JP3660254B2 - Substrate heat treatment equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、熱処理炉内へ半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等(以下、「基板」と称す)の基板を1枚ずつ搬入し光照射により基板を加熱して熱処理する基板の熱処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造工程においては、ランプアニール装置やCVD装置などのように、熱処理炉内へ基板、例えば半導体ウエハを1枚ずつ搬入し基板に光を照射するなどしてウエハを加熱し熱処理する枚葉式の熱処理装置が、各種の工程で広く使用されている。
【0003】
ところで、半導体デバイスの高集積化を図るためには、デバイスの微細化と共に高速動作化は重要な因子である。例えばダイオードの高速動作化には、PN接合の深さを浅くする必要があるので、ウエハに注入されたB、As、P等のイオンを、それが拡散しない状態で電気的に活性化させる必要がある。そのためには、ウエハをイオンの活性化温度まで高速で昇温(例えば150℃/秒)させ、昇温後に、イオンが拡散しない温度までウエハを急速に冷却させる装置が必要になる。
【0004】
ランプアニール装置は、上記のような必要性から開発されたものであるが、このランプアニール装置におけるウエハの冷却には、従来、加熱源であるランプを消灯させて自然冷却する方法が採られていた。また、熱処理が終わったウエハを内部に保持した熱処理炉の外壁面に向かって圧縮空気や窒素等をガス噴射装置のノズルから吹き出させ、熱処理炉の炉壁を冷却させて炉内のウエハを間接的に冷却する方法も行われていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ウエハを自然冷却させる方法では、ウエハを急速に冷却させることは難しい。また、熱処理炉の炉壁を冷却させて炉内のウエハを間接的に冷却する方法は、ウエハを炉内からの取出し温度(例えば300℃〜500℃)まで速やかに冷却させることによってスループットを向上させることを主な目的としたものであり、この方法では、イオンの拡散が抑制される程度にウエハを急速冷却させることは困難である。すなわち、ウエハ上で浅いPN接合を形成するためには、低電圧イオン注入機を使用して必要量のイオンをウエハに浅く注入し、続いて行われる熱処理においてウエハをイオンの活性化温度(例えば1000℃)まで高速で昇温させた後、イオンの拡散が極力抑えられる温度(約700℃程度)まで短時間でウエハを冷却させる必要がある。ところが、ウエハを間接的に冷却させる従来の方法では、主として低温側における冷却速度を大きくし、取出し温度までウエハを冷却させる時間を短縮することはできるが、高温側においては、イオンの拡散が極力抑えられる温度までウエハを冷却させる時間を短くすることができない。
【0006】
この発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、基板を高温側において急速に冷却させることができる基板の熱処理装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る発明は、少なくとも上部の炉壁が光透過性材料で形成され、内部に基板が搬入されて保持される熱処理炉と、この熱処理炉内に保持された基板の少なくとも上面に対向して配設され、前記光透過性材料で形成された炉壁を通して基板に光を照射して加熱する加熱手段と、を備えた基板の熱処理装置において、前記熱処理炉内に保持された基板と接触または近接する冷却位置と前記熱処理炉の下部炉壁と接触または近接する待機位置との間で往復移動可能に支持された可動冷却板と、この可動冷却板を往復移動させる駆動手段と、前記待機位置において前記可動冷却板と前記熱処理炉の下部炉壁との間に気体を導入する気体導入手段と、前記駆動手段により前記可動冷却板を待機位置から冷却位置へ移動させる際に前記気体導入手段を作動させるように制御する制御手段と、をさらに備えたことを特徴とする。
【0008】
請求項2に係る発明は、請求項1記載の熱処理装置において、前記可動冷却板が石英ガラスで形成されたことを特徴とする。
【0009】
請求項3に係る発明は、請求項1または請求項2記載の熱処理装置において、前記可動冷却板が50℃以下の温度に冷却されることを特徴とする。
【0010】
請求項4に係る発明は、請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の熱処理装置において、前記熱処理炉の下部炉壁が水冷され、その水冷された下部炉壁に前記可動冷却板が接触または近接して可動冷却板が冷却されることを特徴とする。
【0011】
請求項1に係る発明の熱処理装置においては、加熱手段により、熱処理炉内に保持された基板に光が照射されて加熱され、基板が熱処理される。それ以前からこの熱処理が行われている間まで、可動冷却板は、熱処理炉の下部炉壁と接触または近接する待機位置に停止して冷却されている。そして、熱処理が終了すると直ちに、加熱手段による基板の加熱が止められるとともに、制御手段により駆動手段および気体導入手段がそれぞれ作動させられ、気体導入手段により、待機位置にある可動冷却板と熱処理炉の下部炉壁との間に気体が導入され、駆動手段により、可動冷却板が待機位置から冷却位置の方へ移動させられる。このように、可動冷却板を待機位置から冷却位置へ移動させる際に可動冷却板と熱処理炉の下部炉壁との間に気体が導入されることにより、可動冷却板の移動に伴って可動冷却板と熱処理炉の下部炉壁との間に形成される真空状態により可動冷却板が熱処理炉の下部炉壁に密着したままとなりあるいは可動冷却板の移動が抑制される、といったことが起こらない。そして、可動冷却板は、迅速に待機位置から冷却位置へ移動して基板と接触または近接し、基板の熱量を急激に奪って、基板を高温側において急速に冷却させる。
