JP5095885B2 - 基板を熱処理するための方法および装置 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、基板、特に半導体ウェーハを熱処理するための装置であって、反応室と、基板の外周面を取り囲みかつ基板から間隔を置いて配置された補償エレメントとが設けられている形式のものに関する。さらに、本発明は、基板、特に半導体ウェーハを、基板の外周面を取り囲みかつ基板から間隔を置いて配置された補償エレメントを備えた反応室内で熱処理するための方法に関する。
【０００２】
このような形式の方法および装置は、ドイツ連邦共和国特許第３６２７５９８号明細書に記載されている。当該装置の反応室には、ウェーハを取り囲むように補償リングが設けられている。この補償リングは、ウェーハの熱処理中にエッジ効果（Ｒａｎｄｅｆｆｅｋｔｅ）を阻止する。補償リングを用いると、たとえば加熱段階ではウェーハの内側範囲に比べて縁部が迅速に加熱されてしまうことが回避され、そして冷却段階ではウェーハの内側範囲に比べて縁部が迅速に冷却されてしまうことが回避される。したがって、補償リングにより、ウェーハ内部の温度不均一性が阻止されるか、または少なくとも減じられる。補償リングは、特に良好な作用を得るために、処理したいウェーハとほぼ同一の平面に位置している。
【０００３】
これまで、補償リングは、処理したい基板のローディングおよびアンローディングの際に基板と一緒に把持されて、持ち込まれるか、もしくは持ち出されている。なぜならば、ハンドリング装置はウェーハに自由に接近することができないからである。
【０００４】
ウェーハと補償リングとをこのように一緒にハンドリングすることは、手間のかかるハンドリング装置を必要とする。このようなハンドリング装置はウェーハ用のグリップ装置の他に補償リング用のグリップ装置をも有しなければならない。さらに、ウェーハと補償リングとを一緒にハンドリングすることにより、補償リングおよび／またはウェーハの損傷の危険も高められる。
【０００５】
米国特許第５６８３５１８号明細書ならびに特開平１０−０９８０４８号公報に基づき、反応室と補償エレメントとを備えた、基板を熱処理するための装置がそれぞれ公知である。この公知の装置では、熱処理の間、基板は補償エレメント上に載置されていて、この補償エレメントと共に反応室内で高さ方向に運動させられる。ローディングおよびアンローディングのためには、各補償エレメントを完全に降下させることにより、基板が、補償エレメントを貫いて延びるプランジャ上に降ろされて載置される。
米国特許第４６９８４８６号明細書に基づき、同じく反応室と補償エレメントとを備えた、基板を熱処理するための装置が公知である。この公知の装置では、熱処理の間、基板は補償エレメント上に載置されており、そしてローディングおよびアンローディングのために補償エレメントと一緒に反応室から進出するように運動させられる。さらに、米国特許第４９５８０６２号明細書にも、反応室と補償エレメントとを備えた、基板を熱処理するための装置が開示されている。この公知の装置では、反応室を開閉しかつ基板のローディングおよびアンローディングを可能にするために、反応室の底部が鉛直方向に運動可能である。
【０００６】
本発明の課題は、反応室内へのウェーハの持込みもしくは反応室からのウェーハの持出しが簡単にされるような、基板を熱処理するための方法および装置を提供することである。
【０００７】
設定された課題は、冒頭で述べた形式の装置から出発して、補償エレメントが、少なくとも部分的に、基板平面に対して相対的に反応室内で旋回可能であることにより解決される。補償エレメントを反応室内で少なくとも部分的に旋回させることにより、ハンドリング装置がウェーハに直接に接近することが可能となる。なぜならば、補償エレメントがハンドリング装置の接近路範囲から離脱する方向に旋回可能であるからである。この場合、ウェーハへの自由な接近を可能にするためには、必ずしも補償エレメント全体を旋回させる必要はなく、補償エレメントを部分的に旋回させるだけで十分となる。
【０００８】
補償リングまたは補償リングの一部のために、反応室内に旋回装置が設けられていると有利である。これにより、このような装置を外部から持ち込む必要がなくなる。
【０００９】
本発明の別の有利な構成では、前記旋回装置が、実質的に補償エレメントから間隔を置いて配置されていて、少なくとも１つの結合エレメントによってこの補償エレメントに結合されている。旋回装置を補償エレメントから間隔を置いて配置することにより、旋回装置が補償エレメントに対して全く熱影響を与えないか、または僅かな熱影響しか与えないことが確保される。
【００１０】
前記旋回装置が、半円形の部材を有しており、該部材が、補償エレメントの外側半径よりも大きく形成された内側半径を有していると有利である。これにより、基板の熱処理に与えられる影響ができるだけ少なく抑えられる。旋回装置の単純な構造を得るためには、半円形の部材の自由端部が、反応室内に旋回可能に取り付けられている。
【００１１】
