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JP4786940B2 - Heat treatment apparatus and heat treatment method - Google Patents
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JP4786940B2 - Heat treatment apparatus and heat treatment method - Google Patents

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Description

本発明は、基板をランプなどの赤外放射源で加熱する熱処理装置及び熱処理方法に関するものである。   The present invention relates to a heat treatment apparatus and a heat treatment method for heating a substrate with an infrared radiation source such as a lamp.

熱処理装置は、基板を収容する容器と、容器外に設けられ容器内に収容される基板を加熱する赤外放射源と、容器内に設けられ容器内に収容される基板の周縁部を保持するためのサセプタとを備え、サセプタに保持された基板を、赤外放射源から赤外線照射して加熱処理するようになっている。
この加熱処理の際、基板の周縁部からサセプタへの熱伝導により、基板の周縁部の温度が低下して、基板の面内均熱性を保つことが困難である。
そこで、従来、基板の面内均熱性を保つために、サセプタと基板との間に基板の周縁部を支持するガードリングを介在し、このガードリングにも基板とともに赤外線を照射することによって基板の面内均熱性を向上させている。
The heat treatment apparatus holds a container that accommodates the substrate, an infrared radiation source that heats the substrate that is provided outside the container and is accommodated in the container, and a peripheral portion of the substrate that is disposed within the container and accommodated in the container The substrate held by the susceptor is heated by being irradiated with infrared rays from an infrared radiation source.
During this heat treatment, the temperature of the peripheral edge of the substrate decreases due to heat conduction from the peripheral edge of the substrate to the susceptor, and it is difficult to maintain the in-plane thermal uniformity of the substrate.
Therefore, conventionally, in order to maintain the in-plane thermal uniformity of the substrate, a guard ring that supports the peripheral portion of the substrate is interposed between the susceptor and the substrate. In-plane soaking is improved.

しかし、上述した従来の技術では、ガードリングの周縁部からサセプタへの熱伝導により、ガードリングの周縁部の温度が低下するため、ガードリングの均熱性が保てない。ガードリングの均熱性が保てないと、折角、基板の外周にガードリングを設けても、ガードリングの温度傾斜の影響が基板の周縁部にも生じるため、基板の均熱性を保つことが困難であった。
本発明の課題は、上述した従来技術の問題点を解消して、ガードリングの均熱性を保つことによって、基板の均熱性を保つことが可能な熱処理装置及び熱処理方法を提供することにある。
However, in the above-described conventional technique, the temperature of the peripheral portion of the guard ring is lowered due to heat conduction from the peripheral portion of the guard ring to the susceptor, so that the uniform temperature of the guard ring cannot be maintained. If the guard ring does not maintain the thermal uniformity, it will be difficult to maintain the thermal uniformity of the substrate, even if a guard ring is installed at the corner or the outer periphery of the substrate, because the influence of the temperature gradient of the guard ring will also occur on the peripheral edge of the substrate. Met.
An object of the present invention is to provide a heat treatment apparatus and a heat treatment method capable of eliminating the above-described problems of the prior art and maintaining the temperature uniformity of a substrate by maintaining the temperature uniformity of a guard ring.

第1の発明は、基板を収容する容器と、容器外に設けられ、容器内に収容される基板を加熱する赤外放射源と、容器内に設けられ、容器内に収容される基板を保持するためのサセプタとを備え、前記サセプタ上に保持されて、前記基板の周縁部を支持するリング状のガードリングと、前記サセプタ上に保持されて、前記ガードリングの外周部に、ガードリングと同じ材料で構成され、前記ガードリングに対して近接させてリング状に配設されるガードリングガードとを備えた熱処理装置である。
ガードリングの外周部に、ガードリングに対して近接させてリング状にガードリングガードを配設したので、赤外放射源は基板とガードリングのみならずガードリングガードをも加熱する。したがって、ガードリングの周縁部の温度低下をガードリングガードにより防ぐことができる。その結果、ガードリングの均熱性ひいては基板の均熱性を向上させることができる。
1st invention is the container which accommodates a board | substrate, the infrared radiation source which is provided outside a container and heats the board | substrate accommodated in a container, and is provided in a container and hold | maintains the board | substrate accommodated in a container A ring-shaped guard ring that is held on the susceptor and supports a peripheral portion of the substrate, and a guard ring that is held on the susceptor and is provided on an outer periphery of the guard ring. A heat treatment apparatus including a guard ring guard made of the same material and disposed in a ring shape in proximity to the guard ring.
Since the guard ring guard is disposed in a ring shape on the outer periphery of the guard ring in the vicinity of the guard ring, the infrared radiation source heats not only the substrate and the guard ring but also the guard ring guard. Therefore, the guard ring guard can prevent a temperature drop at the peripheral edge of the guard ring. As a result, the thermal uniformity of the guard ring, and thus the thermal uniformity of the substrate can be improved.

