JP6096592B2 - Heat treatment equipment - Google Patents

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本発明は、半導体ウェハーや液晶表示装置用ガラス基板等の薄板状の精密電子基板(以下、単に「基板」と称する)に光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置に関する。   The present invention relates to a heat treatment apparatus for heating a thin plate-shaped precision electronic substrate (hereinafter simply referred to as “substrate”) such as a semiconductor wafer or a glass substrate for a liquid crystal display device by irradiating light.

半導体ウェハー等の基板の表面を極めて短時間で加熱する熱処理装置としてフラッシュランプアニール(FLA)装置が用いられている。フラッシュランプアニールは、キセノンフラッシュランプ(以下、単に「フラッシュランプ」とするときにはキセノンフラッシュランプを意味する)を使用して半導体ウェハーの表面にフラッシュ光を照射することにより、半導体ウェハーの表面のみを極めて短時間(数ミリ秒以下)に昇温させる熱処理技術である。   A flash lamp annealing (FLA) apparatus is used as a heat treatment apparatus for heating the surface of a substrate such as a semiconductor wafer in a very short time. Flash lamp annealing uses a xenon flash lamp (hereinafter referred to simply as a “flash lamp” to mean a xenon flash lamp) to irradiate the surface of the semiconductor wafer with flash light so that only the surface of the semiconductor wafer is exposed. This is a heat treatment technique for raising the temperature in a short time (several milliseconds or less).

キセノンフラッシュランプの放射分光分布は紫外域から近赤外域であり、従来のハロゲンランプよりも波長が短く、シリコンの半導体ウェハーの基礎吸収帯とほぼ一致している。よって、キセノンフラッシュランプから半導体ウェハーにフラッシュ光を照射したときには、透過光が少なく半導体ウェハーを急速に昇温することが可能である。また、数ミリ秒以下の極めて短時間のフラッシュ光照射であれば、半導体ウェハーの表面近傍のみを選択的に昇温できることも判明している。このようなフラッシュランプアニールは、例えば半導体ウェハーに注入された不純物の活性化など、ウェハー表面が目標温度に到達している時間を極めて短くすることが要求される処理に好適である。   The radiation spectral distribution of a xenon flash lamp ranges from the ultraviolet region to the near infrared region, has a shorter wavelength than the conventional halogen lamp, and almost coincides with the fundamental absorption band of a silicon semiconductor wafer. Therefore, when the semiconductor wafer is irradiated with flash light from the xenon flash lamp, the semiconductor wafer can be rapidly heated with little transmitted light. Further, it has been found that if the flash light irradiation is performed for a very short time of several milliseconds or less, only the vicinity of the surface of the semiconductor wafer can be selectively heated. Such flash lamp annealing is suitable for a process that requires a very short time for the wafer surface to reach a target temperature, such as activation of impurities implanted into a semiconductor wafer.

特許文献1には、フラッシュランプアニール装置として、ホットプレートに載置して所定の温度にまで予備加熱した半導体ウェハーの表面にフラッシュランプから0.1ミリ秒ないし10ミリ秒の照射時間にてフラッシュ光を照射して当該表面を瞬間的に1000℃以上に加熱する装置が開示されている。   In Patent Document 1, as a flash lamp annealing apparatus, a flash is applied to a surface of a semiconductor wafer that is placed on a hot plate and preheated to a predetermined temperature from the flash lamp with an irradiation time of 0.1 to 10 milliseconds. An apparatus that irradiates light and instantaneously heats the surface to 1000 ° C. or higher is disclosed.

特開2010−238735号公報JP 2010-238735 A

特許文献1に開示されるフラッシュランプアニール装置では、石英のチャンバー窓とチャンバーとの間にOリングを挟み込むとともに、そのチャンバー窓を上部からクランプリング(アルミニウムのフレーム部材)によってチャンバー側に押さえつけることにより、チャンバー内を外部環境から絶縁している。チャンバー内には常に適量な窒素ガスが供給されることによって、酸素濃度が一定以下となるように雰囲気管理されている。チャンバー窓を押さえつけるフレーム部材はネジによってチャンバーに締結されているのであるが、強く締め付けすぎて石英のチャンバー窓を割らないように、その締め付けトルクは一定(例えば、25cNm)に管理されていた。   In the flash lamp annealing apparatus disclosed in Patent Document 1, an O-ring is sandwiched between a quartz chamber window and a chamber, and the chamber window is pressed against the chamber side by a clamp ring (aluminum frame member) from above. The chamber is insulated from the external environment. The atmosphere is controlled so that the oxygen concentration becomes constant or less by always supplying an appropriate amount of nitrogen gas into the chamber. The frame member that presses the chamber window is fastened to the chamber by screws, but the tightening torque is controlled to be constant (for example, 25 cNm) so that the quartz chamber window is not broken too strongly.

しかしながら、生産される半導体ウェハーの微細化が進展するにしたがって、要求されるパーティクル条件が厳しくなり、より厳格な雰囲気管理が必要となってきた。例えば、40nmプロセスでは熱処理時の半導体ウェハー1枚当たりに許容されるパーティクル増加数は粒径0.12μm以上のパーティクルが20個以下であったのが、より微細な28nmプロセスにおいては0.06μm以上のパーティクルを40個以下とすることが要求されている。   However, as the semiconductor wafers to be produced have become finer, the required particle conditions have become stricter, and stricter atmosphere management has become necessary. For example, in the 40 nm process, the allowable increase in the number of particles per semiconductor wafer during heat treatment was 20 or less particles having a particle size of 0.12 μm or more, but in the finer 28 nm process, 0.06 μm or more. The number of particles is required to be 40 or less.

このため、チャンバー窓とチャンバーとの間のシール性を高めるべく、フレーム部材をチャンバーに締結する締め付けトルクを強くすることが検討された。締め付けトルクを強くし、チャンバー窓によってOリングをより強く押さえつけることにより、外部環境からチャンバー内への微量な雰囲気流入をより少なくして半導体ウェハーに付着するパーティクル数を低減することが可能となる。   For this reason, in order to improve the sealing performance between the chamber window and the chamber, it has been studied to increase the tightening torque for fastening the frame member to the chamber. By increasing the tightening torque and pressing the O-ring more strongly by the chamber window, it is possible to reduce the amount of particles adhering to the semiconductor wafer by reducing a small amount of atmosphere flowing from the external environment into the chamber.

しかし、締め付けトルクを強くすることに起因して、フレーム部材とチャンバー窓との接触部分において石英の欠損が発生するという新たな問題が生じた。チャンバー窓に欠損が生じると、その欠損を起点として石英のチャンバー窓全体が割れるおそれがある。その一方、厳しいパーティクル条件を満足できるように、締め付けトルクは一定以上としなければならない。   However, due to the increased tightening torque, a new problem has arisen in that quartz defects occur at the contact portion between the frame member and the chamber window. If a defect occurs in the chamber window, the entire quartz chamber window may break from the defect. On the other hand, the tightening torque must be above a certain level so that severe particle conditions can be satisfied.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、フレーム部材をチャンバーに締結する締め付けトルクを強くしても石英窓の欠損を防止することができる熱処理装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a heat treatment apparatus capable of preventing the quartz window from being lost even if the tightening torque for fastening the frame member to the chamber is increased.

上記課題を解決するため、請求項1の発明は、基板に光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置において、基板を収容するチャンバーと、前記チャンバーの開口を閉塞する石英窓と、前記石英窓を介して前記チャンバー内に光を照射する加熱光源と、前記チャンバーに締結されることにより、前記石英窓の一方面の周縁部に接触して前記石英窓の他方面を前記チャンバーに対して押圧するフレーム部材と、前記石英窓の前記他方面の周縁部と前記チャンバーとの間に挟み込まれる第1のOリングと、前記石英窓の端面および前記チャンバーと前記フレーム部材との間に挟み込まれる第2のOリングと、を備え、前記フレーム部材は、前記石英窓の前記一方面の端縁部よりも内側にて前記周縁部に接触するとともに、前記フレーム部材が前記チャンバーに締結されることによって、前記石英窓が前記第1のOリングを前記チャンバーに対して押圧するとともに、前記フレーム部材が前記第2のOリングを前記石英窓の端面および前記チャンバーに対して押圧することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention of claim 1 is a heat treatment apparatus for heating a substrate by irradiating the substrate with light, a chamber for accommodating the substrate, a quartz window for closing the opening of the chamber, A heating light source for irradiating light into the chamber through a quartz window and a fastening to the chamber so that the other surface of the quartz window is brought into contact with the peripheral portion of the one surface of the quartz window with respect to the chamber A pressing frame member, a first O-ring sandwiched between the peripheral portion of the other surface of the quartz window and the chamber, and an end surface of the quartz window and the chamber and the frame member. with a second O-ring, wherein the frame member is in contact with the peripheral edge also at the inner side than the edge portion of the one surface of the quartz window to the frame When the material is fastened to the chamber, the quartz window presses the first O-ring against the chamber, and the frame member pushes the second O-ring to the end surface of the quartz window and the chamber. It is characterized by pressing against .

また、請求項2の発明は、請求項1の発明に係る熱処理装置において、前記石英窓の内側に向かう前記フレーム部材の端部は前記石英窓の前記一方面から隔離していることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the heat treatment apparatus according to the first aspect of the present invention, the end of the frame member facing the inside of the quartz window is isolated from the one surface of the quartz window. To do.

また、請求項3の発明は、請求項2の発明に係る熱処理装置において、前記フレーム部材は、環状の平面にて前記周縁部に接触する接触部を有することを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the heat treatment apparatus according to the second aspect of the present invention, the frame member has a contact portion that contacts the peripheral edge portion in an annular plane.

また、請求項4の発明は、請求項2の発明に係る熱処理装置において、前記フレーム部材は、断面曲線形状を有して当該曲線形状の一点にて前記周縁部に接触する接触部を有することを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the heat treatment apparatus according to the second aspect of the present invention, the frame member has a cross-sectional curved shape and has a contact portion that contacts the peripheral edge at one point of the curved shape. It is characterized by.

また、請求項5の発明は、請求項2の発明に係る熱処理装置において、前記フレーム部材は、断面W字形状を有して当該W字形状の下端の二点にて前記周縁部に接触する接触部を有することを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the heat treatment apparatus according to the second aspect of the present invention, the frame member has a W-shaped cross section and contacts the peripheral edge at two lower ends of the W-shaped. It has a contact part.

また、請求項の発明は、請求項1から請求項のいずれかの発明に係る熱処理装置において、前記加熱光源は、フラッシュ光を照射するパルス発光ランプを有することを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the heat treatment apparatus according to any one of the first to fifth aspects of the present invention, the heating light source includes a pulsed light emitting lamp that emits flash light.

