JPH09312296A - Heat treatment method and device for substrate - Google Patents
Heat treatment method and device for substrateInfo
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- JPH09312296A JPH09312296A JP15316396A JP15316396A JPH09312296A JP H09312296 A JPH09312296 A JP H09312296A JP 15316396 A JP15316396 A JP 15316396A JP 15316396 A JP15316396 A JP 15316396A JP H09312296 A JPH09312296 A JP H09312296A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【0001】[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、光照射等の加熱手段により半導体
ウエハ等の各種基板を1枚ずつ熱処理する基板の熱処理
方法、並びに、その方法の実施に使用される基板の熱処
理装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat treatment method for a substrate, such as a lamp annealing apparatus, which heats various substrates such as semiconductor wafers one by one by heating means such as light irradiation, and a method for implementing the method. The present invention relates to a heat treatment apparatus for substrates.
【0002】[0002]
【従来の技術】基板、例えば半導体ウエハを光照射等の
加熱手段によって加熱する熱処理装置は、図1に概略側
断面図を示したような構成を有している。図1に示した
装置は光照射式の熱処理装置であり、この熱処理装置
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1
2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18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。2. Description of the Related Art A heat treatment apparatus for heating a substrate, for example, a semiconductor wafer, by heating means such as light irradiation has a structure shown in a schematic side sectional view in FIG. The apparatus shown in FIG. 1 is a light irradiation type heat treatment apparatus, and this heat treatment apparatus includes a heat treatment furnace 10 having an opening 12 on the front side for loading and unloading a semiconductor wafer W. The furnace wall of the heat treatment furnace 10 is formed of, for example, quartz glass having infrared transparency. Opening 1 of heat treatment furnace 10
On the second side, a furnace port block 14 is provided so as to be connected to the heat treatment furnace 10. The front opening of the furnace port block 14 is closed by a movable flange 16 so as to be openable and closable.
A susceptor 18 that supports the wafer W in a horizontal posture is integrally fixed to the inner surface of the movable flange 16, and the wafer W supported by the susceptor 18 is moved by reciprocating the movable flange 16 in the horizontal direction. It is carried in and out of the heat treatment furnace 10. Then, the movable flange 16 moves toward the heat treatment furnace 10 side and comes into contact with the furnace mouth block 14, thereby closing the front opening of the furnace mouth block 14 and the wafer W supported by the susceptor 18 inside the heat treatment furnace 10. It is arranged at a predetermined position.
【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。In the vertical direction of the heat treatment furnace 10, a light irradiation light source 20 composed of a lamp group such as a halogen lamp and a xenon lamp is disposed so as to face the upper wall surface and the lower wall surface of the heat treatment furnace 10, respectively. Further, reflectors (reflecting plates) 22 are arranged behind the light sources 20 and on both sides and the rear of the heat treatment furnace 10 so as to surround the heat treatment furnace 10. The inner surface side of each reflector 22 is
It is mirror-polished to enable efficient reflection of light. The light source 20 for light irradiation may be arranged only above the heat treatment furnace 10.
【0004】熱処理炉10には、後部側にガス導入路2
4が形成されており、そのガス導入路24は、処理ガ
ス、例えば窒素ガスを熱処理炉10内へ導入するための
図2に示すようなガス導入装置28に流路接続されてい
る。ガス導入装置28は、窒素ガス供給源30を備え、
窒素ガス供給源30と熱処理炉10とを接続するガス供
給路32にストップバルブ34、逆止弁36、フィルタ
38、レギュレータ40、圧力計42、マスフローコン
トローラ(以下、「MFC」という)44及びエアーオ
ペレートバルブ46を介設して構成されている。このガ
ス導入装置28のMFC44には、それへ制御信号を送
ってMFC44を制御するCPU48が接続されてい
る。尚、図示を省略したが、炉口ブロック14にはガス
排気路が形設されている。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にはO−リ
ング26がそれぞれ取り付けられている。In the heat treatment furnace 10, the gas introduction passage 2 is provided on the rear side.
4 is formed, and its gas introduction path 24 is connected to a gas introduction device 28 as shown in FIG. 2 for introducing a processing gas, for example, nitrogen gas into the heat treatment furnace 10. The gas introduction device 28 includes a nitrogen gas supply source 30,
A stop valve 34, a check valve 36, a filter 38, a regulator 40, a pressure gauge 42, a mass flow controller (hereinafter referred to as “MFC”) 44, and air are provided in a gas supply path 32 that connects the nitrogen gas supply source 30 and the heat treatment furnace 10. An operating valve 46 is provided in between. A CPU 48 that sends a control signal to the MFC 44 of the gas introduction device 28 to control the MFC 44 is connected to the MFC 44. Although not shown, the furnace port block 14 is provided with a gas exhaust passage. Further, in order to keep the airtightness inside the heat treatment furnace 10 high, an O-ring 26 is attached to each of the furnace port blocks 14.
