JP2005109090A - Heat treatment apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体ウェハーやガラス基板等の基板(以下、単に「基板」という。)に対して光を照射することによって、当該基板の熱処理を行う熱処理装置に関する。 The present invention relates to a heat treatment apparatus for performing heat treatment of a substrate such as a semiconductor wafer or a glass substrate (hereinafter simply referred to as “substrate”) by irradiating light.
従来より、半導体ウェハーのイオン活性化工程においては、イオン注入後の半導体ウェハーを、例えば1000〜1100℃程度の温度まで加熱(アニール)することによって、注入されたイオンの活性化を行っている。 Conventionally, in an ion activation process of a semiconductor wafer, the implanted wafer is activated by heating (annealing) the semiconductor wafer after ion implantation to a temperature of about 1000 to 1100 ° C., for example.
イオン活性化工程における半導体ウェハーの加熱には、ランプアニール装置等の熱処理装置が使用される。ランプアニール装置は、略水平な載置面上に載置した半導体ウェハーに対して、ハロゲンランプ等から照射される光のエネルギーを与えることによって、半導体ウェハーを昇温させる装置である。 A heat treatment apparatus such as a lamp annealing apparatus is used for heating the semiconductor wafer in the ion activation process. The lamp annealing device is a device that raises the temperature of a semiconductor wafer by applying energy of light emitted from a halogen lamp or the like to a semiconductor wafer placed on a substantially horizontal placement surface.
また、近年では、半導体ウェハーを加熱するための熱処理装置として、キセノンフラッシュランプ等を用いたフラッシュランプアニール装置が提案されている(例えば、特許文献1,2参照)。フラッシュランプアニール装置は、略水平な載置面上に載置した半導体ウェハーに対して、キセノンフラッシュランプ等からの閃光を照射することによって、半導体ウェハーの表面のみを極めて短時間(数ミリセカンド以下)に昇温させる装置である。 In recent years, a flash lamp annealing apparatus using a xenon flash lamp or the like has been proposed as a heat treatment apparatus for heating a semiconductor wafer (see, for example, Patent Documents 1 and 2). Flash lamp annealing equipment irradiates a semiconductor wafer mounted on a substantially horizontal mounting surface with flash light from a xenon flash lamp or the like, so that only the surface of the semiconductor wafer is exposed for a very short time (several milliseconds or less). ).
ハロゲンランプを用いたランプアニール装置では、半導体ウェハーの昇温速度は毎秒数百℃程度であるため、注入したイオンが加熱中に拡散してしまうところ、フラッシュランプアニール装置では、イオンが拡散するための十分な時間がないため、注入されたイオンを拡散させることなくイオン活性化を実行することができる。 In a lamp annealing apparatus using a halogen lamp, the temperature rise rate of the semiconductor wafer is about several hundred degrees Celsius per second. Therefore, the implanted ions diffuse during heating. In the flash lamp annealing apparatus, ions diffuse. Since there is not enough time, ion activation can be performed without diffusing the implanted ions.
これらのように、光を照射することによって半導体ウェハーを加熱する熱処理装置では、通常、水平姿勢に保持された半導体ウェハーに対して上方から光を照射する構成が採られる。そして、半導体ウェハーの表面に照射される光の照度分布をその面内において均一とするために、複数の棒状または球状のランプを水平面に沿って平面状に配列した光源が、従来より使用されている(例えば、特許文献1,2,3参照)。 As described above, in a heat treatment apparatus that heats a semiconductor wafer by irradiating light, a configuration is generally adopted in which light is irradiated from above on a semiconductor wafer held in a horizontal position. In order to make the illuminance distribution of the light irradiated to the surface of the semiconductor wafer uniform in the plane, a light source in which a plurality of rod-shaped or spherical lamps are arranged in a plane along a horizontal plane has been conventionally used. (For example, see Patent Documents 1, 2, and 3).
しかしながら、複数のランプを水平面に沿って平面状に配列した光源を使用した場合においても、そのランプの個数が有限である限り、当該光源から受ける光の照度分布は、厳密には均一になり得ない。すなわち、光源の下方の水平面内における照度分布は、図15のグラフに示したように、光源の中心直下位置から周辺に向かうにつれて、徐々に低下する傾向を示すことになる。 However, even when a light source in which a plurality of lamps are arranged in a plane along a horizontal plane is used, the illuminance distribution of light received from the light source can be strictly uniform as long as the number of the lamps is limited. Absent. That is, as shown in the graph of FIG. 15, the illuminance distribution in the horizontal plane below the light source tends to gradually decrease from the position immediately below the center of the light source toward the periphery.
このため、半導体ウェハー表面の加熱をその面内において厳密に均一に行うためには、このような複数のランプが作る照度分布の中心付近と周辺付近との差を低減する必要がある、という問題が残されていた。 For this reason, it is necessary to reduce the difference between the vicinity of the center and the vicinity of the illuminance distribution created by such a plurality of lamps in order to heat the surface of the semiconductor wafer strictly uniformly in the plane. Was left.
これは、光源を構成する複数のランプがハロゲンランプである場合とキセノンフラッシュランプである場合とに関わらず、生じる問題である。ただし、ハロゲンランプである場合には、以下の措置1)〜措置3)のいずれかを講じることによって、照度分布の中心付近と周辺付近との差を、ある程度低減することができる。
措置1):照射中の光の照度分布をモニタし、そのモニタ結果に基づいて各ランプの出力をフィードバック制御する。
措置2):半導体ウェハーと光源との間に光拡散板を配設し、光拡散板により拡散された光を半導体ウェハーに照射する。
措置3):光源の周辺付近に、比較的出力の高いランプを配列する。
This is a problem that occurs regardless of whether the plurality of lamps constituting the light source are halogen lamps or xenon flash lamps. However, in the case of a halogen lamp, the difference between the vicinity of the center of the illuminance distribution and the vicinity of the periphery can be reduced to some extent by taking any of the following measures 1) to 3).
Measure 1): Monitor the illuminance distribution of the light being irradiated and feedback control the output of each lamp based on the monitoring result.
Measure 2): A light diffusing plate is disposed between the semiconductor wafer and the light source, and the semiconductor wafer is irradiated with light diffused by the light diffusing plate.
Measure 3): Arrange lamps with relatively high output near the periphery of the light source.
しかしながら、光源を構成する複数のランプがキセノンフラッシュランプである場合には、これらの措置1)〜措置3)も、有効な措置とはなり難い。それは、以下の理由1)〜理由3)による。
理由1):キセノンフラッシュランプの場合、点灯が瞬間的であるため、措置1)のようなフィードバック制御を行うことが困難である。
理由2):キセノンフラッシュランプから照射される光の波長は比較的短いため、措置2)のように光拡散板を介すると照度の損失が大きくなる。
理由3):キセノンフラッシュランプは発光面が広く、単一のランプによって照射する範囲が広いため、措置3)によっても局所的な照度の調整を行うことが困難である。
However, when the plurality of lamps constituting the light source are xenon flash lamps, these measures 1) to 3) are unlikely to be effective measures. This is due to the following reasons 1) to 3).
Reason 1): In the case of a xenon flash lamp, since the lighting is instantaneous, it is difficult to perform feedback control as in measure 1).
Reason 2): Since the wavelength of the light emitted from the xenon flash lamp is relatively short, the loss of illuminance increases through the light diffusion plate as in measure 2).
Reason 3): Since the xenon flash lamp has a wide light-emitting surface and a wide range of illumination with a single lamp, it is difficult to adjust the local illuminance even by the measure 3).
したがって、光源を構成する複数のランプがフラッシュランプである場合には、その照度分布の中心付近と周辺付近との差を低減することは、特に困難となる。 Therefore, when the plurality of lamps constituting the light source are flash lamps, it is particularly difficult to reduce the difference between the vicinity of the center of the illuminance distribution and the vicinity of the periphery.
一方、処理対象の半導体ウェハーによっては、その表面に形成された電子回路パターンや薄膜などの影響によって、熱の吸収効率が面内において均一ではない場合もある。このような場合に、意識的に中心付近の照度を周辺付近より高くしたい場合もある。 On the other hand, depending on the semiconductor wafer to be processed, the heat absorption efficiency may not be uniform in the plane due to the influence of an electronic circuit pattern or a thin film formed on the surface. In such a case, there is a case where the illuminance near the center is consciously desired to be higher than the vicinity.
