JP3404023B2 - ウエハ熱処理装置及びウエハ熱処理方法 - Google Patents
ウエハ熱処理装置及びウエハ熱処理方法Info
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
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- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
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- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
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- H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ウエハ熱処理装
置及びウエハ熱処理方法に関し、特に、ウエハ上に酸化
膜を形成したり又はアニール処理を施す枚葉式ランプ加
熱方式のウエハ熱処理装置及びウエハ熱処理方法に関す
るものである。
置及びウエハ熱処理方法に関し、特に、ウエハ上に酸化
膜を形成したり又はアニール処理を施す枚葉式ランプ加
熱方式のウエハ熱処理装置及びウエハ熱処理方法に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】図３は、従来のウエハ熱処理装置として
の枚葉式ウエハ熱処理装置を示す概略図である。図３に
おいて、１はウエハ、２はウエハ１を高温処理するため
の処理室、２ａは処理室２内に気体を注入するための注
入口、２ｂは処理室２外に気体を排出するための排出
口、２ｃは処理室２内の雰囲気を外部と隔絶する壁材、
４はランプヒータ５からのランプ光を反射する反射板、
５はランプヒータを示す。
の枚葉式ウエハ熱処理装置を示す概略図である。図３に
おいて、１はウエハ、２はウエハ１を高温処理するため
の処理室、２ａは処理室２内に気体を注入するための注
入口、２ｂは処理室２外に気体を排出するための排出
口、２ｃは処理室２内の雰囲気を外部と隔絶する壁材、
４はランプヒータ５からのランプ光を反射する反射板、
５はランプヒータを示す。
【０００３】そして、このように構成された従来のウエ
ハ熱処理装置においては、以下のような工程にてウエハ
１の高温処理が行われることになる。すなわち、まず、
図示せぬ搬送ロボットによって、ウエハ１は、壁材２の
一部に設けられた図示せぬ搬出入口から処理室２内に搬
送される。次に、搬出入口に設けられた図示せぬシャッ
タを閉じて、処理室２内を密閉状態にする。そして、注
入口２ａから処理室２内に窒素等の不活性ガス又は酸素
等の酸化性ガスを注入するとともに、排出口２ｂから処
理室２内の空気を外部に排出することで、ガス置換を行
う。
ハ熱処理装置においては、以下のような工程にてウエハ
１の高温処理が行われることになる。すなわち、まず、
図示せぬ搬送ロボットによって、ウエハ１は、壁材２の
一部に設けられた図示せぬ搬出入口から処理室２内に搬
送される。次に、搬出入口に設けられた図示せぬシャッ
タを閉じて、処理室２内を密閉状態にする。そして、注
入口２ａから処理室２内に窒素等の不活性ガス又は酸素
等の酸化性ガスを注入するとともに、排出口２ｂから処
理室２内の空気を外部に排出することで、ガス置換を行
う。
【０００４】その後、複数のランプヒータ５を点灯し
て、そこから直接照射されるランプ光と、そのランプ光
が反射板４で反射した後の反射光とを、石英等からなる
壁材２ｃに透過させる。そして、壁材２ｃを透過した透
過光のエネルギにより、ウエハ１は加熱されることにな
る。その後、この状態を一定時間保持する。このような
加熱と保温とによる高温処理を一定時間行うことによ
り、ウエハ内の不純物拡散をしたり、ウエハ表面の成膜
を制御することになる。
て、そこから直接照射されるランプ光と、そのランプ光
が反射板４で反射した後の反射光とを、石英等からなる
壁材２ｃに透過させる。そして、壁材２ｃを透過した透
過光のエネルギにより、ウエハ１は加熱されることにな
る。その後、この状態を一定時間保持する。このような
加熱と保温とによる高温処理を一定時間行うことによ
り、ウエハ内の不純物拡散をしたり、ウエハ表面の成膜
を制御することになる。
【０００５】このような一定時間の高温処理が終了した
後、ランプヒータ５への電力供給を停止して、ウエハ１
を冷却する。すなわち、ウエハ１からの熱は、その周囲
の雰囲気を通して、処理室２の外部へ散逸し、それにと
もないウエハ１の温度も低下する。そして、その温度が
数１００℃に達したところで、ウエハ１は、搬送ロボッ
トにより搬出入口から処理室２外へ搬送される。
後、ランプヒータ５への電力供給を停止して、ウエハ１
を冷却する。すなわち、ウエハ１からの熱は、その周囲
の雰囲気を通して、処理室２の外部へ散逸し、それにと
もないウエハ１の温度も低下する。そして、その温度が
数１００℃に達したところで、ウエハ１は、搬送ロボッ
トにより搬出入口から処理室２外へ搬送される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】近年、半導体素子の微
