JP2005044881A - Heat treatment apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To restrain scattering of fragments of a substrate with easy structure even if the substrate is broken in a chamber. <P>SOLUTION: A heat treatment apparatus 1 is provided with a chamber body 6 for forming a space in which the substrate 9 is subjected to heat treatment, a susceptor 7 which holds the substrate 9 in the chamber body 6, a heater reflector 30 which reflects thermal energy from the susceptor 7, a susceptor lifting mechanism 4 which goes up and down the susceptor 7 to a bottom surface of the chamber body 6, a liner 20 arranged at periphery of the susceptor 7, and an optical irradiation portion 5 which heats the substrate 9 by irradiation of light to the substrate 9. In the heat treatment apparatus 1, labyrinth structure 60 is formed at the periphery of the susceptor 7 by using the liner 20 and the heater reflector 30, so that scattering of fragments of the substrate 9 can be restrained even if the substrate 9 is broken in a chamber 65 when thermal treatment is performed. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板に加熱を伴う処理を行う熱処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、半導体基板等(以下、単に「基板」という。)の製造の様々な段階において基板に対する熱処理が行われており、熱処理方法の1つとして急速加熱工程(Rapid Thermal Process、以下、「RTP」という。)が利用されている。RTPでは、処理室内の基板をハロゲンランプ等で加熱して短時間で所定の温度まで昇温することにより、酸化膜等の絶縁膜の薄膜化、イオン注入法により添加した不純物の活性化工程における不純物の再拡散抑制等、従来の電気炉による長時間の熱処理では困難であった処理を実現することができる。近年、基板の加熱源としてフラッシュランプを用いて、さらに短時間で基板を加熱する技術も提案されている。
【0003】
ところで、RTPに限らず、基板に熱処理を行う熱処理装置では、基板の表面に不要な粒子が付着して品質を劣化させることがないように熱処理室内を清浄に保つ必要があり、不要な粒子(パーティクル)等により熱処理室内が汚染されるのを防止するために様々な技術が提案されている。
【0004】
例えば、特許文献1では、基板を支持するサセプタのエッジ部と予備加熱リングのエッジ部とが相補型階段形状を有することよりサセプタ裏面への不要物の蒸着を防止して、不要物が剥離した際のパーティクルの発生を抑制する技術が開示されている。
【0005】
また、特許文献2では、基板を加熱する発熱板と、熱反射板カバーとを気密に溶接することにより、発熱板の裏面等における不要物の蒸着を防止する技術が開示されている。
【0006】
さらに、特許文献3の気相成長装置では、サセプタとリングのそれぞれのエッジ部から垂下されるスカート部を近接対面させて配置することにより、サセプタの破損を防止しつつサセプタ裏面や熱処理室内の壁面への不要物の蒸着を抑制する技術が開示されている。
【0007】
【特許文献1】
特開平7−78863号公報
【特許文献2】
特開平10−326788号公報
【特許文献3】
特開2000−12470号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、熱処理室内の汚染原因は、上述のような蒸着した不要物が剥離する際に発生するパーティクル以外にも、処理中に割れた基板の破片等がある。特に、フラッシュランプを用いて行う熱処理においては、極めて短時間に基板の表面温度を上昇させるために、表面の急速な熱膨張により基板が粉々に割れることがある。
【0009】
従来の装置では、割れた基板の破片は熱処理室内の広い範囲に飛散し、複雑な構造の間隙等にも入り込むため、汚染原因を除去して装置を復旧するには熱処理室を開放して内部を清掃する必要があり、多大な時間と労力を要してしまう。このような破片の飛散を、基板を保持するサセプタ近辺にて抑制する一手法としてサセプタを大きくすることが考えられるが、この手法は熱処理装置全体の大型化に直結するため現実的ではない。
【0010】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、熱処理室内で基板が割れた場合であっても、簡単な構造で基板の破片の飛散を抑制することを目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、基板に加熱を伴う処理を行う熱処理装置であって、基板を処理する空間を形成するチャンバ本体と、前記チャンバ本体内において基板を保持しつつ前記基板を加熱する保持部と、前記保持部から放射される熱エネルギーを少なくとも前記保持部の外周にて反射する熱反射部と、前記保持部の外周に配置され、前記熱反射部とともに前記チャンバ本体内にラビリンス構造を形成する環状部とを備える。
【0012】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の熱処理装置であって、前記熱反射部が、前記保持部の外周を囲む筒部と、前記筒部が分離可能に載置され、前記保持部の基板を保持する側の面とは反対側の面を覆う底部とを有する。
【0013】
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の熱処理装置であって、前記保持部を前記チャンバ本体の底面に対して昇降する昇降機構をさらに備え、前記熱反射部が前記保持部と共に昇降し、前記熱反射部が前記底面に対して上昇した状態において前記ラビリンス構造が形成される。
【0014】
請求項4に記載の発明は、請求項1ないし3のいずれかに記載の熱処理装置であって、基板に光を照射して前記基板を加熱する光照射部をさらに備える。
【0015】
請求項5に記載の発明は、基板に加熱を伴う処理を行う熱処理装置であって、基板を処理する空間を形成するチャンバ本体と、前記チャンバ本体内において基板を保持する保持部と、前記保持部に保持される基板を加熱する加熱部と、前記保持部の外周を囲むライナと、前記保持部の外周に配置されて前記ライナとともに前記チャンバ本体内にラビリンス構造を形成する環状部とを備える。
【0016】
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の熱処理装置であって、前記ライナが、前記チャンバ本体に対して着脱自在とされる。
【0017】
請求項7に記載の発明は、請求項5または6に記載の熱処理装置であって、前記保持部を前記チャンバ本体の底面に対して昇降する昇降機構をさらに備え、前記環状部が前記保持部と共に昇降し、前記環状部が前記底面に対して上昇した状態において前記ラビリンス構造が形成される。
【0018】
請求項8に記載の発明は、基板に加熱を伴う処理を行う熱処理装置であって、基板を処理する空間を形成するチャンバ本体と、前記チャンバ本体内において基板を保持する保持部と、前記保持部に保持される基板を加熱する加熱部と、前記保持部の外周にてラビリンス構造を形成する第1環状部および第2環状部とを備え、前記第1環状部が、前記保持部の外周を囲む第1円筒部と、前記第1円筒部の前記保持部に保持される基板側の端部から外側に広がる第1支持部とを有し、前記第2環状部が、前記第1円筒部の外周を囲むとともに前記第1支持部から所定の間隙を隔てて配置される第2円筒部と、前記第2円筒部の前記第1支持部とは反対側の端部から内側に広がるとともに前記第1円筒部のもう一方の端部から所定の間隙を隔てて配置される第2支持部とを有する。
【0019】
請求項9に記載の発明は、請求項8に記載の熱処理装置であって、前記保持部を前記チャンバ本体の底面に対して昇降する昇降機構をさらに備え、前記第2環状部が前記保持部と共に昇降し、前記第2環状部が前記底面に対して上昇した状態において前記ラビリンス構造が形成される。
【0020】
請求項10に記載の発明は、請求項5ないし9のいずれかに記載の熱処理装置であって、前記加熱部が、基板に光を照射して前記基板を加熱する光照射部である。
【0021】
請求項11に記載の発明は、請求項4または10に記載の熱処理装置であって、前記光照射部がフラッシュランプを有する。
【0022】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の一の実施の形態に係る熱処理装置1の構成を示す図であり、熱処理装置1は半導体基板9(以下、「基板9」という。)に光を照射して加熱を伴う処理を行う装置である。
【0023】
熱処理装置1は、略円筒状の内壁を有するチャンバ側部63、チャンバ側部63の下部を覆うチャンバ底部62、および、チャンバ側部63の上部を覆う透光板61を備え、これらにより基板9を熱処理する空間(以下、「チャンバ」という。)65を形成するチャンバ本体6が構成される。
【0024】
また、熱処理装置1は、チャンバ本体6内において基板9を保持しつつ基板9を加熱するサセプタ7、サセプタ7から放射される熱エネルギーを反射するヒータリフレクタ30、サセプタ7をチャンバ本体6の底面であるチャンバ底部62に対して昇降するサセプタ昇降機構4、サセプタ7の外周に配置されるライナ20、サセプタ7に保持される基板9に光を照射して基板9を加熱する光照射部5、および、これらの構成を制御して熱処理を行う制御部8を備える。