請求項1から請求項の発明によれば、石英窓をチャンバーに対して押圧するフレーム部材は、石英窓の一方面の端縁部よりも内側にて周縁部に接触するため、当該端縁部は開放されており、フレーム部材をチャンバーに締結する締め付けトルクを強くしても石英窓の欠損を防止することができる。また、石英窓の他方面の周縁部とチャンバーとの間に挟み込まれる第1のOリングと、石英窓の端面およびチャンバーとフレーム部材との間に挟み込まれる第2のOリングと、を備えるため、外部環境からチャンバー内に至るリーク経路が二重にシールされることとなり、パーティクルを含む外部雰囲気のチャンバー内への流入を確実に防止することができる。 According to the first to sixth aspects of the present invention, the frame member that presses the quartz window against the chamber is in contact with the peripheral edge inside the edge of the one surface of the quartz window. The part is open, and even if the tightening torque for fastening the frame member to the chamber is increased, the quartz window can be prevented from being broken. And a first O-ring sandwiched between the peripheral portion of the other surface of the quartz window and the chamber, and a second O-ring sandwiched between the end surface of the quartz window and the chamber and the frame member. The leak path from the external environment to the inside of the chamber is double-sealed, and the inflow of the external atmosphere containing particles into the chamber can be reliably prevented.

特に、請求項2の発明によれば、フレーム部材の端部は石英窓の一方面から隔離しているため、フレーム部材の端部が石英窓に欠損を生じさせることを防止できる。   In particular, according to the second aspect of the present invention, since the end of the frame member is isolated from one surface of the quartz window, it is possible to prevent the end of the frame member from causing a defect in the quartz window.

本発明に係る熱処理装置の構成を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the structure of the heat processing apparatus which concerns on this invention. 図1の熱処理装置のガス路を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the gas path of the heat processing apparatus of FIG. 保持部の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of a holding | maintenance part. ホットプレートを示す平面図である。It is a top view which shows a hot plate. 図1の熱処理装置の構成を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the structure of the heat processing apparatus of FIG. チャンバーの上端部近傍を拡大した部分断面図である。It is the fragmentary sectional view which expanded the upper end part vicinity of the chamber. チャンバー窓を押さえつけるアルミフレームの平面図である。It is a top view of the aluminum frame which presses down a chamber window. アルミフレームの他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of an aluminum frame. アルミフレームの他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of an aluminum frame.

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

まず、本発明に係る熱処理装置の全体構成について概説する。図1は、本発明に係る熱処理装置1の構成を示す縦断面図である。熱処理装置1は、基板として円板形状の半導体ウェハーWに対してフラッシュ光照射を行うことによってその半導体ウェハーWを加熱するフラッシュランプアニール装置である。処理対象となる半導体ウェハーWのサイズは特に限定されるものではないが、例えばφ300mmやφ450mmである。熱処理装置1に搬入される前の半導体ウェハーWには不純物が注入されており、熱処理装置1による加熱処理によって注入された不純物の活性化処理が実行される。なお、図1および以降の各図においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数を誇張または簡略化して描いている。   First, the overall configuration of the heat treatment apparatus according to the present invention will be outlined. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a heat treatment apparatus 1 according to the present invention. The heat treatment apparatus 1 is a flash lamp annealing apparatus that heats a semiconductor wafer W by irradiating a disk-shaped semiconductor wafer W as a substrate with flash light irradiation. The size of the semiconductor wafer W to be processed is not particularly limited, and is, for example, φ300 mm or φ450 mm. Impurities are implanted into the semiconductor wafer W before being carried into the heat treatment apparatus 1, and an activation process of the impurities implanted by the heat treatment by the heat treatment apparatus 1 is executed. In FIG. 1 and the subsequent drawings, the size and number of each part are exaggerated or simplified as necessary for easy understanding.

熱処理装置1は、半導体ウェハーWを収容する略円筒形状のチャンバー6と、複数のフラッシュランプFLを内蔵するランプハウス5と、を備える。また、熱処理装置1は、チャンバー6およびランプハウス5に設けられた各動作機構を制御して半導体ウェハーWの熱処理を実行させる制御部3を備える。   The heat treatment apparatus 1 includes a substantially cylindrical chamber 6 that accommodates a semiconductor wafer W, and a lamp house 5 that houses a plurality of flash lamps FL. Further, the heat treatment apparatus 1 includes a control unit 3 that controls each operation mechanism provided in the chamber 6 and the lamp house 5 to execute the heat treatment of the semiconductor wafer W.

チャンバー6は、ランプハウス5の下方に設けられており、略円筒状の内壁を有するチャンバー側部63、および、チャンバー側部63の下部を覆うチャンバー底部62によって構成される。また、チャンバー側部63およびチャンバー底部62によって囲まれる空間が熱処理空間65として規定される。熱処理空間65の上方は上部開口60とされており、上部開口60にはチャンバー窓61が装着されて閉塞されている。   The chamber 6 is provided below the lamp house 5 and includes a chamber side 63 having a substantially cylindrical inner wall and a chamber bottom 62 covering the lower part of the chamber side 63. A space surrounded by the chamber side 63 and the chamber bottom 62 is defined as a heat treatment space 65. An upper opening 60 is formed above the heat treatment space 65, and a chamber window 61 is attached to the upper opening 60 to be closed.

チャンバー6の天井部を構成するチャンバー窓61は、石英により形成された円板形状部材であり、ランプハウス5から出射されたフラッシュ光を熱処理空間65に透過する石英窓として機能する。チャンバー6の本体を構成するチャンバー底部62およびチャンバー側部63は、例えば、ステンレススチール等の強度と耐熱性に優れた金属材料にて形成されている。また、チャンバー側部63の内側面の上部のガスリング631は、光照射による劣化に対してステンレススチールより優れた耐久性を有するアルミニウム(Al)合金等で形成されている。   The chamber window 61 constituting the ceiling portion of the chamber 6 is a disk-shaped member made of quartz, and functions as a quartz window that transmits the flash light emitted from the lamp house 5 to the heat treatment space 65. The chamber bottom 62 and the chamber side 63 constituting the main body of the chamber 6 are formed of, for example, a metal material having excellent strength and heat resistance such as stainless steel. Further, the gas ring 631 on the upper side of the inner side surface of the chamber side portion 63 is formed of an aluminum (Al) alloy or the like having durability superior to stainless steel against deterioration due to light irradiation.

また、熱処理空間65の気密性を維持するために、チャンバー窓61とチャンバー側部63とはOリングによってシールされている。すなわち、チャンバー窓61の下面周縁部とチャンバー側部63との間にOリングを挟み込むとともに、アルミフレーム90をチャンバー窓61の上面周縁部に当接させ、そのアルミフレーム90をチャンバー側部63にネジ止めすることによって、チャンバー窓61をOリングに押し付けている。なお、アルミフレーム90によるチャンバー窓61の押圧についてはさらに後述する。   Further, in order to maintain the airtightness of the heat treatment space 65, the chamber window 61 and the chamber side portion 63 are sealed by an O-ring. That is, an O-ring is sandwiched between the lower peripheral edge of the chamber window 61 and the chamber side 63 and the aluminum frame 90 is brought into contact with the upper peripheral edge of the chamber window 61 so that the aluminum frame 90 is attached to the chamber side 63. The chamber window 61 is pressed against the O-ring by screwing. The pressing of the chamber window 61 by the aluminum frame 90 will be further described later.

チャンバー底部62には、保持部7を貫通して半導体ウェハーWをその下面(ランプハウス5からの光が照射される側とは反対側の面)から支持するための複数(本実施の形態では3本)の支持ピン70が立設されている。支持ピン70は、例えば石英により形成されており、チャンバー6の外部から固定されているため、容易に取り替えることができる。   The chamber bottom 62 has a plurality (in this embodiment) for supporting the semiconductor wafer W from the lower surface (surface opposite to the side irradiated with light from the lamp house 5) through the holding portion 7. 3) support pins 70 are provided upright. The support pin 70 is made of, for example, quartz and is fixed from the outside of the chamber 6 and can be easily replaced.

チャンバー側部63は、半導体ウェハーWの搬入および搬出を行うための搬送開口部66を有し、搬送開口部66は、軸662を中心に回動するゲートバルブ185により開閉可能とされる。チャンバー側部63における搬送開口部66とは反対側の部位には熱処理空間65に処理ガス(例えば、窒素(N)ガスやヘリウム(He)ガス、アルゴン(Ar)ガス等の不活性ガス、あるいは、酸素(O)ガス等)を導入する導入路81が形成され、その一端は弁82を介して図示省略の給気機構に接続され、他端はチャンバー側部63の内部に形成されるガス導入バッファ83に接続される。また、搬送開口部66には熱処理空間65内の気体を排出する排出路86が形成され、弁87を介して図示省略の排気機構に接続される。 The chamber side 63 has a transfer opening 66 for carrying in and out the semiconductor wafer W, and the transfer opening 66 can be opened and closed by a gate valve 185 that rotates about a shaft 662. In a portion of the chamber side 63 opposite to the transfer opening 66, an inert gas such as a processing gas (for example, nitrogen (N 2 ) gas, helium (He) gas, argon (Ar) gas), etc. Alternatively, an introduction path 81 for introducing oxygen (O 2 ) gas or the like is formed, one end of which is connected to an air supply mechanism (not shown) via a valve 82, and the other end is formed inside the chamber side portion 63. Connected to the gas introduction buffer 83. A discharge passage 86 for discharging the gas in the heat treatment space 65 is formed in the transfer opening 66 and is connected to an exhaust mechanism (not shown) through a valve 87.

図2は、チャンバー6をガス導入バッファ83の位置にて水平面で切断した断面図である。図2に示すように、ガス導入バッファ83は、図1に示す搬送開口部66の反対側においてチャンバー側部63の内周の約1/3に亘って形成されており、導入路81を介してガス導入バッファ83に導かれた処理ガスは、複数のガス供給孔84から熱処理空間65内へと供給される。   FIG. 2 is a cross-sectional view of the chamber 6 cut along a horizontal plane at the position of the gas introduction buffer 83. As shown in FIG. 2, the gas introduction buffer 83 is formed over about 3 of the inner periphery of the chamber side 63 on the opposite side of the transfer opening 66 shown in FIG. Then, the processing gas guided to the gas introduction buffer 83 is supplied into the heat treatment space 65 from the plurality of gas supply holes 84.

