JP2002110580A - Light irradiation type heat treating apparatus for wafers - Google Patents

Light irradiation type heat treating apparatus for wafers

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JP2002110580A
JP2002110580A JP2000298494A JP2000298494A JP2002110580A JP 2002110580 A JP2002110580 A JP 2002110580A JP 2000298494 A JP2000298494 A JP 2000298494A JP 2000298494 A JP2000298494 A JP 2000298494A JP 2002110580 A JP2002110580 A JP 2002110580A
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JP
Japan
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light
heat treatment
substrate
lamp
treatment furnace
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Japanese (ja)
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Akio Hashizume
彰夫 橋詰
Hiroyoshi Kiyama
弘喜 樹山
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Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus which has a good reproducibility of the in-plane uniformity of the brightness over the upside of a substrate in a light irradiating and heating means for condensing through a condensing member lights radiated from a light source and for irradiating the substrate therewith, wherein a slight shift of the light source position relative to the condensing member has no influence on the brightness distribution over the substrate upside. SOLUTION: A light diffusion plate 40 is disposed between the upside of a substrate W held in a heat treating furnace 10 and a lamp house 22. A reflector 26 condenses lights radiated from the lamp 24 on a certain area and the diffusion plate diffuses the condensed lights to irradiate the substrate upside therewith.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、例えばランプア
ニール装置のように、光照射により半導体ウエハ等の各
種基板を1枚ずつ熱処理する基板の光照射式熱処理装置
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light irradiation type heat treatment apparatus for heat treating various substrates such as semiconductor wafers one by one by light irradiation, such as a lamp annealing apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体素子の製造工程においては、近
年、バッチ式電気炉に代わり、ハロゲンランプ、アーク
ランプ等のランプからの光照射を利用して半導体ウエハ
を加熱し熱処理する枚葉式のランプアニール装置が、各
種工程で広く使用されている。このランプアニール装置
は、その構成の1例を図5に概略側断面図で示すよう
に、半導体ウエハWの搬入および搬出を行なうための開
口12を有する熱処理炉10を備えている。
2. Description of the Related Art In recent years, in the manufacturing process of semiconductor devices, a single-wafer type lamp which heats and heat-treats a semiconductor wafer by using light irradiation from a lamp such as a halogen lamp or an arc lamp instead of a batch type electric furnace. Annealing devices are widely used in various processes. The lamp annealing apparatus includes a heat treatment furnace 10 having an opening 12 for loading and unloading a semiconductor wafer W, as shown in FIG.

【0003】熱処理炉10の少なくとも上部の炉壁は、
赤外線透過性を有する材料、例えば石英ガラスによって
形成され、光入射窓14となっている。熱処理炉10の
開口12は、ゲートバルブ16によって開閉自在に閉塞
される。また、図示していないが、熱処理炉10の開口
12と対向する面側には、ウエハWを水平姿勢で支持す
る支持アームを有し熱処理前のウエハWをアライメント
ユニットから熱処理炉10内へ搬入し熱処理後のウエハ
Wを熱処理炉10内から搬出するウエハ搬送ロボットが
配設されている。
[0003] At least the upper furnace wall of the heat treatment furnace 10 is
The light entrance window 14 is formed of a material having an infrared transmission property, for example, quartz glass. The opening 12 of the heat treatment furnace 10 is closed by a gate valve 16 so as to be openable and closable. Although not shown, a support arm for supporting the wafer W in a horizontal position is provided on the surface of the heat treatment furnace 10 facing the opening 12, and the wafer W before heat treatment is loaded from the alignment unit into the heat treatment furnace 10. A wafer transfer robot for carrying out the heat-treated wafer W from the heat treatment furnace 10 is provided.

【0004】熱処理炉10の内方には、リング支持ガイ
ド18が配設されており、リング支持ガイド18の上部
に、石英ガラスによって形成されたウエハ支持リング2
0が水平姿勢で取着されている。また、図示を省略した
が、リング支持ガイド18の上面部を貫通して上昇およ
び下降しウエハWの下面に当接してウエハWを支持する
複数本、例えば3本の支持ピンを有しその支持ピンを昇
降させる駆動部を備えたウエハ移載機構が設けられてい
る。そして、熱処理前のウエハWは、ウエハ搬送ロボッ
トの支持アームに支持されて熱処理炉10内へ搬入さ
れ、ウエハ移載機構の上昇した支持ピン上へ移し替えら
れた後、支持ピンが下降することにより、ウエハ支持リ
ング20上に載置され水平姿勢で支持される。また、熱
処理後のウエハWは、支持ピンが上昇することにより、
ウエハ支持リング20上から浮上させられた後、支持ピ
ン上からウエハ搬送ロボットの支持アーム上へ移し替え
られ、ウエハ搬送ロボットにより熱処理炉10内から搬
出される。
A ring support guide 18 is provided inside the heat treatment furnace 10, and a wafer support ring 2 made of quartz glass is provided above the ring support guide 18.
0 is mounted in a horizontal position. Although not shown, a plurality of, for example, three support pins for supporting the wafer W by ascending and descending through the upper surface of the ring support guide 18 and abutting against the lower surface of the wafer W are provided. A wafer transfer mechanism provided with a drive unit for raising and lowering pins is provided. Then, the wafer W before the heat treatment is carried into the heat treatment furnace 10 while being supported by the support arm of the wafer transfer robot, and is transferred onto the raised support pins of the wafer transfer mechanism, and then the support pins are lowered. Thereby, it is placed on the wafer support ring 20 and is supported in a horizontal posture. Further, the wafer W after the heat treatment is lifted by raising the support pins.
After being floated from above the wafer support ring 20, the wafer is transferred from the support pins to the support arm of the wafer transfer robot, and is unloaded from the heat treatment furnace 10 by the wafer transfer robot.