【0025】
透光板61は、例えば、石英等の赤外線透過性を有する材料により形成され、光照射部5からの光を透過してチャンバ65に導くチャンバ窓として機能する。
【0026】
チャンバ底部62およびチャンバ側部63は、例えば、ステンレススチール等の強度と耐熱性に優れた金属材料にて形成されており、チャンバ底部62には、サセプタ7を貫通して基板9をその下面(光照射部5からの光が照射される側とは反対側の面)から支持するための複数の支持ピン70が立設されている。
【0027】
チャンバ側部63は、基板9の搬入および搬出を行うための開口部66を有し、開口部66は、軸67を中心に回動するゲートバルブ68により開閉可能とされる。チャンバ側部63の開口部66と反対側の部位にはチャンバ65に処理ガス(例えば、窒素(N)ガス)を導入する導入路78が設けられ、開閉弁80を介して図示省略の供給装置に接続される。また、開口部66にはチャンバ内の気体を排出する排出路79が形成され、開閉弁81を介して図示省略の排気装置に接続される。
【0028】
サセプタ7は、基板9を予備加熱(いわゆる、アシスト加熱)する加熱プレート74、および、加熱プレート74の上面(サセプタ7が基板9を保持する側の面)に設置される熱拡散板73を有し、熱拡散板73の上面には、基板9の位置ずれを防止するピン75が設けられる。また、加熱プレート74の下面側には、サセプタ7を支持する筒状体41が設けられる。
【0029】
加熱プレート74は、窒化アルミニウムにより形成され、その内部に図示省略のヒータと、そのヒータを制御するためのセンサとを有する。熱拡散板73は、不純物の少ないサファイア(Al:酸化アルミニウム)や石英等により形成され、加熱プレート74から放射される熱エネルギーを拡散する。
【0030】
ヒータリフレクタ30は、石英により形成され、サセプタ7および筒状体41の周囲に配置される。図2はヒータリフレクタ30を示す斜視図である。ヒータリフレクタ30は、図1に示すサセプタ7の外周を囲む環状のリフレクタ円筒部31、サセプタ7の基板9を保持する側の面とは反対側の面を覆うリフレクタ底部32、および、筒状体41を囲むリフレクタ下部33を有し、リフレクタ底部32上にはリフレクタ円筒部31が分離可能に載置される。ここで、サセプタ7の外周とは、サセプタ7の基板9を保持する側の面のエッジから、反対側の面のエッジへと伸びる面(すなわち、略円板状のサセプタ7の側面)の周囲、さらに換言すれば、サセプタ7に保持される基板9の径方向外側を指す。
【0031】
リフレクタ底部32には、複数の支持ピン70がそれぞれ貫通する貫通孔34が形成される。また、ヒータリフレクタ30の表面全体は、ブラスト処理により粗面化加工が施されて梨地模様を呈し、加熱プレート74からの熱エネルギーが熱拡散板73以外に伝導することを抑制する。
【0032】
図1に示すように、サセプタ昇降機構4は、移動板42、ガイド部材43、固定板44、ボールネジ45、連結部材46および47、ナット48並びにモータ40を有する。移動板42は、筒状体41を介してサセプタ7に、連結部材46および47を介してナット48に連結され、チャンバ底部62に上端が固定されたガイド部材43により案内されて昇降可能とされる。モータ40は、ガイド部材43の下端部に取り付けられる固定板44の中央部に設置され、ボールネジ45が接続される。サセプタ昇降機構4によりサセプタ7が昇降する際には、制御部8の制御によりモータ40がボールネジ45を回転し、ナット48に連結される移動板42がガイド部材43に沿って移動し、それに伴いサセプタ7が図1中のZ方向に滑らかに移動する。
【0033】
また、移動板42にはヒータリフレクタ30の下端(すなわち、リフレクタ下部33のリフレクタ底部32と反対側の端)が固定され、サセプタ7が昇降する際には、ヒータリフレクタ30もサセプタ7と共に昇降する。
【0034】
移動板42とチャンバ底部62との間には、筒状体41およびリフレクタ下部33の周囲を囲む伸縮自在の蛇腹77が設けられる。蛇腹77の一方の端はチャンバ底部62に、他方の端は移動板42に接続され、チャンバ65を気密状態に保つ。サセプタ昇降機構4によりサセプタ7およびヒータリフレクタ30がチャンバ底部62に対して上昇する際には蛇腹77は収縮され、下降する際には蛇腹77が伸張される。
【0035】
ライナ20は、例えば、石英により形成され、チャンバ65内においてサセプタ7の外周を囲むように、チャンバ底部62およびチャンバ側部63に沿ってチャンバ本体6に対して着脱自在に取り付けられる。
【0036】
図3は、ライナ20を示す斜視図である。ライナ20は、図1に示すチャンバ底部62の内壁面を覆うライナ底部24と、チャンバ側部63の内壁面を覆うライナ側部25と、ライナ側部25の上端(ライナ底部24とは反対側のエッジ)からチャンバ65の内側へと広がるライナリング部26、および、ライナリング部26の内側のエッジからライナ底部24へと広がるライナ円筒部27を一体的に有する環状の部材とから構成される。なお、図3では、ライナ底部24を下段に、ライナ側部25、ライナリング部26およびライナ円筒部27を上段に示している。
【0037】
ライナ20では、ライナ側部25はライナ底部24と、ライナリング部26はライナ側部25と分離可能とされるため、ライナ20をチャンバ本体6に容易に着脱することができる。
【0038】
ライナ底部24には、筒状体41およびリフレクタ下部33が挿入される貫通孔21、並びに、支持ピン70が挿入される貫通孔22が形成され、貫通孔21および22の周縁部には、チャンバ65の内側へと若干突出する円環状の突出部28が設けられる。なお、貫通孔22が形成される位置は、図2に示すリフレクタ底部32に形成される貫通孔34の位置と対応する。
【0039】
ライナ側部25には、ライナ20をチャンバ本体6に取り付ける際に開口部66とチャンバ65とを連通させる開口23、および、導入路78から排出路79へと流れる処理ガスが通過するための流路(図示省略)が形成される。また、ライナ20の外側の表面(すなわち、チャンバ底部62およびチャンバ側部63に対向する面)は、ブラスト処理により粗面化加工が施されて梨地模様を呈する。
【0040】
図1に示す光照射部5は、複数(本実施の形態においては25本)のキセノンフラッシュランプ(以下、単に「フラッシュランプ」という。)69、および、リフレクタ71を有する。複数のフラッシュランプ69は、それぞれが長尺の円筒形状を有する棒状ランプであり、それぞれの長手方向がサセプタ7に保持される基板9の主面に沿って互いに平行に平面状に配列されている。リフレクタ71は、複数のフラッシュランプ69の上方にそれら全体を覆うように設けられ、その表面はブラスト処理により粗面化加工が施されて梨地模様を呈する。また、光照射部5と透光板61との間には、赤外線を透過する石英ガラスの表面に光拡散加工を施した光拡散板72が設けられる。
【0041】
図4および図5は、基板9を熱処理する際の熱処理装置1の動作の流れを示す図である。本実施の形態では、基板9はイオン注入法により不純物が添加された半導体基板であり、熱処理装置1による熱処理により添加された不純物の活性化が行われる。
【0042】
熱処理装置1により基板9が熱処理される際には、まず、サセプタ7が図1に示すようにチャンバ底部62に近接した位置に配置される。以下、図1におけるサセプタ7およびヒータリフレクタ30のチャンバ65内における位置を「受渡位置」という。サセプタ7およびヒータリフレクタ30が受渡位置にあるとき、支持ピン70の先端は、サセプタ7およびヒータリフレクタ30を貫通してサセプタ7の上方に位置する。次に、開口部66が開放され、制御部8により制御される搬送ロボット(図示省略)により開口部66を介して基板9がチャンバ65内に搬入され(ステップS11)、複数の支持ピン70上に載置される。
【0043】
その後、ゲートバルブ68により開口部66が閉鎖され(ステップS12)、開閉弁80および81が開かれてチャンバ65内に常温の窒素ガスが導入される(ステップS13)。サセプタ昇降機構4によりサセプタ7およびヒータリフレクタ30は、図6に示すように透光板61に近接した位置まで上昇し(ステップS14)、サセプタ7の周囲にラビリンス構造60が形成される。このとき、基板9は支持ピン70からサセプタ7へと渡され、サセプタ7に保持される。そして、サセプタ7およびヒータリフレクタ30がチャンバ底部62に対して上昇した状態において熱処理が行われる。以下、図6に示すサセプタ7およびヒータリフレクタ30のチャンバ65内における位置を「処理位置」という。なお、サセプタ7と透光板61との間の距離は、サセプタ昇降機構4のモータ40の回転量を制御することにより任意に調整することが可能である。
【0044】
サセプタ7は、加熱プレート74に内蔵されたヒータにより予め所定の温度に加熱されており、基板9はサセプタ7(正確には、熱拡散板73)と接触することにより予備加熱され(ステップS15)、基板9の温度が次第に上昇する。このとき、熱拡散板73により加熱プレート74からの熱エネルギーが拡散されるため、基板9は均一に予備加熱される。また、サセプタ7から放射される熱線等の熱エネルギーは、サセプタ7の外周にてリフレクタ円筒部31により、サセプタ7の底面側にてリフレクタ底部32により反射されて周囲への熱伝導が抑制されるため、サセプタ7からの熱エネルギーを効率的に基板9の予備加熱に利用することができる。
【0045】
基板9の表面温度は加熱プレート74内の温度センサにより間接的に継続して計測され(ステップS16)、計測された温度が設定された予備加熱温度(以下、「設定温度」という。)に到達したか否かが判断される(ステップS17)。
設定温度は、基板9に添加された不純物が熱により拡散する恐れのない、200℃ないし600℃程度、好ましくは350℃ないし550℃程度とされる。
【0046】
基板9の表面温度が設定温度よりも低い場合には、ステップS15に戻って予備加熱が継続され、基板9の表面温度の計測および確認(ステップS15,S16)が、基板9の表面温度が設定温度以上になるまで繰り返される(ステップS17)。表面温度が設定温度以上になると、制御部8の制御により光照射部5から基板9へ向けてフラッシュ光が照射される(ステップS18)。このとき、光照射部5のフラッシュランプ69から放射される光の一部は光拡散板72および透光板61を透過して直接チャンバ65内へと向かい、他の一部は一旦リフレクタ71により反射されてから光拡散板72および透光板61を透過してチャンバ65内へと向かい、これらの光の照射により基板9の加熱(以下、予備加熱と区別するため、基板9の表面温度を処理温度まで上昇させる加熱を「主加熱」という。)が行われる。このように、主加熱が光の照射により行われることによって、基板9の表面温度を短時間で昇降することができる。
