JPH01272122A - 熱処理方法 - 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、熱処理装置に関する。

（従来の技術） 近年、熱処理技術例えばアニール技術として、高エネル
ギー線ビーム状のレーザ光エネルギーを被処理体例えば
半導体ウェハ表面に吸収させ、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技術が注目
されている。

そして、上記技術による熱処理装置として、例えば、処
理室内部に半導体ウェハを予備加熱するための円板状の
サセプタを配設し、このサセプタ下面に上記半導体ウェ
ハを吸着して、半導体ウニへ下方向からレーザビームを
走査照射するレーザアニール装置がある。

一般に、このようなレーザアニール装置には、サセプタ
の加熱機構が備えられており例えば処理室上方に光熱源
例えばＩ　Ｒ（Ｉｎｆｒａｒｅｄ　Ｒａｙ）ランプ等が
配設され、上記処理室上面に取着された石英ガラスの窓
等を通して光熱源の放射熱を取入れて、サセプタを例え
ば数百℃程度に予備加熱した中でレーザアニール処理を
行う。

そして、処理終了後、例えば搬送アーム等により半導体
ウェハの周辺部を吸着してサセプタより上記半導体ウェ
ハを処理室外に搬送する。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら上述の従来方法には１次に述べるような問
題点がある。

半導体ウェハ表面の周辺部分を吸着保持して搬送する際
、上記半導体ウェハ等が常温においては異常なく搬送で
きるが、半導体ウェハが数百℃程度の高温に熱されてい
る時には搬送時に半導体ウェハが割れやすい。

上記半導体ウェハが割れやすい原因として、鋭意研究検
討の結果、次のようなことが原因であることが判明した
。

１）半導体ウェハと搬送アームとの間の温度差（一般に
半導体ウェハが高温で搬送アームが低温）が大きいと、
半導体ウェハに熱的ひずみが発生して割れやすくなる。

２）　サセプタ内の吸着部に減圧状態が残存している状
態のまま、°半導体ウェハを搬送しようとするとこの半
導体ウェハに機械的ひずみが加わり、高熱の半導体ウェ
ハが割れやすい。

３）搬送アームで半導体ウェハを吸着保持した直後、ま
だ半導体ウェハが不安定な状態のまま搬送アームを急に
移動すると、移動時の加速度による機械的ひずみが高熱
の半導体ウェハに加わり割れやすい。

本発明は、上述の従来事情に対処してなされたもので、
処理後の被処理体を搬送するに際し、上記被処理体の割
れを防止することが可能な熱処理装置を提供しようとす
るものである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） すなわち本発明は、サセプタに設けられた被処理体を熱
処理した後上記サセプタから上記被処理体を搬送する装
置において、加熱された上記被処理体に搬送アームを予
め定めた位置から漸次近付けて上記被処理体を上記搬送
アームに吸着し、再び漸次上記サセプタから上記被処理
体を予め定めた距離遠去けたのち搬送することを特徴と
する。

（作　用） 本発明熱処理装置によれば、被処理体を搬送する搬送ア
ームをサセプタの熱で予め熱した後、上記搬送アームを
漸次上部サセプタに近付けて上記被処理体を吸着保持し
、上記サセプタの吸着部の減圧状態がなくなってから漸
次上記搬送アームを上記サセプタから遠去けるので、上
記被処理体に熱的ひずみが発生したり、機械的ひずみが
加わることはない。

（実施例） 以下、本発明熱処理装置をレーザアニール装置に適用し
た一実施例を図面を参照して説明する。

基台■には、被処理体例えば半導体ウェハ■の周辺部を
吸着保持可能で第２図に示すように概Ｔ文字状に形成さ
れた搬送アーム■を例えばモータ等の回転手段により垂
直面内に回転する第１の回転部（イ）と、この第１の回
転部に）を例えばステッピングモータを使用し、１パル
スの入力信号で約０．００８３ｍ程度昇降する昇降部■
と、この昇降部■を例えばモータ等の回転手段により水
平面内に回転する第２の回転部０とから構成された搬送
機構ユが取着されている。

