高速で行うことが可能なランプユニットおよび光照射
式加熱装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【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のランプユニットの発明は、発光管が円
環状であり、その円環の直径が異なる複数個のフィラメ
ントランプを、その発光管が同一面内で同心円状に配置
してランプ群を構成し、このランプ群の複数個をその中
心が一致した状態で段状に配置する。また、請求項２の
光照射式加熱装置の発明は、効率良くランプを冷却する
ために、ランプユニットが配置されるランプ室に冷却風
の導入口および排気口を設ける。請求項３の発明は、照
射効率を向上させるために、このランプ室の側壁内面に
ミラーを設ける。請求項４の発明は、ワークである半導
体ウエハを均一に加熱できるように、ランプ室下方の光
照射室に配置されたワーク保持台を回転可能にする。
めに、請求項１のランプユニットの発明は、発光管が円
環状であり、その円環の直径が異なる複数個のフィラメ
ントランプを、その発光管が同一面内で同心円状に配置
してランプ群を構成し、このランプ群の複数個をその中
心が一致した状態で段状に配置する。また、請求項２の
光照射式加熱装置の発明は、効率良くランプを冷却する
ために、ランプユニットが配置されるランプ室に冷却風
の導入口および排気口を設ける。請求項３の発明は、照
射効率を向上させるために、このランプ室の側壁内面に
ミラーを設ける。請求項４の発明は、ワークである半導
体ウエハを均一に加熱できるように、ランプ室下方の光
照射室に配置されたワーク保持台を回転可能にする。
【００１０】
【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４は、光照射式加熱
装置に使用する本発明のランプユニットの実施例の断面
図を示す。ミラー５の反射面の前方には、発光管７Ａが
円環でありその円環の直径が異なる複数本のフィラメン
トランプ４が仮想線Ａで示す同一平面内でその円環の中
心Ｘを中心にして同心円状に配置されており、これらの
ランプが第１ランプ群である。具体的には、管径が１０
ｍｍのフィラメントランプ４の発光管７が２１ｍｍピッ
チで配置されている。なお、発光管７はその断面図が示
されているが、内部のフィラメントの図示は省略してあ
る。
実施の形態を具体的に説明する。図４は、光照射式加熱
装置に使用する本発明のランプユニットの実施例の断面
図を示す。ミラー５の反射面の前方には、発光管７Ａが
円環でありその円環の直径が異なる複数本のフィラメン
トランプ４が仮想線Ａで示す同一平面内でその円環の中
心Ｘを中心にして同心円状に配置されており、これらの
ランプが第１ランプ群である。具体的には、管径が１０
ｍｍのフィラメントランプ４の発光管７が２１ｍｍピッ
チで配置されている。なお、発光管７はその断面図が示
されているが、内部のフィラメントの図示は省略してあ
る。
【００１１】同じく発光管７Ｂが円環でありその円環の
直径が異なる複数本のフィラメントランプ４が、仮想線
Ｂで示す同一平面内でその円環の中心Ｘを中心にして同
心円状に配置されており、これらのランプが第２ランプ
群である。そして、第１ランプ群と第２ランプ群とは２
段の段状に配置され、その各同心円の中心はＸに一致し
ており、第１ランプ群のフィラメントランプ４の発光管
７Ａは、第２ランプ群の隣り合う２個のフィラメントラ
ンプ４の発光管７Ｂの中間に位置している。つまり、第
１ランプ群と第２ランプ群の発光管７Ａと７Ｂは、図４
の断面図で見て千鳥状に配列されており、半導体ウエハ
の位置に対するレベル、つまり高低のレベルが隣り合う
フィラメントランプ４で交互に異なっている。第２ラン
プ群のフィラメントランプ４も管径が１０ｍｍであり、
２１ｍｍピッチで配置されている。従って、第１ランプ
群と第２ランプ群の隣り合うフィラメントランプ４の発
光管７のピッチは１０．５ｍｍであり、平面に投影する
