JP3789366B2 - 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、基板に加熱を伴う処理を行う熱処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体等のデバイスの微細加工の要求が高まるにつれ、半導体基板(以下、「基板」という。)の加熱工程の1つとして急速加熱工程(Rapid Thermal Process、以下、「RTP」という。)が重要な役割を果たしている。RTPでは主に赤外線ランプが加熱源として用いられ、処理室内を所定のガス雰囲気に保ちつつ秒オーダーで基板が所定の温度(例えば、1200℃)に加熱され、一定時間(例えば、数十秒)だけその温度に維持された後、ランプを消灯することにより急速冷却が行われる。
【0003】
RTPにより、基板に作り込まれたトランジスタの接合層における熱による不純物の再拡散防止、酸化膜等の絶縁膜の薄膜化等、従来の電気炉による長時間の熱処理では実現困難であった処理が行われる。
【0004】
RTPを行う熱処理装置としては、従来より、棒状のランプを平行に並べたものを2段設けたタイプが知られている。図1および図2はこのようなタイプの熱処理装置8の縦断面図である。熱処理装置8では、X方向を向く棒状の上段ランプ群81がY方向に配列され、Y方向を向く棒状の下段ランプ群82がX方向に配列される。
【0005】
基板9は両ランプ群81,82に対向するように水平に配置され、基板9の周囲を覆う補助リング83に支持される。また、両ランプ群81,82と基板9との間には内部空間80を分離する窓部材84が配置され、さらに、上段ランプ群81の上方の面は上段ランプ群81からの光を反射して効率よく基板9に照射するためのリフレクタ80aとされる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
補助リング83は、基板9と一体的に加熱されることにより基板9の端面からの放熱を妨げて基板9の表面の温度均一性を維持するために設けられる。ここで、補助リング83の加熱が不足した場合、基板9の周縁部の温度も上昇しなくなることから、基板9の温度均一性を実現するには補助リング83の十分な加熱が重要となる。
【0007】
ところで、熱処理装置8では図2に示すようにリフレクタ80aに一様に形成された複数の凹面により上段ランプ群81からの反射光が基板9および補助リング83上におよそ均一に導かれる。このようなリフレクタの場合、補助リング83の温度上昇が十分に得られない可能性がある。
【0008】
また、下段ランプ群82から上方に出射される光に対しては全く配慮がなされておらず、補助リング83に対する加熱においてリフレクタ80aからの反射光の寄与の程度は、上段ランプ群81のみにより調整されこととなる。以上のように、熱処理装置8の構造は、補助リング83を十分に効率よく加熱するには好ましくない構造であるといえる。
【0009】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、補助リングを効率よく加熱することにより、加熱の際の基板の温度均一性を向上することを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、円形の基板に光を照射して加熱を伴う処理を行う熱処理装置であって、処理される基板の主面に対向する反射面と、前記反射面に沿って配列されたランプ群と、基板の外周に沿って前記外周から外側に広がる補助リングと、基板を前記反射面と対向させつつ回転させる回転機構とを備え、前記ランプ群に含まれる各ランプが、所定方向を向く棒状のランプであり、前記反射面が、前記ランプ群に含まれるランプからの光を反射して前記補助リング上に実質的に集光させる。
【0011】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の熱処理装置であって、前記反射面が、前記ランプ群に含まれる複数のランプからの光を反射して前記補助リング上に実質的に集光させる。
【0012】
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の熱処理装置であって、前記反射面が、前記ランプ群に含まれる複数のランプからの光を同一領域に集光させる
【0013】
請求項4に記載の発明は、請求項1ないし3のいずれかに記載の熱処理装置であって、前記回転機構による回転の中心軸からの距離に対する平均的な照射エネルギーが、前記補助リング上で最大となる。
【0014】
請求項5に記載の発明は、基板に光を照射して加熱を伴う処理を行う熱処理装置であって、処理される基板の主面に対向する反射面と、所定方向を向くように前記反射面に沿って配列された棒状のランプ群と、前記ランプ群と前記主面との間において前記所定方向とは異なる方向を向くように配列された棒状のもう1つのランプ群と、前記ランプ群と前記もう1つのランプ群との間において、前記もう1つのランプ群のうち配列方向に関して両端側の領域に存在するランプからの光を反射する1対の反射面と、基板の外周に沿って前記外周から外側に広がる補助リングとを備え、前記反射面が、前記ランプ群のうち配列方向に関して両端側の領域のそれぞれに存在するランプからの光を反射して前記補助リング上に実質的に集光させ、前記1対の反射面が、前記もう1つのランプ群のうち配列方向に関して両端側の領域のそれぞれに存在するランプからの光を反射して前記補助リング上に実質的に集光させる。
【0015】
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の熱処理装置であって、基板を前記反射面と対向させつつ回転させる回転機構をさらに備える。
【0016】
請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の熱処理装置であって、前記回転機構による回転の中心軸からの距離に対する平均的な照射エネルギーが、前記補助リング上で最大となる。
【0017】
請求項8に記載の発明は、請求項5ないし7のいずれかに記載の熱処理装置であって、前記反射面が、前記ランプ群に含まれる複数のランプからの光を反射して前記補助リング上に実質的に集光させる。
【0018】
請求項9に記載の発明は、請求項5ないし8のいずれかに記載の熱処理装置であって、前記反射面が、前記ランプ群に含まれる複数のランプからの光を同一領域に集光させる。
【0021】
【発明の実施の形態】
図3および図4は、本発明の一の実施の形態に係る熱処理装置1の構成を示す縦断面図であり、図3における切断面と図4における切断面とは熱処理装置1のZ方向を向く中心軸1aで垂直に交差する。図3および図4では細部の断面に対する平行斜線の記載を省略している。
【0022】
熱処理装置1は、装置本体である本体部11、本体部11の上部を覆う蓋部12、および、本体部11の中央底面に配置された反射板13を有し、これらにより内部空間が形成される。内部空間は石英にて形成されたチャンバ窓21により上下に仕切られ、下部の処理空間10に基板9が配置される。チャンバ窓21と本体部11との間は図示しないOリングによりシールされる。なお、本体部11の内側面は円筒面となっている。
【0023】
基板9は外部の搬送機構により処理空間10内へと搬送され、補助リング31上に載置される。補助リング31は基板9の外周に沿って外周から外側に広がるリング形状(中心軸1aを中心とするリング形状)となっており、基板9の下面の周縁部に当接して基板9を支持する。補助リング31は、例えば、炭化ケイ素(SiC)により形成され、補助リング31が基板9と一体的に加熱される。これにより、基板9のみを加熱する場合に比べて基板9の周縁部からの放熱が抑制され、基板9の温度の均一性が向上される。
【0024】
補助リング31は中心軸1aを中心とする円筒状の支持リング32に支持され、支持リング32の下端にはカップリング部材331が取り付けられる。本体部11の外部下方にはカップリング部材331と対向するカップリング部材332が設けられ、カップリング部材331およびカップリング部材332により磁気的なカップリング機構が構成される。カップリング部材332は図4に示すモータ333により中心軸1aを中心に回転する。これにより、本体部11内部のカップリング部材331が磁気的作用により回転し、基板9および補助リング31が中心軸1aを中心に回転する。
【0025】
本体部11の側壁には複数のガス導入口111および排気口112が形成されており、排気口112から処理空間10内のガスが(強制)排気されたり、ガス導入口111を介して基板9に施される処理の種類に応じたガス(例えば、窒素、酸素)が導入されることにより、処理空間10のガス置換が行われる。なお、基板9および補助リング31とチャンバ窓21との間には多数の穴が形成された石英のシャワープレート22が設けられ、ガス導入口111から導入されたガスがシャワープレート22を介して基板9の上面に均一に付与される。処理に用いられたガスは、支持リング32の下方から排気口112へと導かれる。
【0026】
蓋部12の下面は基板9の主面(すなわち、上面)に対向する反射面(以下、「上側リフレクタ」という。)121となっており、上側リフレクタ121に沿ってそれぞれが図3および図4中のX方向を向くように棒状の上段ランプ群41が配列される。上段ランプ群41からの光のうち上方に出射されるものは上側リフレクタ121により反射され、基板9に照射される。
【0027】
また、上側リフレクタ121はX方向(ランプの長手方向)に垂直な断面の形状が一定であり、断面形状は各ランプが焦点に位置する楕円の一部となっている。これにより、上段ランプ群41の各ランプからの反射光の大部分が基板9および補助リング31上の特定の領域に選択的に照射される。