本発明は、これらの課題に鑑みてなされたものであり、基板の表面に適切な照度分布の光を照射することができる熱処理装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of these problems, and an object of the present invention is to provide a heat treatment apparatus that can irradiate the surface of a substrate with light having an appropriate illuminance distribution.
上記課題を解決するため、請求項1に係る発明は、光を照射することによって円板状の基板を加熱する熱処理装置であって、複数のフラッシュランプを水平面に沿って平面状に配列した光源と、前記光源の下方にて基板を水平姿勢に保持する保持手段と、前記光源からの照射光を前記保持手段に保持された基板の径方向へ偏向させる偏向手段と、を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is a heat treatment apparatus for heating a disk-shaped substrate by irradiating light, wherein a plurality of flash lamps are arranged in a plane along a horizontal plane. And holding means for holding the substrate in a horizontal position below the light source, and deflecting means for deflecting irradiation light from the light source in a radial direction of the substrate held by the holding means. And
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の熱処理装置であって、前記偏向手段は、前記光源と前記保持手段に保持された基板との間に水平姿勢に配設され、前記光源からの照射光を透過する有効部分において、中心付近の鉛直方向の厚みが周辺付近の鉛直方向の厚みよりも相対的に薄くなるように形成した透光板を含むことを特徴とする。 The invention according to claim 2 is the heat treatment apparatus according to claim 1, wherein the deflection unit is disposed in a horizontal posture between the light source and the substrate held by the holding unit, and from the light source In the effective portion that transmits the irradiation light, a translucent plate formed so that the vertical thickness near the center is relatively thinner than the vertical thickness near the periphery is included.
請求項3に係る発明は、請求項2に記載の熱処理装置であって、前記透光板は、前記有効部分の上面の中心付近に凹部を有することを特徴とする。 The invention according to claim 3 is the heat treatment apparatus according to claim 2, wherein the translucent plate has a recess in the vicinity of the center of the upper surface of the effective portion.
請求項4に係る発明は、請求項3に記載の熱処理装置であって、前記凹部の周縁部分は、外側に向かって肉厚となるような傾斜面となっていることを特徴とする。 The invention according to claim 4 is the heat treatment apparatus according to claim 3, characterized in that the peripheral portion of the concave portion is an inclined surface that becomes thicker toward the outside.
請求項5に係る発明は、請求項1に記載の熱処理装置であって、前記偏向手段は、前記光源と前記保持手段に保持された基板との間に水平姿勢に配設され、前記光源からの照射光を透過する有効部分において、中心付近の鉛直方向の厚みが周辺付近の鉛直方向の厚みよりも相対的に厚くなるように形成した透光板を含むことを特徴とする。
The invention according to
請求項6に係る発明は、請求項2から請求項5までのいずれかに記載の熱処理装置であって、前記偏向手段は、前記光源と前記保持手段に保持された基板との間に水平姿勢に配設される、前記透光板とは別体の補助透光板をさらに含み、前記補助透光板が、前記基板の径方向において変化する所定の厚薄分布を有することを特徴とする。 The invention according to claim 6 is the heat treatment apparatus according to any one of claims 2 to 5, wherein the deflecting unit has a horizontal posture between the light source and the substrate held by the holding unit. The auxiliary light-transmitting plate is provided separately from the light-transmitting plate, and the auxiliary light-transmitting plate has a predetermined thickness distribution that varies in the radial direction of the substrate.
請求項7に係る発明は、請求項2から請求項5までのいずれかに記載の熱処理装置であって、前記偏向手段は、前記光源と前記保持手段に保持された基板との間に水平姿勢に配設される、前記透光板とは別体の補助透光板をさらに含み、前記補助透光板は、平面視において前記透光板の前記有効部分よりも小さい面積を有することを特徴とする。 The invention according to claim 7 is the heat treatment apparatus according to any one of claims 2 to 5, wherein the deflecting unit is positioned horizontally between the light source and the substrate held by the holding unit. The auxiliary light-transmitting plate is provided separately from the light-transmitting plate, and the auxiliary light-transmitting plate has a smaller area than the effective portion of the light-transmitting plate in plan view. And
請求項8に係る発明は、請求項6または請求項7に記載の熱処理装置であって、前記補助透光板を、前記光源と前記保持手段に保持された基板との間の作動位置と、前記作動位置から退避した位置との間で移動させる進退駆動手段をさらに備えたことを特徴とする。 The invention according to claim 8 is the heat treatment apparatus according to claim 6 or claim 7, wherein the auxiliary translucent plate is operated between the light source and the substrate held by the holding means, It is further characterized by further comprising forward / backward drive means for moving between the retracted position and the operating position.
請求項9に係る発明は、請求項2から請求項8までのいずれかに記載の熱処理装置であって、前記偏向手段は、前記透光板を昇降させる昇降駆動手段をさらに含むことを特徴とする。 The invention according to claim 9 is the heat treatment apparatus according to any one of claims 2 to 8, wherein the deflecting means further includes a lift driving means for lifting and lowering the translucent plate. To do.
請求項10に係る発明は、光を照射することによって基板を加熱する熱処理装置であって、複数のランプを水平面に沿って平面状に配列した光源と、前記光源の下方にて基板を保持する保持手段と、前記光源と前記保持手段に保持された基板との間に水平姿勢に配設され、前記光源からの照射光を透過する有効部分において、中心付近の鉛直方向の厚みが周辺付近の鉛直方向の厚みよりも相対的に薄くなるように形成した透光板と、前記透光板を昇降させる昇降駆動手段と、備えたことを特徴とする。
The invention according to
請求項11に係る発明は、光を照射することによって基板を加熱する熱処理装置であって、複数のランプを水平面に沿って平面状に配列した光源と、前記光源の下方にて基板を保持する保持手段と、前記光源と前記保持手段に保持された基板との間に水平姿勢に配設された透光板と、水平姿勢に配設され、前記基板の径方向において変化する所定の厚薄分布を形成した補助透光板と、前記補助透光板を、前記光源と前記保持手段に保持された基板との間の作動位置と前記作動位置から退避した位置との間で移動させる進退駆動手段と、を備えたことを特徴とする。
The invention according to
請求項12に係る発明は、光を照射することによって基板を加熱する熱処理装置であって、複数のランプを水平面に沿って平面状に配列した光源と、前記光源の下方にて基板を保持する保持手段と、前記光源と前記保持手段に保持された基板との間に水平姿勢に配設され、その有効部分において前記光源からの照射光を透過する透光板と、水平姿勢に配設され、平面視において前記透光板の前記有効部分よりも小さい面積を有する補助透光板と、前記補助透光板を、前記光源と前記保持手段に保持された基板との間の作動位置と前記作動位置から退避した位置との間で移動させる進退駆動手段と、を備えたことを特徴とする。 The invention according to claim 12 is a heat treatment apparatus for heating a substrate by irradiating light, wherein the light source has a plurality of lamps arranged in a plane along a horizontal plane, and the substrate is held below the light source. Between the holding means, the light source and the substrate held by the holding means, a horizontal posture is provided, and a translucent plate that transmits the irradiation light from the light source in its effective portion, and a horizontal posture. The auxiliary light-transmitting plate having an area smaller than the effective portion of the light-transmitting plate in plan view, and the auxiliary light-transmitting plate between the light source and the substrate held by the holding means, and the And advancing / retreating drive means for moving between the retracted position and the operating position.
請求項1から請求項9に記載の発明によれば、フラッシュランプを使用した熱処理装置において、光源からの照射光を基板の径方向へ偏向させるため、基板の表面に到達する光の中心付近の照度と周辺付近の照度とを適切に調節することができる。したがって、基板の表面に適切な照度分布の光を照射することができる。 According to the first to ninth aspects of the present invention, in the heat treatment apparatus using the flash lamp, in order to deflect the irradiation light from the light source in the radial direction of the substrate, the vicinity of the center of the light reaching the surface of the substrate. The illuminance and the illuminance near the periphery can be adjusted appropriately. Therefore, it is possible to irradiate the surface of the substrate with light having an appropriate illuminance distribution.
特に、請求項2に記載の発明によれば、上方の光源から照射される光を、透光板により外向きに偏向させつつ下方へ導くことができる。したがって、平面状に配列した光源から照射され、基板の表面に到達する光の中心付近の照度と周辺付近の照度との差を低減させることができる。 In particular, according to the second aspect of the present invention, the light emitted from the upper light source can be guided downward while being deflected outward by the translucent plate. Therefore, it is possible to reduce the difference between the illuminance near the center and the illuminance near the periphery of the light irradiated from the planarly arranged light sources and reaching the surface of the substrate.