と隣り合うフィラメントランプ４の発光管７はほとんど
接触した状態になっており、従来例よりも配列ピッチが
ずっと小さく、ランプ入力密度を大きくすることができ
る。
直径が異なる複数本のフィラメントランプ４が、仮想線
Ｂで示す同一平面内でその円環の中心Ｘを中心にして同
心円状に配置されており、これらのランプが第２ランプ
群である。そして、第１ランプ群と第２ランプ群とは２
段の段状に配置され、その各同心円の中心はＸに一致し
ており、第１ランプ群のフィラメントランプ４の発光管
７Ａは、第２ランプ群の隣り合う２個のフィラメントラ
ンプ４の発光管７Ｂの中間に位置している。つまり、第
１ランプ群と第２ランプ群の発光管７Ａと７Ｂは、図４
の断面図で見て千鳥状に配列されており、半導体ウエハ
の位置に対するレベル、つまり高低のレベルが隣り合う
フィラメントランプ４で交互に異なっている。第２ラン
プ群のフィラメントランプ４も管径が１０ｍｍであり、
２１ｍｍピッチで配置されている。従って、第１ランプ
群と第２ランプ群の隣り合うフィラメントランプ４の発
光管７のピッチは１０．５ｍｍであり、平面に投影する
と隣り合うフィラメントランプ４の発光管７はほとんど
接触した状態になっており、従来例よりも配列ピッチが
ずっと小さく、ランプ入力密度を大きくすることができ
る。
【００１２】図１０，１１に、第１ランプ群と第２ラン
プ群の各同心円の中心を一致させて設けた場合の一例を
示す。発光管７Ａは同一平面内で同心円状に配置した第
１ランプ群であり、発光管７Ｂは第２ランプ群である。
発光管７Ａの第１ランプ群の同心円の中心Ｘと、発光管
７Ｂの第２ランプ群の同心円の中心Ｘとは、図１０に示
すように、発光管７が形成する円環に対して垂直な方向
から見たとき一致している。なお、前記したように各ラ
ンプ群を構成するフィラメントランプは、図１０，１１
のように発光管７が円環状のランプであってもよいし、
図３に示すような円環を分割した半円もしくは円弧状の
発光管を持つランプを複数組み合わせて円環状に配置し
たものであってもよい。
プ群の各同心円の中心を一致させて設けた場合の一例を
示す。発光管７Ａは同一平面内で同心円状に配置した第
１ランプ群であり、発光管７Ｂは第２ランプ群である。
発光管７Ａの第１ランプ群の同心円の中心Ｘと、発光管
７Ｂの第２ランプ群の同心円の中心Ｘとは、図１０に示
すように、発光管７が形成する円環に対して垂直な方向
から見たとき一致している。なお、前記したように各ラ
ンプ群を構成するフィラメントランプは、図１０，１１
のように発光管７が円環状のランプであってもよいし、
図３に示すような円環を分割した半円もしくは円弧状の
発光管を持つランプを複数組み合わせて円環状に配置し
たものであってもよい。
【００１３】かかるランプユニットにおいて、フィラメ
ント単位長さ当たりの入力電力が１８０Ｗ／ｃｍのフィ
ラメントランプ４を１０．５ｍｍのピッチで配列して点
灯すると、半導体ウエハを１５０℃／秒程度の速度で昇
温することができ、例えば半導体ウエハのアニール工程
において、接合面を浅くする要請に対応することができ
る。
ント単位長さ当たりの入力電力が１８０Ｗ／ｃｍのフィ
ラメントランプ４を１０．５ｍｍのピッチで配列して点
灯すると、半導体ウエハを１５０℃／秒程度の速度で昇
温することができ、例えば半導体ウエハのアニール工程
において、接合面を浅くする要請に対応することができ
る。
【００１４】このように、配列ピッチがきわめて小さい
にもかかわらず、隣り合うフィラメントランプ４の高低
のレベルが異なるので、隣り合うフィラメントランプ４
間の斜め方向の距離が大きくなる。従って、フィラメン
トランプ４の冷却は、図５の断面図に示すように、ミラ
ー５に小径の丸穴やスリット状の通風部１４を設け、こ
の通風部１４から冷却風を送風し、あるいは排風する
と、冷却風がフィラメントランプ４の間を通り抜けて効
率良く冷却することができる。
にもかかわらず、隣り合うフィラメントランプ４の高低
のレベルが異なるので、隣り合うフィラメントランプ４
間の斜め方向の距離が大きくなる。従って、フィラメン