【0005】熱処理炉10の上方には、光入射窓14に
対向してランプハウス22が設けられている。ランプハ
ウス22には、ハロゲンランプ、アークランプ等の複数
のランプ24、および、各ランプ24ごとに設けられた
複数のリフレクタ(反射板)26が配設されている。そ
して、各ランプ24から放射された光は、それぞれリフ
レクタ26によって効率良く集光され、光照射窓14を
透過して熱処理炉10内のウエハ支持リング20上に支
持されたウエハWの上面に照射される。
A lamp house 22 is provided above the heat treatment furnace 10 so as to face the light entrance window 14. The lamp house 22 is provided with a plurality of lamps 24 such as a halogen lamp and an arc lamp, and a plurality of reflectors (reflecting plates) 26 provided for each lamp 24. The light emitted from each of the lamps 24 is efficiently condensed by the respective reflectors 26, passes through the light irradiation window 14, and irradiates the upper surface of the wafer W supported on the wafer support ring 20 in the heat treatment furnace 10. Is done.

【0006】また、熱処理炉10の内部には、ウエハ支
持リング20上に支持されたウエハWの上面に対向し
て、赤外線透過性を有する材料、例えば石英ガラスによ
って形成され複数個のガス吹出し孔30が穿設されたガ
ス流分配板28が配設されている。このガス流分配板2
8と光入射窓14との間は、窒素等の処理ガスが導入さ
れるガス導入室32となっており、ガス導入室32は、
図示しないガス導入路を通して処理ガス供給源に流路接
続されている。そして、処理ガス供給源から供給されガ
ス導入室32内に導入された処理ガスは、ガス流分配板
28の複数個のガス吹出し孔30を通ってウエハ支持リ
ング20上のウエハWの上面全体へ均等に吹き出すよう
になっている。一方、リング支持ガイド18の外周部と
熱処理炉10の内周部との間に環状のガス排気路34が
形成されており、ガス排気路34は、図示しない排気口
に連通接続されている。また、熱処理炉10の内部の気
密性を高く保つために、ゲートバルブ16との当接部お
よび光入射窓14との接合部にO−リング36がそれぞ
れ取り付けられている。
Further, inside the heat treatment furnace 10, a plurality of gas blowing holes made of a material having an infrared transmission property, for example, quartz glass, are opposed to the upper surface of the wafer W supported on the wafer support ring 20. A gas flow distribution plate 28 with a perforation 30 is provided. This gas flow distribution plate 2
Between the light entrance window 8 and the light entrance window 14 is a gas introduction chamber 32 into which a processing gas such as nitrogen is introduced.
The flow path is connected to a processing gas supply source through a gas introduction path (not shown). Then, the processing gas supplied from the processing gas supply source and introduced into the gas introduction chamber 32 passes through the plurality of gas blowing holes 30 of the gas flow distribution plate 28 to the entire upper surface of the wafer W on the wafer support ring 20. It blows out evenly. On the other hand, an annular gas exhaust passage 34 is formed between the outer peripheral portion of the ring support guide 18 and the inner peripheral portion of the heat treatment furnace 10, and the gas exhaust passage 34 is connected to an exhaust port (not shown). Further, in order to keep the airtightness of the inside of the heat treatment furnace 10 high, O-rings 36 are respectively attached to a contact portion with the gate valve 16 and a joint portion with the light incident window 14.

