JP2002075901A - アニール装置、メッキ処理システム、および半導体デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被処理体への微小な汚染も防止すること、お
よびが被処理体に均一にアニール処理を行うこと可能な
アニール装置、メッキ処理システム、半導体デバイスの
製造方法を提供すること。 【解決手段】 熱線を透過する上方に向いた壁、熱線を
透過する下方に向いた壁、および被処理体を搬入・搬出
するための開口部を具備し内部に処理室を形成する石英
壁と、サセプタに載置された被処理体の水平方向周囲を
取り囲むべく石英壁内部の処理室に設けられ、前記第１
または第２の熱放射ランプユニットからの放射熱を保熱
する保熱部材とを有する。アニール処理を行う処理室が
ともに石英で構成されているので、熱的安定性が極めて
高く汚染物質の拡散を高度に防止することができる。ま
た、被処理体には上下から熱が放射されまたその円周方
向の周囲には保熱部材が存在するので、アニール中の被
処理体の温度均一性を向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被処理体の処理面
に形成された金属層をアニールするアニール装置、アニ
ール装置を含むメッキ処理システム、およびアニール処
理を含む半導体デバイスの製造方法に係り、特に、被処
理体の汚染を防止するのに適するアニール装置、メッキ
処理システム、半導体デバイスの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造プロセスにおいてメッキ工程
のような液相中での処理は、近年、半導体デバイスの微
細加工の進展に伴い、気相状態での反応プロセスに代わ
りより頻繁に用いられるようになってきている。

【０００３】このようなメッキ工程では、その後処理と
して、形成されたメッキ層を改質して高品質化するた
め、メッキ層に対するアニール処理を行うことがある。
アニール処理を行うと、メッキ層の結晶向きが揃いメッ
キ層としての質が向上する。

【０００４】アニール処理は、被処理体にメッキを施す
メッキ液槽とは異なる装置で行われ、この装置は、被処
理体周囲を特定の雰囲気を保ちかつアニール温度に昇温
する機能を有する。すなわち、アニール処理される被処
理体周囲を特定の雰囲気に保つため気密性があり、アニ
ール温度に昇温するため熱源（ランプやヒータなど）を
有するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】アニール処理では、特
に被処理体に対する無機物、有機物の汚染を防止しつつ
アニールすることが重要である。無機物、有機物による
汚染により被処理体表面が劣化するからである。

【０００６】このためには、アニール装置自体がこのよ
うな汚染の元にならないように考慮する必要がある。そ
こで、例えば、アニール装置の被処理体を収容する側の
壁材のパーティクルが拡散するのを避けることや壁材が
気化するのを避けることなどには一応の考慮がなされて
いる。しかしながら、今時の微細加工化に伴いますます
微小な汚染源も問題化する状況にあるため、現状では限
界がある。

【０００７】本発明は、このような状況を考慮してなさ
れたもので、アニール装置、アニール装置を含むメッキ
処理システム、およびアニール処理を含む半導体デバイ
スの製造方法において、被処理体への微小な汚染も防止
することが可能なアニール装置、メッキ処理システム、
半導体デバイスの製造方法を提供することを目的とす
る。

【０００８】また、これに加えて、被処理体に均一にア
ニール処理を行うことが可能なアニール装置、メッキ処
理システム、半導体デバイスの製造方法を提供すること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明に係るアニール装置は、熱線を透過する上方
に向いた壁、熱線を透過する下方に向いた壁、および被
処理体を搬入・搬出するための開口部を具備し内部に処
理室を形成する石英壁と、前記上方に向いた壁に対向し
て設けられた第１の熱放射ランプユニットと、前記下方
に向いた壁に対向して設けられた第２の熱放射ランプユ
ニットと、前記石英壁内部の処理室に設けられ、前記搬
入された被処理体を載置するサセプタと、前記サセプタ
に載置された被処理体の水平方向周囲を取り囲むべく前
記石英壁内部の処理室に設けられ、前記第１または第２
の熱放射ランプユニットからの放射熱を保熱する保熱部
材と、前記開口部を気密に閉塞可能なシャッターと、前
記石英壁に接続して設けられ、前記シャッターによって
気密に閉塞された前記石英壁内部の処理室にガスを導入
しまたは前記処理室からガスを排出するガス導入・排出
管とを有することを特徴とする。

【００１０】アニール処理を行う処理室は、上方に向い
た壁、下方に向いた壁ともに石英で構成されている。し
たがって、熱的安定性が極めて高く汚染物質の拡散を高
度に防止することができる。また、被処理体には上下か
ら熱が放射され、またその円周方向の周囲には保熱部材
が存在するので、アニール中の被処理体の温度均一性を
向上することができる。

【００１１】これにより、被処理体への微小な汚染も防
止することが可能になり、また、被処理体に均一にアニ
ール処理を行うことが可能になる。

【００１２】なお、上方に向いた壁、下方に向いた壁、
および開口部が形成された部位は、それぞれ別部材の石
英で構成することができる。

【００１３】また、処理室に導入するガスは、例えば窒
素ガス、アルゴン、酸素ガスなどとすることができる。

【００１４】また、前記保熱部材は、金属微粒子が分散
された黒色石英ガラス含むことを特徴とする。

【００１５】被処理体の周囲に配置される保熱部材を黒
色石英ガラスにすることで熱放射ランプから放射される
熱線を効率よく吸収する。これにより、被処理体の周縁
部から熱が逃げるのをさらに防止するので、被処理体の
アニールの面内均一性を向上する。

