JP3733811B2 - 光照射式加熱処理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本願発明は、半導体ウエハ（以下ウエハ）を、成膜、拡散、アニール等のために、光を用いて加熱処理する、光照射式加熱処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、半導体製造工程における光照射式加熱処理は、成膜、拡散、アニールなど、広い範囲にわたって行われている。
いずれの処理も、ウエハを高温に加熱処理するものである。光を照射すれば、ウエハを急速に加熱することができ、１０００℃以上の温度にまで十数秒から数十秒で昇温させることができる。そして、光照射を停止すれば、ウエハは急速に冷却される。
【０００３】
従来の光照射式加熱処理装置として、例えば特公平６−９３４４０号公報に示されるようなものがあげられる。これを図１に示す。石英窓８によって仕切られた光照射室１内には、ウエハ保持台２の上に加熱処理されるウエハ３が載置されている。石英窓８はウエハ３とランプ４の周囲雰囲気を異なるものとする時に用いられる。
【０００４】
シール部６がランプの一端側のみに設けられた一端封止型の赤外線ランプ４が石英窓８の上方に複数個並べて配置されている。各ランプ４はそのシール部６近傍を壁９に支持された状態で光ガイド５の中に挿入されている。壁９と光ガイド５で形成される空間は冷却液が導入され冷却室７を形成している。
【０００５】
ランプ４に電力が投入されると、ランプ４内のフィラメントが発光し、この光はステンレス鋼等で作られた光ガイド５の内側反射面で反射して、光照射室１のウエハ保持台２上に載置されたウエハ３に照射され、ウエハ３が加熱される。ランプ４からの輻射エネルギーによって光ガイド５およびランプ４のシール部６の温度が過度に上昇しないように、冷却室７内の冷却液によって冷却している。
【０００６】
しかしながら、この従来例では、冷却室７を流れる冷却液による熱伝導を利用した光ガイド５、シール部６の冷却であるので、光ガイド５、シール部６の冷却しか行うことができず、ランプ４の発光部（フィラメントを囲む石英部分）を充分に冷却することができなかった。
【０００７】
このため、高スループットや処理時間の短縮化を目的としてウエハの昇温速度を上げるためにランプ４への入力をより大きくすると、ランプ４の発光部を形成する石英の温度が上昇して１０００℃以上になる場合がある。発光部に用いられる石英は８００℃以上になると再結晶化し失透とよばれる白濁を生じる。そして、ランプ４の温度が上昇して石英が失透するとフィラメントからの光が石英を通過しにくくなり、ランプ４から所定の光エネルギーをウエハ３に照射できなくなってしまい、加熱装置として有効に機能しなくなってしまうことがあった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、第１の目的は、ランプを効率的に十分冷却することによって、ウエハの昇温速度を上げるためにランプ入力をより大きくしても、ランプ発光部の失透がなく寿命の長い光照射式加熱処理装置を提供することである。第２の目的は、ランプを効率的に十分冷却することができ、且つウエハの昇温速度を上げるために単位面積当たりのランプ数量を増やすことが可能な光照射式加熱装置を提供することである。そして、第３の目的は、ランプのシール部の温度上昇を防ぐことによって、光エネルギーを効率良く使用することができ、寿命の長い光照射式加熱処理装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本願の請求項１記載の発明は、ランプの光を照射して加熱する光照射式加熱装置において、複数個の一端封止型ランプをミラーに並べて設け、ミラーにはランプを冷却する送風路とランプ周囲から排気する排風路とを設けたことを特徴とする。
本願請求項２記載の発明は、上記送風路は、ランプ外周面を取り巻くように設けられた複数個の送風路であることを特徴とする。
本願請求項３記載の発明は、上記ランプは、フィラメントとシール部との間に、反射部材を設けたランプであることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本願発明の実施例を図２、３に示す。
内部にフィラメントを有する複数の一端封止型ランプ１０をウエハ３に対して垂直になるようにミラー１１に並べて配置することは従来例と同様である。ランプ１０のシール部２０近傍を覆うスリーブ１２を設けこのスリーブ１２をミラー１１の孔１３に嵌め合わせて、ランプ１０をミラー１１に固定する。
【００１１】