【0007】上記したような構成のランプアニール装置
において、ウエハ搬送ロボットによってウエハWが熱処
理炉10内へ挿入され、ウエハ移載機構によってウエハ
Wがウエハ支持リング20上に載置され水平姿勢で支持
された後、熱処理炉10の開口12がゲートバルブ16
によって閉塞されると、ガス導入路を通して熱処理炉1
0のガス導入室32内へ処理ガスが導入され、その処理
ガスがガス導入室32からガス流分配板28の複数のガ
ス吹出し孔30を通ってウエハWの上面へ吹き出され、
熱処理炉10内がパージされてガス排気路を通して排気
される。そして、図示しないウエハ温度検知装置および
温度コントローラにより、予めプログラムされた所望の
温度にウエハWが加熱されるように、ランプハウス22
の複数のランプ24に電力が供給され、ウエハWが光照
射によって加熱される。熱処理が終了すると、ウエハW
は、熱処理炉10内において所望の温度まで冷却された
後、熱処理炉10内から搬出される。
In the lamp annealing apparatus having the above-described configuration, the wafer W is inserted into the heat treatment furnace 10 by the wafer transfer robot, and the wafer W is mounted on the wafer support ring 20 by the wafer transfer mechanism and supported in a horizontal posture. After that, the opening 12 of the heat treatment furnace 10 is
Is blocked by the heat treatment furnace 1 through the gas introduction passage.
0, the processing gas is introduced into the gas introduction chamber 32, and the processing gas is blown out from the gas introduction chamber 32 to the upper surface of the wafer W through the plurality of gas blowing holes 30 of the gas flow distribution plate 28,
The inside of the heat treatment furnace 10 is purged and exhausted through a gas exhaust passage. Then, the lamp house 22 is heated by a not-shown wafer temperature detecting device and a temperature controller so that the wafer W is heated to a desired temperature programmed in advance.
Is supplied to the plurality of lamps 24, and the wafer W is heated by light irradiation. When the heat treatment is completed, the wafer W
Is cooled to a desired temperature in the heat treatment furnace 10 and then carried out of the heat treatment furnace 10.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上記したランプアニー
ル装置のように、ランプ24から放射される光をリフレ
クタ26で効率良く集光してウエハWの上面へ照射する
ようにすると、エネルギー効率の良いウエハWの加熱処
理を行うことができる。ところが、リフレクタ26によ
ってランプ24の光を集光する方式では、リフレクタ2
6に対するランプ24のフィラメントの位置が僅かに変
化するだけで、例えば0.2mm程度変化するだけで、
照度分布が異なることになる。このため、ランプ24を
交換したりすると、ウエハWの上面における照度の面内
均一性の再現が得られない、あるいは面内均一性を再現
させるための作業が極めて煩雑である、といった問題点
がある。
When the light emitted from the lamp 24 is efficiently condensed by the reflector 26 and irradiated onto the upper surface of the wafer W as in the lamp annealing apparatus described above, energy efficiency is improved. Heat treatment of the wafer W can be performed. However, in the system in which the light from the lamp 24 is condensed by the reflector 26, the reflector 2
6, the position of the filament of the lamp 24 with respect to 6 changes only slightly, for example, by about 0.2 mm.
The illuminance distribution will be different. Therefore, if the lamp 24 is replaced, the in-plane uniformity of the illuminance on the upper surface of the wafer W cannot be reproduced, or the operation for reproducing the in-plane uniformity is extremely complicated. is there.

【0009】この発明は、以上のような事情に鑑みてな
されたものであり、光源から放射された光を集光部材で
集光して基板へ照射する光照射加熱手段において、ラン
プの交換時などに集光部材に対する光源の位置が僅かに
変化した位では、基板の上面における照度分布に影響を
及ぼすようなことがなく、基板上面における照度の面内
均一性について良好な再現性を持つ基板の光照射式熱処
理装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and a light irradiation heating means for condensing light radiated from a light source by a light condensing member and irradiating the light on a substrate is used for replacing a lamp. In a position where the position of the light source with respect to the light condensing member slightly changes, for example, there is no influence on the illuminance distribution on the upper surface of the substrate, and the substrate has good reproducibility of the in-plane uniformity of the illuminance on the upper surface of the substrate. It is an object of the present invention to provide a light irradiation type heat treatment apparatus.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、
少なくとも上部の炉壁が光透過性材料で形成され内部に
基板が搬入されて水平姿勢で保持される熱処理炉と、こ
の熱処理炉内に保持された基板の少なくとも上面に対向
して配設され、光源およびその光源から放射される光を
集光して基板へ照射するための集光部材からなる光照射
加熱手段とを備えた基板の光照射式熱処理装置におい
て、前記光照射加熱手段から基板へ照射される光を拡散
光とする光拡散手段を備えたことを特徴とする。
The invention according to claim 1 is
A heat treatment furnace in which at least an upper furnace wall is formed of a light-transmitting material and a substrate is carried therein and held in a horizontal position, and is disposed facing at least an upper surface of the substrate held in the heat treatment furnace, A light irradiation type heat treatment apparatus for a substrate, comprising: a light source and a light irradiation heating means comprising a light condensing member for condensing light emitted from the light source and irradiating the light to the substrate. It is characterized by comprising light diffusing means for making the irradiated light diffuse light.

