JPS5893230A - 超高真空処理装置 - Google Patents

超高真空処理装置

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JPS5893230A
JPS5893230A JP19219781A JP19219781A JPS5893230A JP S5893230 A JPS5893230 A JP S5893230A JP 19219781 A JP19219781 A JP 19219781A JP 19219781 A JP19219781 A JP 19219781A JP S5893230 A JPS5893230 A JP S5893230A
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JP
Japan
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chamber
sample
cooling
preliminary
sub
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Pending
Application number
JP19219781A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenji Shibata
健二 柴田
Tomoyasu Inoue
井上 知泰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP19219781A priority Critical patent/JPS5893230A/ja
Publication of JPS5893230A publication Critical patent/JPS5893230A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26Bombardment with radiation

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、超高真空処理装置fK樺り、特に加熱機構と
試料搬送機構とを備えることにより尚温超高真窒処理を
可能にし、良好な半導体装置用基板或いは半導体装置を
実現するようにした超高真空処理装置に関する。
発明の妖術的背景とその問題点 近年、シリコンをはじめとする半導体基板上に設けられ
た集積回路デバイスの開発においては、密紅全増大さぞ
、動作速度を速めさぞ、さらには多くの異なる機能、例
えば記憶、演算、感知および表示等の機能を同時に兼ね
備えさせることによって、デバイス性能の同上化がほか
らnている。そして、このデバイス性能同上化のために
は、杷縁腺上のシリコン単結晶膜(sor )形成技術
、分子線エピタキシー技術および各種蒸層技術等の新し
い技術が必要とされ、超高輿望下で加熱および冷却しな
がら処理する技術が厘要となっている。
従来、この糧の技術では真空度はせいぜい10−’ [
Torr ]でめり、そのため酸素、−・イドロカーボ
ンおよび水分等によルエビタキシャル族や蒸着膜は多量
の不純物を含み、膜の特性は悪く再現性に欠けていた。
このため、半導体デバイス、時に毘集積で高速なデバイ
ス製造技術に利用するには難点がめった◎ 一方、加熱機構を備えた真空処理装置においては、試料
の加熱および冷却の方法が問題となる。装置内に試料を
入れてから加熱する方式では、試料の加熱に要する時間
が無視できず、このため予め予備加熱することが望まし
い。また、冷却においても、真空中で加熱全中断して自
然冷却を灯なうと600 (℃)前後から室温まで冷却
するのに10時間以上を袂することがわかった。
化1図は従来の主チェ/バーのみの加熱シス嗜 テム付き超高真空装置を示す概略構成図でおる。
この装置は主チェンバー1内に試料ステージ2゜加熱ヒ
ーター3.ヒータ3に通電する動力@4゜ヒータ一部水
冷用・母イノ5、X−Y移動システム6からなり、主テ
エン・41の上部には電子銃7、下部には真空ポンプ8
が設けられている。
そして、試料出し入れ目9よジ半導体基板(試料)JO
を試料ステージ2に米せた後チェノ・9ノ内を真空に引
き、7JO熱ヒータ3に通電して試料10を加熱し、試
料10が適温になったところでア亘−ルを行なうものと
なっている。第2図は試料10表面の温度の時間変化P
と真空度の時間変化Qとを示す実験データでbる。この
図から試料100表面温度が室温から600〔℃〕にな
るまでには約1時間を要し、アニール開始能な真空度1
0  (Torr )に達するまでに2時間を要する。
すなわち、アニール開始までに2時間が必要でオフ、半
導体装置の生産コスト上大きなロスがあると考えら詐る
。第3図はアニール後の試料表面温度変化を示す図であ
