JP4733405B2 - Heat treatment apparatus and heat treatment method - Google Patents

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  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Description

本発明は、基板をランプ加熱する熱処理装置及び熱処理方法に係り、特に基板を回転させるための回転機構に関するものである。   The present invention relates to a heat treatment apparatus and a heat treatment method for heating a substrate with a lamp, and more particularly to a rotation mechanism for rotating a substrate.

熱処理装置は、真空又は常圧で、大気と遮断された気密構造の容器内で基板を加熱処理するものであり、基板を均熱加熱するために基板を回転させている。基板を回転させる回転機構は、一般に、基板を保持する基板保持手段(サセプタ)を回転させる回転軸と、回転軸に回転を伝達する回転伝達軸とを基板の中心軸上に重ねて一軸構成としている。   The heat treatment apparatus heats the substrate in a hermetic container that is cut off from the atmosphere under vacuum or normal pressure, and rotates the substrate to heat the substrate soaking. In general, a rotation mechanism that rotates a substrate has a rotation axis that rotates a substrate holding means (susceptor) that holds the substrate and a rotation transmission shaft that transmits the rotation to the rotation axis on a central axis of the substrate as a single axis configuration. Yes.

しかし、回転軸と回転伝達軸を一軸構成として基板の中心軸上に重ねると、ランプユニットにより加熱される基板の温度測定ポイントを、基板の中心軸上に設けることができなくなる。温度測定ポイントが基板の中心軸上にないと、基板の中心部の温度を測定できないので、ランプユニットを有効に制御できず、基板を均熱加熱する上で好ましくない。   However, if the rotation shaft and the rotation transmission shaft are configured as a single axis and overlapped on the central axis of the substrate, the temperature measurement point of the substrate heated by the lamp unit cannot be provided on the central axis of the substrate. If the temperature measurement point is not on the central axis of the substrate, the temperature of the central portion of the substrate cannot be measured, so that the lamp unit cannot be controlled effectively, which is not preferable for heating the substrate uniformly.

そこで、これを回避するために、従来は、図5に示すように、サセプタ22の回転軸を内部が空洞の筒状回転体15で形成し、回転伝達軸を筒状回転体15の外側に配設したモータ17の回転軸18で形成して二軸構成とすることにより、放射温度計21による温度測定ポイントを底壁11の中央部にも確保し、底壁中央部の測定温度をフィードバックできるようにしている。   Therefore, in order to avoid this, conventionally, as shown in FIG. 5, the rotating shaft of the susceptor 22 is formed by a cylindrical rotating body 15 having a hollow inside, and the rotation transmission shaft is provided outside the cylindrical rotating body 15. By forming the rotary shaft 18 of the arranged motor 17 to have a two-axis configuration, a temperature measurement point by the radiation thermometer 21 is also secured in the central portion of the bottom wall 11, and the measured temperature at the central portion of the bottom wall is fed back. I can do it.

具体的は、熱処理装置は、容器10と、容器10内のウェハWを加熱するランプユニット30とを備える。ウェハWの上方が熱処理空間となる。容器10内の底壁11の底壁中央部12を、底壁周辺部13よりも高くして、底壁周辺部13上に底壁中央部12よりも一段低い収納空間14を形成している。筒状回転体15は、底壁中央部12上に嵌装し、筒状回転体15と底壁中央部12の周壁との間に設けられた軸受16に回転可能に支持されている。また、回転伝達軸となるモータ17の回転軸18が容器10の底壁11を貫通して容器10内の収納空間14に挿入される。回転軸18の端部に取り付けられたギヤ19が筒状回転体15の外周に設けられたギヤ20と噛み合って回転伝達機構を構成している。このように回転軸と回転伝達軸とを二軸構成としたため、モータ17の回転により筒状回転体15を回転させながらランプユニット30でウェハWを加熱しても、底壁中央部12の中心部はスペースが確保され、底壁11の周辺部とともに、その底壁中央部12に放射温度計21を設置することができるようになっている。   Specifically, the heat treatment apparatus includes a container 10 and a lamp unit 30 that heats the wafer W in the container 10. Above the wafer W is a heat treatment space. The bottom wall central portion 12 of the bottom wall 11 in the container 10 is made higher than the bottom wall peripheral portion 13 to form a storage space 14 that is one step lower than the bottom wall central portion 12 on the bottom wall peripheral portion 13. . The cylindrical rotating body 15 is fitted on the bottom wall central portion 12 and is rotatably supported by a bearing 16 provided between the cylindrical rotating body 15 and the peripheral wall of the bottom wall central portion 12. Further, the rotation shaft 18 of the motor 17 serving as a rotation transmission shaft passes through the bottom wall 11 of the container 10 and is inserted into the storage space 14 in the container 10. A gear 19 attached to the end of the rotating shaft 18 meshes with a gear 20 provided on the outer periphery of the cylindrical rotating body 15 to constitute a rotation transmission mechanism. As described above, since the rotation shaft and the rotation transmission shaft have a two-axis configuration, even if the wafer W is heated by the lamp unit 30 while rotating the cylindrical rotating body 15 by the rotation of the motor 17, the center of the bottom wall central portion 12 is maintained. A space is secured for the part, and the radiation thermometer 21 can be installed in the center part 12 of the bottom wall together with the peripheral part of the bottom wall 11.

しかし、上述した従来の装置では、回転伝達機構が容器内に存在するため、コンタミネーションの発生源となってしまい、発生したコンタミネーションが基板を汚染するという問題があった。また、回転伝達軸と容器底部とのシール性を良好に保つことが困難であった。   However, the above-described conventional apparatus has a problem that the rotation transmission mechanism is present in the container and thus becomes a source of contamination, and the generated contamination contaminates the substrate. In addition, it is difficult to maintain a good seal between the rotation transmission shaft and the container bottom.

さらに、回転伝達機構を収納している収納空間が熱処理空間に露出しているので、ランプユニットからの放射光を受ける面積が増加し、基板外周部を十分に加熱できず、なおウェハを均熱加熱することが困難であった。   In addition, since the storage space for storing the rotation transmission mechanism is exposed to the heat treatment space, the area receiving the radiated light from the lamp unit increases, the substrate outer periphery cannot be heated sufficiently, and the wafer is soaked. It was difficult to heat.

本発明の目的は、上述した従来技術の問題点を解消して、基板への汚染が少なく、容器のシール性を向上することが可能な熱処理装置及び熱処理方法を提供することにある。また、本発明の他の目的は、基板を均熱加熱することが可能な熱処理装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a heat treatment apparatus and a heat treatment method capable of solving the above-described problems of the prior art, causing less contamination of the substrate and improving the sealing performance of the container. Another object of the present invention is to provide a heat treatment apparatus capable of soaking a substrate.