【0012】
請求項2に係る発明の熱処理装置では、可動冷却板が石英ガラスで形成されているので、基板と熱処理炉の下部炉壁との間に可動冷却板が介在していても、熱処理炉の下部炉壁面で行われる放射温度計等による基板や基板支持部材の温度計測に支障を生じない。
【0013】
請求項3に係る発明の熱処理装置では、可動冷却板が50℃以下の温度に冷却されることにより、可動冷却板による基板の冷却効果が確実に得られる。
【0014】
請求項4に係る発明の熱処理装置では、可動冷却板は待機位置において、水冷された下部炉壁に接触または近接することにより確実に冷却される。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。
【0016】
図1は、この発明の実施形態の1例を示し、半導体ウエハ等の基板の熱処理装置の1つであるランプアニール装置の概略構成を切断端面で示す図である。
【0017】
このランプアニール装置は、半導体ウエハWの搬入および搬出を行なうための開口12を有する熱処理炉10を備えている。熱処理炉10の開口12は、シャッタ14によって開閉自在に閉塞される。熱処理炉10の少なくとも上部の炉壁は、光入射窓16となっている。熱処理炉10の反応室18と加熱源であるランプハウス20(詳細は図示せず)との間の隔壁である光入射窓16は、赤外線透過性を有する材料、例えば石英ガラスによって形成され、ランプハウス20のランプから照射された輻射光を効率良く透過させる。この光入射窓16は、取り外すことができるように石英ガラス製の窓ホルダ22に組み込まれ、O−リング24によりシールされて反応室18の上部に配設される。
【0018】
また、図示していないが、熱処理炉10の開口12と対向する面側には、ウエハWを水平姿勢で支持する支持アームを有し熱処理前のウエハWをアライメントユニットから熱処理炉10内へ搬入し熱処理後のウエハWを熱処理炉10内から搬出するウエハ搬出入装置が配設されている。
【0019】
熱処理炉10の内部には、炭化珪素(SiC)などによって形成されたウエハ支持リング26が配設され、ウエハ支持リング26は、石英ガラスで形成されたウエハ支持円筒ホルダ28の上端部に水平姿勢で固着されている。ウエハ支持円筒ホルダ28は、ウエハWの水平状態を調節するためのアジャスタ30を介してウエハ回転機構32上に保持されている。そして、ウエハWは、ウエハ支持リング26上に支持され、ウエハ回転機構32によって回転させられるようになっている。また、ウエハWの下面に当接してウエハWを支持する複数本、例えば3本の支持ピン34を有しそれら支持ピン34を上下方向へ往復移動させるウエハ押し上げ機構36が設けられている。
【0020】
熱処理前のウエハWは、ウエハ搬出入装置の支持アームに支持されて熱処理炉10内へ搬入され、ウエハ押し上げ機構36の上昇した支持ピン34上へ移し替えられた後、支持ピン34が下降することにより、ウエハ支持リング26上に載置され水平姿勢で支持される。また、熱処理後のウエハWは、ウエハ押し上げ機構36の支持ピン34が上昇することにより、ウエハ支持リング26上から浮上させられた後、支持ピン34上からウエハ搬出入装置の支持アーム上へ移し替えられ、ウエハ搬出入装置により熱処理炉10内から搬出される。
【0021】
また、熱処理炉10の内部には、ウエハ支持リング26上に支持されたウエハWの上面に対向して、赤外線透過性を有する材料、例えば石英ガラスによって形成され複数個のガス吹出し孔が穿設されたシャワープレート38が配設されている。このシャワープレート38と光入射窓16との間は、反応ガスが導入されるガス導入室40となっており、ガス導入室40は、ガス導入路42を通して反応ガス供給源に流路接続されている。そして、反応ガス供給源から供給されガス導入室40内に導入された反応ガスは、シャワープレート38の複数個のガス吹出し孔を通ってウエハ支持リング26上のウエハWの上面全体へ均等に吹き出すようになっている。
【0022】
熱処理炉10の下部炉壁は、反射板44によって構成されている。反射板44は、ステンレス鋼で形成されており、ウエハWと対向する面は、高反射率を得るために鏡面に研磨されている。反射板44には、内部に冷却水の通路46が形設されており、反射板44は、通路46内に冷却水が流されることにより冷却されるようになっている。この反射板44には、2種類の放射温度計、すなわち、支持リング温度検出用放射温度計48とウエハ温度検出用放射温度計50とが取着されている。支持リング温度検出用放射温度計48は、ウエハ支持リング26上のウエハWの外周縁から5mm程度外方側の位置に焦点が当たるように設置されている。ウエハ温度検出用放射温度計50は、複数位置、例えばウエハWのほぼ中央に相当する位置、ウエハWの半径に相当する位置およびウエハWの外周に相当する位置にそれぞれ取り付けられている。
【0023】
