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JPH0542135B2 - - Google Patents
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JPH0542135B2 - - Google Patents

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JPH0542135B2
JPH0542135B2 JP13734986A JP13734986A JPH0542135B2 JP H0542135 B2 JPH0542135 B2 JP H0542135B2 JP 13734986 A JP13734986 A JP 13734986A JP 13734986 A JP13734986 A JP 13734986A JP H0542135 B2 JPH0542135 B2 JP H0542135B2
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chamber
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gate
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Kazuo Hiura
Ryoji Tsunoda
Kazumasa Makiguchi
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Kokusai Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体デバイスの製造過程において使
用される半導体基板の熱処理装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a heat treatment apparatus for semiconductor substrates used in the manufacturing process of semiconductor devices.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

半導体デバイスの製造過程において、熱処理は
不可欠な工程であるが、素子の微細化が進むにつ
れ、従来の電気炉による熱処理に限界がみえ始め
てきた。例えば、イオン打込み後の浅い接合形成
のための熱処理等をあげることができる。この問
題を解決するための手段として、ハロゲンランプ
によつて、ウエーハを直接、短時間加熱する方法
が有効であることがわかつている。更に、上記方
法は、イオン打込み後の熱処理の他、シリサイド
の形成や絶縁膜のリフロー、アロイの形成、電極
配線のシンタリング、薄い酸化膜や窒化膜の形成
等、熱処理にからむ多くの用途に、従来得られな
かつたメリツトを生ずることもわかつてきた。
Heat treatment is an essential step in the manufacturing process of semiconductor devices, but as elements become smaller and smaller, the limits of heat treatment using conventional electric furnaces are beginning to appear. For example, heat treatment for forming a shallow junction after ion implantation can be used. As a means to solve this problem, it has been found that a method of directly heating the wafer for a short time using a halogen lamp is effective. Furthermore, in addition to heat treatment after ion implantation, the above method can be used for many applications related to heat treatment, such as silicide formation, insulating film reflow, alloy formation, electrode wiring sintering, and thin oxide and nitride film formation. It has also been found that this technology can bring about benefits that were not available in the past.

第12図は従来広く用いられている棒状ハロゲ
ンランプによる熱処理装置の部分構成の説明用簡
略断面図である。
FIG. 12 is a simplified cross-sectional view for explaining a partial configuration of a heat treatment apparatus using a rod-shaped halogen lamp, which has been widely used in the past.

第12図において1は石英チヤンバ4内に設置
したウエーハ、5aはチヤンバ4の上部に配置さ
れウエーハ1の上面を加熱するための上面加熱源
で、横に並べた多数の棒状ハロゲンランプ2とミ
ラー3よりなる。5bはチヤンバ4の下部に配置
されウエーハ1の下面を加熱するための下面加熱
源で、縦に並べた多数の棒状ハロゲンランプ2と
ミラー3よりなる。
In FIG. 12, 1 is a wafer installed in a quartz chamber 4, and 5a is an upper surface heating source placed in the upper part of the chamber 4 to heat the upper surface of the wafer 1, including a large number of bar-shaped halogen lamps 2 and mirrors arranged horizontally. Consists of 3. Reference numeral 5b denotes a lower surface heating source disposed at the lower part of the chamber 4 for heating the lower surface of the wafer 1, and is composed of a large number of rod-shaped halogen lamps 2 and mirrors 3 arranged vertically.

このような熱処理装置が半導体デバイスの製造
プロセスに広く応用されるための重要な点はいく
つかあるが、主に均一な温度分布を達成できるこ
と及び良好な温度再現性が得られることの2点で
ある。
There are several important points for such heat treatment equipment to be widely applied to semiconductor device manufacturing processes, but the two main points are the ability to achieve uniform temperature distribution and the ability to obtain good temperature reproducibility. be.

第12図の装置はウエーハ1に近接して上下面
のランプ2群を配置することによつて、加熱効率
を良くするとともに、温度均一化をねらつたもの
であるが、次の点で、ウエーハ面内の温度分布を
均一にするのが困難である。
The apparatus shown in Fig. 12 aims to improve heating efficiency and equalize the temperature by arranging two groups of lamps on the upper and lower surfaces close to the wafer 1. It is difficult to make the in-plane temperature distribution uniform.

ウエーハ面内の温度分布を均一にするために
は、ウエーハ面内各部の熱収支のバランスがとれ
ていなければらない。
In order to make the temperature distribution within the wafer surface uniform, the heat balance of each part within the wafer surface must be balanced.

第12図の装置では、以下に述べるようにま
ず、ウエーハ面内各部に与えるランプ2群からの
エネルギー密度(照度分布)を均一化するのが、
理論的にも困難である。第2に、ウエーハ面内各
部からの放熱エネルギーを均一化するのも非常に
困難である。
In the apparatus shown in FIG. 12, as described below, the first step is to equalize the energy density (illuminance distribution) from the two groups of lamps applied to each part of the wafer surface.
It is also theoretically difficult. Secondly, it is very difficult to equalize the heat radiation energy from various parts within the wafer surface.

まず、照度分布であるが、第12図の装置で極
力均一な照度分布を得るように試みたとしよう。
その場合にも第13図のような効果が現実には起
こる。説明のため、第12図の上面及び下面加熱
源5a,5bを模式的に表すと、第14図示のよ
うになる。
First, regarding the illuminance distribution, let us assume that an attempt is made to obtain as uniform an illuminance distribution as possible using the apparatus shown in FIG.
Even in that case, the effect shown in FIG. 13 actually occurs. For the sake of explanation, the upper surface and lower surface heating sources 5a and 5b in FIG. 12 are schematically represented as shown in FIG. 14.

すなわち、ランプ2が同一の棒状ランプである
限り、A,Bの2方向即ちランプ群による加熱面
に平行でランプの長さ方向(または直角方向)と
それ以外の方向の照度分布が異なるのは避け難
い。その例を第13図に示す。また、第13図に
おいては、A方向の照度分布がほぼ均一である
が、そのような照度分布を得るのでさえ、次のよ
うな工夫をおこなう必要がある。
In other words, as long as the lamps 2 are the same rod-shaped lamps, the illuminance distribution in the two directions A and B, parallel to the heating surface by the lamp group (or in the perpendicular direction) and in other directions, is different. Hard to avoid. An example is shown in FIG. Further, in FIG. 13, the illuminance distribution in the direction A is almost uniform, but even in order to obtain such an illuminance distribution, it is necessary to take the following measures.

