JPH01272114A - 熱処理装置用回転保持機構 - Google Patents

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、熱処理装置用回転保持機構に関する。

（従来の技術） 半導体製造において、被処理体例えば半導体ウェハ表面
に高エネルギー線ビーム状の光エネルギーを吸収させ、
熱エネルギーの形に変換して、半導体ウェハの表面を溶
融再結晶化する熱処理装置として、例えばレーザアニー
ル装置がある。

一般にこのレーザアニール装置では、レーザ光をレンズ
等の光学手段により集束しビーム状にして半導体ウェハ
表面に走査照射することが行われている。

そして、第３図に示すように、加熱されたサセプタ■に
吸着保持された半導体ウェハ■の表面にレーザビーム（
図示せず）を所定の走査手順に対応して照射するに際し
、例えば半導体ウェハ■上の照射領域■の照射ラインに
）と上記レーザビーム（図示せず）の走査線０が平行に
なるように照射したり、また所定の角度をなして照射し
たりするために、上記半導体ウェハ■つまりサセプタ■
を走査線■に対して回転調整する場合がある。

（発明が解決しようとする課題） しかし、上記レーザビーム径は半導体ウェハ■の表面に
おいて例えば数十−程度と小さいので、正確に照射する
ためには熱の影響をも受けにくくサセプタ■の位置決め
精度の高いことが要求され、これに対応可能な回転保持
機構の改良が望まれていた。

本発明は、上述の従来事情に対処してなされたもので、
回転位置決め精度が高く、信頼性のある熱処理装置用回
転保持機構を提供しようとするものである。

〔発明の構成〕

（ｌｌＩ題を解決するための手段） すなわち本発明は１回転用アームが取着され、冷却手段
を内蔵した回転部材と、この回転部材に取着され、この
回転部材を回転可能に支持する回転支持部材と、上記回
転部材の内側にこの回転部材に取着された断熱材によっ
て固定され、被処理体を保持し加熱する加熱部材と、上
記回転部材と上記加熱部材の中間に配置された断熱部材
とを具備してなることを特徴とする。

（作　　用） 本発明熱処理装置用回転保持機構では、被処理体の加熱
部材側の熱を遮断する部材を備えているので、回転支持
部材側に熱が伝わりにくく、熱的歪の影響を防止するこ
とができる。

（実　施　例） 以下、本発明熱処理装置用回転保持機構をレーザアニー
ル処理装置に適用した一実施例を図面を参照して説明す
る。

処理室（１１）は１例えばステンレスやアルミニウムな
どからなる有底の円筒状の上チャンバ（１２）と下チャ
ンバ（１３）とから構成され、エアーシリンダーなどを
使用した開閉機構（図示せず）により、例えば２０＋ａ
ｍ程度相対的に開閉自在に構成されている。

次に、上チャンバ（１２）の土壁部および下チャンバ（
１３）の下壁部には、おのおの開口部（１４）、　（１
５）が設けられており、この開口部（１４）、　（１５
）には。

透明部材例えば円板状の石英ガラスからなる窓（１６）
、　（１７）が取着されている。

処理室（１１）内には、例えばステンレスからなる円筒
状の回転部材である回転リング（１８）が配置されてい
る。この回転リング（１８）は１例えば外周部を上チャ
ンバ（１２）の内壁に取着され、上記回転リング（１８
）を回転可能に支持する回転支持部材例えばベアリング
（１９）の内周部に取着されており、回転リング（１８
）の外周部から上チャンバ（１２）を貫通し突出する如
く取着された回転用アーム（２０）を動かすことにより
１回転可能に構成されている。

また、回転リング（１８）のベアリング（１９）取付位
置の近くには、この回転リング（１８）を冷却するため
の冷却手段例えば、冷却水路（２１）が内蔵されており
、冷却装置［（図示せず）から循環される冷却水などに
より上記回転リング（１８）を冷却することによりベア
リング（１９）に熱が伝わらないように構成されている
。

次に、回転リング（１８）の内側中央付近には、被処理
体例えば半導体ウェハ（２２）を下面において吸着保持
しこの半導体ウェハ（２２）を予備的に加熱するための
例えばカーボングラファイトからなる円板状に形成され
た加熱部材例えばサセプタ（２３）が配置されている。