【0047】
光照射部5、すなわち、フラッシュランプ69から照射される光は、予め蓄えられていた静電エネルギーが極めて短い光パルスに変換された、照射時間が0.1ミリ秒ないし10ミリ秒程度の極めて短く強い閃光であり、フラッシュランプ69からの光により主加熱される基板9の表面温度は、瞬間的に1000℃ないし1100℃程度の処理温度まで上昇し、基板9に添加された不純物が活性化される。このとき、基板9の表面温度が極めて短い時間で処理温度まで上昇して急速に下降するため、基板9に添加された不純物の熱による拡散(この拡散現象を、基板9中の不純物のプロファイルがなまる、ともいう。)を抑制しつつ不純物の活性化を行うことができる。
【0048】
また、主加熱の前に加熱プレート74により基板9を予備加熱しておくことにより、フラッシュランプ69からの光の照射によって基板9の表面温度を処理温度まで速やかに上昇させることができる。
【0049】
なお、主加熱の際にフラッシュランプ69からの光がライナ20に入射することがあっても、ブラスト処理により粗面化されたライナ20の外面(チャンバ本体6に対向する面)により光がある程度遮られるため、チャンバ本体6の内側の表面が光に曝されて変質、あるいは、劣化する現象を抑制することができる。
【0050】
主加熱の終了後、サセプタ昇降機構4によりサセプタ7およびヒータリフレクタ30が再び図1に示す受渡位置まで下降し(ステップS19)、基板9がサセプタ7から支持ピン70へと渡される。続いて、開閉弁80および81が閉じられて窒素ガスの導入が停止され(ステップS20)、ゲートバルブ68により閉鎖されていた開口部66が開放される(ステップS21)。支持ピン70上に載置された基板9は搬送ロボットにより搬出され(ステップS22)、熱処理装置1による一連の熱処理動作が完了する。
【0051】
ところで、フラッシュランプを用いて行う熱処理においては、フラッシュランプからの光の照射により極めて短時間に基板の表面温度を上昇させるため、光が照射された側の表面の急速な熱膨張により基板が粉々に割れて飛散することがある。
【0052】
熱処理装置1では、図6に示すようにサセプタ7およびヒータリフレクタ30がチャンバ底部62に対して上昇した状態、すなわち、サセプタ7およびヒータリフレクタ30が処理位置に配置された状態において、ライナ20がヒータリフレクタ30とともに、チャンバ本体6内のサセプタ7および基板9の周囲にラビリンス構造60を形成するため、熱処理中に基板9が割れることがあっても、基板9の破片の飛散は、ラビリンス構造60、リフレクタ底部32および透光板61により囲まれる空間(以下、「処理空間」という。)651内で抑えられ、その外側には破片はほとんど飛散しない。
【0053】
ラビリンス構造60は具体的には、サセプタ7の外周に配置されるライナ円筒部27、ライナ円筒部27のサセプタ7に保持される基板9側の端部から外側に広がるライナリング部26、ライナ円筒部27の外周を囲むリフレクタ円筒部31、および、リフレクタ円筒部31のライナリング部26とは反対側の端部から内側に広がるリフレクタ底部32により形成される。リフレクタ円筒部31はライナリング部26から所定の間隙を隔てて配置され、リフレクタ底部32はライナ円筒部27のライナリング部26とは反対側の端部から所定の間隙を隔てて配置される。
【0054】
このように、熱処理装置1では、ライナ20とヒータリフレクタ30とによりサセプタ7の外周にてラビリンス構造60が形成されるため、基板9の被処理面側の処理空間651がチャンバ65内の他の空間から分離され、チャンバ65内で基板9が割れることがあっても、簡単な構造で基板の破片の飛散を抑制することができる。その結果、サセプタ7をチャンバ本体6から取り出すことなく、サセプタ7の近傍の清掃のみで熱処理装置1を復旧することができ、熱処理工程のダウンタイムを低減し、熱処理装置1の稼働率を向上することができる。
【0055】
また、リフレクタ円筒部31とリフレクタ底部32とが分離可能とされるため、ヒータリフレクタ30のコーナ部(すなわち、リフレクタ円筒部31とリフレクタ底部32との接触部近傍)を容易に清掃することができる。
【0056】
さらに、ライナ20がチャンバ本体6に対して着脱可能とされるため、処理空間651の外側まで基板9の破片が飛散するような破損が発生した場合、あるいは、軽度の破損が繰り返された場合であっても、ライナ20を取り外して容易に清掃することができる。また、ライナ底部24に図3に示す突出部28が設けられているため、ライナ20を取り外さずに清掃しても貫通孔21または22から破片が落下することを防止できる。なお、このようなライナ20の清掃をより容易にするために、ライナ20の内側の表面(既述のブラスト処理が施された表面以外の表面)は平滑にされることが好ましい。
【0057】
熱処理装置1では、チャンバ65内における窒素ガスの流れや、チャンバ本体6の熱分布の不均一等の影響により基板9の温度分布がばらつく(具体的には、導入路78および開口部66の側で低温となり、その他の部分で高温となる)ことがあるが、ラビリンス構造60により処理空間651における窒素ガスの流れが抑制される(整流されると捉えることもできる。)ことにより、基板9の温度分布のばらつきを抑制することができる。
【0058】
また、熱処理装置1では、図6に示すようにヒータリフレクタ30がサセプタ7とともに上昇し、ヒータリフレクタ30がチャンバ底部62から上昇した状態において、チャンバ65内にラビリンス構造60が形成されるため、熱処理装置1の構造を簡素化することができる。
【0059】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
【0060】
例えば、光照射部5では、フラッシュランプ69の数、配列または形状は上記実施の形態に示したものに限定されず、熱処理される基板9の大きさ等の諸条件に合わせて適宜変更が可能である。また、キセノンフラッシュランプに代えて、クリプトンフラッシュランプが用いられてもよく、フラッシュランプでないハロゲンランプ等の他の光源が用いられてもよい。さらには、基板9の主加熱は光の照射以外の手法により行われてもよく、予備加熱が省かれてもよい。例えば、加熱プレート74のみによって加熱を伴う処理が行われてもよい。
【0061】
ヒータリフレクタ30では、リフレクタ円筒部31とリフレクタ底部32とは一体的に形成されてもよい。また、サセプタ7から下方へと放射される熱エネルギーが許容範囲内である、または、サセプタ7の下面が別部材で覆われている等の場合は、リフレクタ底部32は省略されてもよい。リフレクタ底部32が省略される場合であっても、基板9の大きな破片をラビリンス構造60およびサセプタ7により処理空間651内部に留めることができ、清掃を容易に行うことができる。なお、比較的小さな破片がサセプタ7とライナ円筒部27との間隙から処理空間651の外側のチャンバ65内に飛散したとしても、ライナ底部24等を清掃することにより容易に熱処理装置1を復旧することができる。
【0062】
ラビリンス構造60は、必ずしもライナ20とヒータリフレクタ30とにより形成される必要はなく、例えば、ライナ20に代えて透光板61から垂下される円筒状の部材が設けられてもよい。また、ヒータリフレクタ30に代えてヒータリフレクタ30を保護する保護部材等の他の環状の部材が利用されてもよい。もちろん、ラビリンス構造を形成するために必要に応じて別途環状の部材が設けられてもよい。
【0063】
熱処理装置1では、基板9に対して、不純物の活性化処理以外にも、酸化、アニール、CVD等の様々な加熱を伴う処理が行われてよい。また、熱処理装置1は、半導体基板のみならず、液晶表示装置やプラズマ表示装置等のフラットパネル表示装置用のガラス基板に対する熱処理にも利用することができる。
【0064】
【発明の効果】
本発明では、チャンバ本体内で基板が割れた場合であっても、簡単な構造で基板の破片の飛散を抑制することができる。
【0065】
請求項2の発明では、筒部と底部との接触部近傍を容易に清掃することができる。
【0066】
請求項3、7および9の発明では、熱処理装置の構造を簡素化することができる。
【0067】
請求項6の発明では、ライナを容易に清掃することができる。
【0068】
請求項11の発明では、基板の表面温度を短時間で昇降することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一の実施の形態に係る熱処理装置の構成を示す図である。
【図2】ヒータリフレクタを示す斜視図である。
【図3】ライナを示す斜視図である。
【図4】熱処理装置の動作の流れを示す図である。
【図5】熱処理装置の動作の流れを示す図である。
【図6】熱処理装置の構成を示す他の図である。
【符号の説明】
1 熱処理装置
4 サセプタ昇降機構
5 光照射部
6 チャンバ本体
7 サセプタ
9 基板
20 ライナ
26 ライナリング部
27 ライナ円筒部
30 ヒータリフレクタ
31 リフレクタ円筒部
32 リフレクタ底部
60 ラビリンス構造
62 チャンバ底部
65 チャンバ
69 フラッシュランプ
