JPH07122569A - Radiation heat treatment system for semiconductor wafer - Google Patents

Radiation heat treatment system for semiconductor wafer

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JPH07122569A
JPH07122569A JP29120093A JP29120093A JPH07122569A JP H07122569 A JPH07122569 A JP H07122569A JP 29120093 A JP29120093 A JP 29120093A JP 29120093 A JP29120093 A JP 29120093A JP H07122569 A JPH07122569 A JP H07122569A
Authority
JP
Japan
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semiconductor wafer
silicon
wafer
heat treatment
heat
Prior art date
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Pending
Application number
JP29120093A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Sato
佐藤  淳
Shiro Yoshino
史朗 芳野
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Sumco Techxiv Corp
Original Assignee
Komatsu Electronic Metals Co Ltd
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Publication date
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  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a radiation heat treatment system for semiconductor wafer in which the semiconductor wafer can be heat treated without causing any slippage. CONSTITUTION:The radiation heat treatment system 2 comprises Q vessel 3, a supporting member 3a for semiconductor wafer 1, and a heat source 4 disposed on the outside of the vessel 3 and heating the wafer 1 through radiation, wherein a part of the supporting member 3a touching the semiconductor wafer 1 is made of a material which absorbs radiation heat to cause temperature rise at same rate as the semiconductor wafer 1.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は放射熱による半導体ウ
ェーハの熱処理装置に関し、特に半導体ウェーハを支持
する支持部材に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat treatment apparatus for semiconductor wafers by radiant heat, and more particularly to a support member for supporting semiconductor wafers.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来よりシリコンウェーハの熱処理は、
ボートと称する搬送具に多数のウェーハを載置して熱処
理炉内に挿入し、熱処理炉内のガスを加熱して、このガ
スと各ウェーハとの間の伝熱作用によって各シリコンウ
ェーハの熱処理を行なっていた。しかるにこの方法は、
伝熱効率が低いために高温且つ長時間の熱処理を必要と
し、この結果ウェーハの汚染やスリップ等の問題を引き
起こすおそれがあった。そこで本発明者は放射熱による
直接加熱について検討を重ねた。この方法に関する従来
文献は特に見当たらないが、本発明者は、石英製の容器
内に、同じく石英製の支持脚を立設してシリコンウェー
ハを支持し、容器外にハロゲンランプを配置し、ハロゲ
ンランプから放射される放射熱によってシリコンウェー
ハを加熱して、ウェーハの熱処理を行った。
2. Description of the Related Art Conventionally, the heat treatment of silicon wafers has been
A large number of wafers are placed on a carrier called a boat, inserted into a heat treatment furnace, the gas in the heat treatment furnace is heated, and the heat transfer action between this gas and each wafer heats each silicon wafer. I was doing. However, this method
Since the heat transfer efficiency is low, a heat treatment at a high temperature for a long time is required, which may cause problems such as wafer contamination and slip. Therefore, the present inventor repeatedly studied direct heating by radiant heat. Although no conventional literature relating to this method is found, the present inventor has found that a quartz supporting leg is also provided upright to support a silicon wafer in a quartz container, and a halogen lamp is arranged outside the container. The silicon wafer was heated by the radiant heat emitted from the lamp to perform heat treatment on the wafer.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかるに上記熱処理を
行ったところ、図5に示すように支持脚に当接する部分
のシリコンウェーハ1にスリップ5を生じた。したがっ
て本発明は、スリップを生じることなく半導体ウェーハ
の熱処理を行うことができる、放射熱による半導体ウェ
ーハの熱処理装置を提供することを目的とする。
However, when the above heat treatment was carried out, slips 5 were produced on the silicon wafer 1 in the portion in contact with the supporting legs as shown in FIG. Therefore, an object of the present invention is to provide a heat treatment apparatus for semiconductor wafers by radiant heat, which can heat treat semiconductor wafers without causing slippage.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するためになされたものであり、すなわち容器内に半導
体ウェーハを支持する支持部材を設け、容器外に熱源を
配置し、該熱源から放射される放射熱によって半導体ウ
ェーハを加熱する、放射熱による半導体ウェーハの熱処
理装置において、支持部材のうち半導体ウェーハと接触
する部分を、放射熱を吸収して昇温する割合が半導体ウ
ェーハと同等の材料によって形成したことを特徴とす
る、放射熱による半導体ウェーハの熱処理装置である。
その際、半導体ウェーハがシリコンウェーハである場合
には、支持部材のうちシリコンウェーハと接触する部分
を、シリコン又は炭化シリコンによって形成することが
でき、また、シリコン又は炭化シリコンの化学蒸着によ
ってコーティングすることもできる。
The present invention has been made to achieve the above-mentioned object, that is, a support member for supporting a semiconductor wafer is provided in a container, a heat source is arranged outside the container, and In a heat treatment apparatus for semiconductor wafers by radiant heat that heats semiconductor wafers by radiant heat that is radiated, the portion of the support member that contacts the semiconductor wafer absorbs the radiant heat and rises in temperature at the same rate as the semiconductor wafer. It is a heat treatment apparatus for semiconductor wafers by radiant heat, characterized by being formed of a material.
In that case, when the semiconductor wafer is a silicon wafer, the portion of the supporting member that comes into contact with the silicon wafer can be formed of silicon or silicon carbide, and can be coated by chemical vapor deposition of silicon or silicon carbide. You can also