【0028】
上段ランプ群41の下方(すなわち、上段ランプ群41と基板9の主面との間)には、それぞれがY方向を向くように棒状の下段ランプ群42が配置される。すなわち、上段ランプ群41と下段ランプ群42とは互いに直交するように蓋部12に取り付けられる。
【0029】
上段ランプ群41および下段ランプ群42のそれぞれは、中心軸1aからの距離に応じて小グループに分けられている。図4ではグループ分けされた上段ランプ群41のランプに中心軸1a側から符号411,412,413,414を付しており、図3ではグループ分けされた下段ランプ群42のランプに中心軸1a側から符号421,422,423,424を付している。
【0030】
図5は、小グループに分けられたランプとランプに電力を供給するランプ制御部6との接続関係を示すブロック図である(複数のランプであっても1つのブロックにて示している。)。図5に示すように、各グループは個別にランプ制御部6に接続され、互いに独立して電力が供給される。これにより、基板9の上面に照射される光の強度分布が制御される。
【0031】
一方、熱処理装置1では、図3に示すように上段ランプ群41と下段ランプ群42との間において、下段ランプ群42のうち配列方向(X方向)に関して両端側の領域に存在するランプ424からの光を反射する2つの下側リフレクタ122が蓋部12に設けられる。下側リフレクタ122はY方向(ランプの長手方向)に垂直な断面の形状が一定であり、断面形状は各ランプが焦点に位置する楕円の一部となっている。これにより、下段ランプ群42の配列方向に関して両端側の各ランプからの反射光の大部分が補助リング31上の特定の領域に選択的に照射される。
【0032】
下側リフレクタ122が設けられることにより、図1および図2に例示する従来の熱処理装置8に比べて補助リングの加熱効率が向上する。すなわち、従来の熱処理装置8では下段ランプ群82からの光のうち上方に向かう光は上段ランプ群81の上方に位置するリフレクタ80aに到達するまでに散乱してしまい、さらに、下段ランプ群82のランプの長手方向とリフレクタ80aの各凹面(図2参照)が伸びる方向とが直交するため、反射光はさらに散乱することとなる。
【0033】
これに対し、熱処理装置1では下側リフレクタ122の下方に位置するランプから上方に出射された光は直ちに反射され、後述のように補助リング31の加熱に寄与する。
【0034】
図4に示すように、反射板13の下面には、中心軸1aから外側に向かって複数の放射温度計51〜54が取り付けられる。放射温度計51〜53は窓部材50を介して基板9からの赤外光を受光することにより基板9の温度を測定する。放射温度計54は窓部材50を介して補助リング31からの赤外光を受光することにより補助リング31の温度を測定する。基板9および補助リング31は回転することから複数の放射温度計51〜54により中心軸1aからの距離に応じた基板9および補助リング31の温度が測定される。
【0035】
基板9に加熱を伴う処理が行われる際には、例えば、放射温度計51の測定結果に応じてランプ411,421への電力供給が制御され、同様に、放射温度計52,53,54の測定結果に応じてランプ412,422、ランプ413,423、ランプ414,424への電力供給がそれぞれ制御される。このとき、基板9および補助リング31はモータ333およびカップリング機構により構成される回転機構により上側リフレクタ121および下側リフレクタ122に対向しつつ回転する。これにより、基板9の温度が可能な限り均一となるように基板9および補助リング31の加熱が制御される。
【0036】
次に、上側リフレクタ121および下側リフレクタ122の形状について説明する。
【0037】
図6は上段ランプ群41から基板9および補助リング31に光が照射される様子を示す図である。上側リフレクタ121のYZ面による断面形状はランプの中心と照射すべき位置とを焦点に有する楕円の一部を配列したものとされる。したがって、各ランプからの光は基板9および補助リング31上にライン状に集光される。
【0038】
上段ランプ群41のうち配列方向に関して両端側の領域に存在するランプ414以外のランプからの反射光はおよそ真下へと導かれ、基板9上に集光される。一方、ランプ414のそれぞれに対して形成される凹面1211は、ランプ414に沿ってX方向に形成されるとともに対称面(楕円の対称軸414aを含みX方向に平行な面)が基板9の主面の法線方向(Z方向)から基板9側に傾斜している。対称軸414aは補助リング31のほぼ内側面(基板9の外側面)に接するように傾けられており、複数のランプ414からの反射光が同一領域に集光される。
【0039】
図7は下段ランプ群42のうち配列方向に関して両端側の領域のそれぞれに存在するランプ424からの反射光が補助リング31に照射される様子を示す図である。1対の下側リフレクタ122にもランプ424のそれぞれに対して断面が楕円の一部となるようにランプ414に沿って凹面1221が形成され、対称面(楕円の対称軸424aを含みY方向に平行な面)が基板9の主面の法線方向(Z方向)から基板9側に傾斜している。対称軸424aは補助リング31のほぼ内側面(基板9の外側面)に接するように傾けられており、複数のランプ424からの反射光が同一領域に集光される。
【0040】
なお、凹面1211,1221は対称面と交差する必要はなく、対称面と交差しない凹面を用いつつ複数の凹面を密に結合することにより凹面の深さを抑えることができる。例えば、3つの凹面1211に代えて1つの高出力のランプからの光を1つの凹面で補助リング31に集光させようとした場合、大きな(奥行きの深い)凹面を形成する必要があるが、複数のランプからの光を結合された複数の浅い凹面にて集光することにより、上側リフレクタ121を容易に加工することが可能となる。下側リフレクタ122についても同様である。
【0041】
以上のように、熱処理装置1では上側リフレクタ121および下側リフレクタ122からの反射光が補助リング31に集光されるため、補助リング31の加熱を効率よく行うことができ、基板9の温度均一性が向上される。また、複数のランプ414,424からの反射光が補助リング31に集光されることから(特に、補助リング31上の1つの照射領域に複数のランプからの反射光が集光されることから)、1つのランプのパワーが小さい場合であっても、補助リング31を急速かつ高温に加熱することができる。
【0042】
次に、補助リング31への反射光の照射の様子についてさらに説明する。既述のように熱処理装置1では、ランプが棒状であってリフレクタの1つの凹面がランプに沿って形成され、1つのランプに対応する反射光はライン状の領域に照射される。図8はランプ414またはランプ424のいずれかに相当するランプ420からの反射光が補助リング31に照射される領域91(太線にて図示)を例示する図である。図8に示すようにランプ420の端部側から出射されて反射された光は補助リング31の外側へと導かれる。そして、基板9および補助リング31が回転することから、ランプ420からの反射光は補助リング31の任意の領域に照射されることとなる。
【0043】
以上のことから、中心軸1aからの距離とこの距離における平均的な照射エネルギー(すなわち、同心円状の領域に対する照射エネルギーを面積で除した値)との関係を考えた場合、平均的な照射エネルギーは中心軸1aと領域91の中心との距離91Lよりも若干長い距離で最大となる。したがって、僅かに基板9に反射光が照射されるように凹面の対称面の傾きが設定されても実質的にリフレクタからの光は補助リング31に集光しつつ照射されることとなる。
【0044】
すなわち、ランプ414およびランプ424に対応する凹面は補助リング31に反射光を照射するために設けられるが、反射光が基板9に完全に照射されないように設計される必要はない。
【0045】
そして、熱処理装置1では、ランプ群の配列方向に関して両端側の領域のそれぞれに複数のランプが存在し、かつ、同一領域に照射されることから、多くのランプからの反射光を補助リング31に集光させることができ、非常に効率よく補助リング31を加熱することができる。
【0046】
図9は下側リフレクタ122が存在せず、かつ、(上側)リフレクタからの反射光を補助リングに集光させない熱処理装置(すなわち、従来の熱処理装置)と下側リフレクタ122が存在し、かつ、上側リフレクタ121からの反射光を補助リング31に集光させる熱処理装置1とにおいて、基板の中心からの距離(半径)とその距離における基板および補助リング上の相対照度との関係を示す図である。また、図10は従来の熱処理装置と図3および図4に示す熱処理装置1とにおいて、基板の中心からの距離とその距離における基板および補助リング上の照度との関係を示す図である。
【0047】
図9および図10中に示す範囲71は基板9が存在する範囲であり、範囲72は補助リング31が存在する範囲である。相対照度分布は基板9の温度均一性を実現して半導体チップの歩留まりを向上させるための指標として参照されるものであり、照度分布は熱処理装置の基板9を昇温させる能力の指標として参照される。
【0048】
各図に示すグラフ曲線は基板および補助リングを回転させるという前提の下でシミュレーションにより得られた結果(すなわち、基板の中心からの距離に対する平均的な相対照度および照度)であり、対比される2つの熱処理装置は下側リフレクタ122の有無およびリフレクタの形状が異なるという点を除いて同様である。以下、従来の熱処理装置に言及する際にも図3および図4に付した符号を用いながら説明を行う。
【0049】
シミュレーションにおける具体的な条件としては、基板9の直径が300mm、補助リング31はドーナツ状であって幅が20mm、上段ランプ群41および下段ランプ群42におけるランプ間隔は20mmである。