【0011】請求項2に係る発明は、請求項1記載の光
照射式熱処理装置において、熱処理炉の内部に、熱処理
炉内に保持された基板の上面に対向して、石英板に複数
個のガス吹出し孔を穿設したガス流分配板が配設された
装置であって、前記ガス流分配板を、光拡散加工が施さ
れた石英板で形成することにより、上記光拡散手段を構
成したことを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the light irradiation type heat treatment apparatus of the first aspect, a plurality of quartz plates are provided inside the heat treatment furnace so as to face the upper surface of the substrate held in the heat treatment furnace. An apparatus provided with a gas flow distribution plate provided with gas blowing holes, wherein the light diffusion means is formed by forming the gas flow distribution plate from a quartz plate subjected to light diffusion processing. It is characterized by the following.

【0012】請求項3に係る発明は、請求項1記載の光
照射式熱処理装置において、熱処理炉の上部の炉壁を、
光拡散加工が施された石英板で形成することにより、上
記光拡散手段を構成したことを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the light irradiation type heat treatment apparatus according to the first aspect, the upper furnace wall of the heat treatment furnace is formed by:
The light diffusing unit is characterized by being formed of a quartz plate subjected to light diffusion processing.

【0013】請求項4に係る発明は、請求項1記載の光
照射式熱処理装置において、熱処理炉の上部外壁面と光
照射加熱手段との間に、光拡散加工が施された石英板を
介挿させて、それを上記光拡散手段としたことを特徴と
する。
According to a fourth aspect of the present invention, in the light irradiation type heat treatment apparatus of the first aspect, a quartz plate subjected to light diffusion processing is interposed between the upper outer wall surface of the heat treatment furnace and the light irradiation heating means. The light diffusion means is used as the light diffusion means.

【0014】請求項5に係る発明は、請求項2ないし請
求項4のいずれかに記載の光照射式熱処理装置におい
て、光拡散手段を、平面視で基板と同等もしくはそれ以
上の大きさとしたことを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the light irradiation type heat treatment apparatus according to any one of the second to fourth aspects, the light diffusing means has a size equal to or larger than the substrate in plan view. It is characterized by.

【0015】請求項6に係る発明は、請求項1記載の光
照射式熱処理装置において、光源からの光を集光する反
射板の反射面に光拡散加工を施して、その反射板自体を
上記光拡散手段としたことを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, in the light irradiation type heat treatment apparatus of the first aspect, a light diffusion process is performed on a reflection surface of the reflection plate for condensing light from the light source, and the reflection plate itself is used as the reflection plate. It is characterized by light diffusion means.

【0016】請求項7に係る発明は、請求項1記載の光
照射式熱処理装置において、光を放射するランプの管球
に光拡散加工を施して、そのランプの管球自体を上記光
拡散手段としたことを特徴とする。
According to a seventh aspect of the present invention, in the light irradiation type heat treatment apparatus according to the first aspect, the lamp tube for emitting light is subjected to light diffusion processing, and the lamp tube itself is connected to the light diffusion means. It is characterized by having.

【0017】請求項1に係る発明の光照射式熱処理装置
においては、光照射加熱手段の光源から放射され集光部
材によって或る範囲に集光されて基板へ照射される光
が、光拡散手段によって拡散されることにより、或る程
度の集光度を保持しつつ集光度が鈍化される。このた
め、光源から放射された光が集光部材で集光されてその
まま基板面に照射される場合に比べて、集光部材に対す
る光源の位置が変化することによる照度分布のばらつき
が小さくなる。したがって、ランプの交換時などに集光
部材に対する光源の位置が僅かに変化した位では、基板
の上面における照度分布に影響を及ぼすようなことがな
く、基板上面における照度の面内均一性を容易に再現す
ることができる。
In the light irradiation type heat treatment apparatus according to the first aspect of the present invention, the light emitted from the light source of the light irradiation heating means and condensed in a certain range by the light condensing member and irradiated to the substrate is irradiated with the light diffusion means. The light concentration is reduced while maintaining a certain light concentration. Therefore, variation in the illuminance distribution due to a change in the position of the light source with respect to the light-collecting member is smaller than when light emitted from the light source is condensed by the light-collecting member and is directly applied to the substrate surface. Therefore, even when the position of the light source with respect to the light condensing member is slightly changed when the lamp is replaced or the like, the illuminance distribution on the upper surface of the substrate is not affected, and the in-plane uniformity of the illuminance on the upper surface of the substrate can be easily improved. Can be reproduced.

【0018】請求項2に係る発明の光照射式熱処理装置
では、光照射加熱手段の光源から放射され集光部材によ
って或る範囲に集光された光は、熱処理炉の内部に基板
の上面に対向して配設されたガス流分配板を形成する石
英板によって拡散され、その散光が基板面に照射され
る。
In the light irradiation type heat treatment apparatus according to the second aspect of the invention, the light emitted from the light source of the light irradiation heating means and condensed in a certain range by the light condensing member is placed inside the heat treatment furnace on the upper surface of the substrate. The light is diffused by the quartz plate forming the gas flow distribution plate disposed opposite thereto, and the scattered light is applied to the substrate surface.