第1に、ランプ2のフイラメント6を高精度に
疎密巻きにする必要がある。第15図にそのよう
なランプの一例を示し、7は石英管である。フイ
ラメント6を疎密巻きにして、ランプ端方向の光
束(放射強度)を増すことにより、ランプの長さ
方向に対応するウエーハ周辺部の照度を補正す
る。
First, the filament 6 of the lamp 2 needs to be wound tightly and tightly with high precision. An example of such a lamp is shown in FIG. 15, where 7 is a quartz tube. By winding the filament 6 loosely and densely to increase the luminous flux (radiant intensity) toward the end of the lamp, the illuminance around the wafer corresponding to the length direction of the lamp is corrected.

第2にランプのゾーンコントロールを行い(本
発明者らが提案した実願昭58−178820号など)、
ランプに直角な方向の照度補正をおこなう。第1
6図はそのような補正を行つた場合のランプの位
置と光束の関係を示す特性図であり、○印はラン
プ位置を示す。更に、ランプ2のフイラメント6
の疎密巻きはランプの長さ方向の照度分布を一義
的に決めてしまうので、この効果を緩和するため
に、第12図に示すように、上下面のランプ2群
を互い直交させて(縦横に)配置したり、或い
は、リング状のランプ群を同心円状にして円形光
源と等価であるようにウエーハ1の上下に配置す
る等の方法が考えられはするが、後者の方法はラ
ンプの製造技術上はなはだしく困難であろう。以
上は熱の逃げ(放熱)がウエーハ各部で均一であ
るとした議論であるが、ウエーハ面内各部の放熱
条件が異なる場合、問題は更に複雑になる。
Second, perform lamp zone control (such as Utility Application No. 178820, proposed by the present inventors).
Performs illuminance correction in the direction perpendicular to the lamp. 1st
FIG. 6 is a characteristic diagram showing the relationship between the lamp position and the luminous flux when such correction is performed, and the circle mark indicates the lamp position. Furthermore, the filament 6 of the lamp 2
Since the loose and dense winding of the lamp uniquely determines the illuminance distribution in the length direction of the lamp, in order to alleviate this effect, the two groups of lamps on the upper and lower surfaces are arranged perpendicularly to each other (vertical and horizontal ) or, alternatively, a group of ring-shaped lamps may be arranged concentrically above and below the wafer 1 to be equivalent to a circular light source, but the latter method is difficult to manufacture. Technically, this would be extremely difficult. The above discussion assumes that heat escape (heat radiation) is uniform in each part of the wafer, but if the heat radiation conditions in each part of the wafer are different, the problem becomes even more complicated.

次に放熱条件について述べる。第12図の装置
には、事実上、ウエーハ1の搬入出口や、ガス導
入出ポートが必要である。第17図はこれらを設
けた従来装置の一例の全体構成を示す。9は石英
製のウエーハ搬送アーム、10はウエーハ搬入出
口、11は雰囲気ガス導入出ポートである。
Next, the heat dissipation conditions will be described. The apparatus shown in FIG. 12 practically requires an inlet/outlet for the wafer 1 and a gas inlet/outlet port. FIG. 17 shows the overall configuration of an example of a conventional device provided with these. 9 is a wafer transfer arm made of quartz, 10 is a wafer loading/unloading port, and 11 is an atmospheric gas introduction/output port.

このように装置を考えたとき、ウエーハ面各部
の放熱条件は一様ではあり得ない。すなわち、ウ
エーハ搬入出口10や雰囲気ガス導入出ポート1
1に近接したウエーハ面端部位からの放熱量(単
位面積当たりの放熱エネルギー)は他の部位から
の放熱量よりも通常大きくなり、この効果に対す
る補正が更に必要になる。例えば、第12図や第
17図のミラー3の形状は、ランプ2のゾーンコ
ントロールによる、ウエーハ周辺部の照度補正が
効果的であるように、指向性をもつた形状が選ば
れている。
When considering the apparatus in this way, the heat dissipation conditions for each part of the wafer surface cannot be uniform. That is, the wafer loading/unloading port 10 and the atmospheric gas inlet/outlet port 1
The amount of heat radiation (radiation energy per unit area) from the end portion of the wafer surface close to 1 is usually larger than the amount of heat radiation from other portions, and further correction for this effect is required. For example, the shape of the mirror 3 in FIGS. 12 and 17 is selected to have directivity so that illuminance correction around the wafer by zone control of the lamp 2 is effective.

但し、ランプ2のゾーンコントロールや疎密巻
きによつて、ウエーハ面内温度分布を均一化する
ことは、上記理由によつて極めて困難であるた
め、本発明者らはウエーハ1を回転させることに
よつて回転方向(θ方向)の温度分布を均一化
し、半径方向(r方向)のみをゾーンコントロー
ルによつて補正する装置を考案した(特開昭59−
119932号、実願昭59−155131号など)。上記装置
はイオン打込み後の熱処理や、シリサイド膜の熱
処理後のシート抵抗分布の均一性データから極め
て有効に機能することが証明されている。しか
し、ウエーハが受ける熱応力は、回転速度を非常
に高速(120rpm以上)にしない限り、本質的に、
第17図で回転しない場合と同様であり、1100℃
以上の高温で熱処理する際にはウエーハ周辺部に
スリツプラインを発生させる問題がある。また、
回転速度120rpmは、構造上、上記装置のとり得
る限界である。更に、回転速度の高速化は機構上
の困難が伴うばかりでなく、ウエーハに対する強
制対流による冷却効果が無視できない問題になる
であろう。
However, for the reasons mentioned above, it is extremely difficult to make the temperature distribution within the wafer surface uniform by zone control or dense and dense winding of the lamp 2. We devised a device that equalized the temperature distribution in the rotational direction (θ direction) and corrected only the radial direction (r direction) by zone control (Japanese Patent Application Laid-Open No. 1983-1999-
119932, Jitsugan No. 155131, etc.). It has been proven that the above device functions extremely effectively based on data on the uniformity of sheet resistance distribution after heat treatment after ion implantation and after heat treatment of the silicide film. However, the thermal stress experienced by the wafer is essentially
It is the same as when it does not rotate in Figure 17, and the temperature is 1100℃.
When performing heat treatment at higher temperatures, there is a problem in that slip lines are generated around the wafer. Also,
A rotation speed of 120 rpm is the limit that the above device can achieve due to its structure. Furthermore, increasing the rotational speed not only brings about mechanical difficulties, but also the cooling effect of forced convection on the wafer becomes a non-negligible problem.