細化にともない、その接合深さに対する要求が益々厳し
くなっている。この接合深さに対する要求を満足するた
めには、まず、低エネルギ注入による浅い領域への不純
物の添加が必要となる。さらには、不純物を活性化する
際の熱履歴を最小として不純物拡散を制御することが必
要となる。したがって、ウエハ熱処理装置による高温処
理工程開始から冷却工程終了までに要する時間を短縮す
ることは、ウエハの品質上極めて重要な課題となってい
る。さらには、近年の半導体素子の高需要化という観点
からも、ウエハ熱処理装置による高温処理工程開始から
冷却工程終了までに要する時間を短縮することは、ウエ
ハの生産性向上につながり、極めて重要な課題となって
いる。
細化にともない、その接合深さに対する要求が益々厳し
くなっている。この接合深さに対する要求を満足するた
めには、まず、低エネルギ注入による浅い領域への不純
物の添加が必要となる。さらには、不純物を活性化する
際の熱履歴を最小として不純物拡散を制御することが必
要となる。したがって、ウエハ熱処理装置による高温処
理工程開始から冷却工程終了までに要する時間を短縮す
ることは、ウエハの品質上極めて重要な課題となってい
る。さらには、近年の半導体素子の高需要化という観点
からも、ウエハ熱処理装置による高温処理工程開始から
冷却工程終了までに要する時間を短縮することは、ウエ
ハの生産性向上につながり、極めて重要な課題となって
いる。
【０００７】ところが、上記従来の技術において、上述
した高温処理工程開始から冷却工程終了までに要する時
間を短縮することは、種々の制約があった。すなわち、
高温処理工程に要する時間について言えば、個々のラン
プヒータへの供給電力を大きくしたり、ランプヒータの
個数を増やすことにより、処理室へ供給される単位時間
当たりのエネルギは増加するので、理論上、その時間は
短縮されることになる。しかし、ランプヒータへの供給
電力の増大は、ランニングコストの面から、低生産性を
まねくため、これ以上の電力を消費することは妥当では
ない。
した高温処理工程開始から冷却工程終了までに要する時
間を短縮することは、種々の制約があった。すなわち、
高温処理工程に要する時間について言えば、個々のラン
プヒータへの供給電力を大きくしたり、ランプヒータの
個数を増やすことにより、処理室へ供給される単位時間
当たりのエネルギは増加するので、理論上、その時間は
短縮されることになる。しかし、ランプヒータへの供給
電力の増大は、ランニングコストの面から、低生産性を
まねくため、これ以上の電力を消費することは妥当では
ない。
【０００８】また、冷却工程に要する時間について言え
ば、高温状態となっている処理室内の熱を積極的に外部
に放出することが可能であれば良いが、ウエハの周囲の
雰囲気、処理室の壁材、及びランプハウジングが一定の
温度に達しているため、熱放出の効率が悪い。
ば、高温状態となっている処理室内の熱を積極的に外部
に放出することが可能であれば良いが、ウエハの周囲の
雰囲気、処理室の壁材、及びランプハウジングが一定の
温度に達しているため、熱放出の効率が悪い。
【０００９】この発明は上述したような問題点を解消す
るためになされたもので、比較的簡易な設備で、ランプ
ヒータへの供給電力を大きくすることなく、短時間で所
望のウエハの熱処理を可能とするウエハ熱処理装置及び
ウエハ熱処理方法を提供することを目的とする。
るためになされたもので、比較的簡易な設備で、ランプ
ヒータへの供給電力を大きくすることなく、短時間で所
望のウエハの熱処理を可能とするウエハ熱処理装置及び
ウエハ熱処理方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項１記載
の発明にかかるウエハ熱処理装置は、周囲を壁材に囲ま
れた閉空間内の所定位置に搬送されたウエハを、高温処
理した後に冷却するウエハ熱処理装置であって、前記壁
材に、気体が密閉された中空部を設け、該中空部に、該
中空部の内圧を調整する圧力調整部を連結したものであ
る。
の発明にかかるウエハ熱処理装置は、周囲を壁材に囲ま
れた閉空間内の所定位置に搬送されたウエハを、高温処
理した後に冷却するウエハ熱処理装置であって、前記壁
材に、気体が密閉された中空部を設け、該中空部に、該
中空部の内圧を調整する圧力調整部を連結したものであ
る。
【００１１】また、請求項２記載の発明にかかるウエハ
熱処理装置は、上記請求項１に記載の発明において、前
記圧力調整部を、前記ウエハの高温処理前に前記中空部
の内圧を所定圧力まで減圧可能に形成したものである。
熱処理装置は、上記請求項１に記載の発明において、前
記圧力調整部を、前記ウエハの高温処理前に前記中空部
の内圧を所定圧力まで減圧可能に形成したものである。
【００１２】また、請求項３記載の発明にかかるウエハ
熱処理装置は、上記請求項１又は請求項２に記載の発明
において、前記圧力調整部を、前記ウエハの高温処理後
に前記中空部の内圧を短時間に所定圧力まで加圧可能に
形成したものである。
熱処理装置は、上記請求項１又は請求項２に記載の発明
において、前記圧力調整部を、前記ウエハの高温処理後
に前記中空部の内圧を短時間に所定圧力まで加圧可能に
形成したものである。
【００１３】また、請求項４記載の発明にかかるウエハ
