JP7433505B1 - 半導体処理装置に用いる加熱源保持機構、加熱源保持方法及び半導体処理装置 - Google Patents
半導体処理装置に用いる加熱源保持機構、加熱源保持方法及び半導体処理装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7433505B1 JP7433505B1 JP2023125861A JP2023125861A JP7433505B1 JP 7433505 B1 JP7433505 B1 JP 7433505B1 JP 2023125861 A JP2023125861 A JP 2023125861A JP 2023125861 A JP2023125861 A JP 2023125861A JP 7433505 B1 JP7433505 B1 JP 7433505B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- quartz
- heater
- source holding
- heating source
- semiconductor processing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 39
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 66
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 138
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 138
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 26
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 19
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 17
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000012788 optical film Substances 0.000 claims description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 27
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 26
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 26
- 239000010703 silicon Substances 0.000 abstract description 26
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 abstract description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 11
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 7
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 7
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 5
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 5
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 5
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 4
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 4
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 4
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 2
- 229920001973 fluoroelastomer Polymers 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 1
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 1
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910001634 calcium fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002178 crystalline material Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000013536 elastomeric material Substances 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 239000005338 frosted glass Substances 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- ORUIBWPALBXDOA-UHFFFAOYSA-L magnesium fluoride Chemical compound [F-].[F-].[Mg+2] ORUIBWPALBXDOA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910001635 magnesium fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000088 plastic resin Substances 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 230000003685 thermal hair damage Effects 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
【課題】熱処理の品質低下を防止できる半導体処理装置に用いる加熱源保持機構、加熱源保持方法及び半導体処理装置を提供する。【解決手段】半導体処理装置１０に用いられ、加熱源２２が気密部材３６を介して支持部１６で支持される加熱源保持機構であって、加熱源２２は、平面視において連続環状に形成された連続環状部５２と、連続環状部５２に接続され鉛直方向に延びる鉛直固定部５４と、を有し、鉛直固定部５４が気密部材３６で保持されることにより、シリコン基板上の加熱ムラを防止できる。【選択図】 図１２
Description
本発明は、半導体処理装置に用いられる加熱源保持機構、加熱源保持方法及びこれらを備えた半導体処理装置に関する。
従来の半導体処理装置では、シリコン基板に対する熱処理工程が行われる。熱処理工程では、シリコン基板を摂氏３００～１２００度に加熱し、アニール処理、酸化処理及び不純物の拡散処理等が数十工程ほど繰り返される。
ここで、熱処理工程では、一度に複数枚（例えば、２５～２００枚程度）のシリコン基板を一度に熱処理するバッチ処理装置、又は１～４枚のシリコン基板を一度に熱処理する枚葉処理装置がある。
枚葉処理装置として、アルゴンガス又はハロゲンガスを添加及び封入した石英管式のヒータを用いてシリコン基板を急速に加熱するＲＴＰ（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）装置及びアニール装置等が用いられる。
熱処理工程で用いる熱源は、所謂シングルエンド構造のヒータと、棒状の石英管内にタングステン線を単線又はコイル状に形成した発熱部を連続して配置した石英管の両端から電源を導入する所謂ダブルエンド構造のヒータが代表的である。
ここで、例えば、ダブルエンド構造のヒータでは、シリコン基板が円盤であることから円形かつ環状が均熱の観点から好ましい。このヒータを熱処理室で気密状態を保ちながら保持する方法として、エラストマー材料（例えば、バインドゴム又はフッ素ゴム）のＯリングが用いられている。Ｏリングによってヒータが保持されることにより、熱処理室内部での気密状態が維持されている。
しかしながら、従来の半導体処理装置では、シリコン基板に対する熱処理において、シリコン基板上で加熱ムラが生じ、熱処理の品質が低下する問題がある。
そこで、本発明は、上記事情に鑑み、熱処理の品質低下を防止できる半導体処理装置に用いる加熱源保持機構、加熱源保持方法及び半導体処理装置を提供する。
第１の発明は、半導体処理装置に用いられ、加熱源が気密部材を介して支持部で支持される加熱源保持機構であって、前記加熱源は、平面視において連続環状に形成された連続環状部と、前記連続環状部に接続され鉛直方向に延びる鉛直固定部と、を有し、前記鉛直固定部が前記気密部材で保持される加熱源保持機構である。
前記加熱源は、石英管と、前記石英管の内部に収容されたタングステン線と、で構成された石英ヒータでもよい。
前記気密部材は、Ｏリングで構成されることが好ましい。
第２の発明は、上記加熱源保持機構を備えた半導体処理装置である。
第３の発明は、半導体処理装置に用いられ、加熱源が気密部材を介して支持部で支持される加熱源保持方法であって、前記加熱源は、平面視において連続環状に形成された連続環状部と、前記連続環状部に接続され鉛直方向に延びる鉛直固定部と、を有し、前記鉛直固定部が前記気密部材で保持される加熱源保持方法である。
前記加熱源は、石英管と、前記石英管の内部に収容されたタングステン線と、で構成された石英ヒータを利用してもよい。
前記気密部材は、Ｏリングを利用することが好ましい。
本発明によれば、半導体処理装置に用いられる加熱源保持機構のシール劣化を防止できる。
