JPH09270390A - 基板の光照射式熱処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱処理中に基板から蒸発した物質が熱処理炉
の内壁面に付着して内壁面に曇りを生じることを防止
し、基板の処理枚数が増えた場合における回後作業も簡
単で時間がかからず、装置の稼働効率の向上が図られる
装置を提供する。 【解決手段】 熱処理炉１０内に、平面視で基板Ｗと同
等もしくはそれ以上の大きさを有する光透過性部材３２
を、熱処理炉の天井部内壁面と基板の上面との間に介在
するように挿脱可能に配設した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えばランプア
ニール装置のように、光照射により半導体ウエハ等の各
種基板を１枚ずつ熱処理する基板の光照射式熱処理装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】基板、例えば半導体ウエハを光照射によ
って加熱する光照射式熱処理装置は、図５に概略側断面
図を示したような構成を有している。すなわち、この光
照射式熱処理装置は、半導体ウエハＷの搬入及び搬出を
行なうための開口１２を前部側に有する熱処理炉１０を
備えている。熱処理炉１０の炉壁は、赤外線透過性を有
する、例えば石英ガラスによって形成されている。熱処
理炉１０の開口１２側には、熱処理炉１０に連設するよ
うに炉口ブロック１４が設けられている。炉口ブロック
１４の前面開口は、可動フランジ１６によって開閉自在
に閉塞される。可動フランジ１６の内面側には、ウエハ
Ｗを水平姿勢に支持するサセプタ１８が一体的に固着さ
れており、可動フランジ１６が水平方向へ往復自移動す
ることにより、サセプタ１８に支持されたウエハＷが熱
処理炉１０内へ搬入されまた熱処理炉１０内から搬出さ
れる。そして、可動フランジ１６が熱処理炉１０側へ移
動して炉口ブロック１４に当接することにより、炉口ブ
ロック１４の前面開口が塞がれるとともに、サセプタ１
８に支持されたウエハＷが熱処理炉１０内の所定位置に
配置されるようになっている。

【０００３】熱処理炉１０の上下方向にはそれぞれ、熱
処理炉１０の上壁面及び下壁面に対向してハロゲンラン
プ、キセノンランプ等のランプ群からなる光照射用光源
２０が配設されている。そして、各光源２０の背後並び
に熱処理炉１０の両側部及び後部には、熱処理炉１０を
取り囲むようにリフレクタ（反射板）２２がそれぞれ配
設されている。それぞれのリレフレクタ２２の内面側
は、鏡面研磨等が施されて光を効率良く反射することが
できるようにされている。尚、光照射用光源２０は、熱
処理炉１０の上方側だけに配設するようにしてもよい。

【０００４】熱処理炉１０には、後部側にガス導入路２
４が形設されており、そのガス導入路２４は、リフレク
タ２２に形設されたガス導入孔２６を経て窒素等の処理
ガス供給源に流路接続されている。一方、炉口ブロック
１４には、ガス排気路２８が形成されている。また、熱
処理炉１０の内部の気密性を高く保つために炉口ブロッ
ク１４及びリフレクタ２２にＯ−リング３０がそれぞれ
取り付けられている。

【０００５】上記したような構成の光照射式熱処理装置
において、サセプタ１８に支持されてウエハＷが熱処理
炉１０内へ挿入され、炉口ブロック１４の開口面が可動
フランジ１６によって閉塞されると、ガス導入路２４を
通して熱処理炉１０内へ窒素等の処理ガスが導入され、
熱処理炉１０内がパージされてガス排気路２８を通して
排気される。そして、図示しないウエハ温度検知装置及
び温度コントロールにより、予めプログラムされた所望
の温度にウエハＷが加熱されるように、上下の光照射用
光源２０に電力が供給され、ウエハＷが光照射加熱され
る。熱処理が終了すると、ウエハＷは、熱処理炉１０内
において所望の温度まで冷却された後、熱処理炉１０内
から搬出される。