るが、通電をストップしても、試料ステージ等の熱容量
が大きく、しかも真空中での熱伝導が余り期待できない
ために、10時間以上を必要とする。
このため、本装置金半導体装置生産ラインに使うことは
ほとんど不可能でるる。
発明の目的 本発明の目的は、超高真空中で試料を加熱しながら処理
するに除し、この処理に係わる所要時間の短縮化t−は
か9′4@て、半導体装置の生産コストの低減化に寄与
し併る超高真空処理装置を提供することにめる。
発明の概要 本発明は、超高真空状態に保持さnる主チェンバと、こ
の主チェンバ内に設けられ該チェンバ内に置かれる試料
を加熱する主加熱機構と、上記主チェンバに第1のf−
1パルプを介して連設された第1の副チェンバと、この
第1の副チェンバ内に設けられ該チェンバ内に置かれる
試料を加熱する予備加熱機構と、前記王チェンバに第2
のダートパルプを介して連設された第2の副チェンバと
、この第2の副チェンバ内に設けられ該チェンバ内に置
かれる試料を冷却する冷却機構と、前記試料を前記第1
の劃テエンパ、上チェンバ、第2の副テエンノ9の1幀
に搬送する搬送機構とを具備してなることを特徴とする
ものでるる。
発明の効果 本発明によれば、主チェンバと分離して第1および第2
の副テエン・ぐ全設けたことにより、試料の加熱および
冷却?本来の目的である超高真空中でのアニール処理と
並行して行うことができるので、1枚の試料当りの処理
時間を大幅に短縮することができる。
発明の実施例 第4図は本発明の一芙施例に係わる超高真空処理装置を
示す概略構成図である。図中11は主チェンバ、12は
試料ステージ、13は加熱ヒータ、14は動力線、15
はヒータ部水冷用パイプ、16はX−Y移動システムで
あり、主チェンバ11の上部に電子銃ノアを備え下部に
真空ポンプ18を備えている魚までは前記第1図に示し
た従来装置と同様である。主チェンバ11の左方部には
第10ケ9−トパルゾ19を介して予備加熱チェ/・々
(第1の副テエン・々)20が=収されている。この予
備加熱ナエンノ々zo内VcliK料ステージ21およ
び予備加熱用ヒータ22が設けられている。そして、予
備加熱チェンバ20内試料ステーソ21上に載i!キれ
た試料10は、搬送機構23により前記主チェン・91
1内の試料ステージ12上へと搬送されるものとなって
いる。なお、図中24は予備加熱用ヒータ22の動力縁
、25は水冷用・ぐイブ、26は試料挿入口、27は真
空ポンプ、28は真空引き用パルプをそれぞれ示してい
る。
−万、前記主チェンバ11の右万鄭には第2のケ゛−ト
パルプ29を介して予備冷却チェンバ(第2の副チェン
バ)30が連設されている。
予備冷却チェンバ30内には試料ステージ3ノおよび冷
却機#132が設けられている。そして、予備冷却チェ
ンバ30内の試料ステージ31上、す・。
には、前記搬送機構23によυ主チェンバ11内の試料
ステージ12上KMfされた試料10が搬送さnるもの
となっている。なお、図中33は水冷用ノ母イノ、34
は試料枢9出し口、35は真空lング、36は真空引き
用パルプをそれぞれ示してぃゐ〇 このように構成された不装置では、半導体基板等の試料
10は試料挿入口26より予備加熱ナエン・ぐ20内に
挿入され、同チェン・9内の試料ステージ21上に載置
され、予備加熱と−タ22により加熱される。そして、
この加熱と共に予備加熱チェンバ20内は真空ポンプ2
7にて真空引きされる。なお、この状態で主チェンバ1
1内の試料ステージ12上には他の試料が載置されアニ
ール処理されている。また、予備冷却チェンバ30内の
試料ステージ31上には、さらに他の試料が載置され冷
却されている。予備加熱チェンバ20内の真空度および
偏置の上昇は前記第2図に示した通シであるが、この場
合主チェンバ11内のアニール処理と並行して行えるの
で、ロス時間を半分以下にすることができる。
試料偏置が600 (C)、真空度が10  [Tor
r]VCなった時、第10ケ9−トバルゾ19が開たれ
搬送機構ZS+Cて前記試料10は主チェンバ11内の
試料ステージ12上に搬送され該ステージ12上に載置
される。そして、第1のゲートバルブ19が閉じられ試
料10はアニール処理される。なお、このとき前工程で
アニール処理場れた試料は予備冷却チェ/パ30内の試
料ステージ3ノ上へと搬送されておシ、゛まだ前工程で
冷却さ扛た試料は予備冷却チェンバ30から大気中に取
り出されている0さらに、予備加熱チェンバ20内には
次の試料が挿入さn、再び前と同様の処理、つまv7I
Ill熱および真空引きの処理が何われる。
試料10のアニールが終了すると、北2のゲートバルブ
29が開かれ、試料10は予備冷却チェンバ30内の試
料ステージ3ノ葦で搬送され、同ステージ3ノ上に載置
される。そして、第20ケ9−トパルプ29が閉じられ
、試料10は冷却機構32にて室温にまで冷却される。