【００１６】また、前記サセプタは、点状または線状の
接触にて前記被処理体を支持することにより前記被処理
体を載置することを特徴とする。

【００１７】これにより、被処理体と接触するサセプタ
の部位から熱が散逸するのをより小さくすることができ
るので、被処理体のアニールの面内均一性をさらに向上
する。

【００１８】また、前記サセプタを垂直方向に上下動さ
せる上下動機構と、前記サセプタを垂直軸回りに回転す
る回転機構とをさらに有し、前記上下動機構は、前記処
理室に搬入される被処理体を前記サセプタが受け取るべ
く動作し、前記回転機構は、前記サセプタに載置された
被処理体の前記垂直軸回りの向きを修正すべく動作する
ことを特徴とする。

【００１９】上下動機構と回転機構とにより、処理室に
搬入される被処理体のサセプタへの載置、および被処理
体の向きを調整が円滑に行える。被処理体の向きを一定
にするので繰り返し被処理体に均一にアニール処理を行
うことが可能になる。

【００２０】なお、処理室への被処理体の搬入・搬出に
はアームロボットを用いることができる。

【００２１】また、前記シャッターが前記開口部を気密
に閉塞するためのシール材をさらに有し、前記石英壁の
うち前記開口部近傍と前記シャッターとは、不透明石英
ガラスであり、前記開口部近傍の石英壁には、冷媒を循
環させるための空洞が形成されていることを特徴とす
る。

【００２２】石英壁のうちランプからの熱を透過すべき
部位以外である開口部付近の石英壁を不透明ガラスにす
る。これにより、石英壁を伝播する輻射熱が伝達するこ
とによるシール材の劣化を防止する。このようにシール
材を保護することで、加熱対象である被処理体に均一に
熱を放射することができるので、被処理体をより均一に
アニール処理することが可能になる。

【００２３】なお、石英壁が、上方に向いた壁、下方に
向いた壁、および開口部が形成された部位それぞれの部
材からなる場合にも、これら同士の気密接合にはシール
材を用いることができる。この場合も、上記と同様に接
合部位近傍に冷媒を循環させるための空洞を形成するこ
とができる。

【００２４】また、開口部を気密に閉塞するには、シー
ル材による以外に石英ガラス同士の擦り合わせを用いる
こともできる。

【００２５】また、冷媒には、空気、水、油、その他の
流体を用いることができる。

【００２６】また、前記サセプタは、前記被処理体の処
理面が前記石英壁の前記上方に向いた壁に対向するよう
に前記被処理体を載置し、前記第１の熱放射ランプユニ
ットは、その発する熱線波長分布が前記第２の熱放射ラ
ンプユニットの発する熱線波長分布より範囲が広いこと
を特徴とする。

【００２７】被処理面たるメッキが施された面に対向す
る熱放射ランプの放射する熱線を、メッキである金属が
吸収しやすい波長を含むようにする。このため、例え
ば、波長１μｍ程度の熱線を含むようにし、処理面の反
対面に放射する熱線より波長範囲を広くする。これによ
り、被処理面に効率的に熱を吸収させることができるよ
うになり、被処理体をより均一にアニール処理すること
が可能になる。

【００２８】なお、例えば、被処理面に対しては１〜５
μｍ程度の波長分布、被処理面とは反対面には２．５〜
５μｍ程度の波長分布とすることができる。

【００２９】また、前記サセプタに載置された被処理体
の前記下方に向いた壁に面する側の温度を検出する温度
検出部と、前記サセプタに載置された被処理体の前記上
方に向いた壁に面する側の温度を非接触で測定する温度
測定部と、前記検出された温度および前記測定された温
度に基づき前記第１および第２の熱放射ランプユニット
の熱放射出力を制御する制御部とをさらに有することを
特徴とする。

【００３０】被処理体の温度を検出・測定し、その結果
に基づき熱放射ランプユニットの出力を制御し、より適
切なアニール条件を作り出すことができる。この際、被
処理面の温度測定を非接触で行うことにより、被処理面
への外乱要因となることがない。これにより、さらに被
処理体をより均一にアニール処理することが可能にな
る。

【００３１】なお、温度検出・測定は、被処理体の複数
の部位を対象に行うことができる。例えば、被処理体の
中心部位、複数の周縁部位などである。また、非接触で
測定するには例えば放射温度計や色温度計を用いること
ができ、接触で検出するには例えば熱電対を用いること
ができる。

【００３２】また、本発明に係るメッキ処理システム
は、被処理体の処理面にメッキを施すメッキ処理ユニッ
トと、請求項１ないし７のいずれか１項記載のアニール
装置と、前記メッキ処理ユニットでメッキが施された被
処理体を前記メッキ処理ユニットから前記アニール装置
に搬送する搬送機構とを有することを特徴とする。

【００３３】上記のような、被処理体への微小な汚染も
防止し、また、被処理体に均一にアニール処理を行うこ
とができるアニール装置を、メッキ処理システムとして
有することにより、メッキ処理システムとして同様な作
用および効果を得ることができる。このメッキ処理シス
テムでは、メッキ処理ユニットから直接アニール装置に
被処理体を搬送機構で搬送する。メッキ処理ユニットで
は、メッキの成長を終えた被処理体をほぼ同一の空間で
洗浄する。

【００３４】また、被処理体の処理面にメッキを施すメ
ッキ処理ユニットと、前記メッキが施された被処理体を
洗浄する洗浄ユニットと、請求項１ないし７のいずれか
１項記載のアニール装置と、前記メッキ処理ユニットで
メッキが施された被処理体を前記メッキ処理ユニットか
ら前記洗浄ユニットに搬送しかつ前記洗浄された被処理
体を前記洗浄ユニットから前記アニール装置に搬送する
搬送機構とを有することを特徴とする。