S11〜S22 ステップ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat treatment apparatus for performing a process involving heating on a substrate.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, heat treatment is performed on a substrate at various stages of manufacturing a semiconductor substrate or the like (hereinafter simply referred to as “substrate”), and one of the heat treatment methods is a rapid thermal process (hereinafter referred to as “RTP”). ") Is used. In RTP, a substrate in a processing chamber is heated with a halogen lamp or the like and heated to a predetermined temperature in a short time, thereby reducing the thickness of an insulating film such as an oxide film and activating an impurity added by an ion implantation method. It is possible to realize a treatment that is difficult by a long-time heat treatment using a conventional electric furnace, such as suppression of impurity re-diffusion. In recent years, a technique for heating a substrate in a shorter time using a flash lamp as a substrate heating source has been proposed.
[0003]
By the way, not only RTP but also a heat treatment apparatus for performing heat treatment on a substrate, it is necessary to keep the inside of the heat treatment chamber clean so that unnecessary particles do not adhere to the surface of the substrate and deteriorate the quality. Various techniques have been proposed to prevent the heat treatment chamber from being contaminated by particles) or the like.
[0004]
For example, in Patent Document 1, since the edge portion of the susceptor that supports the substrate and the edge portion of the preheating ring have complementary staircase shapes, the unnecessary material is prevented from being deposited on the back surface of the susceptor, and the unnecessary material is peeled off. A technique for suppressing generation of particles at the time is disclosed.
[0005]
Patent Document 2 discloses a technique for preventing vapor deposition of unnecessary materials on the back surface of the heat generating plate and the like by air-tightly welding the heat generating plate for heating the substrate and the heat reflecting plate cover.
[0006]
Furthermore, in the vapor phase growth apparatus disclosed in Patent Document 3, the skirt portions suspended from the respective edge portions of the susceptor and the ring are arranged so as to face each other, thereby preventing the susceptor from being damaged and the rear surface of the susceptor and the wall surface in the heat treatment chamber. A technique for suppressing the deposition of unwanted materials on the surface is disclosed.
[0007]
[Patent Document 1]
JP 7-78863 A
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-326788
[Patent Document 3]
JP 2000-12470 A
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the cause of contamination in the heat treatment chamber includes not only particles generated when the above-described deposited unnecessary materials are peeled off, but also fragments of the substrate cracked during the processing. In particular, in the heat treatment performed using a flash lamp, the substrate may be shattered due to rapid thermal expansion of the surface in order to raise the surface temperature of the substrate in a very short time.
[0009]
In conventional equipment, broken substrate fragments are scattered over a wide area in the heat treatment chamber and enter the gaps of complex structures. To remove the cause of contamination and restore the equipment, open the heat treatment chamber Need to be cleaned, which takes a lot of time and effort. Although it is conceivable to increase the susceptor as one method for suppressing the scattering of such fragments in the vicinity of the susceptor holding the substrate, this method is not practical because it directly leads to an increase in the size of the entire heat treatment apparatus.
[0010]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to suppress scattering of fragments of a substrate with a simple structure even when the substrate is cracked in a heat treatment chamber.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is a heat treatment apparatus for performing a process with heating on a substrate, and heats the substrate while holding the substrate in the chamber body, and forming a space for processing the substrate. A labyrinth structure disposed in the chamber body together with the heat reflecting portion, the heat reflecting portion that reflects at least the heat energy radiated from the holding portion at the outer periphery of the holding portion, and the outer periphery of the holding portion. And an annular portion that forms
[0012]
Invention of Claim 2 is the heat processing apparatus of Claim 1, Comprising: The said heat | fever reflection part is mounted so that the cylinder part surrounding the outer periphery of the said holding | maintenance part and the said cylinder part can be separated, And a bottom portion that covers a surface opposite to the surface of the holding portion that holds the substrate.
