JP2004014555A - ランプアニ−ル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ランプアニ−ル装置において、炉３内の雰囲気の排気流を一様にし正確に残余酸素濃度を測定できるとともに吸引ライン１０を単独でガス置換できるようにする。
【解決手段】酸素濃度を測定する吸引ライン１０を炉内排気ライン６と同じ排気ラインにすることによって、炉３内の雰囲気ガスおよび導入される置換用ガスの流れが一方向になり、排気されるガスが含む酸素が一様にし、酸素濃度の測定が正確になる。また、吸引ライン１０を単独に窒素ガス置換するパ−ジライン１５を備えている。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ランプアニ−ル装置に関し、特に、炉内の雰囲気を不活性ガスに置換する機構を備えるランプアニ−ル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、イオン注入装置によるシリコンウェハなどの半導体基板中に発生する残留応力を解消したり、ド−プされた不純物を拡散させたりするときに、ランプアニ−ル装置が使用されていた。このランプアニ−ル装置は、処理すべき半導体基板であるウェハを炉内に収納し、炉内に不活性ガスを導入し、不活性ガスの雰囲気の基に炉外にある赤外線ランプにより半導体基板を一定時間加熱し処理を施していた。
【０００３】
しかしながら、炉内の雰囲気（空気）を不活性ガス（窒素ガス、アルゴンガス等）に置換させても、完全に置換されず、しばしば炉内に僅かの酸素が残余することがある。この残余酸素が熱処理中に半導体基板を酸化させたり品質に悪影響を与える。この酸素が残余する課題を解消するランプアニ−ル装置が特開平４−２６４７３４号公報に開示されている。
【０００４】
図３は従来のランプアニ−ル装置の一例を示す図である。特開平４−２６４７３４号公報に開示されたランプアニ−ル装置は、図３に示すように、炉であるチュ−ブ２３の中間部からチュ−ブ２３の内部のガスを吸引ライン１０を介して排気する吸引ポンプ１４と、吸引ライン１０の途中に設けられる酸素濃度測定器１３が備えられている。また、チュ−ブ２３から吸引される吸引量はニ−ドルバルブ２１の開度にて決定される。
【０００５】
このランプアニ−ル装置によりウェハ２５の処理動作は、まず、ウェハ２５をドア４を開き、チュ−ブ２３内の所定の位置に載置する。次に、ドア４を閉じ、プロセスガスである例えば窒素ガスは、制御部８の指令によりマスフロ−コントロ−ラ７が流量制御されガス導入ライン５からチュ−ブ２３に導入される。そして、これとは別に排気ライン２６からチュ−ブ２３の空気が排気され導入された窒素ガスと入れ替わり始める。一方、吸引ライン１０からもチュ−ブ２３内の空気および窒素ガスが吸引される。
【０００６】
時間の経過に伴ってチュ−ブ２３内の雰囲気が希釈置換され、その希釈置換と平行しチュ−ブ２３内の雰囲気を吸引し酸素濃度測定器１３によりチュ−ブ２３内の酸素濃度を測定する。そして、酸素濃度が規定値以下になったら、加熱ランプ２２を点灯しウェハ２５のアニ−ル処理を開始する。
【０００７】
このように、チュ−ブ２３内の酸素濃度を監視しつつ、チュ−ブ２３内の酸素濃度が少なくなり完全に窒素ガスに置換されてからアニ−ル処理することを特徴としていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のランプアニ−ル装置では、排気ライン（排気容量は大きいが、到達真空度が６５０Ｔｏｒｒ程度で低い）の排気形態が粘性流であるため、ガス導入導入ライン５から導入される窒素ガスは、チュ−ブ２３のガス導入口からチュ−ブ２３のドア４側に流れる。一方、吸引ライン１０も排気形態が粘性流であり、導入されるガスの流が二方向になる。この結果、チュ−ブ２３のウェハ２５付近に導入ガスのよどみが生じ、一様な導入ガスの流れにならない。
【０００９】
従って、排気ラインから排気されるチュ−ブ２３内の雰囲気の酸素量と吸引ライン１０からチュ−ブ内から吸引する雰囲気の酸素量とは等しくなく、正確にチュ−ブ内の酸素濃度を測定できないという問題がある。
【００１０】
また、メンテナンス（炉交換等）のために、吸引ライン１０に停留する空気を窒素ガスに置換しようとしても、置換手段を持たないので、装置立上時に吸引ライン１０の窒素置換に非常に時間がかかり稼働率を低下させるという問題がある。
【００１１】