一方、温度再現性につていも考慮しなければな
らない。ウエーハの温度をコントロールする手段
として、ウエーハの直接測温技術(本発明者らが
提案した特願昭60−252818など)がある。第18
図に、ウエーハを回転できるようにした装置(特
願昭59−119932号、実願昭59−155131号など)に
上記ウエーハ温度測定系を付加した装置の例を示
す。12は石英チヤンバ4に溶接により取り付け
られた石英製円筒状の測温ポート、13はフツ化
カルシウム製の測温窓、14は測温波長が5μm以
上の放射温度計、15は石英デイスク16を浮揚
回転させるための石英治具である。
On the other hand, temperature reproducibility must also be considered. As a means of controlling the temperature of the wafer, there is a technology for directly measuring the temperature of the wafer (such as Japanese Patent Application No. 60-252818 proposed by the present inventors). 18th
The figure shows an example of an apparatus in which the above-mentioned wafer temperature measurement system is added to an apparatus capable of rotating a wafer (Japanese Patent Application No. 119932/1982, Utility Application No. 155131/1982, etc.). 12 is a cylindrical temperature measurement port made of quartz attached to the quartz chamber 4 by welding, 13 is a temperature measurement window made of calcium fluoride, 14 is a radiation thermometer with a temperature measurement wavelength of 5 μm or more, and 15 is a quartz disk 16. This is a quartz jig for floating and rotating.

この装置でウエーハの熱処理をおこなつたとこ
ろ、測温ポート12がウエーハ1の温度分布に影
響を与えることがわかつた。第19図に、上記熱
処理後のイオン打込みウエーハのシート抵抗分布
の一例を示す。この第19図からウエーハ中心の
シート抵抗が測温ポート12の存在により影響を
受けて大きくなつていることが判る。理論計算に
より確認したところ、この効果はウエーハ面各部
から測温ポート12をみた立体角の相異に依存す
ることがわかつた。すなわち、測温ポート12は
ウエーハ1に対するヒートシンクとして作用し、
石英チヤンバ4の上面(測温ポート12のある
面)およびその側のランプ2、ミラー3系(上面
加熱源5a)をウエーハ1から離すことによつて
この効果を緩和し、あるいはほとんどなくすこと
ができるのである。しかし、上面加熱源5aをウ
エーハ1から離すことによつて、加熱効率は悪く
なり、ウエーハ周辺部に対する照度補正はより困
難となる欠点がある。なお、ウエーハの測温はウ
エーハ表面状態の依存性が少ない(パターンがな
い)ウエーハの裏面からおこなうのが理想であ
る。しかし、ウエーハの回転機能を有した状態
(第18図で15,16のある状態)でウエーハ
裏面から測温することは非常に困難である。この
このとも第18図の装置の欠点としてあげること
ができる。
When a wafer was heat-treated using this apparatus, it was found that the temperature measurement port 12 affected the temperature distribution of the wafer 1. FIG. 19 shows an example of the sheet resistance distribution of the ion-implanted wafer after the heat treatment. It can be seen from FIG. 19 that the sheet resistance at the center of the wafer is influenced by the presence of the temperature measurement port 12 and becomes large. When confirmed by theoretical calculations, it was found that this effect depends on the difference in the solid angle when the temperature measurement port 12 is viewed from each part of the wafer surface. That is, the temperature measurement port 12 acts as a heat sink for the wafer 1,
This effect can be alleviated or almost eliminated by separating the upper surface of the quartz chamber 4 (the surface where the temperature measurement port 12 is located) and the lamp 2 and mirror 3 system (upper surface heating source 5a) on that side from the wafer 1. It can be done. However, by separating the upper surface heating source 5a from the wafer 1, there is a drawback that the heating efficiency deteriorates and it becomes more difficult to correct the illuminance around the wafer. Note that it is ideal to measure the temperature of the wafer from the back surface of the wafer, which is less dependent on the wafer surface condition (there is no pattern). However, it is very difficult to measure the temperature from the back surface of the wafer in a state where the wafer has a rotation function (states 15 and 16 in FIG. 18). Both of these can be cited as drawbacks of the apparatus shown in FIG.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