熱処理装置は、上記請求項１〜請求項３のいずれかに記
載の発明において、前記中空部内の気体を、ヘリウム又
は窒素としたものである。
熱処理装置は、上記請求項１〜請求項３のいずれかに記
載の発明において、前記中空部内の気体を、ヘリウム又
は窒素としたものである。
【００１４】また、この発明の請求項５記載の発明にか
かるウエハ熱処理方法は、中空部を有する壁材によって
周囲を囲まれた閉空間内の所定位置に搬送されたウエハ
を高温処理する工程と、該高温処理工程後に、前記閉空
間内にて前記ウエハを所定温度まで冷却する工程と、前
記壁材に設けられた前記中空部の内圧を調整する工程と
を備えたものである。
かるウエハ熱処理方法は、中空部を有する壁材によって
周囲を囲まれた閉空間内の所定位置に搬送されたウエハ
を高温処理する工程と、該高温処理工程後に、前記閉空
間内にて前記ウエハを所定温度まで冷却する工程と、前
記壁材に設けられた前記中空部の内圧を調整する工程と
を備えたものである。
【００１５】また、請求項６記載の発明にかかるウエハ
熱処理方法は、上記請求項５に記載の発明において、前
記圧力調整工程に、前記高温処理工程前に前記中空部の
内圧を所定圧力まで減圧する工程を備えたものである。
熱処理方法は、上記請求項５に記載の発明において、前
記圧力調整工程に、前記高温処理工程前に前記中空部の
内圧を所定圧力まで減圧する工程を備えたものである。
【００１６】また、請求項７記載の発明にかかるウエハ
熱処理方法は、上記請求項５又は請求項６に記載の発明
において、前記圧力調整工程に、前記高温処理工程後に
短時間に前記中空部の内圧を所定圧力まで加圧する工程
を備えたものである。
熱処理方法は、上記請求項５又は請求項６に記載の発明
において、前記圧力調整工程に、前記高温処理工程後に
短時間に前記中空部の内圧を所定圧力まで加圧する工程
を備えたものである。
【００１７】また、請求項８記載の発明にかかるウエハ
熱処理装置は、上記請求項５〜請求項７のいずれかに記
載の発明において、前記中空部内の気体を、ヘリウム又
は窒素としたものである。
熱処理装置は、上記請求項５〜請求項７のいずれかに記
載の発明において、前記中空部内の気体を、ヘリウム又
は窒素としたものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】実施の形態．以下、この発明の実
施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、こ
の発明の実施の形態を示すウエハ熱処理装置の概略図で
ある。図１において、１はウエハ、２は周囲を壁材２ｃ
で囲まれた閉空間としての処理室、２ａは注入口、２ｂ
は排出口、２ｃは壁材、３は壁材２ｃに設けられた中空
部、４は反射板、５はランプヒータ、６、７はバルブ、
８は圧力調整部としての真空ポンプ、９は圧力調整部と
してのガス供給部、１０は管を示す。
施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、こ
の発明の実施の形態を示すウエハ熱処理装置の概略図で
ある。図１において、１はウエハ、２は周囲を壁材２ｃ
で囲まれた閉空間としての処理室、２ａは注入口、２ｂ
は排出口、２ｃは壁材、３は壁材２ｃに設けられた中空
部、４は反射板、５はランプヒータ、６、７はバルブ、
８は圧力調整部としての真空ポンプ、９は圧力調整部と
してのガス供給部、１０は管を示す。
【００１９】ここで、中空部３は、そこに気体を密閉で
きるように形成されている。また、真空ポンプ８は、管
１０によって壁材２ｃの中空部３と連結されている。そ
して、バルブ７を開くことにより、中空部３の気体を外
部へ排出し、中空部３の内圧を減圧することができる。
また、ガス供給部９も、管１０によって中空部３と連結
されている。そして、バルブ６を瞬時に開放することに
より、ガス供給部９内にある気体を、中空部３内に短時
間に送り、中空部３の内圧を加圧することができる。
きるように形成されている。また、真空ポンプ８は、管
１０によって壁材２ｃの中空部３と連結されている。そ
して、バルブ７を開くことにより、中空部３の気体を外
部へ排出し、中空部３の内圧を減圧することができる。
また、ガス供給部９も、管１０によって中空部３と連結
されている。そして、バルブ６を瞬時に開放することに
より、ガス供給部９内にある気体を、中空部３内に短時
間に送り、中空部３の内圧を加圧することができる。
【００２０】そして、このように構成されたウエハ熱処
理装置においては、以下のような工程にてウエハ１の高
温処理が行われることになる。すなわち、まず、図示せ
ぬ搬送ロボットによって、ウエハ１は、壁材２の一部に
設けられた図示せぬ搬出入口から処理室２内に搬送され
る。次に、搬出入口に設けられた図示せぬシャッタを閉
じて、処理室２内を密閉状態にする。そして、注入口２
ａから処理室２内に窒素等の不活性ガスを注入するとと
もに、排出口２ｂから処理室２内の空気を外部に排出す
ることで、ガス置換を行う。
理装置においては、以下のような工程にてウエハ１の高
温処理が行われることになる。すなわち、まず、図示せ
ぬ搬送ロボットによって、ウエハ１は、壁材２の一部に
設けられた図示せぬ搬出入口から処理室２内に搬送され
る。次に、搬出入口に設けられた図示せぬシャッタを閉