また、基台中上には半導体ウェハ■を熱処理例えばレー
ザアニール処理する処理室■が配設されている。

この処理室０は、例えばステンレスやアルミニウム等か
らなる有底円筒状の上チャンバ■と下チャンバ（１０）
とから構成され、エアーシリンダ等を使用した開閉機構
（図示せず）により例えば２０ｍｍ程度の隙間ができる
如く相対的に開閉自在に構成され、また、この隙間を通
して搬送機構Ｑ−の搬送アーム■により半導体ウェハ■
を搬入搬出可能に構成されている。

次に、上チャンバ■の上壁部および下チャンバ（１０）
の下壁部には、おのおの開口部（１１）、　（１２）が
設けられており、この開口部（１１）、　（１２）には
透明部材例えば石英ガラスの窓（１３）、　（１４）が
取着されている。

処理室（ハ）内部の中央部付近には、半導体ウェハ■を
下面において吸着保持し上記半導体ウェハ■を予備加熱
するための例えばカーボングラファイトからなり円板状
に形成されたサセプタ（１５）が配設されている。そし
て、このサセプタ（１５）の外周面には、これと所定の
間隔を保持して例えばステンレスで円環状に形成され、
サセプタ（１５）等からの放射熱を内側方向に反射する
反射体（１６）が設けられている。そして、上記サセプ
タ（１５）と反射体（１６）は、複数の断熱性支持部材
例えばセラミック製の支持部材（１７）により、同心状
に上チャンバ■に取着されている。

一方、処理室■の上方には、サセプタ（１５）を加熱す
る手段として、光熱源例えば反射板（１８）を備えたｒ
　Ｒ（Ｉｎｆｒａｒｅｄ　Ｒａｙ）ランプ（１９）が配
設されており、このＩＲランプ（１９）からの赤外線が
石英ガラスの窓（１３）を透過してサセプタ（１５）を
加熱するように構成されている。

また、処理室■の下方には、レーザ光照射機構（図示せ
ず）が配置されており、このレーザ光照射機構（図示せ
ず）によりレーザビーム（２０）を石英ガラスの窓（１
４）を通して下方から半導体ウェハ０表面に走査照射し
てレーザアニール処理を行うように構成されている。

次に動作について説明する。

先ず、搬送機構ユの搬送アーム■で処理前の半導体ウェ
ハ■の処理面側外周部分を吸着保持し、上記半導体ウェ
ハ■の処理面が、下側になるように必要に応じて第１の
回転部（イ）を回転させる。そして、開閉機構（図示せ
ず）により上チャンバ０と下チャンバ（１０）との間を
開いて２０ｍ程度の隙間を設け、搬送機ＩＩユの第２の
回転部０を動作させて搬送アーム■を上記隙間を通して
処理室（ハ）内に移動させる６次に、搬送機構０−の昇
降部■を上昇させ、搬送アーム■に吸着保持している半
導体ウェハ■を、処理面を下向にした状態でサセプタ（
１５）に吸着保持する。

そして、搬送アーム■を元の位置に戻し、上チャンバ０
と下チャンバ（１０）を閉じて、予めＩＲランプ（１９
）で所定の温度に熱せられた上記サセプタ（１５）によ
り半導体ウェハ■を加熱し、レーザビーム（２０）を半
導体ウェハ■の表面に走査照射してレーザアニール処理
を行う。

上記処理が終ると、上チャンバ０と下チャンバ（１０）
との間を開いて２０ｍ５程度の隙間を設け、搬送機構Ω
の搬送アーム■を処理室（へ）内に移動させる。

上記アーム■がサセプタ（１５）下の所定位置にくると
、第３図に示すように昇降部■を動作させて搬送アーム
■を予め定めた位置であるサセプタ（１５）部近傍例え
ば手前３ｍ程度まで上昇移動させ搬送アーム■を一定時
間例えば１０数秒程度待機させサセプタ（１５）からの
放射熱により搬送アーム■を加熱する。

この加熱が終わると、搬送アーム■をサセプタ（１５）
面手前約０．５ａｍ程度まで漸次上昇移動させて一定時
間例えば１０数秒程度待機させて加熱し半導体ウェハ■
の表面の温度と搬送アーム■の温度とを概等しい状態と
する。