上記の説明より明らかなように、従来、雰囲気
ガス導入出ポート11及びウエーハ搬入出口10
を側面に有するチヤンバ4内に、ウエーハ1を載
置したデイスク16を治具15上に回転自在に支
持し、チヤンバ4の上部及び下部にそれぞれ上面
加熱源5a及び下面加熱源5bを配置せしめてな
る半導体基板の熱処理装置においては、ウエーハ
面内の温度分布を均一化にし、かつ良好な温度再
現性を得るべく、上面、下面加熱源5a,5bの
ランプ2のフイラメント6を疎密巻きにすると共
に上面、下面加熱源5a,5bのランプ2群を直
交配置してランプ2の長さ方向に対応するウエー
ハ周辺部の照度を補正したり、ランプ2のゾーン
コントロールを行つてランプと直角方向の照度を
補正したり、またデイスク16を回転してウエー
ハ1を回転させ、ウエーハの回転方向の温度分布
の均一化を図るようにしても、フイラメント6を
高精度に疎密巻きにしたランプ2の製作が極めて
困難なこと、チヤンバ4の側部にウエーハ搬入出
口10及び雰囲気ガス導入出ポート11が設けら
れており、これらに近接したウエーハ両端部位と
他の部位の放熱量が異なること、ウエーハ1を高
速回転させることが困難であり、ウエーハ周辺部
にスリツプラインを発生させる問題があること、
ウエーハの裏面側に回転機構を設けてあり、当該
回転機構が邪魔になるため、ウエーハの裏面側か
らの測温が極めて困難であること、ウエーハの上
面側から測温した場合は当該温度測定系がウエー
ハの温度分布に影響を与えること等により、ウエ
ーハ面各部の熱収支のバランスをとり、言い換え
れば、ウエーハ面内各部に与える加熱源からのエ
ネルギー密度(照度分布)の均一化とウエーハ面
内各部からの放熱エネルギーの均一化を図つてウ
エーハ周辺部にスリツプラインを発生することな
くウエーハ面内の温度分布を均一化することが極
めて困難であると共に、ウエーハの裏面側からの
測温をウエーハの温度分布に影響を与えることな
く安定に容易に行つて良好な温度再現性を得るこ
とができないという問題点がある。
As is clear from the above description, conventionally, the atmospheric gas introduction/output port 11 and the wafer loading/unloading port 10
A disk 16 on which a wafer 1 is mounted is rotatably supported on a jig 15 in a chamber 4 having a side surface, and an upper heating source 5a and a lower heating source 5b are arranged at the upper and lower parts of the chamber 4, respectively. In this semiconductor substrate heat treatment apparatus, in order to equalize the temperature distribution within the wafer surface and obtain good temperature reproducibility, the filaments 6 of the lamps 2 of the upper and lower surface heating sources 5a and 5b are wound loosely and tightly. By orthogonally arranging two groups of lamps (upper and lower heating sources 5a and 5b), the illuminance around the wafer corresponding to the length direction of the lamps 2 can be corrected, and by performing zone control of the lamps 2, the illuminance in the direction perpendicular to the lamps can be adjusted. Even if the disk 16 is rotated to rotate the wafer 1 to make the temperature distribution uniform in the direction of rotation of the wafer, it is possible to manufacture the lamp 2 in which the filament 6 is wound with high accuracy. It is extremely difficult to move the wafer 1 at high speed because the wafer loading/unloading port 10 and atmospheric gas inlet/outlet port 11 are provided on the side of the chamber 4, and the amount of heat dissipated between the two ends of the wafer and the other portions adjacent to these is different. It is difficult to rotate the wafer, and there is a problem of creating slip lines around the wafer.
There is a rotating mechanism on the back side of the wafer, and this rotating mechanism gets in the way, so it is extremely difficult to measure the temperature from the back side of the wafer.If you measure the temperature from the top side of the wafer, the temperature measurement system By influencing the temperature distribution of the wafer, etc., the heat balance of each part of the wafer surface is balanced.In other words, the energy density (illuminance distribution) from the heating source applied to each part of the wafer surface is made uniform and the energy density within the wafer surface is balanced. It is extremely difficult to equalize the heat dissipation energy from each part and to equalize the temperature distribution within the wafer surface without creating a slip line around the wafer. There is a problem in that it is not possible to stably and easily obtain good temperature reproducibility without affecting the temperature distribution.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明装置は上記問題点を解決するため、第1
図示のように側面下方部36に雰囲気ガス導入、
導出ポート20,21を有するチヤンバ4内にウ
エーハ1を載置したウエーハホルダ8のシヤフト
28を垂設し、このシヤフト28はチヤンバ4の
下端のウエーハ搬入出口10を開閉するゲート2
2に回転方向に自由で、かつ軸方向に移動可能に
支持し、このゲート22をベース37に上下動自
在に支持すると共に上下動装置38に連結せし
め、上記シヤフト28の下部に回転駆動装置27
と上下動装置26を連結し、チヤンバ4の上部及
び側部にそれぞれウエーハ1の上面加熱源5a及
び側面加熱源5cを配置せしめてなる構成とした
ものである。
In order to solve the above problems, the device of the present invention has the following features:
Atmospheric gas is introduced into the lower part 36 of the side surface as shown in the figure.
A shaft 28 of a wafer holder 8 on which a wafer 1 is placed is vertically disposed in a chamber 4 having outlet ports 20 and 21, and this shaft 28 is connected to a gate 2 that opens and closes a wafer loading/unloading port 10 at the lower end of the chamber 4.
The gate 22 is supported on the base 37 so as to be freely rotatable and movable in the axial direction.
and a vertical movement device 26, and a top surface heating source 5a and a side surface heating source 5c for the wafer 1 are arranged at the top and side portions of the chamber 4, respectively.

〔作用〕[Effect]

このようにチヤンバ4の上部及び側部にそれぞ
れウエーハ1の上面加熱源5a及び側面加熱源5
cを配置したので、ウエーハ面内各部に上面加熱
源5aから与えられる照度分布はウエーハ中心よ
りウエーハ端に行くに従つて低下するのに対し、
側面加熱源5cから与えられる照度分布は逆にウ
エーハ中心よりウエーハ端に行くに従つて上昇す
るため、ウエーハ面内各部に両加熱源5a,5c
から与えられる照度分布は均一化され、加熱源5
a,5cとしてフイラメントを疎密巻きにせず、
均一巻きにした安価で製作容易なランプを使用で
きる。
In this way, a top heating source 5a and a side heating source 5 of the wafer 1 are provided at the top and side of the chamber 4, respectively.
c, the illuminance distribution given from the upper surface heating source 5a to each part within the wafer surface decreases from the center of the wafer to the edge of the wafer.
Conversely, the illuminance distribution given by the side heating source 5c increases from the center of the wafer to the edge of the wafer, so both heating sources 5a and 5c are applied to various parts of the wafer surface.
The illuminance distribution given by the heating source 5 is made uniform, and
As a, 5c, the filament is not wound tightly,
An inexpensive and easy-to-manufacture lamp with uniform winding can be used.