また、熱処理装置1は、チャンバー6の内部において半導体ウェハーWを水平姿勢にて保持しつつフラッシュ光照射前にその保持する半導体ウェハーWの予備加熱を行う略円板状の保持部7と、保持部7をチャンバー6の底面であるチャンバー底部62に対して昇降させる保持部昇降機構4と、を備える。図1に示す保持部昇降機構4は、略円筒状のシャフト41、移動板42、ガイド部材43(本実施の形態ではシャフト41の周りに3本配置される)、固定板44、ボールネジ45、ナット46およびモータ40を有する。チャンバー6の下部であるチャンバー底部62には保持部7よりも小さい直径を有する略円形の下部開口64が形成されており、ステンレススチール製のシャフト41は、下部開口64を挿通して、保持部7(厳密には保持部7のホットプレート71)の下面に接続されて保持部7を支持する。   The heat treatment apparatus 1 also includes a substantially disc-shaped holding unit 7 that holds the semiconductor wafer W in a horizontal position inside the chamber 6 and performs preheating of the held semiconductor wafer W before irradiation with flash light. And a holding unit elevating mechanism 4 that elevates the unit 7 with respect to the chamber bottom 62 which is the bottom surface of the chamber 6. 1 includes a substantially cylindrical shaft 41, a moving plate 42, guide members 43 (three arranged around the shaft 41 in the present embodiment), a fixed plate 44, a ball screw 45, It has a nut 46 and a motor 40. A substantially circular lower opening 64 having a smaller diameter than the holding portion 7 is formed in the chamber bottom 62 which is the lower portion of the chamber 6, and the stainless steel shaft 41 is inserted through the lower opening 64 to hold the holding portion. 7 (strictly speaking, the hot plate 71 of the holding unit 7) is connected to the lower surface of the holding unit 7 to support it.

移動板42にはボールネジ45と螺合するナット46が固定されている。また、移動板42は、チャンバー底部62に固定されて下方へと伸びるガイド部材43により摺動自在に案内されて上下方向に移動可能とされる。また、移動板42は、シャフト41を介して保持部7に連結される。   A nut 46 that is screwed into the ball screw 45 is fixed to the moving plate 42. The moving plate 42 is slidably guided by a guide member 43 that is fixed to the chamber bottom 62 and extends downward, and is movable in the vertical direction. Further, the moving plate 42 is connected to the holding unit 7 via the shaft 41.

モータ40は、ガイド部材43の下端部に取り付けられる固定板44に設置され、タイミングベルト401を介してボールネジ45に接続される。保持部昇降機構4により保持部7が昇降する際には、駆動部であるモータ40が制御部3の制御によりボールネジ45を回転し、ナット46が固定された移動板42がガイド部材43に沿って鉛直方向に移動する。この結果、移動板42に固定されたシャフト41が鉛直方向に沿って移動し、シャフト41に接続された保持部7が図1に示す半導体ウェハーWの受渡位置と図5に示す半導体ウェハーWの処理位置との間で滑らかに昇降する。   The motor 40 is installed on a fixed plate 44 attached to the lower end of the guide member 43, and is connected to the ball screw 45 via the timing belt 401. When the holding part 7 is raised and lowered by the holding part raising / lowering mechanism 4, the motor 40 as the driving part rotates the ball screw 45 under the control of the control part 3, and the moving plate 42 to which the nut 46 is fixed follows the guide member 43. Move vertically. As a result, the shaft 41 fixed to the moving plate 42 moves along the vertical direction, and the holding unit 7 connected to the shaft 41 moves between the delivery position of the semiconductor wafer W shown in FIG. 1 and the semiconductor wafer W shown in FIG. Move up and down smoothly between the processing positions.

移動板42の上面には略半円筒状(円筒を長手方向に沿って半分に切断した形状)のメカストッパ451がボールネジ45に沿うように立設されており、仮に何らかの異常により移動板42が所定の上昇限界を超えて上昇しようとしても、メカストッパ451の上端がボールネジ45の端部に設けられた端板452に突き当たることによって移動板42の異常上昇が防止される。これにより、保持部7がチャンバー窓61の下方の所定位置以上に上昇することはなく、保持部7とチャンバー窓61との衝突が防止される。   On the upper surface of the moving plate 42, a mechanical stopper 451 having a substantially semi-cylindrical shape (a shape obtained by cutting the cylinder in half along the longitudinal direction) is provided so as to extend along the ball screw 45. If the upper limit of the mechanical stopper 451 is struck against the end plate 452 provided at the end of the ball screw 45, the moving plate 42 is prevented from rising abnormally. Thereby, the holding part 7 does not rise above a predetermined position below the chamber window 61, and the collision between the holding part 7 and the chamber window 61 is prevented.

また、保持部昇降機構4は、チャンバー6の内部のメンテナンスを行う際に保持部7を手動にて昇降させる手動昇降部49を有する。手動昇降部49はハンドル491および回転軸492を有し、ハンドル491を介して回転軸492を回転することより、タイミングベルト495を介して回転軸492に接続されるボールネジ45を回転して保持部7の昇降を行うことができる。   The holding unit lifting mechanism 4 has a manual lifting unit 49 that manually lifts and lowers the holding unit 7 when performing maintenance inside the chamber 6. The manual elevating part 49 has a handle 491 and a rotating shaft 492. By rotating the rotating shaft 492 via the handle 491, the ball screw 45 connected to the rotating shaft 492 is rotated via the timing belt 495 to hold the holding part. 7 can be moved up and down.

チャンバー底部62の下側には、シャフト41の周囲を囲み下方へと伸びる伸縮自在のベローズ47が設けられ、その上端はチャンバー底部62の下面に接続される。一方、ベローズ47の下端はベローズ下端板471に取り付けられている。べローズ下端板471は、鍔状部材411によってシャフト41にネジ止めされて取り付けられている。保持部昇降機構4により保持部7がチャンバー底部62に対して上昇する際にはベローズ47が収縮され、下降する際にはべローズ47が伸張される。そして、保持部7が昇降する際にも、ベローズ47が伸縮することによって熱処理空間65内の気密状態が維持される。   A telescopic bellows 47 that surrounds the shaft 41 and extends downward is provided below the chamber bottom 62, and its upper end is connected to the lower surface of the chamber bottom 62. On the other hand, the lower end of the bellows 47 is attached to the bellows lower end plate 471. The bellows lower end plate 471 is attached by being screwed to the shaft 41 by a flange-shaped member 411. The bellows 47 is contracted when the holding portion 7 is raised with respect to the chamber bottom 62 by the holding portion lifting mechanism 4, and the bellows 47 is expanded when the holding portion 7 is lowered. When the holding unit 7 moves up and down, the airtight state in the heat treatment space 65 is maintained by the expansion and contraction of the bellows 47.

図3は、保持部7の構成を示す断面図である。保持部7は、半導体ウェハーWを予備加熱(いわゆるアシスト加熱)するホットプレート(加熱プレート)71、および、ホットプレート71の上面に設置されるサセプタ72を有する。保持部7の下面には、既述のように保持部7を昇降するシャフト41が接続される。サセプタ72は石英により形成され、その上面には半導体ウェハーWの位置ずれを防止するピン75が設けられる。サセプタ72は、その下面をホットプレート71の上面に面接触させてホットプレート71上に支持される。これにより、サセプタ72は、ホットプレート71からの熱エネルギーを拡散してサセプタ72上面に載置された半導体ウェハーWに伝達するとともに、メンテナンス時にはホットプレート71から取り外して洗浄可能とされる。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the holding unit 7. The holding unit 7 includes a hot plate (heating plate) 71 for preheating (so-called assist heating) the semiconductor wafer W and a susceptor 72 installed on the upper surface of the hot plate 71. As described above, the shaft 41 that moves up and down the holding unit 7 is connected to the lower surface of the holding unit 7. The susceptor 72 is made of quartz, and a pin 75 for preventing the positional deviation of the semiconductor wafer W is provided on the upper surface thereof. The susceptor 72 is supported on the hot plate 71 with its lower surface brought into surface contact with the upper surface of the hot plate 71. Thus, the susceptor 72 diffuses the thermal energy from the hot plate 71 and transmits it to the semiconductor wafer W placed on the upper surface of the susceptor 72, and can be removed from the hot plate 71 and cleaned during maintenance.

ホットプレート71は、ステンレススチール製の上部プレート73および下部プレート74にて構成される。上部プレート73と下部プレート74との間には、ホットプレート71を加熱するニクロム線等の抵抗加熱線76が配設され、導電性のニッケル(Ni)ロウが充填されて封止されている。また、上部プレート73および下部プレート74の端部はロウ付けにより接着されている。   The hot plate 71 includes an upper plate 73 and a lower plate 74 made of stainless steel. A resistance heating wire 76 such as a nichrome wire for heating the hot plate 71 is disposed between the upper plate 73 and the lower plate 74, and is filled with a conductive nickel (Ni) solder and sealed. The end portions of the upper plate 73 and the lower plate 74 are bonded by brazing.

図4は、ホットプレート71を示す平面図である。図4に示すように、ホットプレート71は、保持される半導体ウェハーWと対向する領域の中央部に同心円状に配置される円板状のゾーン711および円環状のゾーン712、並びに、ゾーン712の周囲の略円環状の領域を周方向に4等分割した4つのゾーン713〜716を備え、各ゾーン間には若干の間隙が形成されている。また、ホットプレート71には、支持ピン70が挿通される3つの貫通孔77が、ゾーン711とゾーン712との隙間の周上に120°毎に設けられる。   FIG. 4 is a plan view showing the hot plate 71. As shown in FIG. 4, the hot plate 71 includes a disc-shaped zone 711 and an annular zone 712 that are concentrically arranged in a central portion of a region facing the held semiconductor wafer W, and a zone 712. There are four zones 713 to 716 obtained by equally dividing a peripheral substantially annular region into four equal parts in the circumferential direction, and a slight gap is formed between the zones. The hot plate 71 is provided with three through holes 77 through which the support pins 70 are inserted, every 120 ° on the circumference of the gap between the zone 711 and the zone 712.

6つのゾーン711〜716のそれぞれには、相互に独立した抵抗加熱線76が周回するように配設されてヒータが個別に形成されており、各ゾーンに内蔵されたヒータにより各ゾーンが個別に加熱される。保持部7に保持された半導体ウェハーWは、6つのゾーン711〜716に内蔵されたヒータにより加熱される。また、ゾーン711〜716のそれぞれには、熱電対を用いて各ゾーンの温度を計測するセンサ710が設けられている。各センサ710は略円筒状のシャフト41の内部を通り制御部3に接続される。   In each of the six zones 711 to 716, heaters are individually formed so that mutually independent resistance heating wires 76 circulate, and each zone is individually formed by a heater built in each zone. Heated. The semiconductor wafer W held by the holding unit 7 is heated by heaters built in the six zones 711 to 716. Each of the zones 711 to 716 is provided with a sensor 710 that measures the temperature of each zone using a thermocouple. Each sensor 710 passes through the inside of a substantially cylindrical shaft 41 and is connected to the control unit 3.