第2の発明は、第1の発明において、前記ガードリングガードが、分割された複数のセグメントから構成されていることを特徴とする熱処理装置である。
ガードリングガードは、これを一体物で構成すると、ガードリングの外周部にリング状に設けられるために、ガードリングよりも表面積が増大して、より熱膨張の影響を受けやすいが、複数のセグメントから構成して熱膨張の影響を受けにくいようにしたので、ガードリングガードを熱膨張による破損から確実に保護できる。
A second invention is the heat treatment apparatus according to the first invention, wherein the guard ring guard is composed of a plurality of divided segments.
If the guard ring guard is configured as a single piece, it is provided in a ring shape on the outer periphery of the guard ring, so the surface area increases and is more susceptible to thermal expansion than the guard ring. The guard ring guard can be reliably protected from damage due to thermal expansion.

第3の発明は、第2の発明において、前記サセプタと前記ガードリングガードとの間にガードリング受けが設けられ、前記複数のセグメントは、前記ガードリング受けに設けた凹部に遊嵌されていることを特徴とする熱処理装置である。
ガードリングガードを構成する複数のセグメントをガードリング受けの凹部に遊嵌したので、セグメントが熱膨張しても、セグメントのリング状の配列を維持できるので、ガードリングガードを熱膨張による破損からより確実に保護できる。
According to a third invention, in the second invention, a guard ring receiver is provided between the susceptor and the guard ring guard, and the plurality of segments are loosely fitted in recesses provided in the guard ring receiver. It is the heat processing apparatus characterized by this.
Since the multiple segments that make up the guard ring guard are loosely fitted in the recesses of the guard ring receiver, even if the segments are thermally expanded, the ring-shaped arrangement of the segments can be maintained. It can be reliably protected.

第4の発明は、第3の発明において、前記ガードリング及びガードリングガードを前記基板と同じシリコンで構成し、前記ガードリング受け及びサセプタを石英で構成したことを特徴とする熱処理装置である。
ガードリング及びガードリングガードを前記基板と同じシリコンで構成したので、ガードリングの均熱性ひいては基板の均熱性を一層向上させることができる。
A fourth invention is the heat treatment apparatus according to the third invention, wherein the guard ring and the guard ring guard are made of the same silicon as the substrate, and the guard ring receiver and the susceptor are made of quartz.
Since the guard ring and the guard ring guard are made of the same silicon as the substrate, it is possible to further improve the thermal uniformity of the guard ring and thus the thermal uniformity of the substrate.

第5の発明は、基板を収容した容器内の熱処理空間において、前記基板の外周部に、リング状のガードリングを前記基板に対して近接させて配設し、前記基板及び前記ガードリングを前記容器外の赤外放射源により加熱して前記基板を熱処理するに当り、前記ガードリングの外周部に、ガードリングガードを前記ガードリングに対して近接させてリング状に配設して、前記熱処理を行うことを特徴とする熱処理方法である。
ガードリングの周縁部の温度低下をガードリングガードにより防ぐことができるので、ガードリングの均熱性ひいては基板の均熱性を向上させることができる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the heat treatment space in the container containing the substrate, a ring-shaped guard ring is disposed in the vicinity of the substrate on the outer peripheral portion of the substrate, and the substrate and the guard ring are disposed on the substrate. When heat-treating the substrate by heating with an infrared radiation source outside the container, a guard ring guard is arranged in a ring shape in the vicinity of the guard ring on the outer periphery of the guard ring, and the heat treatment is performed. It is a heat treatment method characterized by performing.
Since the guard ring guard can prevent a temperature drop at the peripheral portion of the guard ring, it is possible to improve the thermal uniformity of the guard ring and thus the thermal uniformity of the substrate.

本発明によれば、ガードリングの均熱性ひいては基板の均熱性を向上させることができる。   According to the present invention, it is possible to improve the thermal uniformity of the guard ring and thus the thermal uniformity of the substrate.