第1の発明は、円筒状の側壁、上壁、底壁からなる気密構造の容器と、上記容器内の底壁に底壁外周部よりも高く設定された底壁中央部と、上記容器内に収納される基板を上記底壁中央部の上方に保持する基板保持手段と、上記容器の上壁を透過して上記容器内に収容される基板を加熱するランプユニットと、上記容器の外周に設けられ、上記容器の鉛直軸を中心に回転する円筒状の外部ロータと、上記容器内の上記底壁中央部の外周に嵌められ、上記基板保持手段を上記外部ロータと同心に回転させる円筒状の内部ロータと、上記外部ロータと内部ロータとを上記容器の側壁を介して磁気的に結合し、上記外部ロータの回転運動を上記内部ロータに伝達して上記基板保持手段を回転させる磁気結合手段とを備えた熱処理装置である。
底壁中央部のスペースを確保するために、容器の鉛直軸を中心に回転する円筒状の内部ロータを用いた回転機構でありながら、非接触型の磁気結合手段を用いることにより、接触型結合手段と比べて、容器内のコンタミネーションの発生を低減できる。また、磁気結合手段を用いることにより、容器の側壁を介して容器外から容器内へ回転運動を伝達できるので、容器の密閉構造が簡単になり、シール性を向上できる。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a container having an airtight structure including a cylindrical side wall, an upper wall, and a bottom wall, a bottom wall central portion set higher than an outer peripheral portion of the bottom wall on the bottom wall in the container, A substrate holding means for holding the substrate stored in the center of the bottom wall, a lamp unit for heating the substrate stored in the container through the upper wall of the container, and an outer periphery of the container A cylindrical outer rotor provided and rotated around the vertical axis of the container, and a cylindrical shape fitted on the outer periphery of the bottom wall central portion in the container and rotating the substrate holding means concentrically with the external rotor Magnetic coupling means for magnetically coupling the inner rotor to the outer rotor and the inner rotor through the side wall of the container and transmitting the rotational motion of the outer rotor to the inner rotor to rotate the substrate holding means. The heat processing apparatus provided with these.
In order to secure the space at the center of the bottom wall, it is a rotating mechanism using a cylindrical inner rotor that rotates around the vertical axis of the container, but by using non-contact type magnetic coupling means, contact type coupling Compared with the means, the occurrence of contamination in the container can be reduced. Further, by using the magnetic coupling means, the rotational motion can be transmitted from the outside of the container to the inside of the container through the side wall of the container, so that the container sealing structure is simplified and the sealing performance can be improved.

第2の発明は、第1の発明において、上記底壁外周部に、上記磁気結合手段を構成する外部結合部と内部結合部のうちの内部結合部を納めるリング状の収納室を設け、上記収納室に上記基板支持手段の上方に形成される熱処理空間と連通させる上部開口を設け、上部開口を上記底壁中央部の外周に嵌められる上記内部ロータの回転を許容する間隙を残して覆うようにしたことを特徴とする熱処理装置である。
内部ロータの回転を許容する間隙を残して収納室の上部開口を覆うようにして、ランプユニットからの放射光を受ける面積を減らしたので、基板を均熱加熱できる。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the outer peripheral portion of the bottom wall is provided with a ring-shaped storage chamber for accommodating the inner coupling portion of the inner coupling portion and the outer coupling portion constituting the magnetic coupling means, An upper opening communicating with the heat treatment space formed above the substrate support means is provided in the storage chamber, and the upper opening is covered with a gap allowing rotation of the inner rotor fitted to the outer periphery of the central portion of the bottom wall. It is the heat processing apparatus characterized by having made it.
Since the area for receiving the radiated light from the lamp unit is reduced by covering the upper opening of the storage chamber while leaving a gap allowing the rotation of the internal rotor, the substrate can be heated uniformly.

第3の発明は、第2の発明において、上記磁気結合手段の上記内部結合部が、内部ロータの径方向の荷重を受けるラジアル受けと、上記内部ロータの軸方向の荷重を受けるスラスト受けとを備えていることを特徴とする熱処理装置である。
磁気結合手段の内部結合部が、内部結合部の荷重を受けるラジアル受けとスラスト受けとを備えているので、内部結合部を安定に支持でき、基板保持手段の回転がより安定し、基板を一層均熱加熱できる。
According to a third invention, in the second invention, the internal coupling portion of the magnetic coupling means includes a radial receiver that receives a radial load of the internal rotor, and a thrust receiver that receives an axial load of the internal rotor. It is the heat processing apparatus characterized by having.
Since the internal coupling portion of the magnetic coupling means includes a radial receiver and a thrust receiver that receive the load of the internal coupling portion, the internal coupling portion can be stably supported, the rotation of the substrate holding means is more stable, and the substrate is further layered. Soaking is possible.

第4の発明は、第1ないし第4の発明において、上記磁気結合手段が上記内部ロータを磁気浮上させて上記基板保持手段を回転させることを特徴とする熱処理装置である。
内部ロータを浮上させるので、基板の汚染をより一層低減できる。
A fourth invention is a heat treatment apparatus according to any one of the first to fourth inventions, wherein the magnetic coupling means causes the internal rotor to magnetically float and rotates the substrate holding means.
Since the internal rotor is levitated, the contamination of the substrate can be further reduced.

第5の手段は、底壁周辺部よりも底壁中央部が高く設定された底壁を有する気密構造の容器内へ基板を搬入する工程と、上記容器の外周に設けた筒状の外部ロータの回転運動を、上記容器内の上記底壁中央部の外周に嵌めた筒状の内部ロータに磁気的結合により伝達して、上記内部ロータを回転させることにより上記容器内に搬入された上記基板を回転する工程と、上記容器の外からランプ加熱により上記回転する基板を加熱処理する工程と、加熱処理後上記容器の外へ上記基板を搬出する工程とを備えた熱処理方法である。
回転運動を、非接触型の磁気結合により容器外から容器内へ伝達するので、接触型結合と比べて、容器内のコンタミネーションの発生を大幅に低減できる。また、磁気結合により、容器の側壁を介して容器外から容器内へ回転運動を伝達できるので、容器のシール性を向上できる。
The fifth means includes a step of carrying the substrate into a hermetically sealed container having a bottom wall whose center is set higher than the periphery of the bottom wall, and a cylindrical external rotor provided on the outer periphery of the container Is transferred to a cylindrical internal rotor fitted on the outer periphery of the central portion of the bottom wall in the container by magnetic coupling, and the substrate carried into the container by rotating the internal rotor. And a step of heat-treating the rotating substrate by lamp heating from the outside of the container, and a step of unloading the substrate out of the container after the heat treatment.
Since the rotational motion is transmitted from the outside of the container to the inside of the container by non-contact type magnetic coupling, the occurrence of contamination in the container can be greatly reduced as compared with the contact type coupling. Further, since the rotational motion can be transmitted from the outside of the container to the inside of the container through the side wall of the container, the sealing performance of the container can be improved.

本発明によれば、基板への汚染が少なく容器のシール性を向上することができる。   According to the present invention, there is little contamination to the substrate, and the sealing performance of the container can be improved.

図1は本実施の形態による熱処理装置を示す縦断面図である。熱処理装置は、ランプ加熱型の枚葉式高速熱処理装置(RTP:Rapid Thermal Process)装置である。
この熱処理装置は、気密構造の容器としての加熱容器100と、加熱容器100の上方に配置された円形のランプユニット200とを備える。加熱容器100は、円筒状の側壁110と、上部開口を塞ぐ円形状の上壁120と、下部開口を塞ぐ略円形状の底壁130とを備える。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a heat treatment apparatus according to this embodiment. The heat treatment apparatus is a lamp heating type single wafer rapid heat treatment apparatus (RTP).
This heat treatment apparatus includes a heating container 100 as an airtight container and a circular lamp unit 200 disposed above the heating container 100. The heating container 100 includes a cylindrical side wall 110, a circular upper wall 120 that closes the upper opening, and a substantially circular bottom wall 130 that closes the lower opening.

ランプユニット200は、熱輻射光源を構成する。このランプユニット200は、同心円状に複数の溝が形成されたリフレクタ201と、このリフレクタ201の溝内に支持された複数のリング状のランプ202とにより構成されている。ランプ202は、ハロゲンランプから構成される。このランプユニット200は、加熱容器100の側壁110の上部に形成された載置部140に着脱自在に載置される。   The lamp unit 200 constitutes a heat radiation light source. The lamp unit 200 includes a reflector 201 having a plurality of concentric grooves, and a plurality of ring-shaped lamps 202 supported in the grooves of the reflector 201. The lamp 202 is composed of a halogen lamp. The lamp unit 200 is detachably mounted on a mounting portion 140 formed on the upper portion of the side wall 110 of the heating container 100.