【0019】請求項3に係る発明の光照射式熱処理装置
では、光照射加熱手段の光源から放射され集光部材によ
って或る範囲に集光された光は、熱処理炉の上部炉壁を
形成する石英板自体によって拡散され、その散光が基板
面に照射される。
In the light irradiation type heat treatment apparatus according to the third aspect of the invention, the light emitted from the light source of the light irradiation heating means and condensed in a certain range by the light condensing member forms an upper furnace wall of the heat treatment furnace. The light is diffused by the quartz plate itself, and the diffused light is applied to the substrate surface.

【0020】請求項4に係る発明の光照射式熱処理装置
では、光照射加熱手段の光源から放射され集光部材によ
って或る範囲に集光された光は、熱処理炉の上部外壁面
と光照射加熱手段との間に介挿された石英板によって拡
散され、その散光が基板面に照射される。
In the light irradiation type heat treatment apparatus according to the fourth aspect of the invention, the light emitted from the light source of the light irradiation heating means and condensed in a certain range by the light condensing member is irradiated on the upper outer wall surface of the heat treatment furnace by the light irradiation. The light is diffused by a quartz plate interposed between the heating means and the diffused light is irradiated on the substrate surface.

【0021】請求項5に係る発明の光照射式熱処理装置
では、光照射加熱手段の光源から放射され集光部材によ
って或る範囲に集光された光がそのまま基板面に照射さ
れることはなく、基板面には、光拡散手段によって拡散
された散光が照射されることになる。したがって、請求
項1に係る発明の上記作用が最適に奏される。
In the light irradiation type heat treatment apparatus according to the fifth aspect of the invention, the light emitted from the light source of the light irradiation heating means and condensed in a certain range by the light condensing member is not directly irradiated on the substrate surface. The substrate surface is irradiated with the diffused light diffused by the light diffusing means. Therefore, the above operation of the invention according to claim 1 is optimally performed.

【0022】請求項6に係る発明の光照射式熱処理装置
では、光源からの光は、反射板によって或る範囲に集光
されるとともに反射板の反射面自体によって拡散され、
その光が基板面に照射される。
In the light irradiation type heat treatment apparatus according to the present invention, the light from the light source is condensed in a certain range by the reflector and diffused by the reflection surface itself of the reflector.
The light is applied to the substrate surface.

【0023】請求項7に係る発明の光照射式熱処理装置
では、ランプの管球自体で拡散された光が集光部材によ
って或る範囲に集光され、その光が基板面に照射され
る。
In the light irradiation type heat treatment apparatus according to the present invention, the light diffused by the lamp bulb itself is condensed in a certain range by the light condensing member, and the light is irradiated on the substrate surface.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、この発明の好適な実施形態
について図面を参照しながら説明する。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0025】図1は、この発明の実施形態の1例を示
し、光照射式熱処理装置であるランプアニール装置の概
略側断面図である。この図1において(後述する図3お
よび図4においても同じ)、図5で使用した符号と同一
符号を付した部分は、図5に基づいて説明した上記ラン
プアニール装置の各構成要素と同一機能を有する同一の
構成要素であり、ここではそれらについての重複する説
明を省略する。
FIG. 1 is a schematic side sectional view showing a lamp annealing apparatus which is an example of an embodiment of the present invention and is a light irradiation type heat treatment apparatus. In FIG. 1 (the same applies to FIGS. 3 and 4 to be described later), the portions denoted by the same reference numerals as those used in FIG. 5 have the same functions as the respective constituent elements of the lamp annealing apparatus described based on FIG. And the same description will be omitted here.

【0026】図1に示したランプアニール装置では、熱
処理炉38の内部にウエハ支持リング20上のウエハW
の上面に対向して配設され複数個のガス吹出し孔42が
穿設されたガス流分配板40が、赤外線透過性を有する
材料、例えば石英ガラスによって形成され光拡散加工の
施された光拡散板(ディフューズ板)により構成されて
いる。このガス流分配板40を構成する光拡散板は、例
えば、石英板の表面を磨って微細な凹凸をもつ粗面に加
工したり、石英板に多数の微細な気泡が含まれるように
加工したりするなどして製作される。ガス流分配板40
は、平面視でウエハWにより大きいが、ガス流分配板4
0に光拡散加工を施す範囲は、平面視でウエハWと同等
もしくはそれ以上であることが好ましく、図2にウエハ
Wとの関係を平面図で示すように、ガス流分配板40の
全面に光拡散加工を施すことがより好ましい。
In the lamp annealing apparatus shown in FIG. 1, the wafer W on the wafer support ring 20 is placed inside the heat treatment furnace 38.
A gas flow distribution plate 40 provided with a plurality of gas blowout holes 42 disposed opposite to the upper surface of the light diffusion plate 40 is made of a material having infrared transmittance, for example, quartz glass and subjected to light diffusion processing. It is constituted by a plate (diffuse plate). The light diffusion plate constituting the gas flow distribution plate 40 is processed, for example, by polishing the surface of a quartz plate to a rough surface having fine irregularities, or by processing such that the quartz plate contains many fine bubbles. It is produced by doing. Gas flow distribution plate 40
Is larger than the wafer W in plan view, but the gas flow distribution plate 4
0 is preferably equal to or larger than the wafer W in a plan view, and the entire surface of the gas flow distribution plate 40 is shown in FIG. It is more preferable to perform light diffusion processing.

