JPH0613324A

JPH0613324A - 真空加熱装置

Info

Publication number: JPH0613324A
Application number: JP16804292A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Ashida; 裕芦田; Shigeru Okamura; 茂岡村; Takashi Kato; 隆加藤
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1992-06-26
Filing date: 1992-06-26
Publication date: 1994-01-21

Abstract

(57)【要約】【目的】半導体ウェーハ等の試料を真空中で加熱する
装置に関し、試料を１０００℃程度の温度に加熱しても
バックグランドの不純物ガス量が少なく、また、試料表
面の膜質によって温度上昇率が左右されることがなく、
しかも、透過窓が破損することがなく耐久性に優れた真
空加熱装置を提供することを目的とする。【構成】加熱光を透過する透過窓３が真空シール部材
４を介して固着されており、内部に試料８を載置する試
料台５が設けられている真空チャンバ１と、真空チャン
バ１を真空排気する排気手段６と、透過窓３を介して試
料８に加熱光を照射する加熱光発生手段７とからなり、
加熱光発生手段７と透過窓３との間に、透過窓３と同一
の透過率特性を有する光透過板９または透過窓３の吸収
する波長の光を特に吸収する透過率特性を有する光透過
板９が少なくとも１枚設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウェーハ等の試
料を真空中で加熱する装置、特に、高温加熱が可能で、
試料以外の装置自身から発生するバックグランドの不純
物ガス量の少ない真空加熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の真空加熱装置の構成図を図３に示
す。図において、１は真空チャンバであり、３はバイト
ン等のフッ素ゴムのＯリング４を介して真空チャンバ１
に固着された石英ガラスよりなる透過窓であり、５は半
導体ウェーハ等の試料８を載置する試料台であり、６は
真空チャンバ１を真空排気する排気手段であり、７は試
料８を加熱する加熱光を発生する赤外線ランプである。

【０００３】スパッタ、ＣＶＤ等の成膜装置や試料のガ
ス分析装置に使用される真空加熱装置は、堆積膜の膜質
や試料の表面状態に影響を及ぼす不純物ガス量を低減す
るために、真空チャンバ１内は超高真空（１０^-8Torr以
下）に保持される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この真空加熱装置を使
用して試料を１０００℃程度の温度に加熱すると、赤外
線ランプ７の発生する赤外線の迷光が真空チャンバ１の
内壁に入射して真空チャンバ１の温度が上昇し、真空チ
ャンバ１からのガス放出量が増加する。

【０００５】石英ガラスは透過率が高いが、図４に示す
ように、２．８μｍより波長の長い赤外線を吸収する特
性を有している。赤外線ランプの発生する赤外線には
２．８μｍより長波長の成分がかなり含まれているた
め、この長波長の赤外線を石英ガラスよりなる透過窓３
が吸収して温度が上昇し、フッ素ゴムからなるＯリング
４の温度を上昇させる。Ｏリングは高温になると劣化し
やすく、多量の有機ガスを放出するためバックグランド
の不純物ガス量の増加を招く。透過窓３と真空チャンバ
１との間のシールにメタルシールを使用する場合には、
フッ素ゴムからなるＯリングのような脱ガスは少ない
が、石英ガラスの温度上昇による熱歪みによって石英ガ
ラスが破損するという問題が発生する。

【０００６】また、試料８の上面に赤外線を照射して加
熱しているため、試料８の膜質によって温度上昇率が異
なる。例えば、赤外線の反射率はアルミニウムの場合９
０％であるのに対し、シリコンの場合は４０％程度であ
るため、アルミニウム膜の有無によって試料の温度上昇
率が大きく異なる。

【０００７】本発明の目的は、これらの欠点を解消する
ことにあり、試料を１０００℃程度の温度に加熱しても
バックグランドの不純物ガス量が少なく、また、試料表
面の膜質によって温度上昇率が左右されることがなく、
しかも、透過窓が破損することがなく耐久性に優れた真
空加熱装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、加熱光を
透過する透過窓（３）が真空シール部材（４）を介して
固着されており、内部に試料（８）を載置する試料台
（５）が設けられている真空チャンバ（１）と、この真
空チャンバ（１）を真空排気する排気手段（６）と、前
記の透過窓（３）を介して前記の試料（８）に加熱光を
照射する加熱光発生手段（７）とからなり、この加熱光
発生手段（７）と前記の透過窓（３）との間に、前記の
透過窓（３）と同一の透過率特性を有する光透過板
（９）または前記の透過窓（３）の吸収する波長の光を
特に吸収する透過率特性を有する光透過板（９）が少な
くとも１枚設けられている真空加熱装置によって達成さ
れる。