【０００６】ところで、上記したような枚様式の光照射
式熱処理装置を使用して、例えばＢＰＳＧ膜（ボロン・
リン・ドープ・ガラス膜）のリフロー工程やアルミ配線
膜のシンター工程などを行なう場合に、加熱されている
ウエハＷの膜中の成分が蒸発し、その蒸発物質が熱処理
炉１０の内壁面に付着する、といったことが起こる。そ
して、ウエハの処理枚数が増えるのに伴って熱処理炉１
０の壁面に曇りが生じ、光照射用光源２０からの光線の
一部が熱処理炉１０壁面によって遮られ、ウエハＷへの
照射光量が減少する、といった不都合が生じている。特
に、ウエハＷの加熱により熱処理炉１０内のガスが自然
対流してウエハＷからの蒸発物質が上昇し、熱処理炉１
０の内壁面の、ウエハＷの直上に相当する部分に蒸発物
質が著しく付着する。この結果、熱処理炉１０の内壁面
にウエハ形状の曇りが出来たり、熱処理炉１０内をガス
が複雑に流動することに伴って熱処理炉１０内壁面の場
所によって曇り方にむらを生じたりする。このように、
熱処理炉１０の内壁面に曇りを生じると、ウエハＷ上へ
実際に照射される光量が部分的に減少し、ウエハＷ面上
の温度の均一性が損なわれて、熱処理品質の低下を招く
ことになる。

【０００７】以上のような不都合を回避するために、従
来は、ウエハの熱処理結果の評価により、処理の均一性
が許容できなくなる水準に至るウエハの処理枚数を予め
求めておき、ウエハの処理枚数がその所定枚数に達する
と、熱処理装置から熱処理炉１０を取り外し、その熱処
理炉１０の内壁面を洗浄して曇りを除去した後、再び熱
処理炉１０を装置に取り付け、熱処理操作を再開するよ
うにしていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ように熱処理炉１０を装置から取り外して洗浄する方法
では、上部のリフレクタ２２を開放し、熱処理炉１０を
上方へ引き上げて取り外し、熱処理炉１０の内壁面を洗
浄した後、熱処理炉１０を再び装着して、上部のリフレ
クタ２２を閉じるなど、一連の作業に時間がかかる。ま
た、熱処理炉１０の取付け後に、熱処理炉１０内の気密
性を確認するための作業を行なう必要もある。これらの
ために、熱処理装置の非稼働時間が長くなって、装置の
稼働効率が低下する、といった問題点がある。

【０００９】この発明は、以上のような事情に鑑みてな
されたものであり、熱処理中に基板から蒸発した物質が
熱処理炉の内壁面に付着して内壁面自体に曇りを生じ
る、といったことを有効に防止することができ、基板の
処理枚数が増えた場合における回後作業も、熱処理炉を
装置から取り外して洗浄する方法に比べて非常に簡単で
それに要する時間も少なくて済み、装置の稼働効率を向
上させることができる基板の光照射式熱処理装置を提供
することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
基板の搬入及び搬出を行なうための開口を有し基板を枚
葉で収容する熱処理炉と、この熱処理炉内において基板
を水平姿勢に支持する基板支持手段と、この基板支持手
段に支持された基板の少なくとも上面に対向して配設さ
れた光照射加熱手段とを備えた基板の光照射式熱処理装
置において、前記熱処理炉内に、平面視で基板と同等も
しくはそれ以上の大きさを有する光透過性部材を、熱処
理炉の天井部内壁面と前記基板支持手段に支持された基
板の上面との間に介在するように挿脱自在に配設したこ
とを特徴とする。

【００１１】請求項２に係る発明は、請求項１記載の熱
処理装置において、上記した光透過性部材を着脱自在に
支持する光透過性部材支持手段を熱処理炉内に設けたこ
とを特徴とする。

【００１２】請求項３に係る発明は、請求項１記載の式
熱処理装置において、上記光透過性部材の下面側に、熱
処理炉の底部内壁面に当接して光透過性部材を支持する
支持脚部を固着したことを特徴とする。