【0005】上記したような構成の光照射式熱処理装置
を用いて半導体ウエハWを枚葉で熱処理するには、熱処
理炉10の開口12側を開放させた状態において、ガス
導入装置28によりガス導入路24を通して熱処理炉1
0内へ窒素ガスを導入し、その窒素ガスを熱処理炉10
の開口12側から炉口ブロック14の開口面を通して流
出させながら、サセプタ18に支持されたウエハWを熱
処理炉10内へ挿入する。熱処理炉10内へ導入される
窒素ガスの流量は、CPU48によりMFC44を制御
することにより調節され、MFC44を通って所望の一
定流量の窒素ガスが熱処理炉10内へ導入される。この
際のガス流量は、熱処理炉10内へ開口12側から外気
が巻き込まれない程度の流量、例えば、熱処理炉10の
内容積が2.4 lで開口12の面積が65cm2であ
るとした場合に30〜50 l/minに設定される。To heat the semiconductor wafer W in a single wafer by using the light irradiation type heat treatment apparatus having the above-described structure, the gas introduction device 28 introduces gas while the opening 12 side of the heat treatment furnace 10 is opened. Heat treatment furnace 1 through path 24
Nitrogen gas was introduced into the heat treatment furnace 10
The wafer W supported by the susceptor 18 is inserted into the heat treatment furnace 10 while flowing out from the opening 12 side through the opening surface of the furnace port block 14. The flow rate of nitrogen gas introduced into the heat treatment furnace 10 is adjusted by controlling the MFC 44 by the CPU 48, and a desired constant flow rate of nitrogen gas is introduced into the heat treatment furnace 10 through the MFC 44. The gas flow rate at this time is such that the outside air is not drawn into the heat treatment furnace 10 from the opening 12 side, for example, the internal volume of the heat treatment furnace 10 is 2.4 l and the area of the opening 12 is 65 cm 2 . In this case, it is set to 30 to 50 l / min.
【0006】熱処理炉10内へウエハWの挿入に伴って
可動フランジ16が移動し、可動フランジ16によって
炉口ブロック14の開口面が閉塞されるが、この過程に
おいて、熱処理炉10内のウエハWの挿入が終わると、
CPU48からの制御信号によってMFC44が制御さ
れ、熱処理炉10内へ導入される窒素ガスの流量が熱処
理のための流量に切り換えられる。切換え後のガス流量
は、前記した流量より少なく、例えば5〜10 l/m
in程度に設定され、熱処理中は、その導入ガス流量に
保持される。炉口ブロック14の開口面が可動フランジ
16によって気密に閉塞されると、図示しないウエハ温
度検知装置及び温度コントローラにより、予めプログラ
ムされた所望の温度にウエハ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せられた後、熱処理炉10内か
ら搬出される。この際、CPU48からの制御信号によ
ってMFC44が制御され、熱処理炉10内へ導入され
る窒素ガスの流量が再び最初の30〜50 l/min
に切り換えられる。The movable flange 16 moves as the wafer W is inserted into the heat treatment furnace 10, and the opening surface of the furnace port block 14 is closed by the movable flange 16. During this process, the wafer W in the heat treatment furnace 10 is closed. When the insertion of
The MFC 44 is controlled by the control signal from the CPU 48, and the flow rate of the nitrogen gas introduced into the heat treatment furnace 10 is switched to the flow rate for heat treatment. The gas flow rate after switching is smaller than the above-mentioned flow rate, for example, 5 to 10 l / m.
It is set to about in and is maintained at the flow rate of the introduced gas during the heat treatment. When the opening surface of the furnace port block 14 is airtightly closed by the movable flange 16, the wafer W is irradiated and heated to a desired temperature programmed in advance by a wafer temperature detection device and a temperature controller (not shown). When the heat treatment is completed, the wafer W is cooled to a desired temperature in the heat treatment furnace 10 and then unloaded from the heat treatment furnace 10. At this time, the MFC 44 is controlled by the control signal from the CPU 48, and the flow rate of the nitrogen gas introduced into the heat treatment furnace 10 is again the first 30 to 50 l / min.
Is switched to.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】光照射式熱処理装置を
用いた半導体ウエハの熱処理では、熱処理炉10内へ導
入される窒素ガスの流量が、熱処理炉10内へのウエハ
Wの搬入時に熱処理炉10内へ開口12側を通して外気
が巻き込まれない程度の比較的多い流量(上記した例で
は30〜50 l/min)と、ウエハWの熱処理のた
めの比較的少ない流量(上記した例では5〜10 l/
min)との、少なくとも2種類の流量に制御される。
この場合、ウエハWの1枚当りの処理時間を短くするた
めには、熱処理炉10内へウエハWを挿入した後、熱処
理炉10内へ導入される窒素ガスの流量をウエハWの熱
処理のための小流量に変更して直ちに熱処理を開始する
ようにすればよい。ところが、ガス流量の切換えによ
り、熱処理炉10内のガスの流れに脈動が発生し、この
ため、熱処理炉10内へ導入される窒素ガスの流量をM
FC44によって制御していても、図5に示すように、
熱処理炉10内へ実際に導入されるガス流量が、熱処理
炉10内へ開口12側を通して外気が巻き込まれないた
めに最小限必要なガス流量を過渡的に下回る、といった
現象を生じる。図5において、実線aが、熱処理炉10
内へ導入される実際のガス流量を示し、破線bが、CP
U48からMFC44へ送られる制御信号に対応したガ
ス流量を示す。また、符号cで示すレベルのガス流量
が、熱処理炉10内へのウエハWの搬入及び熱処理炉1
0内からのウエハWの搬出時における導入ガス流量を示
し、符号dで示すレベルのガス流量が、ウエハWの熱処
理中における導入ガス流量を示す。In the heat treatment of semiconductor wafers using the light irradiation type heat treatment apparatus, the flow rate of the nitrogen gas introduced into the heat treatment furnace 10 is such that the wafer W is loaded into the heat treatment furnace 10. A relatively large flow rate (30 to 50 l / min in the above example) to the extent that the outside air is not entrained into the inside 10 through the opening 12 side, and a relatively small flow rate for the heat treatment of the wafer W (5 to 5 in the above example. 10 l /
min) and at least two types of flow rates are controlled.
