JP4435322B2 - Heating device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板挿入口を介して容器内に被処理基板を1枚ずつ入れて加熱処理する加熱装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造プロセスの一つとして、半導体ウエハ(以下、ウエハとする)に種々の処理を施した後にその処理による特性の均一化を図るなどのために行うアニール処理がある。この処理を行うための従来の枚葉式加熱装置は、図5及び図6にそれぞれ側面断面及び平面断面を模式的に示すように、ウエハWを収納する容器であるチャンバー11と、ウエハ挿入口12と、ゲートバルブ13を備えており、ウエハWを、図示しないロードロック室からゲートバルブ13及びウエハ挿入口12を介してチャンバー11内に1枚ずつ挿入し、それを載置台14上に載置して、チャンバー11の下側に配置された図示しないランプ等よりなる加熱手段により加熱するようになっている。
【0003】
その際チャンバー11内は所定の雰囲気、例えば不活性ガス雰囲気に保たれ、チャンバー11の天井部分に設けられたガス供給手段15によってチャンバー11内に不活性ガスを導入しながら、図示しない排気手段により排気を行う。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の加熱装置では、例えば熱源となる複数のランプを、ウエハWの中心点を中心として同心円状に配列しており、ウエハWの直径方向に加熱量を調節することができるようになっており、それによってウエハ面内における温度分布を均一化することができるようになっている。しかしチャンバー11のウエハ挿入口12を除く他の内周面では熱線が反射されるのに対して、ウエハ挿入口12では熱線が吸収されてしまうため、チャンバー11内で、ウエハ挿入口12に近い部分の温度が他の部分よりも低くなってしまう。そのためウエハWの周方向で加熱温度が異なり、ウエハ面内の処理が不均一となるという問題点がある。
【0005】
本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、枚葉式の加熱装置において被処理基板を収納する容器の、基板挿入口とそれを除く内周面との熱吸収度が同程度になるようにすることによって、被処理基板の周方向での加熱温度の均一性を高くし、被処理基板に対して均一な処理を行うことができる加熱装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る加熱装置は、被処理基板を収納する容器と、
被処理基板を加熱するための加熱手段と、
被処理基板を出し入れするために前記容器の側壁部の一部に設けられた基板挿入口と、
前記容器の側壁部の、基板挿入口を除く内周面の熱吸収度を前記基板挿入口の熱吸収度と同程度にするために、基板挿入口を除く前記内周面に周方向に沿って設けられた溝と、を具備することを特徴とする。
【0007】
この発明において、前記加熱手段は、被処理基板の中心を中心とする同心円状の複数の領域毎に単位面積当たりの加熱量が調整可能な構成とすることができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
図1及び図2は、それぞれ本発明に係る加熱装置の一例を示す側面断面図及び平面断面図である。この加熱装置は、被処理基板であるウエハWを一枚ずつ収納するチャンバー21の側壁部の内周面22に、基板挿入口であるウエハ挿入口23の部分を除き、その周方向に沿って熱吸収手段をなす例えば溝24が設けられているものである。この溝24における熱吸収度はウエハ挿入口23における熱吸収度と同程度になっており、従ってチャンバー21の床部中央の開口部20の下側に配置されたランプ31等の加熱手段3から、その開口部20を下側から塞ぐ透過窓41を介してチャンバー21内に供給された熱線は、チャンバー21の側壁部の、ウエハ挿入口23を含む全ての内周面22において均一に吸収される。
【0009】
溝24は光学的に黒体とし、溝24内に入った光が溝24の外に出ないようにすることが好ましく、例えば溝24の高さと奥行きとの比が1:3、すなわち例えば高さ及び奥行きがそれぞれ5mm及び15mm程度であるのが好ましい。また溝24の形状は、溝24における熱吸収度がウエハ挿入口23における熱吸収度と同程度であれば特に問わない。なお溝24内を黒色にして溝24の外に出る光を少なくするようにしてもよいし、溝24内の表面を例えば細かい凹凸を付けた荒れた面としてもよい。
【0010】
またチャンバー21の天井部には、ガス供給手段としてシャワーヘッドなどと呼ばれるガス供給部51が設けられている。ガス供給部51は、例えばガス供給管54,55から供給されたガスを、ガス拡散部52の多数のガス噴射口53からチャンバー21内に供給するようになっている。このガス供給手段は、例えばこの加熱装置を用いて不活性ガス雰囲気下でアニール処理を行う場合には不活性ガスを供給し、またこの成膜装置がCVD(化学気相成長)法による成膜処理に使用される場合には成膜ガス等の供給に供される。ガス供給手段により供給されたガスは、チャンバー21に設けられた図示しない排気手段を介して排気される。ガス供給部51の側壁部及びガス拡散部52は、温調用の流体を通流させるための流体通路56を有している。
【0011】