ミラー１１には、ランプ１０を冷却する送風路１４と、ランプ周囲から排気する排風路１５とを、ランプ１０の周囲近傍に設ける。この送風路１４には冷却ファンやエアー圧縮ポンプ等（図示略）から冷却風が供給されランプ１０周囲を冷却する。排風路１５には排風ファン（図示略）が接続され、ランプ周囲のエアーが排気される。図３は図２のＡ−Ａ断面から見た平面図であり、「・」は送風路１４、「×」は排風路１５を示し、ミラー１１上のランプ１０、送風路１４および排風路１５の配置関係を示している。このように、送風路１４はランプ１０の周囲にランプ１０を取り囲むように設ける。このことによって、ランプ１０の発光部は集中的に冷却風にさらされるので、効率よく冷却される。送風路１４は、冷却風をランプ１０の発光部に吹き付けるように、ランプ１０の方向に向けて設ける方が更に効果的である。
【００１２】
ランプ１０点灯時、冷却ファンによって送風路１４にエアーを供給し、ランプ１０を冷却する。送風路１４からランプ１０周囲に流入した冷却風は、シール部２０からランプ１０の発光部周囲に沿って進む。一方、排風路１５には排風ファンによって負圧が供給され強制排気されているので、エアーは排風路１５に吸引され排気される。
このように冷却風をランプ１０のシール部２０から発光部表面に沿って吹き込むことによって、個々のランプ１０の発光部が直接効率良く冷却されるので、接近して配置された複数のランプ１０を同時に点灯しても、発光部を形成する石英の温度が８００℃以上になることを防ぐことができるので、石英が失透することなくランプに大電力を投入することができるようになる。
【００１３】
光照射式加熱処理装置の他の構成例を図４、５に示す。
ミラー１１には、ランプ１０を冷却する送風路１４を設け、ランプ室２１から排気する排風路２３をランプ室側壁２２に設ける。図５は図４のＢ−Ｂ断面から見た平面図であり、ミラー１１上のランプ１０と送風路１４の配置関係を示している。このように、送風路１４はランプ１０の周囲にランプ１０を取り囲むように設ける。このことによって、ランプ１０の発光部は集中的に冷却風にさらされるので、効率よく冷却される。送風路１４は、冷却風をランプ１０の発光部に吹き付けるように、ランプ１０の方向に向けて設ける方が更に効果的である。
【００１４】
ランプ１０点灯時、冷却ファンによって送風路１４にエアーを供給し、ランプ１０を冷却する。送風路１４からランプ１０周囲に流入した冷却風は、シール部２０からランプ１０の発光部周囲に沿って進む。一方、ランプ室側壁２２に設けた排風路２３には排風ファンによって負圧が供給され強制排気されているので、エアーは排風路２３に吸引され排気される。
このように冷却風をランプ１０のシール部２０から発光部表面に沿って吹き込むことによって、個々のランプ１０の発光部が直接効率良く冷却されるので、接近して配置された複数のランプ１０を同時に点灯しても、発光部を形成する石英の温度が８００℃以上になることを防ぐことができるので、石英が失透することなくランプに大電力を投入することができるようになる。
【００１５】
また、図６のように、一端封止型ランプ１０において、内部リード線１７を支持するガラス片１８に、たとえばタングステンやモリブデン等の高融点物質からなる反射部材１９を設けることもできる。このように、ランプ１０内部のフィラメント１６と、シール部２０との間に、反射部材１９を設けたランプ１０とすると、フィラメント１６からの光をも、反射部材１９によってウエハ３方向に反射することができるので、ランプ１０の光エネルギーを効率良く使用することができる。また、シール部２０にフィラメント１６からの光が到達しなくなるのでシール部２０の温度上昇を防ぐことができ、シール部２０の箔の酸化を防ぐことができ、ランプの長寿命化が可能になる。光の反射効率を上げるために反射部材１９を鏡面加工してもよい。
【００１６】
このような構成の光照射式加熱処理装置とすることで、ランプの発光部を確実に冷却することができるので、ウエハの昇温速度を上げるためにランプ入力を大きくしても、ランプ発光部の失透を生じることなく、長寿命な光照射式加熱装置とすることができる。
【００１７】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明は、複数個の一端封止型ランプをミラーに並べて設け、ミラーにはランプを冷却する送風路とランプ周囲から排気する排風路とを設けた。これによって、ランプ発光部が確実に冷却されているので、ウエハの昇温速度を上げるためにランプ入力をより大きくしても、ランプ発光部の失透無しに、ウエハを加熱することができる。
【００１９】
請求項２に記載の発明は、送風路を、ランプ外周面を取り巻くように複数個設けたので、ランプが効率よく冷却される。
【００２０】