【0050】
上段ランプ群41のランプ411〜413、並びに、下段ランプ群42のランプ421〜423は、出力が4000Wであり、発光長が320mmである。上段ランプ群41および下段ランプ群42において主として補助リング31を加熱するランプ414,424は、出力が4200Wであり、発光長が200mmである。外側のランプ414,424の発光長が他のランプよりも短いため、加熱対象である基板9が円形であっても上下2段に格子状に配置されたランプ群から効率よく光が照射される。
【0051】
図9および図10において、符号711,721にて示す実線の曲線は理想的な相対照度分布および照度分布を示している。理想的に加熱を行うことができるときの光の様々な照射条件が予め実験により得られており、このときの相対照度分布および照度分布をモンテカルロ法による照度シミュレーションにより求めたものが曲線711,721である。
【0052】
符号712,722にて示す長い破線の曲線は従来の熱処理装置において全ランプを定格点灯した場合(以下、「条件1」という。)の相対照度分布および照度分布を示していおり、符号713,723にて示す短い破線の曲線は本実施の形態に係る熱処理装置1において全ランプを定格点灯した場合(以下、「条件2」という。)の相対照度分布および照度分布を示している。
【0053】
符号714,724にて示す一点鎖線は従来の熱処理装置において理想的な相対照度分布に近づけるようにランプを点灯した場合(以下、「条件3」という。)の相対照度分布および照度分布を示していおり、符号715,725にて示す二点鎖線は本実施の形態に係る熱処理装置1において理想的な相対照度分布に近づけるようにランプを点灯した場合(以下、「条件4」という。)の相対照度分布および照度分布を示している。なお、曲線714,724ではピークが補助リング31の外側に位置する。
【0054】
条件1ないし4において、ランプ411〜414並びにランプ421〜424に与えられる電力の定格電力に対する割合(定格比)を表1に示す。
【0055】
【表1】

Figure 0003789366
【0056】
図9において曲線712(条件1)と曲線713(条件2)とを対比すると、曲線712では補助リング31において相対照度が外側に向かって低下するが、曲線713では相対照度が補助リング31上にて上昇することが分かる。すなわち、下側リフレクタ122を設け、さらに、補助リング31に複数のランプからの反射光を実質的に集光させることにより全ランプを定格電力にて点灯したときの補助リング31の加熱能力が向上される。
【0057】
また、表1により、理想的な相対照度分布に近づけるように小グループのランプに電力配分を行うとき、従来の熱処理装置(条件3)ではおよそ基板9に対向するランプ411〜413並びにランプ421〜423の定格比が0〜25%になるが、本実施の形態に係る熱処理装置1(条件4)ではこれらのランプの定格比を50〜100%とすることができる。なお、条件3および4において補助リング31におよそ対向するランプ414,424の定格比は100%とされる。
【0058】
図10の曲線724(条件3)に示すように、従来の熱処理装置では相対照度分布を理想的な状態へと近づけると、基板9への照度が理想的な照度(曲線721)の40%程度に低下してしまう。したがって、このような照射では基板9を適切に加熱することが不可能となってしまう。一方、曲線725(条件4)に示すように本実施の形態に係る熱処理装置1では基板9への照度分布が理想的な照度分布にほぼ一致する。その結果、歩留まりを低下させることなく基板9に対するRTPを極めて理想的に実現することができる。
【0059】
さらに、従来の熱処理装置における条件3のように複数のランプに与えられる電力の定格比が大きく異なると、ランプ間での応答速度や色温度に差が生じたり、ランプ寿命に差が生じてしまうという問題が生じる。したがって、本実施の形態に係る熱処理装置1では、これらの問題の発生も抑制することが実現される。
【0060】
以上のように、熱処理装置1ではランプからの反射光を補助リング31に集光させることにより補助リング31を効率よく加熱することができ、基板9の温度均一性を向上することができる。また、下側リフレクタ122をさらに設けることにより、基板9上の相対照度分布および照度分布を適切なものとすることができ、かつ、各ランプ間の点灯状態の相違を抑えることが実現される。
【0061】
以上、本発明の一の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。
【0062】
例えば、半導体基板以外の材料(ガラス基板等)に対する加熱に熱処理装置1が使用されてもよい。
【0063】
上段ランプ群41と下段ランプ群42とのランプは直交するのではなく、所定の角度にて交差してもよい。補助リング31も基板9の外周を取り巻くのであれば、複数の部材により構成されてよい。
【0066】
上側リフレクタ121および下側リフレクタ122の凹面の断面形状は楕円(弧)以外の形状(例えば、放物線や円弧)とされてもよい。凹面の対称面が基板9側に傾斜されることにより、補助リング31や基板9の外縁部に反射光をおよそ集光させることができ、基板9の温度均一性が向上される。さらに、より多数のランプからの光を集光させるために、基板9上のランプに対応する凹面の対称面を外側に傾斜させてもよい。
【0067】
また、下側リフレクタ122は下段ランプ群42の両端領域からの光を反射する2つの反射領域を有する1つの面(例えば、中心軸1aから離れた位置でつながっている2つのリフレクタ)として設けられてもよい。
【0068】
基板9は水平に支持される必要はなく、熱処理装置1全体が傾けられてもよい。全体構成の上下関係が反転され、基板9の下面側に両ランプ群41,42が配置されてもよい。さらに、基板9の上下の両主面に対向するように上段ランプ群41および上側リフレクタ121の組み合わせが上下に設けられてもよい。
【0069】
上段ランプ群41や下段ランプ群42の点灯制御はランプ毎に個別に行われてもよい。ランプ制御部6が、下段ランプ群42の配列方向に関して両端側の領域のそれぞれに存在するランプ(両端側の全てのランプである必要はない。)に供給される電力を他の領域に存在するランプから独立して制御することにより、補助リング31を効率よく加熱することができ、基板9の温度均一性の向上が実現される。
【0071】
【発明の効果】
本発明によれば、加熱の際に基板の温度均一性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の熱処理装置の縦断面図である。
【図2】従来の熱処理装置の縦断面図である。
【図3】熱処理装置の縦断面図である。
【図4】熱処理装置の縦断面図である。
【図5】ランプとランプ制御部とを示すブロック図である。
【図6】補助リングに反射光が集光される様子を示す縦断面図である。
【図7】補助リングに反射光が集光される様子を示す縦断面図である。
【図8】1つのランプからの反射光が基板および補助リングに照射される領域を例示する図である。
【図9】基板の中心からの距離と相対照度との関係を示す図である。
【図10】基板の中心からの距離と照度との関係を示す図である。
【符号の説明】
1 熱処理装置
9 基板
31 補助リング
41 上段ランプ群
42 下段ランプ群
121 上側リフレクタ
122 下側リフレクタ
331,332 カップリング部材
333 モータ
414,424 ランプ
1211,1221 凹面[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat treatment apparatus for performing a process involving heating on a substrate.
[0002]
[Prior art]
As the demand for microfabrication of devices such as semiconductors increases, a rapid heating process (hereinafter referred to as “RTP”) is important as one of the heating processes of a semiconductor substrate (hereinafter referred to as “substrate”). Playing a role. In RTP, an infrared lamp is mainly used as a heating source, and the substrate is heated to a predetermined temperature (for example, 1200 ° C.) in a second order while maintaining a predetermined gas atmosphere in the processing chamber for a certain time (for example, several tens of seconds). Only after that temperature is maintained, rapid cooling is achieved by turning off the lamp.
[0003]