【0005】[0005]

【作用】従来の支持脚の素材である石英は、シリコンよ
りも放射熱の吸収率が低く(図3及び図4参照)、比熱
が大きいから(石英ガラスは800℃で1.12kJ/
kg・K、シリコンは800℃で0.885kJ/kg
・K)、放射熱を吸収して昇温する割合が低い。したが
って従来の支持脚は、シリコンウェーハほどには速やか
に昇温せず、この結果、支持脚とシリコンウェーハとの
当接部に温度勾配を生じ、支持脚に当接する部分のシリ
コンウェーハに熱応力によるスリップを生じていた。し
かるに本発明では、支持部材のうち半導体ウェーハと接
触する部分が、放射熱を吸収して昇温する割合が半導体
ウェーハと同等の材料によって形成されているから、支
持部材と半導体ウェーハとの当接部に温度勾配は生ぜ
ず、したがって半導体ウェーハにスリップを生じること
がない。
The conventional support leg material, quartz, has a lower absorption rate of radiant heat than silicon (see FIGS. 3 and 4) and a large specific heat (quartz glass is 1.12 kJ / 800 ° C.).
kg ・ K, 0.885kJ / kg for silicon at 800 ℃
-K), the rate of increasing the temperature by absorbing radiant heat is low. Therefore, the conventional support leg does not heat up as quickly as the silicon wafer, and as a result, a temperature gradient is generated in the contact portion between the support leg and the silicon wafer, and thermal stress is applied to the silicon wafer in the portion contacting the support leg. Caused a slip. However, in the present invention, the portion of the support member that contacts the semiconductor wafer is formed of a material having a rate of absorbing radiant heat and increasing the temperature, which is equivalent to that of the semiconductor wafer. There is no temperature gradient in the area and therefore no slippage of the semiconductor wafer.

【0006】[0006]

【実施例】本発明の実施例を図面によって説明する。図
1は本発明の第1実施例による枚葉式のランプ加熱器2
を示し、このランプ加熱器2は、石英製の容器3とハロ
ゲンランプ4とからなり、容器3内に支持脚3aを非直
線状に3本以上立設し、この支持脚3a上にシリコンウ
ェーハ1を載置している。支持脚3aは炭化シリコンに
よって形成した本体に、炭化シリコンを化学蒸着によっ
てコーティングして形成されている。他方ハロゲンラン
プ4は、棒状のランプを複数本平行に用いて、容器の上
側と下側とからシリコンウェーハ1の上下面を照射する
ように配置している。本実施例では、下側の複数本のハ
ロゲンランプ4は、上側の複数本のランプと井桁状に直
交するように配置しているが、上下の複数本のランプを
すべて平行に配置することもできるし、例えば上方のみ
からシリコンウェーハ1の上面のみを照射するように配
置することもできる。また点光源を用いることもできる
し、ハロゲンランプ以外の熱源を用いることもできる。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a single-wafer lamp heater 2 according to a first embodiment of the present invention.
The lamp heater 2 comprises a quartz container 3 and a halogen lamp 4, and three or more supporting legs 3a are erected in a non-linear manner in the container 3, and silicon wafers are mounted on the supporting legs 3a. 1 is mounted. The support leg 3a is formed by coating a body made of silicon carbide with silicon carbide by chemical vapor deposition. On the other hand, the halogen lamp 4 uses a plurality of rod-shaped lamps in parallel and is arranged so as to irradiate the upper and lower surfaces of the silicon wafer 1 from the upper side and the lower side of the container. In the present embodiment, the plurality of lower halogen lamps 4 are arranged so as to be orthogonal to the plurality of upper lamps in a grid pattern, but the plurality of upper and lower lamps may be arranged in parallel. It is possible to arrange it so that, for example, only the upper surface of the silicon wafer 1 is irradiated from above. A point light source may be used, or a heat source other than a halogen lamp may be used.