本発明の一実施形態に係る半導体処理装置に用いる加熱源保持機構、加熱源保持方法及び半導体処理装置について、図面を参照して説明する。
［半導体処理装置の全体構成］
図１に示すように、半導体処理装置１０は、シリコン基板（例えば半導体ウエハ、シリコンウエハともいう。）を装置内部に形成された空間部１２に収容し、シリコン基板に対して加熱して熱処理を実行するための装置である。半導体処理装置１０は、シリコン基板を載せる土台部１４と、土台部１４を上方から覆う蓋部１６と、土台部１４と蓋部１６の周囲を囲む周壁部１８と、で構成されている。土台部１４と蓋部１６と周壁部１８とで囲まれた空間部１２が、熱処理時においてシリコン基板を大気から遮断可能となる気密空間になる。換言すれば、半導体処理装置１０は、熱処理室ともいわれる。
図１に示すように、半導体処理装置１０は、シリコン基板（例えば半導体ウエハ、シリコンウエハともいう。）を装置内部に形成された空間部１２に収容し、シリコン基板に対して加熱して熱処理を実行するための装置である。半導体処理装置１０は、シリコン基板を載せる土台部１４と、土台部１４を上方から覆う蓋部１６と、土台部１４と蓋部１６の周囲を囲む周壁部１８と、で構成されている。土台部１４と蓋部１６と周壁部１８とで囲まれた空間部１２が、熱処理時においてシリコン基板を大気から遮断可能となる気密空間になる。換言すれば、半導体処理装置１０は、熱処理室ともいわれる。
図２に示すように、蓋部１６は、蓋部本体２０と、蓋部本体２０の内面側に配置された加熱源２２と、を有している。加熱源２２は、光を透過する部材、例えばハロゲンヒータで構成され、具体的には石英ヒータが使用される。光が透過する部材であれば、石英のほか、ガラス系、サファイアのセラミック材料、アクリル樹脂、プラスチック樹脂、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウムなどの結晶材で構成されてもよい。加熱源２２は、例えばハロゲンヒータで構成され、具体的には石英ヒータが使用される。以下、加熱源２２として、石英ヒータ２２Ｈを用いて説明する。この場合、半導体処理装置１０は、ハロゲンヒータ容器と称する。
図３及び図４に示すように、石英ヒータ２２Ｈは、シリコン基板が平面視において円盤状に形成されていることから、平面視で円形かつ環状に形成されていることが好ましい。
ここで、石英ヒータ２２Ｈは、平面視において円周方向に沿って部分的に非連続になる空隙部２４が形成されている。この空隙部２４は非発光部２４Ｎである。例えば、図４に示す石英ヒータでは、円周上に沿って４カ所の非発光部２４Ｎが形成されているが、個数が４個に限定されるものではない。
ここで、石英ヒータ２２Ｈは、径方向に沿って径の異なる複数の円形かつ環状の石英ヒータが配置されている。この配置構造の石英ヒータ２２Ｈは、径方向に沿った直線上に複数の非発光部２４Ｎが存在しているが、径方向に沿って隣接する非発光部２４Ｎと非発光部２４Ｎとの間には、石英ヒータ２２Ｈの発光部２５Ｂ（図４参照）が介在している。なお、発光部２５Ｂとは、石英ヒータ２２Ｈの石英管が存在している部位をいう。
図１に示すように、蓋部本体２０の内面側には、反射処理板２６が設けられている。反射処理板２６により、石英ヒータ２２Ｈから放出される輻射熱が反射され、蓋部本体２０の内部への伝熱を回避している。これにより、蓋部本体２０への固定伝導熱による熱ダメージを防止できる。反射処理板２６に限定されるものではなく、蓋部本体２０の内面に反射処理膜を塗布して形成してもよい。
蓋部本体２０の内部には、冷却液を流すための冷却液流路２８が形成されている。冷却液流路２８に冷却液を流通させることにより、蓋部１６の全体を冷却している。
［加熱源保持機構］
次に、半導体処理装置に用いる加熱源保持機構について説明する。
次に、半導体処理装置に用いる加熱源保持機構について説明する。
図１及び図２に示すように、石英ヒータ２２Ｈは、蓋部１６に保持されている。蓋部１６には、鉛直方向（重力方向）に延びる取付フランジ３０が形成されている。このため、蓋部１６には、蓋部１６の内面と取付フランジ３０で囲まれた凹部３２が形成されている。石英ヒータ２２Ｈは、この凹部３２に位置している。なお、反射処理板２６は、蓋部１６の内面から取付フランジ３０にわたって設けられており、輻射熱を反射する。
図５に示すように、石英ヒータ２２Ｈは、水平方向に延びる第１ヒータ部２３Ａと、第１ヒータ部２３Ａと接続するとともに鉛直方向（重力方向）に延びる第２ヒータ部２３Ｂと、で構成されている。蓋部本体２０には厚み方向に貫通した貫通孔３４が形成されており、石英ヒータ２２Ｈの第２ヒータ部２３Ｂが貫通孔３４に挿通されている。なお、例えば、第２ヒータ部２３Ｂは、第１ヒータ部２３Ａに対して垂直に折り曲げて形成されるが、両者を別部材で形成して相互に接続してもよい。
このため、円周方向に隣接する石英ヒータ２２Ｈは、図３及び図４に示すように、第２ヒータ部２３Ｂの部位において非連続になり、非発光部２４Ｎが形成される。また円周方向に隣接する石英ヒータ２２Ｈの第１ヒータ部２３Ａ同士の離間距離を最小距離Ｔ（図５参照）に設定することができ、非発光部２４Ｎを最小化にして半導体処理装置１０の大型化を回避している。