With RTP, processing that was difficult to achieve with long-term heat treatment in a conventional electric furnace, such as prevention of re-diffusion of impurities due to heat in the junction layer of transistors built into the substrate, and thinning of insulating films such as oxide films, etc. Done.
[0004]
As a heat treatment apparatus for performing RTP, a type in which two stages of rod-shaped lamps arranged in parallel are provided. 1 and 2 are longitudinal sectional views of this type of heat treatment apparatus 8. In the heat treatment apparatus 8, rod-shaped upper lamp groups 81 facing the X direction are arranged in the Y direction, and rod-shaped lower lamp groups 82 facing the Y direction are arranged in the X direction.
[0005]
The substrate 9 is horizontally disposed so as to face both the lamp groups 81 and 82, and is supported by an auxiliary ring 83 that covers the periphery of the substrate 9. A window member 84 that separates the internal space 80 is disposed between the lamp groups 81 and 82 and the substrate 9, and the upper surface of the upper lamp group 81 reflects light from the upper lamp group 81. Thus, a reflector 80a for efficiently irradiating the substrate 9 is provided.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The auxiliary ring 83 is provided in order to maintain the temperature uniformity of the surface of the substrate 9 by preventing heat radiation from the end surface of the substrate 9 by being heated integrally with the substrate 9. Here, when the heating of the auxiliary ring 83 is insufficient, the temperature of the peripheral portion of the substrate 9 also does not increase. Therefore, sufficient heating of the auxiliary ring 83 is important to achieve temperature uniformity of the substrate 9.
[0007]
By the way, in the heat treatment apparatus 8, as shown in FIG. 2, the reflected light from the upper lamp group 81 is guided almost uniformly onto the substrate 9 and the auxiliary ring 83 by a plurality of concave surfaces formed uniformly on the reflector 80a. In the case of such a reflector, there is a possibility that the temperature of the auxiliary ring 83 cannot be sufficiently increased.
[0008]
Further, no consideration is given to the light emitted upward from the lower lamp group 82, and the degree of contribution of the reflected light from the reflector 80a in the heating of the auxiliary ring 83 is adjusted only by the upper lamp group 81. It will be done. As described above, it can be said that the structure of the heat treatment apparatus 8 is not preferable for heating the auxiliary ring 83 sufficiently efficiently.
[0009]
This invention is made | formed in view of the said subject, and aims at improving the temperature uniformity of the board | substrate in the case of heating by heating an auxiliary | assistant ring efficiently.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
  The invention described in claim 1CircularA heat treatment apparatus for performing a process involving heating by irradiating a substrate with light, a reflecting surface facing a main surface of the substrate to be processed, a lamp group arranged along the reflecting surface, and an outer periphery of the substrate An auxiliary ring extending outward from the outer periphery along the outer circumference,A rotating mechanism for rotating the substrate while facing the reflecting surface;WithEach lamp included in the lamp group is a rod-shaped lamp facing a predetermined direction,The reflecting surface reflects light from the lamps included in the lamp group and substantially focuses the light on the auxiliary ring.
[0011]
Invention of Claim 2 is the heat processing apparatus of Claim 1, Comprising: The said reflective surface reflects the light from the some lamp | ramp contained in the said lamp group, and is substantially on the said auxiliary | assistant ring. Collect light.
[0012]
  Invention of Claim 3 is the heat processing apparatus of Claim 1 or 2, Comprising:The reflection surface collects light from a plurality of lamps included in the lamp group in the same region..
[0013]
  The invention according to claim 4Any one of claims 1 to 3The heat treatment apparatus according to claim 1,The average irradiation energy with respect to the distance from the central axis of rotation by the rotation mechanism is maximized on the auxiliary ring.
