JPS63502548A - シリコンウエフア−の如き薄い部品の熱処理の為の装置 - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 シリコンウェファ−の如き 薄い部品の熱処理の為の装置 本発明はアングロサンソン系の用語によれば通常“つ、エファー″と呼ばれかつ マイクロエレクトロニクスの分野に使用されるシリコン小板の如き薄い部品の熱 処理の為の装置に関するものである。

このタイプの処理に対しては、熱源としてしばしば光源が用いられる、何故なら ばかかるタイプの熱源の場合には熱のイナーシアーが事実上存在せず、従って例 えば固体／固体の熱交換の場合に生じる困難を克服することにより熱サイクルの コントロールを最適化することが可能になるからである。

この場合に必要となるのは極めて高い出力の光源である。何故ならばこの種の熱 処理に於ては高い温度と昇温率が必要とされるからである。

次に処理されるべき部品に対して均一な温度分布を実現するための必要性−これ らの部品の熱機械的な応力及びその結果生じる欠陥を防止するのに不可欠である −は実際上極めてデリケートな問題を惹起する。

この目的に用いられる一つの手段は、例えばパラポリツクな曲面を持つミラーを 使用して、処理される部品のサイズを持つ平行光線を作り出すことにある。これ にはミラーの焦点に位置する）゛ンポイント光値８す・工わちアークランプの使 用を伴い、このアークランプ（：ｚ使用２１−の困難及び短い寿命ゆえに二［、 業上の用途を六η：二制約する〜この他平行光源を用い、（のコスト：Ｅ：＜’ ；″凍用の容易さがアークランプの場合よりも遥かに有利な外部熱処理装置もま た存在する。これは一般に“タングステン−ハロゲン”ランプと呼ばれるもので あり、即ちタングステンフィラメントとハロゲンとを用いた白熱灯であり、特に 後者はフィラメントを中に持つバルブまたはチューブの黒化を抑制する役割を果 たす（特にＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ／　７９　 、　１９８５年５月号を参照のこと）しかしこのタイプの装置の場合には温度の 均一化は“タングステン−ハロゲン”ランプをこれらの部品の近くに設けること によってしか果たされず、このことはそれに就いて実施されることのできる熱処 理を例えばアニーリングの如き常圧処理に限定する。

本発明の目的は従って“タングステン−ハロゲン”ランプの如き熱源としての高 出力、棒状ランプを用いるタイプの装置であって、シリコンウェファ−の如き薄 い部品の熱処理に際して公知の同じ目的の装置に比較して特に常圧下でのアニー リング以外の熱処理を行うことができ、かつ一般に処理すべき部品の周りに特別 の条件、例えば応力または真空を作り出しつつ同時に部品の温度に要求される均 一化を保障する如き処理を行う為の実務上の要求に、より良く答え得る装置を提 供することにある。

本発明は、“タングステン−ハロゲン”ランプの如き高出力の棒状ランプを含む 光源及び処理すべき部品を入れ、かつその対称軸が上記の熱光源の光学上の対称 軸と一致するハウジングからなる、シリコンウェファ−の如き薄い少くとも一つ の部品の熱処理の為の装置であって、円形対称性を持つハウジングの中で処理す べき部品の周りに特定の熱処理状態を特に応力下または真空下及び適切なガスの 雰囲気下に作り出すことを可能にするチャンバーを持ち、しかもこの処理チャン バーの幾何学上の対称軸は光学上の対称軸と一致しかつハウジングに関してシー ルを保障する手段を備え、処理チャンバーの中に処理すべき部品の熱損失、即ち 部品の表面及び小さい側壁を通しての損失（表面または軸方向の損失）及び端末 または放射方向の損失を保障する為の手段が設けられていることによりそれまた はそれらの温度をほぼ均一に保つことを可能にすることを特徴とする装置を対象 とする。

本発明装置の別の好ましい実施例に於ては、処理すべき部品の外周面を通る熱損 失を保障する為の手段は部品を取り囲む密閉された容積の中に置かれる円環状の 反射装置により形成され、しかもこの円環反射装置の内径及び高さは処理すべき 部品の表面エレメントにかかわらず光源の部分的な隠蔽の生じることのないよう に選ばれる。

この実施例の好ましい装置に於ては、熱保障反射装置はソリッドトロイダル部分 により形成され、その内部表面は金をメッキされかつハウジングの内壁に適切な 手段により、特にスクリューに固定されることにより、ハウジングの内壁と中実 トロイダル部品の外面との間に密着状態が保障される。

この有利な形態による装置では同軸的なトロイダル溝が十分トロイダル部品の壁 の周縁に形成され、この溝は放射方向に配分する為のオリフィスに接続すること により、少くとも一種の適切なガスが処理チャンバーの中にコントロールされた 雰囲気を作り出すことを可能にする。

この実施例の有利な装置では、上記の熱保障反射装置は１枚のフォイルにより形 成され、これはその内面を金メッキされ、その円環状の形状は圧延により得られ 適切な厚みの耐食性リングによりクランプされることにより保持される。

この実施例の別の有利な装置に於ては、支持及び芯出し手段はハウジングの底に 埋め込まれた３本のドーム形のスタッドにより形成され、処理すべき部品（複数 ）との接触を最小に抑え、従ってそれの熱変化に対する影響をできる限り抑える ことを可能にし、しかも各スタッドはスタッドの外部側壁から上に突き出ている 側面芯出しストッパーと組合わされる。

