JPS6115511Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は白熱電球を光照射源とする光照射炉に
関するものである。

一般に加熱処理を行なうための装置のうち、白
熱電球よりの放射光を被処理物に照射する光照射
炉は、次の如き特長を有する。

(1) 白熱電球自体の熱容量が極めて小さいため、
加熱温度の急速な上昇及び降下が可能である。

(2) 白熱電球に供給する電力を制御することによ
り、加熱温度の制御を容易に行なうことができ
る。

(3) 白熱電球よりの放射光による非接触加熱であ
るので、被処理物を汚染することがない。

(4) 始動後の立ち上がり時間が短く、エネルギー
効率が大きいため消費エネルギーが少ない。

(5) 直接通電炉、高周波炉等に比して装置が小型
でコストが低い。

そして光照射炉は、鋼材等の熱処理及び乾燥、
プラスチツク成型、熱特性試験装置等に利用され
ている。特に最近においては、半導体の製造にお
ける加熱が必要とされる工程、例えば不純物拡散
工程、化学的気相成長工程、イオン打ち込み層の
結晶欠陥の回復工程、電気的活性化のための熱処
理工程、更にはシリコンウエハーの表層を窒化若
しくは酸化せしめるための熱処理工程を遂行する
場合の加熱炉として、従来から用いられている電
気炉、高周波炉等に代わつて、光照射炉の利用が
検討されている。これは、光照射炉においては、
被処理物を汚染し或いは電気的に悪影響を与える
ことがないこと、消費電力が小さいこと等のほ
か、従来の加熱炉では大面積の被処理物を均一に
加熱することができず、最近における半導体の大
面積化に対応することができないからである。

以上のように光照射炉は種々の特長を有し、広
く産業界において用いられているが、被処理物の
種類によつてはその加熱温度および加熱時間が厳
密に規制されたものであることが要求されるた
め、各被処理物を同一の条件で均一に加熱処理す
ることが必要である。

例えば最近、半導体ウエハー（以下ウエハー）
への不純物の導入方法として、不純物濃度、接合
の深さを精密に制御しうることから、不純物をイ
オン状にして加速してウエハーに打ち込むイオン
注入法が使用されて来ている。しかしこのイオン
注入法においては、注入後約1000℃またはそれ以
上にウエハーを加熱処理する必要がある。その場
合、注入された不純物の深さ方向の濃度分布が熱
拡散により変化しないように短時間で正確に加熱
処理しなければならない。また、生産性を向上さ
せるためにもウエハーの急速加熱、急速冷却が要
請されている。しかしながら、ウエハー、例え
ば、単結晶シリコンを数秒以内で1000℃以上に加
熱すると、ウエハーの外周近傍と中央部との昇温
差、つまり不均一昇温のために「スリツプライ
ン」といわれる損傷が生ずることが分つた。すな
わち、ウエハーの厚さは普通0.5mm前後程度と非
常に薄く、厚さ方向の温度分布は、時間的には
10^-3秒の桁の程度で緩和されるので、実用的には
ウエハー面上の温度分布さえ均一にしてやればス
リツプラインのような損傷は防止できるわけであ
るが、ウエハーの表面を均一な照射エネルギー密
度で光照射すると、どうしても、ウエハー外周近
傍からの熱放散が、中央部の熱放散より大きいの
で、外周近傍温度は中心部温度より低くなり、ス
リツプラインが発生する。

従つて、主に被処理物の中央部を光照射で加熱
する従来の主加熱器に加えて、外周近傍からの熱
放散を補償するために主に被処理物の周辺部を加
熱する副加熱器を備えた光照射炉により均一に加
熱してスリツプラインの発生を防止することが行
なわれる。

かかる光照射炉においては、被処理物を支持部
材と副加熱器とをユニツトとし、開閉扉の開閉機
構とは別にこの副加熱器を、炉内に出し入れする
ための移動機構が設けられていた。更に、被処理
物を搬送する搬送機構が適宜設けられており、搬
送されて来た被処理物は炉外に位置する副加熱器
に移される。そして副加熱器移動機構が作動して
炉内に搬入され、次に開閉機構が作動して扉が閉
じられて加熱処理が行われる。加熱処理が完了す
ると上記と逆の順序で副加熱器が搬出され、被処
理物が除かれて一回の工程が終了する。

このように従来の光照射炉では扉開閉機構と副
加熱器移動機構を必要とするので構造が複雑とな
り、更には扉の開閉動作と副加熱器の移動動作と
が順次行われるため工程が長くなりサイクルアツ
プの要請に応えられない問題点があつた。

また、加熱処理時には被処理物が1200℃以上に
上昇するが、このため副加熱器のシール部も400
℃以上に昇温加熱される。従つて外部リード線や
シール部の箔が酸化されてランプ寿命が劣化し、
更にはこれらの金属物質が炉内に浮遊して汚染さ
れる問題点があつた。