【００１３】請求項４に係る発明は、請求項１ないし請
求項３のいずれかに記載の熱処理装置において、平面視
で基板と同等もしくはそれ以上の大きさを有する下部光
透過性部材を熱処理炉内に、熱処理炉の底部内壁面と基
板支持手段に支持された基板の下面との間に介在するよ
うに挿脱自在に配設したことを特徴とする。

【００１４】請求項１に係る発明の光照射式熱処理装置
では、基板の熱処理中において基板から蒸発した物質
は、熱処理炉の天井部内壁面と基板支持手段に支持され
た基板の上面との間に介在した光透過部材の下面に付着
する。そして、光透過性部材は、平面視で基板と同等も
しくはそれ以上の大きさを有しているので、基板から蒸
発した物質は、光透過性部材によって遮られるので、熱
処理炉の天井部内壁面に付着することがない。また、光
透過性部材は、熱処理炉の壁面と同様に光照射加熱手段
から照射される光線を透過させるので、光透過性部材を
基板と熱処理炉の天井部内壁面との間に介在させること
による不都合は無い。そして、基板の処理枚数が増えて
処理の均一性が許容できなくなる水準まで光透過性部材
に曇りが生じてきたときは、光透過性部材を熱処理炉か
ら抜き出して、清浄な光透過性部材と交換し、或いは、
抜き出した光透過性部材を洗浄した後再び熱処理炉内へ
戻す。この場合、光透過性部材は熱処理炉内に挿脱自在
に配設されているため、前記作業は、簡単に短時間で行
なうことができる。

【００１５】請求項２に係る発明の熱処理装置では、熱
処理炉内に設けられた光透過性部材支持手段に光透過性
部材が着脱自在に支持されるので、光透過性部材を熱処
理炉内から抜き出したり熱処理炉内へ挿入したりする作
業が簡単であり、その作業にそれ程時間もかからない。

【００１６】請求項３に係る発明の熱処理装置では、光
透過性部材は、その下面側に固着された支持脚部の下端
面を熱処理炉の底部内壁面に当接させて、熱処理炉の底
部内壁面上に載置されるので、光透過性部材を熱処理炉
内から抜き出したり熱処理炉内へ挿入したりする作業が
簡単であり、その作業にそれ程時間もかからない。

【００１７】請求項４に係る発明の熱処理装置では、熱
処理装置の底部内壁面と基板支持手段に支持された基板
の下面との間に下部光透過性部材が介在しているので、
基板の下面からも成分物質が蒸発する場合に、基板の下
面から蒸発した物質は、下部光透過性部材に付着して、
熱処理炉の底部内壁面に付着することがない。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、この発明の最良の実施形態
について図面を参照しながら説明する。

【００１９】図１は、この発明の実施形態の１例を示す
光照射式熱処理装置の概略側断面図である。図１におい
て図５で使用した符号と同一符号を付した構成部分は、
図５に基づいて上記説明した構成部分と同一機能を有す
る同一部分であり、ここではそれらについての説明を省
略する。

【００２０】この光照射式熱処理装置の熱処理炉１２内
には、熱処理炉１０の炉壁と同様に赤外線透過性を有す
る、例えば石英ガラスによって形成された光透過性平板
３２が配設されている。光透過性平板３２は、半導体ウ
エハＷと同様もしくはそれより大きい平面形状を有して
おり、熱処理炉１０の天井部内壁面とサセプタ１８に支
持されたウエハＷの回路形成面である上面との間に介挿
されている。また、必要により、光透過性平板３２と同
様の形状、性質を有する下部光透過性平板３３を、熱処
理炉１０の底部内壁面とサセプタ１８に支持されたウエ
ハＷの下面との間に介挿するようにしてもよい。