【０００９】なお、前記の真空チャンバ（１）には、空
冷ファン（10）および／または水冷管（２）が設けられ
ており、前記の空冷ファン（10）は、前記の光透過板
（９）の両面に沿って冷却空気を送風することが好まし
い。また、前記の真空チャンバ（１）の内壁は、複合電
解研磨または金蒸着による鏡面処理がなされており、前
記の透過窓（３）は、石英ガラス、コバールガラス、ま
たは、パイレックスガラスからなり、前記の真空シール
部材（４）は、ゴムＯリングまたはメタルシールである
ことが好ましい。

【００１０】

【作用】赤外線ランプよりなる加熱光発生手段７と真空
チャンバ１に固着された石英ガラス等よりなる透過窓３
との間に透過窓３と同じ透過率特性を有する光透過板９
または透過窓３が吸収する波長の光を特に吸収する透過
率特性を有する光透過板９を介在させることによって、
透過窓３の温度上昇の原因となる波長の赤外線が光透過
板９によって吸収除去されて透過窓３に入射しないの
で、透過窓３の温度上昇が低く抑えられる。また、真空
チャンバ１の内壁が鏡面処理されているので、赤外線の
迷光が入射しても殆どが反射され、しかも真空チャンバ
１は水または空気による冷却手段２・10によって冷却さ
れているので真空チャンバ１の温度上昇も少ない。その
結果、Ｏリング４の劣化が防止されて有機ガスが発生し
なくなるためバックグランドの不純物ガス量が少なくな
る。また、透過窓３が熱歪により破損することもなくな
る。なお、試料を裏面から加熱することによって、試料
上面に形成されている膜の膜質が異なっていても温度上
昇率を一定にすることが可能である。

【００１１】赤外線ランプで照射したときに、真空チャ
ンバ１の内壁からの反射光と試料８から発生する光との
中には透過窓３が吸収する波長の光も含まれるので、図
２に示すように、真空チャンバ１の内側にも第２の光透
過板20を配設してこれらの光を吸収すると更に効果があ
る。また、この光透過板９または第２の光透過板20を多
数枚重ねて配設するとより高い効果が得られる。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の二つの実施
例に係る真空加熱装置について説明する。

【００１３】第１実施例図１参照赤外線加熱方式による真空加熱装置の構成図を図１に示
す。図において、１は真空チャンバであり、真空チャン
バ１の内壁は複合電解研磨または金蒸着により鏡面処理
されており、外壁には冷却用水冷管２がろう付けされて
いる。３は石英ガラスからなる透過窓であり、フッ素ゴ
ムからなるＯリング４を介して真空チャンバ１に固着さ
れている。５は試料台であり、６は例えばターボ分子ポ
ンプ61とロータリーポンプ62とからなる排気手段であ
り、７は赤外線ランプからなる加熱光発生手段であり、
試料台５に載置された試料８の裏面に赤外線を照射す
る。９は透過窓３と同一の石英ガラスからなる光透過板
である。10は冷却ファンであり、冷却空気を光透過板９
の両面に沿って流すことによって真空チャンバ１の温度
上昇を低く抑えている。

【００１４】なお、光透過板９に透過窓３の吸収する波
長の光を特に吸収する透過率特性を有するガラスを使用
するとより効果的である。

【００１５】第２実施例図２参照本発明に係る真空加熱装置を加熱脱ガス分析装置に適用
した場合の構成図を図２に示す。図１に示した部材と同
一の部材は同一記号で示してある。11はロードロックで
あり、12は試料導入機構であり、13はＱＭＳ（四重極質
量分析計）であり、14は反射板であり、15はオリフィス
であり、16はオリフィス前の圧力計であり、17はオリフ
ィス後の圧力計であり、18はメタルシールであり、19は
メタルシール部の温度上昇を抑えるための水冷式遮蔽板
である。20は石英ガラスからなる第２の光透過板であ
る。真空チャンバ１に入射した赤外光が真空チャンバ１
の内壁で反射するときに入射光より波長の長い光を発生
するが、この波長の長い光が透過窓３に再入射すると、
透過窓３に吸収されて透過窓３が加熱されるので、第２
の光透過板20を配設することによってこの反射光を吸収
除去するものである。なお、石英ガラスからの脱ガスは
少ないので、第２の光透過板20が多少加熱されても問題
はない。