トランプ４の冷却は、図５の断面図に示すように、ミラ
ー５に小径の丸穴やスリット状の通風部１４を設け、こ
の通風部１４から冷却風を送風し、あるいは排風する
と、冷却風がフィラメントランプ４の間を通り抜けて効
率良く冷却することができる。
【００１５】図６はランプの配列ピッチを更に小さくし
た例を示す断面図である。複数本のフィラメントランプ
４の発光管７Ａが仮想線Ａで示す同一平面内で同心円状
に配置された第１ランプ群と複数本のフィラメントラン
プ４の発光管７Ｂが仮想線Ｂで示す同一平面内で同心円
状に配置された第２ランプ群が２段の段状に配置されて
いるのは図４に示す例と同じであるが、管径が１０ｍｍ
のフィラメントランプ４の発光管７が７．５ｍｍピッチ
で配置されている。つまり、隣接するフィラメントラン
プ４の発光管７同士の間隔が管径よりも小さくなってい
る。従って、平面に投影すると隣り合うフィラメントラ
ンプ４は一部が重複した状態になっており、図４に示す
例よりも配列ピッチが更に小さく、ランプ入力密度を更
に大きくすることができ、半導体ウエハを２１０℃／秒
程度の速度で昇温することができる。この場合も、配列
ピッチが小さいにもかかわらず、隣り合うフィラメント
ランプ４の発光管７間の斜め方向の距離が大きいので、
冷却風が発光管７の間を通り抜けて効率良く冷却するこ
とができる。
た例を示す断面図である。複数本のフィラメントランプ
４の発光管７Ａが仮想線Ａで示す同一平面内で同心円状
に配置された第１ランプ群と複数本のフィラメントラン
プ４の発光管７Ｂが仮想線Ｂで示す同一平面内で同心円
状に配置された第２ランプ群が２段の段状に配置されて
いるのは図４に示す例と同じであるが、管径が１０ｍｍ
のフィラメントランプ４の発光管７が７．５ｍｍピッチ
で配置されている。つまり、隣接するフィラメントラン
プ４の発光管７同士の間隔が管径よりも小さくなってい
る。従って、平面に投影すると隣り合うフィラメントラ
ンプ４は一部が重複した状態になっており、図４に示す
例よりも配列ピッチが更に小さく、ランプ入力密度を更
に大きくすることができ、半導体ウエハを２１０℃／秒
程度の速度で昇温することができる。この場合も、配列
ピッチが小さいにもかかわらず、隣り合うフィラメント
ランプ４の発光管７間の斜め方向の距離が大きいので、
冷却風が発光管７の間を通り抜けて効率良く冷却するこ
とができる。
【００１６】図７は、仮想線Ａ，Ｂで示す同一平面内で
同心円状に配置された第１ランプ群および第２ランプ群
に加えて、更に仮想線Ｃで示す同一平面内で同心円状に
配置された第３ランプ群を３段の段状に配置した例を示
す。このように、ランプ群を３段以上の多段に配置する
ことも可能であり、当然のことながら、ランプ入力密度
をランプ群が２段の場合よりも更に大きくすることがで
きる。この図のように、発光管７Ａと発光管７Ｃが上下
に重なるように配置しても、発光管７自体は透明である
ので光は透過し、発光管７内のフィラメントは極めて小
さいので光の邪魔になることはない。従って、発光管７
Ａから放射される光は、発光管７Ｂ、７Ｃに遮られるこ
となくワークに照射される。
同心円状に配置された第１ランプ群および第２ランプ群
に加えて、更に仮想線Ｃで示す同一平面内で同心円状に
配置された第３ランプ群を３段の段状に配置した例を示
す。このように、ランプ群を３段以上の多段に配置する
ことも可能であり、当然のことながら、ランプ入力密度
をランプ群が２段の場合よりも更に大きくすることがで
きる。この図のように、発光管７Ａと発光管７Ｃが上下
に重なるように配置しても、発光管７自体は透明である
ので光は透過し、発光管７内のフィラメントは極めて小
さいので光の邪魔になることはない。従って、発光管７
Ａから放射される光は、発光管７Ｂ、７Ｃに遮られるこ
となくワークに照射される。
【００１７】また、ランプが同心円状に配置される面
は、前記の例のように、平面に限られるものではなく、
図８に示すように、緩やかな曲面であつてもよい。これ
は、加熱処理時においてワークである半導体ウエハの周
