JP3786247B2 - Heat treatment equipment - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、光ディスク用基板等の基板に対して熱処理を行う熱処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、半導体ウエハ等の基板(以下「ウエハ」とする)に対して熱処理を行うものとしてランプアニール等の熱処理装置が用いられている。
【0003】
図5は、従来の熱処理装置の一種であるランプアニールの縦断面図である。この熱処理装置は100は、主に炉体110、発光部120、石英ガラス130、ウエハ保持回転部140、反射板147、温度・反射率計測部150、制御部160を備えている。
【0004】
炉体110は、上部をリフレクタ111、下部をハウジング112とする円筒形状の炉体であり、炉体110の片側側部には搬出入口110aが設けられており、加熱処理の際には、図示しない外部搬送装置により炉体110内に対するウエハWの搬出入が行われる。
【0005】
発光部120は、リフレクタ111の内側に設けられた多数のランプ121を備えている。そして、制御部160からの制御信号を受けたランプドライバ122がその信号に応じた電力をランプ121に供給するとランプ121が点灯し、その放射光によりウエハWを加熱する。
【0006】
石英ガラス130は、ウエハWの上方で、かつ発光部120の下方に設けられ、ランプ121からの放射光を透過する。
【0007】
ウエハ保持回転部140は、ウエハWの周縁部分を全周に渡って保持するとともに、その周縁部からの熱の放出を補償する均熱リング141が、その直径より大きな内径を有する円筒の支持脚142により支持されている。そして、支持脚142の下端には、その外周に沿ってベアリング143が設けられている。また、ベアリング143の外周に設けられたギアには回転モータ144の回転軸のギア144aが噛み合っており、その駆動により均熱リング141が鉛直方向を軸として回転可能となっている。そして、制御部160の駆動信号に応じてモータドライバ145がモータ144に電力を供給することにより、均熱リング141とともにウエハWを所定の速度で回転させる。
【0008】
反射板147は、ウエハWの裏面からの放射光を反射し、それによりウエハWの裏面との間で多重反射を生じさせる。多重反射された放射光は、温度・反射率計測部150にて温度や反射率が計測される。この温度計測部150は、実質的に温度を計測する検出器157と、円板状の板状部材を有する回転セクタ153と、回転セクタ153を回転させるモータ154と、モータドライバ155とを備えている。モータドライバ155から供給される電力によるモータ154の回転により、回転セクタ153は、板状部材の板面に平行な平面内で回転自在となっている。検出器157は、演算部158に電気的に接続されており、回転セクタ153が有する板状部材のスリットおよび切り欠き部のそれぞれを通過して光を検出する。検出された光は、それぞれ放射強度を信号として演算部158へ送信する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
従来の熱処理装置では、反射板147の反射面は、ステンレス材等の金属をラッピングやバフなどの処理により鏡面化し反射率を高める手法がとられている。しかしながら、ステンレス材を用いるとステンレス自体の反射率として0.6程度までしか高めることができない。また、反射板147に、より高反射率のアルミ材などを用いることも考えられるが、アルミ材の場合、アルミ材自体が非常に酸化しやすいため反射面がくもりやすいという問題と、金属自体が柔らかいため傷つきやすいという問題がある。
【0010】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、反射板の反射面を高反射率状態に保つことができ、かつ温度計測における多重反射効果を増幅させることができる熱処理装置を提供することを目的とする。また、温度計測に対する誤差要因となる外乱を効果的に防止することも目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、基板に熱処理を行う熱処理装置であって、基板を保持する保持手段と、前記保持手段に保持された基板に熱処理を行うための熱源と、前記保持手段に保持された基板表面に対向する反射面を有し、かつ穴が形成され、前記基板表面との間で多重反射を生じさせる反射板と、前記穴内に設けられ、かつ基板の温度を計測する温度計測手段と、を備え、前記穴の周囲における前記反射板の反射面に金属薄膜を形成し、前記穴の表面に金属薄膜を形成したことを特徴とする。また、請求項2に記載の発明は、基板に熱処理を行う熱処理装置であって、基板を保持する保持手段と、前記保持手段に保持された基板に熱処理を行うための熱源と、前記保持手段に保持された基板表面に対向する反射面を有し、かつ穴が形成され、前記基板表面との間で多重反射を生じさせる反射板と、前記穴内に設けられ、かつ基板の温度を計測する温度計測手段と、前記反射板の反射面とは反対側に設けられた水冷部と、を備え、前記水冷部は、前記穴の周囲に配置されているとともに、冷却水の供給口と冷却水の排出口とを有し、前記穴の周囲における前記反射板の反射面に金属薄膜を形成したことを特徴とする。なお、請求項1及び2における「保持手段による基板の保持」には、支持部材で基板の裏面を支持することによる基板の保持、保持部材による基板の周縁部を保持することによる基板の保持などが含まれている。
【0012】
また、本発明は、前記金属薄膜の基板側に、酸化膜をさらに形成したことを特徴とする。なお、ここでいう酸化膜としては、SiO2膜が考えられる。また、本発明は、前記反射板の反射面が、鏡面処理されていることを特徴とする。さらに、本発明は、前記金属薄膜が、アルミニウムであることを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0014】
図1は、この発明の実施の形態である熱処理装置の一種であるランプアニールの縦断面図である。
【0015】
