JP2010034491A - Annealing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体ウエハ等の被処理体に対してアニール処理を施すアニール装置に係り、特にレーザ素子やLED(Light Emitting Diode)素子からの加熱光を照射してアニール処理を行うアニール装置に関する。 The present invention relates to an annealing apparatus that performs an annealing process on an object to be processed such as a semiconductor wafer, and more particularly to an annealing apparatus that performs an annealing process by irradiating heating light from a laser element or an LED (Light Emitting Diode) element.
一般に、半導体集積回路を製造するためには、シリコン基板等の半導体ウエハに対して、成膜処理、酸化拡散処理、改質処理、エッチング処理、アニール処理等の各種の処理が繰り返し行われる。その中のイオンプランテーション後にウエハ中にドープされた不純物原子を活性化させるためのアニール処理においては、不純物の拡散を最小限に抑制するために、半導体ウエハをより高速で昇降温させる必要がある。 In general, in order to manufacture a semiconductor integrated circuit, various processes such as a film formation process, an oxidation diffusion process, a modification process, an etching process, and an annealing process are repeatedly performed on a semiconductor wafer such as a silicon substrate. In the annealing process for activating impurity atoms doped in the wafer after the ion plantation, it is necessary to raise and lower the temperature of the semiconductor wafer at a higher speed in order to minimize the diffusion of impurities.
この場合、従来のアニール装置では、ハロゲンランプ等を用いてウエハの加熱を行っていたが、ハロゲンランプは点灯してから熱源として安定するまでに少なくとも1秒程度を要してしまうので、最近にあっては、スイッチングの応答性により優れ、ハロゲンランプよりも更に高速昇降温が可能なLED素子を加熱源として用いたアニール処理(例えば特許文献1)が提案されている。 In this case, in the conventional annealing apparatus, the wafer is heated using a halogen lamp or the like. However, since the halogen lamp needs to be at least about 1 second until it becomes stable as a heat source after being turned on, recently, In this case, an annealing process (for example, Patent Document 1) using an LED element that is superior in switching responsiveness and capable of higher temperature rise / lower than a halogen lamp as a heating source has been proposed.
また、他の加熱源としてレーザ素子を用いて、このレーザ素子より発生する加熱光をウエハ表面にスキャンしつつウエハを加熱する技術も提案されている(例えば特許文献2)。 In addition, a technique has been proposed in which a laser element is used as another heating source and the wafer is heated while scanning the surface of the wafer with heating light generated from the laser element (for example, Patent Document 2).
このように、加熱源としてLED素子やレーザ素子を用いた場合には、ウエハに対する高速昇降温操作が比較的可能である、という利点を有する。そして、LED素子の場合には、加熱光の発生波長がある程度の幅をもっているので、ウエハの表面状態に依存せずに面内均一に加熱できる、という利点を有している。 Thus, when an LED element or a laser element is used as a heating source, there is an advantage that a high-speed heating / cooling operation on the wafer is relatively possible. In the case of the LED element, since the generation wavelength of the heating light has a certain width, it has an advantage that it can be heated uniformly in a plane without depending on the surface state of the wafer.
しかしながら、このLED素子を用いた場合には、この発光効率は10〜30%程度であることから、レーザ素子の発光効率である40〜50%程度よりもかなり低く、レーザ素子の場合と比較してエネルギー効率が低下してしまう、といった問題があった。 However, when this LED element is used, the light emission efficiency is about 10 to 30%, which is considerably lower than the light emission efficiency of the laser element of about 40 to 50%. As a result, there is a problem that energy efficiency is lowered.
これに対して、レーザ素子の場合は、上述のようにLED素子よりも発光効率の点では優れるが、加熱光である発光波長が単色光であるために、加熱対象であるウエハ表面の構造や表面状態によって温度分布が生じてしまう、といった問題があった。例えばウエハ表面には、アモルファス部分やメタル部分や絶縁膜部分等が混在しており、これらは材料によって光の吸収波長が異なるので、これに単色光であるレーザ光(加熱光)を照射すると、波長に依存した吸収率の相違に起因して上記したような温度分布が生じてしまう場合があった。 On the other hand, in the case of a laser element, it is superior in terms of light emission efficiency as compared with an LED element as described above, but since the emission wavelength that is heating light is monochromatic light, There has been a problem that temperature distribution occurs depending on the surface state. For example, on the wafer surface, there are mixed amorphous parts, metal parts, insulating film parts, etc., and these have different light absorption wavelengths depending on the material, so when irradiated with laser light (heating light) that is monochromatic light, The temperature distribution as described above may occur due to the difference in absorption rate depending on the wavelength.
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、加熱光であるレーザ光を被処理体の表面状態の均一な裏面より照射することにより、被処理体を短時間で、且つ面内温度が均一な状態で加熱することができると共に、エネルギー変換効率も高くして省エネルギーに寄与することが可能なアニール装置を提供することにある。 The present invention has been devised to pay attention to the above problems and to effectively solve them. An object of the present invention is to irradiate a processing object in a short time and with a uniform in-plane temperature by irradiating laser light, which is heating light, from the back surface having a uniform surface condition of the processing object. Another object of the present invention is to provide an annealing apparatus capable of contributing to energy saving by increasing energy conversion efficiency.
請求項1に係る発明は、被処理体に対してアニール処理を施すアニール装置において、前記被処理体が収容される処理容器と、前記処理容器内で前記被処理体を支持する支持手段と、前記処理容器内へ処理ガスを供給するガス供給手段と、前記処理容器内の雰囲気を排気する排気手段と、前記被処理体の裏面全体に向けて加熱光を照射する複数のレーザ素子を有する裏面側加熱手段と、を備えたことを特徴とするアニール装置である。
The invention according to
このように、被処理体に対してアニール処理を施すアニール装置において、被処理体の裏面全体に向けて加熱光を照射する複数のレーザ素子を有する裏面側加熱手段を設けて、加熱光であるレーザ光を被処理体の表面状態の均一な裏面より照射することにより、被処理体を短時間で、且つ面内温度が均一な状態で加熱することができると共に、エネルギー変換効率も高くして省エネルギーに寄与することができる。 As described above, in the annealing apparatus that performs the annealing process on the object to be processed, the back surface side heating unit having a plurality of laser elements that irradiate the heating light toward the entire back surface of the object to be processed is provided, which is the heating light. By irradiating the laser beam from the back surface with a uniform surface state of the object to be processed, the object to be processed can be heated in a short time and with a uniform in-plane temperature, and energy conversion efficiency is also increased. It can contribute to energy saving.
請求項2の発明は、請求項1記載の発明において、前記複数のレーザ素子は、前記被処理体の少なくとも裏面全体をカバーできる大きさの領域に亘って配置されていることを特徴とする。
請求項3の発明は、請求項1又は2記載の発明において、前記レーザ素子は、半導体レーザ素子、固体レーザ素子又は気体レーザ素子よりなることを特徴とする。
請求項4の発明は、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の発明において、前記レーザ素子が発生する前記加熱光は、シリコン基板を選択的に加熱することができる波長帯域になされていることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the plurality of laser elements are arranged over a region having a size capable of covering at least the entire back surface of the object to be processed.