ホットプレート71が加熱される際には、センサ710により計測される6つのゾーン711〜716のそれぞれの温度が予め設定された所定の温度になるように、各ゾーンに配設された抵抗加熱線76への電力供給量が制御部3により制御される。制御部3による各ゾーンの温度制御はPID(Proportional,Integral,Derivative)制御により行われる。ホットプレート71では、半導体ウェハーWの熱処理(複数の半導体ウェハーWを連続的に処理する場合は、全ての半導体ウェハーWの熱処理)が終了するまでゾーン711〜716のそれぞれの温度が継続的に計測され、各ゾーンに配設された抵抗加熱線76への電力供給量が個別に制御されて、すなわち、各ゾーンに内蔵されたヒータの温度が個別に制御されて各ゾーンの温度が設定温度に維持される。なお、各ゾーンの設定温度は、基準となる温度から個別に設定されたオフセット値だけ変更することが可能とされる。   When the hot plate 71 is heated, the resistance heating wire disposed in each zone is set so that the temperature of each of the six zones 711 to 716 measured by the sensor 710 becomes a predetermined temperature. The amount of power supplied to 76 is controlled by the control unit 3. The temperature control of each zone by the control unit 3 is performed by PID (Proportional, Integral, Derivative) control. In the hot plate 71, the temperature of each of the zones 711 to 716 is continuously measured until the heat treatment of the semiconductor wafer W (when plural semiconductor wafers W are continuously processed, the heat treatment of all the semiconductor wafers W) is completed. Then, the power supply amount to the resistance heating wire 76 disposed in each zone is individually controlled, that is, the temperature of the heater built in each zone is individually controlled, and the temperature of each zone becomes the set temperature. Maintained. The set temperature of each zone can be changed by an offset value set individually from the reference temperature.

6つのゾーン711〜716にそれぞれ配設される抵抗加熱線76は、シャフト41の内部を通る電力線を介して電力供給源(図示省略)に接続されている。電力供給源から各ゾーンに至る経路途中において、電力供給源からの電力線は、マグネシア(マグネシウム酸化物)等の絶縁体を充填したステンレスチューブの内部に互いに電気的に絶縁状態となるように配置される。なお、シャフト41の内部は大気開放されている。   The resistance heating wires 76 respectively disposed in the six zones 711 to 716 are connected to a power supply source (not shown) via a power line passing through the inside of the shaft 41. On the way from the power supply source to each zone, the power lines from the power supply source are arranged so as to be electrically insulated from each other inside a stainless tube filled with an insulator such as magnesia (magnesium oxide). The The interior of the shaft 41 is open to the atmosphere.

図1に戻り、ランプハウス5は、チャンバー6の上方に設けられている。ランプハウス5は、筐体51の内側に、複数本(本実施形態では30本)のキセノンフラッシュランプFLからなる光源と、その光源の上方を覆うように設けられたリフレクタ52と、を備えて構成される。また、ランプハウス5の筐体51の底部にはランプ光放射窓53が装着されている。ランプハウス5の床部を構成するランプ光放射窓53は、石英により形成された板状部材である。ランプハウス5がチャンバー6の上方に設置されることにより、ランプ光放射窓53がチャンバー窓61と相対向することとなる。ランプハウス5は、チャンバー6内にて保持部7に保持される半導体ウェハーWにランプ光放射窓53およびチャンバー窓61を介してフラッシュランプFLからフラッシュ光を照射することにより半導体ウェハーWを加熱する。   Returning to FIG. 1, the lamp house 5 is provided above the chamber 6. The lamp house 5 includes a light source including a plurality of (30 in the present embodiment) xenon flash lamps FL and a reflector 52 provided so as to cover the light source inside the housing 51. Composed. A lamp light emission window 53 is attached to the bottom of the casing 51 of the lamp house 5. The lamp light radiation window 53 constituting the floor of the lamp house 5 is a plate-like member made of quartz. By installing the lamp house 5 above the chamber 6, the lamp light emission window 53 faces the chamber window 61. The lamp house 5 heats the semiconductor wafer W by irradiating the semiconductor wafer W held by the holding unit 7 in the chamber 6 with flash light from the flash lamp FL via the lamp light emission window 53 and the chamber window 61. .

複数のフラッシュランプFLは、それぞれが長尺の円筒形状を有する棒状ランプであり、それぞれの長手方向が保持部7に保持される半導体ウェハーWの主面に沿って(つまり水平方向に沿って)互いに平行となるように平面状に配列されている。よって、フラッシュランプFLの配列によって形成される平面も水平面である。複数のフラッシュランプFLの配列によって形成される平面の平面エリアは少なくとも保持部7に保持される半導体ウェハーWよりも大きい。   Each of the plurality of flash lamps FL is a rod-shaped lamp having a long cylindrical shape, and the longitudinal direction of each of the flash lamps FL is along the main surface of the semiconductor wafer W held by the holding unit 7 (that is, along the horizontal direction). They are arranged in a plane so as to be parallel to each other. Therefore, the plane formed by the arrangement of the flash lamps FL is also a horizontal plane. The plane area of the plane formed by the arrangement of the plurality of flash lamps FL is at least larger than the semiconductor wafer W held by the holding unit 7.

キセノンフラッシュランプFLは、その内部にキセノンガスが封入されその両端部にコンデンサーに接続された陽極および陰極が配設された棒状のガラス管(放電管)と、該ガラス管の外周面上に付設されたトリガー電極とを備える。キセノンガスは電気的には絶縁体であることから、コンデンサーに電荷が蓄積されていたとしても通常の状態ではガラス管内に電気は流れない。しかしながら、トリガー電極に高電圧を印加して絶縁を破壊した場合には、コンデンサーに蓄えられた電気がガラス管内に瞬時に流れ、そのときのキセノンの原子あるいは分子の励起によって光が放出される。このようなキセノンフラッシュランプFLにおいては、予めコンデンサーに蓄えられていた静電エネルギーが0.1ミリセカンドないし100ミリセカンドという極めて短い光パルスに変換されることから、連続点灯の光源に比べて極めて強い光を照射し得るという特徴を有する。すなわち、フラッシュランプFLは、1秒未満の極めて短い時間で瞬間的に発光するパルス発光ランプである。なお、フラッシュランプFLの発光時間は、フラッシュランプFLに電力供給を行うランプ電源のコイル定数によって調整することができる。   The xenon flash lamp FL has a rod-shaped glass tube (discharge tube) in which xenon gas is sealed and an anode and a cathode connected to a capacitor at both ends thereof, and an outer peripheral surface of the glass tube. And a triggered electrode. Since xenon gas is an electrical insulator, electricity does not flow into the glass tube under normal conditions even if electric charges are accumulated in the capacitor. However, when the insulation is broken by applying a high voltage to the trigger electrode, the electricity stored in the capacitor flows instantaneously in the glass tube, and light is emitted by excitation of atoms or molecules of xenon at that time. In such a xenon flash lamp FL, the electrostatic energy stored in the capacitor in advance is converted into an extremely short light pulse of 0.1 millisecond to 100 millisecond. It has the feature that it can irradiate strong light. That is, the flash lamp FL is a pulse light emitting lamp that emits light instantaneously in an extremely short time of less than 1 second. The light emission time of the flash lamp FL can be adjusted by the coil constant of the lamp power source that supplies power to the flash lamp FL.

また、リフレクタ52は、複数のフラッシュランプFLの上方にそれら全体を覆うように設けられている。リフレクタ52の基本的な機能は、複数のフラッシュランプFLから出射されたフラッシュ光を保持部7の側に反射するというものである。リフレクタ52はアルミニウム合金板にて形成されており、その表面(フラッシュランプFLに臨む側の面)はブラスト処理により粗面化加工が施されている。このような粗面化加工を施しているのは、リフレクタ52の表面が完全な鏡面であると、複数のフラッシュランプFLからの反射光の強度に規則パターンが生じて半導体ウェハーWの表面温度分布の均一性が低下するためである。   In addition, the reflector 52 is provided above the plurality of flash lamps FL so as to cover all of them. The basic function of the reflector 52 is to reflect flash light emitted from the plurality of flash lamps FL toward the holding unit 7. The reflector 52 is formed of an aluminum alloy plate, and the surface (the surface facing the flash lamp FL) is roughened by blasting. The roughening process is performed when the surface of the reflector 52 is a perfect mirror surface, and a regular pattern is generated in the intensity of the reflected light from the plurality of flash lamps FL, so that the surface temperature distribution of the semiconductor wafer W is obtained. This is because the uniformity of the is reduced.

また、制御部3は、熱処理装置1に設けられた上記の種々の動作機構を制御する。制御部3のハードウェアとしての構成は一般的なコンピュータと同様である。すなわち、制御部3は、各種演算処理を行うCPU、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるROM、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるRAMおよび制御用ソフトウェアやデータなどを記憶しておく磁気ディスクを備えている。制御部3のCPUが所定の処理プログラムを実行することによって熱処理装置1における処理が進行する。   Further, the control unit 3 controls the various operation mechanisms provided in the heat treatment apparatus 1. The configuration of the control unit 3 as hardware is the same as that of a general computer. That is, the control unit 3 stores a CPU that performs various arithmetic processes, a ROM that is a read-only memory that stores basic programs, a RAM that is a readable and writable memory that stores various information, control software, data, and the like. It has a magnetic disk. The processing in the heat treatment apparatus 1 proceeds as the CPU of the control unit 3 executes a predetermined processing program.

上記の構成以外にも熱処理装置1は、半導体ウェハーWの熱処理時にフラッシュランプFLおよびホットプレート71から発生する熱エネルギーによるチャンバー6およびランプハウス5の過剰な温度上昇を防止するため、様々な冷却用の構造を備えている。例えば、チャンバー6のチャンバー側部63およびチャンバー底部62には水冷管(図示省略)が設けられている。また、ランプハウス5は、内部に気体流を形成して排熱するための気体供給管55および排気管56が設けられて空冷構造とされている(図1,5参照)。また、チャンバー窓61とランプ光放射窓53との間隙にも空気が供給され、ランプハウス5およびチャンバー窓61を冷却する。   In addition to the above configuration, the heat treatment apparatus 1 is used for various cooling purposes in order to prevent excessive temperature rise of the chamber 6 and the lamp house 5 due to the heat energy generated from the flash lamp FL and the hot plate 71 during the heat treatment of the semiconductor wafer W. It has the structure of For example, water-cooled tubes (not shown) are provided on the chamber side 63 and the chamber bottom 62 of the chamber 6. The lamp house 5 has an air cooling structure provided with a gas supply pipe 55 and an exhaust pipe 56 for exhausting heat by forming a gas flow therein (see FIGS. 1 and 5). Air is also supplied to the gap between the chamber window 61 and the lamp light emission window 53 to cool the lamp house 5 and the chamber window 61.