以下に本発明の実施の形態に係る熱処理装置及び熱処理方法を説明する。
熱処理装置は、真空又は常圧で、大気と遮断された気密構造の容器内の基板を、容器外のランプユニットにより加熱処理するものであり、基板を均熱加熱するために基板を回転させている。基板を回転させる回転機構は、一般に、基板を保持する基板保持手段(サセプタ)を回転させる回転軸と、回転軸に回転を伝達する回転伝達軸とを基板の中心軸上に重ねて一軸構成としている。
Hereinafter, a heat treatment apparatus and a heat treatment method according to an embodiment of the present invention will be described.
The heat treatment apparatus heats a substrate in a hermetically sealed container that is cut off from the atmosphere under vacuum or normal pressure by a lamp unit outside the container, and rotates the substrate to heat the substrate uniformly. Yes. In general, a rotation mechanism that rotates a substrate has a rotation axis that rotates a substrate holding means (susceptor) that holds the substrate and a rotation transmission shaft that transmits the rotation to the rotation axis on a central axis of the substrate as a single axis configuration. Yes.

しかし、回転軸と回転伝達軸を一軸構成として基板の中心軸上に重ねると、ランプユニットにより加熱される基板の温度測定ポイントを、基板の中心軸上に設けることができなくなる。温度測定ポイントが基板の中心軸上にないと、基板の中心部の温度を直接測定できないので、ランプユニットを有効に制御することが困難であり、基板を均熱加熱する上で好ましくない。   However, if the rotation shaft and the rotation transmission shaft are configured as a single axis and overlapped on the central axis of the substrate, the temperature measurement point of the substrate heated by the lamp unit cannot be provided on the central axis of the substrate. If the temperature measurement point is not on the central axis of the substrate, the temperature at the central portion of the substrate cannot be directly measured. Therefore, it is difficult to effectively control the lamp unit, which is not preferable for heating the substrate uniformly.

そこで、これを回避するために、図3に示すように、ウェハWを保持するサセプタ22の回転軸を内部が空洞の筒状回転体15で形成し、回転伝達軸を筒状回転体15の外側に配設したモータ17の回転軸18で形成して二軸構成とすることにより、放射温度計21による温度測定ポイントを底壁11の中心部にも確保し、底壁中心部の測定温度をフィードバックできるようにしている。   Therefore, in order to avoid this, as shown in FIG. 3, the rotating shaft of the susceptor 22 that holds the wafer W is formed by a cylindrical rotating body 15 having a hollow inside, and the rotation transmission shaft of the cylindrical rotating body 15 is formed. A temperature measuring point by the radiation thermometer 21 is also secured in the center portion of the bottom wall 11 by forming the rotating shaft 18 of the motor 17 arranged on the outer side, and the measured temperature at the center portion of the bottom wall 11 is secured. To be able to provide feedback.

また、熱処理装置は、ハロゲンランプ等のランプユニット30で加熱する枚葉式高速加熱処理(RTP:Rapid Thermal Process)装置であり、ウェハWの周りにガードリング25を設置し、ウェハWの均熱性を向上させる。さらに、ガードリング25の外周に後述するガードリングガード、ガードリングガード受けを設置するという構成になっている。   The heat treatment apparatus is a single-wafer rapid thermal process (RTP) apparatus that heats by a lamp unit 30 such as a halogen lamp, and a guard ring 25 is provided around the wafer W so that the thermal uniformity of the wafer W is achieved. To improve. Further, a guard ring guard and a guard ring guard receiver, which will be described later, are installed on the outer periphery of the guard ring 25.