本発明の別の有利な構成では、補償エレメント自体が旋回可能に支承されており、これにより旋回可能性が特に簡単に得られる。
【００１２】
処理したい基板の典型的な形状を考慮して、補償エレメントはリングエレメントであると有利である。本発明のさらに別の有利な構成では、補償エレメントが複数のセグメントから成っており、これにより補償エレメントの製造が容易になる。このことは、特に大きな基板に云える。なぜならば、補償エレメントは典型的には基板と同じ材料から成っており、したがって補償エレメントを所要の大きさで一体に製造することは困難であるからである。これらのセグメントはそれぞれ６０゜の角度セグメントを有していると有利である。小さな基板ならびに処理したい基板と同じ材料から成っていない補償エレメントのためには、補償エレメントが一体に形成されていると有利である。
【００１３】
本発明のさらに別の特に有利な構成では、旋回装置が、反応室に設けられた室ドアの運動によって制御可能であって、特に室ドアの開放または閉鎖によって自動的に制御可能である。室ドアの運動と共に行われる自動的な旋回により、特に単純な操作機構が得られる。自動的な旋回により、さらに、室ドアが開放された状態でウェーハに対する接近路が解放されていることが確保される。
【００１４】
設定された課題はさらに、本発明によれば、冒頭で述べた方法から出発して、基板の挿入および／または取出しを容易にするために、補償エレメントを少なくとも部分的に、基板平面に対して相対的に反応室内で旋回させることによっても解決される。これにより、やはり基板に対する接近路が解放され、したがって基板を障害なしに持ち込みかつ持ち出すことができるという利点が得られる。
【００１５】
反応室に設けられた室ドアの開放または閉鎖によって、補償エレメントを自動的に旋回させると有利である。これにより、室ドアが開放された状態では、基板に対する接近路が解放されていることが自動的に確保されている。
【００１６】
以下に、本発明の有利な実施例を図面につき詳しく説明する。
【００１７】
図１および図２には、半導体ウェーハ２を高速熱処理するための装置１が示されている。この装置１は反応室５を有しており、この反応室５は上側の石英プレート７および下側の石英プレート８と、側方のライニングエレメント９とによって形成される。両石英プレート７，８および側方のライニングエレメント９は、それぞれ１つのハウジング１０内に収容されている。半導体ウェーハ２を加熱するためには、放射線源（図示しない）が設けられている。
【００１８】
反応室５の内部には、複数の載置装置１２が設けられており、半導体ウェーハ２はこれらの載置装置１２の上に降ろされて載置される。これらの載置装置１２は１つの回転プレート１４に設けられており、この回転プレート１４はウェーハを回転させるための装置（図示しない）を介して駆動される。
【００１９】
半導体ウェーハ２の外周面を取り囲むように、補償リングエレメント１５が配置されている。この補償リングエレメント１５は複数のリングセグメント１６，１７，１８，１９に分割されている。図示の実施例では、これらのリングセグメント１６，１７，１８，１９がそれぞれ６０゜の角度セグメントを有している。ただし、これらのリングセグメントは６０゜よりも大きい角度または６０゜よりも小さい角度を成していてもよい。この補償リングはセグメントに分割された状態で図示されているが、しかし補償リングを１つの部分から一体に形成することも可能である。
【００２０】
リングセグメント１６はウェブ２０を介して、ほぼ半円形の旋回可能な昇降エレメント２２に結合されている。この昇降エレメント２２の自由端部は、符号２３で示したように反応室５内に旋回可能に取り付けられている。旋回可能な昇降エレメント２２からは、操作レバー２７が延びており、この操作レバー２７はハウジング１０に設けられた挿入・取出し開口内にまで延びている。この操作レバー２７は反応室５のドア（図示しない）と接触しているので、このドアの開閉動作によって操作レバー２７は二重矢印Ａにより示したように昇降させられ、つまり降下させられるか、もしくは持ち上げられる。
【００２１】
旋回可能な昇降エレメント２２には結合されていないリングセグメント１７，１８，１９は、環状の支持エレメント３０に沿って位置している。この支持エレメント３０は下側の石英プレート８に設けられた少なくとも１つの突出部３１に支持されていて、ウェブ３２を介してリングセグメント１７，１８，１９を反応室５内で定位置に保持している。この支持エレメント３０は回転プレート１４から間隔を置いて配置されているので、これらのリングセグメント１７，１８，１９は半導体ウェーハ２の回転中に定位置に留まる。
【００２２】