[0014]
  The invention described in claim 5Irradiates the substrate with light and performs processing that involves heatingA heat treatment apparatus,A reflective surface facing the main surface of the substrate to be processed, and a rod-shaped lamp group arranged along the reflective surface so as to face a predetermined direction;Between the lamp group and the other lamp group, another rod-shaped lamp group arranged so as to face a direction different from the predetermined direction between the lamp group and the main surface, A pair of reflecting surfaces for reflecting light from the lamps existing in the regions on both ends in the arrangement direction of the other lamp group;An auxiliary ring extending outward from the outer periphery along the outer periphery of the substrate,The reflecting surface reflects light from the lamps existing in each of the regions on both end sides in the arrangement direction of the lamp group to substantially collect the light on the auxiliary ring, and the pair of reflecting surfaces includes: The light from the lamps existing in each of the regions on both end sides in the arrangement direction of the other lamp group is reflected and condensed on the auxiliary ring.
[0015]
  The invention described in claim 6Claim 5A heat treatment apparatus,A rotation mechanism is further provided for rotating the substrate while facing the reflective surface.
[0016]
  Invention of Claim 7 is the heat processing apparatus of Claim 6, Comprising:The average irradiation energy with respect to the distance from the central axis of rotation by the rotation mechanism is maximized on the auxiliary ring.
[0017]
  The invention according to claim 8 provides:Any one of claims 5 to 7The heat treatment apparatus according to claim 1,The reflection surface reflects light from a plurality of lamps included in the lamp group and substantially focuses the light on the auxiliary ring.
[0018]
  The invention according to claim 9 is:Any one of claims 5 to 8The heat treatment apparatus according to claim 1,The reflecting surface condenses light from a plurality of lamps included in the lamp group in the same region.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
3 and 4 are longitudinal sectional views showing the configuration of the heat treatment apparatus 1 according to one embodiment of the present invention. The cut surface in FIG. 3 and the cut surface in FIG. It intersects perpendicularly with the central axis 1a facing. In FIGS. 3 and 4, description of parallel oblique lines with respect to the cross section of the details is omitted.
[0022]
The heat treatment apparatus 1 includes a main body 11 that is an apparatus main body, a lid 12 that covers an upper portion of the main body 11, and a reflection plate 13 that is disposed on a central bottom surface of the main body 11, thereby forming an internal space. The The internal space is partitioned up and down by a chamber window 21 made of quartz, and the substrate 9 is disposed in the lower processing space 10. The chamber window 21 and the main body 11 are sealed with an O-ring (not shown). The inner surface of the main body 11 is a cylindrical surface.
[0023]
The substrate 9 is transported into the processing space 10 by an external transport mechanism and placed on the auxiliary ring 31. The auxiliary ring 31 has a ring shape (ring shape centered on the central axis 1 a) that extends from the outer periphery to the outer side along the outer periphery of the substrate 9, and supports the substrate 9 by abutting against the peripheral edge of the lower surface of the substrate 9. . The auxiliary ring 31 is formed of, for example, silicon carbide (SiC), and the auxiliary ring 31 is heated integrally with the substrate 9. Thereby, compared with the case where only the board | substrate 9 is heated, the heat radiation from the peripheral part of the board | substrate 9 is suppressed, and the uniformity of the temperature of the board | substrate 9 improves.
[0024]
The auxiliary ring 31 is supported by a cylindrical support ring 32 centered on the central axis 1 a, and a coupling member 331 is attached to the lower end of the support ring 32. A coupling member 332 that faces the coupling member 331 is provided below the main body 11, and the coupling member 331 and the coupling member 332 constitute a magnetic coupling mechanism. The coupling member 332 is rotated around the central axis 1a by a motor 333 shown in FIG. Thereby, the coupling member 331 inside the main body 11 is rotated by a magnetic action, and the substrate 9 and the auxiliary ring 31 are rotated around the central axis 1a.
[0025]
A plurality of gas introduction ports 111 and exhaust ports 112 are formed on the side wall of the main body 11, and the gas in the processing space 10 is (forced) exhausted from the exhaust ports 112, or the substrate 9 is connected via the gas introduction ports 111. Gas replacement in the processing space 10 is performed by introducing a gas (for example, nitrogen, oxygen) according to the type of processing performed on the processing space 10. A quartz shower plate 22 having a large number of holes is provided between the substrate 9 and the auxiliary ring 31 and the chamber window 21, and the gas introduced from the gas introduction port 111 passes through the shower plate 22. 9 is uniformly applied to the upper surface. The gas used for the treatment is guided to the exhaust port 112 from below the support ring 32.
[0026]
The lower surface of the lid portion 12 is a reflecting surface (hereinafter referred to as “upper reflector”) 121 that faces the main surface (ie, upper surface) of the substrate 9, and each of them along the upper reflector 121 is shown in FIGS. 3 and 4. A rod-shaped upper lamp group 41 is arranged so as to face the X direction inside. Of the light from the upper lamp group 41, the light emitted upward is reflected by the upper reflector 121 and applied to the substrate 9.
[0027]
The upper reflector 121 has a constant cross-sectional shape perpendicular to the X direction (longitudinal direction of the lamp), and the cross-sectional shape is a part of an ellipse where each lamp is located at the focal point. As a result, most of the reflected light from each lamp of the upper lamp group 41 is selectively irradiated to specific regions on the substrate 9 and the auxiliary ring 31.
[0028]
Below the upper lamp group 41 (that is, between the upper lamp group 41 and the main surface of the substrate 9), rod-shaped lower lamp groups 42 are arranged so as to face each other in the Y direction. That is, the upper lamp group 41 and the lower lamp group 42 are attached to the lid 12 so as to be orthogonal to each other.
[0029]
Each of the upper lamp group 41 and the lower lamp group 42 is divided into small groups according to the distance from the central axis 1a. 4, reference numerals 411, 412, 413, and 414 are attached to the lamps of the grouped upper lamp group 41 from the central axis 1a side, and in FIG. 3, the central axis 1a is added to the lamps of the grouped lower lamp group 42. Reference numerals 421, 422, 423, and 424 are attached from the side.
[0030]
FIG. 5 is a block diagram showing a connection relationship between the lamps divided into small groups and the lamp control unit 6 that supplies power to the lamps (even a plurality of lamps are shown as one block). . As shown in FIG. 5, each group is individually connected to the lamp controller 6 and supplied with power independently of each other. Thereby, the intensity distribution of the light irradiated on the upper surface of the substrate 9 is controlled.
[0031]
On the other hand, in the heat treatment apparatus 1, as shown in FIG. 3, between the upper lamp group 41 and the lower lamp group 42, from the lamps 424 existing in both end regions in the arrangement direction (X direction) of the lower lamp group 42. Two lower reflectors 122 are provided on the lid portion 12 to reflect the light. The lower reflector 122 has a constant cross-sectional shape perpendicular to the Y direction (longitudinal direction of the lamp), and the cross-sectional shape is a part of an ellipse where each lamp is located at the focal point. As a result, most of the reflected light from the lamps on both ends with respect to the arrangement direction of the lower lamp group 42 is selectively irradiated to a specific region on the auxiliary ring 31.
[0032]
By providing the lower reflector 122, the heating efficiency of the auxiliary ring is improved as compared with the conventional heat treatment apparatus 8 illustrated in FIGS. That is, in the conventional heat treatment apparatus 8, the upward light among the light from the lower lamp group 82 is scattered before reaching the reflector 80 a located above the upper lamp group 81. Since the longitudinal direction of the lamp is orthogonal to the direction in which each concave surface (see FIG. 2) of the reflector 80a extends, the reflected light is further scattered.