次に、アルミフレーム90によるチャンバー窓61の押圧について説明を続ける。図6は、チャンバー6の上端部近傍を拡大した部分断面図である。チャンバー6のチャンバー側部63の上面には円環状に溝67が形設されている。その溝67に円環状のOリング68(第1のOリング)が嵌め込まれる。Oリング68は、例えば耐熱性および耐薬品性に優れたフッ素ゴム(FKM)にて形成されており、その最高仕様温度は約300℃である。Oリング68の直径(溝67の直径と等しい)は半導体ウェハーWの直径よりも小さい。また、Oリング68の断面(周方向に垂直な面で切断した断面)の直径は溝67の深さよりも大きい。   Next, the description of the pressing of the chamber window 61 by the aluminum frame 90 will be continued. FIG. 6 is an enlarged partial cross-sectional view of the vicinity of the upper end portion of the chamber 6. An annular groove 67 is formed on the upper surface of the chamber side portion 63 of the chamber 6. An annular O-ring 68 (first O-ring) is fitted into the groove 67. The O-ring 68 is made of, for example, fluororubber (FKM) excellent in heat resistance and chemical resistance, and its maximum specification temperature is about 300 ° C. The diameter of the O-ring 68 (equal to the diameter of the groove 67) is smaller than the diameter of the semiconductor wafer W. In addition, the diameter of the cross section of the O-ring 68 (cross section cut by a plane perpendicular to the circumferential direction) is larger than the depth of the groove 67.

石英の円板形状のチャンバー窓61は、Oリング68を挟み込んでチャンバー6に装着される。具体的には、チャンバー窓61の下面の周縁部がOリング68に接触するようにチャンバー窓61がチャンバー側部63に装着される。   A quartz disk-shaped chamber window 61 is attached to the chamber 6 with an O-ring 68 interposed therebetween. Specifically, the chamber window 61 is attached to the chamber side portion 63 so that the peripheral edge portion of the lower surface of the chamber window 61 contacts the O-ring 68.

Oリング68を挟み込んでチャンバー6に装着されたチャンバー窓61の上側からアルミフレーム90によって押さえつける。図7は、チャンバー窓61を押さえつけるアルミフレーム90の平面図である。アルミフレーム90は、アルミニウム(Al)にて形成された円環形状の部材である。図6に示すように、アルミフレーム90は、固定部91および鍔部92を備える。本実施形態の鍔部92は、2箇所で屈曲する断面形状を有しており、先端部93、中間部94および基端部95を備える。鍔部92は、中間部94がチャンバー窓61側にせり出すように屈曲している。   The O-ring 68 is sandwiched and pressed by the aluminum frame 90 from the upper side of the chamber window 61 attached to the chamber 6. FIG. 7 is a plan view of an aluminum frame 90 that holds the chamber window 61 down. The aluminum frame 90 is an annular member formed of aluminum (Al). As shown in FIG. 6, the aluminum frame 90 includes a fixing portion 91 and a flange portion 92. The flange portion 92 of this embodiment has a cross-sectional shape that is bent at two locations, and includes a distal end portion 93, an intermediate portion 94, and a proximal end portion 95. The flange portion 92 is bent so that the intermediate portion 94 protrudes toward the chamber window 61 side.

鍔部92の中間部94をチャンバー窓61の上面に当接させつつ、ネジ96によって固定部91をチャンバー側部63に締結することにより、アルミフレーム90をチャンバー6に固定するとともに、鍔部92がチャンバー窓61を下側に押圧する。図7に示すように、アルミフレーム90は、周方向に沿って30°毎に配置された12本のネジ96によってチャンバー側部63に締結される。ネジ96としては、耐熱性および耐摩耗性の向上を目的として、ステンレス製のネジにチタンナイトライド(TiN)をコーティングしたものを用いている。この場合、締結後のネジ96の緩みを防止するため、TiNコーティングの剥がれていないネジ96を用いるのが望ましい。また、ネジ96を締結するときの締め付けトルクは150cNm〜300cNmに管理されている。さらに、ネジ96の締結時には、スプリングワッシャー97を介挿している(図6)。これにより、ネジ96が緩むのを確実に防止することができる。   The aluminum frame 90 is fixed to the chamber 6 by fastening the fixing portion 91 to the chamber side portion 63 with the screw 96 while the intermediate portion 94 of the flange portion 92 is in contact with the upper surface of the chamber window 61, and the flange portion 92. Presses the chamber window 61 downward. As shown in FIG. 7, the aluminum frame 90 is fastened to the chamber side portion 63 by twelve screws 96 arranged every 30 ° along the circumferential direction. As the screw 96, for the purpose of improving heat resistance and wear resistance, a stainless steel screw coated with titanium nitride (TiN) is used. In this case, in order to prevent loosening of the screw 96 after fastening, it is desirable to use the screw 96 from which the TiN coating is not removed. Further, the tightening torque when the screw 96 is fastened is controlled to 150 cNm to 300 cNm. Further, a spring washer 97 is inserted when the screw 96 is fastened (FIG. 6). Thereby, it can prevent reliably that the screw | thread 96 loosens.

等間隔で配置された12本のネジ96によってアルミフレーム90をチャンバー側部63に締結することにより、鍔部92が均等な圧力にてチャンバー窓61の下面をチャンバー6に対して押圧する。チャンバー窓61の下面とチャンバー6のチャンバー側部63との間にはOリング68が挟み込まれているため、アルミフレーム90の鍔部92がチャンバー窓61を下側に押圧するとOリング68が変形して圧縮される。これにより、チャンバー窓61の下面周縁部とチャンバー側部63との間が密封されることとなる。アルミフレーム90をチャンバー6に締結するネジ96の締め付けトルクが150cNm〜300cNmと従来(25cNm)よりも顕著に強いため、チャンバー窓61とチャンバー6との間のシール性を高めることができる。なお、Oリング68を挟み込んでチャンバー窓61は12箇所でネジ96によってチャンバー側部63に締結されているため、締結後においてもチャンバー窓61の下面はチャンバー側部63には直接接触しない。   By fastening the aluminum frame 90 to the chamber side portion 63 with twelve screws 96 arranged at equal intervals, the flange portion 92 presses the lower surface of the chamber window 61 against the chamber 6 with equal pressure. Since an O-ring 68 is sandwiched between the lower surface of the chamber window 61 and the chamber side 63 of the chamber 6, when the flange 92 of the aluminum frame 90 presses the chamber window 61 downward, the O-ring 68 is deformed. And compressed. As a result, the space between the lower peripheral edge of the chamber window 61 and the chamber side 63 is sealed. Since the tightening torque of the screw 96 for fastening the aluminum frame 90 to the chamber 6 is 150 cNm to 300 cNm, which is significantly stronger than the conventional (25 cNm), the sealing performance between the chamber window 61 and the chamber 6 can be improved. Since the chamber window 61 is fastened to the chamber side 63 by screws 96 at 12 positions with the O-ring 68 interposed therebetween, the lower surface of the chamber window 61 does not directly contact the chamber side 63 even after fastening.

また、図6および図7に明示するように、アルミフレーム90は、円環状の平面である中間部94によってチャンバー窓61の上面の周縁部に接触している。そして、アルミフレーム90の先端部93および基端部95はチャンバー窓61の上面に接触していない。図6に示すように、アルミフレーム90の中間部94は、チャンバー窓61の上面の端縁部61aよりも内側にて周縁部に接触している。従って、チャンバー窓61の上面の端縁部61aには、アルミフレーム90の鍔部92は接触しておらず、当該端縁部61aは開放されている。なお、強い締め付けトルクによってネジ96を締結した場合には、鍔部92の基端部95が変形することもあるが、それでも鍔部92がチャンバー窓61の上面の端縁部61aに接触するには至らない。   As clearly shown in FIGS. 6 and 7, the aluminum frame 90 is in contact with the peripheral edge portion of the upper surface of the chamber window 61 by an intermediate portion 94 that is an annular plane. The distal end portion 93 and the proximal end portion 95 of the aluminum frame 90 are not in contact with the upper surface of the chamber window 61. As shown in FIG. 6, the intermediate portion 94 of the aluminum frame 90 is in contact with the peripheral portion on the inner side of the edge portion 61 a on the upper surface of the chamber window 61. Therefore, the flange portion 92 of the aluminum frame 90 is not in contact with the edge portion 61a on the upper surface of the chamber window 61, and the edge portion 61a is open. When the screw 96 is fastened by a strong tightening torque, the base end portion 95 of the flange 92 may be deformed, but the flange 92 still contacts the edge 61a of the upper surface of the chamber window 61. Is not reached.

さらに、図6に示すように、先端部93の内側先端、つまりチャンバー窓61の内側へと向かうアルミフレーム90の鍔部92の端部はチャンバー窓61の上面から隔離している。すなわち、鍔部92は、中間部94が先端部93および基端部95よりもチャンバー窓61側にせり出すように屈曲しているため、チャンバー窓61の上面の端縁部61aがアルミフレーム90に接触しないとともに、アルミフレーム90の鍔部92の内側端部もチャンバー窓61と接触していない。   Further, as shown in FIG. 6, the inner front end of the front end portion 93, that is, the end portion of the flange portion 92 of the aluminum frame 90 facing the inner side of the chamber window 61 is isolated from the upper surface of the chamber window 61. That is, since the flange portion 92 is bent so that the intermediate portion 94 protrudes toward the chamber window 61 from the distal end portion 93 and the base end portion 95, the end edge portion 61 a on the upper surface of the chamber window 61 is formed on the aluminum frame 90. While not contacting, the inner end of the flange 92 of the aluminum frame 90 is not in contact with the chamber window 61.

本実施形態の熱処理装置1においては、Oリング68に加えて、チャンバー窓61の測端面およびチャンバー6とアルミフレーム90との間に挟み込まれるOリング69(第2のOリング)を設けている。Oリング69もOリング68と同様に、例えばフッ素ゴム(FKM)にて形成されている。Oリング69の直径はOリング68の直径よりも大きい。   In the heat treatment apparatus 1 of the present embodiment, in addition to the O-ring 68, an end face of the chamber window 61 and an O-ring 69 (second O-ring) sandwiched between the chamber 6 and the aluminum frame 90 are provided. . Similar to the O-ring 68, the O-ring 69 is made of, for example, fluoro rubber (FKM). The diameter of the O-ring 69 is larger than the diameter of the O-ring 68.

アルミフレーム90の固定部91の内側には、円環形状の押さえ金具98が固設されている。押さえ金具98の断面形状はL字形状である。この押さえ金具98とチャンバー窓61の端面およびチャンバー側部63の上面との間にOリング69を挟み込んでネジ96によってアルミフレーム90を締結する。これにより、Oリング69が変形して圧縮され、Oリング69とチャンバー窓61の端面との間およびOリング69とチャンバー側部63の上面との間が密封される。   An annular holding metal fitting 98 is fixed inside the fixing portion 91 of the aluminum frame 90. The cross-sectional shape of the presser fitting 98 is L-shaped. An O-ring 69 is sandwiched between the presser fitting 98 and the end surface of the chamber window 61 and the upper surface of the chamber side portion 63, and the aluminum frame 90 is fastened by screws 96. Thereby, the O-ring 69 is deformed and compressed, and the space between the O-ring 69 and the end surface of the chamber window 61 and the space between the O-ring 69 and the upper surface of the chamber side portion 63 are sealed.