【００２１】光透過性平板３２は、図２の（ａ）に熱処
理炉１０の概略側断面図を、（ｂ）に正面図をそれぞれ
示すように、熱処理炉１０の両側部内壁面及び後部内壁
面にそれぞれ固着された４個所の支持部材３４によって
支持されている。そして、光透過性平板３２は、熱処理
炉１０の前部の開口１２を通して熱処理炉１０内から簡
単に抜き出し、また、熱処理炉１０内へ簡単に挿入する
ことができるようになっている。

【００２２】図１に示したような光照射式熱処理装置で
は、ウエハＷの熱処理中にウエハＷの上面（回路形成
面）から蒸発した物質は、光透過性平板３２の下面に付
着し、熱処理炉１０の天井部内壁面に付着することがな
い。そして、ウエハＷの処理枚数が次第に増え、光透過
性平板３２に付着した蒸発物質によって、処理の均一性
が許容できなくなる水準まで光透過性平板３２に曇りが
生じてきたときは、光透過性平板３２を交換し、或い
は、曇りの生じた光透過性平板３２を洗浄した後熱処理
炉１０内へ戻す。この作業は、次のような手順によって
行なわれる。

【００２３】まず、図１に示したような状態から可動フ
ランジ１６を熱処理炉１０の反対側へ移動させ、炉口ブ
ロック１４を開放する。そして、熱処理炉１０内から炉
口ブロック１４を通って曇りの生じた光透過性平板３２
を抜き出す。次に、別に用意しておいた清浄な光透過性
平板３２を、或いは、曇りの生じた光透過性平板３２を
洗浄して清浄にしたものを、炉口ブロック１４を通って
熱処理炉１０内へ挿入し、４個所の支持部材３４上に光
透過性平板３２を載置して支持させるようにする。

【００２４】図３の（ａ）に熱処理炉１０の概略側断面
図を、（ｂ）に正面図をそれぞれ示したものは、光透過
性平板３６の下面側に４本の支持脚部３８を固着し、そ
れら支持脚部３８によって光透過性平板３６を熱処理炉
１０内に支持するようにした構成例である。この光透過
性平板３６は、４本の支持脚部３８の各下端面が熱処理
炉１０の底部内壁面に当接するようにして底部内壁面上
に載置するだけで、簡単に熱処理炉１０に設置される。
従って、熱処理炉１０内からの光透過性平板３６の抜き
出しも簡単である。

【００２５】また、図４の（ａ）に熱処理炉１０の概略
側断面図を、（ｂ）に正面図をそれぞれ示したものは、
全体が石英ガラスによって形成され上部平板部４２と両
側板部４４とからなる光透過性部材４０を熱処理炉１０
内に配設した構成例である。この光透過性部材４０も、
両側板部４４の下端面が熱処理炉１０の底部内壁面に当
接するようにして底部内壁面上に載置するだけで、簡単
に熱処理炉１０に設置され、また、熱処理炉１０内から
簡単に抜き出すことができる。そして、光透過性部材４
０を熱処理炉１０内に設置したときに、光透過性部材４
０の上部平板部４２が、熱処理炉１０の天井部内壁面と
サセプタ１８に支持されたウエハＷの上面との間に介在
して、ウエハＷの熱処理中にウエハＷの上面から蒸発し
た物質が熱処理炉１０の天井部内壁面に付着することを
防止する。

【００２６】尚、ウエハの下面からも成分物質が蒸発す
る場合において、ウエハ下面から蒸発した物質が熱処理
炉１０の底部内壁面に付着することも防止する必要があ
るときは、図４に示した光透過性部材４０の両側板部４
４の下端部に上部平板部４２と平行に下部平板部を一体
形成して、全体の形状が角筒状をなす光透過性部材を構
成し、その光透過性部材を熱処理炉１０内に配設するよ
うにしてもよい。

【００２７】

【発明の効果】請求項１に係る発明の光照射式熱処理装
置を使用すると、熱処理中に基板から蒸発した物質が熱
処理炉の内壁面に付着して内壁面に曇りを生じることが
防止され、基板の処理枚数が増えた場合における回後作
業も、熱処理炉内から光透過性部材を抜き出して交換し
或いは光透過性部材を洗浄した後熱処理炉内へ戻すだけ
で簡単に行なえ、それに要する時間も少なくて済み、こ
のため、装置の稼働効率の向上を図ることができる。