加熱容器100の側壁110には、ガス供給口とガス排気口(ともに図示せず)とが設けられる。例えば、ガス供給口は側壁上部112に設け、ガス排気口は収納室170(後述)に設ける。また、加熱容器100の側壁110の適所にウェハ搬入出口150が設けられている。このウェハ搬入出口150はゲートバルブ160によって開閉できるようになっている。   The side wall 110 of the heating container 100 is provided with a gas supply port and a gas exhaust port (both not shown). For example, the gas supply port is provided in the upper side wall 112 and the gas exhaust port is provided in the storage chamber 170 (described later). Further, a wafer loading / unloading port 150 is provided at an appropriate position on the side wall 110 of the heating container 100. The wafer loading / unloading port 150 can be opened and closed by a gate valve 160.

加熱容器100の上壁120は、ランプユニット200からの光を透過する石英部材で構成されている。側壁110、底壁130は、非磁性体、例えばオーステナイト系ステンレス鋼(SUS−304)やアルミニウムなどで構成される。   The upper wall 120 of the heating container 100 is made of a quartz member that transmits light from the lamp unit 200. The side wall 110 and the bottom wall 130 are made of a non-magnetic material such as austenitic stainless steel (SUS-304) or aluminum.

加熱容器100の内周の下部に、リング状の収納室170と、この収納室170から鉛直軸方向上方に延在して熱処理空間180に連通する円筒状の間隙190とが設けられる。   A ring-shaped storage chamber 170 and a cylindrical gap 190 that extends upward in the vertical axis direction from the storage chamber 170 and communicates with the heat treatment space 180 are provided at the lower portion of the inner periphery of the heating container 100.

リング状の収納室170は、例えば、加熱容器100の底壁130の中央部(底壁中央部131)を底壁周辺部132よりも高くし、底壁中央部131よりも底壁周辺部132を一段低く構成することによって形成する。
また、円筒状の間隙190は、回転ドラム403(後述)の回転を非接触で許容する収納スペースだけが残るように、できるだけ狭く形成する。この狭い間隙190は、例えば、収納室170の真空壁を構成する加熱容器100の側壁下部111を薄くし、収納室170の上部に位置する側壁上部112を厚く形成し、この側壁上部112を底壁中央部131側にせり出して、側壁上部112と底壁中央部131の周壁との間隔を狭くすることによって形成する。これにより、収納室170の上部開口は側壁上部112で覆われて、ランプユニット202からの放射光を受ける面積を減らしている。
The ring-shaped storage chamber 170 has, for example, a central portion (bottom wall central portion 131) of the bottom wall 130 of the heating container 100 that is higher than the bottom wall peripheral portion 132 and a bottom wall peripheral portion 132 that is higher than the bottom wall central portion 131. Is formed one step lower.
Further, the cylindrical gap 190 is formed as narrow as possible so that only a storage space that allows rotation of the rotary drum 403 (described later) without contact is left. The narrow gap 190 is formed, for example, by thinning the lower side wall 111 of the heating vessel 100 constituting the vacuum wall of the storage chamber 170 and forming the upper side wall 112 positioned at the upper part of the storage chamber 170 thick. It is formed by protruding toward the wall central portion 131 and narrowing the interval between the side wall upper portion 112 and the peripheral wall of the bottom wall central portion 131. Thus, the upper opening of the storage chamber 170 is covered with the upper side wall 112 to reduce the area for receiving the radiated light from the lamp unit 202.

したがって、上述した熱処理空間180は、底壁周辺部132よりも高く設定した底壁中央部131と、上壁120と、側壁上部112とで区画されて構成されることになる。また、上述した収納室170は、底壁中央部131よりも低く設定した底壁周辺部132と、側壁下部111と、底壁中央部131と、側壁上部112とで区画されて構成されることになる。
加熱容器100の底壁130は、収納室170の底部を構成する底壁周辺部132の下部に加熱容器100と鉛直軸を一致させた円筒形のスカート134を有する。
Therefore, the heat treatment space 180 described above is constituted by the bottom wall central portion 131 set higher than the bottom wall peripheral portion 132, the upper wall 120, and the side wall upper portion 112. Further, the storage chamber 170 described above is configured to be divided into a bottom wall peripheral portion 132 set lower than the bottom wall central portion 131, a side wall lower portion 111, a bottom wall central portion 131, and a side wall upper portion 112. become.
The bottom wall 130 of the heating container 100 has a cylindrical skirt 134 whose vertical axis coincides with that of the heating container 100 at the lower part of the bottom wall peripheral part 132 constituting the bottom of the storage chamber 170.

上述した加熱容器100内に、ウェハWを支持するサセプタ500と、このサセプタ500を支持する内部が空洞の円筒状の内部ロータ400と、この内部ロータ400を加熱容器100の鉛直軸を中心に回転可能に支持してウェハWを回転させるためのサセプタ回転機構とを備えている。サセプタ回転機構は磁気結合手段600により構成され、磁気結合手段600は、外部結合部610と内部結合部620とから構成される。内部結合部620は、加熱容器100の下部に構成されるリングの収納室170に設置される。外部結合部610は、加熱容器100の外部の大気中に設けられる。   In the heating container 100 described above, the susceptor 500 that supports the wafer W, the cylindrical inner rotor 400 that supports the susceptor 500 is hollow, and the inner rotor 400 rotates about the vertical axis of the heating container 100. And a susceptor rotating mechanism for rotating the wafer W in such a manner as to be supported. The susceptor rotation mechanism is configured by a magnetic coupling unit 600, and the magnetic coupling unit 600 includes an external coupling unit 610 and an internal coupling unit 620. The internal coupling portion 620 is installed in a ring storage chamber 170 formed in the lower portion of the heating container 100. The external coupling portion 610 is provided in the atmosphere outside the heating container 100.

円筒状の外部ロータ300が、加熱容器100のスカート134及び側壁下部111の外周に沿って、加熱容器100の鉛直軸を中心に回転自在に設けられる。この外部ロータ300は、モータなどの回転駆動手段700の回転駆動軸701に取り付けられた駆動プーリ702とベルト703で連結されて、回転するようになっている。   A cylindrical outer rotor 300 is provided to be rotatable about the vertical axis of the heating container 100 along the outer periphery of the skirt 134 and the side wall lower portion 111 of the heating container 100. The external rotor 300 is connected to a driving pulley 702 attached to a rotational driving shaft 701 of a rotational driving means 700 such as a motor and a belt 703 so as to rotate.

加熱容器100の底壁130は、ウェハWの温度を測定する複数の放射温度計を取り付けるための取付孔138と、底壁130を冷却する冷却機構を構成する冷却通路133と、ウェハWを持ち上げるピン135とを備えている。底壁中央部131は、冷却通路133を取り付けるために、加熱容器100の側壁上部112と同等か、それよりも厚く形成されている。なお、側壁上部112にも冷却通路を設けることが好ましい。   The bottom wall 130 of the heating container 100 lifts the wafer W by mounting holes 138 for mounting a plurality of radiation thermometers for measuring the temperature of the wafer W, a cooling passage 133 constituting a cooling mechanism for cooling the bottom wall 130, and the wafer W. Pins 135 are provided. The bottom wall central portion 131 is formed to be equal to or thicker than the side wall upper portion 112 of the heating container 100 in order to attach the cooling passage 133. In addition, it is preferable to provide a cooling passage also in the side wall upper portion 112.