In this case, in order to shorten the processing time per wafer W, after the wafer W is inserted into the heat treatment furnace 10, the flow rate of the nitrogen gas introduced into the heat treatment furnace 10 is set to the heat treatment of the wafer W. The heat treatment may be started immediately after changing to a smaller flow rate. However, switching of the gas flow rate causes pulsation in the gas flow in the heat treatment furnace 10, so that the flow rate of the nitrogen gas introduced into the heat treatment furnace 10 is changed to M
Even if it is controlled by FC44, as shown in FIG.
A phenomenon occurs in which the gas flow rate actually introduced into the heat treatment furnace 10 is transiently lower than the minimum gas flow rate required for the outside air not to be drawn into the heat treatment furnace 10 through the opening 12 side. In FIG. 5, the solid line a indicates the heat treatment furnace 10.
The actual flow rate of the gas introduced into the chamber is indicated by the broken line b
The gas flow rate corresponding to the control signal sent from U48 to MFC44 is shown. Further, the gas flow rate at the level indicated by the reference sign c indicates that the wafer W is carried into the heat treatment furnace 10 and the heat treatment furnace 1
The introduction gas flow rate when the wafer W is unloaded from 0 is shown, and the gas flow rate at the level indicated by the symbol d shows the introduction gas flow rate during the heat treatment of the wafer W.
【0008】上記したように熱処理炉10内への導入ガ
ス流量がアンダーシュートを起こす結果、熱処理炉10
内へ開口12側を通して外気が侵入する。そこで、熱処
理炉10内へ侵入した外気を、炉口ブロック14のガス
排気路を通して熱処理炉10内から追い出すために、炉
口ブロック14の開口面を気密に閉塞した後ウエハWの
熱処理を開始する前に適当な時間、熱処理炉10内を窒
素ガスでパージすることが従来行なわれている。そし
て、熱処理炉10内を完全に窒素ガスでガス置換して、
熱処理炉10内のガス純度を向上させてから、ウエハW
の熱処理を開始するようにしていた。このように従来
は、熱処理炉10内を気密に閉塞した後にガスパージす
る時間が必要であり、このため、ウエハ1枚当りの処理
時間が長くなっていた。As described above, as a result of the undershoot of the flow rate of the gas introduced into the heat treatment furnace 10, the heat treatment furnace 10
Outside air enters the inside through the opening 12 side. Therefore, in order to expel the outside air that has entered the heat treatment furnace 10 from the inside of the heat treatment furnace 10 through the gas exhaust path of the furnace mouth block 14, the opening surface of the furnace mouth block 14 is hermetically closed and then the heat treatment of the wafer W is started. Before, the inside of the heat treatment furnace 10 was purged with nitrogen gas for an appropriate time. Then, the inside of the heat treatment furnace 10 is completely replaced with nitrogen gas,
After improving the gas purity in the heat treatment furnace 10, the wafer W
The heat treatment was started. As described above, conventionally, it is necessary to perform gas purging after airtightly closing the inside of the heat treatment furnace 10, so that the processing time per wafer is long.
【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、枚葉方式で基板を熱処理する場合に
おいて、熱処理炉内へ基板を搬入し熱処理炉内を密閉し
た後に熱処理炉内をガスパージする時間を無くしもしく
は従来に比べて短くし、基板1枚当りの処理時間を短く
して、処理効率を向上させることができる基板の熱処理
方法を提供すること、並びに、その方法を好適に実施す
ることができる基板の熱処理装置を提供することを目的
とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and in the case of heat-treating a substrate by a single-wafer method, the substrate is carried into the heat treatment furnace, the inside of the heat treatment furnace is sealed, and then the inside of the heat treatment furnace is closed. To provide a substrate heat treatment method capable of improving the treatment efficiency by eliminating the gas purging time or shortening the gas purging time as compared with the conventional one, and shortening the treatment time per substrate, and the method is preferably used. It is an object of the present invention to provide a substrate heat treatment apparatus that can be implemented.