請求項３にかかる発明は、ランプ内部のフィラメント部分と、シール部との間に、反射部材を設けたランプとすることで、シール部方向に照射される光を、ウエハ方向に反射することができるので、ランプからの光エネルギーをウエハの加熱に効率良く使用することができる。また、フィラメントからの光がシール部には照射されなくなるのでシール部の温度上昇を防ぐことができ、箔シールの酸化を防ぎランプの長寿命化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の光照射式加熱装置の断面説明図である。
【図２】 本願発明の第１の実施例の断面説明図である。
【図３】 図２のＡ−Ａ線断面方向から見た平面図である。
【図４】 光照射式加熱処理装置の他の構成例の断面説明図である。
【図５】 図４のＢ−Ｂ線断面方向から見た平面図である。
【図６】 本願発明の反射部材を持ったランプを示す説明図である。
【発明が属する技術分野】
本願発明は、半導体ウエハ（以下ウエハ）を、成膜、拡散、アニール等のために、光を用いて加熱処理する、光照射式加熱処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、半導体製造工程における光照射式加熱処理は、成膜、拡散、アニールなど、広い範囲にわたって行われている。
いずれの処理も、ウエハを高温に加熱処理するものである。光を照射すれば、ウエハを急速に加熱することができ、１０００℃以上の温度にまで十数秒から数十秒で昇温させることができる。そして、光照射を停止すれば、ウエハは急速に冷却される。
【０００３】
従来の光照射式加熱処理装置として、例えば特公平６−９３４４０号公報に示されるようなものがあげられる。これを図１に示す。石英窓８によって仕切られた光照射室１内には、ウエハ保持台２の上に加熱処理されるウエハ３が載置されている。石英窓８はウエハ３とランプ４の周囲雰囲気を異なるものとする時に用いられる。
【０００４】
シール部６がランプの一端側のみに設けられた一端封止型の赤外線ランプ４が石英窓８の上方に複数個並べて配置されている。各ランプ４はそのシール部６近傍を壁９に支持された状態で光ガイド５の中に挿入されている。壁９と光ガイド５で形成される空間は冷却液が導入され冷却室７を形成している。
【０００５】
ランプ４に電力が投入されると、ランプ４内のフィラメントが発光し、この光はステンレス鋼等で作られた光ガイド５の内側反射面で反射して、光照射室１のウエハ保持台２上に載置されたウエハ３に照射され、ウエハ３が加熱される。ランプ４からの輻射エネルギーによって光ガイド５およびランプ４のシール部６の温度が過度に上昇しないように、冷却室７内の冷却液によって冷却している。
【０００６】
しかしながら、この従来例では、冷却室７を流れる冷却液による熱伝導を利用した光ガイド５、シール部６の冷却であるので、光ガイド５、シール部６の冷却しか行うことができず、ランプ４の発光部（フィラメントを囲む石英部分）を充分に冷却することができなかった。
【０００７】
このため、高スループットや処理時間の短縮化を目的としてウエハの昇温速度を上げるためにランプ４への入力をより大きくすると、ランプ４の発光部を形成する石英の温度が上昇して１０００℃以上になる場合がある。発光部に用いられる石英は８００℃以上になると再結晶化し失透とよばれる白濁を生じる。そして、ランプ４の温度が上昇して石英が失透するとフィラメントからの光が石英を通過しにくくなり、ランプ４から所定の光エネルギーをウエハ３に照射できなくなってしまい、加熱装置として有効に機能しなくなってしまうことがあった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、第１の目的は、ランプを効率的に十分冷却することによって、ウエハの昇温速度を上げるためにランプ入力をより大きくしても、ランプ発光部の失透がなく寿命の長い光照射式加熱処理装置を提供することである。第２の目的は、ランプを効率的に十分冷却することができ、且つウエハの昇温速度を上げるために単位面積当たりのランプ数量を増やすことが可能な光照射式加熱装置を提供することである。そして、第３の目的は、ランプのシール部の温度上昇を防ぐことによって、光エネルギーを効率良く使用することができ、寿命の長い光照射式加熱処理装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本願の請求項１記載の発明は、ランプの光を照射して加熱する光照射式加熱装置において、複数個の一端封止型ランプをミラーに並べて設け、ミラーにはランプを冷却する送風路とランプ周囲から排気する排風路とを設けたことを特徴とする。
本願請求項２記載の発明は、上記送風路は、ランプ外周面を取り巻くように設けられた複数個の送風路であることを特徴とする。