石英ヒータ２２Ｈの第２ヒータ部２３Ｂは、例えば、非発熱部として形成される。
図５に示すように、蓋部本体２０には厚み方向に貫通した貫通孔３４の内周面には、気密部材３６が配置されている。気密部材３６は、石英ヒータ２２Ｈの第２ヒータ部２３Ｂと押圧することにより、石英ヒータ２２Ｈを保持している。気密部材３６は、例えば、弾性部材であり、Ｏリングで構成される。Ｏリングは、エラストマー材料で形成されている。エラストマー材料として、例えば、バインドゴム又はフッ素ゴムなどが使用される。
貫通孔３４の内周面には、気密部材３６に対して押圧するための圧縮リング３８と、圧縮リング３８を蓋部本体２０に固定するための抑えフランジ４０が設けられている。これにより、気密部材３６は、貫通孔３４の内周面に固定される。
蓋部１６の上方側（大気側）には、石英ヒータ２２Ｈの第２ヒータ部２３Ｂに接続する電流導入部４２が突出している。電流導入部４２に電圧が印加されて、石英ヒータ２２Ｈの第１ヒータ部２３Ａが発熱し、シリコン基板が加熱される。電流導入部４２は大気側に露出しているため、電流導入部４２への伝熱がなく、発熱による技術的な問題は生じない。
［加熱源保持機構の輻射熱遮断処理］
次に、半導体処理装置１０に用いる加熱源保持機構に対する輻射熱遮断処理について説明する。
次に、半導体処理装置１０に用いる加熱源保持機構に対する輻射熱遮断処理について説明する。
図７に示すように、石英ヒータ２２Ｈの近傍、すなわち石英ヒータ２２Ｈからの光が気密部材３６に対して照射可能な光路上の位置に、輻射熱を遮断する輻射熱遮断部が施されている。例えば、石英ヒータ２２Ｈの外表面であって気密部材３６との接触部位に、輻射熱を遮断する輻射熱遮断部が施されている。換言すれば、石英ヒータ２２Ｈの第２ヒータ部２３Ｂの外表面には、輻射熱遮断部としての金属膜（金属反射膜）Ｘ１が塗布されている。金属膜Ｘ１は、熱反射率が高くて熱を吸収し難い、アルミニウム、アルミニウム合金、銀、金、ニッケルなどを単体で又は任意の材質を混合して構成されている。金属膜Ｘ１により石英ヒータ２２Ｈの第１ヒータ部２３Ａからの輻射熱が反射し、第２ヒータ部２３Ｂの内部への伝熱を防止できる。このため、第２ヒータ部２３Ｂは、非発熱部としての機能が維持される。
なお、石英ヒータ２２Ｈの第２ヒータ部２３Ｂの外表面に金属膜（金属反射膜）Ｘ１を塗布する構成以外のものとして、例えば、金属膜Ｘ１を別部材で形成し、石英ヒータ２２Ｈの第２ヒータ部２３Ｂの外表面に被せ、又は巻回することも可能である。
別の実施形態として、石英ヒータ２２Ｈの第２ヒータ部２３Ｂの外表面には、輻射熱遮断部としての光学膜（光学フィルター膜、赤外線フィルター膜、図示省略）が塗布されている。光学膜により石英ヒータ２２Ｈからの輻射熱が反射し、第２ヒータ部２３Ｂの内部への伝熱を防止できる。このため、第２ヒータ部２３Ｂは、非発熱部としての機能が維持される。光学膜として、例えば、曇りガラス、石英に乱反射する材料、発泡させて光散乱、屈折率を変えて光を透過させない金属を使用してもよい。
なお、石英ヒータ２２Ｈの第２ヒータ部２３Ｂの表面には、赤外線フィルター膜（光学フィルター膜）を塗布する構成以外のものとして、例えば、赤外線フィルター膜を別部材で形成し、石英ヒータ２２Ｈの第２ヒータ部２３Ｂの表面に被せ、又は巻回することも可能である。
別の実施形態として、図８に示すように、石英ヒータ２２Ｈの第２ヒータ部２３Ｂの材質を不透明石英Ｘ２で構成し、第１ヒータ部２３Ａの材質を透明石英で構成し、不透明石英Ｘ２の端部と透明石英の端部とで融着させて接続してもよい。不透明石英Ｘ２の端部と透明石英の端部との接続部は透明石英になるものの、第２ヒータ部２３Ｂに輻射熱遮断部を形成することができる。これにより、第２ヒータ部２３Ｂは、非発熱部としての機能が維持される。
なお、石英ヒータ２２Ｈの第２ヒータ部２３Ｂの材質を不透明石英Ｘ２で構成する以外のものとして、例えば、別部材として不透明石英Ｘ２で形成した輻射熱反射部材を作り、石英ヒータ２２Ｈの第２ヒータ部２３Ｂの外表面に輻射熱反射部材を被せ、又は巻回することも可能である。
次に、本実施形態の作用について説明する。
図５乃至図８に示すように、石英ヒータ２２Ｈの第２ヒータ部２３Ｂを蓋部本体２０の貫通孔３４に挿通し、気密部材３６が第２ヒータ部２３Ｂと接触して保持する構成では、石英ヒータ２２Ｈの第１ヒータ部２３Ａで発生した加熱エネルギー（図６の矢印参照）が第２ヒータ部２３Ｂに向かって熱伝搬していき、第２ヒータ部２３Ｂの温度が高温になる。このとき、第２ヒータ部２３Ｂと接触している気密部材３６にも加熱エネルギーが熱伝搬し、気密部材３６の温度が高温になる。