従って、本発明の目的は、炉内の雰囲気の排気流を一様にし正確に残余酸素濃度を測定できるとともに吸引ラインを単独でガス置換できるランプアニ−ル装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の特徴は、ウェハを収納するとともにウェハ２５の搬出入するドアを一端に具備し他端に不活性ガスを導入するガス導入ラインが連結される炉と、この炉３の外周囲に配置され炉に収納された前記ウェハを加熱する加熱ランプと、前記炉の一端の該ドア付近の前記炉に連結され前記炉内の雰囲気を排気する炉内排気ラインと、この炉内排気ラインから分岐される吸引ラインと連結する吸引ポンプと、前記吸引ラインの配管途中に設けられる酸素濃度測定器と、前記ガス導入ラインに供給する前記不活性ガスの流量を制御するマスフロ−コントロ−ラと、前記酸素濃度測定器の信号により加熱シ−ケンスを制御するとともに前記マスフロ−コントロ−ラを制御する制御部８とを備えるランプアニ−ル装置である。
【００１３】
また、前記不活性ガスは窒素ガスであることが望ましい。さらに、前記吸引ラインと前記ガス導入ラインとをストップバルブを介して連結するパ−ジラインを備えることが望ましい。一方、前記炉内の圧力を測定する圧力計を備えることが望ましい。また、好ましくは、前記炉内排気ラインを遮断する開閉弁を備えることである。さらに、好ましくは、前記炉内排気ラインの排気流量を調節する排気流量調節機構を備えることである。また、前記吸引ラインを封じ込むストップバルブを備えることが望ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明について図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は本発明の一実施の形態におけるランプアニ−ル装置の構成を示す模式断面図である。このランプアニ−ル装置は、図１に示すように、ウェハ２５を収納するとともにウェハ２５の搬出入するドア４を一端に具備し他端にガス導入ライン５が連結される炉３と、炉３の外周囲に配置され炉３に収納されたウェハ２５を加熱する加熱ランプ２と、炉３および加熱ランプ２との外周囲を包むチャンバ１と、炉内排気ライン６に分岐される吸引ライン１０を通して炉３内の雰囲気を排気する吸引ポンプ１４と、吸引ライン１０の配管途中に設けられる酸素濃度測定器１３と、ガス導入ライン５にプロセスガスの流量を制御するガスフロ−コントロ−ラ７と、酸素濃度測定器１３の信号により加熱シ−ケンスを制御するとともにマスフロ−コントロ−ラ７をの制御する制御部８とを備えている。
【００１６】
また、吸引ライン１０の雰囲気をプロセスガスに置換できるように、ガス導入ライン５から分岐させストップバルブ１１を途中に具備し吸引ライン１０をプロセスガス５をパ−ジするパ−ジライン１５を備えることが望ましい。さらに、炉３付近の炉内排気ライン６には、炉３内の圧力を測定する圧力計１７を設けることが望ましい。一方、炉内排気ライン６の配管途中に、好ましくは、開閉弁１６と、炉内排気ライン６の排気容量を調節するダンパ−１８とを備えることである。なお、プロセスガスは価格が安価である窒素ガスを使用することが望ましい。
【００１７】
次に、このランプアニ−ル装置の動作について説明する。まず、ドア４を開きウェハ２５を炉３内に搬入する。このとき炉３内に外気が侵入しないように開閉弁１６を開き炉内排気ライン６により炉３の入口付近を排気する。そして、炉３内の所定の位置にウェハ２５を載置したらドア４を閉じ、炉３を密閉状態にする。
【００１８】
次に、ストップバルブ１２が開きマスフロ−コントロ−ラ７に流量が調節された窒素ガスがガス導入ライン５を経て炉３に導入される。導入された窒素ガスは炉３内の空気とともに炉内排気ライン６および吸引ライン１０の吸引ポンプ１４により排気される。このとき圧力計１７の指針が炉内の圧力が陰圧を示したら、マスフロ−コントロ−ラ７を調節して窒素ガスの流量を増加させ、炉３内の圧力が陽圧に近くなるようにする。もし、圧力が所定の圧力より高ければ、ダンパ−１８の開度を調節し炉内排気ライン６の排気流量を減じ圧力が一定になるようにする。
【００１９】
時間の経過に伴って導入される窒素ガスが一方向に流れ炉３内の雰囲気の置換が進み、吸引ライン１０に吸入されるガスに含む酸素が酸素濃度測定器１３により測定される。酸素濃度が所定の値より下がったら、制御部８が加熱シ−ケンスを開始させ、加熱ランプ２が点灯しウェハ２５は加熱されアニ−ル処理が始まる。
【００２０】
このように吸引ライン１０が炉内排気ライン６と分岐される構造にすることで、導入される窒素ガスおよび炉３の空気は一様にドア４側に流れるので、導入される窒素ガスおよび炉３の空気は、ドア４付近の炉口に取付けられた炉内排気ライン６により排気される。従って、炉内排気ライン６に分岐された吸引ライン１０にも流入し、従来技術の項で述べた炉内のウェハ２５近辺のみ吸引する場合と異なり、炉３内から排気される雰囲気の酸素濃度が正確に測定できる。
【００２１】