な縁、このとき前工程で冷却された試料は予備冷却チェ
ンバ30から大気中に取り出されている。
また、前記ダートバルブ29が閉じられたのちは、gl
ll/)r−トパルプ19が開かれ予備加熱チェンバ2
0内で加熱された次の試料が主テエンAll内に搬送さ
れる。そして、第1のダート・ぐルブ11が閉じられた
のち再び第1の副チェンバ20内にその次の試料が挿入
さfL前述した工程が繰り返される。
予備冷却チェ/パ30内で試料10が¥温まで冷却され
ると、真空引き用パルf36が閉じらn、予備冷却チェ
ンバ30内は大気圧まで上げられる。その後、試料取9
出し口34より試料10が取り出される。なお、この後
予備冷却チェンバ30内は再び真空引きされ、次いで第
2のゲートパルプ29が開かれ、続いて主チェンバ11
内でアニール処理された次の試料が予備冷却チェンバ3
0内へと搬送される。そして、上述した工程が繰り返さ
れ11[数の試料が順次アニール処理されることになる
かくして本装置によれば、主チェンバ11と分離して予
備加熱チェンバ〔第1の副チェンバ〕20および予鋪冷
却チェンバ(第2の副チェンバ)30を設け、試料10
の力ロ熱および冷却を本来の目的である超高真空中での
電子ビームアニールと並行して行っているので、1枚の
試料当りに要する処理時間を大幅に短MYることができ
る。特に、冷却においては、第2の副チェンバ30内で
強制的に竹えるようにしたので、従来の1710の時間
で試料101に冷却できるようになった。なお、その際
の試料10の劣化がないことは言うまでもない。また、
各チェンバ11.20.30間のパルプ19.29と搬
送機構23を設けたことに↓り、従来よシ主チェンバ1
1内の真空度を高めることができる。すなわち、大気中
との試料10の出し入れは、それぞれ第1および第2の
副チェンバ20.30で行わnlこの間ダートパルプ1
9.29が閉、′、1 しられているので、主チェンバ11はアニール前後に大
気にさらされることなく、これにより超尚真空状態を持
続できる。第1および第2の+aテ 7バ20,30で
は大気圧と10  (’f’orrJの其免が繰り返で
れるが、王テエン・シフ1内μm 0−’ [Torr
 )以丁になることばなく、アニール時に10−8(T
orr:Iより低い圧力をも期待できる。
第5図は他の実施例を示す概略構成図である。
なお、第4図と同一部分には同−符号全村して、その詳
しい説明は省略する。この実施例が先に説明した実施例
と異なる点は前記第1および第2の副チエン・々として
の予備加熱チェンバ20および予備冷却チェンバ30に
、それぞれ予備チェンバを付加したことである。すなわ
ち、前記予備加熱テ≦ンパ20の左方には第3のダート
バルブ41を介して第1の予備室42が連設されている
。第1の予備室42内には試料ステージ43が設けられ
、第1の予備室42内は前記真空ボンf271Cより真
空ij1きされるものとなっている。な2、図中44は
真空引き用バルブでめる。−万、前記予備冷却チェンバ
30の右方vCは第2の予備室46が連設されてお9、
13− この予備室46内には試料ステージ47が設けられてい
る。そして、第2のト備室46内は前記真壁ポ/ゾ35
により真空引きされるものとなっている。なお、図中4
8は真空引き用iRバルブめる。また、前記搬?S域楕
23は試料10を第1の予備室42、予備加熱チェノ・
ぐ20、主チェンバ11、予備冷却チェンバ30、第2
の予i1i’446の順に搬送するものとなっている。
このような構成でめれば、試料10はlず第1の予備室
42内に挿入さnlこの状態で第1の予備室42内が真
空引きされる。そして、第1の予備室42内が所足のX
空K (10Torr)に達したのち第3のゲートバル
ブ41が開かれ、試料10は予備加熱チェンバ20内に
搬送される。その後は、先の実施例と同様である。この
ため、予備加熱チェンバ20内の予備加熱ヒータ22が
大気にさらされることを未然に防止することができ、こ
れvcエクヒータ22の劣化および試料10の酸化全防
止し得る。また、試料10を取9出す際には、アニール
後予備冷却テ一ンパ30ビ]で冷却さnた試料10が第
4のケ゛−トパルグ45を介して第2の予備室46内に
搬送される。その後、ダートパルプ45が閉じられ真空
引き用パルプ48が閉じられ第2の予備室46内が大気
圧まで上げらnる。しかるのち。
試料10は第2の予備室46内から14y、り出される
。このため、予備冷却チェンバ30内の冷却機構32が
大気にさらされることはなく、冷却機41132が結露
することを防止できる。また、各々のチェンバ11,2
0.30.42.46を独立して真壁引きできるので主
テエン・々11内の圧力klo   [Torr)の真
空度にも高めることが可能となる。さらに、5つのチェ
ンバ11 、20 、30 、42 、46で並行して
試料10の挿入、予備加熱、電子ビームアニール、試料