図3に示すように、熱処理装置は、加熱容器10と、加熱容器10内の基板としてのシリコンウェハ(以下単にウェハ)Wを、石英窓からなる上壁9を介して加熱する赤外放射源としてのランプユニット30とを備える。加熱容器10内の底壁11の底壁中央部12を、底壁周辺部13よりも高くして、底壁周辺部13上に底壁中央部12よりも一段低い収納空間14を形成している。筒状回転体15は、底壁中央部12に嵌装し、筒状回転体15と底壁中央部12の周壁との間に設けられた軸受16に回転可能に支持されている。また、回転伝達軸となるモータ17の回転軸18が加熱容器10の底壁11を貫通して加熱容器10内の収納空間14に挿入される。回転軸18の端部に取り付けられたギヤ19が筒状回転体15の外周に設けられたギヤ20と噛み合って回転伝達機構を構成している。このように回転軸と回転伝達軸とを二軸構成としたため、モータ17の回転により筒状回転体15を回転させながらランプユニット30でウェハWを加熱しても、底壁中央部12の中心部はスペースが確保され、底壁11の周辺部とともに、その底壁中央部12の中心にも放射温度計21を設置することができるようになっている。
なお、加熱容器10内の前記収納空間14よりも上方が、ウェハWを収容した熱処理空間23を構成する。
As shown in FIG. 3, the heat treatment apparatus includes a heating container 10 and an infrared radiation source for heating a silicon wafer (hereinafter simply referred to as a wafer) W as a substrate in the heating container 10 through an upper wall 9 made of a quartz window. As a lamp unit 30. The bottom wall central portion 12 of the bottom wall 11 in the heating container 10 is made higher than the bottom wall peripheral portion 13 to form a storage space 14 that is one step lower than the bottom wall central portion 12 on the bottom wall peripheral portion 13. Yes. The cylindrical rotating body 15 is fitted to the bottom wall central portion 12 and is rotatably supported by a bearing 16 provided between the cylindrical rotating body 15 and the peripheral wall of the bottom wall central portion 12. A rotation shaft 18 of the motor 17 serving as a rotation transmission shaft passes through the bottom wall 11 of the heating container 10 and is inserted into the storage space 14 in the heating container 10. A gear 19 attached to the end of the rotating shaft 18 meshes with a gear 20 provided on the outer periphery of the cylindrical rotating body 15 to constitute a rotation transmission mechanism. As described above, since the rotation shaft and the rotation transmission shaft have a two-axis configuration, even if the wafer W is heated by the lamp unit 30 while rotating the cylindrical rotating body 15 by the rotation of the motor 17, the center of the bottom wall central portion 12 is maintained. A space is secured in the portion, and the radiation thermometer 21 can be installed at the center of the bottom wall central portion 12 together with the peripheral portion of the bottom wall 11.
Note that a portion above the storage space 14 in the heating container 10 constitutes a heat treatment space 23 in which the wafer W is stored.

前記筒状回転体15は、その上部外周から底壁中央部12の上部周縁部にまで延出したプレート部15aを有している。プレート部15aは、ウェハWを略等間隔で略点状に支持するために筒状回転体15の上部外周に複数個設けられる。例えば3点支持であればプレート部15aは3本、4点支持であれば4本設けられる。
このプレート部15aの内周縁上に、ウェハWを保持するためのサセプタ22がそれぞれ支持されている。このサセプタ22上にはさらに、ウェハWの周縁部を支持するリング状のガードリング25が設けられ、ウェハWの周縁部の温度低下を防止している。ガードリング25は、例えばウェハWと同じ材料であるシリコンで構成されている。
本実施の形態では、さらに、このガードリング25の外周部に、ガードリング25と同じ材料で構成され、ガードリング25に対して近接させてリング状に配設される後述するガードリングガードが設けられている。このガードリングガードについては、ウェハ保持部の詳細を示す図1〜図2を用いて具体的に説明する。
The cylindrical rotating body 15 has a plate portion 15 a extending from the upper outer periphery to the upper peripheral portion of the bottom wall central portion 12. A plurality of plate portions 15a are provided on the outer periphery of the upper portion of the cylindrical rotating body 15 in order to support the wafer W in a substantially dot shape at substantially equal intervals. For example, three plate portions 15a are provided for three-point support, and four plate portions 15 are provided for four-point support.
Susceptors 22 for holding the wafer W are supported on the inner peripheral edge of the plate portion 15a. On the susceptor 22, a ring-shaped guard ring 25 that supports the peripheral edge of the wafer W is further provided to prevent a temperature drop at the peripheral edge of the wafer W. The guard ring 25 is made of silicon, which is the same material as the wafer W, for example.
In the present embodiment, a guard ring guard, which will be described later, is provided on the outer periphery of the guard ring 25. The guard ring guard is formed of the same material as the guard ring 25 and is arranged in a ring shape close to the guard ring 25. It has been. The guard ring guard will be specifically described with reference to FIGS. 1 and 2 showing details of the wafer holding unit.

図1はウェハ保持部の平面図、図2は図1のA−A断面拡大図である。
図1、図2に示すように、ウェハ保持部は、ガードリング25と、ガードリングガード26と、ガードリングガード受け27と、サセプタ22とから構成される。
FIG. 1 is a plan view of a wafer holding unit, and FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view taken along line AA of FIG.
As shown in FIGS. 1 and 2, the wafer holding unit includes a guard ring 25, a guard ring guard 26, a guard ring guard receiver 27, and a susceptor 22.

ガードリング25はリング状をしており、ウェハWの周縁部を支持する。ガードリングガード26は、ガードリング25の外周部にリング状に配設される。このガードリングガード26は、分割された複数の矩形状のセグメント261から構成され、これらがガードリング25の外周部にリング状に配設されている。   The guard ring 25 has a ring shape and supports the peripheral edge of the wafer W. The guard ring guard 26 is disposed in a ring shape on the outer periphery of the guard ring 25. The guard ring guard 26 includes a plurality of divided rectangular segments 261, and these are arranged in a ring shape on the outer periphery of the guard ring 25.

