JP2006179509A - Method and device for thermal processing for quick heating and quenching - Google Patents
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Description
本発明は半導体製造過程における、ウエハーの熱処理工程でウエハーを急加熱、急冷却する方法及び装置に関する。また本発明は上記半導体製造過程に限らず、他の熱処理装置にも利用できる。 The present invention relates to a method and an apparatus for rapidly heating and rapidly cooling a wafer in a wafer heat treatment process in a semiconductor manufacturing process. The present invention is not limited to the above semiconductor manufacturing process, but can be used for other heat treatment apparatuses.
従来、半導体製造過程で使用されるウエハーを急加熱、急冷却する熱処理装置はハロゲンランプを熱源とした熱処理装置が知られている。しかし上記熱処理装置でウエハーの急加熱は可能であるが急冷却は困難で、ウエハーを急峻に、なおかつ均一に冷却する事と冷却速度を制御する事が解決困難であり、また冷却に時間がかかるため稼働率も下がり経済性にもかけていた。 Conventionally, a heat treatment apparatus using a halogen lamp as a heat source is known as a heat treatment apparatus for rapidly heating and rapidly cooling a wafer used in a semiconductor manufacturing process. However, rapid heating of the wafer is possible with the above heat treatment apparatus, but rapid cooling is difficult, and it is difficult to solve the problem of cooling the wafer steeply and uniformly and controlling the cooling rate, and it takes time to cool the wafer. As a result, the occupancy rate dropped and the economy was affected.
本発明は、主として半導体製造過程で使用される、ウエハーを急加熱、急冷却する熱処理装置における、上記問題点に鑑み、従来技術の欠点を克服除去し、一層簡単な機構によって信頼性が高く、再現性の良いウエハー熱処理方法及び装置を供する事にある。 In view of the above-described problems in the heat treatment apparatus for rapidly heating and rapidly cooling the wafer, which is mainly used in the semiconductor manufacturing process, the present invention overcomes the disadvantages of the prior art and is highly reliable by a simpler mechanism. It is to provide a wafer heat treatment method and apparatus with good reproducibility.
本発明は上記課題を解決する手段として下記の技術を結合した。
(1)ウエハーを収納したウエハーケースを冷却し、ウエハーケースの保持している低い温度がウエハーに伝わらない様に処理室を減圧し真空状態にする。そして加熱源からの光エネルギーをウエハーケースには透過させ、中のウエハーに吸収させて加熱する技術。
(2)上記加熱処理が終了したウエハーの冷却時に処理室の圧力を上昇させてウエハーケースの低い温度をウエハーに熱伝導させ急冷却させる技術。The present invention combines the following techniques as means for solving the above problems.
(1) The wafer case containing the wafer is cooled, and the processing chamber is depressurized and vacuumed so that the low temperature held by the wafer case is not transmitted to the wafer. A technology in which light energy from a heating source is transmitted through the wafer case and absorbed by the wafer inside.
(2) A technique for rapidly cooling the wafer after the heat treatment is completed by increasing the pressure in the processing chamber to conduct the low temperature of the wafer case to the wafer.
本発明により半導体製造過程で使用される、ウエハーを急加熱、急冷却する熱処理装置のウエハー冷却速度が高速化し、またウエハー冷却速度を精度よく制御可能となる。上記制御により例えば、ウエハー熱処理の最高温度を一定にして冷却速度を変化させる事により、ウエハーに対する入熱の制御が可能となり、精度が高く、再現性の良い熱処理装置を供する事が出来る。 According to the present invention, the wafer cooling rate of the heat treatment apparatus used in the semiconductor manufacturing process for rapidly heating and rapidly cooling the wafer is increased, and the wafer cooling rate can be controlled with high accuracy. With the above control, for example, by changing the cooling rate while keeping the maximum temperature of the wafer heat treatment constant, the heat input to the wafer can be controlled, and a heat treatment apparatus with high accuracy and good reproducibility can be provided.
本発明の好ましい実施の形態を、図1を参照して説明する。
図1は本発明熱処理方法及び装置を説明するためのウエハー熱処理装置を示す。
図において、熱処理装置は上反応炉1と下反応炉2に囲まれるように形成された処理室3内にウエハー4を収納したウエハーケース5を載置している。A preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 1 shows a wafer heat treatment apparatus for explaining the heat treatment method and apparatus of the present invention.
In the figure, the heat treatment apparatus places a wafer case 5 containing a wafer 4 in a processing chamber 3 formed so as to be surrounded by an upper reaction furnace 1 and a lower reaction furnace 2.
上、下反応炉1、2にはハロゲンランプ6が配置され、透明石英ガラス13によりカバーされており、処理室3はウエハー用温度計7、圧力計8、ガス導入バルブ9、排気バルブ10、を具えている。また排気バルブは真空ポンプ12に連結されている。
本発明の実施の形態は上記の様に構成されている。A halogen lamp 6 is disposed in the upper and lower reaction furnaces 1 and 2 and is covered with a transparent quartz glass 13. The processing chamber 3 includes a wafer thermometer 7, a pressure gauge 8, a gas introduction valve 9, an exhaust valve 10, It has. The exhaust valve is connected to the vacuum pump 12.
The embodiment of the present invention is configured as described above.
次に上記構成の動作を説明する。
ウエハー4を収納したウエハーケース5を冷却して処理室3にセットし、排気バルブ10に連結した真空ポンプ12にて処理室3を真空状態にする。ここでウエハー4とウエハーケース5のあいだには、接触した熱伝導を防ぐための隙間11を、例えば0.5mmから2.0mm設ける事が望ましく、ウエハーケース5の冷却温度は、例えば−5℃から−10℃と十分冷えている事が望ましい。また処理室3の真空度は上記隙間11を利用して真空断熱をするために、十分な断熱効果の得られる、例えば0.001トールから0.00001トールが望ましい。Next, the operation of the above configuration will be described.
The wafer case 5 containing the wafer 4 is cooled and set in the processing chamber 3, and the processing chamber 3 is evacuated by the vacuum pump 12 connected to the exhaust valve 10. Here, it is desirable to provide a
次にハロゲンランプ6から放射された熱エネルギーをウエハーケース5には透過させ、ウエハーにのみ吸収させて加熱する。このウエハーケース5の材質は熱源がハロゲンランプ6の場合は、ハロゲンランプ6の放射光を透過する透明石英ガラスを使用する。 Next, the heat energy radiated from the halogen lamp 6 is transmitted through the wafer case 5 and absorbed by only the wafer to be heated. When the heat source is the halogen lamp 6, transparent quartz glass that transmits the light emitted from the halogen lamp 6 is used as the material of the wafer case 5.
加熱処理の終わったウエハー4の冷却時にガス導入バルブ9を開き処理室3の圧力を上昇させて、ウエハー4とウエハーケース5との間の隙間11を断熱層から伝熱層に転換させ、ウエハーケース5の保持している低い温度をウエハー4に熱伝導させウエハー4を急冷却させることが出来る。 When the heat-treated wafer 4 is cooled, the gas introduction valve 9 is opened to increase the pressure in the processing chamber 3 to convert the
また圧力を上昇させると熱伝導率があがり,減圧にして真空度を上げていくと断熱保温効果が上がって行く事が知られている。そこで処理室3の圧力を変化させる事によりウエハー4への保温効果も変化させられる事を利用して、ウエハー4の冷却速度が制御可能となる。上記実施形態により良好な冷却速度の制御と急峻な冷却速度が得られる。また特に本実施形態は加熱保持時間の短い工程において強く効果を発揮する。 It is also known that increasing the pressure increases the thermal conductivity, and increasing the degree of vacuum by reducing the pressure increases the heat insulation effect. Therefore, the cooling rate of the wafer 4 can be controlled by utilizing the fact that the heat retaining effect on the wafer 4 can be changed by changing the pressure in the processing chamber 3. According to the above embodiment, a good cooling rate control and a steep cooling rate can be obtained. In particular, the present embodiment exerts a strong effect in a process with a short heating and holding time.
1、 上反応炉
2、 下反応炉
3、 処理室
4、 ウエハー
5、 ウエハーケース
6、 ハロゲンランプ
7、 ウエハー温度計
8、 圧力計
9、 ガス導入バルブ
10、 排気バルブ
11、 隙間
12、 真空ポンプ
13、 透明石英ガラスDESCRIPTION OF SYMBOLS 1, Upper reactor 2, Lower reactor 3, Processing chamber 4, Wafer 5, Wafer case 6, Halogen lamp 7, Wafer thermometer 8, Pressure gauge 9, Gas introduction valve 10,
Claims (2)
Priority Applications (2)
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JP2003303648A JP2006179509A (en) | 2003-07-25 | 2003-07-25 | Method and device for thermal processing for quick heating and quenching |
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JP2003303648A Pending JP2006179509A (en) | 2003-07-11 | 2003-07-25 | Method and device for thermal processing for quick heating and quenching |
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2003
- 2003-07-25 JP JP2003303648A patent/JP2006179509A/en active Pending
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