JPH06232139A - 半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は、高真空状態のウェハを高速かつ
均一に加熱昇温することができる半導体製造装置を提供
することを目的とする。 【構成】 この発明は、加熱したガスをウェハ１の裏面
に放射し、かつ少なくともウェハ１の裏面方向へ熱を放
射するヒータ２と、ウェハ１の裏面とヒータ２との間に
加熱ガスが充満される領域を形成し、ウェハ１をクラン
プするウェハクランプ６と、少なくともウェハ１の表面
を真空状態に保持してウェハ１を収納するチャンバー７
とから構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、高真空状態で半導体
ウェハを加熱処理又は加熱した状態で処理を施す半導体
製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウェハを加熱しながら処理を行う
半導体製造装置、例えばレーザメルト装置におけるウェ
ハの加熱機構としては、図４に示すものが知られてい
る。

【０００３】図４において、ヒータ１０１上に載置され
て加熱されるウェハ１０２は、高真空状態に保持された
チャンバー１０３内に収納され、レーザ光が照射され
る。レーザ光は、レーザ光源１０４から発せられてミラ
ー１０５により反射され、レンズ１０６で集光されてチ
ャンバー１０３の上部に設けられた石英のガラス窓１０
７を介してウェハ１０２に照射される。

【０００４】このようにしてウェハ１０２にレーザ光が
照射される際に、ヒータ１０１により発生された熱は直
接接触による熱伝導によりウェハ１０２に伝わり、ウェ
ハ１０２がレーザメルト処理に適した例えば５００℃程
度にまで加熱される。

【０００５】このようなウェハの加熱方法にあっては、
チャンバー１０３内に熱媒体となる物質が存在しないた
め、直接接触による熱伝導となる。さらに、ウェハ１０
２のそりやヒータ１０１のウェハ載置面のそりのため
に、ウェハ１０２とヒータ１０１とは点接触となる。こ
のため、ウェハ１０２とヒータ１０１との接触面積はか
なり少なくなり、熱伝導効率が悪くなる。したがって、
ウェハ１０２を所望の温度にまで昇温させるためにかか
る時間が長くなり、処理効率が低下していた。さらに、
ウェハ１０２の昇温に時間がかかると、アルミ膜等の堆
積膜にヒロックが成長し、構造上の欠陥が生じ易くなっ
ていた。

【０００６】一方、ウェハ１０２とヒータ１０１とが点
接触であるため、ウェハ１０２表面の温度分布が不均一
となる。このため、レーザ照射後のウェハ１０２の状態
が不均一となり、歩留りの低下や品質の低下を招いてい
た。

【０００７】図５は高真空状態でウェハを加熱処理する
加熱機構の他の従来例を示す図である。

【０００８】図５において、セラミックヒータ等の抵抗
加熱方式の発熱体１１１上に均熱板１１２を介して載置
されたウェハ１１３は、発熱体１１１から発せられて均
熱板１１２を介して熱伝導により与えられる熱によって
所望の温度にまで昇温される。また、発熱体１１１から
放射された熱はリフレクタ１１４によって内部へ反射さ
れ、ウェハ１１３の加熱を助長している。なお、発熱体
１１１を予め加熱した状態において、ウェハ１１３を均
熱板１１２に載置して加熱するようにしてもよい。

【０００９】このようなウェハの加熱方法にあっては、
前述した従来例に対して、ウェハ１１３が均熱板１１２
上に載置されている点が異なっているが、ウェハ１１３
と均熱板１１２とは両者のそりのために、やはり点接触
状態となっている。したがって、このような従来例にあ
っても、前述した従来例と同様の不具合が生じることに
なる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
高真空状態においてウェハを加熱して処理を行う従来の
構成にあっては、ウェハが発熱体に直接又は介在物を介
して接触されて昇温されるため、昇温時間が長くかか
り、スループットの低下や構造上の欠陥を招いていた。

【００１１】さらに、ウェハの表面温度分布が不均一と
なるため、処理後のウェハの状態が不均一となり、品質
や歩留りが低下するという不具合を招いていた。

【００１２】そこで、この発明は、上記に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、高真空状態に
おける半導体ウェハを高速かつ均一に加熱することを可
能にする半導体製造装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、加熱したガスをウェハの裏
面に放射し、かつ少なくともウェハの裏面方向へ熱を放
射する加熱放射手段と、ウェハの裏面と加熱放射手段と
の間に加熱ガスが充満される領域を形成し、ウェハを係
止する係止手段と、少なくともウェハの表面を真空状態
に保持してウェハを収納する収納手段とから構成され
る。