チヤンバ4の側面下部36に雰囲気ガス導入、
導出ポート20,21を有し、チヤンバ4の下端
にウエーハ搬入出口10を設けており、このウエ
ーハ搬入出口10及び雰囲気ガス導入、導出ポー
ト20,21とウエーハ面部位との間が離間して
いてウエーハ11面内各部の放熱条件が一様であ
ること、ウエーハ1を回転駆動装置27により回
転したり、ウエーハ1の軸方向位置(高さ)を上
下動装置26により調整したり、あるいは各加熱
源5a,5cに投入する電力配分をコントロール
したりすることができることによりウエーハ面各
部に対する熱収支を均一にできる。
Atmospheric gas is introduced into the lower side 36 of the chamber 4,
A wafer loading/unloading port 10 is provided at the lower end of the chamber 4, and the wafer loading/unloading port 10, atmospheric gas introduction/exiting ports 20, 21, and the wafer surface are spaced apart from each other. The heat dissipation conditions for each part within the surface of the wafer 11 should be uniform, the wafer 1 should be rotated by the rotary drive device 27, the axial position (height) of the wafer 1 should be adjusted by the vertical movement device 26, or each heating By being able to control the power distribution applied to the sources 5a and 5c, the heat balance for each part of the wafer surface can be made uniform.

即ち、ウエーハ面内各部に上面、側面加熱源5
a,5cから与えられる照度分布の均一化とウエ
ーハ面内各部からの放熱エネルギーの均一化を図
つてウエーハ周辺部にスリツプラインを発生する
ことなくウエーハ面内の温度分布を均一にでき
る。
That is, the top and side heating sources 5 are provided at various parts within the wafer surface.
By making uniform the illuminance distribution given by a and 5c and making uniform the heat dissipation energy from various parts within the wafer surface, it is possible to make the temperature distribution within the wafer surface uniform without creating a slip line at the periphery of the wafer.

また、チヤンバ4の側面下部36に、斜め下方
より温度測定を行う放射温度計14によるウエー
ハ温度測定系を設けることができるので、ウエー
ハの裏面側に設けたウエーハホルダ8、そのシヤ
フト28及びゲート22等が邪魔になつたり、温
度測定系がウエーハ面内の温度分布を乱すことが
なく、ウエーハの測温をウエーハの斜め下方より
極めて容易に安定に行うことができ、良好な温度
再現性を得ることができる。
Furthermore, since a wafer temperature measurement system using a radiation thermometer 14 that measures temperature from diagonally below can be installed at the lower side surface 36 of the chamber 4, the wafer holder 8, its shaft 28, and gate 22 provided on the back side of the wafer can be installed. etc., and the temperature measurement system does not disturb the temperature distribution within the wafer surface, making it possible to measure the temperature of the wafer very easily and stably from diagonally below the wafer, achieving good temperature reproducibility. be able to.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明装置の一実施例の構成を示す縦
断面図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the structure of an embodiment of the apparatus of the present invention.

まず、その構成を説明する。 First, its configuration will be explained.

第1図において4は石英チヤンバ、5a,5c
はそれぞれチヤンバ4の上部及び側部に配置した
上面、側面加熱源で、チヤンバ4内の石英製ウエ
ーハホルダ8に載置されたウエーハ1を上面及び
側面から加熱するためのものである。
In Figure 1, 4 is a quartz chamber, 5a, 5c
are top and side heating sources disposed at the top and side of the chamber 4, respectively, for heating the wafer 1 placed on the quartz wafer holder 8 in the chamber 4 from the top and side.

上面加熱源5aは例えば多数の棒状ランプ2を
第1図及び第2図示のように縦および横に並べて
配置し(直交配置し)、あるいは第3図示のよう
に縦または横に並べて配置し、水冷通路17を有
するミラー3を併設してなる。19は端子台、1
8はランプ2に通電するためのリード線である。
The upper surface heating source 5a includes, for example, a large number of rod-shaped lamps 2 arranged vertically and horizontally (orthogonally arranged) as shown in FIGS. 1 and 2, or vertically or horizontally arranged as shown in the third figure. A mirror 3 having a water cooling passage 17 is also provided. 19 is a terminal block, 1
8 is a lead wire for supplying electricity to the lamp 2.

側面加熱源5cは、例えば多数の棒状ランプ2
を第1図,第4図示のように4本ずつ水平に四角
形に組んで多段に配置(四角筒状に並べて配置)
するか、第7図示のように垂直に円筒状に並べて
配置し、あるいは曲率半径が小さく長尺の多数の
U字状ランプ2aを第5図示のように垂直に円筒
状に並べて配置するか、曲率半径が大きく長さの
短い多数のU字状ランプ2aを第6図示のように
交互に180°向きを換えて水平に多段に配置(円筒
状に並べて配置)する。そして上面加熱源5aと
同様に水冷通路17を有するミラー3を併設して
構成する。
The side heating source 5c is, for example, a large number of rod-shaped lamps 2.
As shown in Figures 1 and 4, four pieces are arranged horizontally in a rectangular shape in multiple stages (arranged in a square tube shape).
Alternatively, the lamps may be arranged vertically in a cylindrical shape as shown in the seventh figure, or a large number of long U-shaped lamps 2a with a small radius of curvature may be arranged vertically in a cylindrical shape as shown in the fifth figure. A large number of U-shaped lamps 2a having a large radius of curvature and a short length are arranged horizontally in multiple stages (arranged in a cylindrical shape) with their directions alternately changed by 180 degrees as shown in FIG. Similarly to the upper surface heating source 5a, a mirror 3 having a water cooling passage 17 is also provided.

ウエーハホルダ8のシヤフト28はチヤンバ4
の下端のウエーハ搬入出口10を開閉するゲート
22に回転方向に自由で、かつ軸方向に移動可能
に支持する。ゲート22はベース37に上下動自
在に支持すると共に上下動用シリンダ38に連結
する。また、シヤフト28の下部に回転伝達機構
29を介してウエーハ回転用モータ27を連結す
ると共に当該シヤフト28の下端に上下動用シリ
ンダ26を連結せしめる。
The shaft 28 of the wafer holder 8 is connected to the chamber 4
It is freely supported in the rotational direction and movable in the axial direction by a gate 22 that opens and closes the wafer loading/unloading port 10 at the lower end. The gate 22 is supported by a base 37 so as to be movable up and down, and is connected to a cylinder 38 for vertical movement. Further, a wafer rotation motor 27 is connected to the lower part of the shaft 28 via a rotation transmission mechanism 29, and a vertical movement cylinder 26 is connected to the lower end of the shaft 28.