[0013]
Invention of Claim 3 is the heat processing apparatus of Claim 1 or 2, Comprising: The raising / lowering mechanism which raises / lowers the said holding part with respect to the bottom face of the said chamber main body is further provided, and the said heat | fever reflective part is the said holding | maintenance The labyrinth structure is formed in a state where the heat reflecting part is raised and lowered together with the part and raised with respect to the bottom surface.
[0014]
A fourth aspect of the present invention is the heat treatment apparatus according to any one of the first to third aspects, further comprising a light irradiation unit that irradiates the substrate with light and heats the substrate.
[0015]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a heat treatment apparatus for performing a process involving heating on a substrate, a chamber body that forms a space for processing the substrate, a holding unit that holds the substrate in the chamber body, and the holding A heating unit that heats the substrate held by the unit, a liner that surrounds the outer periphery of the holding unit, and an annular unit that is disposed on the outer periphery of the holding unit and forms a labyrinth structure in the chamber body together with the liner .
[0016]
A sixth aspect of the present invention is the heat treatment apparatus according to the fifth aspect, wherein the liner is detachable from the chamber body.
[0017]
The invention according to claim 7 is the heat treatment apparatus according to claim 5 or 6, further comprising an elevating mechanism for raising and lowering the holding portion relative to a bottom surface of the chamber body, wherein the annular portion is the holding portion. The labyrinth structure is formed in a state where the annular portion is raised with respect to the bottom surface.
[0018]
The invention according to claim 8 is a heat treatment apparatus for performing a process involving heating on a substrate, a chamber main body that forms a space for processing the substrate, a holding unit that holds the substrate in the chamber main body, and the holding A heating part for heating the substrate held by the part, and a first annular part and a second annular part that form a labyrinth structure on the outer periphery of the holding part, wherein the first annular part is an outer periphery of the holding part A first cylindrical portion surrounding the first cylindrical portion, and a first support portion extending outward from a substrate-side end portion held by the holding portion of the first cylindrical portion, wherein the second annular portion is the first cylindrical portion. A second cylindrical portion that surrounds the outer periphery of the portion and is spaced from the first support portion by a predetermined gap, and extends from the end of the second cylindrical portion opposite to the first support portion to the inside. A predetermined gap is arranged from the other end of the first cylindrical portion. And a second supporting portion being.
[0019]
The invention according to claim 9 is the heat treatment apparatus according to claim 8, further comprising an elevating mechanism for elevating and lowering the holding part relative to the bottom surface of the chamber body, wherein the second annular part is the holding part. The labyrinth structure is formed in a state where the second annular portion is raised with respect to the bottom surface.
[0020]
A tenth aspect of the present invention is the heat treatment apparatus according to any one of the fifth to ninth aspects, wherein the heating unit is a light irradiation unit that irradiates the substrate with light to heat the substrate.
[0021]
The invention according to claim 11 is the heat treatment apparatus according to claim 4 or 10, wherein the light irradiation unit has a flash lamp.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a heat treatment apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. The heat treatment apparatus 1 irradiates a semiconductor substrate 9 (hereinafter referred to as “substrate 9”) with light and heats it. It is an apparatus that performs the accompanying process.
[0023]
The heat treatment apparatus 1 includes a chamber side portion 63 having a substantially cylindrical inner wall, a chamber bottom portion 62 that covers a lower portion of the chamber side portion 63, and a translucent plate 61 that covers an upper portion of the chamber side portion 63. A chamber body 6 is formed which forms a space (hereinafter referred to as “chamber”) 65 for heat treatment.
[0024]
The heat treatment apparatus 1 also includes a susceptor 7 that heats the substrate 9 while holding the substrate 9 in the chamber body 6, a heater reflector 30 that reflects thermal energy radiated from the susceptor 7, and the susceptor 7 on the bottom surface of the chamber body 6. A susceptor elevating mechanism 4 that moves up and down with respect to a certain chamber bottom 62, a liner 20 disposed on the outer periphery of the susceptor 7, a light irradiating unit 5 that irradiates light to the substrate 9 held by the susceptor 7, The control part 8 which controls these structures and performs heat processing is provided.
[0025]
The translucent plate 61 is formed of, for example, a material having infrared transparency such as quartz, and functions as a chamber window that transmits light from the light irradiation unit 5 and guides it to the chamber 65.
[0026]
The chamber bottom 62 and the chamber side 63 are made of, for example, a metal material having excellent strength and heat resistance, such as stainless steel. The chamber bottom 62 penetrates the susceptor 7 and attaches the substrate 9 to its lower surface ( A plurality of support pins 70 are erected to support from the surface opposite to the side irradiated with light from the light irradiation unit 5.
[0027]
The chamber side 63 has an opening 66 for carrying in and out the substrate 9, and the opening 66 can be opened and closed by a gate valve 68 that rotates about a shaft 67. A portion of the chamber side 63 opposite to the opening 66 has a processing gas (for example, nitrogen (N 2 ) Gas) is provided, and is connected to a supply device (not shown) via an on-off valve 80. Further, the opening 66 is formed with a discharge path 79 for discharging the gas in the chamber, and is connected to an exhaust device (not shown) via an on-off valve 81.
[0028]
The susceptor 7 includes a heating plate 74 that preheats the substrate 9 (so-called assist heating), and a heat diffusion plate 73 that is installed on the upper surface of the heating plate 74 (the surface on the side where the susceptor 7 holds the substrate 9). A pin 75 for preventing the displacement of the substrate 9 is provided on the upper surface of the heat diffusion plate 73. A cylindrical body 41 that supports the susceptor 7 is provided on the lower surface side of the heating plate 74.
[0029]
The heating plate 74 is made of aluminum nitride, and has a heater (not shown) inside and a sensor for controlling the heater. The thermal diffusion plate 73 is made of sapphire (Al 2 O 3 : Aluminum oxide), quartz, etc., and diffuses the thermal energy radiated from the heating plate 74.
[0030]
The heater reflector 30 is made of quartz and is disposed around the susceptor 7 and the cylindrical body 41. FIG. 2 is a perspective view showing the heater reflector 30. The heater reflector 30 includes an annular reflector cylindrical portion 31 that surrounds the outer periphery of the susceptor 7 shown in FIG. 1, a reflector bottom portion 32 that covers a surface opposite to the surface of the susceptor 7 that holds the substrate 9, and a cylindrical body. A reflector lower portion 33 is provided around 41, and a reflector cylindrical portion 31 is detachably mounted on the reflector bottom portion 32. Here, the outer periphery of the susceptor 7 is the periphery of the surface extending from the edge of the surface of the susceptor 7 that holds the substrate 9 to the edge of the opposite surface (that is, the side surface of the substantially disc-shaped susceptor 7). In other words, it refers to the radially outer side of the substrate 9 held by the susceptor 7.
[0031]
The reflector bottom 32 is formed with a through hole 34 through which each of the plurality of support pins 70 passes. In addition, the entire surface of the heater reflector 30 is roughened by blasting to exhibit a satin pattern, and heat energy from the heating plate 74 is prevented from being transmitted to other than the heat diffusion plate 73.
[0032]
As shown in FIG. 1, the susceptor elevating mechanism 4 includes a moving plate 42, a guide member 43, a fixed plate 44, a ball screw 45, connecting members 46 and 47, a nut 48, and a motor 40. The moving plate 42 is connected to the susceptor 7 via the cylindrical body 41 and connected to the nut 48 via connecting members 46 and 47, and can be moved up and down by being guided by a guide member 43 whose upper end is fixed to the chamber bottom 62. The The motor 40 is installed at the center of a fixed plate 44 attached to the lower end of the guide member 43, and a ball screw 45 is connected thereto. When the susceptor 7 is moved up and down by the susceptor lifting mechanism 4, the motor 40 rotates the ball screw 45 under the control of the control unit 8, and the moving plate 42 connected to the nut 48 moves along the guide member 43. The susceptor 7 moves smoothly in the Z direction in FIG.
[0033]
Further, the lower end of the heater reflector 30 (that is, the end opposite to the reflector bottom 32 of the reflector lower portion 33) is fixed to the moving plate 42, and when the susceptor 7 moves up and down, the heater reflector 30 also moves up and down together with the susceptor 7. .