じて、処理室２内を密閉状態にする。そして、注入口２
ａから処理室２内に窒素等の不活性ガスを注入するとと
もに、排出口２ｂから処理室２内の空気を外部に排出す
ることで、ガス置換を行う。
【００２１】一方、このガス置換の工程とほぼ同時に、
上述したバルブ７を開くことにより、壁材２cに設けら
れた中空部３の内圧を、真空ポンプ８にて減圧する。こ
のときの、減圧後の中空部３内の圧力は、真空に近い状
態が好ましい。また、この中空部３の減圧工程は、後述
するように、処理室２内をガス置換するのと同等の時間
をかけて行われる。これにより、中空部３内において、
温度低下が生じないようにしている。すなわち、閉空間
における気体の圧力を急激に低下させると、その気体の
温度も低下する。その場合、壁材２ｃへの熱伝導により
処理室２の温度も同時に低下してしまうことになるの
で、ウエハ１の高温処理に影響しないように、ゆっくり
と減圧することとしたものである。
上述したバルブ７を開くことにより、壁材２cに設けら
れた中空部３の内圧を、真空ポンプ８にて減圧する。こ
のときの、減圧後の中空部３内の圧力は、真空に近い状
態が好ましい。また、この中空部３の減圧工程は、後述
するように、処理室２内をガス置換するのと同等の時間
をかけて行われる。これにより、中空部３内において、
温度低下が生じないようにしている。すなわち、閉空間
における気体の圧力を急激に低下させると、その気体の
温度も低下する。その場合、壁材２ｃへの熱伝導により
処理室２の温度も同時に低下してしまうことになるの
で、ウエハ１の高温処理に影響しないように、ゆっくり
と減圧することとしたものである。
【００２２】その後、複数のランプヒータ５を点灯し
て、そこから直接照射されるランプ光と、そのランプ光
が反射板４で反射した後の反射光とを、壁材２ｃに透過
させる。そして、壁材２ｃを透過した透過光のエネルギ
により、ウエハ１は加熱されることになる。ここで、中
空部３内は、上述したように、真空ポンプ８により減圧
状態に維持されているので、壁材２ｃの熱伝導率は低く
なる。したがって、熱が外部に放出しにくい状態、すな
わち、断熱壁材に囲まれて保温性が高い状態となる。こ
れにより、後述するように、ランプヒータ５の消費電力
が小さくても、ウエハ１を高温に維持することができ
る。なお、処理室２内で受けるランプ光による熱はいわ
ゆる放射熱であるので、中空部３の内圧変化に対する処
理室２の受熱量については、ほとんど変化がない。
て、そこから直接照射されるランプ光と、そのランプ光
が反射板４で反射した後の反射光とを、壁材２ｃに透過
させる。そして、壁材２ｃを透過した透過光のエネルギ
により、ウエハ１は加熱されることになる。ここで、中
空部３内は、上述したように、真空ポンプ８により減圧
状態に維持されているので、壁材２ｃの熱伝導率は低く
なる。したがって、熱が外部に放出しにくい状態、すな
わち、断熱壁材に囲まれて保温性が高い状態となる。こ
れにより、後述するように、ランプヒータ５の消費電力
が小さくても、ウエハ１を高温に維持することができ
る。なお、処理室２内で受けるランプ光による熱はいわ
ゆる放射熱であるので、中空部３の内圧変化に対する処
理室２の受熱量については、ほとんど変化がない。
【００２３】このような一定時間の高温処理が終了した
後、ランプヒータ５への電力供給を停止する。その際、
上述したバルブ６を瞬時に開放して、ガス供給部９内の
気体を中空部３内に送る。これにより、中空部３に送ら
れる気体は、急激に膨張することになり、いわゆる断熱
膨張の効果により、気体自体の温度は低下する。そし
て、低温化した中空部３に向けて、高温状態にあるラン
プハウジング部及びウエハ１からの放射熱が吸収される
ので、処理室２内の温度は短時間で低下することにな
る。
後、ランプヒータ５への電力供給を停止する。その際、
上述したバルブ６を瞬時に開放して、ガス供給部９内の
気体を中空部３内に送る。これにより、中空部３に送ら
れる気体は、急激に膨張することになり、いわゆる断熱
膨張の効果により、気体自体の温度は低下する。そし
て、低温化した中空部３に向けて、高温状態にあるラン
プハウジング部及びウエハ１からの放射熱が吸収される
ので、処理室２内の温度は短時間で低下することにな
る。
【００２４】ここで、ガス供給部９から中空部３に送ら
れる気体は、処理室２内へ気体漏れ等の不具合が発生し
た場合のウエハ１への影響を考慮して、処理室２内のガ
ス置換工程において使用される不活性ガスと同じ、例え
ば、ヘリウムや窒素等の不活性ガスとすることが好まし
い。特に、不活性ガスとして熱伝導率が大きいヘリウム
を使用した場合には、上述の効果に加えて、ウエハ１の
冷却についても有利に作用することになる。そして、最
後に、ウエハ１の温度が所定温度まで低下したところ
で、ウエハ１は、搬送ロボットにより搬出入口から処理
室２外へ搬送される。
れる気体は、処理室２内へ気体漏れ等の不具合が発生し
た場合のウエハ１への影響を考慮して、処理室２内のガ
ス置換工程において使用される不活性ガスと同じ、例え
ば、ヘリウムや窒素等の不活性ガスとすることが好まし
い。特に、不活性ガスとして熱伝導率が大きいヘリウム
を使用した場合には、上述の効果に加えて、ウエハ１の
冷却についても有利に作用することになる。そして、最