特に、請求項5に記載の発明によれば、上方の光源から照射される光を、透光板により中心向きに偏向させつつ下方へ導くことができる。 In particular, according to the fifth aspect of the present invention, the light emitted from the upper light source can be guided downward while being deflected toward the center by the translucent plate.
特に、請求項8に記載の発明によれば、補助透光板の位置を作動位置と退避位置との間で切り替えることができるため、処理対象となる基板の状態によって、光源からの照射光の偏向を選択的に行うことができる。また、補助透光板を異なる形状を有する他の補助透光板と交換することを、退避位置において行うことができるため、処理対象となる基板の状態によって、光の偏向の強度や向き等を容易に変更することができる。 In particular, according to the invention described in claim 8, since the position of the auxiliary translucent plate can be switched between the operating position and the retracted position, the irradiation light from the light source depends on the state of the substrate to be processed. Deflection can be selectively performed. In addition, since the auxiliary translucent plate can be replaced with another auxiliary translucent plate having a different shape at the retracted position, the intensity and direction of light deflection can be changed depending on the state of the substrate to be processed. It can be easily changed.
特に、請求項9に記載の発明によれば、光源からの照射光を、周辺付近の照度が中心付近よりも低い状態から高い状態までの間で変化させることができ、その中で適切な照度分布の状態を選択的に使用することができる。 In particular, according to the ninth aspect of the present invention, the illumination light from the light source can be changed between a state where the illuminance near the periphery is lower than that near the center and a state where the illuminance is high, and an appropriate illuminance among them. The state of the distribution can be used selectively.
また、請求項10に記載の発明によれば、任意のランプを使用した熱処理装置において、光源からの照射光を、周辺付近の照度が中心付近よりも低い状態から高い状態までの間で変化させることができ、その中で適切な照度分布の状態を選択的に使用することができる。
According to the invention described in
また、請求項11または請求項12に記載の発明によれば、任意のランプを使用した熱処理装置において、処理対象となる基板の状態によって、光源からの照射光の偏向を選択的に行うことができる。また、補助透光板を異なる形状を有する他の補助透光板と交換することを、退避位置において行うことができるため、処理対象となる基板の状態によって、光の偏向の強度や向き等を容易に変更することができる。
According to the invention described in
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<1.第1実施形態>
図1および図2は本実施形態に係る熱処理装置の構成を示す側断面図である。この熱処理装置は、キセノンフラッシュランプからの閃光を照射することによって円板状の半導体ウェハー等に対して熱処理を行う装置である。なお、以下では処理対象の基板が半導体ウェハーWである場合について説明するが、本発明は半導体ウェハーWに限らず、基板一般に対して適用可能である。
<1. First Embodiment>
1 and 2 are side sectional views showing the configuration of the heat treatment apparatus according to the present embodiment. This heat treatment apparatus is an apparatus for performing heat treatment on a disk-shaped semiconductor wafer or the like by irradiating flash light from a xenon flash lamp. In the following, the case where the substrate to be processed is the semiconductor wafer W will be described. However, the present invention is not limited to the semiconductor wafer W and can be applied to general substrates.
この熱処理装置は、第1透光板61、底板62および一対の略円筒の側壁を形成する側板63、64を備え、それらに囲まれた内部が半導体ウェハーWを収納して熱処理するためのチャンバー65となっている。
The heat treatment apparatus includes a first light-transmitting
チャンバー65の上部に水平姿勢(板面が水平面と平行な関係となる姿勢)に配置された第1透光板61は、例えば、石英等の赤外線透過性を有する材料から構成されており、後述する光源5から出射された光を透過してチャンバー65内に導くチャンバー窓として機能している。第1透光板61は、他の部材と連結するための形状が形成された周辺部分61bを除いた有効部分61aにおいて、光源5から出射された光を透過する機能を果たす。
The first
図3(a)は、この第1透光板61の有効部分61aのみの側断面図であり、図3(b)は、その平面図である。第1透光板61の有効部分61aは円板形状をなしており、その上面側の中心付近には逆円錐台状に凹んだ凹部60が形成されている。すなわち、凹部60の底面60aは平面視において円形に形成された平面となっており、凹部60の側面(周縁部分)60bは底面60aを環囲しつつ外側に向かって高くなるように(肉厚となるように)形成された傾斜面となっている。
FIG. 3A is a side sectional view of only the
図4は、このような凹部60が形成されていることにより半導体ウェハーWの径方向に変化する肉厚分布を持った、第1透光板61の有効部分61aに対して、上方から入射する光線の進行経路の一例を示した図である。図4では、第1透光板61に凹部60が形成されていないと仮定した場合の光線の進行経路を破線で示し、実際の光線の進行経路と比較している。凹部60が形成された第1透光板61は、全体として凹レンズに類似した負の屈折力を有しており、凹部60内の底面60aや傾斜面60bへ入射した光線B1,B2を、凹部が形成されていない場合と比較して外向き(第1透光板61の下方に水平姿勢に支持された半導体ウェハーWの径方向外向き、すなわち放射状に広がる向き)に偏向させつつ、下方へ透過させる。すなわち、本実施形態においては、凹部60が形成された第1透光板61が、光源5からの照射光を偏向させる偏向手段として機能する。
FIG. 4 shows an incident from above on the
図1および図2に戻って、チャンバー65を構成する底板62には、後述する熱拡散板73および加熱プレート74を貫通して支持ピン70が立設されている。支持ピン70は、光源5下方のチャンバー65内において半導体ウェハーWをその下面から水平姿勢に保持するための保持手段として機能する。
Returning to FIGS. 1 and 2, a
また、チャンバー65を構成する側板64には、半導体ウェハーWの搬入および搬出を行うための開口部66が形成されている。開口部66は、軸67を中心に回動するゲートバルブ68により開閉可能となっている。半導体ウェハーWは、開口部66が開放された状態で、図示しない搬送ロボットによりチャンバー65内に搬入される。また、チャンバー65内にて半導体ウェハーWの熱処理が行われるときには、ゲートバルブ68により開口部66が閉鎖される。
Further, an
透光板61の上方には、ランプハウス50が配設されている。ランプハウス50の内部には、光源5が存在する。光源5は、複数(本実施形態においては21本)のキセノンフラッシュランプ69(以下、単に「フラッシュランプ69」とも称する)を水平面に沿って平面状に配列して構成されており、さらにリフレクタ71を備えている。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水平方向に沿うようにし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の上方にそれらの全体を被うように配設されている。また、ランプハウス50の下面の一部には、光源5から照射される光を下方へ透過する窓として機能する第2透光板72が水平姿勢に形成されている。第2透光板72は、石英等の赤外線透過性を有する材料から構成され、その上面および下面は平坦に形成されている。
A
キセノンフラッシュランプ69は、その内部にキセノンガスが封入されその両端部にコンデンサーに接続された陽極および陰極が配設されたガラス管と、当該ガラス管の外局部に巻回されたトリガー電極とを備える。キセノンガスは電気的には絶縁体であることから、通常の状態ではガラス管内に電気は流れない。しかしながら、トリガー電極に高電圧を印加して絶縁を破壊した場合には、コンデンサーに蓄えられた電気がガラス管内に瞬時に流れ、そのときのジュール熱でキセノンガスが加熱されて光が放出される。このキセノンフラッシュランプ69においては、予め蓄えられていた静電エネルギーが0.1ミリセカンドないし10ミリセカンドという極めて短い光パルスに変換されることから、連続点灯の光源に比べて極めて強い光を照射し得るという特徴を有する。
The