【００１６】試料はロードロック11を介して真空チャン
バ１内に搬入されて試料台５に載置され、赤外線ランプ
からなる加熱光発生手段７により一定の温度上昇率で加
熱される。加熱された試料８からの脱ガス量はオリフィ
ス15を使用して測定され、脱ガス成分はＱＭＳ13で分析
される。脱ガス量Ｑは、式Ｑ＝Ｃ（Ｐ₁−Ｐ₂）から求
められる。但し、Ｐ₁はオリフィス15前の圧力であり、
Ｐ₂はオリフィス15後の圧力であり、Ｃはオリフィスの
コンダクタンスである。ＱＭＳ13は試料８から発生した
ガスがダイレクトに測定できるように配置され、下方か
らの加熱光が直接入射しないように反射板14が設けられ
ている。これにより、ＱＭＳ13からのガス発生が防止さ
れた状態で脱ガスの分析が可能である。

【００１７】なお、真空チャンバ１の内壁からの反射光
と加熱された試料８から発生する光とに含まれる長波長
光を特に吸収する透過率特性を有するガラスを石英ガラ
スに代えて第２の光透過板20に使用するとさらに効果的
である。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明に係る真空
加熱装置においては、加熱光発生手段と加熱光透過窓と
の間に透過窓と同じ透過率特性を有する光透過板または
透過窓の吸収する波長の光を特に吸収する透過率特性を
有する光透過板を配設することによって、透過窓が吸収
する波長の光が光透過板によって吸収除去されるので、
透過窓の温度上昇が低く抑えられて試料を１０００℃程
度の温度に加熱しても透過窓と真空チャンバとの間をシ
ールするＯリングの劣化が防止され、Ｏリングからのガ
ス発生量が少なくなってバックグランドの不純物ガス量
が少なくなる。また、透過窓と真空チャンバとの間のシ
ールにメタルシールを使用する場合には、透過窓に発生
する熱歪が少なくなるため透過窓の破損が防止されて、
装置の耐久性が向上する。さらに、加熱光が試料の裏面
から照射されるので、試料表面の膜質に左右されずに均
一の温度上昇率で試料を加熱することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】真空加熱装置の構成図である。

【図２】加熱脱ガス分析装置の構成図である。

【図３】従来技術に係る真空加熱装置の構成図である。

【図４】石英ガラスの透過率特性である。

【符号の説明】

１真空チャンバ２冷却用水冷管３透過窓４真空シール部材（Ｏリング）５試料台６排気手段 61 ターボ分子ポンプ 62 ロータリーポンプ７加熱光発生手段（赤外線ランプ）８試料９光透過板 10 冷却ファン 11 ロードロック 12 試料導入機構 13 ＱＭＳ 14 反射板 15 オリフィス 16・17 圧力計 18 メタルシール 19 水冷式遮蔽板 20 第２の光透過板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加熱光を透過する透過窓（３）が真空シ
ール部材（４）を介して固着されてなり、内部に試料
（８）を載置する試料台（５）が設けられてなる真空チ
ャンバ（１）と、該真空チャンバ（１）を真空排気する排気手段（６）
と、前記透過窓（３）を介して前記試料（８）に加熱光を照
射する加熱光発生手段（７）とからなり、該加熱光発生手段（７）と前記透過窓（３）との間に、
前記透過窓（３）と同一の透過率特性を有する光透過板
（９）または前記透過窓（３）の吸収する波長の光を特
に吸収する透過率特性を有する光透過板（９）が少なく
とも１枚設けられてなることを特徴とする真空加熱装
置。
【請求項２】前記真空チャンバ（１）には、空冷ファ
ン（10）および／または水冷管（２）が設けられてなる
ことを特徴とする請求項１記載の真空加熱装置。
【請求項３】前記空冷ファン（10）は、前記光透過板
（９）の両面に沿って冷却空気を送風することを特徴と
する請求項２記載の真空加熱装置。
【請求項４】前記真空チャンバ（１）の内壁は、複合
電解研磨または金蒸着による鏡面処理がなされているこ
とを特徴とする請求項１、２、または、３記載の真空加
熱装置。