ガードリングガード受け27は、リング状をしており、ガードリングガード26を保持する。このガードリングガード受け27は、図2に示すように、上面にリング状の凹部27aを有する。このリング状の凹部27aに複数の矩形状のセグメント261がリング状に配列される。   The guard ring guard receiver 27 has a ring shape and holds the guard ring guard 26. As shown in FIG. 2, the guard ring guard receiver 27 has a ring-shaped recess 27a on the upper surface. A plurality of rectangular segments 261 are arranged in a ring shape in the ring-shaped recess 27a.

サセプタ22は、矩形状をしており、ウェハWの外周部に等間隔に複数個設けられる。図示例では、90度間隔に4個設けられている。サセプタ22は、ガードリング受け27からガードリング25の周縁部の下を跨ぐようにウェハWの径方向に設けられる。このサセプタ22は、上面の中央部に凹部22aを有し、凸部となる上面の内周縁部に段差部22bを有する。4個のサセプタ22の凹部22aにリング状のガードリング受け27の4箇所を遊嵌してガードリング受け27を保持する。また、4個のサセプタ22の段差部22bにガードリング25の外周縁部の4箇所を係止してガードリング25を保持する。   The susceptor 22 has a rectangular shape, and a plurality of susceptors 22 are provided on the outer periphery of the wafer W at equal intervals. In the illustrated example, four are provided at intervals of 90 degrees. The susceptor 22 is provided in the radial direction of the wafer W so as to straddle the guard ring receiver 27 and under the periphery of the guard ring 25. The susceptor 22 has a concave portion 22a at the center of the upper surface, and a step portion 22b at the inner peripheral edge of the upper surface serving as a convex portion. Four portions of the ring-shaped guard ring receiver 27 are loosely fitted into the recesses 22 a of the four susceptors 22 to hold the guard ring receiver 27. Further, the guard ring 25 is held by engaging the four steps of the outer peripheral edge of the guard ring 25 with the stepped portions 22 b of the four susceptors 22.

特に図1に示すように、ガードリング25の外周縁部の下面に凹状の被係止部25aを設け、サセプタ22の段差部22bにガードリング25の被係止部25aが係止される凸状の係止部22cを設け、サセプタ22の係止部22cにガードリング25の被係止部25aを係止することにより、ガードリング25をサセプタ22上に位置決めしている。   In particular, as shown in FIG. 1, a concave engagement portion 25 a is provided on the lower surface of the outer peripheral edge of the guard ring 25, and the protrusion 25 b engages the engagement portion 25 a of the guard ring 25 with the step portion 22 b of the susceptor 22. The guard ring 25 is positioned on the susceptor 22 by providing a locking portion 22 c having a shape and locking the locked portion 25 a of the guard ring 25 to the locking portion 22 c of the susceptor 22.

図2に示すように、サセプタ22の内周縁部では、凸部の一部22dを残すことにより、ガードリングガード26をガードリング25に対して近接させる。また、サセプタ22の段差部22bには、サセプタ22の凹部22aにガードリング受け27を介して収納されたガードリングガード26の上面と、ガードリング25の上面とが略面一になるような大きさの段差を設ける。ガードリングガード26の上面と、ガードリング25の上面とが略面一になると、ガードリングガード26がガードリング25と均等に加熱される。
ガードリングガード受け27及びガードリング25を保持するサセプタ22は、前述した筒状回転体15のプレート部15aに固着する形で設けられる。
As shown in FIG. 2, the guard ring guard 26 is brought close to the guard ring 25 by leaving a part 22 d of the convex portion at the inner peripheral edge portion of the susceptor 22. Further, the step 22b of the susceptor 22 has a size such that the upper surface of the guard ring guard 26 accommodated in the recess 22a of the susceptor 22 via the guard ring receiver 27 and the upper surface of the guard ring 25 are substantially flush with each other. A step is provided. When the upper surface of the guard ring guard 26 and the upper surface of the guard ring 25 are substantially flush, the guard ring guard 26 is heated evenly with the guard ring 25.
The susceptor 22 that holds the guard ring guard receiver 27 and the guard ring 25 is provided so as to be fixed to the plate portion 15a of the cylindrical rotating body 15 described above.

上述したガードリング25及びガードリングガード26は、例えばウェハWと同じシリコンで構成し、ガードリング受け27及びサセプタ22は、例えば石英で構成している。
ウェハ保持部は、上述したように構成される。
The guard ring 25 and the guard ring guard 26 described above are made of, for example, the same silicon as the wafer W, and the guard ring receiver 27 and the susceptor 22 are made of, for example, quartz.
The wafer holding unit is configured as described above.