本発明の装置の有利な実施例に於ては、処理チャンバーはこのチャンバーに接近 する為の手段を持ちかつハウジングの側壁及び底面並びにシリカにより形成され 全面を磨かれ、適切な直径と厚みを持ちかつ光源と処理すべき部品との間に入れ られその軸芯が光源の光軸及びハウジングの軸芯と一致する円筒状の容器（ｓｃ ｕｔｔｌｅ　）により限定され、ハウジングの側壁は容器が取付けられるシート を持ち、この容器は固定フランジにより位置に保持され、このフランジは容器を そのシートにその熱膨張係数が特に無視し得る材料を用いた多数のスクリューに より押し付ける如くクランプし、しかも上記のシートと容器との間及び容器と固 定フランジの間にはそれぞれ発泡グラファイトの如き適切な材料を用いたシール が施される。

この実施例の好ましい装置に於ては、処理チャンバーへの上記の接近の為の手段 は底部自体により形成され、この底部は迅速に開閉する手段と連動することによ り作動速度を高め、かつそれによりハウジングの底部が一体的に固定されるプレ スの可動プレートにより形成され、しかもプレスの固定プレート（またはベッド ）はハウジングの上部と共に固定コラムにより一体的に固定され、しかもハウジ ング／底面のインターフェースのシールは下記の手段の介入により果たされるニ ーハウジング１底面分離面の何れかから突き出しかつそれへの加圧力が上記のコ ラムにより伝達される円環リブ、−上記の円環リブの外側に配置され、起り得る 漏出ガスを回収することを意図されるトロイダルキャビティ、このキャビティは この為に減圧された回収回路に接続されている。

−このトロイダルキャビティの外部に施される発泡グラファイトの如き適切な材 料を用いて作られたシール。

この装置の有利な実施例に於ては処理チャンバーへの上記の接近手段は上記のハ ウジングの底部により形成され、かつこの底部は取り外すことができ、ハウジン グのベースに可動固定手段により固定される。

この装置の有利な形態によれば底部のハウジングのベースへの取り外し可能な固 定のための手段はその熱膨張係数が事実上無視することの出来る材料を用いた多 数のスクリューにより形成され、発泡グラファイトの如き適切な材料からなるシ ールが上記の底と上記のケーシングとの間に入れられる。

本発明の装置の好ましい実施例に於ては上記の熱光源はモジュール構造の光線ボ ックスの形を持ち、設備された出力を部品の処理に必要な出力に適合させること を可能にし、かつ次のものからなるニ 一側面の垂直の金属壁により限定された多角形の少くとも一つの中空モジュール 。各壁に平行にかつその近傍に棒状“タングステン−ハロゲン”ランプが水平か つ平行な列をなして配置され、このランプモジュールの２つの隣合う壁を貫通し 、従ってランプのベースはモジュールの外に位置し、特に強制換気によるそれの 冷却は効果的に行われ、しかも各列の２つの隣合うランプは適切なピッチ（また は距離）により隔てられ、ランプの隣合う２つの列の各々に属する１本のランプ がその間を通過することを可能にし、各々の中は各ランプの有効（または作用） 寸法、即ちタングステンフィラメントの長さによって限定される。

一少くとも上記のモジュールまたはその数が熱処理により必要とされる出力によ って決まる互いに上下に重ねされた同心タイプの多数のモジュールの中の最も高 い位置にあるモジュールの上部開口を閉じるための金属エレメント。このエレメ ントは光線ボックスの蓋又は天井を形成する。

一光線ボックスの側壁及び天井の内面はランプの発光スペクトラムの全域にわた って反射しかつ各モジュールは適切な液、特に水の循環により冷却される。

この実施例の有利な装置に於ては光線ボックスの天井は水平にかつ上記の天井に 平行に配置された棒状の“タングステン−ハロゲン”ランプの列をも備えている 。

この実施例の別め有利な装置に於ては、接続フレンジが光線ボックスの下側のモ ジュールをハウジングに接続することによりモジュールの多角形セクションから ハウジングの円形セクションに移行することを可能にし、しかも接続フレンジの 内部壁は又ランプの全発光スペクトラムにわたって反射することができる。

本発明の装置の別の有利な実施例に於ては、上記の光源は幾つかの平行な列（又 は属）の“タングステン−ハロゲン”ランプを以て構成され、しかも各列の２つ の隣合うランプは適切なピッチ（又は距離）だけ隔てられており、かつ列はピッ チの半分だけ、互いにズしており、かつ互いに適切な距離だけ隔てて配置されて おり、従ってかかる構造を持つ光源は金属シートを用いたカウリングの中に収め られ、このカウリングに上記のハウジングは適切な手段により固定され、このハ ウジングはファンにより冷却され、上記のカウリングに収められた金メッキを持 つリフレクタ−を備え、このリフレクタ−はその照明効果を改善することを意図 され、この光源の上にかつそれに関して、その軸がその光線軸に一致する如く配 置され、しかもこのリフレクタ−は適切な液、特に水の循環により冷却される。

本発明の装置の別の有利な実施例に於ては、この装置は各モジュールの出力を調 節する為の特に開閉装置及び／又はランプの供給電圧を変える為の装置を以て構 成された手段を備え、この調節手段は処理すべき部品の下面から来る放射により 作動するパイロメトリック検出端により、かつ設置出力の好まざる変動に対する 保障の為に、かつ熱処理を確実なサイクルに適応せしめる為にプログラミングさ れたコンピューターの制御によりコントロールされる。

この実施例の有利な装置に於てはパイロメトリック検出端に作用する放射は下記 のものを通して伝播するニーハウジングの下部に形成されかつ上部に向かい処理 チャンバーの中に開口する第１の軸方向のダクト。