[0034]
A telescopic bellows 77 that surrounds the cylindrical body 41 and the reflector lower portion 33 is provided between the moving plate 42 and the chamber bottom 62. One end of the bellows 77 is connected to the chamber bottom 62 and the other end is connected to the moving plate 42 to keep the chamber 65 airtight. The bellows 77 is contracted when the susceptor elevating mechanism 4 raises the susceptor 7 and the heater reflector 30 with respect to the chamber bottom 62, and the bellows 77 is expanded when it is lowered.
[0035]
The liner 20 is made of, for example, quartz and is detachably attached to the chamber body 6 along the chamber bottom 62 and the chamber side 63 so as to surround the outer periphery of the susceptor 7 in the chamber 65.
[0036]
FIG. 3 is a perspective view showing the liner 20. The liner 20 includes a liner bottom 24 that covers the inner wall of the chamber bottom 62 shown in FIG. 1, a liner side 25 that covers the inner wall of the chamber side 63, and an upper end of the liner side 25 (opposite to the liner bottom 24). Liner ring portion 26 extending from the edge of the inner ring to the inside of the chamber 65 and an annular member integrally having a liner cylindrical portion 27 extending from the inner edge of the liner ring portion 26 to the liner bottom 24. . In FIG. 3, the liner bottom 24 is shown in the lower stage, and the liner side part 25, the liner ring part 26, and the liner cylindrical part 27 are shown in the upper stage.
[0037]
In the liner 20, the liner side portion 25 can be separated from the liner bottom portion 24 and the liner ring portion 26 can be separated from the liner side portion 25, so that the liner 20 can be easily attached to and detached from the chamber body 6.
[0038]
The liner bottom 24 is formed with a through hole 21 into which the cylindrical body 41 and the reflector lower portion 33 are inserted, and a through hole 22 into which the support pin 70 is inserted. An annular projecting portion 28 that slightly projects inward of 65 is provided. The position where the through hole 22 is formed corresponds to the position of the through hole 34 formed in the reflector bottom 32 shown in FIG.
[0039]
The liner side portion 25 has an opening 23 that allows the opening portion 66 and the chamber 65 to communicate with each other when the liner 20 is attached to the chamber body 6, and a flow through which the processing gas flowing from the introduction path 78 to the discharge path 79 passes. A path (not shown) is formed. Further, the outer surface of the liner 20 (that is, the surface facing the chamber bottom 62 and the chamber side 63) is roughened by blasting to exhibit a satin pattern.
[0040]
The light irradiation unit 5 shown in FIG. 1 includes a plurality of (25 in the present embodiment) xenon flash lamps (hereinafter simply referred to as “flash lamps”) 69 and a reflector 71. The plurality of flash lamps 69 are rod-shaped lamps each having a long cylindrical shape, and the longitudinal directions of the flash lamps 69 are arranged in a plane parallel to each other along the main surface of the substrate 9 held by the susceptor 7. . The reflector 71 is provided above the plurality of flash lamps 69 so as to cover the entire flash lamp 69, and the surface thereof is roughened by blasting to exhibit a satin pattern. In addition, a light diffusing plate 72 is provided between the light irradiating unit 5 and the translucent plate 61. The surface of quartz glass that transmits infrared rays is subjected to light diffusion processing.
[0041]
4 and 5 are diagrams showing a flow of the operation of the heat treatment apparatus 1 when the substrate 9 is heat treated. In the present embodiment, the substrate 9 is a semiconductor substrate to which impurities are added by an ion implantation method, and the impurities added by the heat treatment by the heat treatment apparatus 1 are activated.
[0042]
When the substrate 9 is heat-treated by the heat treatment apparatus 1, first, the susceptor 7 is disposed at a position close to the chamber bottom 62 as shown in FIG. Hereinafter, the positions of the susceptor 7 and the heater reflector 30 in FIG. 1 in the chamber 65 are referred to as “delivery positions”. When the susceptor 7 and the heater reflector 30 are in the delivery position, the tip of the support pin 70 passes through the susceptor 7 and the heater reflector 30 and is positioned above the susceptor 7. Next, the opening 66 is opened, and the substrate 9 is carried into the chamber 65 through the opening 66 by a transfer robot (not shown) controlled by the control unit 8 (step S11). Placed on.
[0043]
Thereafter, the opening 66 is closed by the gate valve 68 (step S12), the on-off valves 80 and 81 are opened, and normal temperature nitrogen gas is introduced into the chamber 65 (step S13). As shown in FIG. 6, the susceptor elevating mechanism 4 raises the susceptor 7 and the heater reflector 30 to a position close to the translucent plate 61 (step S <b> 14), and a labyrinth structure 60 is formed around the susceptor 7. At this time, the substrate 9 is passed from the support pins 70 to the susceptor 7 and is held by the susceptor 7. Then, heat treatment is performed in a state where the susceptor 7 and the heater reflector 30 are raised with respect to the chamber bottom 62. Hereinafter, the positions of the susceptor 7 and the heater reflector 30 in the chamber 65 shown in FIG. 6 are referred to as “processing positions”. The distance between the susceptor 7 and the translucent plate 61 can be arbitrarily adjusted by controlling the amount of rotation of the motor 40 of the susceptor elevating mechanism 4.
[0044]
The susceptor 7 is preheated to a predetermined temperature by a heater built in the heating plate 74, and the substrate 9 is preheated by contacting the susceptor 7 (more precisely, the heat diffusion plate 73) (step S15). The temperature of the substrate 9 gradually increases. At this time, since the heat energy from the heating plate 74 is diffused by the heat diffusion plate 73, the substrate 9 is uniformly preheated. Further, heat energy such as heat rays radiated from the susceptor 7 is reflected by the reflector cylindrical portion 31 on the outer periphery of the susceptor 7 and by the reflector bottom portion 32 on the bottom surface side of the susceptor 7, thereby suppressing heat conduction to the surroundings. Therefore, the heat energy from the susceptor 7 can be efficiently used for preheating the substrate 9.
[0045]
The surface temperature of the substrate 9 is continuously and indirectly measured by the temperature sensor in the heating plate 74 (step S16), and the measured temperature reaches a set preheating temperature (hereinafter referred to as “set temperature”). It is determined whether or not it has been done (step S17).
The set temperature is about 200 ° C. to 600 ° C., preferably about 350 ° C. to 550 ° C., in which impurities added to the substrate 9 are not likely to diffuse due to heat.
[0046]
When the surface temperature of the substrate 9 is lower than the set temperature, the process returns to step S15 and the preheating is continued, and the surface temperature of the substrate 9 is set by measuring and confirming the surface temperature of the substrate 9 (steps S15 and S16). It repeats until it becomes more than temperature (step S17). When the surface temperature is equal to or higher than the set temperature, flash light is emitted from the light irradiation unit 5 toward the substrate 9 under the control of the control unit 8 (step S18). At this time, a part of the light emitted from the flash lamp 69 of the light irradiation unit 5 passes through the light diffusing plate 72 and the light transmitting plate 61 and goes directly into the chamber 65, and the other part is temporarily reflected by the reflector 71. After being reflected, the light passes through the light diffusing plate 72 and the light transmitting plate 61 and travels into the chamber 65. By irradiation with these lights, the surface temperature of the substrate 9 is changed to be different from preheating. Heating to raise the processing temperature is referred to as “main heating”). Thus, the main heating is performed by light irradiation, whereby the surface temperature of the substrate 9 can be raised and lowered in a short time.
[0047]
The light irradiated from the light irradiation unit 5, that is, the flash lamp 69, is converted to a light pulse in which the electrostatic energy stored in advance is extremely short, and the irradiation time is about 0.1 to 10 milliseconds. The surface temperature of the substrate 9 which is a short and strong flash and is mainly heated by the light from the flash lamp 69 instantaneously rises to a processing temperature of about 1000 ° C. to 1100 ° C., and the impurities added to the substrate 9 are activated. Is done. At this time, since the surface temperature of the substrate 9 rises to the processing temperature in a very short time and rapidly decreases, diffusion of impurities added to the substrate 9 due to heat (this diffusion phenomenon is caused by the profile of the impurities in the substrate 9). Impurities can be activated while suppressing (also referred to as rounding).