【００２８】請求項２に係る発明の熱処理装置では、熱
処理炉内に設けられた光透過性部材支持手段に光透過性
部材が着脱自在に支持されているので、光透過性部材を
熱処理炉内から抜き出しまた熱処理炉内へ挿入する作業
を簡単に行なうことができ、その作業に時間もかからな
い。

【００２９】請求項３に係る発明の熱処理装置では、光
透過性部材がその支持脚部を介して熱処理炉の底部内壁
面上に載置されているので、光透過性部材を熱処理炉内
から抜き出しまた熱処理炉内へ挿入する作業を簡単に行
なうことができ、その作業に時間もかからない。

【００３０】請求項４に係る発明の熱処理装置では、基
板の下面からも成分物質が蒸発する場合に、基板の下面
から蒸発した物質が熱処理炉の底部内壁面に付着して底
部内壁面に曇りを生じることが防止され、基板の処理枚
数が増えた場合における回後作業も、熱処理炉内から下
部光透過性部材を抜き出して交換し或いは光透過性部材
を洗浄した後熱処理炉内へ戻すだけで簡単に行なえ、そ
れに要する時間も少なくて済む。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施形態の１例を示す光照射式熱処
理装置の概略側断面図である。

【図２】（ａ）は、図１に示した光照射式熱処理装置の
熱処理炉の概略側断面図であり、（ｂ）は、その熱処理
炉の正面図である。

【図３】図２に示した光透過性部材とは異なる構成例を
示し、（ａ）は熱処理炉の概略側断面図、（ｂ）はその
熱処理炉の正面図である。

【図４】図２及び図３に示した各光透過性部材とは異な
る構成例を示し、（ａ）は熱処理炉の概略側断面図、
（ｂ）はその熱処理炉の正面図である。

【図５】従来の光照射式熱処理装置の１例を示す概略側
断面図である。

【符号の説明】

１０ 熱処理炉 １２ 熱処理炉の開口 １４ 炉口ブロック １６ 可動フランジ １８ サセプタ ２０ 光照射用光源 ２２ リフレクタ（反射板） ２４ ガス導入路 ２８ ガス排気路 ３２、３６ 光透過性平板 ３３ 下部光透過性平板 ３４ 支持部材 ３８ 光透過性平板の支持脚部 ４０ 光透過性部材 ４２ 上部平板部 ４４ 両側板部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板の搬入及び搬出を行なうための開口
   を有し、基板を枚葉で収容する熱処理炉と、 この熱処理炉内において基板を水平姿勢に支持する基板
   支持手段と、 この基板支持手段に支持された基板の少なくとも上面に
   対向して配設された光照射加熱手段とを備えた基板の光
   照射式熱処理装置において、 前記熱処理炉内に、平面視で基板と同等もしくはそれ以
   上の大きさを有する光透過性部材を、熱処理炉の天井部
   内壁面と前記基板支持手段に支持された基板の上面との
   間に介在するように挿脱自在に配設したことを特徴とす
   る、基板の光照射式熱処理装置。
2. 【請求項２】 熱処理炉内に、光透過性部材を着脱自在
   に支持する光透過性部材支持手段が設けられた請求項１
   記載の、基板の光照射式熱処理装置。
3. 【請求項３】 光透過性部材の下面側に、熱処理炉の底
   部内壁面に当接して光透過性部材を支持する支持脚部が
   固着された請求項１記載の、基板の光照射式熱処理装
   置。
4. 【請求項４】 熱処理炉内に、平面視で基板と同等もし
   くはそれ以上の大きさを有する下部光透過性部材が、熱
   処理炉の底部内壁面と基板支持手段に支持された基板の
   下面との間に介在するように挿脱自在に配設された請求
   項１ないし請求項３のいずれかに記載の、基板の光照射
   式熱処理装置。