反射板44の、ウエハWに対向する面側には、可動冷却板52が配設されている。可動冷却板52は、例えば石英ガラスによって形成されている。この可動冷却板52は、冷却板上下機構54に保持されており、冷却板上下機構54のエアーシリンダ等の駆動装置によって上下方向に高速で移動させられ、ウエハ支持リング26上のウエハWと接触または近接する上部の冷却位置と反射板44と接触または近接する待機位置との間を往復移動する。また、反射板44の中央位置には、気体、例えば窒素ガスを反射板44と可動冷却板52との間に供給するためのガス導入路56が設けられており、ガス導入路56は、図示しない窒素ガス供給装置に接続されている。そして、冷却板上下機構54および窒素ガス供給装置を制御するコントローラ(図示せず)が設けられており、ウエハWの熱処理が終了してランプハウス20のランプが消灯させられると同時あるいはその少し前に、コントローラからの制御信号により冷却板上下機構54および窒素ガス供給装置が作動させられ、可動冷却板52が待機位置から冷却位置へ高速で移動させられるようになっている。
【0024】
これらの反射板44ならびに可動冷却板52および冷却板上下機構54の他、ウエハ回転機構32、アジャスタ30、ウエハ支持円筒ホルダ28、ウエハ支持リング26などは、一体的に金属ベローズ58に連結されており、反射板等上下機構60によって駆動され、これにより、反応室18の容積が変化させられる構造となっている。この容積の変化は、ウエハWの位置によってウエハ上段位置A、ウエハ中段位置Bおよびウエハ下段位置Cの3段階がある。ウエハ上段位置Aは、ウエハWの熱処理時の位置であり、ウエハ中段位置Bは、ウエハWと可動冷却板52との間に溜まっているガスをパージする位置であり、ウエハ下段位置Cは、熱処理炉10内にウエハWを出し入れする位置である。
【0025】
熱処理炉10の上部には、ウエハWの熱処理時の排気を行うための上段排気口62が形設されている。そして、ウエハWの熱処理中には、反応ガスは、ガス導入路42を通ってガス導入室40内に導入され、シャワープレート38の複数個のガス吹出し孔からウエハ支持リング26上のウエハWの上面全体へ吹き出した後、ウエハWの外周からウエハ支持リング26の上面を通り、上段排気口62から熱処理炉10外へ排出される。
【0026】
また、上段排気口62の下側に、ウエハ中段位置BにおいてウエハWと可動冷却板52との間に溜まっているガスをパージするために、反応ガスを熱処理10内へ導入するパージガス導入口64が形設されている。さらに、パージガス導入口64の下側に中段排気口66が形設されている。中段排気口66は、反応室18とウエハ回転機構32周りとをガスの流れで分離するために設けている。すなわち、反応室18内のガス(時には腐食性ガスの場合もある)がウエハ回転機構32周りに流れ込まないように、またウエハ回転機構32周りのガス(粒子状ゴミも含む)が反応室18内へ舞い上がらないように、中段排気によって調節しながらガスを排気している。
【0027】
また、ウエハ回転機構32や金属ベローズ58などから排出される可能性のある粒子状ゴミを速やかに熱処理炉10外へ排気するために、ガスパージ口68および下段排気口70が形設されている。ガスパージ口68からは通常窒素ガスが導入され、反射板44の上下移動に伴って反応室18の空間容積が増減することにより、反応室18内のガスがウエハ回転機構32周りに流れたり、また逆にウエハ回転機構32周りのガスが反応室18内へ流れ込むのを防止するように、反応室18の空間容積の増減に合わせて導入ガス流量を調節している。
さらに、シャッタ14の開閉に伴うウエハ搬出入用の開口12から反応室18への大気の巻き込みを防止するため、パージガス導入口64から熱処理炉10内へ導入された窒素ガス等のパージガスが炉口方向へ流れるようにする炉口排気口72が設けられている。
【0028】
図1中の符号74は、反射板等上下機構60によって上下方向へ移動させられるウエハWがウエハ上段位置Cを超えてさらに上昇しないようにするためのストッパである。また、符号76は、ウエハWがウエハ上段位置Cで熱処理されている時に放射温度計48、50にランプハウス20からのランプ光が回り込まないようにランプの迷光を遮断するための遮光リングであり、この遮光リング76は、SiC等で環状に形成されている。
【0029】
上記した構成を有するランプアニール装置において、ウエハWの熱処理は、ランプハウス20のランプからウエハWに光が照射されてウエハWが加熱され、通常通り行われる。この熱処理の以前から熱処理中を通して、図2に部分拡大断面図を示すように、可動冷却板52は、実線で示すように反射板44と接触または近接する待機位置に停止している。そして、可動冷却板52は、水冷された反射板44とほぼ同じ温度、例えば30℃〜50℃の温度に冷却されている。
【0030】
ウエハWの熱処理が終了してランプハウス20のランプが消灯させられると、それと同時またはそれより少し前に、コントローラにより冷却板上下機構54および窒素ガス供給装置がそれぞれ作動させられ、ガス導入路56を通して可動冷却板52と反射板44との間に窒素ガスが導入されるとともに、可動冷却板52が待機位置から上方に向かって移動させられる。そして、可動冷却板52と反射板44との間に窒素ガスが導入されることにより、可動冷却板52は反射板44から容易に離脱し、冷却板上下機構54のエアーシリンダによって素早く上昇させられ、二点鎖線で示すように冷却位置に迅速に移動して停止する。このようにしてウエハ支持リング26上のウエハWに低温の可動冷却板52が接触または近接することにより、可動冷却板52がウエハWの熱量を急激に奪って、ウエハWは高温側において急速に冷却させられる。
【0031】