縁から放散する熱を補償するために、半導体ウエハの周
辺部を中心部よりも強く光照射する場合などに適用され
る。
は、前記の例のように、平面に限られるものではなく、
図８に示すように、緩やかな曲面であつてもよい。これ
は、加熱処理時においてワークである半導体ウエハの周
縁から放散する熱を補償するために、半導体ウエハの周
辺部を中心部よりも強く光照射する場合などに適用され
る。
【００１８】図９は、本発明のランプユニットを使用し
た光照射式加熱装置の実施例を示すが、加熱装置の基本
構造は図１に示すものと同じである。すなわち、下方が
照射口であるランプ室１内には、本発明のランプユニッ
トＬＵが配置されている。また、ランプユニットＬＵの
背面にミラー５が配置されている。ランプユニットＬＵ
は環状のフィラメントランプ４を使用するので、中心部
分に発光管７を配置するのが困難である。このため、シ
ングルエンドのハロゲンランプ４０がランプユニットＬ
Ｕの中心に配置されており、中心部も同じ照度で照射で
きるようになっている。
た光照射式加熱装置の実施例を示すが、加熱装置の基本
構造は図１に示すものと同じである。すなわち、下方が
照射口であるランプ室１内には、本発明のランプユニッ
トＬＵが配置されている。また、ランプユニットＬＵの
背面にミラー５が配置されている。ランプユニットＬＵ
は環状のフィラメントランプ４を使用するので、中心部
分に発光管７を配置するのが困難である。このため、シ
ングルエンドのハロゲンランプ４０がランプユニットＬ
Ｕの中心に配置されており、中心部も同じ照度で照射で
きるようになっている。
【００１９】ランプ室１の左右の側壁には冷却風の導入
口１８および排気口１９がそれぞれ設けられており、冷
却風がランプ室１内を横切ってフィラメントランプ４を
冷却するようになっている。そして、この冷却風による
冷却と図５で示したミラー５に形成された通風部１４よ
りの冷却風による冷却を適宜併用すると、フィラメント
ランプ４を効率良く冷却できる。また、ランプ室１の左
右の側壁内面には、赤外線を効率良く反射する金属めっ
きが施されており、側壁がミラー５１となっている。
口１８および排気口１９がそれぞれ設けられており、冷
却風がランプ室１内を横切ってフィラメントランプ４を
冷却するようになっている。そして、この冷却風による
冷却と図５で示したミラー５に形成された通風部１４よ
りの冷却風による冷却を適宜併用すると、フィラメント
ランプ４を効率良く冷却できる。また、ランプ室１の左
右の側壁内面には、赤外線を効率良く反射する金属めっ
きが施されており、側壁がミラー５１となっている。
【００２０】石英窓９によってランプ室１と区画された
光照射室２内には、ウエハ保持台３が配置されている。
ウエハ保持台３は、ガードリング３１を介して半導体ウ
エハＷを保持するために、半導体ウエハＷの形状に沿っ
た円環状になつている。ウエハ保持台３の下端部にはベ
アリング３２が取り付けられており、ウエハ保持台３は
図示略の回転機構によって駆動されて、図９の一点鎖線
で示したウエハ保持台３の中心、つまり半導体ウエハＷ
の略中心を回転軸にして回転するようになっている。
光照射室２内には、ウエハ保持台３が配置されている。
ウエハ保持台３は、ガードリング３１を介して半導体ウ
エハＷを保持するために、半導体ウエハＷの形状に沿っ
た円環状になつている。ウエハ保持台３の下端部にはベ
アリング３２が取り付けられており、ウエハ保持台３は
図示略の回転機構によって駆動されて、図９の一点鎖線
で示したウエハ保持台３の中心、つまり半導体ウエハＷ
の略中心を回転軸にして回転するようになっている。
【００２１】ウエハ保持台３を回転可能にする理由を図
１０および図１１に基づいて説明する。図１０は、図４
に示したように、発光管７の配列ピッチを小さくして隣
り合う発光管７同士の間隔が発光管７の管径よりも小さ
いランプユニットＬＵの平面図を示し、図１１は図１０
のＡ−Ａ線の断面図を示すが、発光管７の配列ピッチが
小さくて隣り合う発光管７同士の間隔が発光管７の管径