後に、ウエハ１の温度が所定温度まで低下したところ
で、ウエハ１は、搬送ロボットにより搬出入口から処理
室２外へ搬送される。
【００２５】次に、上述の実施の形態に示すウエハ熱処
理装置において、全工程における中空部圧力、ウエハ温
度、ランプヒータ消費電力のそれぞれの変動について、
図面に基づいて詳細に説明する。図２（Ａ）は、図１に
おける中空部３内の圧力と、時間との関係を示す線図で
ある。同図の縦軸において、Ｐ０は真空ポンプ８にて中
空部３内の圧力を減圧する前の初期圧力、Ｐ１は減圧し
た後の真空状態に近い圧力を示す。また、同図の横軸に
おいて、Ｓ０〜Ｓ１はウエハ１を処理室２内に搬入した
後のガス置換工程に要する時間、Ｓ１〜Ｓ３はガス置換
を終了してからウエハ１の高温処理工程に要する時間、
Ｓ３〜Ｓ４は高温処理を終了してからウエハ１を処理室
２外に搬出するまでのウエハ１の冷却工程に要する時間
を示す。
理装置において、全工程における中空部圧力、ウエハ温
度、ランプヒータ消費電力のそれぞれの変動について、
図面に基づいて詳細に説明する。図２（Ａ）は、図１に
おける中空部３内の圧力と、時間との関係を示す線図で
ある。同図の縦軸において、Ｐ０は真空ポンプ８にて中
空部３内の圧力を減圧する前の初期圧力、Ｐ１は減圧し
た後の真空状態に近い圧力を示す。また、同図の横軸に
おいて、Ｓ０〜Ｓ１はウエハ１を処理室２内に搬入した
後のガス置換工程に要する時間、Ｓ１〜Ｓ３はガス置換
を終了してからウエハ１の高温処理工程に要する時間、
Ｓ３〜Ｓ４は高温処理を終了してからウエハ１を処理室
２外に搬出するまでのウエハ１の冷却工程に要する時間
を示す。
【００２６】同図に示すように、Ｓ０〜Ｓ１の比較的長
い時間にて、中空部３の圧力を、Ｐ０からＰ１に徐々に
減圧していくことになる。そして、Ｓ１〜Ｓ３の時間で
は、中空部３の圧力を、Ｐ１に維持しながら、ウエハ１
の高温処理をすることになる。さらに、Ｓ３の直後の短
時間にて、中空部３の圧力を、Ｐ１からＰ０に加圧する
ことになる。
い時間にて、中空部３の圧力を、Ｐ０からＰ１に徐々に
減圧していくことになる。そして、Ｓ１〜Ｓ３の時間で
は、中空部３の圧力を、Ｐ１に維持しながら、ウエハ１
の高温処理をすることになる。さらに、Ｓ３の直後の短
時間にて、中空部３の圧力を、Ｐ１からＰ０に加圧する
ことになる。
【００２７】一方、図２（Ｂ）は、図１におけるウエハ
１の温度と、時間との関係を示す線図である。同図の縦
軸において、Ｔ０は高温処理前のウエハ１の初期温度、
Ｔ１は高温処理後のウエハ１の温度、Ｔ２は本実施の形
態による冷却後のウエハ１の温度、Ｔ３は前記従来技術
による冷却後のウエハ１の温度を示す。また、同図の横
軸において、Ｓ１〜Ｓ２は高温処理工程においてウエハ
１の温度をＴ０からＴ１まで加熱するのに要する時間、
Ｓ２〜Ｓ３は高温処理工程においてウエハ１の温度をＴ
１に保温するのに要する時間を示す。さらに、同図にお
いて、実線で表す曲線Ｌ１は、冷却工程において、本実
施の形態におけるウエハ温度と時間との関係を示す。こ
れに対して、破線で表す曲線Ｌ２は、冷却工程におい
て、前記従来技術におけるウエハ温度と時間との関係を
示すものである。
１の温度と、時間との関係を示す線図である。同図の縦
軸において、Ｔ０は高温処理前のウエハ１の初期温度、
Ｔ１は高温処理後のウエハ１の温度、Ｔ２は本実施の形
態による冷却後のウエハ１の温度、Ｔ３は前記従来技術
による冷却後のウエハ１の温度を示す。また、同図の横
軸において、Ｓ１〜Ｓ２は高温処理工程においてウエハ
１の温度をＴ０からＴ１まで加熱するのに要する時間、
Ｓ２〜Ｓ３は高温処理工程においてウエハ１の温度をＴ
１に保温するのに要する時間を示す。さらに、同図にお
いて、実線で表す曲線Ｌ１は、冷却工程において、本実
施の形態におけるウエハ温度と時間との関係を示す。こ
れに対して、破線で表す曲線Ｌ２は、冷却工程におい
て、前記従来技術におけるウエハ温度と時間との関係を
示すものである。
【００２８】ここで、本実施の形態においては、高温処
理工程後に短時間に中空部３内の圧力を加圧しているの
で、上述した断熱膨張の効果によって、同図の実線Ｌ１
と破線Ｌ２とから明らかなように、処理室２内の温度を
短時間に低下させることができる。すなわち、本実施の
形態においては、冷却工程に要する時間を短縮すること
ができる。
理工程後に短時間に中空部３内の圧力を加圧しているの
で、上述した断熱膨張の効果によって、同図の実線Ｌ１
と破線Ｌ２とから明らかなように、処理室２内の温度を
短時間に低下させることができる。すなわち、本実施の
形態においては、冷却工程に要する時間を短縮すること
ができる。
【００２９】一方、図２（Ｃ）は、ランプヒータ５の単
位時間当たりの消費電力と、時間との関係を示す線図で
ある。同図の縦軸において、Ｗ０は高温処理工程前のラ
ンプヒータ５の消費電力、Ｗ１は高温処理工程における
ウエハ１の加熱時に必要なランプヒータ５の消費電力、
Ｗ２は本実施の形態による高温処理工程の保温時に必要
な消費電力、Ｗ３は前記従来技術による高温処理工程の
保温時に必要な消費電力を示す。また、同図において、
実線Ｌ３は本実施の形態による時間Ｓ２〜Ｓ３における
ランプヒータ消費電力と時間との関係を示す直線であ
り、破線Ｌ４は前記従来技術による時間Ｓ２〜Ｓ３にお