【0010】[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のための開口を有し基板を
枚葉で収容する熱処理炉内へ、ガス流量コントローラを
制御することにより熱処理炉内へ前記開口を通って外気
が巻き込まれない程度の第1の流量のガスを導入し、そ
のガスを熱処理炉内から前記開口を通って流出させなが
ら、熱処理炉内へ前記開口を通して基板を搬入し、その
後に、熱処理炉の前記開口を閉塞しながら、前記ガス流
量コントローラを制御して前記第1の流量より少ない熱
処理のための第2の流量に切り換え、熱処理炉の前記開
口が気密に閉塞された後に、熱処理炉内へ前記第2の流
量のガスを導入しながら熱処理炉内の基板を加熱して熱
処理する基板の熱処理方法において、前記熱処理炉内へ
導入されるガスの流量を前記第1の流量から前記第2の
流量へ切り換える際に、熱処理炉内へ導入される実際の
ガス流量が第2の流量を下回ってそれ以下となるアンダ
ーシュートを防止しもしくは抑制するように、前記ガス
流量コントローラへ入力される制御信号を漸次変化させ
ることを特徴とする。The invention according to claim 1 is
A heat treatment furnace that has an opening for loading and unloading the substrate and that accommodates the substrate in a single wafer is controlled so that outside air is not entrained in the heat treatment furnace through the opening by controlling the gas flow rate controller. While introducing a gas at a first flow rate and letting the gas flow from the inside of the heat treatment furnace through the opening, the substrate is carried into the heat treatment furnace through the opening, and then the opening of the heat treatment furnace is closed. , The gas flow rate controller is controlled to switch to a second flow rate for heat treatment that is lower than the first flow rate, and after the opening of the heat treatment furnace is airtightly closed, the second flow rate is changed into the heat treatment furnace. In a substrate heat treatment method of heating a substrate in a heat treatment furnace while introducing gas, the flow rate of the gas introduced into the heat treatment furnace is switched from the first flow rate to the second flow rate. In addition, the control signal input to the gas flow rate controller is gradually changed so as to prevent or suppress an undershoot in which the actual gas flow rate introduced into the heat treatment furnace is lower than the second flow rate and is lower than the second flow rate. It is characterized by
【0011】請求項2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、この熱処理炉内へ前記開口を通して基板を搬
入し熱処理炉内から開口を通して基板を搬出する基板搬
出入手段と、前記熱処理炉の前記開口を気密に閉塞する
開口閉塞手段と、前記熱処理炉内に保持された基板を加
熱する加熱手段と、ガス流量コントローラを備え前記熱
処理炉内へ所望流量のガスを導入するガス導入手段と、
前記熱処理炉内へ前記開口を通して基板を搬入するとき
は、熱処理炉内へ導入されるガスの流量が、熱処理炉内
へ開口を通って外気が巻き込まれない程度の第1の流量
となるように、前記開口閉塞手段によって熱処理炉の開
口を閉塞し前記加熱手段によって熱処理炉内の基板を加
熱して熱処理するときは、熱処理炉内へ導入されるガス
の流量が、前記第1の流量より少ない熱処理のための第
2の流量となるように、前記ガス導入手段のガス流量コ
ントローラを制御する流量制御手段とを備えた基板の熱
処理方法において、前記熱処理炉内へ導入されるガスの
流量が前記第1の流量から前記第2の流量へ切り換わる
際に、熱処理炉内へ導入される実際のガス流量が第2の
流量を下回ってそれ以下となるアンダーシュートが防止
されもしくは抑制されるように、前記流量制御手段が、
前記ガス導入手段のガス流量コントローラへ入力される
制御信号を漸次変化させる制御プログラムを有すること
を特徴する。According to a second aspect of the present invention, there is provided a heat treatment furnace which has an opening for loading and unloading the substrate, and which accommodates the substrate in a single wafer, and a heat treatment furnace for loading the substrate into the heat treatment furnace through the opening. Substrate loading / unloading means for unloading a substrate from inside through an opening, opening closing means for hermetically closing the opening of the heat treatment furnace, heating means for heating the substrate held in the heat treatment furnace, and a gas flow rate controller. Gas introducing means for introducing a desired flow rate of gas into the heat treatment furnace,
When the substrate is carried into the heat treatment furnace through the opening, the flow rate of the gas introduced into the heat treatment furnace is set to a first flow rate such that outside air is not drawn into the heat treatment furnace through the opening. When the opening of the heat treatment furnace is closed by the opening closing means and the substrate in the heat treatment furnace is heated by the heating means for heat treatment, the flow rate of the gas introduced into the heat treatment furnace is less than the first flow rate. In a substrate heat treatment method, comprising: a flow rate control unit that controls a gas flow rate controller of the gas introduction unit so as to obtain a second flow rate for heat treatment, the flow rate of the gas introduced into the heat treatment furnace is At the time of switching from the first flow rate to the second flow rate, undershoot in which the actual gas flow rate introduced into the heat treatment furnace falls below the second flow rate and is below that is prevented or suppressed. As the flow rate control means,
It has a control program for gradually changing a control signal inputted to the gas flow rate controller of the gas introducing means.
【0012】上記した構成の請求項1に係る発明の基板
の熱処理方法によると、熱処理炉内へ導入されるガスの
流量が、熱処理炉の開口の閉塞に伴って第1の流量から
それよりも少ない第2の流量へ切り換えられる際に、ガ
ス流量コントローラへ入力される制御信号が従来のよう
に直線的に変化するのではなく、熱処理炉内へ導入され
る実際のガス流量がアンダーシュートを起こさないよう
にもしくはそれを抑制するようにガス流量コントローラ
への入力制御信号が漸次変化する。図4は、この様子を
示す図であって、同図において、実線Aが、熱処理炉内
へ導入される実際のガス流量を、破線Bが、ガス流量コ
ントローラへの入力制御信号に対応したガス流量をそれ
ぞれ示し、また、符号Cで示すレベルのガス流量が熱処
理炉内への基板の搬入時における導入ガス流量を、符号
Dで示すレベルのガス流量が基板の熱処理中における導
入ガス流量をそれぞれ示している。このため、ガス流量
の切換え時に、熱処理炉内のガスの流れに脈動を生じる
ことがなく、熱処理炉内へ開口を通して外気が侵入する
ことが防止されもしくは低減される。従って、熱処理炉
内へ基板を搬入し熱処理炉内を気密に閉塞した後に、熱
処理炉内をガスパージする必要が無くなり、もしくはガ
スパージ時間を短くすることができ、熱処理炉内を閉塞
した後直ちにもしくは速やかに基板の熱処理を開始する
ことができる。According to the substrate heat treatment method of the invention of claim 1 having the above-mentioned structure, the flow rate of the gas introduced into the heat treatment furnace changes from the first flow rate to a value lower than the first flow rate due to the closing of the opening of the heat treatment furnace. When switching to the smaller second flow rate, the control signal input to the gas flow rate controller does not change linearly as in the past, but the actual gas flow rate introduced into the heat treatment furnace causes undershoot. The input control signal to the gas flow controller gradually changes so as not to exist or to suppress it. FIG. 4 is a diagram showing this state, in which the solid line A indicates the actual gas flow rate introduced into the heat treatment furnace, and the broken line B indicates the gas corresponding to the input control signal to the gas flow rate controller. Flow rates are indicated respectively, and a gas flow rate at a level C indicates an introduction gas flow rate when the substrate is loaded into the heat treatment furnace, and a gas flow rate at a level D indicates an introduction gas flow rate during the heat treatment of the substrate, respectively. Shows. Therefore, when switching the gas flow rate, pulsation does not occur in the gas flow in the heat treatment furnace, and outside air is prevented or reduced from entering the heat treatment furnace through the opening. Therefore, it is not necessary to carry out gas purging inside the heat treatment furnace after the substrate is carried into the heat treatment furnace and airtightly closed inside the heat treatment furnace, or the gas purging time can be shortened, and immediately or immediately after closing the inside of the heat treatment furnace. Then, the heat treatment of the substrate can be started.