A third aspect of the invention is characterized in that, in the first or second aspect of the invention, the laser element comprises a semiconductor laser element, a solid-state laser element, or a gas laser element.
According to a fourth aspect of the invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, the heating light generated by the laser element is made in a wavelength band capable of selectively heating the silicon substrate. It is characterized by being.
請求項5の発明は、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の発明において、前記支持手段と前記裏面側加熱手段の内のいずれか一方は、回転可能に支持されると共に、これを回転させる回転機構を有していることを特徴とする。
請求項6の発明は、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の発明において、前記裏面側加熱手段に対向して配置されて前記被処理体の表面に向けて加熱光を照射する表面側加熱手段を有していることを特徴とする。
The invention of claim 5 is the invention according to any one of
The invention according to
請求項7の発明は、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の発明において、前記表面側加熱手段は、前記被処理体の少なくとも表面全体をカバーできる大きさの領域に亘って配置されている複数のLED(Light Emitting Diode)素子又はSLD(Super Luminescent Diode)素子を有することを特徴とする。 A seventh aspect of the invention is the invention according to any one of the first to sixth aspects, wherein the surface side heating means is disposed over a region having a size capable of covering at least the entire surface of the object to be processed. It has a plurality of LED (Light Emitting Diode) elements or SLD (Super Luminescent Diode) elements.
請求項8の発明は、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の発明おいて、前記裏面側加熱手段と前記表面側加熱手段の内の少なくともいずれか一方には、冷媒により冷却を行う冷却機構が設けられていることを特徴とする。
The invention according to
請求項9の発明は、請求項8の発明において、前記冷却機構は、前記冷媒を流すための冷媒通路を有しており、前記冷媒通路は、冷媒入口から冷媒出口に向けてその流路断面積が順次小さくなるように設定されていることを特徴とする。
このように、冷媒入口から冷媒出口に向けて冷媒通路の流路面積が順次小さくなるように設定することにより、冷媒が冷却対象物から奪う冷媒通路の単位長さ当たりの熱量が一定となり、この結果、冷媒通路の長さ方向に沿って冷却対象物の温度を均一化させることが可能となる。
The invention of claim 9 is the invention of
In this way, by setting the flow passage area of the refrigerant passage to be gradually reduced from the refrigerant inlet to the refrigerant outlet, the amount of heat per unit length of the refrigerant passage taken by the refrigerant from the object to be cooled becomes constant. As a result, the temperature of the cooling object can be made uniform along the length direction of the refrigerant passage.
請求項10の発明は、請求項9の発明において、前記冷媒通路の幅は一定であり、前記冷媒通路の高さは、前記冷媒の流量、前記冷媒の比熱、前記冷媒の密度及び前記冷媒入口からの距離に基づいて定められることを特徴とする。
The invention of
請求項11の発明は、請求項10の発明において、前記冷媒通路の高さf(x)は、次の式で与えられることを特徴とする。
f(x)=A2 ・(To−T(x))2 /(Q・cp2 ・ρ2 ・(T’(x))2 )
A:熱伝達率を求める際の定数
Q:冷媒の流量
cp:冷媒の比熱
ρ:冷媒の密度
x:冷媒入口からの距離
T(x):距離xの時の冷媒の温度(関数)
T’(x):関数T(x)の微分
To:目標とする温度
The invention of claim 11 is characterized in that, in the invention of
f (x) = A 2 · (To−T (x)) 2 / (Q · cp 2 · ρ 2 · (T ′ (x)) 2 )
A: Constant for obtaining heat transfer coefficient Q: Flow rate of refrigerant cp: Specific heat of refrigerant ρ: Density of refrigerant x: Distance from refrigerant inlet T (x): Temperature (function) of refrigerant at distance x
T ′ (x): differentiation of function T (x) To: target temperature
請求項12の発明は、請求項8乃至11のいずれか一項に記載の発明において、前記冷却機構には、冷却を促進させる複数のヒートパイプが設けられていることを特徴とする。
請求項13の発明は、請求項1乃至12のいずれか一項に記載の発明において、前記裏面側加熱手段には、反射面が形成されていることを特徴とする。
According to a twelfth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the eighth to eleventh aspects, the cooling mechanism is provided with a plurality of heat pipes that promote cooling.
A thirteenth aspect of the invention is characterized in that, in the invention according to any one of the first to twelfth aspects, a reflection surface is formed on the back surface side heating means.
本発明に係るアニール処理によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
被処理体に対してアニール処理を施すアニール装置において、被処理体の裏面全体に向けて加熱光を照射する複数のレーザ素子を有する裏面側加熱手段を設けて、加熱光であるレーザ光を被処理体の表面状態の均一な裏面より照射することにより、被処理体を短時間で、且つ面内温度が均一な状態で加熱することができると共に、エネルギー変換効率も高くして省エネルギーに寄与することができる。
According to the annealing treatment according to the present invention, the following excellent operational effects can be exhibited.
In an annealing apparatus that performs an annealing process on an object to be processed, a back surface side heating unit having a plurality of laser elements that irradiate heating light toward the entire back surface of the object to be processed is provided to receive laser light as heating light. By irradiating from the back surface with a uniform surface state of the treatment object, the object to be treated can be heated in a short time and with a uniform in-plane temperature, and the energy conversion efficiency is also increased, contributing to energy saving. be able to.
特に請求項7に係る発明によれば、表面側加熱手段としてLED素子やSLD素子を用いれば、被処理体の表面側から発光波長に幅のある加熱光を照射することができるので、被処理体の表面状態に依存することなく、更に短時間で且つ面内温度が均一な状態で加熱することができる。
特に請求項9に係る発明によれば、冷媒入口から冷媒出口に向けて冷媒通路の流路面積が順次小さくなるように設定することにより、冷媒が冷却対象物から奪う冷媒通路の単位長さ当たりの熱量が一定となり、この結果、冷媒通路の長さ方向に沿って冷却対象物の温度を均一化させることができる。
In particular, according to the invention of claim 7, if an LED element or an SLD element is used as the surface side heating means, it is possible to irradiate heating light having a wide emission wavelength from the surface side of the object to be processed. Heating can be performed in a shorter time and with a uniform in-plane temperature without depending on the surface state of the body.
In particular, according to the invention according to claim 9, by setting the flow passage area of the refrigerant passage to be gradually reduced from the refrigerant inlet to the refrigerant outlet, the refrigerant per unit length of the refrigerant passage taken away from the object to be cooled by the refrigerant is determined. As a result, the temperature of the object to be cooled can be made uniform along the length direction of the refrigerant passage.