フラッシュランプ69から放射された光の一部は直接に第2透光板72および第1透光板61を透過してチャンバー65内へと向かう。また、フラッシュランプ69から放射された光の他の一部は一旦リフレクタ71によって反射されてから第2透光板72および第1透光板61を透過してチャンバー65内へと向かう。
Part of the light emitted from the
チャンバー65内には、加熱プレート74と熱拡散板73とが設けられている。熱拡散板73は加熱プレート74の上面に貼着されている。また、熱拡散板73の表面には、半導体ウェハーWの位置ずれ防止ピン75が付設されている。
A
加熱プレート74は、半導体ウェハーWを予備加熱(アシスト加熱)するためのものである。この加熱プレート74は、窒化アルミニウムにて構成され、その内部にヒータと当該ヒータを制御するためのセンサとを収納した構成を有する。一方、熱拡散板73は、加熱プレート74からの熱エネルギーを拡散して半導体ウェハーWを均一に予備加熱するためのものである。この熱拡散板73の材質としては、サファイア(Al2O3:酸化アルミニウム)や石英等の比較的熱伝導率が小さいものや窒化アルミニウムが採用される。
The
熱拡散板73および加熱プレート74は、モータ40の駆動により、図1に示す半導体ウェハーWの搬入・搬出位置と図2に示す半導体ウェハーWの熱処理位置との間を昇降する構成となっている。
The
すなわち、加熱プレート74は、筒状体41を介して移動板42に連結されている。この移動板42は、チャンバー65の底板62に釣支されたガイド部材43により案内されて昇降可能となっている。また、ガイド部材43の下端部には、固定板44が固定されており、この固定板44の中央部にはボールネジ45を回転駆動するモータ40が配設されている。そして、このボールネジ45は、移動板42と連結部材46、47を介して連結されたナット48と螺合している。このため、熱拡散板73および加熱プレート74は、モータ40の駆動により、図1に示す半導体ウェハーWの搬入・搬出位置と図2に示す半導体ウェハーWの熱処理位置との間を昇降することができる。
That is, the
図1に示す半導体ウェハーWの搬入・搬出位置は、図示しない搬送ロボットを使用して開口部66から搬入した半導体ウェハーWを支持ピン70上に載置し、あるいは、支持ピン70上に載置された半導体ウェハーWを開口部66から搬出することができるように、熱拡散板73および加熱プレート74が下降した位置である。この状態においては、支持ピン70の上端は、熱拡散板73および加熱プレート74に形成された貫通孔を通過し、熱拡散板73の表面より上方に突出する。
The loading / unloading position of the semiconductor wafer W shown in FIG. 1 is placed on the
一方、図2に示す半導体ウェハーWの熱処理位置は、半導体ウェハーWに対して熱処理を行うために、熱拡散板73および加熱プレート74が支持ピン70の上端より上方に上昇した位置である。熱拡散板73および加熱プレート74が図1の搬入・搬出位置から図2の熱処理位置に上昇する過程において、支持ピン70に載置された半導体ウェハーWは熱拡散板73によって受け取られ、その下面を熱拡散板73の表面に支持されて上昇し、チャンバー65内の第1透光板61に近接した位置に水平姿勢にて保持される。逆に、熱拡散板73および加熱プレート74が熱処理位置から搬入・搬出位置に下降する過程においては、熱拡散板73に支持された半導体ウェハーWは支持ピン70に受け渡される。
On the other hand, the heat treatment position of the semiconductor wafer W shown in FIG. 2 is a position where the
半導体ウェハーWを支持する熱拡散板73および加熱プレート74が熱処理位置に上昇した状態においては、それらに保持された半導体ウェハーWと光源5との間に透光板61が位置することとなる。なお、このときの熱拡散板73と光源5との間の距離についてはモータ40の回転量を制御することにより任意の値に調整することが可能である。
In a state where the
また、チャンバー65の底板62と移動板42との間には筒状体41の周囲を取り囲むようにしてチャンバー65を気密状態に維持するための伸縮自在の蛇腹77が配設されている。熱拡散板73および加熱プレート74が熱処理位置まで上昇したときには蛇腹77が収縮し、熱拡散板73および加熱プレート74が搬入・搬出位置まで下降したときには蛇腹77が伸長してチャンバー65内の雰囲気と外部雰囲気とを遮断する。
Further, between the
チャンバー65における開口部66と反対側の側板63には、開閉弁80に連通接続された導入路78が形成されている。この導入路78は、チャンバー65内に処理に必要なガス、例えば不活性な窒素ガスを導入するためのものである。一方、側板64における開口部66には、開閉弁81に連通接続された排出路79が形成されている。この排出路79は、チャンバー65内の気体を排出するためのものであり、開閉弁81を介して図示しない排気手段と接続されている。
In the
次に、上記構成を有する熱処理装置による半導体ウェハーWの熱処理動作について説明する。この熱処理装置において処理対象となる半導体ウェハーWは、イオン注入後の半導体ウェハーである。 Next, the heat treatment operation of the semiconductor wafer W by the heat treatment apparatus having the above configuration will be described. A semiconductor wafer W to be processed in this heat treatment apparatus is a semiconductor wafer after ion implantation.
この熱処理装置においては、熱拡散板73および加熱プレート74が図1に示す半導体ウェハーWの搬入・搬出位置に配置された状態にて、図示しない搬送ロボットにより開口部66を介して半導体ウェハーWが搬入され、支持ピン70上に載置される。半導体ウェハーWの搬入が完了すれば、開口部66がゲートバルブ68により閉鎖される。しかる後、熱拡散板73および加熱プレート74がモータ40の駆動により図2に示す半導体ウェハーWの熱処理位置まで上昇し、半導体ウェハーWを水平姿勢にて保持する。また、開閉弁80および開閉弁81を開いてチャンバー65内に窒素ガスの気流を形成する。
In this heat treatment apparatus, in a state where the
熱拡散板73および加熱プレート74は、加熱プレート74に内蔵されたヒータの作用により予め所定温度に加熱されている。このため、熱拡散板73および加熱プレート74が半導体ウェハーWの熱処理位置まで上昇した状態においては、半導体ウェハーWが加熱状態にある熱拡散板73と接触することにより予備加熱され、半導体ウェハーWの温度が次第に上昇する。
The
この状態においては、半導体ウェハーWは熱拡散板73により継続して加熱される。そして、半導体ウェハーWの温度上昇時には、図示しない温度センサにより、半導体ウェハーWの表面温度が予備加熱温度T1に到達したか否かを常に監視する。
In this state, the semiconductor wafer W is continuously heated by the
なお、この予備加熱温度T1は、例えば200℃ないし600℃程度、好ましくは350℃〜550℃程度の温度である。半導体ウェハーWをこの程度の予備加熱温度T1まで加熱したとしても、半導体ウェハーWに打ち込まれたイオンが拡散してしまうことはない。 The preheating temperature T1 is, for example, about 200 ° C. to 600 ° C., preferably about 350 ° C. to 550 ° C. Even if the semiconductor wafer W is heated to such a preheating temperature T1, ions implanted into the semiconductor wafer W will not diffuse.
やがて、半導体ウェハーWの表面温度が予備加熱温度T1に到達すると、フラッシュランプ69を点灯してフラッシュ加熱を行う。このフラッシュ加熱工程におけるフラッシュランプ69の点灯時間は、0.1ミリセカンドないし10ミリセカンド程度の時間である。このように、フラッシュランプ69においては、予め蓄えられていた静電エネルギーがこのように極めて短い光パルスに変換されることから、極めて強い閃光が照射されることになる。
Eventually, when the surface temperature of the semiconductor wafer W reaches the preheating temperature T1, the
このとき、光源5から照射された閃光は、第2透光板72および第1透光板61を通過して、半導体ウェハーWの表面へ到達する。そして、第1透光板61を通過する前の閃光の照度分布は、図15に示した照度分布と同様に、外に向かって徐々に低くなる傾向を有している。しかしその閃光は、第1透光板61を通過する際に図4に示したように外向きに偏向されるため、第1透光板61を通過した後においてはその周辺付近の照度が比較的上昇する。このようにして、第1透光板61を通過した後の閃光は、その照度分布の中心付近と周辺付近との差が低減した状態で、半導体ウェハーWの表面へ到達することとなる。
At this time, the flash light emitted from the
このような閃光照射により与えられるエネルギーによって、半導体ウェハーWの表面温度は瞬間的に温度T2に到達する。この温度T2は、1000℃ないし1100℃程度の半導体ウェハーWのイオン活性化処理に必要な温度である。半導体ウェハーWの表面がこのような処理温度T2にまで昇温されることにより、半導体ウェハーW中に打ち込まれたイオンが活性化される。 The surface temperature of the semiconductor wafer W instantaneously reaches the temperature T2 due to the energy provided by such flash irradiation. This temperature T2 is a temperature necessary for the ion activation treatment of the semiconductor wafer W at about 1000 ° C. to 1100 ° C. When the surface of the semiconductor wafer W is heated to such a processing temperature T2, ions implanted into the semiconductor wafer W are activated.