【0013】上記した構成の請求項2に係る発明の基板
の熱処理装置においては、流量制御手段からガス導入手
段のガス流量コントローラへ、熱処理炉内へ導入される
ガスの流量が第1の流量から第2の流量へ切り換わる際
に熱処理炉内へ導入される実際のガス流量がアンダーシ
ュートを起こさないようにもしくはそれを抑制するよう
に漸次変化した制御信号が入力される。このため、ガス
流量の切換え時に、熱処理炉内のガスの流れに脈動を生
じることがなく、熱処理炉内へ開口を通して外気が侵入
することが防止されもしくは低減される。従って、熱処
理炉内へ基板を搬入し熱処理炉内を気密に閉塞した後
に、熱処理炉内をガスパージする必要が無くなり、もし
くはガスパージ時間を短くすることができ、熱処理炉内
を閉塞した後直ちにもしくは速やかに基板の熱処理を開
始することができることとなる。In the heat treatment apparatus for a substrate according to the second aspect of the present invention having the above structure, the flow rate of the gas introduced into the heat treatment furnace from the flow rate control means to the gas flow rate controller of the gas introduction means is changed from the first flow rate. A control signal that is gradually changed so that the actual gas flow rate introduced into the heat treatment furnace when switching to the second flow rate does not cause or suppress undershoot is input. Therefore, when switching the gas flow rate, pulsation does not occur in the gas flow in the heat treatment furnace, and outside air is prevented or reduced from entering the heat treatment furnace through the opening. Therefore, it is not necessary to carry out gas purging inside the heat treatment furnace after the substrate is carried into the heat treatment furnace and airtightly closed inside the heat treatment furnace, or the gas purging time can be shortened, and immediately or immediately after closing the inside of the heat treatment furnace. Then, the heat treatment of the substrate can be started.
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】以下、この発明の好適な実施形態
について説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Preferred embodiments of the present invention will be described below.
【0015】この発明に係る基板の熱処理方法を実施す
るのに使用される熱処理装置の構成は、基本的には従来
と同じであり、図1及び図2に基づいて既に説明した通
りであるので、その説明を省略する。この熱処理方法
は、熱処理炉10内へ導入される処理ガス、例えば窒素
ガスの流量を切り換える際の制御の仕方に特徴を有す
る。また、装置的には、CPU48からMFC44へ制
御信号を送るための制御プラグラムに特徴を有する。The structure of the heat treatment apparatus used to carry out the substrate heat treatment method according to the present invention is basically the same as the conventional one, and is as already described with reference to FIGS. 1 and 2. , The description is omitted. This heat treatment method is characterized by a control method when switching the flow rate of the process gas introduced into the heat treatment furnace 10, for example, nitrogen gas. Further, as a device, it is characterized by a control program for sending a control signal from the CPU 48 to the MFC 44.
【0016】この熱処理方法では、熱処理炉10の開口
12側を開放させた状態において、MFC44により流
量制御されて、ガス導入装置28からガス導入路24を
通して一定流量、例えば、熱処理炉10の内容積が2.
4 lで開口12の面積が65cm2であるとした場合
に30〜50 l/minの一定流量の処理ガス、例え
ば窒素ガスが熱処理炉10内へ導入され、その窒素ガス
が熱処理炉10の開口12側から炉口ブロック14の開
口面を通して流出させられる。このとき、開口12側か
らの熱処理炉10内への外気の巻き込みは起こらない。
この状態において、サセプタ18に支持された半導体ウ
エハWを熱処理炉10内へ挿入する。この熱処理炉10
内へのウエハWの挿入に伴い、可動フランジ16によっ
て炉口ブロック14の開口面が閉塞されるが、熱処理炉
10内へのウエハWの挿入が終了すると、CPU48か
らの制御信号によってMFC44が制御され、熱処理炉
10内へ導入される窒素ガスの流量が熱処理のための一
定流量、例えば5〜10l/minの一定流量に切り換
えられる。このガス流量の切換えは、熱処理炉10内へ
導入される実際のガス流量が熱処理のための前記流量を
一時的に下回ってアンダーシュートを起こさないように
もしくはそれが抑制されるように、MFC44の入力制
御信号を直線的ではなくて漸次変化させるような制御プ
ログラムに基づいて行なわれる。このため、ガス流量が
切り換わった時に、熱処理炉10内のガス流れに脈動を
生じたりすることがなくなって、熱処理炉10内へ開口
12側を通して外気が侵入することが防止される。In this heat treatment method, in the state where the opening 12 side of the heat treatment furnace 10 is opened, the flow rate is controlled by the MFC 44, and a constant flow rate is passed from the gas introduction device 28 through the gas introduction passage 24, for example, the internal volume of the heat treatment furnace 10. Is 2.