冷却および試料の取り出しを行うことができるので1枚
当りの処理時間を先の実施例以上に短縮することができ
る。
なお、本発明は上述した各実施例に限定されるものでは
なく、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施
することができる。例えば、電子ビームアニールの他に
超閤真空中での加熱を必擬とする各棟の装置に適用する
ことができる0
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の超高真空処理装置を示す概略構成図、第
2図および第3図は上記装置の作用を説明するためのも
ので第2図は加熱時の試料表面温度および真空度と経過
時間との関係を示す図、第3図は冷却時の試料表面温度
と経過時間との関係を示す図、第4図は本発明の一実施
例金示す概略構成図、第5図は他の実施例を示す概略構
成図である。 10・・・試料、11・・・王チェンバ、12,21゜
31.43.4’i・・試料スデージ、13・・・加熱
ヒータ(加熱機4IIL  16・・・X−Y移動シス
テム、1B、27.35・・・真空ポンプ、19・・・
第1111゜ 1のり゛−トパルブ、20・・・予備加熱チェンバ(第
1の副チェンバ)、22・・・予備加熱ヒータ(予備加
熱機構)、23・・・搬送機構、29・・・第2のゲー
トパルプ、30・・・予備冷却チェンバ(第2の副チェ
ンバ)、41・・第3のゲートパル!、42・・・第l
の予備室、45・・・第4のダートパルプ、46・・・
第2の予備室。 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 麟才1図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)超高真空状態に保持感れる王テエン・9と、この
    主テエン・々内に設けられ該チェンバ内に置かれる試料
    を加熱する王加熱機構と、上記主チェンバに第1のケ゛
    −トハルブ金介して埋設された第1の副チェンバと、こ
    の第1の副チェンバ内に設けられ該チェンバ内に置か扛
    る試料を加熱する予備力ロ熱機構と、前記主チェンバに
    第2のダートバルブを介して連設゛さttた第2の副チ
    ェンバと、この第2の副チェンバ内に設けられ該チェン
    バ内に置かれる試料を冷却する冷却機構と、前記試料を
    前記第1の副チェンバ、王チェンバ、第2の副チェンバ
    の順に搬送する搬送機構とを具備してなることを特徴と
    する超高真空処理装置。
  2. (2)前記第1の副チェンバは前記第1のゲートパルプ
    を介して前記主チェンバに遵設延れ、かつ内部に削記予
    fir1加熱機病が設けらt′した予備7JO熱チェン
    バ2よびこの予備加熱チェンバに第3のり゛−トパルプ
    を介して埋設されfC,第1の予備チェンバからなり、
    前記第2の−jナエンノ々は前記第2のダートパルプ?
    介して前把主チェンバに連設さg、かつ内部VCFl’
    l前記冷却機構が設けら扛た予備冷却チェ7・々および
    この予備Q却チェンバに第4のケ9−トパルプを介して
    連設された第2の予備チェンバからなり、前記搬送機構
    はFfrI記試料全試料第1の予備チェンバ、予備加熱
    チェンバ、王テエン・ぐ、予備冷却チェンバ、8g2の
    予備チェンバの朧に搬送するものであることを特徴とす
    る特It!F請求の範囲第1項記載の超高真空処理装置
  3. (3)  前記谷加熱機構は、それぞれ前記試料を2′
    OO〜600 〔C)に加熱するものであり、前記冷却
    機構は前記試料を室温に冷却するものであることを特徴
    とする特許話求の範囲第1項記載の超高真空処理装置。
JP19219781A 1981-11-30 1981-11-30 超高真空処理装置 Pending JPS5893230A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5052923A (en) * 1989-10-12 1991-10-01 Ipsen Industries International Gesellschaft Mit Beschrankter Haftung Oven for partial heat treatment of tools
KR20190120420A (ko) 2017-12-28 2019-10-23 닛데쓰마이크로메탈가부시키가이샤 반도체 장치용 본딩 와이어
CN113493904A (zh) * 2020-03-19 2021-10-12 中国科学院沈阳科学仪器股份有限公司 一种高温高真空退火炉

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