また、このとき、半導体ウェハーWの表面温度が0.1ミリセカンドないし10ミリセカンド程度の極めて短い時間で処理温度T2まで昇温されることから、半導体ウェハーW中のイオン活性化は短時間で完了する。したがって、半導体ウェハーWに打ち込まれたイオンが拡散することはなく、半導体ウェハーWに打ち込まれたイオンのプロファイルがなまるという現象の発生を防止することが可能となる。なお、イオン活性化に必要な時間はイオンの拡散に必要な時間に比較して極めて短いため、0.1ミリセカンドないし10ミリセカンド程度の拡散が生じない短時間であってもイオン活性化は完了する。 At this time, since the surface temperature of the semiconductor wafer W is raised to the processing temperature T2 in a very short time of about 0.1 to 10 milliseconds, ion activation in the semiconductor wafer W is performed in a short time. Complete. Therefore, the ions implanted into the semiconductor wafer W do not diffuse, and it is possible to prevent the phenomenon that the profile of the ions implanted into the semiconductor wafer W is lost. Since the time required for ion activation is extremely short compared with the time required for ion diffusion, the ion activation is performed even for a short time in which no diffusion of about 0.1 millisecond to 10 millisecond occurs. Complete.
また、フラッシュランプ69を点灯して半導体ウェハーWを加熱する前に、加熱プレート74を使用して半導体ウェハーWの表面温度を200℃ないし600℃程度の予備加熱温度T1まで加熱していることから、フラッシュランプ69により半導体ウェハーWを1000℃ないし1100℃程度の処理温度T2まで速やかに昇温させることが可能となる。
Further, before the
このようなフラッシュ加熱工程が終了した後に、熱拡散板73および加熱プレート74がモータ40の駆動により図1に示す半導体ウェハーWの搬入・搬出位置まで下降するとともに、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。そして、支持ピン70上に載置された半導体ウェハーWが図示しない搬送ロボットにより搬出される。以上のようにして、一連の熱処理動作が完了する。
After such a flash heating process is completed, the
以上のように、本実施形態の熱処理装置では、第1透光板61の上面に凹部60を形成しているため、上方の光源5から照射される光を、その第1透光板61により外向きに偏向させつつ下方へ導くことができる。したがって、半導体ウェハーW表面に到達する光の中心付近の照度と周辺付近の照度との差を低減させることができ、半導体ウェハーWの表面に適切な照度分布の光を照射することができる。
As described above, in the heat treatment apparatus according to the present embodiment, the
なお、本実施形態では、光源5からの照射光を偏向させるために、第1透光板61の上面に凹部60を形成する場合について説明したが、第1透光板61を異なる他の厚薄分布に形成しても、同様の効果を得ることができる場合がある。例えば、第1透光板61の有効部分61aを、図5(a)〜(e)の各側断面図で示されるような形状に形成した場合でも、第1透光板61は全体として凹レンズに似た負の屈折力を有することになり、その上方から入射した光を外向きに偏向させることが可能である。すなわち、光を外向きに偏向させる効果を得るためには、第1透光板61は、その有効部分61aを、中心付近の鉛直方向の厚みが周辺付近の鉛直方向の厚みよりも相対的に薄くなるように形成すればよい。
In the present embodiment, the case where the
具体的構成例において、図5(a)の構造110では、中心部分に最薄の円形平坦部111が存在し、その外周に第1傾斜円環部112を介して中間厚の第1円環状平坦部113が設けられている。さらに第1円環状平坦部113の外周に、第2傾斜円環部114を介して最厚の第2円環状平坦部115が設けられている。そして、これらの各部111〜115は同心円状の配置となっている。
In the specific configuration example, in the
この構造は、「円形の平坦部の外周に、順次に厚くなる複数の円環平坦部分が同心円状に配置されるとともに、それらの間の境界が傾斜面となっているような構造」の1例であり、全体として凹レンズ効果を有する。 This structure is a "structure in which a plurality of flat annular portions that increase in thickness are arranged concentrically on the outer periphery of a circular flat portion, and the boundary between them is an inclined surface" It is an example and has a concave lens effect as a whole.
図5(b)の構造120は、中心側の円形平坦部121の外周に中間厚の第1円環平坦部122と最厚の第2円環平坦部123とが順次かつ同心円状に配置され、さらに第2円環平坦部123の外周側には、円環溝(円環状凹部)124を介して第2円環状平坦部123と同厚の第3円環状平坦部125が設けられている。円形平坦部121から第2円環状平坦部123までの領域は段階的凸レンズ効果を奏し、円環溝(円環凹部)124が凹レンズ効果を奏する。
In the
この構造120は「円形の平坦部の外周に、段階的に厚くなる複数の円環状平坦部が同心円状に配置されている構造」の1例であり、全体として中心側凹レンズ効果と外周側凸レンズ効果との複合作用を有する。
This
図5(c)の構造130は、中心の円形部分が連続的な凹曲面部131となっているとともに、凹曲面部131の外枠部分が円環状平坦部132となっており、このうちの凹曲面部131が凹レンズ効果を奏する。
In the
図5(d)の構造140は、中心の円形部分が肉薄の平坦部141となっており、この平坦部141の外枠部分が畝状の円環凸レンズ部142とされている。そして、この円環凸レンズ部142が、基板の外縁部分について凸レンズ効果を奏する。
In the
図5(e)の構造150は、図3の構造を上下反転させたものに相当し、中心側の平坦部151の外周に、傾斜円環部152を介して肉厚の円環平坦部153が設けられていることによって、全体として凹レンズ効果を有する。
The
逆に、処理対象とする半導体ウェハーWの状態により、意識的に中心付近の照度を周辺付近の照度より高くしたい場合には、第1透光板61の有効部分61aの鉛直方向の厚みが周辺付近の鉛直方向の厚みよりも相対的に厚くなるように形成すればよい。具体的には、有効部分61aを、図6(a)〜(b)の各側断面図で示されるような形状に形成すれば、第1透光板は61は全体として凸レンズに似た正の屈折力を有することになり、その上方から入射した光を中心向き(第1透光板61の下方に水平姿勢に支持された半導体ウェハーWの径方向中心向き)に偏向させることができる。
On the contrary, depending on the state of the semiconductor wafer W to be processed, when the illuminance near the center is consciously higher than the illuminance near the periphery, the thickness in the vertical direction of the
具体的構成例において、図6(a)の構造210では、中心部分に最厚の円形平坦部211が存在し、その外周に傾斜円環部212を介して最薄の円環状平坦部213が設けられていることによって凸レンズ効果を有する。
In the specific configuration example, in the
図6(b)の構造220では、中心部分に最厚の円形平坦部211が存在し、その外周を最薄の円環状平坦部222が囲んでいることによって凸レンズ効果を有する。
In the
また、本実施形態では、第1透光板61の有効部分61aについて、鉛直方向の厚みに所定の厚薄分布を設ける場合について説明したが、第2透光板72に同様の加工を施す形態であっても、同様の効果を得ることができる。ただし、光源5からの照射光を外向きに偏向する場合には、より下方の半導体ウェハーWに近い位置にある第1透光板61を偏向手段として加工する上述の形態の方が、照射光の照度損失を小さく抑えることができる。
Further, in the present embodiment, the case where a predetermined thickness distribution is provided in the thickness in the vertical direction with respect to the
<2.第2実施形態>
続いて、本発明の第2実施形態について説明する。上述した第1実施形態の熱処理装置では、第1透光板61をチャンバー65の上部に固定的に配設していたのに対し、本実施形態の熱処理装置では、第1透光板61を上下に昇降可能に構成する。なお、以下の説明では第1実施形態との相違点を中心に説明を行い、第1実施形態と同様の構成および動作については重複説明を省略する。
<2. Second Embodiment>
Subsequently, a second embodiment of the present invention will be described. In the heat treatment apparatus of the first embodiment described above, the first
図7および図8は、本実施形態に係る熱処理装置の構成を示す側断面図である。このうち、図7は第1実施形態の図1と同じく半導体ウェハーWの搬入・搬出位置を示しており、図8は第1実施形態の図2と同じく半導体ウェハーWの熱処理位置を示している。図7および図8において、第1実施形態の熱処理装置と同一の符号を付している箇所については、以下に特に説明をしない限り、第1実施形態と同様の構成とする。 7 and 8 are side sectional views showing the configuration of the heat treatment apparatus according to this embodiment. 7 shows the loading / unloading position of the semiconductor wafer W as in FIG. 1 of the first embodiment, and FIG. 8 shows the heat treatment position of the semiconductor wafer W as in FIG. 2 of the first embodiment. . 7 and 8, the same reference numerals as those of the heat treatment apparatus of the first embodiment are the same as those of the first embodiment unless otherwise described below.