図3は、熱処理直後のウエハWに可動冷却板52を近接させてウエハWを急速に冷却させたときとウエハWを自然冷却させたときとで、それぞれのウエハWの温度降下の様子を比較した図である。実線aが、ウエハWを可動冷却板52によって冷却させたときのものであり、破線bが、ウエハWを自然冷却させたときのものである。実線aで示したように、ウエハWを可動冷却板52によって冷却させると、高温側(700℃〜1000℃)において冷却速度が大きくなり、イオンの拡散が極力抑えられる温度である700℃程度の温度まで短時間で冷却される。
【0032】
なお、約500℃以下の低温側では、ウエハWを可動冷却板52によって冷却させた方が自然冷却させた場合よりも冷却が遅くなる。これは、高温側において可動冷却板52がウエハWからの輻射熱によって温度上昇し、その後、低温側においては、ウエハWと可動冷却板52とが一緒に自然冷却されていくためである。この結果、ウエハWを炉内からの取出し温度まで冷却させるのに要する時間が長くなるが、この発明の装置の目的は、高温側における冷却速度を大きくすることであるので、差し支えない。また、ウエハWの温度を500℃〜700℃程度まで降下させた時点で、可動冷却板52を下方へ移動させて元の待機位置に戻すようにしてもよい。
【0033】
【発明の効果】
請求項1に係る発明の基板の熱処理装置を使用すると、基板を高温側において急速に冷却させることができ、例えばダイオードの製造プロセスにおいて、ウエハをイオンの活性化温度まで高速で昇温させた後に、イオンが拡散しない温度までウエハを急速に冷却させることが可能になる。
【0034】
請求項2に係る発明の熱処理装置では、基板と熱処理炉の下部炉壁との間に可動冷却板が介在しても、熱処理炉の下部炉壁面で行われる放射温度計等による基板や基板支持部材の温度計測に支障を生じることがない。
【0035】
請求項3に係る発明の熱処理装置では、基板を高温側において確実に急速冷却させることができる。
【0036】
請求項4に係る発明の熱処理装置では、可動冷却板が所望温度に確実に冷却される。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施形態の1例を示し、基板の熱処理装置の1つであるランプアニール装置の概略構成を切断端面で示す図である。
【図2】図1に示した装置の一部を拡大した縦断面図である。
【図3】この発明に係る装置を使用して熱処理直後のウエハを急速に冷却させたときとウエハを自然冷却させたときとで、それぞれのウエハの温度降下の様子を比較した図である。
【符号の説明】
W 半導体ウエハ
10 熱処理炉
12 ウエハ搬出入用の開口
14 シャッタ
16 光入射窓
18 反応室
20 ランプハウス
26 ウエハ支持リング
28 ウエハ支持円筒ホルダ
30 アジャスタ
32 ウエハ回転機構
36 ウエハ押し上げ機構
38 シャワープレート
40 ガス導入室
42、56 ガス導入路
44 熱処理炉の下部炉壁をなす反射板
46 冷却水の通路
48、50 放射温度計
52 可動冷却板
54 冷却板上下機構
58 金属ベローズ
60 反射板等上下機構
62、66、70 排気口
64 パージガス導入口
68 ガスパージ口
72 炉口排気口[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
In the present invention, a semiconductor wafer, a glass substrate for a liquid crystal display device, a glass substrate for a photomask, a substrate for an optical disk, etc. (hereinafter referred to as “substrate”) are carried one by one into a heat treatment furnace, and the substrates are irradiated by light irradiation. The present invention relates to a substrate heat treatment apparatus for performing heat treatment by heating.
[0002]
[Prior art]
In a semiconductor device manufacturing process, like a lamp annealing apparatus or a CVD apparatus, a substrate, for example, a semiconductor wafer is carried into a heat treatment furnace one by one, and the wafer is heated and heat-treated by irradiating the substrate with light. Leaf-type heat treatment apparatuses are widely used in various processes.
[0003]