そして、このサセプタ（２３）の周縁部分には１回転リ
ング（１８）の内側部分に突出する如く取着されたセラ
ミックなどからなる断熱材（２４）の一端が取着され、
回転リング（１８）との間に所定の空間を設けて回転リ
ング（１８）に固定されている。

また、上記回転リング（１８）とサセプタ（２３）との
空間部分の中間付近には、このサセプタ（２３）の周辺
を取囲むように例えば円弧状に形成された断熱部材例え
ば反射板（２５）が上記断熱材（２４）にて固定されて
いる。そして、サセプタ（２３）などからの放射熱を中
心方向に反射するように構成されている。

一方、上チャンバ（１２）の上方には、サセプタ（２３
）を加熱するための手段として、光熱源例えば反射体（
２６）を備えたＩＲシリンダＩｎｆｒａｒｅｄ　Ｒａｙ
　Ｌａｍｐ）（２７）が配設されており、このＩＲシリ
ンダ２７）から放射された赤外線が石英ガラスからなる
窓（１６）を透過してサセプタ（２３）を加熱するよう
に構成されている。

下チャンバ（１３）の下方には、レーザ光照射機構（図
示せず）が配設されており、このレーザ光照射機構（図
示せず）によりレーザビーム（２８）を、石英ガラスか
らなる窓（１７）を通して半導体ウェハ（２２）の下方
から、半導体ウェハ（２２）の表面に向けて走査照射し
て熱処理例えばレーザアニール処理を行うように構成さ
れている。

また、上記回転リング（１８）に取着された回転用アー
ム（２０）の上チャンバ（１２）から突出した付近には
、上記回転用アーム（２０）を移動させる移動機構（硯
）などからなる、回転リング（１８）を回転移動させる
ための回転駆動部（３ｖ）が設けられている。

上記回転駆動部（封）は、第２図に示すように上チャン
バ（１２）の部分に取着されており、駆動装置例えばス
テッピングモータ（３１）の回転軸（３２）にカップリ
ング（３３）を介して連結されたボールスクリュー（３
４）と、このボールスクリュー（３４）に嵌合して直線
移動可能で、その先端部（３５）に例えば鋼球（３６）
が取着された移動部（３７）からなる移動機構（２９）
を備えている。また、上記回転用アーム（２０）の鋼球
（３６）との当接部分には例えばステンレス板（３８）
などが取着され、常時コイルバネ（３９）などにより上
記移動機構（坦）側に、上記回転用アーム（２０）を圧
接する如く回転駆動部（並）が構成されている。

次に、動作を説明する。

先ず、開閉機構（図示せず）により、上チャンバ（１２
）と下チャンバ（１３）との間を開いて２０ｍ＋ａ程度
の間隔を設け、プリアライメント機構（図示せず）にて
所定の方向にプリアライメントされた半導体ウェハ（２
２）を搬送アーム（図示せず）などにより処理室（１１
）内に搬入し、上記半導体ウェハ（１８）の処理面を下
向きにした状態でサセプタ（２３）に吸着保持する。

そして１例えばレーザビーム（２８）の光強度を調整に
必要な限度まで低減し、半導体ウェハ（２２）の所定位
置を走査照射してその照射状況を例えばＣＯＤカメラ（
図場せず）等で撮像する。撮像した像は、ＣＲ７画面に
表示して目視したり、又コンピュータ等の処理装置Ｉ（
図示せず）で画像処理する等の手段にて、半導体ウェハ
（２２）の表面を所定通りにレーザビーム（２８）が走
査照射しているかを観測する。

上記Ｉ！測の結果、走査照射方向にずれがある時には、
回転駆動部（且）を動作させ半導体ウェハ（２２）を保
持するサセプタ（２３）を回転させて、走査照射が所定
通りになるように調整する。

すなわち、ステッピングモータ（３１）を駆動してボー
ルスクリュー（３４）を回転させることにより移動部（
３７）を前後に移動させ鋼球（３６）で回転用アーム（
２０）を移動させてサセプタ（２３）の中心点（４０）
を中心にして回転、つまり半導体ウェハ（２２）を回転
させる。