よりも小さいので、そのままだと下方に位置する第２ラ
ンプ群の一対の導入管８Ｂ，８Ｂを上方に位置する第１
ランプ群の発光管７Ａ，７Ａの間を通すことはできな
い。このため、上方に位置する第１ランプ群の一対の導
入管８Ａ，８Ａの間隔Ｌは、第２ランプ群の導入管８
Ｂ，８Ｂを通すことが可能な大きさにする必要がある。
そして、大きな間隔Ｌをあけた一対の導入管８Ａ，８Ａ
の間には発光管７Ａが存在しないので、この部分の光の
強さが低下して半導体ウエハＷ面上での照度分布の均一
度が悪化する。しかし、ウエハ保持台３を回転させる
と、発光管７Ａが存在しない部分が相対的に回転するの
で、半導体ウエハＷ面での照度が円周方向に均一化され
て照度分布の均一度の悪化を阻止することができる。
１０および図１１に基づいて説明する。図１０は、図４
に示したように、発光管７の配列ピッチを小さくして隣
り合う発光管７同士の間隔が発光管７の管径よりも小さ
いランプユニットＬＵの平面図を示し、図１１は図１０
のＡ−Ａ線の断面図を示すが、発光管７の配列ピッチが
小さくて隣り合う発光管７同士の間隔が発光管７の管径
よりも小さいので、そのままだと下方に位置する第２ラ
ンプ群の一対の導入管８Ｂ，８Ｂを上方に位置する第１
ランプ群の発光管７Ａ，７Ａの間を通すことはできな
い。このため、上方に位置する第１ランプ群の一対の導
入管８Ａ，８Ａの間隔Ｌは、第２ランプ群の導入管８
Ｂ，８Ｂを通すことが可能な大きさにする必要がある。
そして、大きな間隔Ｌをあけた一対の導入管８Ａ，８Ａ
の間には発光管７Ａが存在しないので、この部分の光の
強さが低下して半導体ウエハＷ面上での照度分布の均一
度が悪化する。しかし、ウエハ保持台３を回転させる
と、発光管７Ａが存在しない部分が相対的に回転するの
で、半導体ウエハＷ面での照度が円周方向に均一化され
て照度分布の均一度の悪化を阻止することができる。
【００２２】しかして、ウエハ保持台３に、半導体ウエ
ハＷと同じ材質、または熱特性の類似したセラミック材
料、例えばＳｉＣからなる円環状のガードリング３１を
載置し、このガードリング３１の上に半導体ウエハＷを
置き、半導体ウエハＷの周縁をガードリング３１で保持
する。そして、冷却風をランプ室１内に導入するととも
に、ウエハ保持台３を回転させ、ランプユニットＬＵの
フィラメントランプ４およびハロゲンランプ４０を点灯
する。フィラメントランプ４の光は発光管７の全周から
放射されるが、半導体ウエハＷ方向に放射された光は半
導体ウエハＷに直接照射される。半導体ウエハＷと反対
方向に放射された光はミラー５で反射されて半導体ウエ
ハＷに照射されるが、ランプ室１の側壁方向に放射され
た光もミラー５１で反射して半導体ウエハＷに照射され
る。仮にミラー５１がないと、外周側のランプの光が横
方向に逃げるので、半導体ウエハＷの周縁部の照度が中
心部に比べて低下する。しかし、ミラー５１を設けるこ
とにより、半導体ウエハＷの周縁部での照度低下を抑え
ることができ、かつ、光を効率良く利用できる。
ハＷと同じ材質、または熱特性の類似したセラミック材
料、例えばＳｉＣからなる円環状のガードリング３１を
載置し、このガードリング３１の上に半導体ウエハＷを
置き、半導体ウエハＷの周縁をガードリング３１で保持
する。そして、冷却風をランプ室１内に導入するととも
に、ウエハ保持台３を回転させ、ランプユニットＬＵの
フィラメントランプ４およびハロゲンランプ４０を点灯
する。フィラメントランプ４の光は発光管７の全周から
放射されるが、半導体ウエハＷ方向に放射された光は半
導体ウエハＷに直接照射される。半導体ウエハＷと反対
方向に放射された光はミラー５で反射されて半導体ウエ
ハＷに照射されるが、ランプ室１の側壁方向に放射され
た光もミラー５１で反射して半導体ウエハＷに照射され
る。仮にミラー５１がないと、外周側のランプの光が横
方向に逃げるので、半導体ウエハＷの周縁部の照度が中
心部に比べて低下する。しかし、ミラー５１を設けるこ
とにより、半導体ウエハＷの周縁部での照度低下を抑え