けるランプヒータ消費電力と時間との関係を示す直線で
ある。
位時間当たりの消費電力と、時間との関係を示す線図で
ある。同図の縦軸において、Ｗ０は高温処理工程前のラ
ンプヒータ５の消費電力、Ｗ１は高温処理工程における
ウエハ１の加熱時に必要なランプヒータ５の消費電力、
Ｗ２は本実施の形態による高温処理工程の保温時に必要
な消費電力、Ｗ３は前記従来技術による高温処理工程の
保温時に必要な消費電力を示す。また、同図において、
実線Ｌ３は本実施の形態による時間Ｓ２〜Ｓ３における
ランプヒータ消費電力と時間との関係を示す直線であ
り、破線Ｌ４は前記従来技術による時間Ｓ２〜Ｓ３にお
けるランプヒータ消費電力と時間との関係を示す直線で
ある。
【００３０】ここで、本実施の形態においては、高温処
理工程前に中空部３の圧力をほぼ真空状態に減圧してい
るので、処理室２内は上述したように断熱された状態と
なり、同図の実線Ｌ３と破線Ｌ４とから明らかなよう
に、特に、処理室２内の温度を一定の高温状態に保温す
るためのランプヒータ５の消費電力を低減することがで
きる。すなわち、同図の斜線で囲んだ部分が、本実施の
形態により低減されたランプヒータ５の消費電力の総和
となる。このように、本実施の形態においては、高温処
理工程に要するランプヒータ消費電力を低減しているに
もかかわらず、高温処理工程に要する時間は従来技術と
差異のないものとすることができる。
理工程前に中空部３の圧力をほぼ真空状態に減圧してい
るので、処理室２内は上述したように断熱された状態と
なり、同図の実線Ｌ３と破線Ｌ４とから明らかなよう
に、特に、処理室２内の温度を一定の高温状態に保温す
るためのランプヒータ５の消費電力を低減することがで
きる。すなわち、同図の斜線で囲んだ部分が、本実施の
形態により低減されたランプヒータ５の消費電力の総和
となる。このように、本実施の形態においては、高温処
理工程に要するランプヒータ消費電力を低減しているに
もかかわらず、高温処理工程に要する時間は従来技術と
差異のないものとすることができる。
【００３１】以上説明したように、本実施の形態のよう
に構成されたウエハ熱処理装置においては、高温処理工
程前の減圧工程によってランプヒータ５の消費電力を低
減することができ、なおかつ、高温処理終了後の加圧工
程によって冷却工程に要する時間を短縮することができ
る。
に構成されたウエハ熱処理装置においては、高温処理工
程前の減圧工程によってランプヒータ５の消費電力を低
減することができ、なおかつ、高温処理終了後の加圧工
程によって冷却工程に要する時間を短縮することができ
る。
【００３２】なお、本発明が上記実施の形態に限定され
ず、本発明の技術思想の範囲内において、実施の形態は
適宜変更され得ることは明らかである。また、上記構成
部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定され
ず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にす
ることができる。
ず、本発明の技術思想の範囲内において、実施の形態は
適宜変更され得ることは明らかである。また、上記構成
部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定され
ず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にす
ることができる。
【００３３】
【発明の効果】本発明は以上のように構成されているの
で、請求項１〜２、請求項５〜６に対応した効果として
は、以下のようになる。すなわち、処理室の壁材に中空
部を設けて、高温処理工程前にその内圧を減じることに
より、熱処理によるウエハの品質を維持しつつ、熱処理
に係わるランプヒータへの供給電力を低減することがで
きる。これにより、比較的簡単な設備で、処理コストが
安価であるウエハ熱処理装置及びウエハ熱処理方法を提
供することができる。
で、請求項１〜２、請求項５〜６に対応した効果として
は、以下のようになる。すなわち、処理室の壁材に中空
部を設けて、高温処理工程前にその内圧を減じることに
より、熱処理によるウエハの品質を維持しつつ、熱処理
に係わるランプヒータへの供給電力を低減することがで
きる。これにより、比較的簡単な設備で、処理コストが
安価であるウエハ熱処理装置及びウエハ熱処理方法を提
供することができる。
【００３４】また、請求項１、請求項３、請求項５、請
求項７に対応した効果としては、以下のようになる。す
なわち、処理室の壁材に中空部を設けて、高温処理工程
後にその内圧を瞬時に加圧することにより、ウエハの冷
却工程に要する時間を短縮することができる。これによ
り、比較的簡単な設備で、半導体素子の微細化に対応し
たウエハの熱処理品質を有し、生産効率の高いウエハ熱
処理装置及びウエハ熱処理方法を提供することができ
る。
求項７に対応した効果としては、以下のようになる。す
なわち、処理室の壁材に中空部を設けて、高温処理工程
後にその内圧を瞬時に加圧することにより、ウエハの冷
却工程に要する時間を短縮することができる。これによ
り、比較的簡単な設備で、半導体素子の微細化に対応し
たウエハの熱処理品質を有し、生産効率の高いウエハ熱