【0007】ハロゲンランプ4から照射される光の強度
は、図2に示すようなスペクトルを持ち、他方、容器3
の材質である石英は図3に示すような透過率を持つか
ら、ハロゲンランプ4から照射される光は、石英製の容
器3に殆ど吸収されずにこれを透過して、シリコンウェ
ーハ1に到達する。図4はシリコンの吸収率を示し、図
2に示したハロゲンランプの強度スペクトルをシリコン
は十分に吸収するから、容器3外からシリコンウェーハ
1を直接加熱することができる。
The intensity of the light emitted from the halogen lamp 4 has a spectrum as shown in FIG.
Since quartz, which is the material of, has a transmittance as shown in FIG. 3, the light emitted from the halogen lamp 4 is hardly absorbed by the quartz container 3 and passes through it to reach the silicon wafer 1. To do. FIG. 4 shows the absorptance of silicon. Since the silicon fully absorbs the intensity spectrum of the halogen lamp shown in FIG. 2, the silicon wafer 1 can be directly heated from outside the container 3.

【0008】しかして本実施例の支持脚3aは炭化シリ
コンによって形成されており、炭化シリコンの物性はシ
リコンの物性と近似するから、放射熱を受けて上昇する
温度の上昇速度はシリコンウェーハ1と支持脚3aとで
異なるところがない。したがって両者の当接部に温度勾
配は生ぜず、支持脚3aに当接する部分のシリコンウェ
ーハ1にスリップを生じることがない。
Since the supporting legs 3a of this embodiment are made of silicon carbide, and the physical properties of silicon carbide are similar to those of silicon, the rate of temperature rise upon receiving radiant heat is the same as that of the silicon wafer 1. There is no difference from the support leg 3a. Therefore, a temperature gradient is not generated in the contact portion between the two, and no slip occurs in the portion of the silicon wafer 1 that contacts the support leg 3a.

【0009】なお放射熱による発熱量は一般に単位体
積、単位時間当たりの熱量(J/m3・s)として与え
られるから、これに密度(kg/m3)を乗じたものが
単位質量、単位時間あたりの熱量(J/kg・s)とな
り、これを比熱(J/kg・K)で除することにより、
温度上昇率(K/s)が得られる。したがって発熱量が
シリコンウェーハ1と同じ材質だからといって、温度上
昇率もシリコンウェーハ1と同じになるとは限らない。
その反面、各物性値がシリコンウェーハ1と異なるとい
えども、最終的な温度上昇率がシリコンウェーハ1とほ
ぼ同じになる材質もあり得るから、そのような材質によ
って支持脚3aを形成することもできる。しかしながら
図4に示すようにシリコンウェーハ1の発熱量自体が温
度によって変わるから、シリコンによって支持脚3aを
形成し、又は各物性値がシリコンと同等の材質、例えば
炭化シリコンによって支持脚3aを形成することが、最
も簡明である。
Since the amount of heat generated by radiant heat is generally given as the amount of heat per unit volume and unit time (J / m 3 · s), multiplying this by the density (kg / m 3 ) gives the unit mass and unit. It becomes the heat quantity per unit time (J / kg · s), and by dividing this by the specific heat (J / kg · K),
The temperature rise rate (K / s) is obtained. Therefore, even if the calorific value is the same as that of the silicon wafer 1, the temperature rise rate does not necessarily become the same as that of the silicon wafer 1.
On the other hand, even if each physical property value is different from that of the silicon wafer 1, there may be a material whose final temperature rise rate is almost the same as that of the silicon wafer 1. Therefore, the supporting leg 3a may be formed of such a material. it can. However, as shown in FIG. 4, since the amount of heat generated by the silicon wafer 1 itself changes depending on the temperature, the support leg 3a is formed of silicon, or the support leg 3a is formed of a material having the same physical properties as silicon, for example, silicon carbide. Is the simplest.