熱処理装置1は、主にチャンバ10、発光部20、透過カバー30、保持回転部40、反射部50、透過キャップ60、温度計測部70、昇降駆動部80および制御部90を備えている。
【0016】
チャンバ10は、上部にリフレクタ11、下部にハウジング12を有する円筒形状の炉体であり、この炉体の内部壁面は石英で覆われているとともに、その内部には基板の一種であるウエハWに熱処理を行うための空間であって処理室となる処理空間PSを有している。また、リフレクタ11の内部には、冷媒を通して冷却する多数の冷却管13(参照符号一部省略)が設けられている。なお、リフレクタ11とハウジング12とは上下に分離されており、両者は、ハウジング12の外周面外側を覆う伸縮可能な金属ベローズ14により連結されている。
【0017】
また、チャンバ10の側面には図示しない外部の基板搬送機構との間でウエハWを受け渡してチャンバ10内に搬出入するための搬出入口10aの他、上側ガス供給路10b、上側ガス排出路10c、下側ガス供給路10dが設けられている。そのうち、上側ガス供給路10bには、化学反応により窒化膜や酸化膜等の成膜のために一酸化窒素ガス(N2O)や酸素ガス(O2)等の処理ガスを供給するためにチャンバ10外に設けられた処理ガス供給源15と、チャンバ10内に充満した処理ガスを置換して排出するための化学的反応性の低い窒素ガス(N2)等の置換ガスを供給する外部の置換ガス供給源16と、に接続されている。また、上側ガス排出路10cは、チャンバ10内に供給された処理ガスおよび置換ガス(以下、両者を総称する場合には単に「ガス」という)を外部に排出する。さらに、下側ガス供給路10dは、置換ガス供給源16のみに接続されている。
【0018】
また、搬出入口10aの外側にはシャッタ17が設けられており、図示しない昇降機構の駆動によりシャッタ17は搬出入口10aに対して上下方向に開閉することができる。
【0019】
発光部20は、リフレクタ11の下方内側に設けられ、熱源としてハロゲンランプであるランプ21を多数備えている。ランプ21は、ウエハWの表面と対向し、かつウエハWと平行な面内において略均一に分布して設けられている。そのため、ランプ21が点灯すると、その光はウエハWへ照射され、ウエハWは均一に加熱される。
【0020】
透過カバー30は、発光部20の下方に設けられた化学的反応性の低い石英製カバーであって、ランプ21による放射光を透過する。この透過カバー30の上面内部には、上側ガス供給路10bに連通されているガス溜め30aが形成されている。
【0021】
また、透過カバー30の下面には、ガス溜め30aに通じる複数の細孔である上側ガス導入口30bが設けられている。そして、ガス供給の際にはガスが上側ガス導入口30bを通じてシャワー状に処理空間PSに供給される。このように、この熱処理装置1では、上側ガス導入口30bがウエハWの被処理面に平行な面内において均一に設けられいるので、ウエハWの被処理面内におけるガス流が均一になり、ガス流によるウエハWの温度低下の不均一も抑えられる。
【0022】
保持回転部40は、ウエハW端部を周縁部分を全周にわたって保持するとともに、その周縁部からの熱の放出を補償するSiC製の均熱リング41が、その直径より大きな内径を有する円筒の支持脚42により支持されている。そして、支持脚42の外周面下端に回転子43aが設けられ、それに対応する固定子43bが固定部材52に取り付けられている。その回転子43aが回転すると支持脚42がその円筒の中心を軸として回転し、それに伴い、均熱リング41もその水平面内での中心を軸としてウエハWの被処理面(上面)と平行な水平面内で回転可能となっている。
【0023】
反射部50は、均熱リング41に保持されたウエハWと平行に、上面が反射率の高い鏡面である反射板51を固定部材52を介してハウジング12に固定したものであり、反射板51によりウエハWからの放射光を反射する。そして、ウエハWの下面も反射光をさらに反射することにより、ウエハWと反射板51との間で放射光の反射が繰り返される多重反射の現象が生じる。また、反射板51には複数の穴51aが設けられている。
【0024】
透過キャップ60は、光透過性が高く、上端が平面で閉鎖された円筒状をなした化学的反応性の低い石英製の部材であって、反射部50の上部を覆っている。これにより、反射板51の反射面が処理ガスと反応して「くもる」等して反射率が低下することを抑えている。また、透過キャップ60の上面には、同心円上の3本の石英製の支持ピン61が設けられており、保持手段としてそれら支持ピン61の上端にウエハWを水平に載置できるものとなっている。
【0025】
また、透過キャップ60の下部には透過キャップ60全体を昇降させるエアシリンダ62が設けられている。このエアシリンダ62の伸縮により、ウエハWを受け取る際には、透過キャップ60を上昇させて支持ピン61上にウエハWを載置し、その後に透過キャップ60を下降させることによって保持回転部40の均熱リング41上にウエハWを載置する。逆に、ウエハWを基板搬送機構に受け渡す際には逆の手順を行う。
【0026】
なお、透過カバー30、透過キャップ60およびチャンバ10の内部壁部が石英製であり、均熱リング41がSiC製であることにより、チャンバ10の内部において金属部材が処理ガスに直接さらされることは少ないので、ウエハWに金属汚染を及ぼすことはない。
【0027】
温度計測部70は、反射板51に複数設けられた円筒状の穴51aのそれぞれの下方に取り付けられ、穴51aを通じて内部に多重反射後の光を取り入れることができるものとなっている。そして、温度計測部70内部に設けられた図示しない放射温度計により、それら光に基づいてウエハWの温度を計測し、その温度信号を後述する制御部90へ送信する。なお、温度計測部70の具体的な構造については後述する。
【0028】
昇降駆動部80は、ボールねじ81とモータ82とを備えており、モータ82の回転によりハウジング12およびそれに取り付けられた反射部50、保持回転部40、温度計測部70を一体として昇降(リフレクタ11に対して相対的に、近接・隔離)させることができる。そして、それにより均熱リング41上に載置されたウエハWを上下方向に昇降させることができる。
【0029】