When the area of the opening 12 is 4 cm and the area of the opening 12 is 65 cm 2 , a processing gas having a constant flow rate of 30 to 50 l / min, for example, nitrogen gas is introduced into the heat treatment furnace 10, and the nitrogen gas is used to open the heat treatment furnace 10. It is made to flow out from the 12 side through the opening surface of the furnace port block 14. At this time, the outside air is not entrained in the heat treatment furnace 10 from the opening 12 side.
In this state, the semiconductor wafer W supported by the susceptor 18 is inserted into the heat treatment furnace 10. This heat treatment furnace 10
When the wafer W is inserted into the heat treatment furnace 10, the opening surface of the furnace opening block 14 is closed by the movable flange 16. However, when the wafer W is completely inserted into the heat treatment furnace 10, the MFC 44 is controlled by the control signal from the CPU 48. The flow rate of the nitrogen gas introduced into the heat treatment furnace 10 is switched to a constant flow rate for heat treatment, for example, a constant flow rate of 5 to 10 l / min. This switching of the gas flow rate is performed by the MFC 44 so that the actual gas flow rate introduced into the heat treatment furnace 10 is temporarily below the flow rate for the heat treatment so as not to cause or suppress undershoot. It is performed based on a control program that gradually changes the input control signal instead of linearly. Therefore, when the gas flow rate is switched, the pulsation of the gas flow in the heat treatment furnace 10 is prevented, and the outside air is prevented from entering the heat treatment furnace 10 through the opening 12 side.
【0017】熱処理炉10内へのウエハWの挿入が終わ
り、熱処理炉10内へ導入される窒素ガスの流量が切り
換わり、炉口ブロック14の開口面が完全に閉塞されて
熱処理炉10内が気密に保持されると、熱処理炉10内
へ5〜10 l/minの一定流量の窒素ガスを導入し
続けながら、直ちに従来と同様の方法によりウエハWの
熱処理が行なわれる。このように、熱処理炉10内をガ
スパージすることなく直ちにウエハWの熱処理を行なう
ことができるため、従来に比べて約10秒程度の時間の
短縮が可能になる。そして、ウエハWの熱処理が終了す
ると、熱処理炉10内においてウエハWを所望温度まで
冷却させた後、サセプタ18に支持されたウエハWを熱
処理炉10内から搬出する。この熱処理炉10内からの
ウエハWの搬出に伴い、可動フランジ16が移動して炉
口ブロック14の開口面が開放されるが、この時、CP
U48からの制御信号によってMFC44が制御され、
熱処理炉10内へ導入される窒素ガスの流量が再び30
〜50 l/minの一定流量に切り換えられる。この
ガス流量の切換えは、熱処理炉10内へ導入される実際
のガス流量が前記流量を一時的に上回ってオーバーシュ
ートを起こさないようにもしくはそれが抑制されるよう
に、MFC44への入力制御信号を直線的ではなく漸次
変化させるような制御プログラムに基づいて行なわれ
る。このため、熱処理炉10内へ導入されるガス流量が
急増しても、熱処理炉10内の圧力の異常上昇が防止さ
れる。The insertion of the wafer W into the heat treatment furnace 10 is completed, the flow rate of the nitrogen gas introduced into the heat treatment furnace 10 is switched, and the opening surface of the furnace port block 14 is completely closed so that the inside of the heat treatment furnace 10 is closed. When kept airtight, the heat treatment of the wafer W is immediately performed by the same method as the conventional method while continuously introducing the nitrogen gas at a constant flow rate of 5 to 10 l / min into the heat treatment furnace 10. In this way, the heat treatment of the wafer W can be immediately performed without gas purging the inside of the heat treatment furnace 10, so that the time can be shortened by about 10 seconds as compared with the conventional case. When the heat treatment of the wafer W is completed, the wafer W is cooled to a desired temperature in the heat treatment furnace 10, and then the wafer W supported by the susceptor 18 is unloaded from the heat treatment furnace 10. As the wafer W is unloaded from the heat treatment furnace 10, the movable flange 16 moves to open the opening surface of the furnace port block 14, but at this time, CP
MFC44 is controlled by the control signal from U48,
The flow rate of the nitrogen gas introduced into the heat treatment furnace 10 is 30 again.
The flow rate is switched to a constant flow rate of 50 l / min. This switching of the gas flow rate is performed by an input control signal to the MFC 44 so that the actual gas flow rate introduced into the heat treatment furnace 10 temporarily exceeds the flow rate and does not cause or overshoot. It is performed based on a control program that changes gradually, not linearly. Therefore, even if the flow rate of the gas introduced into the heat treatment furnace 10 rapidly increases, the abnormal increase in the pressure inside the heat treatment furnace 10 is prevented.
【0018】図3の(a)に、以上の熱処理装方法にお
いて熱処理炉10内へ導入される窒素ガスの流量の変化
の状態を示す。また、図3の(b)に、比較のために従
来の熱処理方法における導入ガス流量の変化の状態を示
す。図3において、実線が、熱処理炉10内へ導入され
る実際のガス流量を示し、破線が、CPU48からMF
C44へ送られる制御信号に対応したガス流量を示す。FIG. 3A shows the state of change in the flow rate of nitrogen gas introduced into the heat treatment furnace 10 in the above heat treatment equipment. Further, FIG. 3B shows the state of change in the flow rate of the introduced gas in the conventional heat treatment method for comparison. In FIG. 3, the solid line indicates the actual gas flow rate introduced into the heat treatment furnace 10, and the broken line indicates the CPU 48 to the MF.