[0048]
Further, by preheating the substrate 9 with the heating plate 74 before the main heating, the surface temperature of the substrate 9 can be quickly raised to the processing temperature by irradiation with light from the flash lamp 69.
[0049]
Even if light from the flash lamp 69 may enter the liner 20 during the main heating, the light is to some extent due to the outer surface of the liner 20 (surface facing the chamber body 6) roughened by blasting. Since it is blocked, it is possible to suppress a phenomenon in which the inner surface of the chamber body 6 is exposed to light and deteriorates or deteriorates.
[0050]
After the main heating is completed, the susceptor 7 and the heater reflector 30 are again lowered to the delivery position shown in FIG. 1 by the susceptor elevating mechanism 4 (step S19), and the substrate 9 is delivered from the susceptor 7 to the support pins 70. Subsequently, the on-off valves 80 and 81 are closed to stop the introduction of nitrogen gas (step S20), and the opening 66 closed by the gate valve 68 is opened (step S21). The substrate 9 placed on the support pins 70 is unloaded by the transfer robot (step S22), and a series of heat treatment operations by the heat treatment apparatus 1 is completed.
[0051]
By the way, in the heat treatment performed using a flash lamp, the surface temperature of the substrate is raised in a very short time by irradiation with light from the flash lamp, so the substrate is shattered by rapid thermal expansion of the surface irradiated with light. May break and scatter.
[0052]
In the heat treatment apparatus 1, as shown in FIG. 6, in a state where the susceptor 7 and the heater reflector 30 are raised with respect to the chamber bottom 62, that is, in a state where the susceptor 7 and the heater reflector 30 are disposed at the processing position, Since the labyrinth structure 60 is formed around the susceptor 7 and the substrate 9 in the chamber body 6 together with the reflector 30, even if the substrate 9 is cracked during the heat treatment, the scattered pieces of the substrate 9 are scattered by the labyrinth structure 60, It is restrained in a space (hereinafter referred to as “processing space”) 651 surrounded by the reflector bottom 32 and the translucent plate 61, and almost no debris is scattered outside.
[0053]
Specifically, the labyrinth structure 60 includes a liner cylindrical portion 27 disposed on the outer periphery of the susceptor 7, a liner ring portion 26 that extends outward from an end of the liner cylindrical portion 27 that is held by the susceptor 7 on the substrate 9 side, and a liner cylinder. The reflector cylindrical portion 31 that surrounds the outer periphery of the portion 27, and the reflector bottom portion 32 that extends inward from the end opposite to the liner ring portion 26 of the reflector cylindrical portion 31 are formed. The reflector cylindrical portion 31 is disposed with a predetermined gap from the liner ring portion 26, and the reflector bottom portion 32 is disposed with a predetermined gap from an end portion of the liner cylindrical portion 27 opposite to the liner ring portion 26.
[0054]
As described above, in the heat treatment apparatus 1, the labyrinth structure 60 is formed on the outer periphery of the susceptor 7 by the liner 20 and the heater reflector 30, so that the processing space 651 on the processing surface side of the substrate 9 becomes the other in the chamber 65. Even if the substrate 9 is separated from the space and the substrate 9 may be broken in the chamber 65, scattering of the fragments of the substrate can be suppressed with a simple structure. As a result, the heat treatment apparatus 1 can be restored only by cleaning the vicinity of the susceptor 7 without removing the susceptor 7 from the chamber body 6, reducing the downtime of the heat treatment process and improving the operating rate of the heat treatment apparatus 1. be able to.
[0055]
Further, since the reflector cylindrical portion 31 and the reflector bottom portion 32 can be separated, the corner portion of the heater reflector 30 (that is, the vicinity of the contact portion between the reflector cylindrical portion 31 and the reflector bottom portion 32) can be easily cleaned. .
[0056]
Further, since the liner 20 can be attached to and detached from the chamber body 6, when damage such as fragments of the substrate 9 scatters to the outside of the processing space 651 or when minor damage is repeated. Even if it exists, the liner 20 can be removed and it can clean easily. Moreover, since the protrusion part 28 shown in FIG. 3 is provided in the liner bottom part 24, even if it cleans without removing the liner 20, it can prevent that a fragment falls from the through-hole 21 or 22. FIG. In order to make cleaning of the liner 20 easier, it is preferable that the inner surface of the liner 20 (a surface other than the surface subjected to the blasting process described above) be smoothed.
[0057]
In the heat treatment apparatus 1, the temperature distribution of the substrate 9 varies due to the influence of the flow of nitrogen gas in the chamber 65 and the nonuniformity of the heat distribution in the chamber body 6 (specifically, the side of the introduction path 78 and the opening 66). However, the labyrinth structure 60 suppresses the flow of nitrogen gas in the processing space 651 (it can also be regarded as rectified). Variations in temperature distribution can be suppressed.
[0058]
Further, in the heat treatment apparatus 1, the labyrinth structure 60 is formed in the chamber 65 in a state where the heater reflector 30 is lifted together with the susceptor 7 and the heater reflector 30 is lifted from the chamber bottom 62 as shown in FIG. The structure of the device 1 can be simplified.
[0059]
As mentioned above, although embodiment of this invention has been described, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible.
[0060]
For example, in the light irradiation unit 5, the number, arrangement, or shape of the flash lamps 69 is not limited to those shown in the above embodiment, and can be appropriately changed according to various conditions such as the size of the substrate 9 to be heat-treated. It is. Further, instead of the xenon flash lamp, a krypton flash lamp may be used, or another light source such as a halogen lamp that is not a flash lamp may be used. Furthermore, the main heating of the substrate 9 may be performed by a method other than the light irradiation, and the preliminary heating may be omitted. For example, a process involving heating may be performed only by the heating plate 74.
[0061]
In the heater reflector 30, the reflector cylindrical portion 31 and the reflector bottom portion 32 may be integrally formed. Further, when the thermal energy radiated downward from the susceptor 7 is within an allowable range, or when the lower surface of the susceptor 7 is covered with another member, the reflector bottom 32 may be omitted. Even when the reflector bottom portion 32 is omitted, a large piece of the substrate 9 can be kept inside the processing space 651 by the labyrinth structure 60 and the susceptor 7, and cleaning can be easily performed. Even if relatively small debris scatters from the gap between the susceptor 7 and the liner cylindrical portion 27 into the chamber 65 outside the processing space 651, the heat treatment apparatus 1 can be easily restored by cleaning the liner bottom 24 and the like. be able to.
[0062]
The labyrinth structure 60 does not necessarily need to be formed by the liner 20 and the heater reflector 30. For example, a cylindrical member suspended from the translucent plate 61 may be provided instead of the liner 20. Moreover, it replaces with the heater reflector 30, and other cyclic | annular members, such as a protection member which protects the heater reflector 30, may be utilized. Of course, an additional annular member may be provided as necessary to form the labyrinth structure.
[0063]
In the heat treatment apparatus 1, the substrate 9 may be subjected to various heating processes such as oxidation, annealing, and CVD in addition to the impurity activation process. The heat treatment apparatus 1 can be used not only for semiconductor substrates but also for heat treatment for glass substrates for flat panel display devices such as liquid crystal display devices and plasma display devices.
[0064]
【The invention's effect】
In the present invention, even if the substrate is cracked in the chamber body, scattering of the fragments of the substrate can be suppressed with a simple structure.
[0065]
In invention of Claim 2, the contact part vicinity of a cylinder part and a bottom part can be cleaned easily.
[0066]
In the inventions of claims 3, 7 and 9, the structure of the heat treatment apparatus can be simplified.
[0067]
In the invention of claim 6, the liner can be easily cleaned.
[0068]
In the invention of claim 11, the surface temperature of the substrate can be raised and lowered in a short time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a heat treatment apparatus according to an embodiment.