23はゲート22の上面に設けられた石英壁、
24はシヤフト28をゲート22に回転方向に自
由で、かつ軸方向に移動可能に支持するためのベ
アリングである。
23 is a quartz wall provided on the upper surface of the gate 22;
24 is a bearing for supporting the shaft 28 on the gate 22 so as to be free in the rotational direction and movable in the axial direction.

ゲート22には水冷通路17を有するミラー3
を併設する。25a,25bはミラー3の水冷通
路17に冷却水を導入、導出するためのポートで
ある。
A mirror 3 having a water cooling passage 17 is provided at the gate 22.
will be attached. 25a and 25b are ports for introducing and leading out cooling water to the water cooling passage 17 of the mirror 3.

チヤンバ4の側面下部(ベース部)36に雰囲
気ガス導入、導出ポート20,21を設ける。2
0aはチヤンバ4の内壁との間に雰囲気ガス流路
を形成するための石英壁、30は加熱雰囲気をシ
ールするためのシール材(Oリング)である。
Atmospheric gas introduction and extraction ports 20 and 21 are provided at the lower side surface (base portion) 36 of the chamber 4 . 2
0a is a quartz wall for forming an atmospheric gas flow path between the inner wall of the chamber 4, and 30 is a sealing material (O ring) for sealing the heated atmosphere.

同じくチヤンバ4の側面下部36には斜め下方
より温度測定を行うための測温ポート12を設
け、その測温窓13に放射温度計14を対向配置
する。
Similarly, a temperature measurement port 12 for measuring temperature from diagonally below is provided in the lower side surface 36 of the chamber 4, and a radiation thermometer 14 is disposed opposite to the temperature measurement window 13 of the temperature measurement port 12.

次に本実施例の作用を説明する。 Next, the operation of this embodiment will be explained.

ウエーハホルダ8にウエーハ1を載置し、この
ウエーハホルダ8をゲート22と一緒にシリンダ
38によりベース37に対して上動させ、ウエー
ハ1をチヤンバ4内に搬入すると共に、チヤンバ
4の下端のウエーハ搬入出口10をゲート22に
より密閉する。またウエーハホルダ8はシリンダ
26によりゲート22に対して上動させてチヤン
バ4内の所定位置まで上動させる。
The wafer 1 is placed on the wafer holder 8, and the wafer holder 8 is moved upward with respect to the base 37 by the cylinder 38 together with the gate 22, and the wafer 1 is carried into the chamber 4, and the wafer at the lower end of the chamber 4 is The loading/unloading port 10 is sealed with a gate 22. Further, the wafer holder 8 is moved upward relative to the gate 22 by the cylinder 26 to a predetermined position within the chamber 4 .

しかる後、雰囲気ガスを雰囲気ガス導入ポート
20より導入し、雰囲気ガス導入ポート21より
導出する。そしてウエーハホルダ8をウエーハ回
転用モータ27により回転させると共に上面、側
面加熱源5a,5cのランプ2または2aに端子
台19よりリード線18を介して通電し、チヤン
バ4内のウエーハ1を上面、側面より雰囲気ガス
中で回転させながら加熱処理する。この場合、上
面、側面加熱源5a,5c及びゲート22のミラ
ー3の水冷通路17に冷却水を流通してこれらを
水冷する。
Thereafter, atmospheric gas is introduced through the atmospheric gas introduction port 20 and led out through the atmospheric gas introduction port 21. Then, the wafer holder 8 is rotated by the wafer rotation motor 27, and the lamps 2 or 2a of the top and side heating sources 5a and 5c are energized from the terminal block 19 through the lead wire 18, and the wafer 1 in the chamber 4 is rotated on the top and side surfaces. Heat treatment is performed while rotating in atmospheric gas from the side. In this case, cooling water is passed through the water cooling passages 17 of the top and side heating sources 5a, 5c and the mirror 3 of the gate 22 to cool them with water.

加熱処理後のウエーハ1はシリンダ38により
下動させ、ウエーハ搬入出口10を開放してこれ
より搬出することができる。このとき、シリンダ
26によりウエーハ1の取り出し位置まで下動さ
せる。ウエーハ1の加熱処理は、下記に詳述する
ように均一な温度分布が得られること及び良好な
温度再現性が得られることにより極めて良好なも
のとなる。
The wafer 1 after the heat treatment is moved down by the cylinder 38, the wafer loading/unloading port 10 is opened, and the wafer 1 can be unloaded therefrom. At this time, the cylinder 26 moves the wafer 1 downward to the take-out position. The heat treatment of the wafer 1 is extremely good because a uniform temperature distribution and good temperature reproducibility are obtained, as will be described in detail below.

第1図の本実施例の特長は、ますウエーハ1の
上面と側面に加熱源5a,5c(ランプ群)を配
置したことである。上面加熱源5aのランプ配置
例として、第2図,第3図示のような配置が使用
でき、側面加熱源5cのランプ配置例として、第
4図〜第7図のような配置が採用できる。ランプ
製作の容易さから、上面加熱源5aのランプ配置
に第2図または第3図の配置を、側面加熱源5c
のランプ配置には第4図または第7図の配置を採
用するのが好ましい。
The feature of this embodiment shown in FIG. 1 is that heating sources 5a and 5c (lamp group) are arranged on the top and side surfaces of the wafer 1. As an example of the lamp arrangement of the top heat source 5a, the arrangement shown in FIGS. 2 and 3 can be used, and as an example of the lamp arrangement of the side heat source 5c, the arrangement as shown in FIGS. 4 to 7 can be adopted. For ease of lamp manufacture, the lamp arrangement of the top heating source 5a is as shown in FIG. 2 or 3, and the side heating source 5c is
It is preferable to adopt the arrangement shown in FIG. 4 or 7 for the lamp arrangement.