本実施形態の熱処理装置は、第1透光板61の下方であってチャンバー65の周囲を取り囲む位置に、円環部材51を備えている。円環部材51の上面は、第1透光板61の周辺部分61bの下面と連結されており、その連結境界は図示しないOリング等によって密閉されている。また、円環部材51には、エアシリンダ等の昇降駆動手段52が連結されており、昇降駆動手段52を動作させることによって円環部材51に鉛直上下方向の変位を与えることができる。昇降駆動手段52はさらに、制御手段10と電気的に接続されている。制御手段10は、昇降駆動手段52に対して所定の電気信号を送信することによって、その昇降動作を操作・調節することができる。
The heat treatment apparatus of the present embodiment includes an
したがって、制御手段10によって昇降駆動手段52を昇降動作させることにより、円環部材51を介して第1透光板61を鉛直上下方向に昇降させることができ、第1透光板61の高さ位置を変化させることができる。なお、昇降駆動手段52としては、エアシリンダ以外にも、ボールネジに螺合させたナットをモータの駆動により昇降させる機構など、種々の公知の機構を採用することができる。
Therefore, by raising and lowering the raising / lowering driving means 52 by the control means 10, the first
また、円環部材51と側板63,64との間には、チャンバー65の周囲を取り囲むようにして伸縮自在の蛇腹53が配設されている。このため、第1透光板61および円環部材51の高さ位置に関わらず、チャンバー65内の気密状態を維持することができる。
An elastic bellows 53 is disposed between the
図9に概念的に示したように、第1透光板61の高さ位置を比較的高い高さ位置P1に合わせたときには、第1透光板61の高さ位置を比較的低い高さ位置P2に合わせたときよりも、その上方の光源5から照射される光のうちのより多くの光を第1透光板61の凹部60内に入射させることができる。すなわち、第1透光板61の凹部60は、高さ位置P2においては、光源5から照射される光束のうちの範囲R2の光束しか受けることができないが、高さ位置P1においては、範囲R2よりも広い範囲R1の光束を受けることができる。ただし、図9ではリフレクタ71により反射される光を考慮していないが、リフレクタ71により反射される光についても同様の傾向がある。
As conceptually shown in FIG. 9, when the height position of the first
このように、第1透光板61の高さ位置が高いほど、凹部60において多くの光を受けることができる。一方、第1透光板61のうち負の屈折力を有する凹部60に多くの光が入射するほど、多くの光が外向きに偏向される。したがって、第1透光板61の高さ位置が高いほど、多くの光が外向きに偏向し、その下方において周辺付近の照度が上昇することになる。本実施形態の熱処理装置は、昇降駆動手段52によって第1透光板61の高さ位置を変えることにより、半導体ウェハーW表面における照度分布を変化させることができる。
Thus, the higher the height position of the first
このように、本実施形態においては、凹部60が形成された第1透光板61および第1透光板61を昇降させる昇降駆動手段52が、光源5からの照射光を偏向させる偏向手段として機能する。
As described above, in the present embodiment, the first
本実施形態の熱処理装置によって半導体ウェハーWの熱処理を行うときには、フラッシュランプ69を点灯してフラッシュ加熱を行う時点よりも前の段階において、制御手段10から送信する信号によって昇降駆動手段52を駆動させ、第1透光板61を昇降させて適切な高さ位置に合わせる。
When heat treatment of the semiconductor wafer W is performed by the heat treatment apparatus of the present embodiment, the elevating driving means 52 is driven by a signal transmitted from the control means 10 at a stage before the
図10(a)〜(c)は、第1透光板61を異なる3つの高さ位置に配置したときの、光源5から照射される光の照度分布を示したグラフである。ただし、図10(a)〜(c)のグラフはいずれも、図6に示す半導体ウェハーWの高さ位置における照度分布を示している。図10(a)〜(c)のうち、第1透光板61が最も高い位置にあるときの照度分布を示しているのが図10(a)のグラフであり、第1透光板61が最も低い位置にあるときの照度分布を示しているのが図10(c)のグラフである。
FIGS. 10A to 10C are graphs showing the illuminance distribution of light emitted from the
上述したように、第1透光板61の高さ位置を高くするほど、光源5から照射される光のうちのより多くの光が外向きに偏向されるため、周辺付近の照度が上昇する。したがって、第1透光板61の高さ位置が低すぎる場合には、図10(c)に示されるように、周辺付近の照度が適切に上昇せず、照度分布の改善は不十分となる。逆に、第1透光板61の高さ位置が高すぎる場合には、図10(a)に示されるように、周辺付近の照度が必要以上に上昇することとなる。図10(b)に示されるような均一な照度分布を得るためには、その中間の適切な高さ位置に第1透光板61を配置する。
As described above, the higher the height position of the first
ただし、処理対象の半導体ウェハーWの状態によって、意識的に中心付近と周辺付近との間に照度の差をつける方が望ましいときには、相応の照度分布が得られるような高さ位置に第1透光板61を配置する。
However, when it is desirable to consciously create a difference in illuminance between the vicinity of the center and the vicinity, depending on the state of the semiconductor wafer W to be processed, the first transparent position is set at a height where a corresponding illuminance distribution can be obtained. An
この第1透光板61の高さ位置は、処理対象となる半導体ウェハーWのサイズや膜厚などの情報に基づいて制御手段10により自動的に決定される。そして、制御手段10は、第1透光板61をその高さ位置まで昇降移動させるような電気信号を昇降駆動手段52へ送信する。
The height position of the first
このようにして第1透光板61が適切な高さ位置に配置された後、光源5からの閃光照射が行われ、半導体ウェハーWの表面が昇温されることとなる。
Thus, after the 1st
以上のように、本実施形態では、上面に凹部60を形成した第1透光板61の高さ位置を変えることによって、半導体ウェハーW表面に適切な照度分布の光を照射することができる。特に、本実施形態では、周辺付近の照度が中心付近よりも低い状態(図10(c)の状態)から高い状態(図10(a)の状態)までの間で変化させることができ、その中で適切な照度分布の状態を選択的に使用することができる。
As described above, in the present embodiment, the surface of the semiconductor wafer W can be irradiated with light having an appropriate illuminance distribution by changing the height position of the first
なお、本実施形態では、上面に凹部60を形成した第1透光板61を昇降させる場合について説明したが、第1透光板61の形状は、有効部分61aの鉛直方向の厚みが周辺付近の鉛直方向の厚みよりも相対的に薄い形状、例えば、図5(a)〜(e)の各側断面図で示されるような形状であれば、同様の効果を得ることができる。また、処理対象とする半導体ウェハーWの状態により、第1透光板61の形状は、有効部分61aの鉛直方向の厚みが周辺付近の鉛直方向の厚みよりも相対的に厚い形状、例えば、図6(a)〜(b)の各側断面図で示されるような形状としてもよい。
In addition, although this embodiment demonstrated the case where the 1st
また、本実施形態では、光源5を構成するランプがキセノンフラッシュランプ69である場合について説明したが、ハロゲンランプ等の他のランプであっても、本発明を適用することができ、同様の効果を得ることができる。
In the present embodiment, the case where the lamp constituting the
<3.第3実施形態>
続いて、本発明の第3実施形態について説明する。上述した第1実施形態では、第1透光板を通過する光を外向きに偏向させるために、第1透光板61の上面に凹部60を形成したのに対し、本実施形態の熱処理装置では、第1透光板61とは別体の補助透光板59により、光を外向き(放射状に広がる向き)に偏向させる。なお、本実施形態においても、第1実施形態との相違点を中心に説明を行い、第1実施形態と同様の構成および動作については重複説明を省略する。
<3. Third Embodiment>
Subsequently, a third embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment described above, the
図11および図12は、本実施形態に係る熱処理装置の構成を示す側断面図である。このうち、図11は第1実施形態の図1と同じく半導体ウェハーWの搬入・搬出位置を示しており、図12は第1実施形態の図2と同じく半導体ウェハーWの熱処理位置を示している。図11および図12において、第1実施形態の熱処理装置と同一の符号を付している箇所については、以下に特に説明をしない限り、第1実施形態と同様の構成とする。 11 and 12 are side cross-sectional views showing the configuration of the heat treatment apparatus according to this embodiment. 11 shows the loading / unloading position of the semiconductor wafer W as in FIG. 1 of the first embodiment, and FIG. 12 shows the heat treatment position of the semiconductor wafer W as in FIG. 2 of the first embodiment. . In FIG. 11 and FIG. 12, the same reference numerals as those of the heat treatment apparatus of the first embodiment are the same as those of the first embodiment unless otherwise described below.