ウエハ挿入口23は、ゲートバルブ61により塞がれており、このゲートバルブ61が開くと図示しないロードロック室の内部に連通接続する。チャンバー21内にはウエハWを保持する保持アーム62及びそれを昇降させるリフタ63が設けられ、一方ロードロック室内にはウエハWを搬送するための図示しない搬送アームが設けられており、ゲートバルブ61が開いた時にその搬送アームと保持アーム62との間でウエハWの受け渡しが行われる。
【0012】
チャンバー21内には、ウエハWを載置するための載置台25が、開口部20を塞ぐように設けられている。開口部20において、載置台25と透過窓41とにより囲まれた空間には、不活性ガス供給口42を介して図示しない不活性ガス供給手段により不活性ガス、例えば窒素ガスが供給され得るようになっており、例えばこの加熱装置がCVD装置として使用される場合に、窒素ガスをバッファプレート43のガス孔を介して、ウエハWの下面近傍に均一に供給することによって、チャンバー21内から成膜ガス等が透過窓41側に流入するのを防ぎ、透過窓41の表面で成膜が起こらないようにしている。
【0013】
ランプ31は、例えばモータ32により回転駆動される回転テーブル33上に配列されている。図3は、ランプ31の配列の一例を示す平面図である。図3に示す例では、ランプ31は、ウエハの中心点に相当する点を中心とし、互いに半径の異なる例えば3つの同心円のそれぞれの周34,35,36に沿って配置されている。最も内側の円周34に沿っては、例えば2個のランプ31が設けられており、真ん中の円周35に沿っては、例えば6個のランプ31が設けられており、最も外側の円周36に沿っては、例えば15個のランプ31が設けられている。なお同心円の数及び各円周上のランプ31の数は、上記説明の数に限定されない。
【0014】
ランプ31は、各円周34,35,36毎に独立して、あるいは1つずつ独立して単位面積当たりの加熱量を制御することができるようになっており、3つの円周34,35,36上のランプ31によって、図4に模式的に示すように例えば3つの輪状加熱領域37,38,39が形成される。そして図示しない制御装置により、最も内側の輪状加熱領域37よりもそのすぐ外側の輪状加熱領域38の方が単位面積当たりの加熱量が大きくなるように制御し、更にその外側の輪状加熱領域39の方が単位面積当たりの加熱量が大きくなるように制御する。それによって、ウエハWの中心から外周に向かって徐々に単位面積当たりの加熱量が大きくなり、ウエハWの面内温度分布が均一になる。
【0015】
次に上述実施の形態の作用について述べる。まず図示しない搬送アームによりチャンバー21内にウエハWを搬入し、リフタ63の保持アーム62上に受け渡す。そして図示しない排気手段によりチャンバー21内の排気を行いながら、ガス供給管54,55より、所定流量のN2 ガスをガス供給部51を介してチャンバー21内に導入し、常圧下でランプ31によりウエハWを、例えば500℃程度に加熱し、アニール処理を行う。
【0016】
上述実施の形態によれば、チャンバー21の側壁部の、ウエハ挿入口23の部分を除いた内周面22に、その周方向に沿って溝24を設け、ウエハ挿入口23の部分を除いた内周面22の熱吸収度がウエハ挿入口23の熱吸収度と同程度になるようにしたため、チャンバー21内の熱線がチャンバー21の側壁部の、ウエハ挿入口23を含む全ての内周面22において均一に吸収されるので、ウエハWの周方向での加熱温度の均一性が高くなり、ウエハWに対して均一な処理を行うことができる。
【0017】
以上において本発明は、チャンバー21の側壁部の内周面に沿って溝24を設けずに黒色の帯状着色部分を設けてもよい。また加熱手段として、ウエハWの直径方向で温度調節することができる同心円状のヒータを用いてもよく、そのヒータはチャンバー内のウエハ載置部に埋め込まれていてもよい。またアニール処理に限らず、CVDによる成膜処理にも適用でき、その場合には例えば頻繁にクリーニングガスでチャンバー21内の壁面をクリーニングする必要がある。
【0018】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、被処理基板を収納する容器の側壁部の、基板挿入口を含む全ての内周面において熱吸収度が均一になるので、被処理基板の周方向での加熱温度が等しくなり、被処理基板に対して均一な処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る加熱装置の一例を示す側面断面図である。
【図2】その加熱装置の平面断面図である。
【図3】その加熱装置のランプの配置例を示す平面図である。
【図4】そのランプ配置により形成される加熱領域を示す模式図である。
【図5】従来の枚葉式加熱装置の側面断面を示す模式図である。
【図6】従来の枚葉式加熱装置の平面断面を示す模式図である。
【符号の説明】
W ウエハ(被処理基板)
3 加熱手段
21 チャンバー(容器)
23 ウエハ挿入口(基板挿入口)
24 溝(熱吸収手段)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a heating apparatus that heats a substrate to be processed one by one in a container through a substrate insertion opening.