−それに続きかつこの軸方向のダクトの下部に配置された、処理される部品の下 面を見るための容器。この軸方向ダクトの軸心は上記の空所の細心に一致ずく１ ゜−それ自体がハウジングの下部に設置された補足された部分の中に設けられた プリズム。放射は観察するための容器からこの−“マ１ズムに向かって上記の補 足された部分に形成された第２の軸方向ダクトにより導かれる。

−熱処理チャンバーの軸心に関して９０°の角度を以て設置された光ファイバー 。放射はプリズムから光ファイバーに向かって上記の第２の軸方向のダクトに直 角なかつこの第２のダクトの如く上記の補足された部分に形成された直交方向の ダクトを通して導かれる。

本発明の装置の有利な実施例に於ては、この装置は容器の昇温を制限する為の、 かつ適切な恒温的にコントロールされた液が通過する回路により形成され、特に 恒温的にコントロールされた浴から送られる油により形成され、ハウジングの中 で容器の周縁及び上記の固定フランジをクランプするスクリューの周りに形成す る調整ジャケットを含む熱調整手段を備える。

本発明の装置の別の有利な実施例に於ては、ハウジングの下部はハウジングの為 に用いられた、即ち適切な恒温的にコントロールされた液、例えば恒温的にコン トロールされた浴から送られる油が通過する回路により形成され、ハウジングの 下部に形成された調整用ジャケットを含むタイプの熱調整手段を備える。

上記の装置の外に本発明は更に下記の記述により明らかとなる他の装置を含む。

発明は図面を参照する下記の補足記述から更に良く理解することができ、かつこ の図面の中で：図１は本発明装置を制約することのない実施例を部分的に切りと られた模式的な断面で示す図であり、図２は本発明の熱補償リフレクタ−の断面 を図１に於けるより拡大して示す図であり、 図３は本発明の別の例の装置の断面を示す。

これらの図面とそれに対応する記述は発明の目的を図解する為のものに過ぎず、 それらが発明に対する限定を設けるものではないことを理解されねばならない。

図１に示された装置は例えばシリコンウェファ−の如き薄い部品１の熱処理を実 施することを意図されたものであり、ハウジング（正しくはオーブン）１の中に 入れられ、かつハウジングはオーブンへの接近の手段を持つ円筒状のステンレス スチールケーシング（ドラム）を以て形成され、このケーシングはハウジングの ベースを閉じかつ１６本のスクリューによりクランプされる中実ステンレススチ ールプレート３を以て構成される（簡単のためにその中のスクリュー１１のみが 図示されている）。

プレート３の上面、即ちオーブン２の内側に向く面は磨かれ、金の皮膜及び保護 層を施され、この処理は０．７ｍかつ遥かに赤外域迄の、即ち使用されるランプ の発光スペクトラムの事実上全域にわたって極めて優れた反射性を維持すること を可能にする。

ハウジング２のベースに関するシール作用は発泡グラファイトシール８により果 たされる（例えば商標名［セフィラック［ＣＥＦ　ＩＬＡＣ］　Ｊの材料）。

本発明によればドラム２の中にはハウジングの側壁と底部３並びにその直径が１ ６０ｍ＋ａで厚みが５５ｍｍ（図示の例）の円筒状の全シリカ製の容器（ｓｃｕ ｔｔｌｅ　）　５とにより限定されるチャンバー４が形成されている。容器はオ ーブンの側壁内に形成された円環シート６に接触する形でクランプフレンジ７に より適性位置に保持される。

図示された例に限定されるがクランピング手段は１６本のスクリューにより得ら れる（この中で同様に簡単の為にスクリュー１２のみが示されている）。

容器５のハウジング２のシート６及び固定フレンジ７に関するシールは、プレー ト３とドラム２との間に用いられているシール８と同じ発泡グラファイトからな る２つの他の各シール９及び１０により得られる。

クランプスクリュー１１及び１２に関する限りそれらは、ＩＮＶＡＲ，スチール ／ニッケルの合金、で制作さｆど　゛す、その膨張係数は事実上無視することが できるた・／−に変化する温度下でのクランプ作用の安定化に役立つ。

各クランプスクリューの頭の下の同ソケット１３はシールと膨張の適合化を可能 にする。

クランプフランジ７とドラム２との間の「ヴイトン（ｖｉｔｏｎ）Ｊシール１４ がシールを完全にする。

処理すべき部品１は例に於てはその高さが球形ドームを持つスタッド１５ａ、１ ５ｂ・・・（できればこのタイプの３本のスタッドが用いられる）により位置に 芯出しされる。

ドラム２の中に形成される処理チャンバー４は処理すべき部品１を取巻いて適切 な雰囲気を、例えば与圧し又は真空を作り出し又は適切なガス又は他のものによ り特定の状態を出現させることにより形成し、同時に部品１の照射及び加熱を可 能にする。

その昇温を制約するのに必要な容器５の熱調整は特に恒温的にコントロールされ る浴から送られる油の循環を可能にする調整回路により行われ、しかも調整ジャ ケットがこの目的の為にハウジング２の中、容器５の周縁及びクランプスクリュ ー１２の周りに形成される。オイル出口３０が上部に設置されるのに対し入口３ １が下部に設けられることに留意を要す。

図１の装置に使用されている熱源は線型ランプ、即ち“タングステン−ハロゲン °ランプ１７の如く棒状でありかつピンポイントを持たぬ光源１６である。図１ の非限定的な例に於てはこのタイプの１５本のランプが使用され、その発光水、 即ちタングステンフィラメントは１６０ｍｍのオーダーの長さを持ち、その各々 の明るさは一定して１５００ワツトであり、これらのランプは２つの平行な列（ 又は層）■及びＨに配置され、この列はランプ間の１６ｍｍのピッチの１／２だ け互いにズしており列の間隔は２３．５ｍｍである。