この時、回転リング（１８）は、ベアリング（１９）に
て上チャンバ（１２）に対して支持されているので回転
はスムーズで安定している。また、回転の角度は、ステ
ッピングモータ（３１）とボールスクリュー（３４）を
使用しているので直線移動距離が正確で安定しているた
め回転用アーム（２０）の移動距離すなわち回転リング
（１８）の回転角度は正確で安定している。さらに、移
動機構（並）と回転用アーム（２０）とが当接する部分
には、それぞれ鋼球（３６）、ステンレス板（３８）を
配置しているので摩耗が少く寿命も長く、安定度は長く
維持される。

以上のようにして走査照射の調整が終了すると、上チャ
ンバ（１２）下チャンバ（１３）を密着させ、ＩＲクラ
ンプ２７）でサセプタ（２３）を数百℃程度の所定温度
となるように加熱することにより、このサセプタ（２３
）の下面に吸着保持している半導体ウェハ（２２）を加
熱する。そして、レーザビーム（２８）の光強度を所定
の処理強度に設定し、半導体ウェハ（２２）の表面をア
ニール処理する。

なお、上記サセプタ（２３）から放射する熱は１反射板
（２５）によってサセプタ（２３）の中心に向って反射
され、またセラミック製の断熱材（２４）を介して回転
リング（１８）に伝わった熱は冷却水路（２１）を循環
する冷却水により冷却されるので、ベアリング（１９）
の温度上昇を防止することができ、ベアリング（１９）
の有する精度を長く維持できる。

また、ベアリング（１９）として、上記実施例のように
内周部分に回転リング（１９）が納まる程度の内径を有
するベアリングではなく、複数個の小内径のベアリング
を使用することも考えられるが、この場合各ベアリング
の寸法のバラツキによる回転のガタ、ベアリングの取着
が複雑になる等の問題があり、上記実施例のようなベア
リング（１９）で構成するのが望ましい。

なお、上記説明した回転調整は、例えば半導体ウェハ（
２２）が同一ロットで表面に形成されているパターン等
が同一であって、かつプリアライメントが実用上支障の
ない程度にできているのであれば、新しいロットの最初
に行い同一ロット中では各半導体ウェハ（２２）の１枚
毎にくり返す必要はない。

なお、サセプタ（ｚ３）を回転リング（１８）に固定す
る方法として、例えばサセプタ（２３）の中央部付近を
吊設する方法などが考えられるが、サセプタ（２３）の
温度分布が不均一になりやすく、吸着保持されている半
導体ウェハ（２２）の温度均一性の見地より上記実施例
のように固定するのが好ましい。

また、位置決め精度としては、例えばサセプタ（２３）
の中心点（４０）から、回転用アーム（２０）と移動機
構（皿）が当接する点までの距離、すなわち半径の距離
を２００ｍｍとした場合１例えばステッピングモータ（
３１）を１パルス動作させたときサセプタ（２３）を０
．０１度程度回転させることができる。

〔発明の効果〕

上述のように、本発明熱処理装置用回転保持機構によれ
ば、高精度でしかも長く回転位置を維持できるので、例
えばレーザアニール装置に適用した場合、高品質のアニ
ール処理が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明熱処理装置用回転保持機構をレーザアニ
ール装置に適用した一実施例を示す構成図、第２図は第
１図の主要部の説明図、第３図はレーザアニール処理の
説明図である。 １１・・・処理室、１８・・・回転リング、１９・・・
ベアリング、　　　２０・・・回転用アーム、２２・・
・半導体ウェハ、　　２３・・・サセプタ、２４・・・
断熱材、　　　　　２５・・・反射板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　回転用アームが取着され、冷却手段を内蔵した回転部
   材と、 この回転部材に取着され、この回転部材を回転可能に支
   持する回転支持部材と、 上記回転部材の内側に、この回転部材に取着された断熱
   材によって固定され、被処理体を保持し加熱する加熱部
   材と、 上記回転部材と上記加熱部材との中間に配置された断熱
   部材とを具備してなることを特徴とする熱処理装置用回
   転保持機構。