次に、熱処理装置1における半導体ウェハーWの処理手順について説明する。ここで処理対象となる半導体ウェハーWはイオン注入法により不純物(イオン)が添加された半導体基板である。その不純物の活性化が熱処理装置1によるフラッシュ光照射加熱処理(フラッシュランプアニール)により実行される。以下に説明する熱処理装置1の処理手順は、制御部3が熱処理装置1の各動作機構を制御することにより進行する。   Next, a processing procedure for the semiconductor wafer W in the heat treatment apparatus 1 will be described. The semiconductor wafer W to be processed here is a semiconductor substrate to which impurities (ions) are added by an ion implantation method. The activation of the impurities is performed by flash light irradiation heat treatment (flash lamp annealing) by the heat treatment apparatus 1. The processing procedure of the heat treatment apparatus 1 described below proceeds by the control unit 3 controlling each operation mechanism of the heat treatment apparatus 1.

まず、保持部7が図5に示す処理位置から図1に示す受渡位置に下降する。「処理位置」とは、フラッシュランプFLから半導体ウェハーWに光照射が行われるときの保持部7の位置であり、図5に示す保持部7のチャンバー6内における位置である。また、「受渡位置」とは、チャンバー6に半導体ウェハーWの搬出入が行われるときの保持部7の位置であり、図1に示す保持部7のチャンバー6内における位置である。熱処理装置1における保持部7の基準位置は処理位置であり、処理前にあっては保持部7は処理位置に位置しており、これが処理開始に際して受渡位置に下降するのである。図1に示すように、保持部7が受渡位置にまで下降するとチャンバー底部62に近接し、支持ピン70の先端が保持部7を貫通して保持部7の上方に突出する。   First, the holding unit 7 is lowered from the processing position shown in FIG. 5 to the delivery position shown in FIG. The “processing position” is the position of the holding unit 7 when the semiconductor wafer W is irradiated with light from the flash lamp FL, and is the position in the chamber 6 of the holding unit 7 shown in FIG. Further, the “delivery position” is the position of the holding unit 7 when the semiconductor wafer W is carried in and out of the chamber 6, and is the position of the holding unit 7 shown in FIG. The reference position of the holding unit 7 in the heat treatment apparatus 1 is the processing position. Before the processing, the holding unit 7 is located at the processing position, and this is lowered to the delivery position at the start of processing. As shown in FIG. 1, when the holding portion 7 is lowered to the delivery position, the holding portion 7 comes close to the chamber bottom portion 62, and the tip of the support pin 70 penetrates the holding portion 7 and protrudes above the holding portion 7.

次に、保持部7が受渡位置に下降した後、弁82が開かれてチャンバー6の熱処理空間65内に不活性ガス(本実施形態では、窒素ガス)が供給される。それと同時に、弁87が開かれて熱処理空間65内の気体が排気される。チャンバー6に供給された窒素ガスは、熱処理空間65においてガス導入バッファ83から図2中に示す矢印AR4の方向へと流れ、排出路86および弁87を介して排気機構により排気される。また、チャンバー6に供給された窒素ガスの一部は、べローズ47の内側に設けられる排出口(図示省略)からも排出される。   Next, after the holding unit 7 is lowered to the delivery position, the valve 82 is opened, and an inert gas (in this embodiment, nitrogen gas) is supplied into the heat treatment space 65 of the chamber 6. At the same time, the valve 87 is opened and the gas in the heat treatment space 65 is exhausted. Nitrogen gas supplied to the chamber 6 flows from the gas introduction buffer 83 in the direction of the arrow AR4 shown in FIG. 2 in the heat treatment space 65, and is exhausted by the exhaust mechanism through the exhaust path 86 and the valve 87. A part of the nitrogen gas supplied to the chamber 6 is also discharged from an outlet (not shown) provided inside the bellows 47.

続いて、ゲートバルブ185が開いて搬送開口部66が開放され、装置外部の搬送ロボットにより搬送開口部66を介して半導体ウェハーWがチャンバー6内に搬入され、複数の支持ピン70上に載置される。半導体ウェハーWがチャンバー6内に搬入されると、ゲートバルブ185により搬送開口部66が閉鎖される。そして、保持部昇降機構4により保持部7が受渡位置からチャンバー窓61に近接した処理位置にまで上昇する。保持部7が受渡位置から上昇する過程において、半導体ウェハーWは支持ピン70から保持部7のサセプタ72へと渡され、サセプタ72の上面に保持される。保持部7が処理位置にまで上昇するとサセプタ72に保持された半導体ウェハーWも処理位置に保持されることとなる。   Subsequently, the gate valve 185 is opened to open the transfer opening 66, and the semiconductor wafer W is loaded into the chamber 6 through the transfer opening 66 by the transfer robot outside the apparatus and placed on the plurality of support pins 70. Is done. When the semiconductor wafer W is loaded into the chamber 6, the transfer opening 66 is closed by the gate valve 185. The holding unit lifting mechanism 4 raises the holding unit 7 from the delivery position to a processing position close to the chamber window 61. In the process in which the holding unit 7 is lifted from the delivery position, the semiconductor wafer W is transferred from the support pins 70 to the susceptor 72 of the holding unit 7 and held on the upper surface of the susceptor 72. When the holding unit 7 is raised to the processing position, the semiconductor wafer W held by the susceptor 72 is also held at the processing position.

ホットプレート71の6つのゾーン711〜716のそれぞれは、各ゾーンの内部(上部プレート73と下部プレート74との間)に個別に内蔵されたヒータ(抵抗加熱線76)により所定の温度まで加熱されている。保持部7が処理位置まで上昇して半導体ウェハーWが保持部7と接触することにより、その半導体ウェハーWはホットプレート71に内蔵されたヒータによって予備加熱されて温度が次第に上昇する。   Each of the six zones 711 to 716 of the hot plate 71 is heated to a predetermined temperature by a heater (resistive heating wire 76) individually incorporated in each zone (between the upper plate 73 and the lower plate 74). ing. When the holding unit 7 rises to the processing position and the semiconductor wafer W comes into contact with the holding unit 7, the semiconductor wafer W is preheated by the heater built in the hot plate 71 and the temperature gradually rises.

この処理位置にて約60秒間の予備加熱が行われ、半導体ウェハーWの温度が予め設定された予備加熱温度T1まで上昇する。予備加熱温度T1は、半導体ウェハーWに添加された不純物が熱により拡散する恐れのない、200℃ないし600℃程度、好ましくは350℃ないし550℃程度とされる。また、保持部7とチャンバー窓61との間の距離は、保持部昇降機構4のモータ40の回転量を制御することにより任意に調整することが可能とされている。   Preheating for about 60 seconds is performed at this processing position, and the temperature of the semiconductor wafer W rises to a preset preheating temperature T1. The preheating temperature T1 is set to about 200 ° C. to 600 ° C., preferably about 350 ° C. to 550 ° C., in which impurities added to the semiconductor wafer W are not likely to diffuse due to heat. Further, the distance between the holding unit 7 and the chamber window 61 can be arbitrarily adjusted by controlling the rotation amount of the motor 40 of the holding unit lifting mechanism 4.

約60秒間の予備加熱時間が経過した後、保持部7が処理位置に位置したまま制御部3の制御によりランプハウス5のフラッシュランプFLから半導体ウェハーWへ向けてフラッシュ光が照射される。このとき、フラッシュランプFLから放射されるフラッシュ光の一部は直接にチャンバー6内の保持部7へと向かい、他の一部は一旦リフレクタ52により反射されてからチャンバー6内へと向かい、これらのフラッシュ光の照射により半導体ウェハーWのフラッシュ加熱が行われる。フラッシュ加熱は、フラッシュランプFLからのフラッシュ光照射により行われるため、半導体ウェハーWの表面温度を短時間で上昇することができる。   After the preheating time of about 60 seconds elapses, flash light is irradiated from the flash lamp FL of the lamp house 5 toward the semiconductor wafer W under the control of the control unit 3 while the holding unit 7 is positioned at the processing position. At this time, a part of the flash light emitted from the flash lamp FL goes directly to the holding part 7 in the chamber 6, and the other part is once reflected by the reflector 52 and then goes into the chamber 6. Flash heating of the semiconductor wafer W is performed by irradiation of the flash light. Since flash heating is performed by flash light irradiation from the flash lamp FL, the surface temperature of the semiconductor wafer W can be increased in a short time.

すなわち、ランプハウス5のフラッシュランプFLから照射されるフラッシュ光は、予め蓄えられていた静電エネルギーが極めて短い光パルスに変換された、照射時間が0.1ミリセカンド以上100ミリセカンド以下程度の極めて短く強い閃光である。そして、フラッシュランプFLからの閃光照射によりフラッシュ加熱される半導体ウェハーWの表面温度は、瞬間的に処理温度T2まで上昇し、半導体ウェハーWに注入された不純物が活性化された後、表面温度が急速に下降する。このように、熱処理装置1では、半導体ウェハーWの表面温度を極めて短時間で昇降することができるため、半導体ウェハーWに注入された不純物の熱による拡散を抑制しつつ不純物の活性化を行うことができる。なお、不純物の活性化に必要な時間はその熱拡散に必要な時間に比較して極めて短いため、0.1ミリセカンドないし100ミリセカンド程度の拡散が生じない短時間であっても活性化は完了する。   That is, the flash light irradiated from the flash lamp FL of the lamp house 5 is converted into a light pulse having a very short electrostatic energy stored in advance, and the irradiation time is about 0.1 milliseconds to 100 milliseconds. It is a very short and strong flash. Then, the surface temperature of the semiconductor wafer W flash-heated by flash light irradiation from the flash lamp FL instantaneously rises to the processing temperature T2, and after the impurities implanted into the semiconductor wafer W are activated, the surface temperature is increased. It descends rapidly. As described above, in the heat treatment apparatus 1, the surface temperature of the semiconductor wafer W can be raised and lowered in a very short time, so that the impurities are activated while suppressing diffusion of the impurities injected into the semiconductor wafer W due to heat. Can do. Since the time required for the activation of impurities is extremely short compared to the time required for the thermal diffusion, the activation is possible even in a short time in which diffusion of about 0.1 millisecond to 100 millisecond does not occur. Complete.