By the way, in order to achieve high integration of semiconductor devices, high-speed operation as well as miniaturization of devices is an important factor. For example, in order to increase the operation speed of the diode, it is necessary to reduce the depth of the PN junction. Therefore, it is necessary to electrically activate ions such as B, As, and P implanted into the wafer without diffusing them. There is. For this purpose, a device is required that rapidly raises the wafer to an ion activation temperature (for example, 150 ° C./second) and rapidly cools the wafer to a temperature at which ions do not diffuse after the temperature rise.
[0004]
The lamp annealing apparatus has been developed from the above-mentioned necessity. Conventionally, a method of naturally cooling the lamp as a heating source by turning off the lamp as a heating source has been adopted for cooling the wafer in the lamp annealing apparatus. It was. Also, compressed air or nitrogen is blown out from the nozzle of the gas injection device toward the outer wall surface of the heat treatment furnace that holds the heat-treated wafer inside, and the furnace wall of the heat treatment furnace is cooled to indirectly attach the wafer in the furnace. The method of cooling was also performed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, with the method of naturally cooling the wafer, it is difficult to rapidly cool the wafer. In addition, the method of indirectly cooling the wafer in the furnace by cooling the furnace wall of the heat treatment furnace improves the throughput by quickly cooling the wafer to the temperature at which the wafer is taken out from the furnace (eg, 300 ° C. to 500 ° C.). In this method, it is difficult to rapidly cool the wafer to such an extent that ion diffusion is suppressed. That is, in order to form a shallow PN junction on a wafer, a low voltage ion implanter is used to implant a required amount of ions shallowly into the wafer, and the wafer is subjected to an ion activation temperature (for example, in a subsequent heat treatment) It is necessary to cool the wafer in a short time to a temperature (about 700 ° C.) at which ion diffusion is suppressed as much as possible after the temperature is raised to 1000 ° C. at a high speed. However, the conventional method of indirectly cooling the wafer can mainly increase the cooling rate on the low temperature side and shorten the time for cooling the wafer to the extraction temperature, but on the high temperature side, ion diffusion is as much as possible. The time for cooling the wafer to a temperature that can be suppressed cannot be shortened.