【0027】図1に示した構成を有するランプアニール
装置では、ランプハウス22の各ランプ24から放射さ
れ各リフレクタ26によってそれぞれ或る範囲に集光さ
れた光は、熱処理炉38の内部にウエハWの上面に対向
して配設されたガス流分配板40によって拡散され、そ
の散光がウエハWの上面に照射されることになる。この
ため、ウエハW面へ照射される光は、或る程度の集光度
を保持しつつ集光度が鈍化されることになり、ランプ2
4からの光がリフレクタ26で集光されてそのままウエ
ハW面に照射される従来の装置に比べると、リフレクタ
26に対するランプ24のフィラメントの位置が変化す
ることによる照度分布のばらつきが小さくなる。したが
って、ランプ24の交換時などにリフレクタ26に対す
るランプ24の位置が僅かに変化した位では、ウエハW
の上面における照度分布に影響を及ぼすようなことがな
く、ウエハW上面における照度の面内均一性を容易に再
現することができる。
In the lamp annealing apparatus having the structure shown in FIG. 1, the light emitted from each lamp 24 of the lamp house 22 and condensed in a certain range by each reflector 26 is placed in a heat treatment furnace 38 inside the wafer W. Is diffused by the gas flow distribution plate 40 disposed opposite the upper surface of the wafer W, and the scattered light is applied to the upper surface of the wafer W. For this reason, the light irradiated on the wafer W surface is decelerated while maintaining a certain degree of light condensing.
Compared with a conventional apparatus in which the light from 4 is condensed by the reflector 26 and irradiates the surface of the wafer W as it is, the variation in the illuminance distribution due to the change in the position of the filament of the lamp 24 with respect to the reflector 26 is reduced. Therefore, when the position of the lamp 24 with respect to the reflector 26 slightly changes when the lamp 24 is replaced, the wafer W
Without affecting the illuminance distribution on the upper surface of the wafer W, the in-plane uniformity of the illuminance on the upper surface of the wafer W can be easily reproduced.

【0028】図3は、この発明の別の実施形態を示すラ
ンプアニール装置の概略側断面図である。この装置で
は、赤外線透過性を有する材料、例えば石英ガラスによ
って形成された熱処理炉44の上部の炉壁46自体が、
光拡散加工の施された光拡散板により構成されている。
この図3に示した装置でも、図1に示した装置と全く同
様の作用効果が得られる。図4は、この発明のさらに別
の実施形態を示すランプアニール装置の概略側断面図で
ある。この装置には、熱処理炉10の上部外壁面とラン
プハウス22との間に、赤外線透過性材料、例えば石英
ガラスで形成され光拡散加工が施された光拡散板48
が、熱処理炉10の光入射窓14上に取着されて配設さ
れている。この光拡散板48の大きさは、平面視でウエ
ハWと同等もしくはそれ以上であることが好ましく、ウ
エハWの全面を完全に覆ってしまう程度の大きさとする
ことがより好ましい。この図4に示した装置によって
も、図1に示した装置と同様の作用効果が得られる。
FIG. 3 is a schematic side sectional view of a lamp annealing apparatus showing another embodiment of the present invention. In this apparatus, an upper furnace wall 46 itself of a heat treatment furnace 44 formed of a material having infrared transmittance, for example, quartz glass,
It is composed of a light diffusion plate subjected to light diffusion processing.
The device shown in FIG. 3 can provide exactly the same operation and effect as the device shown in FIG. FIG. 4 is a schematic sectional side view of a lamp annealing apparatus showing still another embodiment of the present invention. In this apparatus, a light diffusion plate 48 formed of an infrared transmitting material, for example, quartz glass and subjected to light diffusion processing is provided between the upper outer wall surface of the heat treatment furnace 10 and the lamp house 22.
Is attached and arranged on the light incident window 14 of the heat treatment furnace 10. The size of the light diffusing plate 48 is preferably equal to or larger than the wafer W in a plan view, and is more preferably a size that completely covers the entire surface of the wafer W. The same operation and effect as those of the apparatus shown in FIG. 1 can be obtained by the apparatus shown in FIG.