また、フラッシュ加熱の前に保持部7により半導体ウェハーWを予備加熱しておくことにより、フラッシュランプFLからのフラッシュ光照射によって半導体ウェハーWの表面温度を処理温度T2まで速やかに上昇させることができる。   Further, by preheating the semiconductor wafer W by the holding unit 7 before the flash heating, the surface temperature of the semiconductor wafer W can be quickly raised to the processing temperature T2 by the flash light irradiation from the flash lamp FL. .

フラッシュ加熱が終了し、処理位置における約10秒間の待機の後、保持部7が保持部昇降機構4により再び図1に示す受渡位置まで下降し、半導体ウェハーWが保持部7から支持ピン70へと渡される。続いて、ゲートバルブ185により閉鎖されていた搬送開口部66が開放され、支持ピン70上に載置された半導体ウェハーWは装置外部の搬送ロボットにより搬出され、熱処理装置1における半導体ウェハーWのフラッシュ加熱処理が完了する。   After the flash heating is finished and the standby for about 10 seconds at the processing position, the holding unit 7 is lowered again to the delivery position shown in FIG. 1 by the holding unit lifting mechanism 4, and the semiconductor wafer W is transferred from the holding unit 7 to the support pins 70. Is passed. Subsequently, the transfer opening 66 closed by the gate valve 185 is opened, and the semiconductor wafer W placed on the support pins 70 is unloaded by a transfer robot outside the apparatus, and the semiconductor wafer W is flushed in the heat treatment apparatus 1. The heat treatment is completed.

本実施形態においては、Oリング68を挟み込んでチャンバー6に装着されたチャンバー窓61の上側からアルミフレーム90によって押さえつけているのであるが、チャンバー窓61の上面の端縁部61aには、アルミフレーム90の鍔部92が接触しておらず、当該端縁部61aは開放されている。このため、アルミフレーム90をチャンバー6に締結する締め付けトルクを150cNm〜300cNmと従来より顕著に強くしても、チャンバー窓61の端縁部61aに欠損が生じることは無い。従って、端縁部61aの欠損を起点としたチャンバー窓61全体の割れも防止することができる。   In the present embodiment, the O-ring 68 is sandwiched and pressed by the aluminum frame 90 from the upper side of the chamber window 61 mounted on the chamber 6, but the edge 61 a on the upper surface of the chamber window 61 is attached to the aluminum frame 90. The 90 flange portions 92 are not in contact with each other, and the end edge portion 61a is open. For this reason, even if the tightening torque for fastening the aluminum frame 90 to the chamber 6 is significantly increased from 150 cNm to 300 cNm as compared with the conventional case, the end edge portion 61 a of the chamber window 61 is not damaged. Therefore, it is possible to prevent the entire chamber window 61 from being cracked starting from the missing edge 61a.

その一方、アルミフレーム90の鍔部92の中間部94が円環状の平面にてチャンバー窓61の端縁部61aよりも内側の上面周縁部に接触している。角部である端縁部61aに比較して、それよりも内側の平坦な上面周縁部は鍔部92が接触したとしても欠損が生じにくい。すなわち、アルミフレーム90が石英のチャンバー窓61の端縁部61aよりも内側にて上面周縁部に接触することにより、アルミフレーム90をチャンバー6に締結する締め付けトルクを強くしても石英のチャンバー窓61の欠損を防止することができるのである。   On the other hand, the intermediate portion 94 of the flange portion 92 of the aluminum frame 90 is in contact with the upper surface peripheral portion on the inner side of the end edge portion 61a of the chamber window 61 in an annular plane. Compared to the edge portion 61a which is a corner portion, the flat upper surface peripheral portion on the inner side is less likely to be damaged even if the flange portion 92 is in contact with the edge portion 61a. That is, even if the tightening torque for fastening the aluminum frame 90 to the chamber 6 is increased by bringing the aluminum frame 90 into contact with the peripheral edge of the upper surface inside the edge 61a of the quartz chamber window 61, the quartz chamber window The loss of 61 can be prevented.

逆の視点では、石英のチャンバー窓61に欠損が生じるおそれが少ないため、アルミフレーム90をチャンバー6に締結する締め付けトルクを従来よりも顕著に強くすることができる。その結果、Oリング68によるチャンバー窓61とチャンバー6との間のシール性を高めて外部環境からチャンバー6内に漏れる雰囲気を最小限に抑制してフラッシュ加熱時に半導体ウェハーWに付着するパーティクル数を低減することができる。   From the opposite viewpoint, since the quartz chamber window 61 is less likely to be damaged, the tightening torque for fastening the aluminum frame 90 to the chamber 6 can be made significantly stronger than before. As a result, the sealing property between the chamber window 61 and the chamber 6 by the O-ring 68 is enhanced, the atmosphere leaking into the chamber 6 from the external environment is minimized, and the number of particles adhering to the semiconductor wafer W during flash heating is reduced. Can be reduced.

また、アルミフレーム90の鍔部92の端部はチャンバー窓61の上面に接触することによって当該上面に傷を付けるおそれもあるが、本実施形態においては、チャンバー窓61の内側へと向かうアルミフレーム90の鍔部92の端部もチャンバー窓61の上面から隔離している。このため、鍔部92の端部が石英のチャンバー窓61に欠損を生じさせるおそれもない。よって、石英のチャンバー窓61の欠損をより確実に防止することができる。   Further, the end portion of the flange portion 92 of the aluminum frame 90 may be damaged by contacting the upper surface of the chamber window 61, but in this embodiment, the aluminum frame is directed toward the inside of the chamber window 61. The end portion of the 90 flange portion 92 is also isolated from the upper surface of the chamber window 61. For this reason, there is no possibility that the end portion of the flange 92 may cause a defect in the quartz chamber window 61. Therefore, the quartz chamber window 61 can be more reliably prevented from being damaged.

また、本実施形態の熱処理装置1においては、Oリング68に加えて、チャンバー窓61の端面およびチャンバー6とアルミフレーム90との間に挟み込まれるOリング69を設けている。このOリング69は、アルミフレーム90がチャンバー6に締結されることによって変形し、Oリング69とチャンバー窓61の端面との間およびOリング69とチャンバー側部63の上面との間をシールする。   Further, in the heat treatment apparatus 1 of the present embodiment, in addition to the O-ring 68, an O-ring 69 sandwiched between the end surface of the chamber window 61 and the chamber 6 and the aluminum frame 90 is provided. The O-ring 69 is deformed when the aluminum frame 90 is fastened to the chamber 6, and seals between the O-ring 69 and the end surface of the chamber window 61 and between the O-ring 69 and the upper surface of the chamber side portion 63. .

Oリング68のみを設けている場合における、チャンバー6の主たるリーク経路は、アルミフレーム90の固定部91とチャンバー側部63の上面との間の隙間からチャンバー窓61とチャンバー側部63との間の隙間に至る経路である(図6参照)。この経路を通ってパーティクルを含む外部雰囲気が微量にチャンバー6内の熱処理空間65に流入する。チャンバー窓61とチャンバー側部63との間はOリング68によってシールされているものの、近年要求されている厳しいパーティクル条件には必ずしも十分でないこともあった。本実施形態においては、Oリング68に加えて、Oリング69を設けてOリング69とチャンバー側部63の上面との間をシールしている。すなわち、上記のリーク経路は、Oリング68およびOリング69によって二重にシールされているのである。これにより、リーク経路が確実にシールされることとなり、パーティクルを含む外部雰囲気のチャンバー6内への流入を確実に防止することができる。その結果、フラッシュ加熱時に半導体ウェハーWに付着するパーティクル数を低減して近年要求されている厳しいパーティクル条件をも満足させることができる。   In the case where only the O-ring 68 is provided, the main leak path of the chamber 6 is between the chamber window 61 and the chamber side portion 63 from the gap between the fixed portion 91 of the aluminum frame 90 and the upper surface of the chamber side portion 63. (See FIG. 6). A small amount of the external atmosphere containing particles flows into the heat treatment space 65 in the chamber 6 through this path. Although the space between the chamber window 61 and the chamber side portion 63 is sealed by an O-ring 68, it may not always be sufficient for severe particle conditions required in recent years. In the present embodiment, in addition to the O-ring 68, an O-ring 69 is provided to seal between the O-ring 69 and the upper surface of the chamber side portion 63. That is, the above leakage path is double-sealed by the O-ring 68 and the O-ring 69. As a result, the leak path is reliably sealed, and the inflow of the external atmosphere containing particles into the chamber 6 can be reliably prevented. As a result, the number of particles adhering to the semiconductor wafer W during flash heating can be reduced to satisfy severe particle conditions that have recently been demanded.

また、本実施形態のように、アルミフレーム90の鍔部92の端部をチャンバー窓61の上面から隔離した場合には、鍔部92とチャンバー窓61の上面との間から外部雰囲気が流入することも考えられる。この経路に対しては、Oリング69によってOリング69とチャンバー窓61の測端面との間をシールしている。これにより、鍔部92とチャンバー窓61の上面との間から外部雰囲気が流入したとしても、その外部雰囲気がOリング69とチャンバー窓61の端面との間のシール部分を超えて流入することはなく、パーティクルを含む外部雰囲気のチャンバー6内への流入をより確実に防止することができる。   Further, when the end portion of the flange 92 of the aluminum frame 90 is isolated from the upper surface of the chamber window 61 as in the present embodiment, an external atmosphere flows from between the flange 92 and the upper surface of the chamber window 61. It is also possible. For this path, an O-ring 69 seals between the O-ring 69 and the end face of the chamber window 61. Thereby, even if the external atmosphere flows from between the flange 92 and the upper surface of the chamber window 61, the external atmosphere does not flow beyond the seal portion between the O-ring 69 and the end surface of the chamber window 61. In addition, the inflow of the external atmosphere containing particles into the chamber 6 can be more reliably prevented.

以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、アルミフレーム90の形状は、図8または図9に示すようなものであっても良い。   While the embodiments of the present invention have been described above, the present invention can be modified in various ways other than those described above without departing from the spirit of the present invention. For example, the shape of the aluminum frame 90 may be as shown in FIG. 8 or FIG.

図8に示すアルミフレーム190は、固定部191および鍔部192を備える。固定部191は上記実施形態のアルミフレーム90の固定部91と同様のものである。鍔部192は、チャンバー窓61の側にせり出すように湾曲した断面曲線形状を有している。そして、図8のアルミフレーム190は、湾曲する鍔部192断面の曲線形状の一点にてチャンバー窓61の上面の周縁部に接触する。よって、図8のアルミフレーム190は、円環状の曲線(円)によってチャンバー窓61の上面の周縁部に接触することとなる。このような形状のアルミフレーム190であっても、鍔部192がチャンバー窓61を押圧することによって上記実施形態と同様の効果を得ることができる。   An aluminum frame 190 shown in FIG. 8 includes a fixing portion 191 and a flange portion 192. The fixing part 191 is the same as the fixing part 91 of the aluminum frame 90 of the above embodiment. The flange portion 192 has a curved cross-sectional shape that curves so as to protrude toward the chamber window 61 side. Then, the aluminum frame 190 in FIG. 8 contacts the peripheral edge of the upper surface of the chamber window 61 at one point of the curved shape of the curved flange 192 cross section. Therefore, the aluminum frame 190 in FIG. 8 comes into contact with the peripheral edge of the upper surface of the chamber window 61 by an annular curve (circle). Even with the aluminum frame 190 having such a shape, the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained when the flange portion 192 presses the chamber window 61.