放射温度計用の取付孔138は、底壁130の中央部と周辺部の複数箇所(図示例では4箇所)設けられる。放射温度計(図示せず)は、底壁130に設けた取付孔138へ底壁130の下面から上面に導入され、放射温度計の先端がサセプタ500の裏面ないしウェハWの裏面に対し所定の隙間を設けて設置される。放射温度計は、石英から成るロッドと光ファイバとの組み合わせから構成され、サセプタ500の裏面ないしウェハWの裏面から発せられる輻射光を検出し、サセプタ500ないしウェハWの裏面温度を算出するのに用いられ、この算出結果に基づき制御手段80はランプユニット200の加熱具合を制御する。   The mounting holes 138 for the radiation thermometer are provided at a plurality of locations (four locations in the illustrated example) at the center portion and the peripheral portion of the bottom wall 130. A radiation thermometer (not shown) is introduced into the mounting hole 138 provided in the bottom wall 130 from the bottom surface to the top surface of the bottom wall 130, and the tip of the radiation thermometer is a predetermined distance from the back surface of the susceptor 500 or the back surface of the wafer W. It is installed with a gap. The radiation thermometer is composed of a combination of a rod made of quartz and an optical fiber, and detects radiation light emitted from the back surface of the susceptor 500 or the back surface of the wafer W, and calculates the back surface temperature of the susceptor 500 or the wafer W. Based on the calculation result, the control means 80 controls the heating condition of the lamp unit 200.

冷却通路133は、底壁130の下面略中央から底壁130内に入り、底壁130の上面近傍に至り、ここで上面の略全面を冷却可能なように螺旋状に周回した後、底壁130の下面外周から抜けるよう設けられる。この冷却通路133へは、図示しない冷却源から配管を通して冷媒、例えば冷却水を導入して、底壁130の上面を冷却するようになっている。   The cooling passage 133 enters the bottom wall 130 from approximately the center of the bottom surface of the bottom wall 130, reaches the vicinity of the top surface of the bottom wall 130, and circulates in a spiral shape so that substantially the entire top surface can be cooled. It is provided so as to come out from the outer periphery of the lower surface of 130. A cooling medium such as cooling water is introduced into the cooling passage 133 from a cooling source (not shown) through a pipe to cool the upper surface of the bottom wall 130.

ピン135は、底壁130に鉛直方向に設けられた貫通孔136内に挿入されている。ピン135は、底壁130の下方に取り付けられた昇降機構90により突き上げ可能になっている。
昇降機構90は、例えば、加熱容器100の底壁130に複数のロッド97により円形取付台91を水平に固定し、この円形取付台91に設けたモータ92によりネジ軸93を回転させ、このネジ軸93に螺合した昇降テーブル94、及びこの昇降テーブル94に下端が接したピン135を上昇または下降するようになっている。昇降台94が水平バランスを保ったまま昇降できるように、昇降台94に設けた複数の挿通孔98に前述した複数のロッド97をそれぞれ遊嵌してガイド96が構成されている。また、貫通孔136に挿入されたピン135は、加熱容器100の底壁130の下面と昇降台94の上面との間に設けたベローズ95によってシールされている。
The pin 135 is inserted into a through hole 136 provided in the bottom wall 130 in the vertical direction. The pin 135 can be pushed up by an elevating mechanism 90 attached below the bottom wall 130.
The elevating mechanism 90, for example, fixes the circular mounting base 91 horizontally to the bottom wall 130 of the heating container 100 by a plurality of rods 97, and rotates the screw shaft 93 by a motor 92 provided on the circular mounting base 91. An elevating table 94 screwed to the shaft 93 and a pin 135 whose lower end is in contact with the elevating table 94 are raised or lowered. The guides 96 are configured by loosely fitting the plurality of rods 97 described above into the plurality of insertion holes 98 provided in the lifting platform 94 so that the lifting platform 94 can be moved up and down while maintaining a horizontal balance. Further, the pin 135 inserted into the through hole 136 is sealed by a bellows 95 provided between the lower surface of the bottom wall 130 of the heating container 100 and the upper surface of the lifting platform 94.

上述した放射温度計用の取付孔138、冷却機構を構成する冷却通路133、及びウェハWの搬送に欠かせないピン135を有する昇降機構90は、サセプタ500を回転させる回転軸を内部が空洞の内部ロータ400で構成して、底壁130にスペースが確保できるようにしてあるので、いずれも余裕をもって設置できる。   The elevating mechanism 90 having the mounting hole 138 for the radiation thermometer described above, the cooling passage 133 constituting the cooling mechanism, and the pin 135 indispensable for the transfer of the wafer W has a hollow rotating shaft for rotating the susceptor 500 inside. Since it is configured by the inner rotor 400 so that a space can be secured in the bottom wall 130, both can be installed with a margin.

図2に加熱容器の横断面図を示す。
円筒形の加熱容器100は、外側から内側に向かって順に、外部ロータ300の外部回転リング303、外部回転リング303に取り付けられた多数の永久磁石304、加熱容器100の側壁下部111(真空壁)、多数の磁性体404、これらの磁性体404を取り付けた内部ロータ400の内部回転リング401、内部回転リング401に取り付けられた複数のスラスト受け800、及びラジアル受け900、間隙190内にはめ込まれた回転ドラム403、底壁中央部の側壁137を備える。
FIG. 2 shows a cross-sectional view of the heating container.
The cylindrical heating container 100 includes an outer rotating ring 303 of the outer rotor 300, a number of permanent magnets 304 attached to the outer rotating ring 303, and a lower side wall 111 (vacuum wall) of the heating container 100 in order from the outer side to the inner side. , A large number of magnetic bodies 404, an inner rotating ring 401 of the inner rotor 400 to which these magnetic bodies 404 are attached, a plurality of thrust receivers 800 attached to the inner rotating ring 401, a radial receiver 900, and a gap 190. A rotating drum 403 and a side wall 137 at the center of the bottom wall are provided.

上記多数の永久磁石304は、環状にN極、S極が交互に並ぶように、外部回転リング303の内周に沿って等間隔に配列される。多数の永久磁石304と側壁下部(真空壁)111を介して磁気結合される多数の磁性体404は、内部回転リング401の外周に沿って環状に等間隔に配列される。また、スラスト受け800とラジアル受け900とは内部ロータ400に沿って交互に配列される。   The large number of permanent magnets 304 are arranged at equal intervals along the inner periphery of the outer rotating ring 303 so that N poles and S poles are alternately arranged in a ring shape. A large number of magnetic bodies 404 magnetically coupled via a large number of permanent magnets 304 and lower side walls (vacuum walls) 111 are arranged annularly at equal intervals along the outer periphery of the internal rotating ring 401. Further, the thrust receiver 800 and the radial receiver 900 are alternately arranged along the inner rotor 400.

ウェハWを保持する円形のサセプタ500は加熱容器100の中央に設けられる。このサセプタ500は、上記回転ドラム403の頂部に周方向に等間隔に取り付けられて、径方向内方に延在した4本のサセプタ取付板405によって支持される。回転駆動軸701に取り付けた駆動プーリ702と、スカート134(図1参照)との間にベルト703が巻回される。   A circular susceptor 500 that holds the wafer W is provided in the center of the heating container 100. The susceptor 500 is attached to the top of the rotating drum 403 at equal intervals in the circumferential direction and supported by four susceptor mounting plates 405 extending inward in the radial direction. A belt 703 is wound between a drive pulley 702 attached to the rotary drive shaft 701 and a skirt 134 (see FIG. 1).