【００３５】このメッキ処理システムも上記と同様の作
用および効果を得る。このメッキ処理システムでは、メ
ッキ処理ユニットから、一旦、洗浄ユニットに被処理体
を搬送し、洗浄ユニットで洗浄された被処理体をアニー
ル装置に搬送機構で搬送する。

【００３６】また、本発明に係る半導体デバイスの製造
方法は、サセプタの被処理体載置位置の水平方向周囲を
取り囲むべく石英壁内部の処理室に設けられた保熱部材
を予熱する工程と、前記サセプタに被処理体を載置すべ
く前記石英壁内部の処理室に前記被処理体を搬入する工
程と、前記サセプタに載置された被処理体の処理面には
ほぼ垂直に熱線を照射しかつ前記処理面とは反対の面に
は斜め方向から熱線を照射する工程と、前記熱線が照射
された被処理体を前記処理室から搬出する工程とを有す
ることを特徴とする。

【００３７】サセプタの被処理体載置位置の水平方向周
囲を取り囲む保熱部材を予熱すること、およびサセプタ
に載置された被処理体の処理面に垂直に熱線を放射する
ことにより、被処理体の周縁部からの放熱を抑制しつつ
被処理体に効率的に熱を吸収させることができる。これ
により、被処理体に均一にアニール処理を行うことが可
能になる。

【００３８】また、サセプタの被処理体載置位置の水平
方向周囲を取り囲むべく石英壁内部の処理室に設けられ
た保熱部材を予熱する工程と、前記サセプタに被処理体
を載置すべく前記石英壁内部の処理室に前記被処理体を
搬入する工程と、前記サセプタに載置された被処理体の
処理面とは反対の面に熱線を照射しかつ前記被処理体の
処理面に前記熱線より中心波長域が短波長である熱線を
照射する工程と、前記熱線が照射された被処理体を前記
処理室から搬出する工程とを有することを特徴とする。

【００３９】サセプタの被処理体載置位置の水平方向周
囲を取り囲む保熱部材を予熱すること、およびサセプタ
に載置された被処理体の処理面により短波長の熱線を放
射することにより、被処理体の周縁部からの放熱を抑制
しつつ被処理体に効率的に熱を吸収させることができ
る。これにより、被処理体に均一にアニール処理を行う
ことが可能になる。

【００４０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照しながら説明する。

【００４１】図１は、本発明の一実施形態たるアニール
装置の模式的な正面断面図である。同図に示すように、
このアニール装置は、石英でできた上部材１、下部材
２、中部材３とで処理室を形成し、処理室内部に、被処
理体１９を処理面上向きで載置するサセプタ４と被処理
体１９周縁部からの放熱を防止する保熱部材５とを設け
たものである。

【００４２】上部材１と中部材３、下部材２と中部材３
との間それぞれにはシール部材１２が配設されこれらの
間を気密に保つ。なお、上部材１と中部材３、および下
部材２と中部材３との固定には、ボルト止め、スプリン
グ締付け、サンドイッチ式可動固定などを用いることが
できる。

【００４３】中部材３には、被処理体１９を搬入・搬出
するための開口部が設けられ、開口部は、シャッター
８、９で開閉できる。シャッター８、９と中部材３との
間は、シール材１３、１４で気密が保たれる。シャータ
ー８、９は、シャーター機構１０、１１により可動し、
被処理体１９を搬入・搬出する際にはシャーター８、９
を図中下方向に可動し開口部を搬入または搬出経路とし
て提供する。なお、シャッター８、９と中部材３との気
密閉塞のためには、シール材１３、１４に代えてシャッ
ター８、９と中部材３とのすり合わせを用いることもで
きる。

【００４４】中部材３の開口部に設けられるシール材１
３、１４の近傍には、冷媒を循環させるための空洞１８
ａ、１８ｂが形成されており、空洞１８ａ、１８ｂに冷
媒を循環させることによりアニール処理の際の輻射熱に
よりシール材１２、１３、１４が劣化するのを防止す
る。また、シール材１２、１３、１４保護のため、中部
材３と、上部材１、下部材２のうちシール材１２付近
は、不透明石英となっている。不透明石英にすることに
より、石英中を伝わる輻射熱をある程度遮断することが
できる。

【００４５】ここで、上部材１、下部材２、中部材３と
の位置関係をさらに説明するため図２を参照する。図２
は、これらの位置関係を示す斜視図である。図２に示す
ように、上部材１は、上方向にややドーム状であり、周
辺部が不透明石英、周辺部以外が透明石英である。

【００４６】中部材３は、扁平な円筒に２つの開口部を
設けたものであり、上の面には上部材１とのシールのた
めシール溝１２ａが設けられる。なお、下の面にも下部
材２とのシールのためシール溝が設けられている。ま
た、開口部には、これをシールするためのシール溝１３
ａが設けられている。中部材３は、不透明石英でできて
いる。

【００４７】下部材２は、下方向にややドーム状でかつ
中心部にはサセプタ４の回転機構を配置するための開口
部が形成されている。また、周辺部が不透明石英、周辺
部以外が透明石英である。