本願請求項３記載の発明は、上記ランプは、フィラメントとシール部との間に、反射部材を設けたランプであることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本願発明の実施例を図２、３に示す。
内部にフィラメントを有する複数の一端封止型ランプ１０をウエハ３に対して垂直になるようにミラー１１に並べて配置することは従来例と同様である。ランプ１０のシール部２０近傍を覆うスリーブ１２を設けこのスリーブ１２をミラー１１の孔１３に嵌め合わせて、ランプ１０をミラー１１に固定する。
【００１１】
ミラー１１には、ランプ１０を冷却する送風路１４と、ランプ周囲から排気する排風路１５とを、ランプ１０の周囲近傍に設ける。この送風路１４には冷却ファンやエアー圧縮ポンプ等（図示略）から冷却風が供給されランプ１０周囲を冷却する。排風路１５には排風ファン（図示略）が接続され、ランプ周囲のエアーが排気される。図３は図２のＡ−Ａ断面から見た平面図であり、「・」は送風路１４、「×」は排風路１５を示し、ミラー１１上のランプ１０、送風路１４および排風路１５の配置関係を示している。このように、送風路１４はランプ１０の周囲にランプ１０を取り囲むように設ける。このことによって、ランプ１０の発光部は集中的に冷却風にさらされるので、効率よく冷却される。送風路１４は、冷却風をランプ１０の発光部に吹き付けるように、ランプ１０の方向に向けて設ける方が更に効果的である。
【００１２】
ランプ１０点灯時、冷却ファンによって送風路１４にエアーを供給し、ランプ１０を冷却する。送風路１４からランプ１０周囲に流入した冷却風は、シール部２０からランプ１０の発光部周囲に沿って進む。一方、排風路１５には排風ファンによって負圧が供給され強制排気されているので、エアーは排風路１５に吸引され排気される。
このように冷却風をランプ１０のシール部２０から発光部表面に沿って吹き込むことによって、個々のランプ１０の発光部が直接効率良く冷却されるので、接近して配置された複数のランプ１０を同時に点灯しても、発光部を形成する石英の温度が８００℃以上になることを防ぐことができるので、石英が失透することなくランプに大電力を投入することができるようになる。
【００１３】
光照射式加熱処理装置の他の構成例を図４、５に示す。
ミラー１１には、ランプ１０を冷却する送風路１４を設け、ランプ室２１から排気する排風路２３をランプ室側壁２２に設ける。図５は図４のＢ−Ｂ断面から見た平面図であり、ミラー１１上のランプ１０と送風路１４の配置関係を示している。このように、送風路１４はランプ１０の周囲にランプ１０を取り囲むように設ける。このことによって、ランプ１０の発光部は集中的に冷却風にさらされるので、効率よく冷却される。送風路１４は、冷却風をランプ１０の発光部に吹き付けるように、ランプ１０の方向に向けて設ける方が更に効果的である。
【００１４】
ランプ１０点灯時、冷却ファンによって送風路１４にエアーを供給し、ランプ１０を冷却する。送風路１４からランプ１０周囲に流入した冷却風は、シール部２０からランプ１０の発光部周囲に沿って進む。一方、ランプ室側壁２２に設けた排風路２３には排風ファンによって負圧が供給され強制排気されているので、エアーは排風路２３に吸引され排気される。
このように冷却風をランプ１０のシール部２０から発光部表面に沿って吹き込むことによって、個々のランプ１０の発光部が直接効率良く冷却されるので、接近して配置された複数のランプ１０を同時に点灯しても、発光部を形成する石英の温度が８００℃以上になることを防ぐことができるので、石英が失透することなくランプに大電力を投入することができるようになる。
【００１５】
また、図６のように、一端封止型ランプ１０において、内部リード線１７を支持するガラス片１８に、たとえばタングステンやモリブデン等の高融点物質からなる反射部材１９を設けることもできる。このように、ランプ１０内部のフィラメント１６と、シール部２０との間に、反射部材１９を設けたランプ１０とすると、フィラメント１６からの光をも、反射部材１９によってウエハ３方向に反射することができるので、ランプ１０の光エネルギーを効率良く使用することができる。また、シール部２０にフィラメント１６からの光が到達しなくなるのでシール部２０の温度上昇を防ぐことができ、シール部２０の箔の酸化を防ぐことができ、ランプの長寿命化が可能になる。光の反射効率を上げるために反射部材１９を鏡面加工してもよい。
【００１６】
このような構成の光照射式加熱処理装置とすることで、ランプの発光部を確実に冷却することができるので、ウエハの昇温速度を上げるためにランプ入力を大きくしても、ランプ発光部の失透を生じることなく、長寿命な光照射式加熱装置とすることができる。