上面、側面におけるランプ配置には特別な特長
はない。たとえば第3図のランプ配置に対して第
2図のランプ配置は放射光束が倍になる(ウエー
ハ1に、より多くのエネルギーを投入できる)と
いう点でのみ異なると考えてよい。本実施例の要
旨はウエーハ1に対して、上面と側面にそれぞれ
均等な発光面(エネルギー放射面)を有するよう
にランプ群を配置することにあるのであつて、各
面に特別な強度分布をもたせる必要はないのであ
る。従つて、ランプ単体においても、第15図示
のようにフイラメント6を疎密巻きにする必要は
ない(均等巻きでよい)。その理由を次に説明す
る。
There are no special features in the lamp arrangement on the top or side surfaces. For example, it can be considered that the lamp arrangement of FIG. 2 differs from the lamp arrangement of FIG. 3 only in that the emitted light flux is doubled (more energy can be input to the wafer 1). The gist of this embodiment is to arrange the lamps so that each of the top and side surfaces of the wafer 1 has an equal light emitting surface (energy emitting surface), and to create a special intensity distribution on each surface. There is no need to hold it. Therefore, even in a single lamp, it is not necessary to wind the filament 6 in a loosely and densely wound manner as shown in FIG. 15 (it may be wound evenly). The reason for this will be explained next.

説明を容易にするために、第8図のような、円
筒状の、理想的な加熱系の計算結果について述べ
る。1はウエーハ、31は円板状の均一な上面光
源(上面加熱源5aに対応する)、32は円筒状
の均一な側面光源(側面加熱源5cに対応する)
である。底面にも加熱源があれば、全く理想的な
系となるが、実際にはウエーハ搬入出口10やゲ
ート22等が必要であるため、この部分に加熱源
はないとする。第9図は計算結果の一例で、ウエ
ーハ端における照度で正規化して図示したもので
ある。33は上面光源31のみによる照度曲線、
34は側面光源32のみによる照度曲線、35は
上面、側面光源31,32による照度曲線を重ね
合わせたときの照度分布曲線である。上面と側面
の放熱エネルギー密度の差異によつて照度分布曲
線35は変化するが、理論的には容易に直線状
(横軸に対して水平)にすることができる。上面
或いは側面光源のみでそのようなことは、ウエー
ハとの距離を非常に大きくとらない限り不可能で
ある(この場合、ウエーハ面の照度はほぼ距離の
2乗に反比例して減少するので、加熱効率は非常
に悪くなり現実的でない)。すなわち、上面、側
面光源31,32はウエーハ面の照度に対して相
反する効果(“相補効果”と呼ぶことにする)が
ある。
For ease of explanation, calculation results for an ideal cylindrical heating system as shown in FIG. 8 will be described. 1 is a wafer, 31 is a disk-shaped uniform top light source (corresponding to the top heating source 5a), and 32 is a cylindrical uniform side light source (corresponding to the side heating source 5c).
It is. A completely ideal system would be created if there was a heating source on the bottom surface as well, but since the wafer loading/unloading port 10, gate 22, etc. are actually required, it is assumed that there is no heating source in this area. FIG. 9 shows an example of the calculation results, normalized by the illuminance at the wafer edge. 33 is an illuminance curve generated only by the top light source 31;
Reference numeral 34 indicates an illuminance curve obtained only by the side light source 32, and 35 indicates an illuminance distribution curve when the illuminance curves obtained from the top and side light sources 31 and 32 are superimposed. The illuminance distribution curve 35 changes due to the difference in heat radiation energy density between the top surface and the side surface, but theoretically it can be easily made straight (horizontal to the horizontal axis). This is not possible with only a top or side light source unless the distance from the wafer is very large (in this case, the illuminance on the wafer surface decreases approximately in inverse proportion to the square of the distance, so heating (The efficiency would be very low and it would be impractical.) That is, the top and side light sources 31 and 32 have contradictory effects (referred to as "complementary effects") on the illuminance of the wafer surface.

以上は、加熱系を円筒状光源として、理想化し
た場合の説明であるが、上面、側面光源31,3
2として同一の、製作容易な棒状ランプ2を使用
して、第2図または第3図示のランプ配置の上面
加熱源5aを構成すると共に第4図または第7図
示のランプ配置の側面加熱光源5cを構成するこ
とにより円筒状光源よりも製作容易であり、実現
可能である。
The above description is based on an idealized heating system with a cylindrical light source.
Using the same easy-to-manufacture rod-shaped lamp 2 as the lamp arrangement shown in FIG. 2 or 3, the upper surface heating source 5a of the lamp arrangement shown in FIG. By configuring this, it is easier to manufacture than a cylindrical light source and can be realized.

円筒状光源では半径r方向のみの照度均一性を
論じれば良いが、第4図示の四角筒状光源では回
転方向(θ方向)の照度均一性についても考慮し
なければならな。上面加熱源5aによる照度分布
については第13図,第14図を用いてすでに説
明した。側面加熱源5bについてはどうであろう
か。側面加熱源5cの効果については第10図,
第11図に示すように、上面加熱源5aと正反対
のことが起こる。すなわち、A方向の方がB方向
の照度よりもウエーハ中心よりウエーハ端にいく
に従つて大きくなる。従つて、四角筒状のランプ
配置の場合でも、上面加熱源5aと側面加熱源5
cは相補的である。このことは、計算でも、実験
でも容易に確認することができる。
In the case of a cylindrical light source, it is sufficient to discuss the illuminance uniformity only in the radial r direction, but in the case of the rectangular cylindrical light source shown in FIG. 4, the illuminance uniformity in the rotational direction (θ direction) must also be considered. The illuminance distribution by the upper surface heating source 5a has already been explained using FIGS. 13 and 14. What about the side heating source 5b? The effect of the side heating source 5c is shown in Figure 10.
As shown in FIG. 11, the exact opposite occurs with the top heating source 5a. That is, the illuminance in the A direction becomes greater than the illuminance in the B direction as you go from the wafer center to the wafer edge. Therefore, even in the case of a square cylindrical lamp arrangement, the top heating source 5a and the side heating source 5
c is complementary. This can be easily confirmed by calculation or experiment.