The gas flow rate corresponding to the control signal sent to C44 is shown.
【0019】尚、上記した実施形態の説明では、ウエハ
Wをサセプタ18上に支持して可動フランジ16を駆動
させることにより、ウエハWを熱処理炉10内へ搬入す
るようにしているが、ハンドリングアームによりウエハ
を熱処理炉内へ搬入して、熱処理炉内に固定されたウエ
ハ支持具上にウエハを載置させた後、熱処理炉内にウエ
ハを残してハンドリングアームを熱処理炉内から退出さ
せ、その後に熱処理炉の開口を閉塞するような機構の熱
処理装置に対しても、この発明の方法は適用し得る。ま
た、上記した実施形態では光照射式熱処理装置を示した
が、加熱源は光源に限らず、各種ヒータによって基板を
加熱する熱処理装置であってもよい。In the above description of the embodiment, the wafer W is carried into the heat treatment furnace 10 by supporting the wafer W on the susceptor 18 and driving the movable flange 16, but the handling arm is used. The wafer is loaded into the heat treatment furnace by the above, and the wafer is placed on the wafer support fixed in the heat treatment furnace.The wafer is left in the heat treatment furnace and the handling arm is withdrawn from the heat treatment furnace. The method of the present invention can also be applied to a heat treatment apparatus having a mechanism for closing the opening of the heat treatment furnace. Further, although the light irradiation type heat treatment apparatus is shown in the above-described embodiment, the heat source is not limited to the light source, and may be a heat treatment apparatus that heats the substrate by various heaters.
【0020】[0020]
【発明の効果】請求項1に係る発明の基板の熱処理方法
によると、枚葉方式で基板を熱処理する場合に、熱処理
炉内へ基板を搬入し熱処理炉内を密閉した後に熱処理炉
内をガスパージしてガス置換する必要が無くなりもしく
はガスパージ処理時間を従来に比べて短縮することがで
きるので、基板1枚当りの処理時間を短くすることがで
き、このため、処理効率を向上させることができる。According to the substrate heat treatment method of the first aspect of the present invention, when the substrate is heat-treated by the single wafer method, the substrate is carried into the heat treatment furnace, the inside of the heat treatment furnace is sealed, and then the inside of the heat treatment furnace is gas-purged. Then, it is not necessary to replace the gas, or the gas purge processing time can be shortened as compared with the conventional case, so that the processing time per substrate can be shortened, and therefore the processing efficiency can be improved.
【0021】請求項2に係る発明の基板の熱処理装置を
使用すると、請求項1に係る発明の熱処理方法を好適に
実施して、基板1枚当りの処理時間の短縮化を図ること
ができ、このため、装置における処理効率を向上させる
ことができる。By using the substrate heat treatment apparatus according to the second aspect of the present invention, the heat treatment method of the first aspect of the present invention can be preferably performed, and the processing time per substrate can be shortened. Therefore, the processing efficiency of the device can be improved.
【図1】基板の熱処理装置の構成の1例を示す概略側断
面図である。FIG. 1 is a schematic side sectional view showing an example of a configuration of a substrate heat treatment apparatus.
【図2】図1に示した熱処理装置のガス導入装置の構成
の1例を示す配管概略図である。FIG. 2 is a schematic piping diagram showing an example of a configuration of a gas introduction device of the heat treatment apparatus shown in FIG.
【図3】(a)は、この発明に係る基板の熱処理方法に
おいて熱処理炉内へ導入されるガスの流量変化の状態を
示す図、(b)は、従来の熱処理方法における導入ガス
流量の変化の状態を示す図である。FIG. 3 (a) is a diagram showing a change state of the flow rate of gas introduced into the heat treatment furnace in the substrate heat treatment method according to the present invention, and FIG. 3 (b) is a change of introduced gas flow rate in the conventional heat treatment method. It is a figure which shows the state of.
【図4】この発明に係る基板の熱処理方法における、熱
処理炉内への導入ガス流量の変化の状態を示す図であ
る。FIG. 4 is a diagram showing a change state of a flow rate of gas introduced into the heat treatment furnace in the heat treatment method for a substrate according to the present invention.
【図5】従来の熱処理方法における、熱処理炉内への導
入ガス流量の変化の状態を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing how the flow rate of introduced gas into the heat treatment furnace changes in the conventional heat treatment method.