[0006]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a substrate heat treatment apparatus capable of rapidly cooling a substrate on a high temperature side.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is directed to a heat treatment furnace in which at least the upper furnace wall is formed of a light-transmitting material and the substrate is carried and held therein, and at least the upper surface of the substrate held in the heat treatment furnace is opposed to the heat treatment furnace. And a heating means that heats the substrate by irradiating the substrate with light through a furnace wall formed of the light-transmitting material, and a substrate held in the heat treatment furnace. A movable cooling plate supported so as to be able to reciprocate between a cooling position in contact with or close to and a standby position in contact with or close to the lower furnace wall of the heat treatment furnace, and drive means for reciprocating the movable cooling plate; Gas introduction means for introducing gas between the movable cooling plate and the lower furnace wall of the heat treatment furnace at the standby position, and the gas introduction when the movable cooling plate is moved from the standby position to the cooling position by the driving means. And control means for controlling to actuate the stage, and further comprising a.
[0008]
The invention according to claim 2 is the heat treatment apparatus according to claim 1, wherein the movable cooling plate is formed of quartz glass.
[0009]
The invention according to claim 3 is the heat treatment apparatus according to claim 1 or 2, wherein the movable cooling plate is cooled to a temperature of 50 ° C. or less.
[0010]
The invention according to claim 4 is the heat treatment apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the lower furnace wall of the heat treatment furnace is water-cooled, and the movable cooling plate is in contact with the water-cooled lower furnace wall. Alternatively, the movable cooling plate is cooled in the vicinity.
[0011]
In the heat treatment apparatus according to the first aspect of the present invention, the heating means irradiates and heats the substrate held in the heat treatment furnace to heat the substrate. Until that time, the movable cooling plate is cooled by being stopped at a standby position that is in contact with or close to the lower furnace wall of the heat treatment furnace. As soon as the heat treatment is completed, heating of the substrate by the heating means is stopped, and the driving means and the gas introducing means are respectively operated by the control means, and the movable cooling plate and the heat treatment furnace at the standby position are operated by the gas introducing means. Gas is introduced between the lower furnace wall and the movable cooling plate is moved from the standby position toward the cooling position by the driving means. As described above, when the movable cooling plate is moved from the standby position to the cooling position, gas is introduced between the movable cooling plate and the lower furnace wall of the heat treatment furnace, so that the movable cooling plate is moved along with the movement of the movable cooling plate. The vacuum state formed between the plate and the lower furnace wall of the heat treatment furnace does not cause the movable cooling plate to remain in close contact with the lower furnace wall of the heat treatment furnace or the movement of the movable cooling plate is suppressed. Then, the movable cooling plate quickly moves from the standby position to the cooling position and comes into contact with or close to the substrate, rapidly taking away the amount of heat of the substrate and rapidly cooling the substrate on the high temperature side.
[0012]
In the heat treatment apparatus according to the second aspect of the present invention, since the movable cooling plate is formed of quartz glass, even if the movable cooling plate is interposed between the substrate and the lower furnace wall of the heat treatment furnace, There is no problem in measuring the temperature of the substrate and the substrate support member by a radiation thermometer or the like performed on the furnace wall surface.
[0013]
In the heat treatment apparatus of the invention according to claim 3, by cooling the movable cooling plate to a temperature of 50 ° C. or lower, the effect of cooling the substrate by the movable cooling plate can be reliably obtained.
[0014]
In the heat treatment apparatus of the invention according to claim 4, the movable cooling plate is reliably cooled at the standby position by contacting or approaching the water-cooled lower furnace wall.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0016]
FIG. 1 shows an example of an embodiment of the present invention, and shows a schematic configuration of a lamp annealing apparatus, which is one of heat treatment apparatuses for a substrate such as a semiconductor wafer, in a cut end face.