ランプ１７のアセンブリーは金属板カウリング１８（これにハウジング２が固定 されている。図１の番号３２を参照のこと）の中に設けられ、このカウリングは ２基のファンにより冷却される（図１に於ては１基のファン１７のみが見えてい る）。ランプに対する冷却回路ｉｔファンが直接の輻射をうけることはなく又フ レッシュエア−は最初にランプのベースのレベルに達し次にランプのチューブに 向かう形態とされている。

空気の出口（図示されていない）はランプのレベルの側面に位置しドラム２の頂 部及びクランプフランジ７を光束から守る。示された例では全風量は１３０ρ／ 秒のオーダーとなる。容器５及び処理すべき部品１に向かい合うカウリング１８ の位置に開口２０が設けられることによりそれらの対称軸は光源１６の光軸と一 致する（この共通軸は図１には２１により示されている）、これにより部品１と 熱光源１６との間の処理チャンバー４の存在、即ちこの光源と処理すべき部品と の間の間隔は部品の中央と周縁との間にかなりの好ましからぬ温度差を作り出し 、部品の周縁は低温となり即ち処理すべき部品の周縁で温度は低下することにな る（後述される本発明の熱補償手段なしで行われた測定により確認された如く） 。

シリコンウェファ−の表面及び側壁からの熱損失、即ち表面又は軸方向の損失及 び端末（エツジ）又は放射方向の損失を補償する為に、すなわち当該部品の温度 をほぼ一定に維持する為に、本発明によれば熱補償手段が用いられ、その目的は シリコンウェファ−の温度曲線を修正することによりその表面及びそのエツジの レベルに於ける温度分布をほぼ一様にすることにあり、それはシリコンウェファ −を取巻く密閉された容積の中に位置する円環リフレクタ−を持って達成される 。

図１及び図２においてはこのリフレクタ−又は熱修正装ｇｉ２２はフォイル２３ により形成され、これは内面２４を金メッキされ、その円環形状は圧延により作 り出され適切な厚みの耐食性のリング２５を用いたクランプにより保持される。

温度の優れた均等分布を得ること、即ち長い光源と処理すべき部品の各表面エレ メントとの間に「視覚性（ｖｌｅｗ　ｆａｃｔｏｒ　）　Ｊの高い均一化が得ら れるのはその下部に処理すべき部品１が置かれる熱修正装置２２の内部壁２４上 の鏡面反射の故であり、即ちこれは内部反射壁により遮られ、しからざる場合に は失われることになる熱線が役立てられる。これには円環反射装置の内径及び高 さが、処理すべき部品の表面エレメントの如何にかかわらず光源の隠れることが 一切起らぬ様に選ばれていることも付は加え得ねばならない。

一般に処理すべきウェファ−から離れれば離れる程熱補償リフレクタ−２２の高 さは増大し、しかもその内径ｄはウェファ−の径ｄ、に極めて近似する値に常に 保たれねばならない。

この記述の主題をなす例に置いては下記の幾何学的各状態が仮定される： ・リフレクタ−２２は１９．５ｍｍの反射高さｈを持つ；・シリコンウェファ− １の上部は底部３からり、−６，５ｍｍの距離に、即ちリフレクタ−の頂部から ｈ２−１３＋ａｍの距離にある。

・リフレクタ−の内径は１０１．５ｍｍである；・シリコンウェファ−の直径は １００ｍｍであり従ってリフレクタ−とウェファ−との間には０．７５ｍｍのク リアランスｅが存在する。

従って更に正確にはシリコンウェファ−の表面における温度の分布を均一にする （温度分布曲線を均一にする）為にウェファ−の予め定まった直径ｄ１の値に対 する上記のパラメーターｈ２及びｅの値及びウェファ−と棒状の光源１６との間 の距離Ｈの値並びに処理すべき部品の熱的特性（特に熱伝導性）が適切に選ばれ ねばならない。

事実、シリコンウェファ−とリフレクタ−との間の熱交換を表現し得る数学式を 作ること及び処理すべき部品の温度の均一性に対する基本的な調節パラメーター は上記のパラメーターｈ２及びｅにより、すなわち与えられた距離ｈ＋　（支持 用スタッドの高さ）及び与えられたウェファ−（ｄ＋　−パラメーターｈ　（＝ ｈ、　＋ｈ２　＞にょる）及び本発明りフレフタ−のｄ　（＝ｄｌ　＋ｅ）に対 して設定される。

次に、各種の寸法（ｄｌ）及び各種の形状の処理すべき部品が収容されること、 即ちこれらの部品に関する光源の各種の位置（Ｈ）を得ることは、これらのパラ メーターを調整することにより可能である。

パラメーターｈ２、ｅ及びｄｌに対し上に示された値を用いかつ光源がシリコン ウェファ−からＨ＝７５ｍａ＋の距離にあると仮定すると、温度の均一性はウェ ファ−の表面上の任意の２点の間で数度のオーダーの温度差の範囲で確保され、 しかもこの結果は１０００’Ｃ又はそれ以上の温度レベルに対して得られること は極めて満足し得る事実であり、何れにしろ必要な品質を得るために熱処理され るウェファ−に対しては十分すぎる程度といえる。

次にあるタイプの熱処理には望ましい極めて高い温度レベルを考慮して光の効果 を高めることが必要であることは明らかである。

この為に金メッキを施されたりフレフタ−２６は２列のランプ１７、■及びＨの 上に設置され、このリフレクタ−は光を容器５に向かって反射する（金メッキを 施されたりフレフタ−２６はカウリング１８の中に収められその上部壁に固定さ れ；更にこのリフレクタ−は循環水により冷却され、図１には水の入口２７及び 出口２７がそれぞれ示され、これらはカウリング１８の中にその上部に形成され た開口３３を通じてリフレクタ−２６への接近手段を持つ）。