次に、上述した熱処理装置を用いてウェハWを加熱処理する方法について説明する。   Next, a method for heat-treating the wafer W using the heat treatment apparatus described above will be described.

加熱容器10内に基板移載機構(図示せず)により搬入したウェハWを、筒状回転体15の上部にサセプタ22を介して設けたガードリング25上に保持する。加熱容器10内にガス供給口(図示せず)からN2ガスなどの不活性ガスを供給しつつ排気口(図示せず)から排気することにより、加熱容器10内を不活性ガス雰囲気とする。また、ウェハW、ガードリング25、及びプレート部15aの下方に位置する底壁中央部12の略全面に設けられた冷却通路(図示せず)に冷却水を流して、底壁中央部12の全体を冷却する。 A wafer W carried into the heating container 10 by a substrate transfer mechanism (not shown) is held on a guard ring 25 provided on the upper portion of the cylindrical rotating body 15 via a susceptor 22. The inside of the heating container 10 is made an inert gas atmosphere by exhausting from the exhaust port (not shown) while supplying an inert gas such as N 2 gas from the gas supply port (not shown) into the heating container 10. . Further, the cooling water (not shown) is made to flow through a cooling passage (not shown) provided on substantially the entire surface of the bottom wall central portion 12 located below the wafer W, the guard ring 25, and the plate portion 15a. Cool the whole thing.

モータ17が駆動されて回転軸18が回転すると、ギヤ19、20を介して筒状回転体15が回転してガードリング25を介してサセプタ22上に保持されたウェハWが回転する。   When the motor 17 is driven to rotate the rotating shaft 18, the cylindrical rotating body 15 rotates through the gears 19 and 20, and the wafer W held on the susceptor 22 rotates through the guard ring 25.

回転が安定したら、ランプユニット30の電源を投入して複数のリング状のランプ31を同時点灯し、加熱容器10の上壁9を介して、ランプ31からウェハW、ガードリング25、及びガードリングガード26に向けて赤外線放射光を照射し、回転するウェハWを高速ランプ加熱する。ウェハWの温度は、底壁中央部12の中心から周辺部に設けた複数の放射温度計21に計測されてランプユニット30にフィードバック制御される。また、底壁中央部12の略全面に設けられた冷却通路を流れる冷却水により、底壁中央部12がバランスよく均一に冷却されるので、ウェハWは均熱加熱される。これによりウェハWを加熱処理する。   When the rotation is stabilized, the lamp unit 30 is turned on to turn on the plurality of ring-shaped lamps 31 at the same time, and from the lamp 31 through the upper wall 9 of the heating container 10, the wafer W, the guard ring 25, and the guard ring. Infrared radiation is irradiated toward the guard 26 to heat the rotating wafer W at high speed. The temperature of the wafer W is measured by a plurality of radiation thermometers 21 provided from the center of the bottom wall central portion 12 to the peripheral portion, and is feedback-controlled by the lamp unit 30. In addition, since the bottom wall central portion 12 is uniformly cooled in a well-balanced manner by the cooling water flowing through the cooling passages provided on substantially the entire surface of the bottom wall central portion 12, the wafer W is uniformly heated. Thereby, the wafer W is heat-treated.

加熱処理後、ランプ31を消灯し、モータ17の運転を停止して筒状回転体15の回転を止める。加熱処理後のウェハWを、加熱容器10から基板移載機構(図示せず)により搬出する。   After the heat treatment, the lamp 31 is turned off, the operation of the motor 17 is stopped, and the rotation of the cylindrical rotating body 15 is stopped. The wafer W after the heat treatment is unloaded from the heating container 10 by a substrate transfer mechanism (not shown).

ところで、ウェハWをランプ加熱する際、ガードリング25の外周部に、ガードリング25に対して近接させてガードリングガード26をリング状に配設したことにより、ウェハWとガードリング25のみならずガードリングガード26も加熱される。この加熱により、ガードリングガード26からガードリング25へ向けて熱放射が生じる。これにより、ガードリング25の周縁部からサセプタ22への熱伝導による温度低下が抑制され、ガードリングの熱変動を抑えることができる。したがって、ガードリング25の周縁部の温度低下をガードリングガード26により防ぐことができ、ガードリング25の均熱性ひいてはウェハWの均熱性を向上させることができる。   By the way, when the wafer W is heated by the lamp, the guard ring guard 26 is arranged in a ring shape on the outer periphery of the guard ring 25 so as to be close to the guard ring 25, so that not only the wafer W and the guard ring 25 are provided. The guard ring guard 26 is also heated. This heating generates heat radiation from the guard ring guard 26 toward the guard ring 25. Thereby, the temperature fall by the heat conduction from the peripheral part of the guard ring 25 to the susceptor 22 is suppressed, and the thermal fluctuation of the guard ring can be suppressed. Therefore, the guard ring guard 26 can prevent a temperature drop at the peripheral edge of the guard ring 25, and the thermal uniformity of the guard ring 25 and thus the thermal uniformity of the wafer W can be improved.