[0033]
On the other hand, in the heat treatment apparatus 1, the light emitted upward from the lamp located below the lower reflector 122 is immediately reflected and contributes to the heating of the auxiliary ring 31 as will be described later.
[0034]
As shown in FIG. 4, a plurality of radiation thermometers 51 to 54 are attached to the lower surface of the reflecting plate 13 from the central axis 1 a toward the outside. The radiation thermometers 51 to 53 measure the temperature of the substrate 9 by receiving infrared light from the substrate 9 through the window member 50. The radiation thermometer 54 measures the temperature of the auxiliary ring 31 by receiving infrared light from the auxiliary ring 31 through the window member 50. Since the substrate 9 and the auxiliary ring 31 rotate, the temperatures of the substrate 9 and the auxiliary ring 31 corresponding to the distance from the central axis 1a are measured by the plurality of radiation thermometers 51 to 54.
[0035]
When processing involving heating is performed on the substrate 9, for example, power supply to the lamps 411 and 421 is controlled according to the measurement result of the radiation thermometer 51, and similarly, the radiation thermometers 52, 53, and 54 are controlled. Power supply to the lamps 412 and 422, the lamps 413 and 423, and the lamps 414 and 424 is controlled according to the measurement result. At this time, the substrate 9 and the auxiliary ring 31 rotate while facing the upper reflector 121 and the lower reflector 122 by a rotation mechanism constituted by a motor 333 and a coupling mechanism. Thereby, the heating of the substrate 9 and the auxiliary ring 31 is controlled so that the temperature of the substrate 9 is as uniform as possible.
[0036]
Next, the shapes of the upper reflector 121 and the lower reflector 122 will be described.
[0037]
FIG. 6 is a diagram showing a state in which light is irradiated from the upper lamp group 41 to the substrate 9 and the auxiliary ring 31. The cross-sectional shape of the upper reflector 121 taken along the YZ plane is such that a portion of an ellipse having the focal point of the center of the lamp and the position to be irradiated is arranged. Therefore, the light from each lamp is collected in a line on the substrate 9 and the auxiliary ring 31.
[0038]
Reflected light from lamps other than the lamps 414 existing in the regions on both ends in the arrangement direction in the upper lamp group 41 is guided almost directly below and is condensed on the substrate 9. On the other hand, the concave surface 1211 formed for each of the lamps 414 is formed in the X direction along the lamp 414 and has a symmetry plane (a plane including the elliptical symmetry axis 414 a and parallel to the X direction) of the substrate 9. It is inclined toward the substrate 9 from the normal direction (Z direction) of the surface. The axis of symmetry 414a is inclined so as to be in contact with substantially the inner surface of the auxiliary ring 31 (the outer surface of the substrate 9), and the reflected light from the plurality of lamps 414 is collected in the same region.
[0039]
FIG. 7 is a diagram illustrating a state in which the auxiliary ring 31 is irradiated with the reflected light from the lamps 424 existing in the respective regions on both ends with respect to the arrangement direction in the lower lamp group 42. A concave surface 1221 is formed along the lamp 414 so that the cross section of the pair of lower reflectors 122 is part of an ellipse with respect to each of the lamps 424, and a symmetrical surface (including an elliptical symmetry axis 424a in the Y direction). The parallel plane is inclined toward the substrate 9 from the normal direction (Z direction) of the main surface of the substrate 9. The symmetry axis 424a is inclined so as to be in contact with substantially the inner surface of the auxiliary ring 31 (the outer surface of the substrate 9), and the reflected light from the plurality of lamps 424 is collected in the same region.
[0040]
The concave surfaces 1211 and 1221 do not need to intersect with the symmetry plane, and the depth of the concave surface can be suppressed by tightly coupling the plurality of concave surfaces while using the concave surfaces that do not intersect with the symmetry plane. For example, in the case where light from one high-power lamp is condensed on the auxiliary ring 31 by one concave surface instead of the three concave surfaces 1211, it is necessary to form a large (deep) concave surface, By condensing light from a plurality of lamps on a plurality of shallow concave surfaces combined, the upper reflector 121 can be easily processed. The same applies to the lower reflector 122.
[0041]
As described above, in the heat treatment apparatus 1, the reflected light from the upper reflector 121 and the lower reflector 122 is collected on the auxiliary ring 31, so that the auxiliary ring 31 can be efficiently heated and the temperature of the substrate 9 is uniform. Is improved. Further, the reflected light from the plurality of lamps 414 and 424 is collected on the auxiliary ring 31 (particularly, the reflected light from the plurality of lamps is collected on one irradiation region on the auxiliary ring 31). ) Even if the power of one lamp is small, the auxiliary ring 31 can be rapidly heated to a high temperature.
[0042]
Next, how the reflected light is applied to the auxiliary ring 31 will be further described. As described above, in the heat treatment apparatus 1, the lamp is rod-shaped and one concave surface of the reflector is formed along the lamp, and the reflected light corresponding to one lamp is irradiated to the line-shaped region. FIG. 8 is a diagram illustrating a region 91 (shown by a thick line) in which reflected light from the lamp 420 corresponding to either the lamp 414 or the lamp 424 is irradiated on the auxiliary ring 31. As shown in FIG. 8, the light emitted from the end side of the lamp 420 and reflected is guided to the outside of the auxiliary ring 31. And since the board | substrate 9 and the auxiliary | assistant ring 31 rotate, the reflected light from the lamp | ramp 420 will be irradiated to the arbitrary areas of the auxiliary | assistant ring 31. FIG.
[0043]
From the above, when considering the relationship between the distance from the central axis 1a and the average irradiation energy at this distance (that is, the value obtained by dividing the irradiation energy for the concentric region by the area), the average irradiation energy Becomes the maximum at a distance slightly longer than the distance 91L between the central axis 1a and the center of the region 91. Therefore, even if the inclination of the concave symmetrical surface is set so that the reflected light is slightly irradiated on the substrate 9, the light from the reflector is substantially irradiated on the auxiliary ring 31 while being condensed.
[0044]
That is, the concave surfaces corresponding to the lamp 414 and the lamp 424 are provided to irradiate the auxiliary ring 31 with the reflected light, but it is not necessary to be designed so that the reflected light is not completely irradiated onto the substrate 9.
[0045]
In the heat treatment apparatus 1, a plurality of lamps exist in each of both end regions with respect to the arrangement direction of the lamp group, and the same region is irradiated. Therefore, reflected light from many lamps is applied to the auxiliary ring 31. The light can be condensed and the auxiliary ring 31 can be heated very efficiently.
[0046]
In FIG. 9, there is no lower reflector 122, and there is a heat treatment apparatus (that is, a conventional heat treatment apparatus) that does not collect the reflected light from the (upper) reflector on the auxiliary ring, and a lower reflector 122, and FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a distance (radius) from the center of the substrate and a relative illuminance on the substrate and the auxiliary ring at the distance in the heat treatment apparatus 1 that collects reflected light from the upper reflector 121 on the auxiliary ring 31. . FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the distance from the center of the substrate and the illuminance on the substrate and the auxiliary ring at the distance in the conventional heat treatment apparatus and the heat treatment apparatus 1 shown in FIGS.