【００４８】なお、図２は、上部材１、下部材２、中部
材３との位置関係を説明するためのもので、詳細な部分
は省略してあり図１とは一致しない部分がある。

【００４９】図１の説明を続けるに、上部材１の上面に
は、熱線を被処理体１９に照射するための上面ランプユ
ニット６が配され、上面ランプユニット６には、ランプ
６ａ〜ランプ６ｈが存在する。なお、ランプは、図１の
紙面に垂直方向にも配置され被処理体１９を一様に熱線
照射する。

【００５０】上面ランプユニット６の各ランプは、制御
部３４により出力制御される。制御部３４は、温度セン
サ３１、３２、３３により非接触で検出された被処理体
１９の上面の温度を用いて適切な温度に設定すべく動作
する。なお、温度センサ３１、３２、３３が測定する被
処理体１９の部位は、一例として、被処理体１９の中心
部および周辺部としてあるが、より細かくまたはより簡
略的に設置するようにしてもよい。非接触で温度を検出
するには、例えば放射温度計や色温度計を用いることが
できる。

【００５１】下部材２の下面にも、熱線を被処理体１９
に照射するための下面ランプユニット７が配され、下面
ランプユニット７には、ランプ７ａ〜ランプ７ｈが存在
する。なお、このランプも図１の紙面に垂直方向にも配
置され被処理体１９の下面方向からこれを一様に熱線照
射する。

【００５２】上面ランプユニット７の各ランプは、制御
部３６により出力制御される。制御部３６は、温度セン
サ３５により非接触で検出された被処理体１９の下面の
温度を用いて適切な温度に設定すべく動作する。なお、
被処理体１９の下面は処理面ではないことから、被処理
体１９に温度センサを接触することにより測定してもよ
い。このような温度測定には熱電対を用いることができ
る。熱電対を用いる場合には、サセプタ４からサセプタ
支持部材４ｓ方向に導線を這わせのぞき窓２４から外部
に検出電位を取り出す。また、このような温度センサが
測定する被処理体１９の部位は、図１に示すような被処
理体１９の中心部のみでなく、より細かく設置するよう
にしてもよい。

【００５３】保熱部材５は、扁平な環体状であり、上面
ランプユニット６、下面ランプユニット７からの熱線に
より加熱され、アニール処理中における被処理体１９の
周縁部から放熱するのを防止する。保熱部材５には、こ
のような必要とされる機能から金属微粒子が分散された
黒色石英を用いることがより好適である。

【００５４】また、上部材１には、処理室をアニール雰
囲気にするためのガスを導入・排出するガス導入・排出
管１５、１６が設けられる。このガス導入・排出管１
５、１６により、ある特定のガスを同時に導入、同時に
排出することもでき、また、一方を導入管として他方を
排出管として用いて、処理室に一定のガスの流れを形成
するようにもできる。さらに、図示のように２つとする
に限らず３つ以上設けてもよい。

【００５５】サセプタ４は、上下動および水平方向の回
転を行うことができる。上下動は被処理体１９を処理室
へ搬入・搬出する場合に、搬送機構との被処理体１９の
受け渡しを円滑に行うためであり、水平方向の回転は、
被処理体１９の向きを一定にしてアニール処理を行うた
めである。

【００５６】サセプタ４の上下動のため、モータ２３が
送りネジ２２を回転し、垂直方向に伸縮自在のベローズ
２０を圧縮・伸張させつつサセプタ４をサセプタ支持部
材４ｓとともに上下させる。また、サセプタ４の回転の
ため、シール機能を有するモータ２１がサセプタ４をサ
セプタ支持部材４ｓとともに回転させる。

【００５７】なお、ベローズ２０下方には、ガス導入管
１７が配設され、ガス導入管１７から処理室内部に導入
されるガスにより、サセプタ４の下部に滞留するガスを
パージする際に用いられる。これは、特に、上記で説明
したガス導入・排出管１５、１６の一方を導入管として
他方を排出管として用いて処理室に一定のガスの流れを
形成する場合に有用である。

【００５８】以上説明のように、アニール処理を行う処
理室は、上部材１、下部材２、中部材３ともに石英で構
成されている。したがって、熱的安定性が極めて高く汚
染物質の拡散を高度に防止することができる。また、被
処理体１９には上下から熱が放射され、またその円周方
向の周囲には保熱部材５が存在するので、アニール中の
被処理体１９の温度均一性を向上することができる。

【００５９】これにより、被処理体１９への微小な汚染
も防止することが可能になり、また、被処理体に均一に
アニール処理を行うことが可能になる。

【００６０】次に、図１に示したアニール装置における
サセプタ４による被処理体１９の支持方法について図３
を参照して説明する。図３は、サセプタ４による被処理
体１９の支持方法について説明する説明図である。

【００６１】図３（ａ）は一部平面図、同図（ｂ）は一
部正面図であり、サセプタ４を局所的に見ると、被処理
体１９が、ひげ状の支持部材４ａに支持されることを示
す。ひげ状の支持部材４ａは、被処理体１９との接触面
積が極力小さくなるようにするためのもので、このよう
な支持部材４ａは、被処理体１９の周縁部の３ないし４
ヶ所に接触すべく設けられる。

【００６２】接触面積を小さくすることで、被処理体１
９からサセプタ４に放熱する量を小さくし、被処理体１
９をより一定温度に保つことができる。ひげ状の支持部
材４ａは、その機械的強度確保のため縦方向（垂直方
向）に幅を持たせてもよい。また、放熱量が多少大きく
なるが横方向に幅を持たせてもよい。また、処理室内の
汚染防止のため、ひげ状の支持部材４ａ自体も石英で形
成されるのが好適である。