本実施形態の熱処理装置は、上面および下面が平坦に形成された第1透光板61と、第2透光板72との間に、本実施形態において偏向手段として機能する補助透光板59を水平姿勢に挿入することができる。図13は、補助透光板59およびその周辺の構成を示す平面図である。図11〜図13に示すように、補助透光板59は、平面視において方形をなしており、その上面の中心付近には、第1実施形態において第1透光板61に形成された凹部60と同様の、逆円錐台状に凹んだ凹部59aが形成されている。また、補助透光板59は、石英等の赤外線透過性を有する材料から構成されている。
In the heat treatment apparatus of this embodiment, an auxiliary light-transmitting
補助透光板59は、互いに平行かつ水平に配置された一対のリニアガイド58上に複数のベアリング57を介して支持されることにより、図11および図12に実線で示した作動位置と、破線で示した退避位置との間で水平に移動することが可能となっている。この補助透光板59は、その一端に固着された連結桿56aを介してワイヤ56bの一部に連結している。ワイヤ56bは、固定設置されたモータ56cの回転軸に固着された駆動プーリ56dとリニアガイド58の一方に固着された従動プーリ56eとに掛け渡されている。また、モータ56cは、制御手段10と電気的に接続されている。制御手段10は、モータ56cに対して所定の電気信号を送信することによって、その動作を操作・調節することができる。
The auxiliary
したがって、制御手段10によってモータ56cを駆動させることにより、駆動プーリ56d、従動プーリ56e、ワイヤ56b、および連結桿56aを介して補助透光板59を水平方向に移動させ、その配置を作動位置と退避位置との間で切り替えることができる。すなわち、このとき、モータ56c、駆動プーリ56d、従動プーリ56e、ワイヤ56bおよび連結桿56aが、補助透光板59の進退駆動手段として機能する。なお、補助透光板59の進退駆動手段としては、本実施形態に示した機構に限らず、エアシリンダを利用した機構やリニアモータを利用した機構など、種々の公知の機構を採用することが可能である。
Therefore, by driving the
補助透光板59が退避位置に配置されたときには、光源5から照射された光は、上面及び下面が平坦に形成された第2透光板72および第1透光板61を通過し、偏向されることなく半導体ウェハーWの表面へ到達する。
When the auxiliary light-transmitting
これに対し、補助透光板59が有効位置に配置されたときには、上方の光源5から照射された光の一部は、第2透光板72を通過した後、補助透光板59の凹部59aへ入射する。凹部59aへ入射した光は、第1実施形態における図4の状態と同様に外向きに偏向され、その後第1透光板61を通過して半導体ウェハーWの表面へ到達する。
On the other hand, when the auxiliary
本実施形態の熱処理装置によって半導体ウェハーWの熱処理を行うときには、処理対象となる半導体ウェハーWのサイズや膜厚などの情報に基づいて、光源5から照射される光を外向きに偏向させる必要があるか否かを、予め制御手段10において決定する。光の偏向の要否は、処理対象となる半導体ウェハーWのサイズや膜厚などの情報に基づいて制御手段10において決定される。
When the heat treatment of the semiconductor wafer W is performed by the heat treatment apparatus of the present embodiment, it is necessary to deflect the light emitted from the
そして、光の偏向が不要であると決定された場合には、フラッシュ加熱を行う時点よりも前の段階において、制御手段10からモータ56cへ、補助透光板59を退避位置へ移動させるような電気信号を送信する。モータ56cは、受信した当該電気信号に基づいて駆動し、駆動プーリ56d、ワイヤ56b、および連結桿56aを介して補助透光板59を退避位置へ移動させる。そして、光源5から半導体ウェハーWに対して、補助透光板59を介さずに閃光照射が行われ、半導体ウェハーWの表面が昇温されることとなる。
If it is determined that light deflection is unnecessary, the auxiliary light-transmitting
一方、光の偏向が必要であると決定された場合には、フラッシュ加熱を行う時点よりも前の段階において、制御手段10からモータ56cへ、補助透光板59を作動位置へ移動させるような電気信号を送信する。モータ56cは、受信した当該電気信号に基づいて駆動し、駆動プーリ56d、ワイヤ56b、および連結桿56aを介して補助透光板59を作動位置へ移動させる。そして、光源5から半導体ウェハーWに対して、補助透光板59を介して閃光照射が行われ、半導体ウェハーWの表面が昇温されることとなる。
On the other hand, if it is determined that light deflection is necessary, the auxiliary
以上のように、本実施形態の熱処理装置では、凹部59aが形成された補助透光板59を挿入することによって、光源5から照射される光の中心付近の照度と周辺付近の照度との差を低減させることができ、半導体ウェハーWの表面に適切な照度分布の光を照射することができる。特に、本実施形態では、補助透光板59の位置を作動位置と退避位置との間で切り替えることができるため、処理対象となる半導体ウェハーWの状態によって、光源5からの照射光の偏向を選択的に行うことができる。また、本実施形態の熱処理装置では、補助透光板59を異なる形状を有する他の補助透光板と交換することを、退避位置において行うことができるため、処理対象となる半導体ウェハーWの状態によって、光の偏向の強度や向き等を容易に変更することができる。
As described above, in the heat treatment apparatus of the present embodiment, the difference between the illuminance near the center of the light emitted from the
なお、本実施形態では、補助透光板59の上面に凹部59aを形成した場合について説明したが、第1実施形態の第1透光板61と同じく、図5(a)〜(e)または図6(a)〜(b)の各側断面図で示されるような形状であってもよい。すなわち、補助透光板59が、半導体ウェハーWの径方向において変化する所定の厚薄分布を有すれば、光源5から照射される光を半導体ウェハーWの径方向へ偏向させることができる。
In addition, although this embodiment demonstrated the case where the recessed
また、補助透光板59は、チャンバー65の上面を構成する第1透光板61と異なり、その上方と下方の雰囲気を互いに遮断可能である必要はない。したがって、図14(a)〜(c)の端面図に示されるようなリング形状であってもよい。さらには、これらのリング形状や、図14(d)の側断面図に示される形状のような、平面視において第1透光板61の有効部分よりも小さい面積を有する形状であってもよい。
Further, unlike the first
また、本実施形態では、補助透光板59の作動位置は、第1透光板61の上面から空間を隔てた位置である場合について説明したが、第1透光板61の上面に空間を隔てることなく載置した位置である形態であってもよい。
In the present embodiment, the operation position of the auxiliary
また、本実施形態では、第1透光板61は、上面および下面が平坦に形成されている場合について説明したが、第1透光板61も、図3、図5(a)〜(e)、図6(a)〜(b)に示されるように、有効部分61aについて中心付近の鉛直方向の厚みと周辺付近の鉛直方向の厚みとに差をつけるような形状としてもよい。このようにすれば、補助透光板59による光の偏向効果と第1透光板61による光の偏向効果とを共に利用することができる。この場合には、補助透光板59と第1透光板61とが共に光源5からの照射光を偏向させる偏向手段として機能することになる。さらに、第2実施形態で説明したような昇降駆動手段52も配設し、第1透光板61を昇降可能としてもよい。この場合には、補助透光板59と第1透光板61と昇降駆動手段52とが、共に光源5からの照射光を偏向させる偏向手段として機能することになる。
In the present embodiment, the case where the upper surface and the lower surface of the first
なお、本実施形態では、光源5を構成するランプがキセノンフラッシュランプ69である場合について説明したが、ハロゲンランプ等の他のランプであっても、本発明を適用することができ、同様の効果を得ることができる。
In the present embodiment, the case where the lamp constituting the
また、上記の各実施形態では基板として円形の半導体基板(ウエハー)を想定しているため、「基板の径方向」とは円の中心を通る放射方向に相当するが、液晶表示装置用の基板のような角形基板の場合を含めた一般の形状での「基板の径方向」とは、当該基板の外形線の各部に直交する方向群を指す。 In each of the above embodiments, since a circular semiconductor substrate (wafer) is assumed as the substrate, the “diameter direction of the substrate” corresponds to a radiation direction passing through the center of the circle, but the substrate for a liquid crystal display device The “diameter direction of the substrate” in a general shape including the case of such a square substrate refers to a group of directions orthogonal to each part of the outline of the substrate.