半導体ウェーハ２は熱処理の目的で、ハンドリング装置（図示しない）を介して反応室５内に持ち込まれて、載置装置１２上に載置される。半導体ウェーハ２を持ち込むためには、リングセグメント１６が旋回可能な昇降エレメント２２を介して旋回動作によって降下させられる（図２、図５および図６に認められる）。これにより、ハンドリング装置の運動範囲が解放される。昇降エレメント２２の旋回動作は、反応室ドア（図示しない）の開放によって自動的に行われる。反応室ドアは操作レバー２７を介して昇降エレメント２２に開放運動を伝達する。半導体ウェーハ２が載置装置１２上に載置された後に、反応室５からハンドリング装置が引き出され、反応室ドアが閉鎖される。これにより、操作レバー２７と昇降エレメント２２とが、ひいてはリングセグメント１６が、図１、図３および図４に示した位置にまで運動する。この位置において、リングセグメント１６はその他のリングセグメント１７，１８，１９と共に、半導体ウェーハ２を取り囲む、ほぼ閉じられた１つの補償リングを形成する。
【００２３】
この位置で、半導体ウェーハ２は熱処理に施される。反応室５から半導体ウェーハ２を取り出す際には、上記過程が逆の順序で行われる。反応室ドアの開放によって、リングセグメント１６が降下させられ、これにより、ハンドリング装置による半導体ウェーハ２への接近路が解放される。ハンドリング装置は半導体ウェーハ２を把持し、この半導体ウェーハ２を反応室５から持ち出す。次いで、新しい半導体ウェーハ２を、上で説明したようにして反応室５に持ち込むことができる。
【００２４】
以上、本発明を１つの有利な実施例につき説明したが、しかし当業者にとっては、本発明の思想から逸脱することなしに多数の別の構成、改良形および変化形が可能となる。特に、旋回可能な昇降エレメント２２と操作レバー２７とを別の形式で構成するか、もしくはこれらの構成部分ための別の操作手段を設けることが可能である。また、既に上で述べたように、補償リング１５は必ずしもセグメントに分割されている必要はない。また、補償リング１５もしくは補償リング１５のセグメントを、旋回可能な昇降エレメントの使用なしに反応室内に旋回可能に取り付けることも可能である。これにより、別個の昇降エレメントを不要にすることができ、補償リング１５自体を旋回させるための操作エレメントしか必要とならなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 基板を熱処理するための装置を部分的に断面して示す斜視図であり、ただし図面を簡単にするために一部が省略されている。
【図２】 図１に示した斜視図と同様の斜視図であり、ただし補償リングセグメントが、降下させられた位置で図示されている。
【図３】 図１に示した装置を、補償リングセグメントが持ち上げられた状態で示す部分断面図である。
【図４】 補償リングセグメントを、持ち上げられた位置で示す拡大断面図である。
【図５】 図３と同様の断面図であり、ただし補償リングセグメントが、降下させられた位置で示されている。
【図６】 補償リングセグメントを、降下させられた位置で示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１ 装置、 ２ 半導体ウェーハ、 ５ 反応室、 ７，８ 石英プレート、 ９ ライニングエレメント、 １０ ハウジング、 １２ 載置装置、 １４ 回転プレート、 １５ 補償リングエレメント、 １６，１７，１８，１９ リングセグメント、 ２０ ウェブ、 ２２ 昇降エレメント、 ２３ 自由端部、 ２７ 操作レバー、 ３０ 支持エレメント、 ３１ 突出部、 ３２ ウェブ

Claims (7)

1. 基板（２）を熱処理するための装置（１）であって、反応室（５）と、該反応室（５）内で基板（２）の外周面を取り囲みかつ基板（２）から間隔を置いて配置され、しかもほぼ基板（２）と同一の平面に位置する補償エレメント（１５）とが設けられている形式のものにおいて、反応室（５）が室ドアを有しており、補償リングエレメント（１５）が、複数のリングセグメント（１６，１７，１８，１９）から成っており、これらのリングセグメントのうち前記室ドア側のリングセグメント（１６）が、基板平面に対して相対的に反応室（５）内で、該反応室（５）内に配置された昇降装置（２２，２７）を介して昇降可能であり、前記昇降装置が、半円形の部材（２２）を有しており、該半円形の部材（２２）の自由端部（２３）が、反応室（５）内に旋回可能に取り付けられていることを特徴とする、基板を熱処理するための装置。
2. 前記昇降装置（２２，２７）が、実質的に補償エレメント（１５）から間隔を置いて配置されていて、少なくとも１つの結合エレメント（２０）によって補償エレメント（１５）に結合されている、請求項１記載の装置。
3. 補償エレメント（１５）が、反応室（５）内に昇降可能に支承されている、請求項２記載の装置。
4. 前記昇降装置（２２，２７）が、反応室（５）に設けられた室ドアの運動によって操作可能である、請求項２記載の装置。
5. 前記昇降装置（２２，２７）が、前記室ドアの開放または閉鎖によって自動的に昇降可能である、請求項４記載の装置。
6. 前記セグメントが、それぞれ６０゜の角度セグメントを有している、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置。
7. 前記半円形の部材（２２）が、基板（２）の外側半径よりも大きく形成された内側半径を有している、請求項１記載の装置。

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