ることができ、かつ、光を効率良く利用できる。
【００２３】光照射によって半導体ウエハＷは昇温する
が、ランプユニットＬＵのランプ入力密度が大きいの
で、前述のとおり、極めて急速に昇温することができ
る。また、ランプユニットＬＵのランプ配列ピッチが小
さいにもかかわらず、冷却風によってフィラメントラン
プ４の発光管７を効率良く冷却することができる。ま
た、半導体ウエハＷを回転させながら光照射するので、
照度分布の均一度の悪化を阻止することができる。
が、ランプユニットＬＵのランプ入力密度が大きいの
で、前述のとおり、極めて急速に昇温することができ
る。また、ランプユニットＬＵのランプ配列ピッチが小
さいにもかかわらず、冷却風によってフィラメントラン
プ４の発光管７を効率良く冷却することができる。ま
た、半導体ウエハＷを回転させながら光照射するので、
照度分布の均一度の悪化を阻止することができる。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のランプユ
ニットは、発光管が円環状であり、その円環の直径が異
なる複数個のフィラメントランプを、その発光管が同一
面内で同心円状に配置してランプ群を構成し、このラン
プ群の複数個をその中心が一致した状態で段状に配置す
るので、ランプ配列ピッチを小さくすることができ、ラ
ンプ入力密度を極めて大きくすることが可能である。ま
た、ランプ配列ピッチを小さくしても隣り合うフィラメ
ントランプ間の距離を大きくすることができ、冷却風が
ランプ間を通り抜けるので十分にランプを冷却すること
ができる。従って、かかるランプユニットを使用する光
照射式加熱装置は、ワークである半導体ウエハを極めて
急速で昇温することでき、半導体ウエハのアニール工程
において、接合面を浅くする要請に対応することができ
る。また、ランプ室に冷却風の導入口と排気口を設けて
冷却することにより、ランプを効率良く冷却できる。そ
して、ランプ室の側壁をミラーとすることにより、半導
体ウエハの周縁部での照度低下を抑えることができ、か
つ、ランプの光を有効に利用することができる。更に
は、半導体ウエハＷを回転させながら光照射することに
より、半導体ウエハ面での照度がウエハ円周方向に平均
化されて照度分布の均一度の悪化を阻止することがで
き、良好な照度分布を得ることができる。
ニットは、発光管が円環状であり、その円環の直径が異
なる複数個のフィラメントランプを、その発光管が同一
面内で同心円状に配置してランプ群を構成し、このラン
プ群の複数個をその中心が一致した状態で段状に配置す
るので、ランプ配列ピッチを小さくすることができ、ラ
ンプ入力密度を極めて大きくすることが可能である。ま
た、ランプ配列ピッチを小さくしても隣り合うフィラメ
ントランプ間の距離を大きくすることができ、冷却風が
ランプ間を通り抜けるので十分にランプを冷却すること
ができる。従って、かかるランプユニットを使用する光
照射式加熱装置は、ワークである半導体ウエハを極めて
急速で昇温することでき、半導体ウエハのアニール工程
において、接合面を浅くする要請に対応することができ
る。また、ランプ室に冷却風の導入口と排気口を設けて
冷却することにより、ランプを効率良く冷却できる。そ
して、ランプ室の側壁をミラーとすることにより、半導
体ウエハの周縁部での照度低下を抑えることができ、か
つ、ランプの光を有効に利用することができる。更に
は、半導体ウエハＷを回転させながら光照射することに
より、半導体ウエハ面での照度がウエハ円周方向に平均
化されて照度分布の均一度の悪化を阻止することがで
き、良好な照度分布を得ることができる。
【図１】従来の光照射式加熱装置の説明断面図である。
【図２】発光管が円環状のフィラメントランプの斜視図
である。
である。
【図３】半円状の発光管を持つフィラメントランプの斜
視図である。
視図である。
【図４】ランプユニットの本発明実施例の説明断面図で
ある。
ある。
【図５】冷却風の流れの説明断面図である。
【図６】ランプユニットの他の実施例の説明断面図であ
る。
る。