制御部90は、内部に図示しないCPUおよびメモリ等を備えるとともに、各部との電気的接続は図示しないが、シャッタ17、ランプ21、リニアモータ43、モータ82のそれぞれに電力を供給する図示しないドライバに接続され、それらドライバによる供給電力の制御を通じて上記各部の動作を制御するとともに、エアシリンダ62への図示しないエア供給源、処理ガス供給源15、置換ガス供給源16に設けられた図示しない電磁弁の開閉により、エアやガスの供給量を制御する。
【0030】
図2は、この発明の実施の形態である熱処理装置の温度計測部の構成を示す図である。
【0031】
図2に示すように、ウエハWの下面に対する対向面を有するステンレス等の反射板71には、円筒形状の穴72が形成されており、この穴72内およびその下方には温度計測部70のケーシング73が設けられており、ケーシング73の上部には穴72の内面が円筒状の空洞部CPとなっている。この空洞部CPの下方には円盤状の回転セクタ74が設けられている。さらに、ケーシング73の内部には、冷却管730が設けられており、ケーシング73内部の温度を抑える構造になっている。なお、冷却管730の具体的な構造については、後述する。
【0032】
回転セクタ74は、円盤を直交する2本の直径で4等分したうちの隣り合わない2つの扇形が表裏両面が鏡面である反射部となっており、また、他の扇形部分は黒化処理された吸収部となっている。また、反射部および吸収部には、弧のスリットが設けられている。そして、回転セクタ74の中心CEがモータ75の回転軸750に取り付けられている。したがって、モータドライバ76から供給される電力によるモータ75の回転により回転セクタ74は、回転セクタ74の板面に平行な平面内で回転自在となっている。
【0033】
また、回転セクタ74の下側のケーシング73の内面731は黒化処理が施されており、回転セクタ74の吸収部または反射部のスリットを通過した光のうち多くは、黒化処理が施された内面731により吸収され、反射されることはない。また、内面731には、穴732が形成されており、穴732の内部にはレンズ733と検出器734とが設けられている。穴732の内部に入ってきた光はレンズ733を介して検出器734で検出される。検出器734は、回転セクタ74の反射部および吸収部のスリットのそれぞれを通過した光を検出して、それぞれの放射強度(放射エネルギー)を求める。そして、それぞれの放射強度に基づいて、ウエハWの温度を求め、その温度信号を制御部90へ送信する。
【0034】
図3は、反射板および反射板の反射面を示す断面図である。反射板71そのものは、ステンレス製であり、ウエハWの下面に対向する反射面にはバフ研磨が施され、さらに鏡面処理がなされている。鏡面処理がなされた反射板71の反射面にはアルミニウムが蒸着されている。さらに、アルミニウムの表面には、SiO2が保護膜として蒸着されている。
【0035】
図4は、冷却部の構造を示す模式図である。図4に示すように、円筒状の穴72の周囲に配置されているとともに、ケーシング73内には円筒状の冷却管730が形成されている。この冷却管730の下面には、冷却水を冷却管730内に供給するための供給口730aと、冷却水を冷却管730内から排出するための排出口730bとがそれぞれ形成されている。供給口730aと排出口730bとは、それぞれ穴72に対して対称的な位置に形成されている。供給口730aは、供給管730cと連通接続されており、図示しない冷却水供給源から矢印Aに示すように冷却水が流れ、供給口730aから冷却管730へ供給される。冷却管730内へ供給された冷却水は矢印Bに示すように穴72の周囲を流れる。冷却管730内を流れた冷却水は、矢印Cに示すように、排出口730bから冷却管730dを介して排出される。
【0036】
この発明の実施の形態である熱処理装置によれば、次のような効果がある。すなわち、ウエハWの表面に対向する反射面を有し、かつ円筒状の穴72が形成された反射板71の処理面に金属薄膜であるアルミニウムが形成されているので、簡易な構成で反射板71の反射面を高反射率状態を保つことができ、温度計測における多重反射効果を増幅させることができる。
【0037】
また、アルミニウムの表面に酸化膜(SiO2)が保護膜として蒸着されているので、金属薄膜であるアルミニウムの表面が傷つくことがないという効果がある。
【0038】
また、反射板71の反射面が、鏡面処理がなされているので、反射板71への熱吸収を抑制することができ、ウエハWの加熱に対する熱効率を向上させることができる。
【0039】
また、反射板71の反射面とは反対側に水冷管73を設けているので、反射板71の温度上昇を抑制させ、温度計測に対する誤差要因となる外乱を防止できる。
【0040】
また、穴72の表面にも、反射板71の反射面と同様、金属薄膜であるアルミニウムが形成されているので、反射板71の反射面及び穴72の表面を高反射率状態に保つことができ、温度計測における多重反射効果をさらに増幅させることができる。
【0041】
さらに、冷却730が円筒状の穴72の周囲に配置されているとともに、この冷却管730の下面には、冷却水を冷却管730内に供給するための供給口730aと、冷却水を冷却管730内から排出するための排出口730bとが形成されているので、反射板71および穴72の温度上昇を抑制させ、温度計測に対する誤差要因となる外乱をさらに効果的に防止できる。
【0042】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、保持手段に保持された基板表面に対向する反射面を有し、かつ穴が形成された反射板と、穴内に設けられ、かつ基板の温度を計測する温度計測手段と、を備え、穴の周囲における反射板の反射面に金属薄膜を形成しているので、反射板の反射面を高反射率状態に保つことができ、温度計測における多重反射効果を増幅させることができる。そして、請求項1に記載の発明では、穴の表面に金属薄膜を形成することにより穴の表面を高反射率状態に保つことができ、多重反射効果をさらに増幅させることができ、請求項2に記載の発明では、水冷部が穴の周囲に配置されているとともに、冷却水の供給口と冷却水の排出口とを有することにより、温度計測に対する誤差要因となる外乱を効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態である熱処理装置の一種であるランプアニールの縦断面図である。