【0010】また支持脚3aのうちシリコンウェーハと
接触する部分は、高純度の材質で形成することが好まし
く、したがって当該接触する部分を、シリコン又は炭化
シリコンの化学蒸着によってコーティングすることが好
ましい。この場合、コーティングされる支持脚本体の材
料については、シリコン又は炭化シリコンを用いること
もできるし、シリコンウェーハ1と支持脚3aとの当接
部で温度勾配が殆ど生じない限り、その他の材料を用い
ることもできる。更にごく薄い部材であるならば、シリ
コンウェーハに当接する支持脚3aの当接部にその部材
を用い、その部材に引き続く部分に、例えばシリコン又
は炭化シリコンを用いることもできる。この場合、支持
脚3aの当接部に用いた部材が薄いために、熱伝導によ
って、シリコンウェーハ1と支持脚3aとの当接部で温
度勾配を殆ど生じないからである。また支持脚のうち少
なくともシリコンウェーハと当接する部分については、
放射熱を吸収して昇温する割合がシリコンウェーハと同
等の材料によって形成することが好ましいが、シリコン
ウェーハと支持脚との当接部で温度勾配が殆ど生じない
限り、当接部から離れた部分の支持脚は別の材料で形成
することもできる。すなわち必ずしも支持脚のすべて
を、放射熱を吸収して昇温する割合がシリコンウェーハ
と同等の材料によって形成する必要はない。
The portion of the support leg 3a that comes into contact with the silicon wafer is preferably formed of a high-purity material, and therefore the portion that comes into contact with the silicon wafer is preferably coated by chemical vapor deposition of silicon or silicon carbide. In this case, as the material of the support leg body to be coated, silicon or silicon carbide can be used, and other materials can be used as long as there is almost no temperature gradient at the contact portion between the silicon wafer 1 and the support leg 3a. It can also be used. If it is a much thinner member, that member can be used for the contact portion of the support leg 3a that contacts the silicon wafer, and for example, silicon or silicon carbide can be used for the portion following the member. In this case, since the member used for the contact portion of the support leg 3a is thin, a temperature gradient is hardly generated at the contact portion between the silicon wafer 1 and the support leg 3a due to heat conduction. In addition, at least the portion of the support leg that contacts the silicon wafer,
It is preferable to form it by a material whose rate of absorbing radiant heat and raising the temperature is the same as that of the silicon wafer, but as long as there is almost no temperature gradient at the contact portion between the silicon wafer and the supporting leg, it is separated from the contact portion. The support legs of the part can also be made of another material. That is, it is not always necessary to form all of the supporting legs by using a material having a rate of absorbing the radiant heat and increasing the temperature, which is equivalent to that of the silicon wafer.

【0011】次に図6は第2実施例を示し、この実施例
では容器(図示せず)には支持脚を立設せずに、搬送具
6を容器に挿脱自在となるように形成し、この搬送具6
に支持脚を立設したものである。すなわち搬送具6はグ
リップ6aとリング部6bとを有し、リング部6bの上
面の円周方向ほぼ120°間隔に都合3本の支持脚6c
を立設して形成されており、この支持脚6c上にシリコ
ンウェーハ(図示せず)を載置するものである。グリッ
プ6aとリング部6bとは、放射熱をほぼ全量透過させ
るように石英によって形成されているが、支持脚6cは
第1実施例と同様に、炭化シリコンによって形成した本
体に、炭化シリコンを化学蒸着によってコーティングし
て形成されている。この構成によっても、シリコンウェ
ーハと支持脚6cとの当接部での温度勾配がなくなるか
ら、シリコンウェーハにスリップを生じることがなくな
る。
Next, FIG. 6 shows a second embodiment. In this embodiment, a carrier (not shown) is formed so that the carrier 6 can be inserted into and removed from the container without standing legs. Then, this carrier 6
Support legs are erected on. That is, the carrier 6 has a grip 6a and a ring portion 6b, and three support legs 6c are provided at intervals of approximately 120 ° in the circumferential direction on the upper surface of the ring portion 6b.
Is formed upright, and a silicon wafer (not shown) is placed on the support legs 6c. The grip 6a and the ring portion 6b are made of quartz so that almost all of the radiant heat can be transmitted, but the support leg 6c has a main body made of silicon carbide, and the supporting leg 6c is made of silicon carbide chemically. It is formed by coating by vapor deposition. Also with this configuration, there is no temperature gradient at the contact portion between the silicon wafer and the support leg 6c, so that the silicon wafer does not slip.

【0012】[0012]

【発明の効果】本発明は、熱放射によって半導体ウェー
ハを直接加熱する熱処理装置において、支持部材のうち
半導体ウェーハと接触する部分を、放射熱を吸収して昇
温する割合が半導体ウェーハと同等の材料によって形成
した熱処理装置であるから、支持部材との当接部にスリ
ップを生じることなく半導体ウェーハの熱処理を行うこ
とができる。
According to the present invention, in a heat treatment apparatus for directly heating a semiconductor wafer by heat radiation, the portion of the supporting member that is in contact with the semiconductor wafer absorbs radiant heat and is heated at a rate equivalent to that of the semiconductor wafer. Since the heat treatment apparatus is made of a material, the heat treatment of the semiconductor wafer can be performed without slippage at the contact portion with the support member.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施例を示す概略縦断面図FIG. 1 is a schematic vertical sectional view showing a first embodiment of the present invention.