【００６３】次に、図１に示したアニール装置に被処理
体１９を搬入する手順について図４を参照して説明す
る。図４は、アニール装置に被処理体１９を搬入する手
順を説明する図であり、同図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、
（ｄ）、（ｅ）の順に時間が経過する。

【００６４】まず、同図（ａ）に示すように、アニール
装置のシャッター９を退避させ、被処理体１９を保持し
た搬送機構４０の腕部材４０ａをシャッター９の退避に
より作られる開口より処理室内に挿入する。このとき、
サセプタ４は、下の位置（アニール処理のときの位置と
同じ）として、搬入される被処理体１９に接触しないよ
うにする。処理室に挿入された腕部材４０ａは、被処理
体１９がちょうどサセプタ４の上に位置するように停止
する。

【００６５】次に、同図（ｂ）に示すように、サセプタ
４の上下動機構を作動させてサセプタ４を上方に移動
し、被処理体１９を浮き上げるようにしてこれを受け取
る。被処理体１９を浮き上げたら、同図（ｃ）に示すよ
うに、腕部材４０ａを処理室から退避させ、さらにシャ
ッター９により処理室を気密に閉塞する。

【００６６】次に、同図（ｄ）に示すように、サセプタ
４の上下動機構を作動させ被処理体１９をアニール処理
する位置に移動する。さらに、同図（ｅ）に示すよう
に、サセプタ４を水平方向に回転させて被処理体１９が
所定の向きになるように、回転機構を作動させる。これ
により、アニールするための被処理体１９の載置が完了
する。

【００６７】したがって、処理室に搬入される被処理体
のサセプタへの載置、および被処理体の向きを調整が円
滑になされる。被処理体の向きを一定にするので繰り返
し被処理体に均一にアニール処理を行うことが可能にな
る。

【００６８】被処理体１９を載置したならば、この姿勢
の状態で被処理体１９をアニールする。

【００６９】次に、図１に示したアニール装置から被処
理体１９を搬出する手順について図５を参照して説明す
る。図５は、アニール装置から被処理体１９を搬出する
手順を説明する図であり、同図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）
の順に時間が経過する。

【００７０】まず、同図（ａ）に示すように、アニール
を終えた被処理体１９をサセプタ４とともに上方に移動
する。

【００７１】次に、同図（ｂ）に示すように、シャッタ
ー８を退避させて搬送機構５０の腕部材５０ａがアニー
ル装置に挿入される経路を確保し、腕部材５０ａをその
経路から挿入してその先端部を被処理体１９とサセプタ
４との間に存在する空間に位置させる。

【００７２】次に、同図（ｃ）に示すように、サセプタ
４を下方向に移動させて、被処理体１９を腕部材５０ａ
に受け渡す。この後、腕部材５０ａを移動させてアニー
ル装置から被処理体５０を搬出することができる。

【００７３】なお、この説明では、被処理体１９を搬出
するのに、搬入する開口部とは異なる開口部を用いてい
るが、搬入する際に使用した開口部と同じ開口部を用い
てもよい。

【００７４】次に、図１に示したアニール装置に用いる
ことができる上面ランプユニット６について図６を参照
して説明する。図６（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、上面
ランプユニット６を構成するランプの配置を示す平面図
である。

【００７５】図６（ａ）において、Ａ、Ｂ、Ｃは、それ
ぞれ、発生する熱線の中心波長域が異なるランプである
ことを示している。Ａは、これらのうちで最も波長が短
く例えば１μｍを中心とするもの、Ｂは、中間で例えば
２．５μｍを中心とするもの、Ｃは、最も波長が長く例
えば５μｍを中心とするものである。この配置例では、
円周状に同一のものを配置している。

【００７６】これらのランプにより、被処理体１９をほ
ぼ垂直に照射し被処理体１９を昇温させる。このように
比較的広範囲の波長領域を有する熱線をほぼ垂直に照射
することにより、そのエネルギをより効率的に金属面で
ある処理面に吸収させることができる。効率的に熱を吸
収させることでアニール処理がより円滑にかつ均一にな
される。

【００７７】なお、上面ランプユニット６は、保熱部材
５を加熱するためのものでもある。

【００７８】図６（ｂ）は、図６（ａ）とは異なるラン
プの配置例を示している。この場合も、発生する熱線分
布を示すＡ、Ｂ、Ｃの配置が異なるだけで、上記の効果
は同様である。この場合は、円周上で周期的となるよう
に配置している。

【００７９】次に、図１に示したアニール装置に用いる
ことができる下面ランプユニット７について図７を参照
して説明する。図７（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、下面
ランプユニット７を構成するランプの配置を示す平面図
である。

【００８０】図７（ａ）において、Ｂ、Ｃは、上記で説
明した図６と同様に、それぞれ、発生する熱線の中心波
長域が異なるランプであることを示している。Ｂは、例
えば２．５μｍを中心とするもの、Ｃは、それより波長
が長く例えば５μｍを中心とするものである。この配置
例では、円周状に同一のものを配置している。

【００８１】これらのランプにより、被処理体１９の下
面を斜め下方から照射し被処理体１９を昇温させる。こ
のように被処理体１９の処理面より狭い範囲の波長領域
を有する熱線を斜め下方から照射することにより、その
エネルギをより効率的に反対面に吸収させることができ
る。効率的に熱を吸収させることでアニール処理がより
円滑にかつ均一になされる。