詳細には、一般に石英では、熱エネルギーを可視光４００ｎｍから赤外光２７００ｎｍの範囲で投下することができるが、熱源を中心とした石英管の放射方向（配管断面方向）に透過するとともに、石英管の軸方向にも透過する性質がある。このため、石英ヒータ２２Ｈを気密部材３６で鉛直方向（重力方向）に支持する構成では、気密部材３６は石英管の壁を伝達した可視光～赤外線の熱の影響を受けることになる。この理由により、第２ヒータ部２３Ｂと接触している気密部材３６にも加熱エネルギーが熱伝搬して高温になり、この温度が気密部材３６の耐熱温度以上に至る場合には、気密部材３６が溶融又は焼損するのである。
これらの理由から、半導体処理装置１０での熱処理では、気密部材３６が異常な程の高温状態になるため、気密部材３６が溶融又は炭化、さらには弾性劣化する。このため、石英ヒータ２２Ｈと蓋部本体２０の貫通孔３４との間に隙間が形成され、隙間から外部に熱が逃げる技術的問題が生じるおそれがある。外部への熱漏れが生じると、シリコン基板に対する熱処理が不十分になり、不良の原因になる。また、気密部材３６が溶けると、石英ヒータ２２Ｈを保持する保持力が弱くなり、石英ヒータ２２Ｈが落下する不具合が生じるおそれもある。
そこで、本実施形態では、図７に示すように、石英ヒータ２２Ｈの第２ヒータ部２３Ｂの外表面には、輻射熱遮断部としての金属膜（金属反射膜）Ｘ１が塗布されている。このため、石英ヒータ２２Ｈの第１ヒータ部２３Ａで生じた加熱エネルギーは、金属膜Ｘ１で遮断されるため、第２ヒータ部２３Ｂに熱が伝導しない。これにより、第２ヒータ部２３Ｂの温度が高温になることを阻止できる。この結果、第２ヒータ部２３Ｂと接触する気密部材３６の温度が高温になることも回避でき、気密部材３６の劣化を防止できる。
気密部材３６の劣化を防止できるため、気密部材３６による第２ヒータ部２３Ｂの保持力を確保できる。このため、外部への熱漏れや石英ヒータ２２Ｈの落下を防止できる。
また、石英ヒータ２２Ｈの第２ヒータ部２３Ｂの外表面には、金属や誘電材料等を用いて、輻射熱遮断部としての赤外線フィルター膜（光学フィルター膜）が塗布されている構成でも、同様の作用が得られる。
図８に示すように、石英ヒータ２２Ｈの第２ヒータ部２３Ｂの材質を不透明石英Ｘ２で構成しても、同様の作用が得られる。
［改良発明］
次に、本発明の一実施形態に係る半導体処理装置に用いる加熱源保持機構、加熱源保持方法及び半導体処理装置の改良発明について、図面を参照して説明する。なお、上記実施形態の構成と同じ構成には同符号を付し、説明を省略する。
次に、本発明の一実施形態に係る半導体処理装置に用いる加熱源保持機構、加熱源保持方法及び半導体処理装置の改良発明について、図面を参照して説明する。なお、上記実施形態の構成と同じ構成には同符号を付し、説明を省略する。
［上記実施形態の技術的課題］
上記実施形態によれば、石英ヒータ２２Ｈに非発光部２４Ｎが形成されているが、非発光部２４Ｎにおいて温度が局所的に低下することにより、シリコン基板の非発光部２４Ｎが投影する部位において熱処理温度が局所的に低下するという技術的課題がある（加熱の不均一性）。また、環状構造の石英ヒータを制作することが困難であるという技術的課題もある（加熱源の制作困難性）。
上記実施形態によれば、石英ヒータ２２Ｈに非発光部２４Ｎが形成されているが、非発光部２４Ｎにおいて温度が局所的に低下することにより、シリコン基板の非発光部２４Ｎが投影する部位において熱処理温度が局所的に低下するという技術的課題がある（加熱の不均一性）。また、環状構造の石英ヒータを制作することが困難であるという技術的課題もある（加熱源の制作困難性）。
そこで、改良発明では、加熱源２２である石英ヒータ２２Ｈの非発光部分を形成することなく、石英ヒータを完全な環状構造に形成するようにした。このため、変形例では、連続環状石英ヒータ５０が完成し、非発熱部が形成されていない。
図９乃至図１１に示すように、改良発明の連続環状石英ヒータ５０は、水平方向に延びる連続環状部５２と、連続環状部５２と接続するとともに鉛直方向（重力方向）に延びる鉛直固定部５４と、で構成されている。
加熱源２２は、平面視において、径の異なる複数の連続環状部５２が同心円上に配置されて構成されている。このため、連続環状石英ヒータ５０の円周方向には非発光部が存在せず、連続環状部５２の石英管が連続的に接続された構成である。
鉛直固定部５４には、上記実施形態と同様に、輻射熱を遮断する輻射熱遮断部が施されている。換言すれば、鉛直固定部５４の外表面には、輻射熱遮断部としての金属膜（金属反射膜）Ｘ１（図９～１１では図示省略）が塗布されている。また、別の実施形態として、鉛直固定部５４の外表面には、輻射熱遮断部としての赤外線フィルター膜（光学フィルター膜、図示省略）が塗布されている。さらに、鉛直固定部５４の材質を不透明石英Ｘ２（図９～１１では図示省略）で構成し、連続環状部５２の材質を透明石英で構成し、不透明石英Ｘ２の端部と透明石英の端部とで融着させて接続してもよい。これにより、鉛直固定部５４と接触して弾性支持する気密部材３６のシール劣化を防止できる。
上記実施形態と同様にして、蓋部本体２０には厚み方向に貫通した貫通孔３４が形成されており、連続環状石英ヒータ５０の鉛直固定部５４が貫通孔３４に挿通されている。なお、連続環状石英ヒータ５０の製造方法については、後述する。
なお、その他の構成については、上記実施形態と同様である。