図3にスラスト受け800の近傍の部分拡大図を示す。
スカート134、底壁130、及び側壁110の外周に沿って円筒状の外部ロータ300が回転自在に設けられる。外部ロータ300は、リング状プーリ301と、リング状プーリ301の上方に延在させた外部ブラケット302で連結される外部回転リング303とから構成される。
リング状プーリ301は、スカート134の外周に上下に設けたボールベアリング70を介して回転自在に支承される。リング状プーリ301はベルト703に連結されて外部ロータ300を回転させる。
FIG. 3 shows a partially enlarged view of the vicinity of the thrust receiver 800.
A cylindrical outer rotor 300 is rotatably provided along the outer periphery of the skirt 134, the bottom wall 130, and the side wall 110. The external rotor 300 includes a ring-shaped pulley 301 and an external rotating ring 303 connected by an external bracket 302 that extends above the ring-shaped pulley 301.
The ring-shaped pulley 301 is rotatably supported via ball bearings 70 provided on the upper and lower sides of the outer periphery of the skirt 134. The ring-shaped pulley 301 is connected to the belt 703 and rotates the external rotor 300.

上下のボールベアリング70は収納室170のスカート134の上下端部にそれぞれ設置されており、上下のボールベアリング70には加熱容器100の熱膨張を吸収するための隙間が適宜設定されている。このボールベアリング70の隙間は加熱容器100の熱膨張を吸収する一方で、最小のがたつきに抑制するために設定される。なお、ボールベアリング70の隙間とはボールをアウタレースまたはインナレースのいずれか片側に寄せた場合に反対側に発生する隙間を意味している。   The upper and lower ball bearings 70 are respectively installed at the upper and lower ends of the skirt 134 of the storage chamber 170, and a gap for absorbing the thermal expansion of the heating container 100 is appropriately set in the upper and lower ball bearings 70. The gap between the ball bearings 70 is set so as to absorb the thermal expansion of the heating container 100 while suppressing the minimum rattling. The clearance of the ball bearing 70 means a clearance generated on the opposite side when the ball is brought to either the outer race or the inner race.

外部回転リング303は、リング状の収納室170の真空壁である加熱容器100の側壁下部111に隙間を開けて配置される。この外部回転リング303の内周面には多数の永久磁石304が固定されている。   The external rotating ring 303 is disposed with a gap in the lower portion 111 of the side wall of the heating container 100 that is a vacuum wall of the ring-shaped storage chamber 170. A large number of permanent magnets 304 are fixed to the inner peripheral surface of the outer rotating ring 303.

内部ロータ400は、内部回転リング401と、内部回転リング401の上方に延在させた内部ブラケット402で連結される回転ドラム403とから構成される。内部回転リング401は、リング状の収納室170内に外部回転リング303と同心円で配置される。内部回転リング401の外周面には、多数の磁性体404が固定されている。この多数の磁性体404は、収納室170内の内壁、外壁のうち、外壁(側壁下部111)と隙間を開けて配置されている。   The inner rotor 400 includes an inner rotating ring 401 and a rotating drum 403 connected by an inner bracket 402 that extends above the inner rotating ring 401. The inner rotating ring 401 is disposed concentrically with the outer rotating ring 303 in the ring-shaped storage chamber 170. A large number of magnetic bodies 404 are fixed to the outer peripheral surface of the internal rotating ring 401. The large number of magnetic bodies 404 are arranged with a gap from the outer wall (side wall lower portion 111) among the inner and outer walls in the storage chamber 170.

収納室170に収納される内部回転リング401の内周面には、スラスト受け800が設けられる。スラスト受け800は、加熱容器100の中心に向かって下方にやや傾斜した水平軸801と、水平軸801を中心に回動する回転子802とから構成される。回転子802は収納室170内の底面、すなわち加熱容器100の底壁周辺部132と接触して、内部ロータ400の軸方向の荷重を受けるようになっている。水平軸801の傾斜によりスラスト受け800は、内部ロータ400を自動調心する。
上述した外部回転リング303及び永久磁石304から外部結合部610が構成される。また、内部回転リング401及び磁性体404から内部結合部620が構成される。
A thrust receiver 800 is provided on the inner peripheral surface of the internal rotation ring 401 stored in the storage chamber 170. The thrust receiver 800 includes a horizontal shaft 801 slightly inclined downward toward the center of the heating container 100 and a rotor 802 that rotates about the horizontal shaft 801. The rotor 802 contacts the bottom surface in the storage chamber 170, that is, the bottom wall peripheral portion 132 of the heating container 100, and receives the axial load of the inner rotor 400. The thrust receiver 800 automatically aligns the inner rotor 400 by the inclination of the horizontal shaft 801.
An external coupling portion 610 is composed of the external rotating ring 303 and the permanent magnet 304 described above. Further, an internal coupling portion 620 is constituted by the internal rotation ring 401 and the magnetic body 404.

図4にラジアル受け900の近傍の部分拡大図を示す。
加熱容器100下部の内部の構成、加熱容器100下部の外部構成、及び収納室170内のリング状の内部ロータ400及び磁性体404の構成は、図3の構成と同じであるため説明を省略する。
収納室170内に収納したリング状の内部ブラケット402には、複数のラジアル受け900が設けられる。ラジアル受け900は、鉛直軸901と、鉛直軸901を中心に回動する回転子902とから構成され、回転子902は収納室170内の内壁、すなわち加熱容器100内の底壁中央部131の側壁137と接触して内部ロータ400の径方向の荷重を受けるようになっている。
FIG. 4 shows a partially enlarged view of the vicinity of the radial receiver 900.
The internal configuration of the lower portion of the heating vessel 100, the external configuration of the lower portion of the heating vessel 100, and the configuration of the ring-shaped inner rotor 400 and the magnetic body 404 in the storage chamber 170 are the same as the configuration of FIG. .
A plurality of radial receptacles 900 are provided on the ring-shaped inner bracket 402 stored in the storage chamber 170. The radial receiver 900 includes a vertical shaft 901 and a rotor 902 that rotates about the vertical shaft 901. The rotor 902 is an inner wall of the storage chamber 170, that is, a bottom wall central portion 131 of the heating container 100. In contact with the side wall 137, the radial load of the inner rotor 400 is received.

永久磁石304を取り付けた外部回転リング303は、磁性体404を取り付けた内部回転リング401よりも高く持ち上げた状態で回転できるようになっている。永久磁石304を磁性体404より高く上げた状態で回転させることにより、永久磁石304と磁性体404との吸引力を利用して内部ロータ400を収納室170内に浮かせる、すなわち磁気浮上させることができるようになっている。この磁気浮上により、スラスト受け800、ラジアル受け900の荷重ストレスが低減可能になっている。なお、磁気浮上させるためには、内部ロータ400に働く永久磁石304の力と内部ロータ400の重力とがつり合うことが必要であるが、そのつり合いは計算及び実証によって求める。   The external rotating ring 303 attached with the permanent magnet 304 can be rotated in a state where it is lifted higher than the internal rotating ring 401 attached with the magnetic body 404. By rotating the permanent magnet 304 in a state where it is raised above the magnetic body 404, the internal rotor 400 can be floated in the storage chamber 170 using the attractive force of the permanent magnet 304 and the magnetic body 404, that is, magnetically levitated. It can be done. Due to this magnetic levitation, the load stress of the thrust receiver 800 and the radial receiver 900 can be reduced. In order to cause magnetic levitation, it is necessary to balance the force of the permanent magnet 304 acting on the internal rotor 400 and the gravity of the internal rotor 400, and the balance is obtained by calculation and verification.