【００８２】なお、下面ランプユニット７は、保熱部材
５を加熱するためのものでもある。

【００８３】図７（ｂ）は、図７（ａ）とは異なるラン
プの配置例を示している。この場合も、発生する熱線分
布を示すＢ、Ｃの配置が異なるだけで、上記の効果は同
様である。この場合は、円周上で周期的となるように配
置している。

【００８４】次に、以上の説明を踏まえて、図１に示し
たアニール装置の動作を、図８をも参照して説明する。
図８は、図１に示したアニール装置の動作を示す流れ図
である。

【００８５】まず、保熱部材５を上面ランプユニット
６、下面ランプユニット７で予熱しておく（ステップ１
０１）。この予熱は、被処理体１９をアニールする温度
に等しい程度に保熱部材５を昇温することが目安とな
る。

【００８６】次に、被処理体１９をアニール装置に搬入
する（ステップ１０２）。この詳細はすでに述べたので
説明を省略する。

【００８７】次に、気密に保たれたアニール装置内をア
ニール雰囲気にする（ステップ１０３）。このために
は、ガス導入・排出管１５、１６から、所定のガスを導
入、または、一方から導入し他方へ排出する。

【００８８】アニール雰囲気において被処理体１９に所
定量の熱線を照射する（ステップ１０４）。このために
は、処理面の温度センサ３１、３２、３３、または反対
面の温度センサ３５により温度を検出・測定しつつ制御
部３４または制御部３６によって各ランプ６ａ〜、７ａ
〜を制御する。なお、銅メッキのアニールであれば被処
理体１９を例えば３５０℃〜４００℃程度に制御し、時
間は３０分程度とすることができる。

【００８９】このとき、すでに述べたように、処理面に
は、主にほぼ垂直方向からの、短波長をも含む熱線によ
りエネルギを吸収させ、反対面には斜め下方向からの熱
線によりエネルギを吸収させる。

【００９０】アニールを終了したらアニール装置から被
処理体１９を搬出する（ステップ１０５）。この詳細も
すでに述べたので説明を省略する。これらにより、アニ
ール処理を終了する。

【００９１】次に、上記で説明したようなアニール装置
を含むメッキ処理システムの実施形態を、図９を参照し
て説明する。

【００９２】同図は、本発明に係るメッキ処理システム
の実施形態の模式的な平面図であり、半導体ウエハ（被
処理体）にメッキ処理し、これを洗浄し、さらにメッキ
層をアニールするためのシステムである。

【００９３】同図に示すように、このメッキ処理システ
ム８１は、ウエハ８６を出し入れしたり運搬するキャリ
アステーション８２とウエハ８６に実際に処理を施すプ
ロセスステーション８３とから構成されている。

【００９４】キャリアステーション８２は、ウエハ８６
を収容する載置台８４と、載置台８４上に載置されたキ
ャリアカセット８５にアクセスしてその中に収容された
ウエハ８６を取り出したり処理が完了したウエハ８６を
収容したりする第２の搬送手段としてのサブアーム８７
とから構成されている。なお、このサブアーム８７は、
図５で説明した搬送機構５０に相当する。

【００９５】キャリアカセット８５内には、複数枚、例
えば２５枚のウエハ８６が、等間隔に水平に保った状態
で垂直方向に収容されるようになっている。載置台８４
上には、図中上下方向に例えば４個のキャリアカセット
８５が配設されている。

【００９６】サブアーム８７は、図中上下方向に配設さ
れたレール上を移動するとともに鉛直方向すなわち図中
紙面に垂直な方向に昇降可能かつ水平面内で回転可能な
構造を備えており、載置台８４上に載置されたキャリア
カセット８５内にアクセスして未処理のウエハ８６をキ
ャリアカセット８５から取り出したり、処理が完了した
ウエハ８６をキャリアカセット８５内に収納するように
なっている。

【００９７】また、このサブアーム８７は、中継台９４
を介し後述するプロセスステーション８３との間でも処
理前後のウエハ８６を受け渡すようになっている。

【００９８】プロセスステーション８３は、直方体また
は立方体の外観を備えており、その周囲全体は耐腐蝕性
の材料、例えば樹脂や表面を樹脂でコーティングした金
属板などでできたハウジング８８で覆われている。

【００９９】ハウジング８８内には、処理空間が形成さ
れその底部には底板８９が取り付けられている。

【０１００】処理空間には、複数の処理ユニットとし
て、メッキ処理ユニット９２、９３、洗浄ユニット９
０、アニール処理ユニット９１が例えば処理空間内の、
次に説明するメインアーム９５の周囲にそれぞれ配設さ
れている。ここで、アニール処理ユニット９１には、図
１で説明したアニール装置を用いる。なお、これらの処
理ユニット１０〜１３のほかに、これらの垂直方向上方
に（すなわち２段構成にして）別の処理ユニットを設け
るようにすることもできる。また、このメインアーム９
５は、図４で説明した搬送機構４０に相当する。

【０１０１】底板８９のほぼ中央には、ウエハを搬送す
るための第１の搬送手段としてのメインアーム９５が配
設されている。このメインアーム９５は、昇降可能かつ
水平面内で回転可能になっており、さらにほぼ水平面内
を伸縮移動するウエハ保持部材を備えており、このウエ
ハ保持部材の伸縮移動によりメインアーム９５の周囲に
配設された処理ユニット９０、９１、９２、９３に対し
て処理前後のウエハを出し入れできるようになってい
る。なお、キャリアステーション８２との間では中継台
９４を介して処理前後のウエハを搬入または搬出できる
ようになっている。