処理装置及びウエハ熱処理方法を提供することができ
る。
【００３５】また、請求項４、請求項８に対応した特有
の効果としては、壁材の中空部内に供給され、又は、中
空部外に排出される気体を、高温処理工程からウエハ搬
出までの間に一般的に使用される不活性ガスとしたの
で、処理室内へ気体漏れ等の不具合が発生した場合であ
っても、ウエハの熱処理に対する品質に影響の少ないウ
エハ熱処理装置及びウエハ熱処理方法を提供することが
できる。特に、その不活性ガスをヘリウムとした場合に
は、熱伝導率が比較的大きいために、ウエハの冷却工程
に要する時間をさらに短縮することができる。
の効果としては、壁材の中空部内に供給され、又は、中
空部外に排出される気体を、高温処理工程からウエハ搬
出までの間に一般的に使用される不活性ガスとしたの
で、処理室内へ気体漏れ等の不具合が発生した場合であ
っても、ウエハの熱処理に対する品質に影響の少ないウ
エハ熱処理装置及びウエハ熱処理方法を提供することが
できる。特に、その不活性ガスをヘリウムとした場合に
は、熱伝導率が比較的大きいために、ウエハの冷却工程
に要する時間をさらに短縮することができる。
【図１】 本発明の実施の形態を示すウエハ熱処理装置
の概略図である。
の概略図である。
【図２】 本発明の実施の形態に示すウエハ熱処理装置
における、（Ａ）中空部圧力と時間との関係を示す線図
と、（Ｂ）ウエハ温度と時間との関係を示す線図と、
（Ｃ）ランプヒータ消費電力と時間との関係を示す線図
とである。
における、（Ａ）中空部圧力と時間との関係を示す線図
と、（Ｂ）ウエハ温度と時間との関係を示す線図と、
（Ｃ）ランプヒータ消費電力と時間との関係を示す線図
とである。
【図３】 従来のウエハ熱処理装置を示す概略図であ
る。
る。
１ ウエハ、 ２ 処理室、 ２ａ 注入口、 ２ｂ
排出口、２ｃ 壁材 ３ 中空部、 ４ 反射板、
５ ランプヒータ、６、７ バルブ、 ８ 真空ポン
プ、 ９ ガス供給部、 １０ 管。
排出口、２ｃ 壁材 ３ 中空部、 ４ 反射板、
５ ランプヒータ、６、７ バルブ、 ８ 真空ポン
プ、 ９ ガス供給部、 １０ 管。
Claims (8)
- 【請求項１】 周囲を壁材に囲まれた閉空間内の所定位
置に搬送されたウエハを、高温処理した後に冷却するウ
エハ熱処理装置であって、 前記壁材は、気体が密閉された中空部を有し、 該中空部は、該中空部の内圧を調整する圧力調整部が連
結されたことを特徴とするウエハ熱処理装置。 - 【請求項２】 前記圧力調整部は、前記ウエハの高温処
理前に前記中空部の内圧を所定圧力まで減圧可能に形成
されたことを特徴とする請求項１に記載のウエハ熱処理
装置。 - 【請求項３】 前記圧力調整部は、前記ウエハの高温処
理後に前記中空部の内圧を短時間に所定圧力まで加圧可
能に形成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２
に記載のウエハ熱処理装置。 - 【請求項４】 前記中空部内の気体は、ヘリウム又は窒
素であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれ
かに記載のウエハ熱処理装置。 - 【請求項５】 中空部を有する壁材によって周囲を囲ま
れた閉空間内の所定位置に搬送されたウエハを高温処理
する工程と、 該高温処理工程後に、前記閉空間内にて前記ウエハを所
定温度まで冷却する工程と、 前記壁材に設けられた前記中空部の内圧を調整する工程
とを備えたことを特徴とするウエハ熱処理方法。 - 【請求項６】 前記圧力調整工程は、前記高温処理工程
前に前記中空部の内圧を所定圧力まで減圧する工程を備
えたことを特徴とする請求項５に記載のウエハ熱処理方
法。 - 【請求項７】 前記圧力調整工程は、前記高温処理工程
後に短時間に前記中空部の内圧を所定圧力まで加圧する
工程を備えたことを特徴とする請求項５又は請求項６に
記載のウエハ熱処理方法。 - 【請求項８】 前記中空部内の気体は、ヘリウム又は窒
素であることを特徴とする請求項５〜請求項７のいずれ
かに記載のウエハ熱処理方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001036040A JP3404023B2 (ja) | 2001-02-13 | 2001-02-13 | ウエハ熱処理装置及びウエハ熱処理方法 |
| US10/066,783 US6769908B2 (en) | 2001-02-13 | 2002-02-06 | Wafer heat-treatment system and wafer heat-treatment method |
| KR1020020006924A KR100788081B1 (ko) | 2001-02-13 | 2002-02-07 | 웨이퍼 열처리 장치 및 웨이퍼 열처리 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001036040A JP3404023B2 (ja) | 2001-02-13 | 2001-02-13 | ウエハ熱処理装置及びウエハ熱処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002246326A JP2002246326A (ja) | 2002-08-30 |