【００１４】請求項２記載の発明は、加熱されたガスを
ウェハの裏面側に誘導し、加熱されたガスをウェハの裏
面に放射する誘導放射管と、ウェハと誘導放射管との間
に加熱ガスがウェハの裏面に放射される放射領域が形成
されるように配置されるウェハを固定する固定手段と、
誘導放射管を流れるガスを加熱し、かつ放射領域を介し
てウェハの裏面方向に熱を放射する加熱手段と、少なく
ともウェハの表面を真空状態に保持してウェハを収納す
る収納手段とから構成される。

【００１５】

【作用】上記構成において、この発明は、ウェハの裏面
から放射される加熱ガス、及び加熱手段から放射されて
加熱ガスを熱媒体とした放射熱によって、ウェハを加熱
して昇温するようにしている。

【００１６】

【実施例】以下、図面を用いてこの発明の実施例を説明
する。

【００１７】図１はこの発明の一実施例に係わる半導体
製造装置の構成を示す図である。図１に示す半導体製造
装置は、加熱ガスならびに熱の放射によって半導体ウェ
ハを加熱した状態でウェハにレーザ光を照射する装置で
ある。

【００１８】図１において、ウェハ１に熱を放射するヒ
ータ２には、ウェハ１に放射される例えばＡr 等の不活
性の加圧されたガスが導入される導入路３が形成され、
導入路３に導入されたガスがヒータ２の上方に吹き出す
複数の吹き出し口がヒータ２の上面に形成されている。
また、ヒータ２の下部には、導入路３に導入されるガス
を加熱するガス加熱ヒータ４が設けられており、ヒータ
２の上部周囲には、シール材５を介してウェハをクラン
プするリング状のウェハクランプ６が取り外し自在に設
けられ、ウェハクランプ６がヒータ２に取り付けられた
際には、ウェハクランプ６はヒータ２に密着して固定さ
れる。

【００１９】ウェハクランプ６によりクランプされるウ
ェハ１及びヒータ２は、チャンバー７内に収納されて、
排気口８からの排気により高真空状態に保持される。高
真空状態に保持されるウェハ１の表面には、レーザ光源
９から発してミラー１０により反射されレンズ１１で集
光されてチャンバー７の上部に形成された石英のガラス
窓１２を介してレーザ光が照射される。

【００２０】このような構成において、チャンバー７内
を高真空状態に保持した状態で、ウェハ１をヒータ２の
上面に載置した後、ウェハクランプ６をヒータ２の上部
周囲に取り付けて密着させる。次に、ガス加熱ヒータ４
により加熱されたガスをヒータ２の導入路３に導入す
る。導入路３に導入された加熱ガスは、複数の吹き出し
口から吹き出し、これにより、ウェハ１は浮上し、図２
に示すように、ウェハ１の周囲がリング状のウェハクラ
ンプ６により保持される。

【００２１】このような状態にあっては、加熱ガスがウ
ェハ１の裏面に放射されて、この加熱ガスによりウェハ
１が加熱される。ウェハ１に放射された加熱ガスは、ヒ
ータ２に形成されたガス排気口１３から排気され、再び
最適に加圧されて導入路３に与えられ循環される。

【００２２】また、このような状態にあっては、ウェハ
１の裏面とヒータ２の上面との間に、加熱ガスが充満す
る領域が形成される。これにより、ヒータ２から放射さ
れた熱は、この領域を充満する加熱ガスを熱媒体として
ウェハ１の裏面に伝わり、ウェハ１が加熱されることに
なる。

【００２３】このように、ウェハ１の表面を高真空状態
に保持した状態にあっても、ウェハ１の裏面に加熱ガス
を放射するとともに、ヒータ２から発した熱をガスを介
してウェハ１の裏面へ伝えるようにしているので、ウェ
ハ１を短時間で加熱昇温することが可能となる。また、
これにより、多量のウェハを処理する際の作業効率を大
幅に向上させることができるとともに、構造上の欠陥の
発生を防止することができるようになる。