ところで、説明の便宜上、側壁下部111と底壁130の底壁周辺部132とは別部材として、また底壁周辺部132と底壁中央部131とスカート134は同一部材として説明している。しかし、実際の製作例では、側壁下部111と底壁周辺部132とは断面L字状部材で一体に構成し、厚手の底壁中央部131と底壁周辺部132とスカート134とは別部材で構成している。厚手の底壁中央部131は、壁厚の厚い側壁上部112との間に間隙190を保持して加熱容器100内の中央部近くまで嵌め込まれる(図1参照)。この底壁中央部131の下部に連結部材を介して底壁周辺部132を連結する。この連結部材が収納室170の内壁を構成する。そして、底壁周辺部132の下部にスカート134を接続している。   For convenience of explanation, the side wall lower portion 111 and the bottom wall peripheral portion 132 of the bottom wall 130 are described as separate members, and the bottom wall peripheral portion 132, the bottom wall central portion 131, and the skirt 134 are described as the same member. However, in an actual manufacturing example, the side wall lower portion 111 and the bottom wall peripheral portion 132 are integrally formed of a L-shaped member, and the thick bottom wall central portion 131, the bottom wall peripheral portion 132, and the skirt 134 are separate members. It consists of. The thick bottom wall central part 131 is fitted to the vicinity of the central part in the heating container 100 while holding the gap 190 between the thick wall side upper part 112 (see FIG. 1). A bottom wall peripheral portion 132 is connected to a lower portion of the bottom wall central portion 131 via a connecting member. This connecting member constitutes the inner wall of the storage chamber 170. A skirt 134 is connected to the lower portion of the bottom wall peripheral portion 132.

次に、上述した熱処理装置を用いてウェハWを加熱処理する方法について説明する。なお、各種機構、例えばサセプタ回転機構を構成する回転駆動手段700、昇降機構90を構成するモータ92、ゲートバルブ160等は、制御手段80によって制御される。   Next, a method for heat-treating the wafer W using the heat treatment apparatus described above will be described. Note that various mechanisms, for example, the rotation driving means 700 constituting the susceptor rotation mechanism, the motor 92 constituting the elevating mechanism 90, the gate valve 160, and the like are controlled by the control means 80.

まず、図1に二点鎖線で示すように、昇降機構90によって昇降台94を上昇させておく。この際には、ピン135の下端は上昇した昇降台94によって突き上げられ、これによってピン135の頂部はサセプタ500よりも上に突き出ることになる。そしてこのピン135の頂部の位置がウェハが搬入出されるウェハ搬入出位置となる。ゲートバルブ160を開ける。ウェハWは、加熱容器100のの側壁110に開口したウェハ搬入出口150を介して基板移載機構(図示せず。)により加熱容器100内に搬入され、サセプタ500の上に突き出たピン135の頂部上に二点鎖線で示したように搭載される。搭載後、ゲートバルブ160を閉じる。   First, as shown by a two-dot chain line in FIG. 1, the lifting platform 94 is raised by the lifting mechanism 90. At this time, the lower end of the pin 135 is pushed up by the raised elevator 94, whereby the top of the pin 135 protrudes above the susceptor 500. The position of the top of this pin 135 is the wafer loading / unloading position where the wafer is loaded / unloaded. The gate valve 160 is opened. The wafer W is loaded into the heating container 100 by the substrate transfer mechanism (not shown) via the wafer loading / unloading port 150 opened in the side wall 110 of the heating container 100, and the pins 135 protruding above the susceptor 500 are loaded. It is mounted on the top as shown by the two-dot chain line. After mounting, the gate valve 160 is closed.

昇降機構90により昇降台94を下降すると、ピン135のサセプタ500に対する高さが下がり、昇降台94が実線で示す位置に来た時点で、ピン135の頂部がサセプタ500の上面よりも下側に位置することになり、ウェハWが実線位置に示すサセプタ500に搭載されるようになる。   When the lifting platform 94 is lowered by the lifting mechanism 90, the height of the pin 135 relative to the susceptor 500 decreases, and when the lifting platform 94 comes to the position indicated by the solid line, the top of the pin 135 is below the upper surface of the susceptor 500. Thus, the wafer W is mounted on the susceptor 500 indicated by the solid line position.

底壁130内の冷却通路133に冷却水を流して底壁130を冷却する。また、加熱容器100内にガス供給口(図示せず)からN2ガスなどの不活性ガスを供給しつつ収納室170に設けた排気口(図示せず)から排気することにより、加熱容器100内の熱処理空間180を不活性ガス雰囲気とする。 Cooling water is passed through the cooling passage 133 in the bottom wall 130 to cool the bottom wall 130. Further, the heating container 100 is exhausted from an exhaust port (not shown) provided in the storage chamber 170 while supplying an inert gas such as N 2 gas from the gas supply port (not shown) into the heating container 100. The heat treatment space 180 inside is an inert gas atmosphere.

回転駆動手段700が駆動されて回転駆動軸701が回転すると、駆動プーリ702からベルト703を介してリング状プーリ301、外部ブラケット302、外部回転リング303からなる外部ロータ300に回転が伝わり、外部ロータ300が回転する。この外部ロータ300の回転が、外部回転リング303に固定した永久磁石304から収納室170内の磁性体404に磁気伝達されて、内部回転リング401、内部ブラケット402、回転ドラム403からなる内部ロータ400に伝わり、サセプタ500が回転する。サセプタ500の回転によりウェハWが回転する。
このとき、外部ロータ300を内部回転リング401よりも高く持ち上げた状態で回転させ、永久磁石304と磁性体404との吸引力を利用して内部ロータ400を収納室170内で磁気浮上させる。
When the rotation drive unit 700 is driven and the rotation drive shaft 701 rotates, the rotation is transmitted from the drive pulley 702 to the external rotor 300 including the ring-shaped pulley 301, the external bracket 302, and the external rotation ring 303 via the belt 703. 300 rotates. The rotation of the outer rotor 300 is magnetically transmitted from the permanent magnet 304 fixed to the outer rotating ring 303 to the magnetic body 404 in the storage chamber 170, and the inner rotor 400 including the inner rotating ring 401, the inner bracket 402, and the rotating drum 403. The susceptor 500 rotates. The wafer W is rotated by the rotation of the susceptor 500.
At this time, the outer rotor 300 is rotated in a state of being lifted higher than the inner rotating ring 401, and the inner rotor 400 is magnetically levitated in the storage chamber 170 using the attractive force between the permanent magnet 304 and the magnetic body 404.

回転が安定したら、ランプユニット200の電源を投入して複数のリング状のランプ202を同時点灯し、加熱容器100の上壁120を介して、ランプ202から熱処理空間180の底壁130に向けて放射光を照射し、熱処理空間180にあるウェハWを高速ランプ加熱する。このとき、収納室170が狭い間隙190の奥に存在するので、底壁130の面積は収納室170の存在によっても増加しないため、ウェハWは均熱加熱される。また、ウェハWの温度は、底壁130の中央部から周辺部に設けた複数の放射温度計に計測されてランプユニット200にフィードバック制御され、また、底壁130の略全面に設けられた冷却通路133を有する冷却機構により、底壁130がバランスよく均一に冷却されるので、ウェハWは均熱加熱される。これによりウェハWを加熱処理する。   When the rotation is stabilized, the lamp unit 200 is turned on to turn on the plurality of ring-shaped lamps 202 at the same time, and from the lamp 202 toward the bottom wall 130 of the heat treatment space 180 through the upper wall 120 of the heating container 100. Radiation light is irradiated to heat the wafer W in the heat treatment space 180 at a high speed. At this time, since the storage chamber 170 exists in the back of the narrow gap 190, the area of the bottom wall 130 does not increase even by the presence of the storage chamber 170, so that the wafer W is uniformly heated. Further, the temperature of the wafer W is measured by a plurality of radiation thermometers provided from the central part to the peripheral part of the bottom wall 130 and feedback-controlled to the lamp unit 200, and the cooling provided on substantially the entire surface of the bottom wall 130. Since the bottom wall 130 is uniformly cooled in a well-balanced manner by the cooling mechanism having the passage 133, the wafer W is uniformly heated. Thereby, the wafer W is heat-treated.