以上のように、本実施形態の改良発明によれば、連続環状石英ヒータ５０により、連続した環状構造の発光が発生するため、連続環状石英ヒータ５０に非発熱部が形成されないため、熱処理において、シリコン基板上で加熱の不均一が生じることを防止できる。シリコン基板は、平面視において円盤状に形成されているが、連続環状石英ヒータ５０も同様にして平面視において円盤状に形成されているため、シリコン基板上の表面を均一に加熱することができ、シリコン基板上における加熱のムラを無くすことができる。これにより、シリコン基板の熱処理において不良の発生を抑制できる。
また、シリコン基板の熱処理において、加熱の不均一性が解消するために、シリコン基板を回転させる必要がなく、基板回転機構を用いる必要がない。このため、部品点数を削減でき、小型化及び低コスト化を実現できるとともに、基板回転機構の高精度な回転制御が不要になる。
［連続環状石英ヒータの作製方法］
次に、連続環状石英ヒータ５０の作製方法について説明する。
次に、連続環状石英ヒータ５０の作製方法について説明する。
図１２に示すように、非発熱部が存在しない連続環状石英ヒータ５０を作製するために、石英部品５６と、タングステン線５８と、をそれぞれ準備する。石英部品５６として、２本の２分割した半環状石英管５６Ａ、２個のＴ型石英管５６Ｂと、各種石英管を支持する４本の石英管支持部５６Ｃと、で構成される。
図１３及び図１４に示すように、半環状石英管５６ＡにＴ型石英管５６Ｂを接続するとともに、内部にタングステン線５８を通してフィラメントを形成する。
具体的には、図１５に示すように、加熱体であるタングステン線５８を熱密度６－１０Ｗ／ｍｍの長さと抵抗値を±５％以内に合わせて切断し、半環状石英管５６Ａの内部に挿入する。次に、タングステン線５８を半環状石英管５６Ａに挿入後、半環状石英管５６Ａ同士を炎加工により接続し、約１０００度でアニール処理して加工歪みを除去する。
Ｔ型石英管５６Ｂの先端部に対して封止処理を行う。封止処理は、Ｔ型石英管５６Ｂの先端部に対する炎加工により実現される。これにより、Ｔ型石英管５６Ｂの先端部に封止部が形成され、封止部が石英管の直径以下に留まるため、蓋部本体２０に形成された貫通孔３４に挿通させることができる。このようにして、連続環状石英ヒータ５０が蓋部１６に保持される。
なお、上記実施形態は、本発明の技術的思想を具現した一例に過ぎないものである。本発明は、当然ながらこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を利用した全ての態様を含むものである。
１０ 半導体処理装置
１２ 空間部
１４ 土台部
１６ 蓋部（支持部）
１８ 周壁部
２０ 蓋部本体
２２ 加熱源
２２Ｈ 石英ヒータ
２３Ａ 第１ヒータ部
２３Ｂ 第２ヒータ部
２４ 空隙部
２４Ｎ 非発光部
２５Ｂ 発光部
２６ 反射処理板
２８ 冷却液流路
３０ 取付フランジ
３２ 凹部
３４ 貫通孔
３６ 気密部材
３８ 圧縮リング
４０ 抑えフランジ
４２ 電流導入部
５０ 連続環状石英ヒータ
５２ 連続環状部
５４ 鉛直固定部
５６ 石英部品
５６Ａ 半環状石英管
５６Ｂ Ｔ型石英管
５６Ｃ 石英管支持部
５８ タングステン線
Ｘ１ 金属膜
Ｘ２ 不透明石英
１２ 空間部
１４ 土台部
１６ 蓋部（支持部）
１８ 周壁部
２０ 蓋部本体
２２ 加熱源
２２Ｈ 石英ヒータ
２３Ａ 第１ヒータ部
２３Ｂ 第２ヒータ部
２４ 空隙部
２４Ｎ 非発光部
２５Ｂ 発光部
２６ 反射処理板
２８ 冷却液流路
３０ 取付フランジ
３２ 凹部
３４ 貫通孔
３６ 気密部材
３８ 圧縮リング
４０ 抑えフランジ
４２ 電流導入部
５０ 連続環状石英ヒータ
５２ 連続環状部
５４ 鉛直固定部
５６ 石英部品
５６Ａ 半環状石英管
５６Ｂ Ｔ型石英管
５６Ｃ 石英管支持部
５８ タングステン線
Ｘ１ 金属膜
Ｘ２ 不透明石英
Claims (13)
- 半導体処理装置に用いられ、加熱源が気密部材を介して支持部で支持される加熱源保持機構であって、
前記加熱源は、平面視において連続環状に形成された連続環状部と、前記連続環状部に接続され鉛直方向に延びる鉛直固定部と、を有し、
前記鉛直固定部が前記気密部材で保持され、
前記鉛直固定部は、前記気密部材との接触部位に輻射熱を遮断する輻射熱遮断部を有する、加熱源保持機構。 - 前記輻射熱遮断部は、光を遮断する金属膜である、請求項１に記載の加熱源保持機構。
- 前記輻射熱遮断部は、光を遮断する光学膜である、請求項１に記載の加熱源保持機構。
- 前記輻射熱遮断部は、不透明石英である、請求項１に記載の加熱源保持機構。
- 前記加熱源は、石英管と、前記石英管の内部に収容されたタングステン線と、で構成された石英ヒータである、請求項１に記載の加熱源保持機構。
- 前記気密部材は、Ｏリングで構成される、請求項１に記載の加熱源保持機構。
- 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の加熱源保持機構を備えた、半導体処理装置。