また、吸引ポンプ１４は、炉内排気ラインに備える排気ポンプと同じ性能をもつことが望ましい。そして、置換排気動作がある程度進み、排気ガス中の酸素濃度が低くなったとき、開閉弁１６を閉じ炉内排気ライン６による排気を止め、吸引ライン１０だけで炉３内の置換排気動作を行えば、排気される全てのガスは吸引ライン１０を通過し、炉３内の残余酸素はより正確に測定できるという利点がある。
【００２２】
なお、このランプアニ−ル装置は、ガス導入ライン５と吸引ライン１０とをストップバルブ１１を介して接続するパ−ジライン１５を設けたので、従来、できなかった吸引ライン１０の窒素置換が容易にできる。
【００２３】
図２は本発明の他の実施の形態におけるランプアニ−ル装置の構成を示す模式断面図である。このランプアニ−ル装置は、図２に示すように、前述の実施の形態では、窒素ガスのパ−ジライン１５を設ける代わりに、吸引ライン１０を封じ込むストップバルブ１９，２０を設けている。
【００２４】
すなわち、最初のアニ−ル処理時にストップバルブ１９，２０を開け、炉３内の雰囲気を窒素ガスに置換すると同時に吸引ライン１０内の雰囲気も窒素ガスに置換し、アニ−ル処理が終了した時点で、ストップバルブ１９，２０を閉じ吸引ライン１０を封じ込む。このことにより、吸引ライン１０は窒素ガスを満たした状態を維持し、炉３のメンテナンス後に、立ち上げ時に必要な吸引ライン１０のガス置換が不要となる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、酸素濃度を測定する吸引ラインを炉内排気ラインと同じ排気ラインにすることによって、炉内雰囲気ガスおよび導入される置換用ガスの流れが一方向になり、排気されるガスが含む酸素が一様になる。その結果、酸素濃度の測定が正確になり、これによってアニ−ル処理されるウェハの品質が向上するという効果がある。
【００２６】
また、吸引ラインをガス置換する手段を設けることによって、メンテナンス後の吸引ラインのガス置換が短時間で済むので、装置の稼働率が向上すると言う効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態におけるランプアニ−ル装置の構成を示す模式断面図である。
【図２】本発明の他の実施の形態におけるランプアニ−ル装置の構成を示す模式断面図である。
【図３】従来のランプアニ−ル装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
１　　チャンバ
２　　加熱ランプ
３　　炉
４　　ドア
５　　ガス導入ライン
６　　炉内排気ライン
７　　マスフロ−コントロ−ラ
８　　制御部
１０　　吸引ライン
１１，１２，１９，２０　　ストップバルブ
１３　　酸素濃度測定器
１４　　吸引ポンプ
１５　　パ−ジライン
１６　　開閉弁
１７　　圧力計
１８　　ダンパ−

Claims (7)

1. ウェハを収納するとともにウェハ２５の搬出入するドアを一端に具備し他端に不活性ガスを導入するガス導入ラインが連結される炉と、この炉３の外周囲に配置され炉に収納された前記ウェハを加熱する加熱ランプと、前記炉の一端の該ドア付近の前記炉に連結され前記炉内の雰囲気を排気する炉内排気ラインと、この炉内排気ラインから分岐される吸引ラインと連結する吸引ポンプと、前記吸引ラインの配管途中に設けられる酸素濃度測定器と、前記ガス導入ラインに供給する前記不活性ガスの流量を制御するマスフロ−コントロ−ラと、前記酸素濃度測定器の信号により加熱シ−ケンスを制御するとともに前記マスフロ−コントロ−ラを制御する制御部８とを備えることを特徴とするランプアニ−ル装置。
2. 前記不活性ガスは窒素ガスであることを特徴とする請求項１記載のランプアニ−ル装置。
3. 前記吸引ラインと前記ガス導入ラインとをストップバルブを介して連結するパ−ジラインを備えることを特徴とする請求項１または請求項２記載のランプアニ−ル装置。
4. 前記炉内の圧力を測定する圧力計を備えることを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３記載のランプアニ−ル装置。
5. 前記炉内排気ラインを遮断する開閉弁を備えることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３または請求項４記載のランプアニ−ル装置。
6. 前記炉内排気ラインの排気流量を調節する排気流量調節機構を備えることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４または請求項５記載のランプアニ−ル装置。
7. 前記吸引ラインを封じ込むストップバルブを備えることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５または請求項６記載のランプアニ−ル装置。

Images