以下に、本発明に係るアニール装置の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
図1は本発明に係るアニール装置の概略構成を示す断面図、図2は表面側加熱手段の表面(下面)を示す平面図、図3は表面側加熱手段の一部である図1中のA部を示す拡大断面図、図4は裏面側加熱手段の表面(上面)を示す平面図、図5は半導体レーザ素子の発光状態を説明する拡大説明図、図6はレーザ素子からのレーザ光(加熱光)の照射状態を示す模式図である。ここでは、被処理体として例えばシリコン基板よりなる半導体ウエハを用い、表面に不純物が注入されたこのウエハをアニールする場合を例にとって説明する。
Hereinafter, an embodiment of an annealing apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
1 is a sectional view showing a schematic configuration of an annealing apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a plan view showing a surface (lower surface) of a surface side heating means, and FIG. 3 is a part of the surface side heating means in FIG. FIG. 4 is a plan view showing the surface (upper surface) of the back surface side heating means, FIG. 5 is an enlarged explanatory view for explaining the light emission state of the semiconductor laser element, and FIG. 6 is a laser beam from the laser element. It is a schematic diagram which shows the irradiation state of (heating light). Here, a case where a semiconductor wafer made of, for example, a silicon substrate is used as an object to be processed and this wafer having impurities implanted on the surface thereof is annealed will be described as an example.
図1に示すように、このアニール装置2は、アルミニウム或いはアルミニウム合金により、内部が中空状になされた処理容器4を有している。この処理容器4は、筒体状の側壁4Aと、この側壁上端部に接合された天井板4Bと、側壁の底部に接合された底板4Cとにより構成されている。この側壁4Aには、被処理体である半導体ウエハWを搬出入できる大きさの搬出入口6が形成されており、この搬出入口6には開閉可能になされたゲートバルブ8が取り付けられている。
As shown in FIG. 1, the
また上記処理容器4内には、上記ウエハWを支持する支持手段10が設けられている。この支持手段10は、複数本、例えば3本の支持ピン12(図1中では2本のみ記す)と、これらの支持ピン12の下端部に連結される昇降アーム14を有しており、この各昇降アーム14は図示しないアクチュエータにより昇降できるようになっている。これにより、上記支持ピン12の上端部にウエハWを支持させた状態で、全体を昇降できるようになっている。
In the processing container 4, support means 10 for supporting the wafer W is provided. The support means 10 has a plurality of, for example, three support pins 12 (only two are shown in FIG. 1) and a
また、上記天井板4Bの周辺部の一部には、ガス供給手段16が形成されている。このガス供給手段16は、上記天井板4Bに形成されたガス導入口18と、このガス導入口18に連結されたガス管20とよりなり、この処理容器4内へ必要な処理ガスを図示しない流量制御器により流量制御しつつ導入できるようになっている。ここでは処理ガスとしてN2 ガスやAr、He等の希ガスを用いることができる。そして、この天井板4Bには、これを冷却する冷媒を流す上側冷媒通路19が形成されている。
A gas supply means 16 is formed in a part of the periphery of the
また上記底板4Cの周辺部の一部には、ガス排気口22が形成されており、このガス排気口22には、上記処理容器4内の雰囲気を排気する排気手段24が設けられる。この排気手段24は、上記ガス排気口22に接続されたガス排気管26を有しており、このガス排気管26には、圧力調整弁28及び排気ポンプ30が順次介設されている。また、この底板4Cには、これを冷却する冷媒を流す下側冷媒通路31が形成されている。
A
そして、上記天井板4Bの中央には、大口径の開口が形成されると共に、この開口に表面側加熱手段32が設けられ、ウエハWの表面(上面)を加熱するようになっている。また、上記底板4Cの中央部には、大口径の開口が形成されると共に、この開口に上記表面側加熱手段32に対向させるようにして本発明の特徴とする裏面側加熱手段34が設けられ、ウエハWの裏面(下面)を加熱するようになっている。ここでウエハWの表面とは、成膜やエッチング等の各種の処理が施される側の面を指す。また、上記裏面側加熱手段34の加熱量が十分に大きい場合には、上記表面側加熱手段32を設けないで省略することもできる。
A large-diameter opening is formed in the center of the
<表面側加熱手段の説明>
次に、上記表面側加熱手段32について説明する。この表面側加熱手段32は、上記天井板4Bの開口に、僅かな隙間を隔てて嵌め込まれる素子取付ヘッド36を有している。この素子取付ヘッド36は、アルミニウムやアルミニウム合金等の熱伝導性の高い材料により形成されている。この素子取付ヘッド36は、その上側に形成した円形リング状の取付フランジ36Aの部分で、上記天井板4Bとの間にポリエーテルイミド等よりなる熱絶縁体38を介在させて支持されている。
<Description of surface side heating means>
Next, the surface side heating means 32 will be described. The surface heating means 32 has an
また、この熱絶縁体38の上下側にはOリング等よりなるシール材40が介設されており、この部分の気密性を保持するようになっている。そして、この素子取付ヘッド36の下面には、ウエハWの直径よりも少し大きくなされた直径の素子取付凹部42が形成されていると共に、この素子取付凹部42の平面部分に、上記ウエハWの少なくとも表面全体をカバーできる大きさの領域に亘って複数のLEDモジュール44が設けられている。また上記素子取付凹部42の開口部分には、例えば石英板よりなる光透過板45が取り付けられている。
In addition, a sealing
図2(A)に示すように、上記LEDモジュール44は、ここでは例えば一辺が25mm程度の正六角形状になされており、隣り合う辺が略接するような状態まで互いに接近させて密集させて配置されている。このLEDモジュール44の数は、ウエハWの直径が300mmの場合には、例えば80個程度設けられる。そして、図2(B)は1つのLEDモジュールの拡大平面図を示しており、図2(B)及び図3に示すように上記各LEDモジュール44は、その表面に多数のLED素子46を縦横に配列して構成されている。この場合、各LED素子46の寸法は、0.5mm×0.5mm程度であり、1台のLEDモジュール44に1000〜2000個程度のLED素子46が搭載されている。このLED素子46は、1つのLEDモジュール44内で複数にグループ分けされ、その同一グループ内のLED素子46同士は直列接続されている。
As shown in FIG. 2 (A), the
そして、LEDモジュール44の上方には、上側冷却機構48が設けられている。この上側冷却機構48は、上記素子取付ヘッド36内に設けた断面矩形状の冷媒通路50を有しており、この冷媒通路50の一端の冷媒入口51には、冷媒導入管50Aが接続されると共に、他端の冷媒出口53には冷媒排出管50Bが接続されており、ここに冷媒を流して上記LEDモジュール44より発生した熱を奪うことによって冷却し得るようになっている。この冷媒としては、フロリナートやガルデン(商品名)等を用いることができる。また、この冷媒通路50は、素子取付ヘッド36の略全面に亘って、例えば蛇行状に折り返すようにして形成されており、上記LEDモジュール44の上面側から熱を奪ってこれを冷却するようになっている。
An
そして、図3にも示すように、上記各冷媒通路50の両側壁部分には、上下方向に延びるコ字状になされたヒートパイプ52が埋め込むようにして設けられており、上記LEDモジュール44を効率的に冷却し得るようになっている。
As shown in FIG. 3, a
更に、上記天井板4Bの上方には、給電用の制御ボックス54が設けられ、ここには各LEDモジュール44に対応した制御ボード56が設けられている。そして、この制御ボード56からは各LEDモジュール44に対して給電線58が延びており、上記各LEDモジュール44に電力を供給できるようになっている。
Further, a power
<裏面側加熱手段の説明>
次に、上記裏面側加熱手段34について説明する。まず、上記底板4Cの開口には、例えば透明な石英ガラス板よりなる厚い光透過板62がOリング等のシール部材64を介して固定具66により気密に取り付けられており、上記裏面側加熱手段34は、上記光透過板62の下方に配置された複数のレーザモジュール60を有している。具体的には、上記底板4Cの開口に設けた光透過板62の下方を覆うようにしてレーザ取付ケーシング61が取り付けられており、このレーザ取付ケーシング61に上記複数のレーザモジュール60を取り付け固定している。