5 光源
10 制御手段
52 昇降駆動手段
56a 連結桿
56b ワイヤ
56c モータ
56d 駆動プーリ
56e 従動プーリ
59 補助透光板
59a 凹部
60 凹部
60b 傾斜面
61 第1透光板
61a 有効部分
65 チャンバー
69 キセノンフラッシュランプ
70 支持ピン
71 リフレクタ
72 第2透光板
W 半導体ウェハー
DESCRIPTION OF
Claims (12)
複数のフラッシュランプを水平面に沿って平面状に配列した光源と、
前記光源の下方にて基板を水平姿勢に保持する保持手段と、
前記光源からの照射光を前記保持手段に保持された基板の径方向へ偏向させる偏向手段と、
を備えたことを特徴とする熱処理装置。 A heat treatment apparatus for heating a disk-shaped substrate by irradiating light,
A light source in which a plurality of flash lamps are arranged in a plane along a horizontal plane;
Holding means for holding the substrate in a horizontal position below the light source;
Deflecting means for deflecting irradiation light from the light source in a radial direction of the substrate held by the holding means;
A heat treatment apparatus comprising:
前記偏向手段は、
前記光源と前記保持手段に保持された基板との間に水平姿勢に配設され、前記光源からの照射光を透過する有効部分において、中心付近の鉛直方向の厚みが周辺付近の鉛直方向の厚みよりも相対的に薄くなるように形成した透光板
を含むことを特徴とする熱処理装置。 The heat treatment apparatus according to claim 1,
The deflection means includes
In an effective portion that is disposed in a horizontal posture between the light source and the substrate held by the holding means and transmits light emitted from the light source, the vertical thickness near the center is the vertical thickness near the periphery. The heat processing apparatus characterized by including the translucent board formed so that it might become relatively thinner than this.
前記透光板は、前記有効部分の上面の中心付近に凹部を有することを特徴とする熱処理装置。 The heat treatment apparatus according to claim 2,
The light-transmitting plate has a recess near the center of the upper surface of the effective portion.
前記凹部の周縁部分は、外側に向かって肉厚となるような傾斜面となっていることを特徴とする熱処理装置。 The heat treatment apparatus according to claim 3,
The peripheral part of the said recessed part becomes the inclined surface which becomes thick toward an outer side, The heat processing apparatus characterized by the above-mentioned.
前記偏向手段は、
前記光源と前記保持手段に保持された基板との間に水平姿勢に配設され、前記光源からの照射光を透過する有効部分において、中心付近の鉛直方向の厚みが周辺付近の鉛直方向の厚みよりも相対的に厚くなるように形成した透光板
を含むことを特徴とする熱処理装置。 The heat treatment apparatus according to claim 1,
The deflection means includes
In an effective portion that is disposed in a horizontal posture between the light source and the substrate held by the holding means and transmits light emitted from the light source, the vertical thickness near the center is the vertical thickness near the periphery. The heat processing apparatus characterized by including the translucent board formed so that it might become relatively thicker.
前記偏向手段は、前記光源と前記保持手段に保持された基板との間に水平姿勢に配設される、前記透光板とは別体の補助透光板をさらに含み、
前記補助透光板が、前記基板の径方向において変化する所定の厚薄分布を有することを特徴とする熱処理装置。 A heat treatment apparatus according to any one of claims 2 to 5,
The deflecting unit further includes an auxiliary translucent plate separate from the translucent plate disposed in a horizontal posture between the light source and the substrate held by the holding unit,
The heat treatment apparatus, wherein the auxiliary translucent plate has a predetermined thickness distribution that varies in a radial direction of the substrate.
前記偏向手段は、前記光源と前記保持手段に保持された基板との間に水平姿勢に配設される、前記透光板とは別体の補助透光板をさらに含み、
前記補助透光板は、平面視において前記透光板の前記有効部分よりも小さい面積を有することを特徴とする熱処理装置。 A heat treatment apparatus according to any one of claims 2 to 5,
The deflecting unit further includes an auxiliary translucent plate separate from the translucent plate disposed in a horizontal posture between the light source and the substrate held by the holding unit,
The auxiliary light-transmitting plate has a smaller area than the effective portion of the light-transmitting plate in plan view.
前記補助透光板を、前記光源と前記保持手段に保持された基板との間の作動位置と、前記作動位置から退避した位置との間で移動させる進退駆動手段
をさらに備えたことを特徴とする熱処理装置。 The heat treatment apparatus according to claim 6 or 7,
And advancing / retreating drive means for moving the auxiliary translucent plate between an operating position between the light source and the substrate held by the holding means and a position retracted from the operating position. Heat treatment equipment.
前記偏向手段は、前記透光板を昇降させる昇降駆動手段をさらに含むことを特徴とする熱処理装置。 A heat treatment apparatus according to any one of claims 2 to 8,
The heat treatment apparatus, wherein the deflecting unit further includes an elevating drive unit for elevating and lowering the translucent plate.
複数のランプを水平面に沿って平面状に配列した光源と、
前記光源の下方にて基板を保持する保持手段と、
前記光源と前記保持手段に保持された基板との間に水平姿勢に配設され、前記光源からの照射光を透過する有効部分において、中心付近の鉛直方向の厚みが周辺付近の鉛直方向の厚みよりも相対的に薄くなるように形成した透光板と、
前記透光板を昇降させる昇降駆動手段と、
備えたことを特徴とする熱処理装置。 A heat treatment apparatus for heating a substrate by irradiating light,
A light source having a plurality of lamps arranged in a plane along a horizontal plane;
Holding means for holding the substrate below the light source;
In an effective portion that is disposed in a horizontal posture between the light source and the substrate held by the holding means and transmits light emitted from the light source, the vertical thickness near the center is the vertical thickness near the periphery. A translucent plate formed so as to be relatively thinner,
Elevating drive means for elevating and lowering the translucent plate;
A heat treatment apparatus comprising the heat treatment apparatus.
複数のランプを水平面に沿って平面状に配列した光源と、
前記光源の下方にて基板を保持する保持手段と、
前記光源と前記保持手段に保持された基板との間に水平姿勢に配設された透光板と、
水平姿勢に配設され、前記基板の径方向において変化する所定の厚薄分布を形成した補助透光板と、
前記補助透光板を、前記光源と前記保持手段に保持された基板との間の作動位置と前記作動位置から退避した位置との間で移動させる進退駆動手段と、
を備えたことを特徴とする熱処理装置。 A heat treatment apparatus for heating a substrate by irradiating light,
A light source having a plurality of lamps arranged in a plane along a horizontal plane;
Holding means for holding the substrate below the light source;
A translucent plate disposed in a horizontal position between the light source and the substrate held by the holding means;
An auxiliary translucent plate disposed in a horizontal posture and having a predetermined thickness distribution that varies in the radial direction of the substrate;
Forward / backward drive means for moving the auxiliary light-transmitting plate between an operating position between the light source and the substrate held by the holding means and a position retracted from the operating position;
A heat treatment apparatus comprising:
複数のランプを水平面に沿って平面状に配列した光源と、
前記光源の下方にて基板を保持する保持手段と、
前記光源と前記保持手段に保持された基板との間に水平姿勢に配設され、その有効部分において前記光源からの照射光を透過する透光板と、
水平姿勢に配設され、平面視において前記透光板の前記有効部分よりも小さい面積を有する補助透光板と、
前記補助透光板を、前記光源と前記保持手段に保持された基板との間の作動位置と前記作動位置から退避した位置との間で移動させる進退駆動手段と、
を備えたことを特徴とする熱処理装置。 A heat treatment apparatus for heating a substrate by irradiating light,
A light source having a plurality of lamps arranged in a plane along a horizontal plane;
Holding means for holding the substrate below the light source;
A light-transmitting plate disposed in a horizontal posture between the light source and the substrate held by the holding means, and transmitting the irradiation light from the light source in an effective portion thereof;
An auxiliary translucent plate disposed in a horizontal position and having an area smaller than the effective portion of the translucent plate in plan view;
Forward / backward drive means for moving the auxiliary light-transmitting plate between an operating position between the light source and the substrate held by the holding means and a position retracted from the operating position;
A heat treatment apparatus comprising:
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JP2013535097A (en) * | 2010-06-08 | 2013-09-09 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | Window assembly for use in a substrate processing system |
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JP2021019204A (en) * | 2019-07-18 | 2021-02-15 | セメス カンパニー,リミテッド | Substrate processing apparatus |
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