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 ガス導入装置 30 窒素ガス供給源 32 ガス供給路 44 マスフローコントローラ(MFC) 48 CPU W 半導体ウエハ 10 Heat Treatment Furnace 12 Heat Treatment Furnace Opening 14 Furnace Mouth Block 16 Movable Flange 18 Susceptor 20 Light Source for Light Irradiation 22 Reflector (Reflector) 24 Gas Introducing Channel 28 Gas Introducing Device 30 Nitrogen Gas Supplying Source 32 Gas Supplying Channel 44 Mass Flow Controller (MFC) ) 48 CPU W semiconductor wafer
Claims (2)
口を有し基板を枚葉で収容する熱処理炉内へ、ガス流量
コントローラを制御することにより熱処理炉内へ前記開
口を通って外気が巻き込まれない程度の第1の流量のガ
スを導入し、そのガスを熱処理炉内から前記開口を通っ
て流出させながら、熱処理炉内へ前記開口を通して基板
を搬入し、その後に、熱処理炉の前記開口を閉塞しなが
ら、前記ガス流量コントローラを制御して前記第1の流
量より少ない熱処理のための第2の流量に切り換え、熱
処理炉の前記開口が気密に閉塞された後に、熱処理炉内
へ前記第2の流量のガスを導入しながら熱処理炉内の基
板を加熱して熱処理する基板の熱処理方法において、 前記熱処理炉内へ導入されるガスの流量を前記第1の流
量から前記第2の流量へ切り換える際に、熱処理炉内へ
導入される実際のガス流量が第2の流量を下回ってそれ
以下となるアンダーシュートを防止しもしくは抑制する
ように、前記ガス流量コントローラへ入力される制御信
号を漸次変化させることを特徴とする基板の熱処理方
法。1. A heat treatment furnace which has an opening for loading and unloading a substrate and which accommodates the substrate in a single-wafer manner. By controlling a gas flow controller, outside air is passed through the opening into the heat treatment furnace. A substrate is carried into the heat treatment furnace through the opening while introducing a gas at a first flow rate that is not caught in the heat treatment furnace and allowing the gas to flow out of the heat treatment furnace through the opening. While closing the opening, the gas flow rate controller is controlled to switch to the second flow rate for heat treatment, which is lower than the first flow rate, and after the opening of the heat treatment furnace is airtightly closed, the gas is introduced into the heat treatment furnace. In the substrate heat treatment method of heating a substrate in a heat treatment furnace while introducing a gas at a second flow rate, the flow rate of the gas introduced into the heat treatment furnace is changed from the first flow rate to the second flow rate. When switching to the heat treatment furnace, the control signal input to the gas flow rate controller is controlled so as to prevent or suppress an undershoot in which the actual gas flow rate introduced into the heat treatment furnace falls below the second flow rate and becomes lower than the second flow rate. A method for heat-treating a substrate, characterized by gradually changing.
を有し、基板を枚葉で収容する熱処理炉と、 この熱処理炉内へ前記開口を通して基板を搬入し熱処理
炉内から開口を通して基板を搬出する基板搬出入手段
と、 前記熱処理炉の前記開口を気密に閉塞する開口閉塞手段
と、 前記熱処理炉内に保持された基板を加熱する加熱手段
と、 ガス流量コントローラを備え前記熱処理炉内へ所望流量
のガスを導入するガス導入手段と、 前記熱処理炉内へ前記開口を通して基板を搬入するとき
は、熱処理炉内へ導入されるガスの流量が、熱処理炉内
へ開口を通って外気が巻き込まれない程度の第1の流量
となるように、前記開口閉塞手段によって熱処理炉の開
口を閉塞し前記加熱手段によって熱処理炉内の基板を加
熱して熱処理するときは、熱処理炉内へ導入されるガス
の流量が、前記第1の流量より少ない熱処理のための第
2の流量となるように、前記ガス導入手段のガス流量コ
ントローラを制御する流量制御手段とを備えた基板の熱
処理方法において、 前記熱処理炉内へ導入されるガスの流量が前記第1の流
量から前記第2の流量へ切り換わる際に、熱処理炉内へ
導入される実際のガス流量が第2の流量を下回ってそれ
以下となるアンダーシュートが防止されもしくは抑制さ
れるように、前記流量制御手段が、前記ガス導入手段の
ガス流量コントローラへ入力される制御信号を漸次変化
させる制御プログラムを有することを特徴する基板の熱
処理装置。2. A heat treatment furnace having an opening for loading and unloading a substrate and containing the substrate in a single wafer, and a substrate is loaded into the heat treatment furnace through the opening and the substrate is loaded from the inside of the heat treatment furnace through the opening. Substrate carry-in / out means for carrying out, opening closing means for hermetically closing the opening of the heat treatment furnace, heating means for heating the substrate held in the heat treatment furnace, and gas flow controller into the heat treatment furnace When the substrate is carried into the heat treatment furnace through the opening and a gas introduction unit that introduces a gas at a desired flow rate, the flow rate of the gas introduced into the heat treatment furnace is such that the outside air is entrained through the opening into the heat treatment furnace. When the substrate is heated in the heat treatment furnace by the heating means so that the opening of the heat treatment furnace is closed by the opening closing means so that the first flow rate does not exceed A substrate heat treatment method, comprising: a flow rate control unit that controls a gas flow rate controller of the gas introduction unit so that a flow rate of the introduced gas becomes a second flow rate for heat treatment that is lower than the first flow rate. In, when the flow rate of the gas introduced into the heat treatment furnace is switched from the first flow rate to the second flow rate, the actual gas flow rate introduced into the heat treatment furnace is lower than the second flow rate. In order to prevent or suppress undershoot that is less than that, the flow rate control means has a control program for gradually changing a control signal input to the gas flow rate controller of the gas introduction means. Heat treatment equipment.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15316396A JPH09312296A (en) | 1996-05-23 | 1996-05-23 | Heat treatment method and device for substrate |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15316396A JPH09312296A (en) | 1996-05-23 | 1996-05-23 | Heat treatment method and device for substrate |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09312296A true JPH09312296A (en) | 1997-12-02 |
Family
ID=15556429
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15316396A Pending JPH09312296A (en) | 1996-05-23 | 1996-05-23 | Heat treatment method and device for substrate |
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Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09312296A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013207033A (en) * | 2012-03-28 | 2013-10-07 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | Heat treatment device and heat treatment method |
-
1996
- 1996-05-23 JP JP15316396A patent/JPH09312296A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2013207033A (en) * | 2012-03-28 | 2013-10-07 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | Heat treatment device and heat treatment method |
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