【００２４】さらに、ウェハ１をヒータ２に直接接触さ
せて加熱していないので、ウェハ１やヒータ２の載置面
のそり等の形状に影響されることなく加熱昇温すること
が可能になるとともに、気体を熱媒体としているため
に、ウェハ１の表面温度を均一にすることができる。こ
れにより、レーザ光を照射した後のウェハの状態が均一
となり、品質の低下や歩留りの低下を抑制することがで
きる。

【００２５】図３はこの発明の他の実施例に係わる半導
体製造装置の構成を示す図である。図３に示す実施例
は、加圧された加熱ガスならびに熱の放射により固定し
たウェハを加熱昇温するものである。

【００２６】図３において、発熱体２１の略中心部に形
成された貫通穴２２内及び発熱体２１の下部には、発熱
体２１により加熱されるガスが導入されるガス予熱パイ
プ２３が設けられている。ガス予熱パイプ２３は、導入
されるガスを発熱体２１からの熱により加熱するため
に、発熱体２１の下部において渦巻状に形成されてい
る。また、ガス予熱パイプ２３は、導入されて加熱され
たガスの吹き出し口が発熱体２１の上面に設けられてい
る。

【００２７】発熱体２１の上面には、ガス予熱パイプ２
３から吹き出した加熱ガスがウェハ２４に放射される放
射領域２５が形成され、この放射領域２５に裏面を向け
てウェハ２４が発熱体２１上に載置され、ウェハクラン
プ２６によって発熱体２１に固定されている。また、発
熱体２１及びガス予熱パイプ２３の周囲には、発熱体２
１から放射された熱を反射するリフレクタ２７が設けら
れている。なお、これらの構成は、図示されていない
が、図１に示したと同様にチャンバー等に収納されて高
真空状態に保持される。

【００２８】このような構成において、少なくともウェ
ハ２４の表面を高真空状態に保持して、ガス予熱パイプ
２３から放射される加熱ガスならびに加熱ガスを熱媒体
とした発熱体２１の放射熱によってウェハ２４を加熱す
るようにしている。これにより、前述した実施例と同様
の効果を得ることが可能となる。

【００２９】なお、図３に示した実施例において、加熱
ガスが放射される領域は、ガスが吹き出る吹き出し穴を
有する多孔質の物質で満たすようにしてもよい。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ウェハの裏面から放射される加熱ガス、及び加熱手
段から放射されて加熱ガスを熱媒体とした放射熱によっ
て、ウェハを加熱して昇温するようにしたので、ウェハ
を高速かつ均一に加熱昇温することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係わる半導体製造装置の
構成を示す図である。

【図２】図１に示す装置におけるウェハクランプの状態
を示す平面図である。

【図３】この発明の他の実施例に係わる半導体製造装置
の構成を示す図である。

【図４】従来の半導体製造装置におけるウェハ加熱機構
の構成を示す図である。

【図５】従来の半導体製造装置におけるウェハ加熱機構
の他の構成を示す図である。

【符号の説明】

１，２４ ウェハ ２ ヒータ ３ ガス導入路 ４ ガス加熱ヒータ ６，２６ ウェハクランプ ７ チャンバー ２１ 発熱体 ２２ 貫通穴 ２３ ガス予熱パイプ ２５ 放射領域

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱したガスをウェハの裏面に放射し、
   かつ少なくともウェハの裏面方向へ熱を放射する加熱放
   射手段と、 ウェハの裏面と加熱放射手段との間に加熱ガスが充満さ
   れる領域を形成し、ウェハを係止する係止手段と、 少なくともウェハの表面を真空状態に保持してウェハを
   収納する収納手段とを有することを特徴とする半導体製
   造装置。
2. 【請求項２】 加熱されたガスをウェハの裏面側に誘導
   し、加熱されたガスをウェハの裏面に放射する誘導放射
   管と、 ウェハと誘導放射管との間に加熱ガスがウェハの裏面に
   放射される放射領域が形成されるように配置されるウェ
   ハを固定する固定手段と、 誘導放射管を流れるガスを加熱し、かつ放射領域を介し
   てウェハの裏面方向に熱を放射する加熱手段と、 少なくともウェハの表面を真空状態に保持してウェハを
   収納する収納手段とを有することを特徴とする半導体製
   造装置。