かかる金メッキを施されたりフレフタ−をランプの口のみならずその周囲に設置 することが好ましいことはいうまでもないが、かかる配置は図面上には簡単の為 に示されていない。

図３では図１に示された装置の構造の変型タイプが示されている。

主たる差異は専ら熱補償リフレクタ−（又は熱修正装置）、ハウジングの閉鎖底 部及び熱光源の構造に関するものであり、又ハウジング及び容器に関して図１の 記載の中で行われた指摘はそれらの相互間の機能上の関係を含めそれぞれこの場 合にも適用される。

図３に示された熱修正装置に関する限りかつ２２ａにより示される限り、それは 中実構造を持ち、かつハウジング２の内壁に適切な手段、特に一連のスクリュー （その内の唯一のスクリュー３４のみが簡単のために図３に示されている）によ り固定され、ハウジングの内壁と中実トロイダル部品２２ａの外面との間の密着 を補償かつ維持することができ、かくの如く形成された熱修正装置はハウジング ２の高温油循環の持つ利点を享受することができる。

上記の熱修正装置の特殊な中実構造は使用する温度が特に高い為に熱修正装置の 内面上の反射コーティングの昇華又は少くともその劣化を防止する上で特に有利 である。

熱修正装置の内部反射面の輪郭（又は断面形状）は処理すべき部品の輪郭（又は 断面形状）に適合する如く特定され、従ってこの内面の母線はある種の形が演鐸 されるがしかし実際には円筒状又は平行６面体的な対称性を持つ形状が大抵の場 合には採用される。

処理チャンバー４の中の雰囲気をコントロール下に置く為に少くとも一種のガス を満たし、部品１の為の特定の処理条件を作り出すことはトロイダル溝２５によ って可能とされるがこれは中実型態修正装置２２ａに設けられ、これは多数の放 射方向の配分オリフィス３６を介して処理チャンバー４と連通ずる。

図２に示された薄い熱修正装置２の高さと内径に関して考察された内容は中実型 態修正装置２ａの場合にも当て嵌まる。

図３はハウジング２の底部３の熱処理チャンバー４に対する接近手段の構造に関 する別の形態を示し、これは高速の開閉手段を用いることによる処理速度の向上 並びにパイロメトリック検出端を用いることによる熱出力の正確な調節を可能に する２つの利点を備える。これらの２つの条件を次に詳細することとする。

まず図３において本発明装置は一つのプレスと組合せられ（′おり、そのプレス ベッド３７（又は固定プレート）Ｃよ、・・５パ〉ング２に垂直コラムにより固 定的に接合され、二重ラムは３９のみが図には示されている。他方プレスプレー ト３８（又は可動プレート）はハウジング２の底部３ａを支持している。

プレスプレート３８と底部３ａとの相互接続はこの底部の開閉を迅速に行うこと を可能にし、これは処理作業速度が比較的高い時には図１に関連して記載された 取り外すことのできる固定手段の為に有利である。

この場合にはハウジング１底部のインターフェースのシールは下記の手段の採用 により果たされるニーハウジング２の下面から突き出ている円環リブ４０゜その 下面は加圧力を上記のコラム３９及びハウジング２の本体を介してリブに伝達す る。

一すブ４０外部に配置されかつ起り得るガスの漏洩を減圧回路（示されていない ）を通じて回収することを意図されたトロイダルキャビティ４１゜これは上記の 減圧回路に連通している（このキャビティはハウジングの面及び底部３ａに一つ 宛互いに向かい合う如く２つのトロイダル溝を形成することにより得られる）。

−トロイダルキャビティ４１の外部に設けられかつ底部３ａに形成された周縁溝 の中に収められた発泡グラファイトシール５２゜ 熱処理に用いられる出力の調節の為の手段を記載する前に図３の装置に用いられ る熱光源の構造に関する別の形態を記載することとする。この光源は設備容量を 薄い部品１の処理により必要とされる出力に適合させることを可能にするモジュ ール構造を持つ光線ボックス１６ａの形を持つ。

光線ボックス１６ａは、多数の重ねることのできる中空モジュール４３を含み、 しかも各モジュールは多角形の断面を持ちかつ垂直の金属側壁４４により限定さ れる。

それぞれの近傍にかつそれに平行にモジュールの中に水平にタングステンハロゲ ンランプ１７が平行な列をなして設けられ、このランプはモジュールの２つの隣 り合う壁を貫通する為にランプのベース４５はモジュールの外部に位置し、これ は強制的な換気によりこれを効果的に冷却することを可能にする。

ランプ１７の各列の２つの隣り合うランプはランプの２つの隣り合う列の各々に 属するランプがその間を通過する為に十分なピッチ（又は間隔）を持って隔てら れている。

勿論モジュールの各壁の巾は各ランプの有効寸法、即ちタングステンフィラメン トの長さによって決められる。

上記のモジュールはそれが単独で用いられ（又は互いに重ねられた同じタイプの モジュール群の上のモジュールが用いられ）るときには構成された光線ボックス １６ａのカバー又はシーリングを形成する金属閉鎖エレメント４６と組合わされ る。

必要に応じシーリング４６は又装備されるべき出力値が要求する場合には“タン グステン−ハロゲン”ランプの１列と組合わされる。

いずれの場合にも各モジュール４３の側壁４４及び天井４６の内面は金メッキを 施されることにより上述の如くランプの発光のスペクトラムの全域にわたって反 射することができ、各モジュールは循環水（図示されていない）により冷却され る。