なお、搬送アーム■をサセプタ（１５）面手前約０．５
１程度まで直接上昇移動させると、搬送アーム■が急激
に熱膨張するため何回もこのような動作を行うと次第に
搬送アーム■が変形し、その結果搬送アーム■が半導体
ウニ八■を搬送できないような状態になる可能性がある
。これを防止するため、サセプタ（１５）面手前約３ｍ
程度のところで予備的に搬送アーム■を加熱しておく。

上述のように、半導体ウェハ■と搬送アーム■との間の
温度差を概なくすことにより半導体ウェハ■に熱的ひず
みが発生するのを防止できる。

次に、搬送アーム■の吸着用バキュームを動作させ、昇
降部■を例えば１パルス分だけ駆動し約０．００８３ａ
ｍ搬送アーム■すなわち半導体ウェハ■を上昇させて０
．１秒時間待ちして搬送アーム■に半導体ウェハ■を吸
着したかどうかを確認機構（図示せず）で確認する。そ
して、上記搬送アーム■に半導体ウェハ■を吸着するま
で搬送アーム■をサセプタ（１５）の吸着面に漸次近付
けて上記動作をくり返し、吸着保持後一定時間例えば３
秒間時間待ちして待機させて、サセプタ（１５）の吸着
バキュームを切りサセプタ（１５）内部を減圧状態から
大気圧の状態へと戻す。

したがって、サセプタ（１５）内部の減圧状態が残らな
いので、サセプタ（１５）から半導体ウェハ■を搬送す
るに際し、この半導体ウェハ■に減圧状態に起因する機
械的ひずみが加わることはない。

次に、昇降部■を例えば１パルス分だけ駆動し約０．０
０８３ｍｍ搬送アーム■すなわち半導体ウェハ■を下降
させて一定時間例えば０．１秒間時間待ちし、さらに昇
降部（ハ）を１パルス分だけ駆動し、約０．．００８３
ｒｒｎ下降させ、０．１秒間時間待ちするという動作を
くり返しながら、搬送アーム■すなわち半導体ウェハ■
をサセプタ（１５）の吸着面から漸次遠去けながら、サ
セプタ（１５）の吸着面と半導体ウェハ■との隙間に少
しずつ空気を流入する。そして、上記下降が例えば３０
パルス分の予め定めた距離すなわち約０．２５ａｎに達
するまで上記動作をくり返して遠去ける。その後、搬送
アーム■を指定の位置まで下降させ、第２の回転部０を
駆動して搬送アーム■を処理室（ハ）外に回転させて半
導体ウェハ■を搬送する。

したがって、搬送アーム■で半導体ウェハ■を吸着保持
し後、半導体ウェハ■の状態が不安定な間は漸次半導体
ウェハ■をサセプタ（１５）から遠去けるので、移動時
の加速度による機械的ひずみが半導体ウェハ■に加わる
ことはない。

なお、上記実施例では熱処理装置としてレーザアニール
装置に適用した例について説明したが、本発明熱処理装
置の被処理体搬送方法は、かかる実施例に限定されるも
のではなく、例えば半導体製造におけるホットプレート
オーブンと呼称されている加熱装置、半導体ウェハ検査
装置の高温検査のホットチャック、イオン注入装置、酸
化拡散装置など熱を併う処理装置に適用して有効である
。

〔発明の効果〕

上述のように、本発明熱処理装置によれば、熱処理後の
加熱された被処理体を搬送するに際し、上記被処理体の
割れを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明熱処理装置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図の部分説
明図、第３図は第１図の動作説明図である。 ２・・・半導体ウェハ、　　　３・・・搬送アーム、４
・・・昇降部、　　　　　　Ｉ・・・搬送機構、１５・
・・サセプタ。 特許出顆人三菱電機株式会社 東京エレクトロン株式会社 第１図 第２図 第　３　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　サセプタに設けられた被処理体を熱処理した後上記サ
   セプタから上記被処理体を搬送する装置において、 加熱された上記被処理体に搬送アームを予め定めた位置
   から漸次近付けて上記被処理体を上記搬送アームに吸着
   し、再び漸次上記サセプタから上記被処理体を予め定め
   た距離遠去けたのち搬送することを特徴とする熱処理装
   置。