加熱処理後、回転駆動手段700の運転を停止してサセプタ500、ウェハWの回転を止める。ウェハWの加熱処理が終了した後、昇降機構90により昇降台94が上昇し、ピン135の下端は昇降台94とともに上昇し、昇降台94によって突き上げられる。これによってピン135の頂部はサセプタ500の上に突き出ることになり、ウェハWは、この突き出たピン135の頂部上に搭載された状態となる。そしてこのピン135の頂部の位置がウェハが搬入出されるウェハ搬入出位置となり、ゲートバルブ160を開け、加熱容器100の側壁110に開口したウェハ搬入出口150を介して基板移載機構(図示せず。)により加熱容器100の外に搬出される。   After the heat treatment, the operation of the rotation driving means 700 is stopped to stop the rotation of the susceptor 500 and the wafer W. After the heat treatment of the wafer W is completed, the lift 94 is raised by the lift mechanism 90, and the lower end of the pin 135 is lifted together with the lift 94 and pushed up by the lift 94. As a result, the top of the pins 135 protrudes above the susceptor 500, and the wafer W is mounted on the top of the protruding pins 135. The position of the top of the pin 135 is the wafer loading / unloading position where the wafer is loaded / unloaded, the gate valve 160 is opened, and the substrate transfer mechanism (not shown) is opened via the wafer loading / unloading port 150 opened on the side wall 110 of the heating container 100. .) Is carried out of the heating container 100.

以上述べたように本実施の形態によれば、外部ロータ300と内部ロータ400とを加熱容器100の側壁110を介して磁気的に結合して、外部ロータ300の回転運動を内部ロータ400に伝達するようにしたので、ギヤ結合と比べて、加熱容器100内のコンタミネーションの発生を大幅に低減でき、ウェハWの汚染を低減できる。また、磁気結合手段600を用いることにより、加熱容器100の側壁110を介して加熱容器100外から加熱容器100内へ回転運動を伝達できるので、加熱容器100の密閉構造が簡単になり、シール性を向上できる。したがって、真空又は常圧で、大気と遮断された気密構造の加熱容器100内でウェハWを有効に加熱処理できる。   As described above, according to the present embodiment, the external rotor 300 and the internal rotor 400 are magnetically coupled via the side wall 110 of the heating container 100 to transmit the rotational motion of the external rotor 300 to the internal rotor 400. As a result, the occurrence of contamination in the heating container 100 can be greatly reduced and contamination of the wafer W can be reduced as compared with gear coupling. In addition, by using the magnetic coupling means 600, the rotational motion can be transmitted from the outside of the heating container 100 to the inside of the heating container 100 via the side wall 110 of the heating container 100. Therefore, the sealing structure of the heating container 100 is simplified and the sealing property Can be improved. Accordingly, the wafer W can be effectively heat-treated in a hermetic heating container 100 that is shielded from the atmosphere under vacuum or normal pressure.

収納室170の上部に相当する加熱容器100の側壁上部112と底壁中央部131との間を狭い間隙190で構成して、ランプユニット200から収納室170の全てを見通せないようにして、ランプ光の受ける底壁130の面積を低減したので、収納室170の存在により基板外周部が加熱不足になるのを是正でき、ウェハWを均熱加熱することができる。   A narrow gap 190 is formed between the side wall upper portion 112 and the bottom wall central portion 131 of the heating container 100 corresponding to the upper portion of the storage chamber 170 so that the lamp unit 200 cannot see all of the storage chamber 170. Since the area of the bottom wall 130 that receives light is reduced, the presence of the storage chamber 170 can correct the substrate outer peripheral portion from being insufficiently heated, and the wafer W can be heated uniformly.

また、熱処理空間180に導入されたガスを収納室170から排気するようにしたので、磁気結合手段600の内部結合部620により収納室170内でコンタミネーションが発生しても、収納室170から熱処理空間180へ漏れるのを有効に防止できる。したがって、ウェハWの汚染をより低減できる。   Further, since the gas introduced into the heat treatment space 180 is exhausted from the storage chamber 170, even if contamination occurs in the storage chamber 170 by the internal coupling portion 620 of the magnetic coupling means 600, the heat treatment from the storage chamber 170 is performed. Leakage into the space 180 can be effectively prevented. Therefore, contamination of the wafer W can be further reduced.

また、磁気結合手段600の内部結合部620が、内部ロータ400の径方向の荷重を収納室170内で受けるラジアル受け900と、内部ロータ400の軸方向の荷重を収納室170内で受けるスラスト受け800とを備えているので、サセプタ500を支持する内部結合部620を安定に支持でき、サセプタ500の回転がより安定する。したがって、ウェハWを一層均熱加熱することができる。   Further, the internal coupling portion 620 of the magnetic coupling means 600 receives a radial receiver 900 that receives the radial load of the internal rotor 400 in the storage chamber 170, and a thrust receiver that receives the axial load of the internal rotor 400 in the storage chamber 170. 800, the internal coupling portion 620 that supports the susceptor 500 can be stably supported, and the rotation of the susceptor 500 is more stable. Therefore, the wafer W can be heated more uniformly.

また、外部ロータ300を内部回転リング401よりも高く持ち上げた状態で回転させ、永久磁石304と磁性体404との吸引力を利用して、内部ロータ400を収納室170内で磁気浮上させてサセプタ500を回転させるようにしたので、スラスト受け800、ラジアル受け900の荷重ストレスを低減でき、収納室170内でのコンタミネーションをより低減して、ウェハWの汚染をより一層低減することができる。   In addition, the outer rotor 300 is rotated in a state where it is lifted higher than the inner rotating ring 401, and the inner rotor 400 is magnetically levitated in the storage chamber 170 by utilizing the attractive force of the permanent magnet 304 and the magnetic body 404, thereby susceptor. Since 500 is rotated, the load stress of the thrust receiver 800 and the radial receiver 900 can be reduced, contamination in the storage chamber 170 can be further reduced, and contamination of the wafer W can be further reduced.

また、実施の形態の熱処理方法は、加熱容器100内へウェハWを搬入する工程と、加熱容器100の外から加熱容器100の内へ磁気的結合により外部ロータ300の回転運動を内部ロータ400に伝達して、加熱容器100内に搬入されたウェハWを回転する工程と、加熱容器100の外からランプユニット200により回転するウェハWを加熱処理する工程と、加熱処理後、加熱容器100の外へウェハWを搬出する工程とを備えている。上記回転工程では、非接触型の磁気結合により回転運動を加熱容器100内に伝達するので、接触型結合と比べて、加熱容器100内のコンタミネーションの発生を大幅に低減できる。また、磁気結合により、加熱容器100の側壁110を介して加熱容器100外から加熱容器100内へ回転運動を伝達できるので、加熱容器100のシール性を向上できる。また、上述した一連の工程は、制御手段80によってなされるので、一連の工程を容易に実施できる。   In the heat treatment method of the embodiment, the process of loading the wafer W into the heating container 100 and the rotational movement of the external rotor 300 to the inner rotor 400 by magnetic coupling from the outside of the heating container 100 into the heating container 100 are performed. And the step of rotating the wafer W carried into the heating container 100, the step of heat-treating the wafer W rotated by the lamp unit 200 from the outside of the heating container 100, and the outside of the heating container 100 after the heat treatment. And unloading the wafer W. In the rotation process, since the rotational motion is transmitted into the heating container 100 by non-contact type magnetic coupling, the occurrence of contamination in the heating container 100 can be greatly reduced as compared with the contact type coupling. Moreover, since the rotational motion can be transmitted from the outside of the heating container 100 to the inside of the heating container 100 through the side wall 110 of the heating container 100 by magnetic coupling, the sealing performance of the heating container 100 can be improved. Further, since the series of steps described above is performed by the control means 80, the series of steps can be easily performed.