[0047]
A range 71 shown in FIGS. 9 and 10 is a range where the substrate 9 exists, and a range 72 is a range where the auxiliary ring 31 exists. The relative illuminance distribution is referred to as an index for realizing the temperature uniformity of the substrate 9 and improving the yield of the semiconductor chip, and the illuminance distribution is referred to as an index of the ability to raise the temperature of the substrate 9 of the heat treatment apparatus. The
[0048]
The graph curve shown in each figure is a result obtained by simulation under the assumption that the substrate and the auxiliary ring are rotated (that is, average relative illuminance and illuminance with respect to the distance from the center of the substrate), and is compared with 2 The two heat treatment apparatuses are the same except that the presence or absence of the lower reflector 122 and the shape of the reflector are different. Hereinafter, even when referring to a conventional heat treatment apparatus, description will be made using the reference numerals attached to FIGS. 3 and 4.
[0049]
As specific conditions in the simulation, the substrate 9 has a diameter of 300 mm, the auxiliary ring 31 has a donut shape and a width of 20 mm, and the lamp interval between the upper lamp group 41 and the lower lamp group 42 is 20 mm.
[0050]
The lamps 411 to 413 of the upper lamp group 41 and the lamps 421 to 423 of the lower lamp group 42 have an output of 4000 W and a light emission length of 320 mm. The lamps 414 and 424 that mainly heat the auxiliary ring 31 in the upper lamp group 41 and the lower lamp group 42 have an output of 4200 W and a light emission length of 200 mm. Since the light emission lengths of the outer lamps 414 and 424 are shorter than those of the other lamps, even when the substrate 9 to be heated is circular, light is efficiently emitted from a lamp group arranged in a lattice form in two upper and lower stages. .
[0051]
9 and 10, solid line curves indicated by reference numerals 711 and 721 indicate ideal relative illuminance distribution and illuminance distribution. Various irradiation conditions of light when ideal heating can be performed have been obtained in advance by experiments. Curves 711 and 721 are obtained by calculating the relative illuminance distribution and the illuminance distribution at this time by illuminance simulation by the Monte Carlo method. It is.
[0052]
The long dashed curves indicated by reference numerals 712 and 722 indicate the relative illuminance distribution and the illuminance distribution when all lamps are rated on (hereinafter referred to as “condition 1”) in a conventional heat treatment apparatus. A short dashed curve indicated by indicates a relative illuminance distribution and an illuminance distribution when all the lamps are rated on (hereinafter, referred to as “condition 2”) in the heat treatment apparatus 1 according to the present embodiment.
[0053]
Dotted lines indicated by reference numerals 714 and 724 indicate the relative illuminance distribution and the illuminance distribution when the lamp is turned on so as to approach an ideal relative illuminance distribution in a conventional heat treatment apparatus (hereinafter referred to as “condition 3”). The two-dot chain lines indicated by reference numerals 715 and 725 are relative when the lamp is turned on so as to approach an ideal relative illuminance distribution in the heat treatment apparatus 1 according to the present embodiment (hereinafter referred to as “condition 4”). Illuminance distribution and illuminance distribution are shown. In the curves 714 and 724, the peak is located outside the auxiliary ring 31.
[0054]
Table 1 shows the ratio (rated ratio) of the power supplied to the lamps 411 to 414 and the lamps 421 to 424 with respect to the rated power under the conditions 1 to 4.
[0055]
[Table 1]
Figure 0003789366
[0056]
In FIG. 9, when the curve 712 (condition 1) is compared with the curve 713 (condition 2), the relative illuminance decreases in the auxiliary ring 31 outward in the curve 712, but the relative illuminance increases on the auxiliary ring 31 in the curve 713. Can be seen to rise. That is, the lower reflector 122 is provided, and further, the heating ability of the auxiliary ring 31 is improved when all the lamps are lit at the rated power by substantially collecting the reflected light from the plurality of lamps on the auxiliary ring 31. Is done.
[0057]
Further, according to Table 1, when power is distributed to a small group of lamps so as to approach an ideal relative illuminance distribution, in the conventional heat treatment apparatus (condition 3), the lamps 411 to 413 facing the substrate 9 and the lamps 421 to 421 are arranged. The rated ratio of 423 is 0 to 25%, but in the heat treatment apparatus 1 (condition 4) according to the present embodiment, the rated ratio of these lamps can be set to 50 to 100%. In the conditions 3 and 4, the rated ratio of the lamps 414 and 424 substantially facing the auxiliary ring 31 is 100%.
[0058]
As shown by a curve 724 (condition 3) in FIG. 10, when the relative illuminance distribution is brought close to an ideal state in the conventional heat treatment apparatus, the illuminance to the substrate 9 is about 40% of the ideal illuminance (curve 721). It will drop to. Accordingly, it becomes impossible to appropriately heat the substrate 9 by such irradiation. On the other hand, as shown by a curve 725 (condition 4), in the heat treatment apparatus 1 according to the present embodiment, the illuminance distribution on the substrate 9 substantially matches the ideal illuminance distribution. As a result, RTP for the substrate 9 can be realized extremely ideally without reducing the yield.
[0059]
Furthermore, if the rated ratio of the power applied to a plurality of lamps is greatly different as in Condition 3 in the conventional heat treatment apparatus, a difference in response speed and color temperature between lamps or a difference in lamp life will occur. The problem arises. Therefore, in the heat treatment apparatus 1 according to the present embodiment, it is possible to suppress the occurrence of these problems.
[0060]
As described above, in the heat treatment apparatus 1, the auxiliary ring 31 can be efficiently heated by collecting the reflected light from the lamp on the auxiliary ring 31, and the temperature uniformity of the substrate 9 can be improved. Further, by further providing the lower reflector 122, the relative illuminance distribution and the illuminance distribution on the substrate 9 can be made appropriate, and the difference in lighting state between the lamps can be suppressed.
[0061]
Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made.
[0062]
For example, the heat treatment apparatus 1 may be used for heating a material other than a semiconductor substrate (such as a glass substrate).
[0063]
The lamps of the upper lamp group 41 and the lower lamp group 42 are not orthogonal to each other but may intersect at a predetermined angle. The auxiliary ring 31 may also be composed of a plurality of members as long as it surrounds the outer periphery of the substrate 9.
[0066]
The cross-sectional shape of the concave surface of the upper reflector 121 and the lower reflector 122 may be a shape (for example, a parabola or an arc) other than an ellipse (arc). Since the concave symmetrical surface is inclined toward the substrate 9, the reflected light can be approximately condensed on the auxiliary ring 31 and the outer edge of the substrate 9, and the temperature uniformity of the substrate 9 is improved. Further, in order to collect light from a larger number of lamps, the concave symmetrical surface corresponding to the lamps on the substrate 9 may be inclined outward.
[0067]
The lower reflector 122 is provided as one surface having two reflection regions that reflect light from both end regions of the lower lamp group 42 (for example, two reflectors connected at positions away from the central axis 1a). May be.
[0068]
The substrate 9 does not need to be supported horizontally, and the entire heat treatment apparatus 1 may be tilted. The vertical relationship of the entire configuration may be reversed, and both lamp groups 41 and 42 may be disposed on the lower surface side of the substrate 9. Further, a combination of the upper lamp group 41 and the upper reflector 121 may be provided vertically so as to face both the upper and lower main surfaces of the substrate 9.