| JP3404023B2 true JP3404023B2 (ja) | 2003-05-06 |
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ID=18899382
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001036040A Expired - Fee Related JP3404023B2 (ja) | 2001-02-13 | 2001-02-13 | ウエハ熱処理装置及びウエハ熱処理方法 |
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| JP4329655B2 (ja) * | 2004-09-10 | 2009-09-09 | セイコーエプソン株式会社 | 半導体装置の製造方法及び半導体製造装置。 |
| JP4519037B2 (ja) * | 2005-08-31 | 2010-08-04 | 東京エレクトロン株式会社 | 加熱装置及び塗布、現像装置 |
| US7479621B2 (en) | 2005-12-06 | 2009-01-20 | Praxair Technology, Inc. | Magnetic annealing tool heat exchange system and processes |
| KR100877102B1 (ko) * | 2007-05-28 | 2009-01-09 | 주식회사 하이닉스반도체 | 열처리 장치 및 이를 이용한 열처리 방법 |
| JP4974805B2 (ja) * | 2007-08-10 | 2012-07-11 | トヨタ自動車株式会社 | 加熱炉および加熱炉の加熱方法 |
| DE102008026001B4 (de) * | 2007-09-04 | 2012-02-16 | Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung und Bearbeitung von Schichten auf Substraten unter definierter Prozessatmosphäre und Heizelement |
| JP5933837B2 (ja) * | 2012-07-09 | 2016-06-15 | サン−ゴバン グラス フランスＳａｉｎｔ−Ｇｏｂａｉｎ Ｇｌａｓｓ Ｆｒａｎｃｅ | 基板を処理するためのシステムと方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| CA1251100A (en) * | 1985-05-17 | 1989-03-14 | Richard Cloutier | Chemical vapor deposition |
| US5194401A (en) * | 1989-04-18 | 1993-03-16 | Applied Materials, Inc. | Thermally processing semiconductor wafers at non-ambient pressures |
| US5407349A (en) * | 1993-01-22 | 1995-04-18 | International Business Machines Corporation | Exhaust system for high temperature furnace |
| US5453125A (en) * | 1994-02-17 | 1995-09-26 | Krogh; Ole D. | ECR plasma source for gas abatement |
| JPH07297201A (ja) * | 1994-04-20 | 1995-11-10 | Sony Corp | 半導体基板の熱処理方法及び熱処理装置 |
| US6259062B1 (en) * | 1999-12-03 | 2001-07-10 | Asm America, Inc. | Process chamber cooling |
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| JP2001319886A (ja) * | 2000-05-08 | 2001-11-16 | Tokyo Electron Ltd | 熱処理装置及びその方法 |
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- 2001-02-13 JP JP2001036040A patent/JP3404023B2/ja not_active Expired - Fee Related
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2002
- 2002-02-06 US US10/066,783 patent/US6769908B2/en not_active Expired - Fee Related
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