【図７】ランプユニットの他の実施例の説明断面図であ
る。
る。
【図８】ランプユニットの他の実施例の説明断面図であ
る。
る。
【図９】本発明のランプユニットを使用した光照射式加
熱装置の説明断面図である。
熱装置の説明断面図である。
【図１０】配列ピッチが小さなランプユニットの平面図
である。
である。
【図１１】図１０のＡ−Ａ線における断面図である。
１ ランプ室 ２ 光照射室 ３ ウエハ保持台 ４ フィラメントランプ ５ ミラー ６ ミラーの貫通孔 ７ フィラメントランプの発光管 ８ フィラメントランプの導入管 ９ 石英窓 １１ フィラメントランプのシール部 １２ フィラメント １８ 冷却風の導入口 １９ 冷却風の排気口 ３１ ガードリング ３２ ベアリング ４０ ハロゲンランプ ５１ ミラー Ｗ 半導体ウエハ ＬＵ ランプユニット
Claims (4)
- 【請求項１】 発光管が円環状であり、その円環の直径
が異なる複数個のフィラメントランプが、その発光管が
同一面内で同心円状に配置されてランプ群を構成し、こ
のランプ群の複数個がその中心が一致した状態で段状に
配置されたことを特徴とするランプユニット。 - 【請求項２】 下面が光照射口であるランプ室に請求項
１記載のランプユニットが配置され、該ランプ室に冷却
風の導入口および排気口が設けられたことを特徴とする
光照射式加熱装置。 - 【請求項３】 下面が光照射口であるランプ室に請求項
１記載のランプユニットが配置され、該ランプ室の側壁
内面にミラーが設けられたことを特徴とする光照射式加
熱装置。 - 【請求項４】 下面が光照射口であるランプ室に請求項
１記載のランプユニットが配置され、ランプ室下方の光
照射室に配置されたワーク保持台が回転可能であること
を特徴とする光照射式加熱装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20720399A JP3438658B2 (ja) | 1999-07-22 | 1999-07-22 | ランプユニット及び光照射式加熱装置 |
| TW089111202A TW457532B (en) | 1999-07-22 | 2000-06-05 | Lamp unit and light radiating type heating device |
| KR1020000041951A KR20010049835A (ko) | 1999-07-22 | 2000-07-21 | 램프 유닛 및 광조사식 가열장치 |
| EP00115795A EP1071310A3 (en) | 1999-07-22 | 2000-07-21 | Lamp unit and light radiating type heating device |
| US09/624,334 US6300601B1 (en) | 1999-07-22 | 2000-07-24 | Lamp unit and light radiating type heating device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20720399A JP3438658B2 (ja) | 1999-07-22 | 1999-07-22 | ランプユニット及び光照射式加熱装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001035803A true JP2001035803A (ja) | 2001-02-09 |
| JP3438658B2 JP3438658B2 (ja) | 2003-08-18 |
Family
ID=16535953
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20720399A Expired - Fee Related JP3438658B2 (ja) | 1999-07-22 | 1999-07-22 | ランプユニット及び光照射式加熱装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6300601B1 (ja) |