ハウジングは円形対称を示すのに対し光線ボックスは多角形断面（できれば偶数 辺の）を持つ為に接続フランジ４７−その内面の全体にわたって同様に反射する ーは光線ボックス１６ａの下部モジュールの多角形セクションかつハウジング２ の円形セクションへの移行を可能にする。

光線ボックス１６ａは上記のコラム３９の周りに形成された支持構造４８を介し てプレスベッド３７に確実に固定される。

再び設備出力、特に光線ボックス１６ａの各モジュール４３の出力の調節の為の 手段について述べれば、それらは各モジュールのランプを開閉し又はランプの総 電圧を変化させるための装置（それ自体公知であり図示されていない）を以て構 成され、この調節装置はパイロメトリック検出端によりコントロールされ（この 分野の技術者には公知であり図３には示されていない）、この検出端はウェファ −１の下面からの放射により機能する。

この放射は装置の外部に位置する検出端に下記により定められる通路を通って到 達するニ ーハウジング２の底部２ａの中に形成され処理チャンバー４と連通する軸方向の ダクト４９゜ −下部に位置し軸方向に整合するダクト４９に続くウェファ−１の下面を見る為 の容器５０゜ −ハウジング２の下部３ａの中にそれ自体が収められている追加部分５２に設け られたプリズム５１．放射は容器５０からこのプリズム間で追加部分５２の中に 形成された第２の軸方向のダクト５３により導かれる。

−熱処理チャンバー４の軸心に関して９０°の角度を以て設けられた光ファイバ ー５４゜放射はプリズムから光フアイバー５４迄ダクト５３に直交しかつダクト ５３と同様に追加部分５２に形成された横行ダクト５５を通つて導かれる。

処理すべき部品１を支持し芯出しする為のスタッドにに留意すべきであるが（簡 単の為にスタッドは１本のみが示されている）これは更に図１のスタッド１５ａ 、１５ｂ・・・に関し各スタッドの外部側壁から上に向って突出ている側方の芯 出しストッパー５６を持つ。

更に留意すべきはスタッド１５＊は下部３ａに埋め込まれていることであり、こ れはプレスプレート３８の動作に従って部品１の自動的な昇降を可能にする。

強調すべきことは、蛇足になるがハウジング２自身に類似の方法で図３のハウジ ング２の底部３ａを熱的に調整することも又有利であることである（図１及び図 ３）。

このためには例えば恒温的にコントロールされた浴から送られる油により形成さ れる恒温的にコントロールされる媒質が底部３ａに形成され、かつ調整回路に接 続された調整ジャケット５７を流れる。

上記から明らかな如く本発明はここに詳細に記載された実施例及び使用法の発明 に限定されるものでは決してなく、これは逆にこの発明の範囲又は精神から逸脱 せぬ範囲でこの分野の技術者にとって考え得るあらゆる別の形態を包含する。例 えば反射面を作り出す為の処理は磨き及び／又は金メツキ作業を含む如く示され たがこの処理はこれに限定されることはなく、一般に当該面を使用されるランプ の発光のスペクトラムの全域を反射し得る如く加工する如何なる表面処理も用い ることができる。

更に熱光源は処理すべき部分（ウェファ−）の片面に位置する如く記載されてい るがこの部品に対し同じタイプの２つの光源を使用することは差し支えない。こ のことは図３に示された実施例に於ては特に容易である。即ちこの場合光源１６ ａのモジュール構造の故にハウジング２をそれが部品１の両側に配置される２つ の容器５を収容することのできる如く改善するだけで十分であり（この図に示さ れた単一容器の持つ配置条件と同じ条件を採用することにより）、かつそのカバ ーは部品１の下面を見ることができ、従ってパイロメトリック検出端により温度 測定を実施することのできる如く穿孔されることが必要であろう。

又この分野の技術者にとってはいずれにしろ手段３ａを上記の如く改造されたハ ウジング２に適合する如く行われる手段３ａに対する改造も又容易なことである 。

上記の条件に基づき熱光源を倍加することの可能性に関する有利さはこの手段に より部品１の両面の処理を同時に行うことが可能であるのみならず設備加熱出力 及びこの部品の昇温速度を高めることも又可能となることの事実に存在する。