【０１０２】ちなみに、処理ユニットが２段構成になっ
ている場合は、メインアーム９５は、垂直方向に移動し
て上側の処理ユニットへも出入りできるようになってお
り、下段の処理ユニットから上段側の処理ユニットへウ
エハを運んだり、その逆に上側の処理ユニットから下段
側の処理ユニットへウエハを運ぶこともできる。

【０１０３】さらに、このメインアーム９５の機能とし
て、上記のウエハ保持部材は、例えば真空吸着によりウ
エハを保持し、真空吸着されたウエハを水平面内で自転
させることができる。

【０１０４】また、このメインアーム９５は、保持した
ウエハを上下反転させる機能を備えており、一の処理ユ
ニットから他の処理ユニットへウエハを搬送する間にウ
エハを上下反転できる構造を備えている。なお、このウ
エハ反転機能は、メインアーム９５の必須機能ではな
い。

【０１０５】このように、複数の処理ユニットがメイン
アーム９５の周囲に配置されることにより、メインアー
ム９５の動きを効率化することができる。

【０１０６】なお、メッキ処理ユニット９２、９３、洗
浄ユニット９０、アニール処理ユニット９１を備える場
合のメッキ処理システム８１としてのウエハの処理手順
は、まず、キャリアカセット８５から未処理のウエハを
処理空間に搬送し、これをメッキ処理ユニット９２かメ
ッキ処理ユニット９３のいずれかへ搬入する。このメッ
キ処理ユニットでの処理が終了したら洗浄ユニット９０
に移動・搬入してウエハを洗浄する。洗浄ユニット９０
での洗浄を終了したらアニール処理ユニットにウエハを
移動・搬入して形成されたメッキ層のアニール処理を行
う。

【０１０７】プロセスステーション８３のハウジング８
８のうちキャリアステーション８２に対面する位置に配
設されたハウジング８８ａには、開口部が設けられる。
開口部は、中継台９４に対応するものであり、キャリア
カセット８５からサブアーム８７が取り出した未処理の
ウエハをプロセスステーション８３内に搬入する際に用
いられる。搬入の際開口部が開かれ、未処理のウエハを
保持したサブアーム８７が処理空間内にウエハ保持部材
を伸ばしてアクセスし、中継台９４上にウエハを置く。
この中継台にメインアーム９５がアクセスし、中継台９
４上に載置されたウエハを保持してメッキ処理ユニット
などの処理ユニット内まで運ぶ。

【０１０８】なお、ハウジング８８ａの開口部は、洗浄
ユニット９０やアニール処理ユニット９１に直接対応す
る位置にも設けることができる。こうすることにより、
これらの処理がなされたウエハをメインアーム９５を介
さずにキャリアステーション８２側に取り出すことがで
きる。

【０１０９】図１０は、図９に示したメッキ処理システ
ムを正面図として示したものである。図１０において、
すでに説明した要素には同一番号を付してあり、符号１
００は、プロセスステーション８３の天板である。

【０１１０】以上の実施形態では、メッキ処理ユニッ
ト、洗浄ユニット、アニール処理ユニットを有するメッ
キ処理システムを説明したが、メッキ処理ユニットには
洗浄機能を搭載することもできる。その場合には、洗浄
ユニットに代えてメッキ処理ユニットあるいはアニール
処理ユニットを配備することができる。

【０１１１】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
アニール処理を行う処理室は、上方に向いた壁、下方に
向いた壁ともに石英で構成されているので、熱的安定性
が極めて高く汚染物質の拡散を高度に防止することがで
きる。また、被処理体には上下から熱が放射され、また
その円周方向の周囲には保熱部材が存在するので、アニ
ール中の被処理体の温度均一性を向上することができ
る。したがって、被処理体への微小な汚染も防止するこ
とが可能になり、また、被処理体に均一にアニール処理
を行うことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態たるアニール装置の模式的
な正面断面図。

【図２】図１における上部材１、下部材２、中部材３の
位置関係を示す斜視図。

【図３】図１におけるサセプタ４による被処理体１９の
支持方法について説明する説明図。

【図４】図１に示したアニール装置に被処理体１９を搬
入する手順を説明する図。

【図５】図１に示したアニール装置から被処理体１９を
搬出する手順を説明する図。

【図６】図１に示した上面ランプユニット６を構成する
ランプの配置を示す平面図。

【図７】図１に示した下面ランプユニット７を構成する
ランプの配置を示す平面図。

【図８】図１に示したアニール装置の動作を示す流れ
図。

【図９】本発明に係るメッキ処理システムの実施形態の
模式的な平面図。

【図１０】図９に示したメッキ処理システムの模式的な
正面図。

【符号の説明】

１ 上部材 ２ 下部材 ３ 中部材 ４ サセプタ ４ａ ひげ状の支持部材 ４ｓ サセプタ支持部材 ５ 保熱部材 ６ 上面ランプユニット ７ 下面ランプユニット ８、９ シャッター １０、１１ シャッター機構 １２、１３、１４ シール材 １２ａ、１３ａ シール溝 １５、１６ ガス導入・排出管 １７ ガス排出管 １８ａ、１８ｂ 空洞 １９ 被処理体 ２０ ベローズ ２１、２３ モータ ２２ 送りネジ ２４ のぞき窓 ３１、３２、３３、３５ 温度センサ ３４、３６ 制御部 ４０、５０ 搬送機構 ４０ａ、５０ａ 腕部材 ８１ メッキ処理システム ８２ キャリアステーション ８３ プロセスステーション ８４ 載置台 ８５ キャリアカセット ８６ ウエハ ８７ サブアーム ８８ ハウジング ８９ 底板 ９０ 洗浄ユニット ９１ アニール処理ユニット ９２、９３ メッキ処理ユニット ９４ 中継台 ９５ メインアーム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K024 BB12 CB02 CB03 DB01 DB10 4M104 DD52 DD53