【図2】温度計測部の構成を示す図である。
【図3】反射板および反射板の反射面を示す断面図である。
【図4】冷却部の構造を示す模式図である。
【図5】従来の熱処理装置の一種であるランプアニールの縦断面図である。
【符号の説明】
10 チャンバ
11 リフレクタ
12 ハウジング
21 ランプ
50 反射部
21 ランプ
61 支持ピン
70 温度計測部
71 反射板
72 穴
730 水冷管
730a 供給口
730b 排出口
W ウエハ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat treatment apparatus for performing heat treatment on a substrate such as a semiconductor wafer, a glass substrate for a photomask, a glass substrate for liquid crystal display, and an optical disk substrate.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a heat treatment apparatus such as lamp annealing has been used as a heat treatment for a substrate such as a semiconductor wafer (hereinafter referred to as “wafer”).
[0003]
FIG. 5 is a longitudinal sectional view of lamp annealing, which is a kind of conventional heat treatment apparatus. The heat treatment apparatus 100 mainly includes a furnace body 110, a light emitting unit 120, quartz glass 130, a wafer holding / rotating unit 140, a reflecting plate 147, a temperature / reflectance measuring unit 150, and a control unit 160.
[0004]
The furnace body 110 is a cylindrical furnace body having a reflector 111 at the top and a housing 112 at the bottom, and a carry-in / out port 110a is provided on one side of the furnace body 110. The wafer W is carried into and out of the furnace body 110 by an external transfer device that does not.
[0005]
The light emitting unit 120 includes a number of lamps 121 provided inside the reflector 111. When the lamp driver 122 receiving the control signal from the control unit 160 supplies power corresponding to the signal to the lamp 121, the lamp 121 is turned on, and the wafer W is heated by the emitted light.
[0006]
The quartz glass 130 is provided above the wafer W and below the light emitting unit 120, and transmits the radiated light from the lamp 121.
[0007]
The wafer holding / rotating unit 140 holds the peripheral portion of the wafer W over the entire circumference, and a soaking ring 141 that compensates for the release of heat from the peripheral portion has a cylindrical support leg having an inner diameter larger than the diameter. 142. And the bearing 143 is provided in the lower end of the support leg 142 along the outer periphery. Further, the gear provided on the outer periphery of the bearing 143 meshes with the gear 144a of the rotating shaft of the rotating motor 144, and the heat equalizing ring 141 can be rotated about the vertical direction by driving thereof. Then, the motor driver 145 supplies electric power to the motor 144 in accordance with the drive signal of the control unit 160, thereby rotating the wafer W together with the heat equalizing ring 141 at a predetermined speed.