| EP (1) | EP1071310A3 (ja) |
| JP (1) | JP3438658B2 (ja) |
| KR (1) | KR20010049835A (ja) |
| TW (1) | TW457532B (ja) |
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| JP2009081239A (ja) * | 2007-09-26 | 2009-04-16 | Ushio Inc | 光照射式加熱処理装置 |
| JP2009260025A (ja) * | 2008-04-16 | 2009-11-05 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 熱処理装置 |
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| JP2015522939A (ja) * | 2012-04-26 | 2015-08-06 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | 温度管理を備えるランプヘッドを有する基板処理システム |
| US10932323B2 (en) | 2015-08-03 | 2021-02-23 | Alta Devices, Inc. | Reflector and susceptor assembly for chemical vapor deposition reactor |
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|---|---|---|---|---|
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| JP4540796B2 (ja) * | 2000-04-21 | 2010-09-08 | 東京エレクトロン株式会社 | 石英ウインドウ、リフレクタ及び熱処理装置 |
| JP2002118071A (ja) * | 2000-10-10 | 2002-04-19 | Ushio Inc | 光照射式加熱処理装置及び方法 |
| KR100378259B1 (ko) * | 2001-01-20 | 2003-03-29 | 주승기 | 결정질 활성층을 포함하는 박막트랜지스터 제작 방법 및장치 |
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| JP3876665B2 (ja) | 2001-08-21 | 2007-02-07 | ウシオ電機株式会社 | 光照射式加熱処理装置 |
| DE10315260A1 (de) | 2003-04-03 | 2004-10-21 | Advanced Photonics Technologies Ag | Strahlermodul |
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| DE102007048564A1 (de) | 2007-10-09 | 2009-04-23 | Heraeus Noblelight Gmbh | Vorrichtung für eine Bestrahlungseinheit |
| US20100123391A1 (en) * | 2008-11-17 | 2010-05-20 | Arturo De Santiago | Lamp |
| JP5955223B2 (ja) * | 2009-12-23 | 2016-07-20 | ヘレウス ノーブルライト アメリカ エルエルシー | 小型硬化用ランプ組立体用ｕｖｌｅｄを基礎としたランプ |
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