【図2】ハロゲンランプの放射強度を示す図FIG. 2 is a diagram showing the radiation intensity of a halogen lamp.

【図3】石英の透過率を示す図FIG. 3 is a graph showing the transmittance of quartz.

【図4】シリコンの吸収率を示す図FIG. 4 is a diagram showing the absorption rate of silicon.

【図5】従来技術によるシリコンウェーハのスリップを
示す図
FIG. 5 is a diagram showing a conventional silicon wafer slip.

【図6】第2実施例を示す斜視図FIG. 6 is a perspective view showing a second embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…シリコンウェーハ 2…ランプ加熱器 3
…容器 3a…支持脚 4…ハロゲンランプ 5
…スリップ 6…搬送具 6a…グリップ 6
b…リング部 6c…支持脚
1 ... Silicon wafer 2 ... Lamp heater 3
... Container 3a ... Support legs 4 ... Halogen lamp 5
... Slip 6 ... Conveyor 6a ... Grip 6
b ... Ring part 6c ... Support leg

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】容器内に半導体ウェーハを支持する支持部
材を設け、容器外に熱源を配置し、該熱源から放射され
る放射熱によって前記半導体ウェーハを加熱する、放射
熱による半導体ウェーハの熱処理装置において、 前記支持部材のうち前記半導体ウェーハと接触する部分
を、前記放射熱を吸収して昇温する割合が前記半導体ウ
ェーハと同等の材料によって形成したことを特徴とす
る、放射熱による半導体ウェーハの熱処理装置。
1. A heat treatment apparatus for semiconductor wafers by radiant heat, wherein a supporting member for supporting a semiconductor wafer is provided in a container, a heat source is arranged outside the container, and the semiconductor wafer is heated by radiant heat radiated from the heat source. In the portion of the supporting member that comes into contact with the semiconductor wafer, the ratio of increasing the temperature by absorbing the radiant heat is formed by a material equivalent to the semiconductor wafer, of the semiconductor wafer by radiant heat Heat treatment equipment.
【請求項2】前記容器に挿脱自在となるように形成した
搬送具に、半導体ウェーハを支持する前記支持部材を設
けた、請求項1記載の放射熱による半導体ウェーハの熱
処理装置。
2. The heat treatment apparatus for a semiconductor wafer by radiant heat according to claim 1, wherein the carrier member formed to be removable from the container is provided with the support member for supporting the semiconductor wafer.
【請求項3】前記半導体ウェーハがシリコンウェーハで
あり、前記支持部材のうち前記シリコンウェーハと接触
する部分を、シリコン又は炭化シリコンによって形成し
た、請求項1又は2記載の放射熱による半導体ウェーハ
の熱処理装置。
3. The heat treatment of a semiconductor wafer by radiant heat according to claim 1, wherein the semiconductor wafer is a silicon wafer, and a portion of the supporting member that comes into contact with the silicon wafer is formed of silicon or silicon carbide. apparatus.
【請求項4】前記半導体ウェーハがシリコンウェーハで
あり、前記支持部材のうち前記シリコンウェーハと接触
する部分を、シリコン又は炭化シリコンの化学蒸着によ
ってコーティングした、請求項1、2又は3記載の放射
熱による半導体ウェーハの熱処理装置。
4. The radiant heat according to claim 1, 2 or 3, wherein the semiconductor wafer is a silicon wafer, and a portion of the supporting member that comes into contact with the silicon wafer is coated by chemical vapor deposition of silicon or silicon carbide. Heat treatment equipment for semiconductor wafers.
【請求項5】前記支持部材のうち前記半導体ウェーハと
接触する部分に代えて、前記支持部材の全体又はほぼ全
体を、請求項1、2、3又は4記載の通りに形成した放
射熱による半導体ウェーハの熱処理装置。
5. A semiconductor produced by radiant heat, wherein the whole or substantially the whole of the supporting member is replaced with a portion of the supporting member which comes into contact with the semiconductor wafer, as in claim 1, 2, 3 or 4. Wafer heat treatment equipment.
JP29120093A 1993-10-26 1993-10-26 Radiation heat treatment system for semiconductor wafer Pending JPH07122569A (en)

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