【００１７】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明は、複数個の一端封止型ランプをミラーに並べて設け、ミラーにはランプを冷却する送風路とランプ周囲から排気する排風路とを設けた。これによって、ランプ発光部が確実に冷却されているので、ウエハの昇温速度を上げるためにランプ入力をより大きくしても、ランプ発光部の失透無しに、ウエハを加熱することができる。
【００１９】
請求項２に記載の発明は、送風路を、ランプ外周面を取り巻くように複数個設けたので、ランプが効率よく冷却される。
【００２０】
請求項３にかかる発明は、ランプ内部のフィラメント部分と、シール部との間に、反射部材を設けたランプとすることで、シール部方向に照射される光を、ウエハ方向に反射することができるので、ランプからの光エネルギーをウエハの加熱に効率良く使用することができる。また、フィラメントからの光がシール部には照射されなくなるのでシール部の温度上昇を防ぐことができ、箔シールの酸化を防ぎランプの長寿命化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の光照射式加熱装置の断面説明図である。
【図２】 本願発明の第１の実施例の断面説明図である。
【図３】 図２のＡ−Ａ線断面方向から見た平面図である。
【図４】 光照射式加熱処理装置の他の構成例の断面説明図である。
【図５】 図４のＢ−Ｂ線断面方向から見た平面図である。
【図６】 本願発明の反射部材を持ったランプを示す説明図である。
Claims (3)
- ランプの光を照射して加熱する光照射式加熱装置において、
複数個の一端封止型ランプをミラーに並べて設け、ミラーにはランプを冷却する送風路とランプ周囲から排気する排風路とを設けたことを特徴とする光照射式加熱処理装置。 - 上記送風路は、ランプ外周面を取り巻くように設けられた複数個の送風路であることを特徴とする、請求項１に記載の光照射式加熱処理装置。
- 上記ランプは、フィラメントとシール部との間に、反射部材を設けたランプであることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の光照射式加熱処理装置。
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| JP31182899A JP3733811B2 (ja) | 1999-02-16 | 1999-11-02 | 光照射式加熱処理装置 |
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| US09/503,741 US6414279B1 (en) | 1999-02-16 | 2000-02-15 | Heat treatment device of the light irradiation type |
| KR1020000007282A KR20010006639A (ko) | 1999-02-16 | 2000-02-16 | 광조사식 가열처리장치 |
| EP00103150A EP1030535A1 (en) | 1999-02-16 | 2000-02-16 | Heat treatment device of the light irradiation type |
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| JP3739699 | 1999-02-16 | ||
| JP31182899A JP3733811B2 (ja) | 1999-02-16 | 1999-11-02 | 光照射式加熱処理装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000306857A JP2000306857A (ja) | 2000-11-02 |
| JP3733811B2 true JP3733811B2 (ja) | 2006-01-11 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31182899A Expired - Fee Related JP3733811B2 (ja) | 1999-02-16 | 1999-11-02 | 光照射式加熱処理装置 |
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| EP (1) | EP1030535A1 (ja) |
| JP (1) | JP3733811B2 (ja) |
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