[0017]
The lamp annealing apparatus includes a
[0018]
Although not shown, a support arm for supporting the wafer W in a horizontal posture is provided on the surface facing the
[0019]
A
[0020]
The wafer W before the heat treatment is supported by the support arm of the wafer carry-in / out apparatus, is carried into the
[0021]
In addition, a plurality of gas blowing holes are formed in the
[0022]
The lower furnace wall of the
[0023]
A
[0024]
In addition to the
[0025]
An
[0026]
Further, a purge
[0027]
In addition, a
Further, in order to prevent air from being introduced into the
[0028]
A
[0029]
In the lamp annealing apparatus having the above-described configuration, the heat treatment of the wafer W is performed as usual by irradiating the wafer W with light from the lamp of the
[0030]
When the heat treatment of the wafer W is completed and the lamp of the
[0031]
FIG. 3 compares the temperature drop of each wafer W when the wafer W is cooled rapidly by bringing the
[0032]
On the low temperature side of about 500 ° C. or lower, the cooling is slower when the wafer W is cooled by the
[0033]
【The invention's effect】
When the substrate heat treatment apparatus of the invention according to claim 1 is used, the substrate can be rapidly cooled on the high temperature side. For example, in the diode manufacturing process, after the wafer is heated to the ion activation temperature at high speed, The wafer can be rapidly cooled to a temperature at which ions do not diffuse.
[0034]
In the heat treatment apparatus of the invention according to claim 2, even if a movable cooling plate is interposed between the substrate and the lower furnace wall of the heat treatment furnace, the substrate and the substrate support by the radiation thermometer etc. performed on the lower furnace wall surface of the heat treatment furnace There is no problem in measuring the temperature of the member.
[0035]
In the heat treatment apparatus according to the third aspect of the invention, the substrate can be surely rapidly cooled on the high temperature side.
[0036]
In the heat treatment apparatus of the invention according to claim 4, the movable cooling plate is reliably cooled to the desired temperature.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows an example of an embodiment of the present invention, and shows a schematic configuration of a lamp annealing apparatus, which is one of substrate heat treatment apparatuses, in a cut end face.
FIG. 2 is an enlarged longitudinal sectional view of a part of the apparatus shown in FIG.
FIG. 3 is a diagram comparing the temperature drop of each wafer when the wafer immediately after the heat treatment is rapidly cooled using the apparatus according to the present invention and when the wafer is naturally cooled.
[Explanation of symbols]
Claims (4)
この熱処理炉内に保持された基板の少なくとも上面に対向して配設され、前記光透過性材料で形成された炉壁を通して基板に光を照射して加熱する加熱手段と、
を備えた基板の熱処理装置において、
前記熱処理炉内に保持された基板と接触または近接する冷却位置と前記熱処理炉の下部炉壁と接触または近接する待機位置との間で往復移動可能に支持された可動冷却板と、
この可動冷却板を往復移動させる駆動手段と、
前記待機位置において前記可動冷却板と前記熱処理炉の下部炉壁との間に気体を導入する気体導入手段と、
前記駆動手段を制御するとともに、その駆動手段により前記可動冷却板を待機位置から冷却位置へ移動させる際に前記気体導入手段を作動させるように制御する制御手段と、
をさらに備えたことを特徴とする基板の熱処理装置。A heat treatment furnace in which at least an upper furnace wall is formed of a light-transmitting material, and a substrate is carried and held therein;
A heating means arranged to face at least the upper surface of the substrate held in the heat treatment furnace, and irradiates and heats the substrate through the furnace wall formed of the light transmissive material;
In a substrate heat treatment apparatus comprising:
A movable cooling plate supported so as to be reciprocally movable between a cooling position in contact with or close to a substrate held in the heat treatment furnace and a standby position in contact with or close to a lower furnace wall of the heat treatment furnace;
Driving means for reciprocating the movable cooling plate;
Gas introduction means for introducing gas between the movable cooling plate and the lower furnace wall of the heat treatment furnace at the standby position;
Control means for controlling the driving means and controlling the gas introducing means to operate when the movable cooling plate is moved from the standby position to the cooling position by the driving means;
A substrate heat treatment apparatus, further comprising:
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