また、図9に示すアルミフレーム290は、固定部291および鍔部292を備える。固定部291は上記実施形態のアルミフレーム90の固定部91と同様のものである。図9に示すように、鍔部292は断面W字形状を有している。そして、図9のアルミフレーム290は、鍔部192断面のW字形状の下端の二点にてチャンバー窓61の上面の周縁部に接触する。よって、図9のアルミフレーム290は、径の異なる2本の円環状の曲線(円)によってチャンバー窓61の上面の周縁部に接触することとなる。このような形状のアルミフレーム290であっても、鍔部292がチャンバー窓61を押圧することによって上記実施形態と同様の効果を得ることができる。   Further, the aluminum frame 290 shown in FIG. 9 includes a fixing portion 291 and a flange portion 292. The fixing portion 291 is the same as the fixing portion 91 of the aluminum frame 90 of the above embodiment. As shown in FIG. 9, the flange portion 292 has a W-shaped cross section. The aluminum frame 290 in FIG. 9 contacts the peripheral edge of the upper surface of the chamber window 61 at two points at the lower end of the W-shaped cross section of the flange portion 192. Therefore, the aluminum frame 290 of FIG. 9 comes into contact with the peripheral edge portion of the upper surface of the chamber window 61 by two circular curves (circles) having different diameters. Even in the case of the aluminum frame 290 having such a shape, the same effect as that of the above embodiment can be obtained by pressing the chamber window 61 by the flange portion 292.

また、上記実施形態においては、断面L字形状の押さえ金具98によってOリング69を押圧していたが、アルミフレーム90の締結によって押さえ金具98からOリング69に作用する力は主として鉛直方向のものなので、水平方向の力が十分でない場合には、固定部91を水平方向に貫通するネジによって押さえ金具98を水平方向に押圧するようにしても良い。なお、このような水平方向のネジを設ける場合、アルミフレーム90をチャンバー6に締結するネジ96と緩衝しない位置に設けるのは勿論である。また、押さえ金具98の全周にわたって均等に押圧することができるように、水平方向のネジを等間隔で複数設けるのが好ましい。   Further, in the above embodiment, the O-ring 69 is pressed by the presser fitting 98 having an L-shaped cross section, but the force acting on the O-ring 69 from the presser fitting 98 by fastening the aluminum frame 90 is mainly in the vertical direction. Therefore, when the horizontal force is not sufficient, the holding metal fitting 98 may be pressed in the horizontal direction with a screw that penetrates the fixing portion 91 in the horizontal direction. In the case where such horizontal screws are provided, it goes without saying that the aluminum frame 90 is provided at a position where it is not buffered with the screws 96 that are fastened to the chamber 6. Further, it is preferable to provide a plurality of horizontal screws at equal intervals so that the entire circumference of the presser fitting 98 can be pressed uniformly.

また、アルミフレーム90をチャンバー6に締結するネジ96の本数は12本に限定されるものではなく、適宜の本数とすることができる。もっとも、アルミフレーム90が均等な圧力にてチャンバー窓61を押圧するためには、ネジ96は6本以上であることが好ましい。   Further, the number of screws 96 for fastening the aluminum frame 90 to the chamber 6 is not limited to twelve, but may be an appropriate number. However, in order for the aluminum frame 90 to press the chamber window 61 with an equal pressure, the number of screws 96 is preferably six or more.

また、アルミフレーム90に代えて、ステンレススチール等の他の材質のフレーム部材を用いるようにしても良い。   Further, instead of the aluminum frame 90, a frame member made of another material such as stainless steel may be used.

また、上記実施形態においては、保持部7のホットプレート71によって半導体ウェハーWを予備加熱するようにしていたが、これに代えてチャンバー6の下方にハロゲンランプを設け、そのハロゲンランプからの光照射によって半導体ウェハーWを予備加熱するようにしても良い。この場合、チャンバー6の下側にもハロゲンランプからの光を透過するための石英窓が設けられることとなるため、上記実施形態と同様の技術を適用することによって当該石英窓の欠損を防止することができる。   In the above embodiment, the semiconductor wafer W is preheated by the hot plate 71 of the holding unit 7. Instead, a halogen lamp is provided below the chamber 6, and light irradiation from the halogen lamp is performed. Thus, the semiconductor wafer W may be preheated. In this case, a quartz window for transmitting light from the halogen lamp is also provided on the lower side of the chamber 6, so that the quartz window is prevented from being broken by applying the same technique as in the above embodiment. be able to.

また、上記実施形態においては、ランプハウス5に30本のフラッシュランプFLを備えるようにしていたが、これに限定されるものではなく、フラッシュランプFLの本数は任意の数とすることができる。また、フラッシュランプFLはキセノンフラッシュランプに限定されるものではなく、クリプトンフラッシュランプであっても良い。   In the above embodiment, the lamp house 5 is provided with 30 flash lamps FL. However, the present invention is not limited to this, and the number of flash lamps FL can be any number. The flash lamp FL is not limited to a xenon flash lamp, and may be a krypton flash lamp.

また、本発明に係る熱処理装置によって処理対象となる基板は半導体ウェハーに限定されるものではなく、液晶表示装置などのフラットパネルディスプレイに用いるガラス基板や太陽電池用の基板であっても良い。また、本発明に係る技術は、金属とシリコンとの接合、或いはポリシリコンの結晶化に適用するようにしても良い。   The substrate to be processed by the heat treatment apparatus according to the present invention is not limited to a semiconductor wafer, and may be a glass substrate or a solar cell substrate used for a flat panel display such as a liquid crystal display device. Further, the technique according to the present invention may be applied to bonding of metal and silicon or crystallization of polysilicon.

1 熱処理装置
3 制御部
4 保持部昇降機構
5 ランプハウス
6 チャンバー
7 保持部
60 上部開口
61 チャンバー窓
63 チャンバー側部
65 熱処理空間
68,69 Oリング
71 ホットプレート
72 サセプタ
90,190,290 アルミフレーム
91,191,291 固定部
92,192,292 鍔部
93 先端部
94 中間部
95 基端部
96 ネジ
97 スプリングワッシャー
98 押さえ金具
FL フラッシュランプ
W 半導体ウェハー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heat processing apparatus 3 Control part 4 Holding part raising / lowering mechanism 5 Lamp house 6 Chamber 7 Holding part 60 Upper opening 61 Chamber window 63 Chamber side part 65 Heat processing space 68,69 O-ring 71 Hot plate 72 Susceptor 90,190,290 Aluminum frame 91 , 191, 291 Fixing part 92, 192, 292 Gutter part 93 Tip part 94 Intermediate part 95 Base end part 96 Screw 97 Spring washer 98 Press fitting FL Flash lamp W Semiconductor wafer

Claims (6)

基板に光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置であって、
基板を収容するチャンバーと、
前記チャンバーの開口を閉塞する石英窓と、
前記石英窓を介して前記チャンバー内に光を照射する加熱光源と、
前記チャンバーに締結されることにより、前記石英窓の一方面の周縁部に接触して前記石英窓の他方面を前記チャンバーに対して押圧するフレーム部材と、
前記石英窓の前記他方面の周縁部と前記チャンバーとの間に挟み込まれる第1のOリングと、
前記石英窓の端面および前記チャンバーと前記フレーム部材との間に挟み込まれる第2のOリングと、
を備え、
前記フレーム部材は、前記石英窓の前記一方面の端縁部よりも内側にて前記周縁部に接触するとともに、
前記フレーム部材が前記チャンバーに締結されることによって、前記石英窓が前記第1のOリングを前記チャンバーに対して押圧するとともに、前記フレーム部材が前記第2のOリングを前記石英窓の端面および前記チャンバーに対して押圧することを特徴とする熱処理装置。
A heat treatment apparatus for heating a substrate by irradiating the substrate with light,
A chamber for housing the substrate;
A quartz window closing the opening of the chamber;
A heating light source that irradiates light into the chamber through the quartz window;
By being fastened to the chamber, a frame member that contacts the peripheral portion of one surface of the quartz window and presses the other surface of the quartz window against the chamber;
A first O-ring sandwiched between a peripheral portion of the other surface of the quartz window and the chamber;
A second O-ring sandwiched between an end face of the quartz window and the chamber and the frame member;
With
The frame member is in contact with the peripheral edge inside the edge of the one surface of the quartz window ,
When the frame member is fastened to the chamber, the quartz window presses the first O-ring against the chamber, and the frame member pushes the second O-ring to the end surface of the quartz window and A heat treatment apparatus that presses against the chamber .
請求項1記載の熱処理装置において、
前記石英窓の内側に向かう前記フレーム部材の端部は前記石英窓の前記一方面から隔離していることを特徴とする熱処理装置。
The heat treatment apparatus according to claim 1, wherein
An end portion of the frame member facing the inside of the quartz window is isolated from the one surface of the quartz window.
請求項2記載の熱処理装置において、
前記フレーム部材は、環状の平面にて前記周縁部に接触する接触部を有することを特徴とする熱処理装置。
The heat treatment apparatus according to claim 2,
The said frame member has a contact part which contacts the said peripheral part in a cyclic | annular plane, The heat processing apparatus characterized by the above-mentioned.
請求項2記載の熱処理装置において、
前記フレーム部材は、断面曲線形状を有して当該曲線形状の一点にて前記周縁部に接触する接触部を有することを特徴とする熱処理装置。
The heat treatment apparatus according to claim 2,
The said frame member has a contact part which has a cross-sectional curve shape and contacts the said peripheral part at one point of the said curve shape.
請求項2記載の熱処理装置において、
前記フレーム部材は、断面W字形状を有して当該W字形状の下端の二点にて前記周縁部に接触する接触部を有することを特徴とする熱処理装置。
The heat treatment apparatus according to claim 2,
The said frame member has a contact part which contacts the said peripheral part at two points | pieces of the lower end of the said W-shape which has a W-shaped cross section.
請求項1から請求項のいずれかに記載の熱処理装置において、
前記加熱光源は、フラッシュ光を照射するパルス発光ランプを有することを特徴とする熱処理装置。
In the heat processing apparatus in any one of Claims 1-5 ,
The heat treatment apparatus is characterized in that the heating light source includes a pulsed light emitting lamp for irradiating flash light.
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