- 半導体処理装置に用いられ、加熱源が気密部材を介して支持部で支持される加熱源保持方法であって、
前記加熱源は、平面視において連続環状に形成された連続環状部と、前記連続環状部に接続され鉛直方向に延びる鉛直固定部と、を有し、
前記鉛直固定部が前記気密部材で保持され、
前記鉛直固定部と前記気密部材との接触部位に輻射熱遮断部を設け、前記気密部材に対する輻射熱を遮断する、加熱源保持方法。 - 前記輻射熱遮断部として、光を遮断する金属膜を用いた、請求項８に記載の加熱源保持方法。
- 前記輻射熱遮断部として、光を遮断する光学膜を用いた、請求項８に記載の加熱源保持方法。
- 前記輻射熱遮断部として、不透明石英を用いた、請求項８に記載の加熱源保持方法。
- 前記加熱源は、石英管と、前記石英管の内部に収容されたタングステン線と、で構成された石英ヒータを利用する、請求項８に記載の加熱源保持方法。
- 前記気密部材は、Ｏリングを利用する、請求項８に記載の加熱源保持方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2023125861A JP7433505B1 (ja) | 2023-08-01 | 2023-08-01 | 半導体処理装置に用いる加熱源保持機構、加熱源保持方法及び半導体処理装置 |
| JP2023208113A JP7458136B1 (ja) | 2023-08-01 | 2023-12-10 | 半導体処理装置に用いる加熱源の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2023125861A JP7433505B1 (ja) | 2023-08-01 | 2023-08-01 | 半導体処理装置に用いる加熱源保持機構、加熱源保持方法及び半導体処理装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2023208113A Division JP7458136B1 (ja) | 2023-08-01 | 2023-12-10 | 半導体処理装置に用いる加熱源の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP7433505B1 true JP7433505B1 (ja) | 2024-02-19 |
Family
ID=89904373
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2023125861A Active JP7433505B1 (ja) | 2023-08-01 | 2023-08-01 | 半導体処理装置に用いる加熱源保持機構、加熱源保持方法及び半導体処理装置 |
| JP2023208113A Active JP7458136B1 (ja) | 2023-08-01 | 2023-12-10 | 半導体処理装置に用いる加熱源の製造方法 |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2023208113A Active JP7458136B1 (ja) | 2023-08-01 | 2023-12-10 | 半導体処理装置に用いる加熱源の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (2) | JP7433505B1 (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001217197A (ja) | 2000-01-31 | 2001-08-10 | Ushio Inc | ランプユニット |
| JP2002075898A (ja) | 2000-08-31 | 2002-03-15 | Ulvac-Riko Inc | 円形ランプによる試料均熱方法 |
| JP2014067655A (ja) | 2012-09-27 | 2014-04-17 | Origin Electric Co Ltd | 熱処理装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003026433A (ja) | 2001-05-10 | 2003-01-29 | Tokuyama Toshiba Ceramics Co Ltd | 石英ガラス部材の接合方法及びこの方法に用いられる接合装置 |
| JP2010108638A (ja) | 2008-10-28 | 2010-05-13 | Harison Toshiba Lighting Corp | ハロゲンランプ、加熱装置、ハロゲンランプ製造方法 |
| JP5293453B2 (ja) | 2009-06-25 | 2013-09-18 | ウシオ電機株式会社 | フィラメントランプ |
-
2023
- 2023-08-01 JP JP2023125861A patent/JP7433505B1/ja active Active