<Description of backside heating means>
Next, the back side heating means 34 will be described. First, a thick
このレーザモジュール60は、図4にも示すようにウエハWの少なくとも裏面全体をカバーできる大きさの領域の全面に亘って略均等に分散させて配置されている。この場合、1つのレーザモジュール60の寸法は、例えば50mm×60mm×25mm程度の大きさに設定されており、上記LEDモジュール44と比較するとかなり大きく、且つ1つのレーザモジュール60の出力も大きいので、LEDモジュール44のように密集させて設ける必要はない。
As shown in FIG. 4, the
従って、ここではウエハWの直径が300mmの場合にはレーザモジュール60は50〜100個程度設けている。各レーザモジュール60は1つのレーザ素子68と冷却機構としての冷却部70を有している。従って、上記レーザ素子68はウエハWの裏面全体をカバーできる大きさの領域に亘って配置されていることになる。上記レーザ素子68は、図5に示すように2つの電極に挟まれてサンドイッチ状態になされた発光層72を有しており、この発光層72から射出されるレーザ光、すなわち加熱光L1の照射エリア74は発光層72の延在方向に対して垂直な方向に長軸を持つ楕円形となる。
Accordingly, here, when the diameter of the wafer W is 300 mm, about 50 to 100
この場合、加熱光L1の長軸方向への広がり角度は30〜50度程度であり、短軸方向への広がり角度は10度以下である。従って、ウエハWの裏面に対して面内均一に加熱するためには図6に示すように上記楕円形の照射エリア74の長軸方向がウエハWの半径方向になるように設定するのがよい。このレーザ素子68の発光波長は、紫外光〜近赤外光の範囲、例えば360〜1000nmの範囲内の特定の波長、特に、シリコン基板のウエハWに体する吸収率が高い800〜970nmの範囲内の特定の波長(単色光)を用いるのがよい。上記レーザ素子68としては、例えばGaAsを用いた半導体レーザ素子を用いることができる。ここで図4に示すレーザモジュール60の配列は単に一例を示したに過ぎず、これに限定されない。
In this case, the spreading angle of the heating light L1 in the major axis direction is about 30 to 50 degrees, and the spreading angle in the minor axis direction is 10 degrees or less. Therefore, in order to uniformly heat the back surface of the wafer W in the plane, it is preferable to set the major axis direction of the
図1に戻って、上記レーザモジュール60の各レーザ素子68へは、給電ライン76が接続されており、給電を行うようになっている。また、上記レーザモジュール60の各冷却部70は、互いに冷媒通路78で直列に接続されている。そして、最上流側の冷却部70には冷媒導入管80が接続されると共に、最下流側の冷却部70には冷媒排出管82が接続されており、これに冷媒を流すことによってレーザモジュール60を冷却するようになっている。この冷媒としては、水やフロリナートやガルデン(商品名)を用いることができる。
Returning to FIG. 1, a
また、上記レーザ取付ケーシング61の内側面には、表面処理等が施された反射面84が形成されており、ウエハWの裏面側より反射してくる加熱光を、再度、上方に向けて反射するようになっている。尚、ここではレーザ素子68と冷却部70とが一体化されたレーザモジュール60を設けた場合を例にとって説明しているが、両者を分離して別々に設けるようにした構造としてもよい。
Further, a
このように形成されたアニール装置2の動作全体の制御、例えばプロセス温度、プロセス圧力、ガス流量、表面側加熱手段32や裏面側加熱手段34のオン・オフ等の各種制御は、例えばコンピュータよりなる制御部86により行われ、この制御に必要なコンピュータに読み取り可能なプログラムは記憶媒体88に記憶されている。この記憶媒体88としては、例えばフレキシブルディスク、CD(Compact Disc)、CD−ROM、ハードディスク、フラッシュメモリ或いはDVD等が用いられる。
Control of the overall operation of the
次に、以上のように構成されたアニール装置2を用いて行われるアニール処理について説明する。まず、図示しない搬送機構により、予め減圧雰囲気になされた図示しないロードロック室やトランスファチャンバ室等から、開放されたゲートバルブ8を介して例えばシリコン基板よりなる半導体ウエハWを、予め減圧雰囲気になされた処理容器4内へ搬入する。
Next, an annealing process performed using the
このウエハWの表面には、前述したようなアモルファスシリコンやメタルや酸化膜等が形成されており、加熱光の波長によって異なる吸収率を有する各種の微細領域が形成された表面状態となっている。この搬入されたウエハWは、昇降アーム14を昇降駆動させることによって上記昇降アーム14に設けた支持ピン12上に移載されることになり、上記搬送機構を退避させた後に、上記ゲートバルブ8を閉じることによって、処理容器4内を密閉する。
On the surface of the wafer W, amorphous silicon, a metal, an oxide film, or the like as described above is formed, and a surface state in which various fine regions having different absorptances depending on the wavelength of the heating light are formed. . The loaded wafer W is transferred onto the support pins 12 provided on the elevating
次に、ガス供給手段16のガス管20より流量制御しつつ処理ガス、ここでは例えばN2 ガスやArガス等を流し、この処理容器4内を所定の圧力に維持する。これと同時に、天井板4Bに設けた上記表面側加熱手段32及び底板4Cに設けた上記裏面側加熱手段34を共にオン状態として、表面側加熱手段32のLED素子46及び裏面側加熱手段34のレーザ素子68を共に点灯してそれぞれから加熱光を照射し、ウエハWを上下の両面より加熱してアニール処理する。この場合のプロセス圧力は例えば100〜10000Pa程度、プロセス温度(ウエハ温度)は例えば800〜1100℃程度であり、LED素子46及びレーザ素子68の点灯時間はそれぞれ1〜10sec程度である。
Next, while controlling the flow rate from the
これにより、ウエハWの表面(上面)は、各LED素子46より放射される発光波長にある程度の幅を有する加熱光により照射されるので、ウエハWの表面状態に依存することなく、ウエハWの表面側を面内温度が略均一になるように加熱することができる。
As a result, the surface (upper surface) of the wafer W is irradiated with heating light having a certain width to the emission wavelength emitted from each
また、ウエハWの裏面(下面)には、各レーザ素子68より単色光の加熱光が放射され、この放射光によりウエハWの裏面には、図6に示すように楕円形状の照射エリア74がウエハの裏面全体に略均等になるように分散された状態で形成されることになる。この場合、上述のようにこのレーザ素子68から照射される加熱光L1(図5参照)は単色光であるが、上記ウエハWの裏面は、この場合ではシリコン面で均一な状態となっており、しかも、加熱光L1の波長はシリコンに対して吸収率の高い波長、例えば360〜1000nmの範囲内の特定波長、より好ましくは800〜970nmの範囲内の特定波長に設定されているので、このウエハの裏面側を面内温度が略均一になるように加熱することができる。従って、ウエハWを表面側から及び裏面側から面内温度の均一性が高い状態でそれぞれ均等に、且つ短時間で迅速に加熱することができる。
Further, monochromatic heating light is radiated from the
また、裏面側加熱手段34に用いたレーザ素子68(光変換効率:例えば40〜50%)は、表面側加熱手段32に用いたLED素子46(光変換効率:例えば10〜30%)よりもエネルギー変換効率が高いので、裏面側加熱手段としてLED素子を用いた場合よりも省エネルギーに寄与することができる。 Further, the laser element 68 (light conversion efficiency: 40 to 50%) used for the back surface side heating means 34 is more than the LED element 46 (light conversion efficiency: 10 to 30%) used for the front surface side heating means 32. Since energy conversion efficiency is high, it can contribute to energy saving rather than the case where a LED element is used as a back surface side heating means.