【0029】上記したそれぞれの実施形態は、熱処理炉
38、44、10の内部のウエハ支持リング20上に支
持されたウエハWの上面と熱処理炉38、44、10の
外側に配設されたランプハウス22との間に、光拡散加
工が施された石英板を介在させて、ランプハウス22の
ランプ24から放射されリフレクタ26によって集光さ
れた光を石英板によって拡散し、その散光をウエハWの
上面に照射する、といったものであるが、ランプハウス
22からウエハWへ照射される光を拡散光とする光拡散
手段としては、上記実施形態以外のものであってもよ
い。例えば、リフレクタ26の反射面に光拡散加工を施
すようにしてもよい。この場合には、ランプ24からの
光は、リフレクタ26によって或る範囲に集光されると
ともにリフレクタ26の反射面自体によって拡散され、
その光がウエハW面に照射されることになる。また、ラ
ンプ24の管球に光拡散加工を施すようにしてもよい。
この場合には、ランプ24の管球自体で拡散された光が
リフレクタ26によって或る範囲に集光され、その光が
ウエハW面に照射されることになる。
In each of the above embodiments, the upper surface of the wafer W supported on the wafer support ring 20 inside the heat treatment furnaces 38, 44 and 10 and the lamps disposed outside the heat treatment furnaces 38, 44 and 10 are described. The light emitted from the lamp 24 of the lamp house 22 and condensed by the reflector 26 is diffused by the quartz plate, and the diffused light is diffused by the wafer However, the light diffusing means for diffusing the light irradiated from the lamp house 22 onto the wafer W as the diffused light may be other than the above embodiment. For example, light reflection processing may be performed on the reflection surface of the reflector 26. In this case, the light from the lamp 24 is condensed to a certain area by the reflector 26 and is diffused by the reflection surface itself of the reflector 26,
The light is applied to the surface of the wafer W. Further, light diffusion processing may be performed on the bulb of the lamp 24.
In this case, light diffused by the lamp bulb itself of the lamp 24 is condensed in a certain range by the reflector 26, and the light is irradiated on the wafer W surface.

【0030】[0030]

【発明の効果】請求項1に係る発明の光照射式熱処理装
置を使用すると、光源から放射された光が集光部材で集
光されてそのまま基板面に照射される場合に比べて、集
光部材に対する光源の位置が変化することによる照度分
布のばらつきが小さくなるので、ランプの交換時などに
集光部材に対する光源の位置が僅かに変化した位では、
基板の上面における照度分布に影響を及ぼすようなこと
がなく、基板上面における照度の面内均一性についての
再現性が良い。
When the light irradiation type heat treatment apparatus according to the first aspect of the present invention is used, the light emitted from the light source is condensed by the light condensing member and is condensed as compared with the case where the light is irradiated on the substrate surface as it is. Since the variation in the illuminance distribution due to the change in the position of the light source with respect to the member is reduced, when the position of the light source with respect to the light collecting member slightly changes at the time of lamp replacement,
The illuminance distribution on the upper surface of the substrate is not affected, and the reproducibility of the in-plane uniformity of the illuminance on the upper surface of the substrate is good.

【0031】請求項2ないし請求項4に係る各発明の光
照射式熱処理装置によると、請求項1に係る発明の効果
が確実に得られる。
According to the light irradiation type heat treatment apparatus of each of the inventions according to claims 2 to 4, the effects of the invention according to claim 1 can be reliably obtained.

【0032】請求項5に係る発明の光照射式熱処理装置
では、光源から放射され集光部材で集光された光がその
まま基板面に照射されることはないので、請求項1に係
る発明の上記効果が最大に得られる。
In the light irradiation type heat treatment apparatus according to the fifth aspect of the present invention, the light emitted from the light source and condensed by the light condensing member is not directly irradiated on the substrate surface. The above effects are obtained to the maximum.

【0033】請求項6および請求項7に係る各発明の光
照射式熱処理装置によると、請求項1に係る発明の効果
が確実に得られる。そして、この装置では、光拡散加工
が施された石英板を設置する必要が無い。
According to the light irradiation type heat treatment apparatus of each of the inventions according to the sixth and seventh aspects, the effects of the first aspect can be surely obtained. In this apparatus, there is no need to install a quartz plate subjected to light diffusion processing.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の実施形態の1例を示し、光照射式熱
処理装置であるランプアニール装置の概略側断面図であ
る。
FIG. 1 is a schematic sectional side view of a lamp annealing apparatus as a light irradiation type heat treatment apparatus, showing an example of an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示したランプアニール装置の構成要素の
1つである光拡散機能を有するガス流分配板とウエハと
の大きさの関係を示す平面図である。
FIG. 2 is a plan view showing a size relationship between a wafer and a gas flow distribution plate having a light diffusion function, which is one of the components of the lamp annealing apparatus shown in FIG.

【図3】この発明の別の実施形態を示すランプアニール
装置の概略側断面図である。
FIG. 3 is a schematic sectional side view of a lamp annealing apparatus showing another embodiment of the present invention.

【図4】この発明のさらに別の実施形態を示すランプア
ニール装置の概略側断面図である。
FIG. 4 is a schematic sectional side view of a lamp annealing apparatus showing still another embodiment of the present invention.