[0002]
[Prior art]
As one of the semiconductor device manufacturing processes, there is an annealing process for performing uniform processing after performing various processes on a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a wafer). A conventional single-wafer heating apparatus for performing this processing includes a
[0003]
At that time, the inside of the
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional heating apparatus described above, for example, a plurality of lamps serving as heat sources are arranged concentrically around the center point of the wafer W, and the amount of heating can be adjusted in the diameter direction of the wafer W. As a result, the temperature distribution in the wafer surface can be made uniform. However, while heat rays are reflected on the inner peripheral surface other than the
[0005]
The present invention has been made under such circumstances, and an object of the present invention is to absorb heat between a substrate insertion port and an inner peripheral surface of the container in which a substrate to be processed is stored in a single wafer heating apparatus. By providing the same degree of heating, it is possible to increase the uniformity of the heating temperature in the circumferential direction of the substrate to be processed, and to provide a heating apparatus that can perform uniform processing on the substrate to be processed. is there.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
A heating apparatus according to the present invention includes a container for storing a substrate to be processed,
Heating means for heating the substrate to be processed;
A substrate insertion opening provided in a part of the side wall portion of the container for taking in and out the substrate to be processed;
In order to make the heat absorption rate of the inner peripheral surface excluding the substrate insertion port of the side wall portion of the container the same as the heat absorption rate of the substrate insertion port , along the circumferential direction along the inner peripheral surface excluding the substrate insertion port. And a groove provided .
[0007]
In the present invention, the heating means can be configured such that the heating amount per unit area can be adjusted for each of a plurality of concentric regions centered on the center of the substrate to be processed.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 and 2 are a side sectional view and a plan sectional view, respectively, showing an example of a heating device according to the present invention. In this heating apparatus, the inner
[0009]
The
[0010]
A
[0011]
The wafer insertion port 23 is closed by a
[0012]
In the
[0013]
The
[0014]
The
[0015]
Next, the operation of the above embodiment will be described. First, the wafer W is loaded into the
[0016]
According to the above-described embodiment, the
[0017]
In the above, the present invention may provide a black belt-like colored portion without providing the
[0018]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the heat absorption becomes uniform on all the inner peripheral surfaces including the substrate insertion port of the side wall portion of the container for storing the substrate to be processed. The heating temperature becomes equal, and uniform processing can be performed on the substrate to be processed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side sectional view showing an example of a heating device according to the present invention.
FIG. 2 is a plan sectional view of the heating device.
FIG. 3 is a plan view showing an arrangement example of lamps of the heating device.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a heating region formed by the lamp arrangement.
FIG. 5 is a schematic view showing a side cross section of a conventional single wafer heating device.
FIG. 6 is a schematic view showing a plane cross section of a conventional single wafer heating device.
[Explanation of symbols]
W wafer (substrate to be processed)
3 Heating means 21 Chamber (container)
23 Wafer insertion slot (substrate insertion slot)
24 groove (heat absorption means)
Claims (2)
被処理基板を加熱するための加熱手段と、
被処理基板を出し入れするために前記容器の側壁部の一部に設けられた基板挿入口と、
前記容器の側壁部の、基板挿入口を除く内周面の熱吸収度を前記基板挿入口の熱吸収度と同程度にするために、基板挿入口を除く前記内周面に周方向に沿って設けられた溝と、を具備することを特徴とする加熱装置。A container for storing the substrate to be processed;
Heating means for heating the substrate to be processed;
A substrate insertion opening provided in a part of the side wall portion of the container for taking in and out the substrate to be processed;
In order to make the heat absorption rate of the inner peripheral surface excluding the substrate insertion port of the side wall portion of the container the same as the heat absorption rate of the substrate insertion port , along the circumferential direction along the inner peripheral surface excluding the substrate insertion port. And a groove provided .
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