FIG. 2 is a perspective view showing a heater reflector.
FIG. 3 is a perspective view showing a liner.
FIG. 4 is a diagram showing an operation flow of the heat treatment apparatus.
FIG. 5 is a diagram showing a flow of operation of the heat treatment apparatus.
FIG. 6 is another diagram showing the configuration of the heat treatment apparatus.
[Explanation of symbols]
1 Heat treatment equipment
4 Susceptor lifting mechanism
5 Light irradiation part
6 Chamber body
7 Susceptor
9 Board
20 liner
26 Liner section
27 Liner cylinder
30 Heater reflector
31 Reflector cylindrical part
32 Reflector bottom
60 Labyrinth structure
62 Chamber bottom
65 chambers
69 Flash lamp
Steps S11 to S22

Claims (11)

基板に加熱を伴う処理を行う熱処理装置であって、
基板を処理する空間を形成するチャンバ本体と、
前記チャンバ本体内において基板を保持しつつ前記基板を加熱する保持部と、前記保持部から放射される熱エネルギーを少なくとも前記保持部の外周にて反射する熱反射部と、
前記保持部の外周に配置され、前記熱反射部とともに前記チャンバ本体内にラビリンス構造を形成する環状部と、を備えることを特徴とする熱処理装置。
A heat treatment apparatus for performing a treatment involving heating on a substrate,
A chamber body forming a space for processing a substrate;
A holding unit that heats the substrate while holding the substrate in the chamber body, and a heat reflecting unit that reflects at least the heat energy radiated from the holding unit on the outer periphery of the holding unit;
A heat treatment apparatus comprising: an annular portion disposed on an outer periphery of the holding portion and forming a labyrinth structure in the chamber body together with the heat reflecting portion.
請求項1に記載の熱処理装置であって、
前記熱反射部が、
前記保持部の外周を囲む筒部と、
前記筒部が分離可能に載置され、前記保持部の基板を保持する側の面とは反対側の面を覆う底部と、を有することを特徴とする熱処理装置。
The heat treatment apparatus according to claim 1,
The heat reflecting portion is
A cylindrical portion surrounding the outer periphery of the holding portion;
An apparatus for heat treatment, comprising: a cylindrical portion that is detachably mounted; and a bottom portion that covers a surface opposite to a surface of the holding portion that holds the substrate.
請求項1または2に記載の熱処理装置であって、
前記保持部を前記チャンバ本体の底面に対して昇降する昇降機構をさらに備え、
前記熱反射部が前記保持部と共に昇降し、前記熱反射部が前記底面に対して上昇した状態において前記ラビリンス構造が形成されることを特徴とする熱処理装置。
The heat treatment apparatus according to claim 1 or 2,
An elevating mechanism for elevating and lowering the holding unit relative to the bottom surface of the chamber body;
The heat treatment apparatus characterized in that the labyrinth structure is formed in a state in which the heat reflecting part moves up and down together with the holding part and the heat reflecting part rises with respect to the bottom surface.
請求項1ないし3のいずれかに記載の熱処理装置であって、基板に光を照射して前記基板を加熱する光照射部をさらに備えることを特徴とする熱処理装置。4. The heat treatment apparatus according to claim 1, further comprising a light irradiation unit that irradiates the substrate with light and heats the substrate. 基板に加熱を伴う処理を行う熱処理装置であって、
基板を処理する空間を形成するチャンバ本体と、
前記チャンバ本体内において基板を保持する保持部と、
前記保持部に保持される基板を加熱する加熱部と、
前記保持部の外周を囲むライナと、
前記保持部の外周に配置されて前記ライナとともに前記チャンバ本体内にラビリンス構造を形成する環状部と、を備えることを特徴とする熱処理装置。
A heat treatment apparatus for performing a treatment involving heating on a substrate,
A chamber body forming a space for processing a substrate;
A holding unit for holding a substrate in the chamber body;
A heating unit for heating the substrate held by the holding unit;
A liner surrounding the outer periphery of the holding portion;
And an annular portion that is disposed on an outer periphery of the holding portion and forms a labyrinth structure in the chamber body together with the liner.
請求項5に記載の熱処理装置であって、
前記ライナが、前記チャンバ本体に対して着脱自在とされることを特徴とする熱処理装置。
The heat treatment apparatus according to claim 5,
The heat treatment apparatus, wherein the liner is detachable from the chamber body.
請求項5または6に記載の熱処理装置であって、
前記保持部を前記チャンバ本体の底面に対して昇降する昇降機構をさらに備え、
前記環状部が前記保持部と共に昇降し、前記環状部が前記底面に対して上昇した状態において前記ラビリンス構造が形成されることを特徴とする熱処理装置。
The heat treatment apparatus according to claim 5 or 6,
An elevating mechanism for elevating and lowering the holding unit relative to the bottom surface of the chamber body;
The heat treatment apparatus, wherein the labyrinth structure is formed in a state in which the annular portion is lifted and lowered together with the holding portion, and the annular portion is raised with respect to the bottom surface.
基板に加熱を伴う処理を行う熱処理装置であって、
基板を処理する空間を形成するチャンバ本体と、
前記チャンバ本体内において基板を保持する保持部と、
前記保持部に保持される基板を加熱する加熱部と、
前記保持部の外周にてラビリンス構造を形成する第1環状部および第2環状部と、を備え、
前記第1環状部が、
前記保持部の外周を囲む第1円筒部と、
前記第1円筒部の前記保持部に保持される基板側の端部から外側に広がる第1支持部と、を有し、
前記第2環状部が、
前記第1円筒部の外周を囲むとともに前記第1支持部から所定の間隙を隔てて配置される第2円筒部と、
前記第2円筒部の前記第1支持部とは反対側の端部から内側に広がるとともに前記第1円筒部のもう一方の端部から所定の間隙を隔てて配置される第2支持部と、を有することを特徴とする熱処理装置。
A heat treatment apparatus for performing a treatment involving heating on a substrate,
A chamber body forming a space for processing a substrate;
A holding unit for holding a substrate in the chamber body;
A heating unit for heating the substrate held by the holding unit;
A first annular portion and a second annular portion forming a labyrinth structure on the outer periphery of the holding portion,
The first annular portion is
A first cylindrical portion surrounding the outer periphery of the holding portion;
A first support portion extending outward from an end portion on the substrate side held by the holding portion of the first cylindrical portion,
The second annular portion is
A second cylindrical portion that surrounds an outer periphery of the first cylindrical portion and is disposed with a predetermined gap from the first support portion;
A second support portion that extends inward from an end opposite to the first support portion of the second cylindrical portion and is disposed with a predetermined gap from the other end portion of the first cylindrical portion; The heat processing apparatus characterized by having.
請求項8に記載の熱処理装置であって、
前記保持部を前記チャンバ本体の底面に対して昇降する昇降機構をさらに備え、
前記第2環状部が前記保持部と共に昇降し、前記第2環状部が前記底面に対して上昇した状態において前記ラビリンス構造が形成されることを特徴とする熱処理装置。
The heat treatment apparatus according to claim 8,
An elevating mechanism for elevating and lowering the holding unit relative to the bottom surface of the chamber body;
The heat treatment apparatus characterized in that the labyrinth structure is formed in a state in which the second annular part moves up and down together with the holding part and the second annular part rises with respect to the bottom surface.
請求項5ないし9のいずれかに記載の熱処理装置であって、
前記加熱部が、基板に光を照射して前記基板を加熱する光照射部であることを特徴とする熱処理装置。
A heat treatment apparatus according to any one of claims 5 to 9,
The heat treatment apparatus, wherein the heating unit is a light irradiation unit that heats the substrate by irradiating the substrate with light.
請求項4または10に記載の熱処理装置であって、
前記光照射部がフラッシュランプを有することを特徴とする熱処理装置。
The heat treatment apparatus according to claim 4 or 10,
A heat treatment apparatus, wherein the light irradiation unit includes a flash lamp.
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