【図5】従来のランプアニール装置の構成の1例を示す
概略側断面図である。
FIG. 5 is a schematic side sectional view showing an example of a configuration of a conventional lamp annealing apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10、38、44 熱処理炉 12 熱処理炉の開口 14、46 光入射窓 16 ゲートバルブ 18 リング支持ガイド 20 ウエハ支持リング 22 ランプハウス 24 ランプ 26 リフレクタ(反射板) 28、40 ガス流分配板 30、42 ガス吹出し孔 32 ガス導入室 34 ガス排気路 36 O−リング 48 光拡散板 W 半導体ウエハ 10, 38, 44 Heat treatment furnace 12 Heat treatment furnace opening 14, 46 Light entrance window 16 Gate valve 18 Ring support guide 20 Wafer support ring 22 Lamp house 24 Lamp 26 Reflector 28, 40 Gas flow distribution plate 30, 42 Gas outlet 32 Gas introduction chamber 34 Gas exhaust path 36 O-ring 48 Light diffusion plate W Semiconductor wafer

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも上部の炉壁が光透過性材料で
形成され内部に基板が搬入されて水平姿勢で保持される
熱処理炉と、 この熱処理炉内に保持された基板の少なくとも上面に対
向して配設され、光源およびその光源から放射される光
を集光して基板へ照射するための集光部材からなる光照
射加熱手段と、を備えた基板の光照射式熱処理装置にお
いて、 前記光照射加熱手段から基板へ照射される光を拡散光と
する光拡散手段を備えたことを特徴とする基板の光照射
式熱処理装置。
1. A heat treatment furnace in which at least an upper furnace wall is formed of a light-transmissive material and a substrate is carried into the inside and held in a horizontal posture, and at least an upper surface of the substrate held in the heat treatment furnace is opposed to the heat treatment furnace. A light irradiation heating means comprising a light source and a light condensing member for condensing the light emitted from the light source and irradiating the light to the substrate. A light irradiation type heat treatment apparatus for a substrate, comprising: a light diffusing means for diffusing light emitted from the irradiation heating means to the substrate.
【請求項2】 前記熱処理炉の内部に、熱処理炉内に保
持された基板の上面に対向して、石英板に複数個のガス
吹出し孔を穿設したガス流分配板が配設され、前記光拡
散手段が、前記ガス流分配板を形成する光拡散加工が施
された石英板である請求項1記載の基板の光照射式熱処
理装置。
2. A gas flow distribution plate having a plurality of gas blowout holes formed in a quartz plate, facing a top surface of a substrate held in the heat treatment furnace, inside the heat treatment furnace. The light irradiation type heat treatment apparatus for a substrate according to claim 1, wherein the light diffusion means is a quartz plate subjected to light diffusion processing for forming the gas flow distribution plate.
【請求項3】 前記熱処理炉の上部の炉壁が石英板で形
成され、前記光拡散手段が、前記熱処理炉の上部の炉壁
を形成する光拡散加工が施された石英板である請求項1
記載の基板の光照射式熱処理装置。
3. A furnace plate on the upper side of the heat treatment furnace is formed of a quartz plate, and the light diffusing means is a quartz plate on which a light diffusion process for forming a furnace wall on the upper side of the heat treatment furnace is performed. 1
A light irradiation type heat treatment apparatus for a substrate as described above.
【請求項4】 前記光拡散手段が、前記熱処理炉の上部
外壁面と前記光照射加熱手段との間に介挿され光拡散加
工が施された石英板である請求項1記載の基板の光照射
式熱処理装置。
4. The light of a substrate according to claim 1, wherein said light diffusion means is a quartz plate which is interposed between an upper outer wall surface of said heat treatment furnace and said light irradiation heating means and subjected to light diffusion processing. Irradiation heat treatment equipment.
【請求項5】 前記光拡散手段が、平面視で基板と同等
もしくはそれ以上の大きさを有する請求項2ないし請求
項4のいずれかに記載の基板の光照射式熱処理装置。
5. The light irradiation type heat treatment apparatus for a substrate according to claim 2, wherein the light diffusing means has a size equal to or larger than the substrate in plan view.
【請求項6】 前記光照射加熱手段の集光部材が反射板
であり、前記光拡散手段が、反射面に光拡散加工が施さ
れた反射板である請求項1記載の基板の光照射式熱処理
装置。
6. The light-irradiating method for a substrate according to claim 1, wherein the light-collecting member of the light-irradiating heating means is a reflector, and the light-diffusing means is a reflector having a reflecting surface subjected to light-diffusion processing. Heat treatment equipment.
【請求項7】 前記光照射加熱手段の光源がランプであ
り、前記光拡散手段が、前記ランプの、光拡散加工が施
された管球である請求項1記載の基板の光照射式熱処理
装置。
7. The light-irradiation heat treatment apparatus for a substrate according to claim 1, wherein the light source of the light irradiation heating means is a lamp, and the light diffusion means is a lamp bulb of the lamp which has been subjected to light diffusion processing. .
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