本考案は以上の如き事情に基いてなされもので
あり、被処理物を均一に加熱処理できる光照射炉
であつて、構造が簡単で、副加熱器にランプ寿命
が長く、かつサイクルアツプが可能な光照射炉を
提供することを目的とする。そしてその構成は、
主に被処理物の中央部を光照射で加熱する主加熱
器と、主に被処理物の周辺部を加熱する副加熱器
とを備え、被処理物が副加熱器により支持される
光照射炉であつて、副加熱器の基端部が開閉扉に
嵌挿されてシール部が外部に突出した状態で固着
され、この扉を開いた際に副加熱器が炉外に移動
することを特徴とする。

以下に図面により本考案の実施例を具体的に説
明する。

炉体１の天井内面には反射板２を介して主加熱
器３が配設されているが、この主加熱器３は定格
1.5KWの棒状のハロゲン電球を平面状に近接し
て並べて面光源とし、副加熱器４により支持され
た被処理物であるウエハー５の表面温度が中央部
で約1250℃になるように照射される。ウエハー５
は直径が４インチでホウ素をイオン注入した単結
晶シリコンであり、副加熱器４は、例えば長形な
石英ガラス製のハロゲン電球もしくは赤外線電球
からなり、内部にフイラメント４ｂを具えてお
り、ウエハー５の外周を取り囲むようにリング状
にして配置され、ところどころに、ウエハー５を
支持する石英製の爪４ａを具えている。リングの
内径は約11cm程度なので、ウエハー５との間隙は
略４mm程度である。そして、主加熱器３からの光
照射によるウエハー加熱時に、上記電球を約
920Wの消費電力で点灯しておいて、ウエハー５
の外周近傍を補助的に加熱してやると、中央部の
1250℃に対して外周近傍は1255℃程度となり、外
周近傍の温度はやゝ高めになるものゝ、スリツプ
ラインのような損傷は全く生ずることなくウエハ
ー５を加熱処理することができる。上記の場合、
副加熱器４を除いて主加熱器３のみの光照射加熱
を行うと外周近傍の温度は約1120℃とかなり低い
値となり、スリツプラインのような損傷が認めら
れる。つまり、外周近傍からの熱放散による温度
低下を相殺するように、副加熱器４でウエハー５
の外周を取り囲むように外周近傍を補助的に加熱
してやり、中央部と外周近傍との温度差を小さく
し、ウエハー５全面の温度を均一化することによ
つて、スリツプラインの発生を防止する。

ここで副加熱器４の基端部４ｃは開閉扉１１に
嵌挿されており、シール部４ｄが外部に突出した
状態で開閉扉１１に固着されている。従つて開閉
扉１１が閉じられる副加熱器４は炉体１内の正規
の位置にセツトされるが、シール部４ｄが炉体１
外であり、炉体１内にはリード線などの金属部材
が露出していない。そして開閉扉１１が回転して
開かれると副加熱器４も回転しながら炉体１外に
移動し、ウエハー５の取出し位置に停止する。も
つとも開閉扉１１は回転運動に限られるものでは
なく、直線運動により開閉するものであつてもよ
い。

従つて、図示略の搬送機構により搬送されて来
たウエハー５は炉外に位置する副加熱器４に移さ
れ、開閉扉１１が閉じられるとウエハー５は炉体
１内の正規の位置にセツトされ、加熱処理され
る。そして加熱処理が完了して開閉扉１１が開か
れるとこれにつれて副加熱器４も炉外に移動する
ので副加熱器移動機構を設ける必要がなく構造が
非常に簡単となる。更に開閉扉１１の開閉動作と
副加熱器４の移動動作が同時に行われるので、そ
れだけ工程のサイクルをアツプすることができ
る。また従来の副加熱器移動機構では炉体１内で
の副加熱器４の位置を正確に定めるのが困難であ
り、各ウエハー５の加熱処理ごとの加熱条件が同
一にならない不具合もあつたが、本考案では開閉
扉１１が閉じられると副加熱器４の位置は一義的
に定まり、バラツくことがないので同一条件で処
理することができる。そして副加熱器４のシール
部４ｄを炉体１外に出したのでシール部４ｄが高
温にさらされて劣化することがなく、また、炉体
１内にはリード線などの金属部材が露出していな
いので、金属物質が浮遊して雰囲気が汚染される
ことがない。

以上説明したように、本考案は副加熱器の基端
部が開閉扉に嵌挿されてシール部が外部に突出し
た状態で固着し、この扉を開いた際に副加熱器が
炉外に移動するようにしたので、被処理物を均一
に加熱処理できるとともに構造が簡単となり、ま
た副加熱器の寿命が長くなり、更には工程のサイ
クル時間を短縮できる利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例を示す断面図、第２図
は同じく斜視図である。 １……炉体、３……主加熱器、４……副加熱
器、４ｃ……基端部、４ｄ……シール部、５……
被処理物（ウエハー）、１１……開閉扉。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 主に被処理物の中央部を光照射で加熱する主加
   熱器と、主に被処理物の周辺部を加熱する副加熱
   器とを備え、被処理物が副加熱器により支持され
   る光照射炉であつて、副加熱器の基端部が開閉扉
   に嵌挿されてシール部が外部に突出した状態で固
   着され、この扉を開いた際に副加熱器が炉外に移
   動することを特徴とする光照射炉。