また、ガードリングガード26が分割された複数のセグメント261から構成され、これらがガードリング25の外周部にリング状に配設されているので、ガードリングガード26を熱膨張による破損から確実に保護できる。すなわち、ガードリングガード26は、これを一体物で構成すると、ガードリング25の外周部にリング状に設けられるために、ガードリング25よりも表面積が増大して、より熱膨張の影響を受けやすいが、熱膨張の影響を受けにくいように複数のセグメント261から構成されているので、ガードリングガード26を熱膨張による破損から確実に保護できる。   Further, the guard ring guard 26 is composed of a plurality of divided segments 261, and these are arranged in a ring shape on the outer periphery of the guard ring 25, so that the guard ring guard 26 is reliably protected from damage due to thermal expansion. it can. That is, when the guard ring guard 26 is configured as a single body, the guard ring guard 26 is provided in a ring shape on the outer periphery of the guard ring 25, so that the surface area is larger than the guard ring 25 and is more susceptible to thermal expansion. However, since it is comprised from the several segment 261 so that it is hard to receive to the influence of thermal expansion, the guard ring guard 26 can be reliably protected from the damage by thermal expansion.

また、ガードリングガード26とサセプタ22との間にガードリング受け27が設けられ、ガードリングガード26をガードリング受け27の凹部27aにリング状に配列されるように遊嵌したので、セグメント261が熱膨張しても、セグメント261のリング状の配列を乱すことなく、ガードリングガード26を熱膨張による破損からより確実に保護できる。   Further, since the guard ring receiver 27 is provided between the guard ring guard 26 and the susceptor 22 and the guard ring guard 26 is loosely fitted in the recess 27a of the guard ring receiver 27 so as to be arranged in a ring shape, the segment 261 is formed. Even if it is thermally expanded, the guard ring guard 26 can be more reliably protected from damage due to thermal expansion without disturbing the ring-shaped arrangement of the segments 261.

また、ガードリング25の加熱条件を、ウェハW及びガードリングガード26と同じにするために、ウェハW及びガードリングガード26と同じ材質のシリコンで構成し、これらを保持するガードリング受け27及びサセプタ22を石英で構成したので、ガードリング25の均熱性ひいてはウェハWの均熱性を一層向上させることができる。   Further, in order to make the heating condition of the guard ring 25 the same as that of the wafer W and the guard ring guard 26, the guard ring 25 is made of silicon made of the same material as the wafer W and the guard ring guard 26, and holds the guard ring receiver 27 and the susceptor. Since 22 is made of quartz, the thermal uniformity of the guard ring 25 and thus the thermal uniformity of the wafer W can be further improved.

以上述べたように実施の形態によれば、熱伝達によるガードリングの周縁部の温度低下を、ガードリングガードによりカバーすることができるので、半導体製造工程の一工程であるウェハの加熱処理工程で、ウェハの均熱性を安定して確保でき、正確な温度制御のもとにウェハを加熱処理できる。またガードリングの熱変動を抑え、ガードリングの寿命を長くすることができる。   As described above, according to the embodiment, the temperature decrease in the peripheral portion of the guard ring due to heat transfer can be covered by the guard ring guard. Therefore, in the wafer heat treatment process, which is one process of the semiconductor manufacturing process. Therefore, it is possible to stably ensure the thermal uniformity of the wafer and heat-treat the wafer under accurate temperature control. Moreover, the thermal fluctuation of the guard ring can be suppressed and the life of the guard ring can be extended.

なお、熱処理装置は、回転伝達機構が容器内に存在する実施の形態における枚葉式高速加熱処理装置に限定されない。例えば、加熱容器内にサセプタを回転させる内部ロータを設け、この内部ロータを真空壁を介して容器外に設けた外部ロータと磁気結合するようにして、容器内から回転伝達機構を取り去った装置にも適用が可能である。   The heat treatment apparatus is not limited to the single wafer high speed heat treatment apparatus in the embodiment in which the rotation transmission mechanism is present in the container. For example, in an apparatus in which an internal rotor for rotating a susceptor is provided in a heating container, and this internal rotor is magnetically coupled to an external rotor provided outside the container via a vacuum wall so that the rotation transmission mechanism is removed from the inside of the container. Is also applicable.