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱線を透過する上方に向いた壁、熱線を
   透過する下方に向いた壁、および被処理体を搬入・搬出
   するための開口部を具備し内部に処理室を形成する石英
   壁と、 前記上方に向いた壁に対向して設けられた第１の熱放射
   ランプユニットと、 前記下方に向いた壁に対向して設けられた第２の熱放射
   ランプユニットと、 前記石英壁内部の処理室に設けられ、前記搬入された被
   処理体を載置するサセプタと、 前記サセプタに載置された被処理体の水平方向周囲を取
   り囲むべく前記石英壁内部の処理室に設けられ、前記第
   １または第２の熱放射ランプユニットからの放射熱を保
   熱する保熱部材と、 前記開口部を気密に閉塞可能なシャッターと、 前記石英壁に接続して設けられ、前記シャッターによっ
   て気密に閉塞された前記石英壁内部の処理室にガスを導
   入しまたは前記処理室からガスを排出するガス導入・排
   出管とを有することを特徴とするアニール装置。
2. 【請求項２】 前記保熱部材は、金属微粒子が分散され
   た黒色石英ガラスを含むことを特徴とする請求項１記載
   のアニール装置。
3. 【請求項３】 前記サセプタは、点状または線状の接触
   にて前記被処理体を支持することにより前記被処理体を
   載置することを特徴とする請求項１記載のアニール装
   置。
4. 【請求項４】 前記サセプタを垂直方向に上下動させる
   上下動機構と、 前記サセプタを垂直軸回りに回転する回転機構とをさら
   に有し、 前記上下動機構は、前記処理室に搬入される被処理体を
   前記サセプタが受け取るべく動作し、 前記回転機構は、前記サセプタに載置された被処理体の
   前記垂直軸回りの向きを修正すべく動作することを特徴
   とする請求項１記載のアニール装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載のアニール装置において、 前記シャッターが前記開口部を気密に閉塞するためのシ
   ール材をさらに有し、 前記石英壁のうち前記開口部近傍と前記シャッターと
   は、不透明石英ガラスであり、 前記開口部近傍の石英壁には、冷媒を循環させるための
   空洞が形成されていることを特徴とする請求項１記載の
   アニール装置。
6. 【請求項６】 前記サセプタは、前記被処理体の処理面
   が前記石英壁の前記上方に向いた壁に対向するように前
   記被処理体を載置し、 前記第１の熱放射ランプユニットは、その発する熱線波
   長分布が前記第２の熱放射ランプユニットの発する熱線
   波長分布より範囲が広いことを特徴とする請求項１記載
   のアニール装置。
7. 【請求項７】 前記サセプタに載置された被処理体の前
   記下方に向いた壁に面する側の温度を検出する温度検出
   部と、 前記サセプタに載置された被処理体の前記上方に向いた
   壁に面する側の温度を非接触で測定する温度測定部と、 前記検出された温度および前記測定された温度に基づき
   前記第１および第２の熱放射ランプユニットの熱放射出
   力を制御する制御部とをさらに有することを特徴とする
   請求項１記載のアニール装置。
8. 【請求項８】 被処理体の処理面にメッキを施すメッキ
   処理ユニットと、 請求項１ないし７のいずれか１項記載のアニール装置
   と、 前記メッキ処理ユニットでメッキが施された被処理体を
   前記メッキ処理ユニットから前記アニール装置に搬送す
   る搬送機構とを有することを特徴とするメッキ処理シス
   テム。
9. 【請求項９】 被処理体の処理面にメッキを施すメッキ
   処理ユニットと、 前記メッキが施された被処理体を洗浄する洗浄ユニット
   と、 請求項１ないし７のいずれか１項記載のアニール装置
   と、 前記メッキ処理ユニットでメッキが施された被処理体を
   前記メッキ処理ユニットから前記洗浄ユニットに搬送し
   かつ前記洗浄された被処理体を前記洗浄ユニットから前
   記アニール装置に搬送する搬送機構とを有することを特
   徴とするメッキ処理システム。
10. 【請求項１０】 サセプタの被処理体載置位置の水平方
    向周囲を取り囲むべく石英壁内部の処理室に設けられた
    保熱部材を予熱する工程と、 前記サセプタに被処理体を載置すべく前記石英壁内部の
    処理室に前記被処理体を搬入する工程と、 前記サセプタに載置された被処理体の処理面にはほぼ垂
    直に熱線を照射しかつ前記処理面とは反対の面には斜め
    方向から熱線を照射する工程と、 前記熱線が照射された被処理体を前記処理室から搬出す
    る工程とを有することを特徴とする半導体デバイスの製
    造方法。
11. 【請求項１１】 サセプタの被処理体載置位置の水平方
    向周囲を取り囲むべく石英壁内部の処理室に設けられた
    保熱部材を予熱する工程と、 前記サセプタに被処理体を載置すべく前記石英壁内部の
    処理室に前記被処理体を搬入する工程と、 前記サセプタに載置された被処理体の処理面とは反対の
    面に熱線を照射しかつ前記被処理体の処理面に前記熱線
    より中心波長域が短波長である熱線を照射する工程と、 前記熱線が照射された被処理体を前記処理室から搬出す
    る工程とを有することを特徴とする半導体デバイスの製
    造方法。