- 2023-12-10 JP JP2023208113A patent/JP7458136B1/ja active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001217197A (ja) | 2000-01-31 | 2001-08-10 | Ushio Inc | ランプユニット |
| JP2002075898A (ja) | 2000-08-31 | 2002-03-15 | Ulvac-Riko Inc | 円形ランプによる試料均熱方法 |
| JP2014067655A (ja) | 2012-09-27 | 2014-04-17 | Origin Electric Co Ltd | 熱処理装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP7458136B1 (ja) | 2024-03-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4948701B2 (ja) | 加熱装置、当該加熱装置を有する熱処理装置、及び、熱処理制御方法 | |
| US7629557B2 (en) | Heat treatment apparatus using a lamp for rapidly and uniformly heating a wafer | |
| US6437290B1 (en) | Heat treatment apparatus having a thin light-transmitting window | |
| KR100512345B1 (ko) | 온도 측정 방법, 열처리 장치 및 방법, 그리고 온도 측정을 실행하는 컴퓨터 프로그램을 저장한 기억 매체 | |
| JP2001308022A (ja) | 石英ウインドウ、リフレクタ及び熱処理装置 | |
| JP2001308023A (ja) | 熱処理装置及び方法 | |
| KR20110004433A (ko) | 고온계용 열 공급원 반사 필터를 포함하는 장치 | |
| JP5338723B2 (ja) | 加熱装置 | |
| US6825615B2 (en) | Lamp having a high-reflectance film for improving directivity of light and heat treatment apparatus having such a lamp | |
| KR100970013B1 (ko) | 열처리 장치 | |
| JP2007157333A (ja) | フィラメントランプ | |
| JP4321213B2 (ja) | 加熱ユニット | |
| JP7433505B1 (ja) | 半導体処理装置に用いる加熱源保持機構、加熱源保持方法及び半導体処理装置 | |
| JP7416554B1 (ja) | 半導体処理装置に用いる加熱源保持機構、加熱源保持方法及び半導体処理装置 | |
| JP4346208B2 (ja) | 温度測定方法、熱処理装置及び方法、並びに、コンピュータ可読媒体 | |
| JP2008117892A (ja) | 半導体製造装置および半導体装置の製造方法 | |
| JP4710255B2 (ja) | 加熱ステージ | |
| JP5317462B2 (ja) | 均熱高速昇降炉 | |
| JP2008198548A (ja) | ヒーターランプ装置 | |
| JP2002357481A (ja) | 温度測定方法及び装置、熱処理装置及び熱処理方法 | |
| JP5525174B2 (ja) | 熱処理装置 | |
| JP5293453B2 (ja) | フィラメントランプ | |
| JP2002334819A (ja) | 熱処理装置 | |
| JP4942880B2 (ja) | 熱処理装置 | |
| JP4935002B2 (ja) | 加熱ユニット |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230905 |
|
| A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20230905 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230921 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20231209 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240119 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240206 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7433505 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |