JPH01152716A

JPH01152716A - 加熱装置

Info

Publication number: JPH01152716A
Application number: JP31288687A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Nishimura; 正西村; Hiromi Kumagai; 熊谷　浩洋
Original assignee: Tokyo Electron Ltd; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Tokyo Electron Ltd; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1987-12-10
Filing date: 1987-12-10
Publication date: 1989-06-15
Anticipated expiration: 2013-01-19
Also published as: JP2700243B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、高エネルギー線ビームで半導体ウェハ等の被
処理物を照射加熱（アニール）するビームアニール装置
に関する。

（従来の技術）近年、アニール技術として、高エネルギー線ビームの光
エネルギーを被処理物例えば半導体・クエへ表面に吸収
させ、熱エネルギーの形に変換して被処理物の表面層の
熱処理（アニール）を行うビームアニール技術が注目さ
れており、半導体製造においては、半導体ウェハ表面層
の結晶性回復や導入不純物の活性化等に主として用いら
れている技術である。

例えば３次元素子の開発においで基本となるＳＱ　（（
Ｓｉｌｉｃｏｎ　Ｏｎ　Ｉｎ５ｕｌａｔｏｒ）技術は、
基体表面に形成された絶縁股上にさらにシリコン甲結晶
を形成し、このシリコン単結晶上に素子を形成する技術
であり、このＳｏｌ技術において絶縁股上に単結晶を形
成する方法の−・つとして、上記ビームアニール技術が
注目されている。例えば、化学気相成長法（ＣＶＤ：Ｃ
ｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　
）等により絶縁股上に形成された非単結晶シリコン層に
、シー１ｆ等の高エネルー１′−線ビームを照射して、
非単結晶シリコン層を単結晶化する技術に応用されてい
る。

このような半導体製造のビームアニールに使用するビー
ムアニール装置としては、上下２分割が可能な円筒状の
チャンバ内部に被処理物を予備加熱するための円板状の
サセプタを配設し、該サセプタ下面に半導体ウェハを例
えば吸着保持して、半導体ウェハ下方向からレーデ光を
走査照射してアニールを行うものがある。一般にこのよ
うなビームアニール装置では、サセプタの加熱機構が具
備されており、例えばチャンバ上方に光熱源例えばＩＲ
クランプが配設され、チャンバ上面に取付けられた石英
ガラス等から光熱源の輻ひ１熱を取入れて、サセプタを
例えば５００℃程度に予備加熱するように構成されてい
る。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、上述した従来のビー装置アニール装首で
は、加熱機構からの熱やサセプタの輻射熱により、すセ
ブタのみならず、その周辺ＩＩ例えば駆動系や種々のセ
ンサ、制御機器等の周辺機器をも加熱してしまい、この
熱影響により、駆動系例えばベアリングの動作不良や、
センサ等の誤動作等を病くという問題があった。またこ
れら周辺機器の熱対策が必要となるため、装置のコスト
アップにつながるという問題があった。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたもの
で、サセプタやサセプタ加熱機構から周辺機器への熱影
響が低減でき、チャンバ周辺機器の熱損傷を防止すると
ともに装置のコストダウンが図れるビームアニール装置
を提供することを目的とする。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明のビームアニール装置は、内部に処理室を有する
チャンバと、前記処理室内に配設され被処理物を保持す
る保持部と、前記保持部をチャンバ内壁に支持する支持
部と、前記保持部を直接または間接的に加熱するだめの
加熱機構と、前記被処理物表面に高エネルギー線ビーム
を走査照射するビーム照射機構とを備え、予め被処理物
を加熱してアニール処理するように構成されたビームア
ニール装置において、前記チャンバ壁または支持部に配
設され冷却水を導入する冷却配管と、前記冷却配管に冷
却水を供給する冷２４＋水供給機構とを具備したことを
特徴とするものである。

（作　用）チャンバ壁または支持部に配設され冷」水を導入する冷
却配管と、この冷却配管に冷却水を供給する冷却水供給
機構により、被処理物の保持部や加熱機構からの熱によ
る周辺機器の温度上昇を防止でき、チャンバ周辺機器の
熱損傷を防ＩＩｌ：づるとともに装置のコストダウンが
図れる。

（実施例）以下、本発明をレーザアニール装置に適用した一実施例
について第１図ないし第５図を参照して説明する。

処理室１は、例えばスデンレスやアルミニウムからなる
円筒状上Ｍ２と、例えばアルミニウムからなる円筒状下
蓋３とにより構成されたチャンバ４に郭定されており、
上記上蓋２および下蓋３は、図示を省略したチャンバ開
閉機構例えばエアーシリンダにより、例えば２０ｍｍ程
度相対的に開閉自在に取付けられている。

処理作業中は、この上蓋２と下蓋３が開状態となり、チ
ャンバ側壁に設けられたガス導入部例えば第２図に示し
たような、チャンバ内壁に沿って円弧状に形成されたガ
ス導入管５の内周面に複数穿設された排出口から、例え
ば窒素ガスや酸素ガス等が導入されて被処理物の処理面
とほぼ平行に流れて、ガス導入管５と対向する内壁に穿
設された排気口６から排出される。排気ガスＣは第３図
に示したように装置上部に設けられた排出管７に導かれ
て、装置内上部の充満ガスとともに装置外へと排出され
る。

上蓋２の上壁および下蓋３の下壁には、夫々間口部２ａ
１３ａが穿設されており、各開口部２ａ１３ａには透明
部材例えば直径２２０ｍ１１１の石英ガラス８．９が嵌
込まれている。

処理室１内部の中央部付近には、半導体１クエ八を予備
加熱するための、例えば直径２２０ｍｍ　、厚さ２０ｍ
ｍの例えばカーボングラファイトからなるサセプタ１０
が配設されており、このサセプタ１０の下面はバキュー
ムヂャック構造となっており、図示を省略した搬送機構
により搬送された半導体ウェハ１１をサセプタ１０下面
に吸着保持するように構成されている。

このサセプタ１ｏ外周面には、これと間隙を保持して例
えば外径２５０ｍｍ、高さ５０ｍｍ、肉厚１０ｍｍのス
テンレスからなる回転リング１２が固設されており、こ
の回転リング１２とサセプタ１０の間隙に設けられた複
数の断熱性支持部材、例えばセラミック製支持部材１３
により、サセプタ１０が回転リング１２に保持されてい
る。回転リング１２は、その外周面に設けられたベアリ
ング１４を介して上蓋内壁に取付けられており、図示を
省略したリング回転別構により、サセプタに吸着保持し
た半導体ウェハ１１のθ方向の角度微調整を行う。

チャンバ４上方には、サセプタ１０の加熱機構として、
光熱源例えば反射板１５を備えた数キロワットのＩＲラ
ンプ（Ｉｎｆｒａｒｅｄ　Ｒａｙ　Ｒａｍｐ　）　１６
が配設されており、このＩＲクランプ６からの赤外線が
石英ガラス８を透過して、サセプタ１０を例えば５００
℃まで予備加熱するように構成されている。一方、チャ
ンバ４下方向には、図示を省略したレーザ照射機構が配
設されており、このレーザ出力機構から出力されたレー
ザ光、例えば、ＣＷ−Ａｒガスレーザ光Ａを石英ガラス
９を通して半導体ウェハ８表面に走査照射してアニール
処理を行う。

ところで、このような構成のレーデアニール装置では、
ＩＲクランプ６からの赤外線や、サセプタ１０からの輻
射熱により、ベアリング１４や上蓋２、チャンバ４に外
設されている図示を省略したセンサや制御機器等の周辺
機器が、例えば５００℃の高温となるため、これら周辺
機器が高熱により損傷する恐れがあり、例えば回転リン
グのベアリング１４には、潤滑油としてホンプリングリ
ース等が使用されており、高熱下の使用によりこのグリ
ースが劣化する恐れがある。このような熱的影響を低減
するために回転リング１２および上蓋２には冷ｆｊ′１
機構が設しプられている。

冷却機構は、回転リング１２内部に設けられたリング冷
却通水路１７と、上蓋２上面の内部に設けられた上蓋冷
却通水路１８と、これら通水路１７．１８に冷却水を循
環さぼる循環ポンプ１９とから構成されている。

リング冷却通水路１７は、第４図に示すように、回転リ
ング１０の内周面上部に、断面が例えば５゜＋ｎｍ角の
水路をリング内周に沿って環状に形成したものである。

そして、回転リング上面の少なくとも一箇所には、冷却
通水路１７に連通ずる冷却水供給口２０が穿設されてお
り、この冷却水供給口２０上面には、側面に冷却水供給
管２１が挿着され、循環ポンプ１９から圧送された冷却
水Ｂを冷却水供給口２０から冷却水通路１７に導入する
ための、給水ジ９ツク２２が取付けられている。冷却水
Ｂは、この給水ジャック２２がらリング冷却通水路１７
内に導入されて熱交換された後、図示を省略した冷却水
排出口から排出される。

上記冷却通水路１７の構成は非常に簡素であるため、そ
の作製に当っては、予め回転リング１２内周面に冷却溝
２３を形成しておき、この冷ｆＪｌ　！Ｍ２３の開口に
薄リング体２４を溶着することで容易に製作することが
できる。

一方、上蓋２上面に設けられた上蓋冷却通水路１８も上
記回転リングの冷却機構と同様な考え方で構成されてお
り、第５図に示づ°ように、上蓋２上面に例えば、幅１
０ｍｍ、深さ５ｍｍの冷却溝２５を環状に形成し、その
間口に薄リング体２６を溶着して構成されている。尚、
冷却溝２５の断面形状は、ＩＲランプ１６からの熱を効
率良く吸収するために、上面部の面積を広く例えば幅広
形状にするとよい。

これら冷却通水路１７．１８を循環する冷却水の温度は
、低温である程よいが、特に冷ｆｆ１ｌする必要はなく
、常温例えば２０℃程度でもよく、リーセプタ１０の渇
痕が５００℃に加熱されている場合には、常温の冷却水
でもチャンバ４上面部および側面部近傍の温度は５０〜
６０°Ｃまで低下した。

従って、回転リングのベアリング１４やチャンバ下蓋２
、その他チｔ・ンバ周辺ｍ器の熱影響による損傷の恐れ
がなくなり、装置全体の耐久性を向上さじることができ
る。ざらには、部材や機器の選択自由度が大きくなり、
例えば高価な耐熱部材や、耐熱性機器を使用する必要が
なくなるので、装置のコストダウンも可能になる。尚、
本例の冷却機構は、その構成がｒ！ｇｓ　’ｒあるため
、これにょるコスｊ−アップは装置全体でみれば無視で
きる程度のものである。

ところで、上述実施例では、冷ＰＡ機構をチャンバ上蓋
２および回転リング１２に設けたが、本発明はこの取付
は位置に限定されるものではなく、例えば、チャンバ下
蓋３に取付ければチャンバ下方の温度を低下させて、図
示を省略したレーザ光学機器等への熱影響を低減できる
等、高熱部に設ければいずれの位置でも効果がある。

また、冷却通水路の構成についても上述実施例に限定さ
れず、例えば、回転リングやヂせンバ上蓋の内部に冷却
水循環配管を押設した構成どしてもよい。

［発明の効果］以上説明したように本発明のビームアニール装置によれ
ば、簡素な構成でサセプタやサセプタ加熱機構から周辺
機器への熱影響を低減でき、チャンバ周辺機器の熱損傷
を防止するとともに装置のコストダウンが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明をレーザアニール装置に適用した一実施
例のヂＡ７ンバ周辺の構成を示す図、第２図はチャンバ
の径方向断面図、第３図は排気ガスの流れを示す図、第
４図は第１図のリング冷ＩＪ］通水路を示す断面図、第
５図は第１図の上蓋冷却通水路を示づ断面図である。１・・・・・・処理室、２・・・・・・上蓋、３・・・
・・・下蓋、４・・・・・・チャンバ、１０・・・・・
・サセプタ、１１・・・・・・半導体ウェハ、１２・・
・・・・回転リング、１４・・・・・・ベアリング、１
６・・・・・・ＩＲクランプ１７・・・・・・回転リン
グ冷却通水路、１８・・・・・・上蓋冷却通水路、１９
・・・・・・循環ポンプ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）内部に処理室を有するチャンバと、前記処理室内
に配設され被処理物を保持する保持部と、前記保持部を
チャンバ内壁に支持する支持部と、前記保持部を直接ま
たは間接的に加熱するための加熱機構と、前記被処理物
表面に高エネルギー線ビームを走査照射するビーム照射
機構とを備え、予め被処理物を加熱してアニール処理す
るように構成されたビームアニール装置において、前記
チャンバ壁または支持部に配設され冷却水を導入する冷
却配管と、前記冷却配管に冷却水を供給する冷却水供給
機構とを具備したことを特徴とするビームアニール装置
。
（２）ほぼ円筒状のチャンバと、このチャンバ内に配設
されたカーボングラファイトからなる円板状の保持部と
、この保持部に固設され該保持部の径方向を支持する回
転リングと、この回転リングと前記チャンバ内壁間に介
挿されたベアリングと、前記チャンバ上方に配設され、
前記保持部を間接的に加熱する光熱源と、前記前記回転
リング内周面近傍に埋設された第１の環状の冷却配管と
、前記チャンバ上壁表面近傍に埋設された第２の環状の
冷却配管と、前記第１、第２の冷却配管へ冷却水を循環
させる冷却水供給部とを具備していることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載のビームアニール装置。