[0069]
The lighting control of the upper lamp group 41 and the lower lamp group 42 may be performed individually for each lamp. The lamp controller 6 supplies the power supplied to the lamps existing in each of the regions on both ends in the arrangement direction of the lower lamp group 42 (not necessarily all the lamps on both ends) in the other regions. By controlling independently from the lamp, the auxiliary ring 31 can be efficiently heated, and the temperature uniformity of the substrate 9 is improved.
[0071]
【The invention's effect】
According to the present invention, the temperature uniformity of the substrate can be improved during heating.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a conventional heat treatment apparatus.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a conventional heat treatment apparatus.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a heat treatment apparatus.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a heat treatment apparatus.
FIG. 5 is a block diagram illustrating a lamp and a lamp control unit.
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing how reflected light is collected on an auxiliary ring.
FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing how reflected light is collected on an auxiliary ring.
FIG. 8 is a diagram illustrating a region in which reflected light from one lamp is irradiated to a substrate and an auxiliary ring.
FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the distance from the center of the substrate and the relative illuminance.
FIG. 10 is a diagram illustrating a relationship between a distance from the center of a substrate and illuminance.
[Explanation of symbols]
1 Heat treatment equipment
9 Board
31 Auxiliary ring
41 Upper lamp group
42 Lower lamp group
121 Upper reflector
122 Lower reflector
331,332 Coupling member
333 motor
414, 424 lamp
1211, 1221 Concave surface

Claims (9)

円形の基板に光を照射して加熱を伴う処理を行う熱処理装置であって、
処理される基板の主面に対向する反射面と、
前記反射面に沿って配列されたランプ群と、
基板の外周に沿って前記外周から外側に広がる補助リングと、
基板を前記反射面と対向させつつ回転させる回転機構と、
を備え、
前記ランプ群に含まれる各ランプが、所定方向を向く棒状のランプであり、
前記反射面が、前記ランプ群に含まれるランプからの光を反射して前記補助リング上に実質的に集光させることを特徴とする熱処理装置。
A heat treatment apparatus for performing a process involving heating by irradiating light to a circular substrate,
A reflective surface facing the main surface of the substrate to be processed;
A group of lamps arranged along the reflecting surface;
An auxiliary ring extending outward from the outer periphery along the outer periphery of the substrate;
A rotation mechanism for rotating the substrate while facing the reflecting surface;
With
Each lamp included in the lamp group is a rod-shaped lamp facing a predetermined direction,
The heat treatment apparatus, wherein the reflection surface reflects light from lamps included in the lamp group and substantially focuses the light on the auxiliary ring.
請求項1に記載の熱処理装置であって、
前記反射面が、前記ランプ群に含まれる複数のランプからの光を反射して前記補助リング上に実質的に集光させることを特徴とする熱処理装置。
The heat treatment apparatus according to claim 1,
The heat treatment apparatus, wherein the reflecting surface reflects light from a plurality of lamps included in the lamp group and substantially concentrates the light on the auxiliary ring.
請求項1または2に記載の熱処理装置であって、
前記反射面が、前記ランプ群に含まれる複数のランプからの光を同一領域に集光させることを特徴とする熱処理装置。
The heat treatment apparatus according to claim 1 or 2 ,
The heat treatment apparatus, wherein the reflection surface collects light from a plurality of lamps included in the lamp group in the same region.
請求項1ないし3のいずれかに記載の熱処理装置であって、The heat treatment apparatus according to any one of claims 1 to 3,
前記回転機構による回転の中心軸からの距離に対する平均的な照射エネルギーが、前記補助リング上で最大となることを特徴とする熱処理装置。  The heat treatment apparatus characterized in that an average irradiation energy with respect to a distance from a central axis of rotation by the rotation mechanism is maximized on the auxiliary ring.
基板に光を照射して加熱を伴う処理を行う熱処理装置であって、
処理される基板の主面に対向する反射面と、
所定方向を向くように前記反射面に沿って配列された棒状のランプ群と、
前記ランプ群と前記主面との間において前記所定方向とは異なる方向を向くように配列された棒状のもう1つのランプ群と、
前記ランプ群と前記もう1つのランプ群との間において、前記もう1つのランプ群のうち配列方向に関して両端側の領域に存在するランプからの光を反射する1対の反射面と、
基板の外周に沿って前記外周から外側に広がる補助リングと、
を備え、
前記反射面が、前記ランプ群のうち配列方向に関して両端側の領域のそれぞれに存在するランプからの光を反射して前記補助リング上に実質的に集光させ、前記1対の反射面が、前記もう1つのランプ群のうち配列方向に関して両端側の領域のそれぞれに存在するランプからの光を反射して前記補助リング上に実質的に集光させることを特徴とする熱処理装置。
A heat treatment apparatus for performing a process involving heating by irradiating a substrate with light ,
A reflective surface facing the main surface of the substrate to be processed;
A rod-shaped lamp group arranged along the reflecting surface so as to face a predetermined direction;
Another rod-shaped lamp group arranged so as to face a direction different from the predetermined direction between the lamp group and the main surface;
A pair of reflecting surfaces for reflecting light from lamps existing in both end regions in the arrangement direction of the other lamp group between the lamp group and the other lamp group;
An auxiliary ring extending outward from the outer periphery along the outer periphery of the substrate;
With
The reflecting surface reflects light from the lamps existing in each of the regions on both end sides in the arrangement direction of the lamp group to substantially collect the light on the auxiliary ring, and the pair of reflecting surfaces includes: A heat treatment apparatus characterized in that light from lamps existing in each of both end regions in the arrangement direction of the other lamp group is reflected and substantially condensed on the auxiliary ring.
請求項5に記載の熱処理装置であって、The heat treatment apparatus according to claim 5,
基板を前記反射面と対向させつつ回転させる回転機構をさらに備えることを特徴とする熱処理装置。  A heat treatment apparatus, further comprising: a rotation mechanism that rotates the substrate while facing the reflecting surface.
請求項6に記載の熱処理装置であって、The heat treatment apparatus according to claim 6,
前記回転機構による回転の中心軸からの距離に対する平均的な照射エネルギーが、前記補助リング上で最大となることを特徴とする熱処理装置。  The heat treatment apparatus characterized in that an average irradiation energy with respect to a distance from a central axis of rotation by the rotation mechanism is maximized on the auxiliary ring.
請求項5ないし7のいずれかに記載の熱処理装置であって、A heat treatment apparatus according to any one of claims 5 to 7,
前記反射面が、前記ランプ群に含まれる複数のランプからの光を反射して前記補助リング上に実質的に集光させることを特徴とする熱処理装置。  The heat treatment apparatus, wherein the reflecting surface reflects light from a plurality of lamps included in the lamp group and substantially concentrates the light on the auxiliary ring.
請求項5ないし8のいずれかに記載の熱処理装置であって、A heat treatment apparatus according to any one of claims 5 to 8,
前記反射面が、前記ランプ群に含まれる複数のランプからの光を同一領域に集光させることを特徴とする熱処理装置。  The heat treatment apparatus, wherein the reflection surface collects light from a plurality of lamps included in the lamp group in the same region.
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