国際調査報告 ｍＡｔＰ””””ｋ’　ＰＣＴ／Ｆ’Ｒ８７１０００４３’ＡＮＮＥＸＴｏ↓ｘ ｉＥＩＮＴＥＲＮＡＴ’ｌ０ＮＡＬＳＥＡＲＣＨＲＥＰＯＲＴＯＮυ５−Ａ−３ ６２７５９０１４／１２／７１　Ｎｏｎ＋５ＤＥ−Ａ−３１６３１０５Ｎｏｎｅ ＣＢ−Ａ−２０８３７２８２４１０３／１３２　Ｎｏｎｅ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　極めて高い出力を持つ例えば“タングステン−ハロゲン”ランプの如き棒状 のランプ（１７）及び処理すべき部品（１）を中に入れかつその幾何学上の対称 軸（２）が上記の熱光源の対称光学軸に一致するハウジング（２）からなる。少 くとも一つのシリコンウエフアーの如き薄い部品（１）の熱処理の為の装置であ って、回転対称性を持つハウジング（２）の中にはチャンバー（４）が設けられ このチャンバーは処理すべき部品の周囲に特定の熱処理条件を特に圧力下又は真 空下に又は適切なガスの雰囲気中に作り出すことを可能にし、この熱処理チャン バーの幾何学的対称軸は上記の対称光学軸と一致しており、チャンバーはそれを 中に持つハウジング（２）に関してシールを保持する手段（９、１０）を含み、 処理チャンバー内には処理すべき部品の熱損失、即ちこれらの部品の表面及び小 さい側壁を通しての損失（表面及び軸方向損失）及び端面又は放射方向の熱損失 を補償する手段が設けられ、従ってその温度をほぼ一定にすることが可能にされ ることを特徴とする装置。 ２　処理すべき部品の外周面からの熱損失を補償する為の手段が部品（１）を取 巻く閉じられた容積内に設けられた円環リフレクター（２２、２２ａ）により形 成され、この円現状のリフレクターの内径及び高さは処理すべき部品の表面エレ メントの如何にかかわらず光源（１６、１６ａ）を些かも覆い隠すことのないよ うに選ばれていることを特徴とする請求の範囲の第１項に記載の装置。 ３　熱補償リフレクターは中実トロイダル部分（２２ａ）により形成され、その 内面はランプ（１７）の発光のスペクトラムの全域にわたって反射しかつハウジ ング（２）の内壁に適切な手段、特にスクリューによりハウジング（２）の内壁 と中実トロイダル部分（２２ａ）との間の密着が保証されることを特徴とする請 求の範囲の第２項に記載の装置。 ４　同軸的トロイダル溝（３５）が中実トロイダル部分（２２ａ）の壁の周縁に 形成され、この溝が放射方向の配分のオリフィス（３６）と連通することにより 少くとも一種の適切なガスが処理チャンバーの中に導かれることを以て特徴とす る請求の範囲の第３項に記載の装置。 ５　上記の熱損失補償リフレクター（２２）がフオイル（２３）により形成され 、その内面（２４）がランプ（１７）の発光スペクトラムの全域にわたって反射 することができ、その円環形状は圧延によって作り出されかつ適切な厚みの耐食 性のリング（２５）を用いたクランプ作用により保持されることを特徴とする請 求の範囲の第２項に記載の装置。 ６　処理すべき部品（１）が熱損失補償リフレクターに関する正しい位置に支持 及び芯出し手段により保持されることを特徴とする請求の範囲の第３又は第５項 のいずれかに記載の装置。 ７　支持及び芯出し手段がハウジング（２）の底部（３、３ａ）に埋め込まれた ３つの球形ドームスタッド（１５ａ、１５ｂ…、１５＊…）により形成されるこ とにより処理すべき部品との接触を、従ってその熱交換に対する影響を最小に抑 え、しかも各スタッドはその外側壁から上方に突出する側面芯出しストッパー（ ５６）と組合わされていることを以て特徴とする請求の範囲の第６項に記載の装 置。 ８　処理チャンバー（４）がそれに対する接近の手段を含みかつハウジング（２ ）の側壁及び底部（３、３ａ）、並びにシリカを用いて形成され全面を磨かれ、 適切な直径と厚みを持ちかつ光源（１６、１６ａ）と処理すべき部品（１）との 間に挿入され、かつその軸心が光源の光学軸及びハウジングの軸心と一致する円 筒状の容器（５）により限定され、ハウジング（２）の側壁は容器（５）が当た るシート（６）を持ち、この容器は固定フランジ（７）により適正位置に保持さ れ、かつフランジは容器をそのシートに対しその熱膨張係数が事実上無視するこ とのできる材料により作られている多数のスクリュー（１２）によりクランプし 、しかもこのシート（６）と容器（５）との間及び容器（５）と固定フランジ（ ７）との間にはそれぞれ発泡グラファイトの如き適切な材料を用いて作られたシ ール（９及び１０）が施されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の 装置。 ９　処理チャンバー（４）への上記の接近手段が下部（３ａ）自体により形成さ れ、かつこの下部は迅速開閉手段を備えることにより作業速度を高めることを可 能にし、それに対してハウジングの下部が一体的に固定されるプレスの可動プレ ート（３８）により形成され、プレスの固定プレート（又はベッド）（３７）は ハウジング（２）の上部に固定コラムに一体的に固定され、又ハウジング（２） ／下部（３ａ）のインターフエースにおけるシーリングは下記の手段：一ハウジ ング（２）／下部（３ａ）の分離面のいずれかから突き出しており、かつ加圧力 が上記のコラム（３９）を通じて伝達される円環リブ（４０）、−上記の円環リ ブ（４０）の外部に配置されかつ起り得るガス漏れを回収することを意図された トロイダルキャビティ（４１）、〔キャビティ（４）はこの目的の目に減圧下の 回収回路に接続されている〕−このトロイダルキャビティ（４１）の外部に配置 され発泡グラファイトの如き適切な材料を用いて作られたシール（４２） を用いることにより備えられていることを以て特徴とする請求の範囲の第８項に 記載の装置。 １０　処理チャンバー（４）に対する上記の接近手段は上記のハウジング（２） の底部（３）により成形され、この底部は取外すことができ、ハウジングのベー スに可動固定手段により固定されていることを以て特徴とする請求の範囲の第８ 項に記載の装置。 １１　底部（３）をハウジング（２）のベースに取外しの可能な形で固定するた めの手段は熱膨張係数を事実上無視することの出来る材料を使用した多数のスク リュー（１１）により形成され、発泡グラファイトの如き適切な材料を用いたシ ール（８）が上記の底部とハウジングの上記のベースとの間に入れられているこ とを特徴とする請求の範囲第１０項に記載の装置。 １２　上記の熱光源はモジュール構造を持つ光線ボックス（１６ａ）の形をなす ことにより設備容量を部品（１）の処理に必要な出力に適合させることができ、 −側面垂直金属壁（４４）により限定された多角形セクションを持つ少くとも一 つの中空モジュール（４３）。 各壁（４４）に平行にかつその近傍に水平かつ平行の列をなす棒状の“タングス テン−ハロゲン”ランプ（１７）が設けられ、これはモジュールの２つの隣接す る壁を通過することによりランプ（１７）のベース（４５）はモジュール（４３ ）の外側に位置し、特に強制換気によるこの冷却は効果的に行われ各列の２つの 隣り合うランプ（１７）はランプの２つの隣接する列の各々に属する一つのラン プがその間を通過し得る適切なピッチ（又は間隔）を以て隔てられ、各壁（４４ ）の巾は各ランプの有効寸法、即ちタングステンフィラメントの長さにより限定 される。 −上記のモジュール（４３）又はその数が熱処理により要求される出力によって 決まる、上下に重ねられた同じタイプの多数のモジュールの中の最も上に位置す るモジュールの上部開口を閉じる為の金属エレメント（４６）からなり、しかも エレメント（４６）は光線ボックス（１６ａ）の蓋又は天井を形成する。 −光線ボックス（１６ａ）の側壁（４４）及び天井（４６）の内面はランプ（１ ７）の発光スペクトラムの全域にわたって反射し、かつ各モジュール（４３）は 適切な液、特に水の循環により冷却されることを特徴とする請求の範囲の第１項 に記載された装置。 １３　光線ボックス（１６ａ）の天井（４６）は又水平にかつ上記の天井に平行 に配置された１列の棒状の“タングステン−ハロゲン”ランプを備えていること を特徴とする請求の範囲の第１２項に記載の装置。 １４　接続フランジ（４７）が光線ボックス（１６ａ）の下部モジュール（４３ ）をハウジング（２）に接続することによりモジュール（４３）の多角形セクシ ョンからハウジング（２）の円形セクションに移行することを可能にし、接続フ ランジ（４７）の内部壁はランプ（１７）の発光スペクトラムの全域にわたって 反射することを以て特徴とする請求の範囲の第１２項に記載の装置。 １５　上記の熱光源（１６）は“タングステン−ハロゲン”ランプ（１７）の幾 つかの平行列（又は層）により形成され、各列のとなり合うランプは適切なピッ チ（又は間隔）を隔てており又これらの列は半ピッチだけ互いにズレており、互 いに適切な間隔を隔てており、この列のランプは金属シートカウリング（１８） の中に収められ、このカウリングに上記のハウジング（１２）が適切な手段（３ ２）により固定され、かつこれはファン（１９）により冷却され、及び光源（１ ｃ）は上記のカウリングに収められたランプ（１７）の発光スペクトラムの全域 にわたって反射するリフレクタ−（２６）を備え、これはその光の効率を改善す ることを意図されこの光源の上又はその周囲に、その軸心がその光学軸と一致す る如く配置され、かつこのリフレクター（２６）は適切な液、特に水の循環によ り冷却されることを特徴とする請求の範囲の第１項に記載の装置。 １６　特に開閉装置及び／又はランプの供給電圧を変化させるための装置により 各モジュールの出力を調節する為の手段を含み、この調節手段は処理すべき部品 （１）の下面から来る放射により作動するパイロメトリック検出端によりコント ロールされ、これは設備容量における好まざる変動の補償並びに熱処理を確実に 限定されたサイクルに適正せしめる如くプログラミングされたコンピューターの コントロール下に置かれることを特徴とする請求の範囲の第１２項から第１４項 のいずれかに記載の装置。 １７　パイロメトリック検出端に作用する放射は：−ハウジング（２）の底部（ ３ａ）に形成されかつ処理チャンバー（４）の中に上向きに開口する第１軸方向 ダクト（４９）。 −上記の軸方向のダクト（４９）に続きかつその下部に配置された部品（１）の 下面を見る為の容器（５０）。軸方向ダクト（４９）の軸心は嵌装容器（５０） の軸心と整合する。 −それ自体がハウジング（２）の底部（３ａ）に取付けられている追加部分（５ ２）の中に収められているプリズム（５１）。しかも放射は観察容器（５０）か らこのプリズム（５１）間で上記の通過された部分（５２）の中に形成された第 ２軸方向ダクト（５３）により導かれる。 −熱処理チャンバー（４）の軸心に関して９０°の角度をなして設けられた光フ ァイバー（５４）を通して伝播し、しかも放射はプリズム（５１）から光ファイ バー（５４）間で上記の第２の軸方向のダクト（５３）に直角にかつこの第２の 軸方向のダクトと同様に上記の追加部分（５２）の中に形成された横行ダクト（ ５５）を通して導かれる ことを特徴とする請求の範囲の第１６項に記載の装置。 １８　容器（５）の昇温を抑制するための、特に恒温的にコントロールされた浴 から来る油により形成される適切な恒温的にコントロールされる液を通過する回 路により形成され、容器（５）の周縁及び上記の固定フランジ（７）をクランプ するためのスクリュー（１２）の周りのケーシング部に形成された調整ジャケッ トを含む熱調整手段がその中に含まれることを特徴とする請求の範囲の第８項に 記載の装置。 １９　ハウジング（２）の底部（３ａ）がハウジング（２）の為に使用されるタ イプの、即ち恒温的にコントロールされる浴から来る油の如き適切な恒温的にコ ントロールされる液がその中を通過する回路により形成され、ハウジング（２） の底部（３ａ）に形成された調整ジャケット（５７）を含む熱調整手段を備える ことを特徴とする請求の範囲の第１７項に記載の装置。