更には、表面側加熱手段32と裏面側加熱手段34とによりウエハWの表裏(上下)の両面側から加熱するようにしたので、ウエハWの厚み方向に温度分布がほとんど生ずることがなく、ウエハWに表裏面の温度差に起因する反り返り等が発生することを防止することができる。 Further, since the front surface side heating means 32 and the back surface side heating means 34 are heated from both the front and back (upper and lower) surfaces of the wafer W, there is almost no temperature distribution in the thickness direction of the wafer W, and the wafer It is possible to prevent W from being warped due to the temperature difference between the front and back surfaces.
また、表面側加熱手段32において発生する多量の熱により、素子取付ヘッド36は加熱されるが、この素子取付ヘッド36に設けた上側冷却機構48の冷媒通路50に冷媒を流すことにより、これを効率的に冷却することができる。また、この場合、この冷媒通路50の高さ方向に沿って、図1及び図3に示すようにヒートパイプ52を設けているので、この部分における熱変換効率が上昇し、その分、上記素子取付ヘッド36の冷却効率を更に上げることができる。例えば素子取付ヘッド36の素材として銅を用いた場合は、熱伝導率は300〜350W/m・degなのに対して、ヒートパイプ52を設けることによって熱伝導率を400〜600W/m・degまで向上させることができる。
The
また同様に、裏面側加熱手段34においても多量に熱が発生してレーザ素子68は加熱されるが、各レーザモジュール60に設けた冷却機構としての冷却部70に冷媒を流すことにより、上記発生した熱は排出されるので、上記各レーザ素子68を効率的に冷却することができる。
Similarly, a large amount of heat is also generated in the back surface side heating means 34, and the
尚、ここでは表面側加熱手段32と裏面側加熱手段34の両方を設けているが、前述したように、上記表面側加熱手段32を設けないで、裏面側加熱手段34のみを設けてもよい。この場合には、両加熱手段32、34を設けた場合よりも昇温速度は少し低下するが、この場合にも、ウエハWの全体をその面内温度の均一性が高い状態で迅速に加熱することができる。
Here, both the front side heating unit 32 and the back
このように、被処理体、例えば半導体ウエハWに対してアニール処理を施すアニール装置において、被処理体の裏面全体に向けて加熱光を照射する複数のレーザ素子68を有する裏面側加熱手段34を設けて、加熱光L1であるレーザ光を被処理体の表面状態の均一な裏面より照射することにより、被処理体を短時間で、且つ面内温度が均一な状態で加熱することができると共に、エネルギー変換効率も高くして省エネルギーに寄与することができる。
As described above, in the annealing apparatus that performs the annealing process on the object to be processed, for example, the semiconductor wafer W, the back surface
<ヒートパイプの変形例>
上記実施形態では、素子取付ヘッド36に設けたヒートパイプ52は、図3にも示すように、冷媒通路50の外側に完全に埋め込むようにして設けたが、これに限定されず、図7に示すように構成してもよい。図7は素子取付ヘッドの上側冷却機構の内の1つの冷媒通路を示す拡大斜視である。
<Modification of heat pipe>
In the above embodiment, the
ここでは、コ字状に成形されているヒートパイプ52の上端部を上記冷媒通路50内の上部に露出させて設けるようにしている。そして、このようなヒートパイプ52を、上記冷媒通路50の流れ方向に沿って略等ピッチで複数(多数)個配列させている。これによれば、上記ヒートパイプ52の上端部が、冷媒と直接的に接することになるので、冷却のための熱交換率を更に良好にでき、その分、冷却効率を高めることができる。
Here, the upper end portion of the
<変形実施形態>
次に、本発明のアニール装置の変形実施形態について説明する。先の実施形態では、半導体ウエハWの裏面に照射される照射エリア74の位置は固定的になっており、従って、ウエハWの面内方向に僅かに温度分布が生ずる恐れがある。そこで、この変形実施形態では、上記照射エリア74が相対的に移動できるように構成して、面内方向におけるウエハ温度の均一性を更に向上させるようにしている。図8はこのような本発明のアニール装置の変形実施形態の支持手段を含む処理容器の下部を示す部分構成図である。図8では図1に示す構成部分と同一構成部分については同一参照符号を付してその説明を省略する。
<Modified Embodiment>
Next, a modified embodiment of the annealing apparatus of the present invention will be described. In the previous embodiment, the position of the
上記照射エリア74を相対的に移動させるために、ここでは半導体ウエハWを支持する支持手段10を回転機構89に取り付けて、これを回転させるようにしている。すなわち、ここではウエハWを支持する支持手段10は、回転機構89の一部を構成する回転浮上体90と一体的に構成している。上記支持手段10の各昇降アーム14の基端部は、リング状の固定部材92に取り付け固定されている。そして、上記回転浮上体90は、上下方向に延びる複数の短冊状の支柱93を、その周方向に沿って等ピッチでリング状に配置し、これらの上端側を筒体状の浮上側上部強磁性体94に連結し、更に、上記各支柱93の下端側を円形リング状の浮上側下部強磁性体96に連結して構成されている。
In order to move the
そして、上記円形リング状の浮上側下部強磁性体96は、水平方向へフランジ状に延びている。また、上記浮上側上部強磁性体94に上記固定部材92を接続しており、これにより、後述するようにこの回転浮上体90を上下方向へ浮上させた状態で上下動させることにより、ウエハWを支持する支持ピン12を昇降できるようになっている。
The circular ring-shaped floating upper lower
そして、上記処理容器4の下部の底板4Cには、上記回転浮上体90を収容して上下方向へ所定のストローク量だけ昇降できる大きさの空間が内部に形成された2重円筒体構造の浮上用収容部98が連結されている。この浮上用収容部98の下部は、内部に上記浮上側下部強磁性体96を収容して、この上下動を許容できる大きさの水平収容部100となっている。
The
そして、上記水平収容部100を区画する上側区画壁100Aの上面側に、その周方向によって浮上用電磁石アッセンブリ102が所定のピッチで複数個配列されている。また、この上側区画壁100Aの下面側に強磁性体104が取り付けられている。また、上記水平収容部100を区画する下側区画壁100Bの内面側(上面側)には、上記強磁性体104との間で上記浮上側下部強磁性体96を間に挟んで垂直位置センサ106が取り付けられている。
A plurality of levitation electromagnet assemblies 102 are arranged at a predetermined pitch on the upper surface side of the
これにより、上記垂直位置センサ106により上記浮上側下部強磁性体96の高さ位置を検出しつつ上記浮上用電磁石アッセンブリ102の電磁力を調整することにより、この支持手段10を任意の高さに設定することができるようになっている。この場合、上記垂直位置センサ106は周方向に沿って複数個設けられており、回転浮上体90の傾きを防止するようになっている。
As a result, the supporting
ここでは、上記回転浮上体90が、底板側に接触した状態から例えば2mm浮上した位置を定位置として回転制御が行われ、更にこの定位置より例えば10mm上昇した位置がウエハWの受け渡しを行う移載位置となっている。 Here, the rotation control is performed with the position where the rotary levitation body 90 is lifted, for example, 2 mm from the state of being in contact with the bottom plate side as a fixed position, and the position where the position is raised by 10 mm from the fixed position is a transfer position where the wafer W is transferred. It is in the loading position.
また上記浮上用収容部98の外周壁98Aの外側には、回転用電磁石アッセンブリ108が、その周方向に沿って所定のピッチで複数個配列されている。また、この外周壁98Aの内側には、強磁性体110が取り付けられている。また上記浮上用収容部98の内周壁98Bの外側には、上記強磁性体110との間で、上記浮上側上部強磁性体94を間に挟んで水平位置センサ112が取り付けられている。これにより、水平位置センサ112により浮上側上部強磁性体94の位置を検出しつつ上記回転用電磁石アッセンブリ108に回転磁界を加えることにより、上記回転浮上体90を定位置に位置させつつ回転させることができるようになっている。
A plurality of rotating electromagnet assemblies 108 are arranged at a predetermined pitch along the circumferential direction on the outer side of the outer
このように、上記回転浮上体90上に上記ウエハWを支持させた状態で、これを回転させることができるので、図6に示すようなウエハWの裏面に照射される楕円形状の照射エリア74は、ウエハWの周方向へ相対的に回転することになるので、ウエハWの面内温度の均一性を一層向上させることができる。
In this way, the wafer W can be rotated while being supported on the rotating levitated body 90, so that the
また、このようにウエハWを回転させることにより、処理容器4の内壁面の周方向における熱的コンディションの不均一性をキャンセルすることができるので、この点からもウエハWの面内温度の均一性を更に向上させることができる。上記回転機構89の構成は単に一例を示したに過ぎず、これに限定されるものではなく、例えば特開平2002−280318号公報等に開示された回転機構を用いてもよい。更には、ここでは半導体ウエハW側を回転させるようにしたが、これに替えて、裏面側加熱手段34側を回転させるようにしてもよい。
Further, by rotating the wafer W in this way, it is possible to cancel the non-uniformity of the thermal condition in the circumferential direction of the inner wall surface of the processing container 4, so that the in-plane temperature of the wafer W is also uniform from this point. The property can be further improved. The configuration of the
<冷却機構の変形例>
前述した上側冷却機構48にあっては、その冷媒通路50に冷媒を流すことによってLEDモジュール44の上面側から熱を奪って、これを冷却するようにしているが、この場合、冷媒通路50の断面矩形状の流路断面積は、冷媒通路50の流れ方向に沿って一定となるように設定されており、このため冷媒入口に近い部分では、冷媒が冷却対象物であるLEDモジュール44側から熱を十分に奪って冷却が効率的に行われるが、冷媒が下流側に流下して行くに従って、冷却効率が少しずつ低下して行くことが考えられる。
<Modification of cooling mechanism>
In the above-described
このため、上記冷媒通路50の流れ方向に沿って冷却効率が変化することになるので、冷却対象物であるLEDモジュール44の配列位置に応じて温度分布が生じて温度が不均一になる危惧があった。すなわち、冷媒通路50の上流側に配列されたLEDモジュール44は効率的に冷却されるのに対して、下流側に配置されたLEDモジュール44は効率的に冷却されずに、LEDモジュール44の全体で温度分布が生じる、といった危惧があった。
For this reason, since the cooling efficiency changes along the flow direction of the
そこで、この冷却機構の変形例では、上記危惧を取り除くために、上記冷媒通路50の冷媒入口51から冷媒出口53に向けてその流路断面積が順次小さくなるように設定しており、これにより冷媒通路50の流れ方向に沿って冷却効率が一定になるようにして冷却対象物の全体の温度を一定に維持し、温度の不均一が生じないようにしている。
Therefore, in this modification of the cooling mechanism, in order to remove the fear, the flow passage cross-sectional area is set so as to gradually decrease from the
ここで、冷媒通路50の流れ方向に沿って冷却効率を一定にして冷却対象物の温度を一定にするための原理について説明する。図9は冷媒通路の長さ方向における微小区間の冷媒の温度変化を求めるための模式図である。ここでは、本発明の理解を容易にするために冷媒通路の幅を一定(単位長=1m)とし、冷媒通路の高さを”f(x)”なる関数として表してシミュレーションを行っている。図9中において、横軸”x”は、冷媒入口51から冷媒出口53に向かう距離を示し、縦軸”y”は冷媒通路50の高さ”f(x)”を示している。
Here, the principle for making the cooling efficiency constant along the flow direction of the
そして、冷媒が流量”Q”で冷媒入口51より冷媒出口53に向けて流れているものとする。そして、距離”x”の位置における冷媒の温度を”T(x)”として表している。ここでx軸に沿った冷媒通路50の底面の温度がToで一定となるような条件を満たせば、冷媒通路50の流れ方向に沿って冷却対象物の温度を一定に維持できることになる。
It is assumed that the refrigerant flows from the
まず、冷媒の熱伝達率hは以下の式1のように表され、温度変化がさほど無いと考えれば、冷媒の速度以外は定数Aと置くことができ、速度のみの関数とみなせることになる。
First, the heat transfer coefficient h of the refrigerant is expressed as in the following
h=0.664(ρ1/2 )(μ−1/6)(cp1/3 )(k2/3 )(L−1/2)(u1/2 )…(1)
ここで上記記号は以下の通りである。
ρ:冷媒の密度(kg/m3 )
μ:冷媒の粘度(kg/m・sec)
cp:冷媒の比熱(J/kg・K)
k:冷媒熱伝導率(W/m・K)
L:冷却部長さ(m)
u:冷媒の速度(m/sec)
h = 0.664 (ρ 1/2 ) (μ −1/6 ) (cp 1/3 ) (k 2/3 ) (L −1/2 ) (u 1/2 ) (1)
Here, the above symbols are as follows.
ρ: Density of refrigerant (kg / m 3 )
μ: Viscosity of refrigerant (kg / m · sec)
cp: Specific heat of refrigerant (J / kg · K)
k: Refrigerant thermal conductivity (W / m · K)
L: Cooling part length (m)
u: Refrigerant speed (m / sec)
また、下記のように定数Aを定義する。
0.664(ρ1/2 )(μ−1/6)(cp1/3 )(k2/3 )(L−1/2)=A(定数)
そして、図9中において、冷媒がΔxだけ進んだ時に冷媒に流入する熱量を”W”とすると、以下の式2のように表される。
Further, a constant A is defined as follows.
0.664 (ρ 1/2 ) (μ −1/6 ) (cp 1/3 ) (k 2/3 ) (L −1/2 ) = A (constant)
In FIG. 9, when the amount of heat flowing into the refrigerant when the refrigerant advances by Δx is “W”, the following
W={T(x+Δx)−T(x)}・cp・ρ・Δx・f(x)
=A・Δx・(To−T(x))・Δt√u(x)……(2)
cp:冷媒の比熱
ρ:冷媒の密度
u(x):位置xの時の冷媒流速
Δt:冷媒がΔx進むのに要した時間
A:熱伝達率を求める際の定数
W = {T (x + Δx) −T (x)} · cp · ρ · Δx · f (x)
= A · Δx · (To−T (x)) · Δt√u (x) (2)
cp: Refrigerant specific heat ρ: Refrigerant density u (x): Refrigerant flow velocity at position x Δt: Time required for the refrigerant to travel Δx A: Constant for obtaining heat transfer coefficient
ここで、Δt/Δx=1/u(x)、u(x)=Q/f(x)として上記式をまとめると、以下の式3のようになる。
cp・ρ・(T(x+Δx)−T(x))/Δx=A・(To−T(x))/√(Q・f(x))……(3)
上記式3を整理すると、以下の式4のようになる。
f(x)=A2 ・(To−T(x))2 /(Q・cp2 ・ρ2 ・(T’(x))2 )……(4)
尚、”T’(x)=(T(x+Δx)−T(x))/Δx”である。
Here, when the above equations are summarized as Δt / Δx = 1 / u (x) and u (x) = Q / f (x), the following
cp · ρ · (T (x + Δx) −T (x)) / Δx = A · (To−T (x)) / √ (Q · f (x)) (3)
If the
f (x) = A 2 · (To−T (x)) 2 / (Q · cp 2 · ρ 2 · (T ′ (x)) 2 ) (4)
Note that “T ′ (x) = (T (x + Δx) −T (x)) / Δx”.
このように、冷媒通路50の高さ関数f(x)は、冷媒の温度変化T(x)に依存する形になる。換言すれば、温度変化を決定すれば、冷媒通路50の高さも自ずと決定されることになる。
As described above, the height function f (x) of the
ここで、具体的な数値例を用いて、上記式4に代入すると、式5のようになる。具体的な数値例は以下の通りである。
冷媒流量Q:2リットル/min(=2×10−3/60m3 /sec)
目標温度To:100℃
冷媒通路の幅:10mm
冷媒通路の長さ:5m
媒体入口温度:−50℃、媒体出口温度:−40℃、温度変化は一次的に変化すると仮定すると、”T(x)=2・x−50”となる。
冷媒の比熱cp:1000J/kg・K
冷媒の密度ρ:1800kg/m3
定数A:230
数値例の計算に当っては、単位及び冷媒通路の幅を考慮して、冷媒流量Qは単位[m3 /sec]に換算して用い、前述のようにシミュレーションでは冷媒通路の幅は、単位長として1m(=1000mm)に設定しているので、これを10mmの冷媒通路の幅に換算するためにf(x)を1/100倍する。
Here, using a specific numerical example, when substituting into Equation 4 above, Equation 5 is obtained. Specific numerical examples are as follows.
Refrigerant flow rate Q: 2 liters / min (= 2 × 10 −3 / 60 m 3 / sec)
Target temperature To: 100 ° C
Refrigerant passage width: 10mm
Length of refrigerant passage: 5m
Assuming that the medium inlet temperature: −50 ° C., the medium outlet temperature: −40 ° C., and the temperature change changes temporarily, “T (x) = 2 · x−50”.
Specific heat of refrigerant cp: 1000 J / kg · K
Refrigerant density ρ: 1800 kg / m 3
Constant A: 230
In the calculation of the numerical example, the refrigerant flow rate Q is converted into the unit [m 3 / sec] in consideration of the unit and the width of the refrigerant passage. As described above, the width of the refrigerant passage is the unit in the simulation as described above. Since the length is set to 1 m (= 1000 mm), f (x) is multiplied by 1/100 to convert this into the width of the refrigerant passage of 10 mm.
f(x)=2302 ・[100−(2・x−50)]2 /[(2×10−3/60)×10002 ×18002 ×22 ×100]……(5) f (x) = 230 2 · [100− (2 · x−50)] 2 / [(2 × 10 −3 / 60) × 1000 2 × 1800 2 × 2 2 × 100] (5)
ここで上記式5をグラフに表すと、図10のようになる。すなわち、冷媒通路50の冷媒入口51では、冷媒通路50の高さを27.6mm程度に設定し、冷媒入口51からの距離に従って、冷媒通路50の高さを順次低くして流路断面積を小さくし、冷媒出口53では冷媒通路50の高さを24mm程度に設定する。
Here, the above equation 5 is represented in a graph as shown in FIG. That is, at the
この時の冷媒通路50の断面形状の高さ変化の一例は、図11に示すように示され、冷媒通路50の高さが、下流側に行くに従って順次低くなっている。この場合、冷媒の流速は下流に行く程、次第に速くなっているのは勿論である。
このように、冷媒通路50の高さを下流側に行くに従って順次低くなるように設定することにより(冷媒通路50の幅が一定の場合)、冷媒通路50の下面の温度を10℃(=To)に一定に維持できることが判る。
An example of the change in the height of the cross-sectional shape of the
In this way, by setting the height of the
上記具体例では、冷媒通路50の幅を一定にした場合について説明したが、冷媒通路50の高さを一定にした場合には、冷媒通路50の幅を順次小さくして流路断面積を次第に狭くすることになる。尚、上記数値例は単に一例を示したに過ぎず、これに限定されないのは勿論である。
In the above specific example, the case where the width of the
このように、冷媒入口51から冷媒出口53に向けて冷媒通路50の流路面積が順次小さくなるように設定することにより、冷媒が冷却対象物、例えばLEDモジュール44から奪う冷媒通路50の単位長さ当たりの熱量が一定となり、この結果、冷媒通路50の長さ方向に沿って冷却対象物の温度を均一化させることが可能となる。
In this way, by setting the flow passage area of the
尚、上記レーザ素子68として例えばGaAsを用いた半導体レーザそしを用いた場合を例にとって説明したが、これに限定されず、YAGレーザ素子、ガーネットレーザ素子等の他の固体レーザ素子を用いることができるのは勿論のこと、他に気体レーザ素子も用いることができる。また、ここでは、表面側加熱手段32としてLED素子46を用いた場合を例にとって説明したが、これに限定されず、SLD(Super Luminescent Diode)素子を用いることができる。
In the above description, the semiconductor element using GaAs, for example, is used as the
また、ここでは被処理体として半導体ウエハを例にとって説明したが、この半導体ウエハにはシリコン基板やGaAs、SiC、GaNなどの化合物半導体基板も含まれ、更にはこれらの基板に限定されず、液晶表示装置に用いるガラス基板やセラミック基板等にも本発明を適用することができる。 Although the semiconductor wafer is described as an example of the object to be processed here, the semiconductor wafer includes a silicon substrate and a compound semiconductor substrate such as GaAs, SiC, GaN, and the like, and is not limited to these substrates. The present invention can also be applied to glass substrates, ceramic substrates, and the like used in display devices.
2 アニール装置
4 処理容器
10 支持手段
16 ガス供給手段
24 排気手段
30 排気ポンプ
32 表面側加熱手段
34 裏面側加熱手段
36 素子取付ヘッド
44 LEDモジュール
45 光透過窓
46 LED素子
48 上側冷却機構
50 冷媒通路
51 冷媒入口
52 ヒートパイプ
53 冷媒出口
60 レーザモジュール
62 光透過窓
68 レーザ素子
70 冷却部(冷却機構)
72 発光層
74 照射エリア
84 反射面
89 回転機構
90 回転浮上体
102 浮上用電磁石アッセンブリ
108 回転用電磁石アッセンブリ
W 半導体ウエハ(被処理体)
DESCRIPTION OF
72
Claims (13)
前記被処理体が収容される処理容器と、
前記処理容器内で前記被処理体を支持する支持手段と、
前記処理容器内へ処理ガスを供給するガス供給手段と、
前記処理容器内の雰囲気を排気する排気手段と、
前記被処理体の裏面全体に向けて加熱光を照射する複数のレーザ素子を有する裏面側加熱手段と、
を備えたことを特徴とするアニール装置。 In an annealing apparatus that performs an annealing process on a workpiece,
A processing container in which the object to be processed is accommodated;
A support means for supporting the object to be processed in the processing container;
Gas supply means for supplying a processing gas into the processing container;
Exhaust means for exhausting the atmosphere in the processing vessel;
Back surface side heating means having a plurality of laser elements that irradiate heating light toward the entire back surface of the object to be processed;
An annealing apparatus comprising:
f(x)=A2 ・(To−T(x))2 /(Q・cp2 ・ρ2 ・(T’(x))2 )
A:熱伝達率を求める際の定数
Q:冷媒の流量
cp:冷媒の比熱
ρ:冷媒の密度
x:冷媒入口からの距離
T(x):距離xの時の冷媒の温度(関数)
T’(x):関数T(x)の微分
To:目標とする温度 The annealing apparatus according to claim 10, wherein a height f (x) of the refrigerant passage is given by the following expression.
f (x) = A 2 · (To−T (x)) 2 / (Q · cp 2 · ρ 2 · (T ′ (x)) 2 )
A: Constant for obtaining heat transfer coefficient Q: Flow rate of refrigerant cp: Specific heat of refrigerant ρ: Density of refrigerant x: Distance from refrigerant inlet T (x): Temperature (function) of refrigerant at distance x
T ′ (x): differentiation of function T (x) To: target temperature
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JP (1) | JP2010034491A (en) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012195347A (en) * | 2011-03-15 | 2012-10-11 | Tokyo Electron Ltd | Heat treatment apparatus |
JP5475900B1 (en) * | 2013-03-01 | 2014-04-16 | 坂口電熱株式会社 | Heating device |
CN106435529A (en) * | 2015-08-10 | 2017-02-22 | 英属开曼群岛商精曜有限公司 | Heating apparatus |
KR20180026789A (en) * | 2015-07-29 | 2018-03-13 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | Laser annealing of rotating substrate |
CN111162025A (en) * | 2018-11-07 | 2020-05-15 | 东京毅力科创株式会社 | Substrate processing apparatus and substrate processing method |
WO2021202171A1 (en) * | 2020-04-01 | 2021-10-07 | Lam Research Corporation | Rapid and precise temperature control for thermal etching |
WO2022051071A1 (en) * | 2020-09-03 | 2022-03-10 | Applied Materials, Inc. | Epi chamber with full wafer laser heating |
-
2008
- 2008-12-04 JP JP2008310112A patent/JP2010034491A/en active Pending
Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012195347A (en) * | 2011-03-15 | 2012-10-11 | Tokyo Electron Ltd | Heat treatment apparatus |
JP5475900B1 (en) * | 2013-03-01 | 2014-04-16 | 坂口電熱株式会社 | Heating device |
JP2014170792A (en) * | 2013-03-01 | 2014-09-18 | Sakaguchi Dennetsu Kk | Heating apparatus |
JP2022043054A (en) * | 2015-07-29 | 2022-03-15 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | Rotating substrate laser annealing |
KR20180026789A (en) * | 2015-07-29 | 2018-03-13 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | Laser annealing of rotating substrate |
CN107851580A (en) * | 2015-07-29 | 2018-03-27 | 应用材料公司 | Rotary plate laser annealing |
JP2018526819A (en) * | 2015-07-29 | 2018-09-13 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated | Rotating substrate laser annealing |
JP7462604B2 (en) | 2015-07-29 | 2024-04-05 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | Rotating substrate laser annealing |
KR102531865B1 (en) * | 2015-07-29 | 2023-05-16 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | Laser annealing of rotating substrates |
CN106435529A (en) * | 2015-08-10 | 2017-02-22 | 英属开曼群岛商精曜有限公司 | Heating apparatus |
JP2020077752A (en) * | 2018-11-07 | 2020-05-21 | 東京エレクトロン株式会社 | Substrate processing apparatus and substrate processing method |
JP7228990B2 (en) | 2018-11-07 | 2023-02-27 | 東京エレクトロン株式会社 | SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD |
US11612017B2 (en) | 2018-11-07 | 2023-03-21 | Tokyo Electron Limited | Substrate processing apparatus and substrate processing method |
CN111162025A (en) * | 2018-11-07 | 2020-05-15 | 东京毅力科创株式会社 | Substrate processing apparatus and substrate processing method |
WO2021202171A1 (en) * | 2020-04-01 | 2021-10-07 | Lam Research Corporation | Rapid and precise temperature control for thermal etching |
WO2022051071A1 (en) * | 2020-09-03 | 2022-03-10 | Applied Materials, Inc. | Epi chamber with full wafer laser heating |
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