実施の形態における熱処理装置の一部を構成するウェハ保持部の平面図である。It is a top view of the wafer holding part which comprises a part of heat processing apparatus in embodiment. 図1のA−A断面拡大図である。It is an AA cross-sectional enlarged view of FIG. 実施の形態における枚葉式高速加熱処理装置の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the single-wafer | sheet-fed high-speed heat processing apparatus in embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

W 基板
10 加熱容器
22 サセプタ
25 ガードリング
26 ガードリングガード
27 ガードリング受け
30 ランプユニット(赤外放射源)
261 セグメント
W substrate 10 heating vessel 22 susceptor 25 guard ring 26 guard ring guard 27 guard ring receiver 30 lamp unit (infrared radiation source)
261 segments

Claims (5)

基板を収容する容器と、
前記容器外に設けられ、前記容器内に収容される前記基板を加熱する赤外放射源と、
前記容器内に設けられ、前記容器内に収容される前記基板を保持するサセプタと、
前記サセプタの内周縁部に設けた段差部上に直接保持されて、前記基板の周縁部を下方から支持するリング状のガードリングと、
前記サセプタの前記段差部より外周に設けた凹部上に保持されて、前記ガードリングの外周部に、前記ガードリングに対して近接させてリング状に配設されると共に、上面が前記ガードリングの上面と略面一になるように配設され、前記ガードリングと同じ材料で構成されたガードリングガードと
を備えた熱処理装置。
A container for containing a substrate;
Provided outside the container, and the infrared radiation source to heat the substrate accommodated in the container,
Provided in the vessel, a susceptor for holding the substrate accommodated in the container,
A ring-shaped guard ring that is directly held on the stepped portion provided on the inner peripheral edge of the susceptor and supports the peripheral edge of the substrate from below ;
The susceptor is held in a recess provided on the outer periphery from the stepped portion , and is disposed in a ring shape on the outer periphery of the guard ring, in proximity to the guard ring , and the upper surface of the guard ring. A guard ring guard arranged to be substantially flush with the upper surface and made of the same material as the guard ring ;
The heat processing apparatus provided with.
前記ガードリングガードが、分割された複数のセグメントから構成されていることを特徴とする請求項1に記載の熱処理装置。   The heat treatment apparatus according to claim 1, wherein the guard ring guard includes a plurality of divided segments. 前記サセプタに設けた前記凹部と前記ガードリングガードとの間にガードリング受けが設けられ、
前記ガードリングガードは、前記ガードリング受けに設けた凹部に遊嵌されていることを特徴とする請求項2に記載の熱処理装置。
A guard ring receiver is provided between the concave portion provided in the susceptor and the guard ring guard,
The heat treatment apparatus according to claim 2, wherein the guard ring guard is loosely fitted on a recess provided in the guard ring receiver.
前記ガードリング及び前記ガードリングガードを前記基板と同じシリコンで構成し、
前記ガードリング受け及び前記サセプタを石英で構成したことを特徴とする請求項3に記載の熱処理装置。
The guard ring and to configure the guard ring guard in the same silicon as the substrate,
The heat treatment apparatus according to claim 3, characterized in that said guard ring receiver and the susceptor was made of quartz.
基板を収容した容器内の熱処理空間において、
前記基板の外周部に、リング状のガードリングを前記基板に対して近接させて配設し、
前記基板及び前記ガードリング前記容器外の赤外放射源から赤外線照射を行って前記基板を熱処理するに当り、
前記ガードリングの外周部に、前記ガードリングと同じ材料で構成されたガードリングガードを、前記ガードリングに対して近接させてリング状に配設すると共に、上面が前記ガードリングガードの上面と略面一になるように配設して、前記熱処理を行うことを特徴
とする熱処理方法。
In the heat treatment space in the container containing the substrate,
A ring-shaped guard ring is disposed in the vicinity of the substrate on the outer periphery of the substrate,
Per the annealing the substrate by performing infrared radiation from the outside of the container of the infrared radiation source to the substrate and the guard ring,
A guard ring guard made of the same material as the guard ring is arranged in a ring shape on the outer periphery of the guard ring, and the upper surface is substantially the same as the upper surface of the guard ring guard. A heat treatment method, wherein the heat treatment is performed so as to be flush with each other.
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