なお、上述した実施の形態では、内部ロータ400がスラスト受け800とラジアル受け900との両方を備えている場合について説明したが、理想的な磁気浮上が実現できれば、スラスト受け800は省略しても良い。   In the above-described embodiment, the case where the inner rotor 400 includes both the thrust receiver 800 and the radial receiver 900 has been described. However, if the ideal magnetic levitation can be realized, the thrust receiver 800 may be omitted. good.

また、実施の形態では、加熱容器100内の底壁130に、底壁中央部131よりも低く設定された底壁外周部132に収納室170を設けるようにした場合について説明したが、本発明の底壁外周部は、底壁に限定されるものではない。底壁外周部には、例えば、加熱容器の底壁と側壁との間に収納室を形成することが可能な壁も含まれる。   In the embodiment, the case where the storage chamber 170 is provided in the bottom wall outer peripheral portion 132 set lower than the bottom wall central portion 131 in the bottom wall 130 in the heating container 100 has been described. The outer peripheral portion of the bottom wall is not limited to the bottom wall. The outer peripheral portion of the bottom wall includes, for example, a wall that can form a storage chamber between the bottom wall and the side wall of the heating container.

実施の形態における熱処理装置を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the heat processing apparatus in embodiment. 実施の形態における熱処理装置の横断面図である。It is a cross-sectional view of the heat processing apparatus in embodiment. 実施の形態における熱処理装置の要部拡大図である。It is a principal part enlarged view of the heat processing apparatus in embodiment. 実施の形態における熱処理装置の要部拡大図である。It is a principal part enlarged view of the heat processing apparatus in embodiment. 従来例における熱処理装置を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the heat processing apparatus in a prior art example.

符号の説明Explanation of symbols

100 加熱容器
110 側壁
120 上壁
130 底壁
135 サセプタ(基板保持手段)
200 ランプユニット
300 外部ロータ
400 内部ロータ
600 磁気結合手段
W 基板
100 Heating container 110 Side wall 120 Upper wall 130 Bottom wall 135 Susceptor (substrate holding means)
200 Lamp unit 300 External rotor 400 Internal rotor 600 Magnetic coupling means W substrate

Claims (4)

円筒状の側壁、上壁、底壁からなる気密構造の容器と、
上記容器内の底壁に底壁外周部よりも高く設定された底壁中央部と、
上記容器内に収納される基板を上記底壁中央部の上方に保持する基板保持手段と、
上記容器の上壁を透過して上記容器内に収容される基板を加熱するランプユニットと、
上記容器の外周に設けられ、上記容器の鉛直軸を中心に回転する円筒状の外部ロータと、
上記容器内の上記底壁中央部の外周に嵌められ、上記基板保持手段を上記外部ロータと同心に回転させる円筒状の内部ロータと、
上記外部ロータと内部ロータとを上記容器の側壁を介して磁気的に結合し、上記外部ロータの回転運動を上記内部ロータに伝達して上記基板保持手段を回転させる磁気結合手段と
を備え
上記磁気結合手段は、上記外部ロータに設けられた磁石と、上記内部ロータに設けられた磁性体と、を有し、
上記基板保持手段を回転させる際に、上記外部ロータに設けられた磁石の側面と上記内部ロータに設けられた磁性体の側面とが高さ方向に重複すると共に、上記外部ローラに設けられた磁石の上面を、上記内部ロータに設けられた磁性体の上面の位置より高い位置に保持し、上記内部ロータを磁気浮上させると共に上記基板保持手段を回転させる
熱処理装置。
An airtight container composed of a cylindrical side wall, an upper wall, and a bottom wall;
A bottom wall central portion set higher than the outer peripheral portion of the bottom wall in the bottom wall in the container;
Substrate holding means for holding the substrate housed in the container above the center of the bottom wall;
A lamp unit that passes through the upper wall of the container and heats the substrate accommodated in the container;
A cylindrical outer rotor that is provided on the outer periphery of the container and rotates about a vertical axis of the container;
A cylindrical inner rotor that is fitted to the outer periphery of the central portion of the bottom wall in the container and rotates the substrate holding means concentrically with the outer rotor;
Magnetic coupling means for magnetically coupling the external rotor and the internal rotor through the side wall of the container, and transmitting the rotational movement of the external rotor to the internal rotor to rotate the substrate holding means ,
The magnetic coupling means includes a magnet provided in the external rotor, and a magnetic body provided in the internal rotor,
When rotating the substrate holding means, the side surface of the magnet provided on the external rotor and the side surface of the magnetic body provided on the internal rotor overlap in the height direction, and the magnet provided on the external roller A heat treatment apparatus that holds the upper surface of the magnetic body at a position higher than the position of the upper surface of the magnetic body provided on the internal rotor, causes the internal rotor to magnetically float, and rotates the substrate holding means .
上記底壁外周部に、上記磁気結合手段を構成する外部結合部と内部結合部のうちの内部結合部を納めるリング状の収納室を設け、
上記収納室の上部を、上記底壁中央部の外周に嵌められる上記内部ロータの回転を許容する間隙を残して覆うようにしたことを特徴とする請求項1に記載の熱処理装置。
A ring-shaped storage chamber is provided in the outer peripheral portion of the bottom wall to store the inner coupling portion of the outer coupling portion and the inner coupling portion constituting the magnetic coupling means,
2. The heat treatment apparatus according to claim 1, wherein an upper portion of the storage chamber is covered with a gap allowing rotation of the internal rotor fitted to an outer periphery of the center portion of the bottom wall.
上記磁気結合手段の上記内部結合部が、内部ロータの径方向の荷重を受けるラジアル受けと、上記内部ロータの軸方向の荷重を受けるスラスト受けとを備えていることを特徴とする請求項2に記載の熱処理装置。   The internal coupling portion of the magnetic coupling means includes a radial receiver that receives a radial load of the internal rotor, and a thrust receiver that receives an axial load of the internal rotor. The heat treatment apparatus as described. 底壁周辺部よりも底壁中央部が高く設定された底壁を有する気密構造の容器内へ基板を
搬入する工程と、
上記容器の外周に設けた筒状の外部ロータの回転運動を、上記容器内の上記底壁中央部の外周に嵌めた筒状の内部ロータに磁気的結合により伝達して、上記内部ロータを回転させることにより上記容器内に搬入された上記基板を回転する工程と、
上記容器の外からランプ加熱により上記回転する基板を加熱処理する工程と、
加熱処理後上記容器の外へ上記基板を搬出する工程と
を備え
上記基板を回転する工程は、上記外部ロータに設けられた磁石の側面と上記内部ロータに設けられた磁性体の側面とが高さ方向に重複すると共に、上記外部ロータに設けられた磁石の上面を、上記内部ロータに設けられた磁性体の上面の位置より高い位置に保持し、上記内部ロータを磁気浮上させると共に上記基板保持手段を回転させる
熱処理方法。
A step of carrying the substrate into an airtight container having a bottom wall that is set to have a center part of the bottom wall higher than the periphery of the bottom wall;
The rotational motion of the cylindrical outer rotor provided on the outer periphery of the container is transmitted by magnetic coupling to the cylindrical inner rotor fitted on the outer periphery of the bottom wall central portion in the container to rotate the inner rotor. A step of rotating the substrate carried into the container by
Heat-treating the rotating substrate by lamp heating from outside the container;
A step of carrying out the substrate out of the container after the heat treatment ,
In the step of rotating the substrate, the side surface of the magnet provided in the external rotor and the side surface of the magnetic body provided in the internal rotor overlap in the height direction, and the top surface of the magnet provided in the external rotor A heat treatment method in which is held at a position higher than the position of the upper surface of the magnetic body provided on the internal rotor, the internal rotor is magnetically levitated and the substrate holding means is rotated .
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