[0008]
The reflection plate 147 reflects the emitted light from the back surface of the wafer W, thereby causing multiple reflections with the back surface of the wafer W. The temperature / reflectance of the multiple reflected radiation is measured by the temperature / reflectance measuring unit 150. The temperature measuring unit 150 includes a detector 157 that substantially measures temperature, a rotating sector 153 having a disk-shaped plate member, a motor 154 that rotates the rotating sector 153, and a motor driver 155. Yes. Due to the rotation of the motor 154 by the electric power supplied from the motor driver 155, the rotating sector 153 is rotatable within a plane parallel to the plate surface of the plate-like member. The detector 157 is electrically connected to the calculation unit 158 and detects light passing through each of the slits and cutouts of the plate member of the rotating sector 153. The detected light is transmitted to the calculation unit 158 using the radiation intensity as a signal.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional heat treatment apparatus, the reflection surface of the reflection plate 147 is made a mirror surface by processing a metal such as stainless steel by lapping, buffing, or the like, thereby increasing the reflectance. However, when a stainless material is used, the reflectance of the stainless steel itself can only be increased to about 0.6. In addition, it is conceivable to use a higher reflectivity aluminum material or the like for the reflector 147, but in the case of an aluminum material, the aluminum material itself is very easy to oxidize, and the reflection surface tends to become cloudy, and the metal itself is There is a problem that it is easily damaged because it is soft.
[0010]
The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a heat treatment apparatus capable of maintaining the reflection surface of a reflector in a high reflectance state and amplifying the multiple reflection effect in temperature measurement. For the purpose. Another object of the present invention is to effectively prevent disturbances that cause errors in temperature measurement.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is a heat treatment apparatus for performing heat treatment on a substrate, the holding means for holding the substrate, a heat source for performing heat treatment on the substrate held by the holding means, and the holding means A reflecting plate facing the substrate surface and having a hole formed therein , and a reflecting plate for generating multiple reflections with the substrate surface ; and a temperature provided in the hole for measuring the temperature of the substrate Measuring means, and a metal thin film is formed on a reflection surface of the reflector around the hole, and a metal thin film is formed on the surface of the hole . The invention according to claim 2 is a heat treatment apparatus for performing heat treatment on a substrate, the holding means for holding the substrate, the heat source for performing heat treatment on the substrate held by the holding means, and the holding means. A reflection surface facing the substrate surface held in the substrate and having a hole formed therein, and a reflection plate that generates multiple reflections with the substrate surface; and a temperature measurement of the substrate provided in the hole Temperature measuring means and a water cooling part provided on the opposite side of the reflecting surface of the reflector, the water cooling part being disposed around the hole, and a cooling water supply port and cooling water. And a metal thin film is formed on the reflection surface of the reflection plate around the hole. The “holding of the substrate by the holding means” in claims 1 and 2 includes holding the substrate by supporting the back surface of the substrate with a supporting member, holding the substrate by holding the peripheral portion of the substrate by the holding member, and the like. It is included.
[0012]
In the present invention, an oxide film is further formed on the substrate side of the metal thin film. In addition, as an oxide film here, a SiO2 film can be considered. Further, the invention is characterized in that the reflection surface of the reflection plate is mirror-finished . Et al of the present invention, the metal thin film, and wherein the aluminum.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0014]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of lamp annealing which is a kind of heat treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
[0015]
The heat treatment apparatus 1 mainly includes a chamber 10, a light emitting unit 20, a transmission cover 30, a holding rotation unit 40, a reflection unit 50, a transmission cap 60, a temperature measurement unit 70, a lift drive unit 80, and a control unit 90.
[0016]
The chamber 10 is a cylindrical furnace body having a reflector 11 in the upper part and a housing 12 in the lower part. The inner wall surface of the furnace body is covered with quartz, and a wafer W that is a kind of substrate is placed inside the furnace body. It has a processing space PS which is a space for performing heat treatment and serves as a processing chamber. In addition, a large number of cooling pipes 13 (a part of the reference numerals are omitted) are provided inside the reflector 11 for cooling through the refrigerant. The reflector 11 and the housing 12 are separated into upper and lower parts, and both are connected by an extendable metal bellows 14 that covers the outer periphery of the housing 12.
[0017]
In addition to the loading / unloading port 10a for transferring the wafer W to / from an external substrate transfer mechanism (not shown) on the side surface of the chamber 10 and loading / unloading it into / from the chamber 10, an upper gas supply path 10b and an upper gas discharge path 10c. A lower gas supply path 10d is provided. Among them, the upper gas supply path 10b is provided outside the chamber 10 for supplying a processing gas such as nitrogen monoxide gas (N 2 O) or oxygen gas (O 2) to form a nitride film or an oxide film by a chemical reaction. And an external replacement gas supply for supplying a replacement gas such as nitrogen gas (N2) having a low chemical reactivity for replacing the process gas filled in the chamber 10 and discharging it. Connected to the source 16. Further, the upper gas discharge path 10c discharges the processing gas and the replacement gas (hereinafter simply referred to as “gas” when they are collectively referred to) supplied into the chamber 10 to the outside. Further, the lower gas supply path 10 d is connected only to the replacement gas supply source 16.
[0018]
Further, a shutter 17 is provided outside the carry-in / out port 10a, and the shutter 17 can be opened / closed in the vertical direction with respect to the carry-in / out port 10a by driving an elevating mechanism (not shown).
[0019]
The light emitting unit 20 is provided below the reflector 11 and includes a large number of lamps 21 that are halogen lamps as heat sources. The lamps 21 are provided so as to face the surface of the wafer W and be distributed substantially uniformly in a plane parallel to the wafer W. Therefore, when the lamp 21 is turned on, the light is applied to the wafer W, and the wafer W is heated uniformly.
[0020]
The transmission cover 30 is a quartz cover with low chemical reactivity provided below the light emitting unit 20 and transmits the light emitted from the lamp 21. A gas reservoir 30a communicating with the upper gas supply path 10b is formed inside the upper surface of the transmission cover 30.
[0021]
In addition, an upper gas inlet 30b, which is a plurality of pores communicating with the gas reservoir 30a, is provided on the lower surface of the transmission cover 30. When supplying the gas, the gas is supplied to the processing space PS in the form of a shower through the upper gas inlet 30b. Thus, in this heat treatment apparatus 1, since the upper gas inlet 30b is provided uniformly in a plane parallel to the surface to be processed of the wafer W, the gas flow in the surface to be processed of the wafer W becomes uniform, Nonuniformity in the temperature drop of the wafer W due to the gas flow is also suppressed.
[0022]
The holding rotating unit 40 holds the edge of the wafer W over the entire periphery, and a soaking ring 41 made of SiC that compensates for the release of heat from the periphery has a cylindrical inner diameter larger than its diameter. It is supported by support legs 42. A rotor 43 a is provided at the lower end of the outer peripheral surface of the support leg 42, and a corresponding stator 43 b is attached to the fixing member 52. When the rotor 43a rotates, the support leg 42 rotates about the center of the cylinder, and accordingly, the heat equalizing ring 41 is also parallel to the surface to be processed (upper surface) of the wafer W about the center in the horizontal plane. It can rotate in a horizontal plane.
[0023]
The reflecting portion 50 is obtained by fixing a reflecting plate 51 whose upper surface is a mirror surface having a high reflectivity to the housing 12 via a fixing member 52 in parallel with the wafer W held by the soaking ring 41. The reflected light from the wafer W is reflected. Further, the lower surface of the wafer W further reflects the reflected light, thereby causing a multiple reflection phenomenon in which the reflection of the radiated light is repeated between the wafer W and the reflection plate 51. In addition, the reflecting plate 51 is provided with a plurality of holes 51a.
[0024]
The transmission cap 60 is a member made of quartz having a low light reactivity and a cylindrical shape with a top end closed by a flat surface, and covers the upper part of the reflection part 50. Thereby, it is suppressed that the reflective surface of the reflecting plate 51 reacts with the processing gas and becomes “clouded” to reduce the reflectance. Further, three concentric support pins 61 made of quartz are provided on the upper surface of the transmission cap 60, and the wafer W can be placed horizontally on the upper ends of the support pins 61 as holding means. Yes.
[0025]
In addition, an air cylinder 62 for raising and lowering the entire transmission cap 60 is provided below the transmission cap 60. When the wafer W is received due to the expansion and contraction of the air cylinder 62, the transmissive cap 60 is raised, the wafer W is placed on the support pins 61, and then the transmissive cap 60 is lowered to lower the holding rotation unit 40. The wafer W is placed on the soaking ring 41. Conversely, the reverse procedure is performed when the wafer W is transferred to the substrate transfer mechanism.
[0026]
In addition, since the inner walls of the transmission cover 30, the transmission cap 60, and the chamber 10 are made of quartz and the soaking ring 41 is made of SiC, the metal member is directly exposed to the processing gas inside the chamber 10. Since there are few, metal contamination will not be given to the wafer W.
[0027]
The temperature measurement unit 70 is attached below each of a plurality of cylindrical holes 51a provided in the reflection plate 51, and can take light after multiple reflections through the holes 51a. Then, a radiation thermometer (not shown) provided in the temperature measurement unit 70 measures the temperature of the wafer W based on the light, and transmits the temperature signal to the control unit 90 described later. The specific structure of the temperature measuring unit 70 will be described later.
[0028]
The elevating drive unit 80 includes a ball screw 81 and a motor 82, and as the motor 82 rotates, the housing 12 and the reflecting unit 50 attached thereto, the holding rotating unit 40, and the temperature measuring unit 70 are moved up and down (reflector 11). Relative to and close to each other). As a result, the wafer W placed on the soaking ring 41 can be moved up and down.
[0029]
The control unit 90 includes a CPU, a memory, and the like (not shown) inside, and an electrical connection with each unit is not shown, but a driver (not shown) that supplies power to each of the shutter 17, the lamp 21, the linear motor 43, and the motor 82. And controls the operation of each of the above parts through control of the power supplied by these drivers, as well as the electromagnetic supply (not shown) provided in the air supply source (not shown), the processing gas supply source 15 and the replacement gas supply source 16 to the air cylinder 62. The supply amount of air and gas is controlled by opening and closing the valve.
[0030]
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the temperature measurement unit of the heat treatment apparatus according to the embodiment of the present invention.
[0031]
As shown in FIG. 2, a cylindrical hole 72 is formed in a reflecting plate 71 made of stainless steel or the like having a surface facing the lower surface of the wafer W, and the temperature measuring unit 70 is formed in and below the hole 72. A casing 73 is provided, and the inner surface of the hole 72 is a cylindrical cavity CP at the top of the casing 73. A disc-shaped rotating sector 74 is provided below the hollow portion CP. Further, a cooling pipe 730 is provided inside the casing 73 so that the temperature inside the casing 73 is suppressed. A specific structure of the cooling pipe 730 will be described later.
[0032]
In the rotating sector 74, the two sectors that are not adjacent to each other, divided into four equal parts by two orthogonal diameters, are reflective portions whose front and back surfaces are mirror surfaces, and the other sector portions are blackened. It is an absorbed part. Moreover, the slit of an arc is provided in the reflection part and the absorption part. The center CE of the rotating sector 74 is attached to the rotating shaft 750 of the motor 75. Therefore, the rotation sector 74 is rotatable in a plane parallel to the plate surface of the rotation sector 74 by the rotation of the motor 75 by the electric power supplied from the motor driver 76.
[0033]
Further, the inner surface 731 of the casing 73 below the rotating sector 74 is blackened, and most of the light that has passed through the slits of the absorbing part or the reflecting part of the rotating sector 74 is blackened. It is absorbed by the inner surface 731 and is not reflected. A hole 732 is formed in the inner surface 731, and a lens 733 and a detector 734 are provided in the hole 732. Light entering the hole 732 is detected by the detector 734 through the lens 733. The detector 734 detects the light that has passed through the slits of the reflecting part and the absorbing part of the rotating sector 74 and obtains the respective radiation intensity (radiant energy). Then, the temperature of the wafer W is obtained based on each radiation intensity, and the temperature signal is transmitted to the control unit 90.
[0034]
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the reflecting plate and the reflecting surface of the reflecting plate. The reflecting plate 71 itself is made of stainless steel, and the reflecting surface facing the lower surface of the wafer W is buffed and further mirror-finished. Aluminum is vapor-deposited on the reflection surface of the reflection plate 71 that has been subjected to the mirror surface treatment. Furthermore, SiO2 is deposited as a protective film on the surface of the aluminum.
[0035]
FIG. 4 is a schematic diagram showing the structure of the cooling unit. As shown in FIG. 4, the cylindrical cooling pipe 730 is formed in the casing 73 while being arranged around the cylindrical hole 72. On the lower surface of the cooling pipe 730, a supply port 730a for supplying the cooling water into the cooling pipe 730 and a discharge port 730b for discharging the cooling water from the cooling pipe 730 are formed. The supply port 730 a and the discharge port 730 b are formed at positions symmetrical with respect to the hole 72. The supply port 730a is connected in communication with a supply pipe 730c. Cooling water flows from a cooling water supply source (not shown) as indicated by an arrow A and is supplied from the supply port 730a to the cooling pipe 730. The cooling water supplied into the cooling pipe 730 flows around the hole 72 as indicated by an arrow B. The cooling water that has flowed through the cooling pipe 730 is discharged from the discharge port 730b through the cooling pipe 730d as indicated by an arrow C.
[0036]
The heat treatment apparatus according to the embodiment of the present invention has the following effects. That is, since the aluminum which is a metal thin film is formed in the processing surface of the reflecting plate 71 which has the reflecting surface facing the surface of the wafer W and in which the cylindrical hole 72 is formed, the reflecting plate has a simple configuration. The reflective surface of 71 can be kept in a high reflectance state, and the multiple reflection effect in temperature measurement can be amplified.
[0037]
In addition, since an oxide film (SiO 2) is deposited as a protective film on the surface of aluminum, there is an effect that the surface of aluminum, which is a metal thin film, is not damaged.
[0038]
Further, since the reflection surface of the reflection plate 71 is mirror-finished, heat absorption into the reflection plate 71 can be suppressed, and the thermal efficiency for heating the wafer W can be improved.
[0039]
Further, since the water-cooled tube 73 is provided on the opposite side of the reflecting surface of the reflecting plate 71, the temperature rise of the reflecting plate 71 can be suppressed, and disturbances that cause errors in temperature measurement can be prevented.
[0040]
Also, since the surface of the hole 72 is formed with aluminum, which is a metal thin film, like the reflecting surface of the reflecting plate 71, the reflecting surface of the reflecting plate 71 and the surface of the hole 72 can be kept in a high reflectance state. And the multiple reflection effect in temperature measurement can be further amplified.
[0041]
Further, a cooling pipe 730 is disposed around the cylindrical hole 72, and a supply port 730 a for supplying cooling water into the cooling pipe 730 and a cooling water are cooled on the lower surface of the cooling pipe 730. Since the discharge port 730b for discharging from the inside of the tube 730 is formed, the temperature rise of the reflector 71 and the hole 72 can be suppressed, and disturbances that cause errors in temperature measurement can be more effectively prevented.
[0042]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, the reflector having a reflecting surface facing the substrate surface held by the holding means and having a hole formed therein, the temperature of the substrate provided in the hole, and And a metal thin film is formed on the reflecting surface of the reflecting plate around the hole, so that the reflecting surface of the reflecting plate can be kept in a high reflectivity state, and multiplexing in temperature measurement is performed. The reflection effect can be amplified. In the invention described in claim 1, by forming a metal thin film on the surface of the hole, the surface of the hole can be kept in a high reflectivity state, and the multiple reflection effect can be further amplified. In the invention described in (2), the water cooling part is arranged around the hole, and has a cooling water supply port and a cooling water discharge port, thereby effectively preventing disturbance that causes an error in temperature measurement. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of lamp annealing which is a kind of heat treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a temperature measurement unit.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a reflecting plate and a reflecting surface of the reflecting plate.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a structure of a cooling unit.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view of lamp annealing, which is a kind of conventional heat treatment apparatus.
[Explanation of symbols]
10 Chamber 11 Reflector 12 Housing 21 Lamp 50 Reflector 21 Lamp 61 Support Pin 70 Temperature Measuring Unit 71 Reflector 72 Hole 730 Water Cooled Tube 730a Supply Port 730b Discharge Port W Wafer

Claims (6)

基板に熱処理を行う熱処理装置であって、
基板を保持する保持手段と、
前記保持手段に保持された基板に熱処理を行うための熱源と、
前記保持手段に保持された基板表面に対向する反射面を有し、かつ穴が形成され、前記基板表面との間で多重反射を生じさせる反射板と、
前記穴内に設けられ、かつ基板の温度を計測する温度計測手段と、を備え、
前記穴の周囲における前記反射板の反射面に金属薄膜を形成し、前記穴の表面に金属薄膜を形成したことを特徴とする熱処理装置。
A heat treatment apparatus for performing heat treatment on a substrate,
Holding means for holding the substrate;
A heat source for performing a heat treatment on the substrate held by the holding means;
A reflecting plate having a reflecting surface facing the substrate surface held by the holding means, and having a hole, and generating multiple reflections with the substrate surface ;
Temperature measuring means provided in the hole and measuring the temperature of the substrate, and
A heat treatment apparatus , wherein a metal thin film is formed on a reflection surface of the reflector around the hole, and a metal thin film is formed on the surface of the hole .
基板に熱処理を行う熱処理装置であって、A heat treatment apparatus for performing heat treatment on a substrate,
基板を保持する保持手段と、  Holding means for holding the substrate;
前記保持手段に保持された基板に熱処理を行うための熱源と、  A heat source for performing a heat treatment on the substrate held by the holding means;
前記保持手段に保持された基板表面に対向する反射面を有し、かつ穴が形成され、前記基板表面との間で多重反射を生じさせる反射板と、  A reflecting plate having a reflecting surface facing the substrate surface held by the holding means, and having a hole, and generating multiple reflections with the substrate surface;
前記穴内に設けられ、かつ基板の温度を計測する温度計測手段と、  Temperature measuring means provided in the hole and measuring the temperature of the substrate;
前記反射板の反射面とは反対側に設けられた水冷部と、を備え、  A water cooling part provided on the opposite side of the reflecting surface of the reflecting plate,
前記水冷部は、前記穴の周囲に配置されているとともに、冷却水の供給口と冷却水の排出口とを有し、  The water cooling unit is disposed around the hole, and has a cooling water supply port and a cooling water discharge port,
前記穴の周囲における前記反射板の反射面に金属薄膜を形成したことを特徴とする熱処理装置。  A heat treatment apparatus, wherein a metal thin film is formed on a reflection surface of the reflection plate around the hole.
請求項2に記載の熱処理装置であって、The heat treatment apparatus according to claim 2,
前記穴を有するケーシングをさらに備え、  Further comprising a casing having said holes;
前記ケーシングの内部に前記冷却部である冷却管が設けられたことを特徴とする熱処理装置。  A heat treatment apparatus, wherein a cooling pipe as the cooling unit is provided inside the casing.
請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の熱処理装置であって、
前記金属薄膜の基板側に、酸化膜をさらに形成したことを特徴とする熱処理装置。
A heat treatment apparatus according to any one of claims 1 to 3 ,
A heat treatment apparatus, further comprising an oxide film formed on the substrate side of the metal thin film.
請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の熱処理装置であって、
前記反射板の反射面は、鏡面処理されていることを特徴とする熱処理装置。
A heat treatment apparatus according to any one of claims 1 to 4 ,
The reflection surface of the said reflecting plate is mirror-finished, The heat processing apparatus characterized by the above-mentioned.
請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の熱処理装置であって、
前記金属薄膜は、アルミニウムであることを特徴とする熱処理装置。
A heat treatment apparatus according to any one of claims 1 to 5 ,
The heat treatment apparatus, wherein the metal thin film is aluminum.
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