理論的には、ウエーハ面上の微小エリヤA(r,
θ)から、上面加熱源5aを見た形態係数と、側
面加熱源5cを見た形態係数をそれぞれF1(r,
θ),F2(r,θ)とするとF1(r,θ)+F2(r,
θ)=1(但し、この場合、ウエーハの片面につい
てのみ考えている)となることが明らかなので、
ウエーハ面全域にわたつて相補効果のあることが
推察できるであろう。
Theoretically, a minute area A(r,
θ), the view coefficient when looking at the top heating source 5a and the view coefficient when looking at the side heating source 5c are respectively F 1 (r,
θ), F 2 (r, θ), then F 1 (r, θ) + F 2 (r,
Since it is clear that θ) = 1 (in this case, only one side of the wafer is considered),
It can be inferred that there is a complementary effect over the entire wafer surface.

以上は、照度分布(ウエーハの受理エネルギ
ー)の均一性についての説明であつた。ウエーハ
の放熱エネルギー分布についても考慮する必要が
ある。第1図に示す装置はウエーハ周辺の構造が
均等であり、ウエーハ搬入出口10及び雰囲気ガ
ス導入、導出ポート20,21とウエーハ面部位
との間に離間していて放熱エネルギー分布もまた
均等にできる長所がある。第17図と比較するこ
とにより、その効果が理解できるであろう。但
し、ミラー3の形状やランプ配置によつて、若干
の不均一を生ずる可能性があるが、ミラー相互の
反射による、多重反射効果はその不均一性を緩和
する。
The above was an explanation of the uniformity of the illuminance distribution (the energy received by the wafer). It is also necessary to consider the heat radiation energy distribution of the wafer. The apparatus shown in FIG. 1 has a uniform structure around the wafer, and the wafer loading/unloading port 10, atmospheric gas introduction/output ports 20, 21, and the wafer surface area are spaced apart from each other, so that the heat radiation energy distribution can also be made uniform. There are advantages. The effect can be understood by comparing it with FIG. 17. However, depending on the shape of the mirror 3 and the arrangement of the lamps, some non-uniformity may occur, but the multiple reflection effect due to mutual reflection between the mirrors alleviates the non-uniformity.

更に第1図の装置は、もし、温度分布の不均一
性を生じた場合の対応策として、θ方向に対して
はウエーハ1を回転し、r方向に対しては、ウエ
ーハ位置(高さ)を調節し、或いはランプに投入
する電力配分を補正することにより温度分布の不
均一性を容易に解決することができる。すなわ
ち、最も良好な温度分布を得るための、上記自由
度を有しているのである。
Furthermore, the apparatus shown in FIG. 1 rotates the wafer 1 in the θ direction and changes the wafer position (height) in the r direction as a countermeasure in the event of non-uniformity in temperature distribution. The non-uniformity of temperature distribution can be easily solved by adjusting the power distribution or correcting the distribution of power input to the lamps. In other words, it has the above-mentioned degree of freedom to obtain the best temperature distribution.

最後に、温度再現性を得るための、ウエーハ温
度の放射温度計14による直接測定について説明
する。第1図に示すように、チヤンバ4のベース
部36(チヤンバ内面側をミラー化したアルミ等
の金属を用い、水冷するか石英製とする)に斜め
下方より温度測定を行うための測温ポート12、
測温窓13、放射温度計14等のウエーハ温度測
定系を付加することによつて、ウエーハ温度の直
接測定が可能である。この場合、測温ポート12
の存在が、ウエーハ面内の温度分布を乱す可能性
はほとんど、或いは全くないと言つてよい。測温
ポート12のウエーハ温度に及ぼす影響は、ウエ
ーハ面内位置(r,θ)から、測温ポート12を
見た立体角をΩとすると、Ω/4πで推定できる
が、第1図のような構成においてΩは通常多く見
積もつても0.03rad以下であり、このときΩ/4π
は2.4×10-3となり、ほぼ無視できる値になるか
らである。
Finally, direct measurement of the wafer temperature by the radiation thermometer 14 in order to obtain temperature reproducibility will be described. As shown in Fig. 1, there is a temperature measurement port on the base part 36 of the chamber 4 (made of metal such as aluminum with mirrored inner surface of the chamber, water-cooled or made of quartz) for measuring temperature from diagonally below. 12,
By adding a wafer temperature measurement system such as a temperature measurement window 13 and a radiation thermometer 14, it is possible to directly measure the wafer temperature. In this case, temperature measurement port 12
It can be said that there is little or no possibility that the presence of the wafer will disturb the temperature distribution within the wafer surface. The influence of the temperature measurement port 12 on the wafer temperature can be estimated from the in-plane position (r, θ) of the wafer as Ω/4π, where Ω is the solid angle at which the temperature measurement port 12 is viewed, but as shown in Figure 1. In a typical configuration, Ω is usually less than 0.03rad at most, and in this case Ω/4π
is 2.4×10 -3 , which is an almost negligible value.

本発明における上下動装置26,38として
は、シリンダ以外にモータと、その回転を上下動
に変換するための機構を組み合わせた装置など公
知の手段を適用することができる。
As the vertical movement devices 26 and 38 in the present invention, in addition to cylinders, known means such as a device combining a motor and a mechanism for converting the rotation into vertical movement can be applied.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

上述の説明より明らかなように本発明によれ
ば、チヤンバ4の上部及び側部にそれぞれウエー
ハ1の上面加熱源5a及び側面加熱源5cを配置
したので、ウエーハ面内各部の照度分布を上面、
側面加熱源5a,5cによる照度の相補効果によ
り均一化できるばかりでなく、ウエーハ搬入出口
10及び雰囲気ガス導入、導出ポート20,21
とウエーハ面部位との間が離間していて放熱エネ
ルギー分布を均等にできること、ウエーハ1を回
転駆動装置27により回転したり、ウエーハの軸
方向位置を上下動装置26により調整したり、あ
るいは各加熱源5a,5cに投入する電力配分を
コントロールしたりすることができるので、ウエ
ーハ面各部の熱収支を均一にできるから、ウエー
ハ周辺部にスリツプラインを発生することなく、
ウエーハ面内の温度分布を均一にできる。
As is clear from the above description, according to the present invention, the top surface heating source 5a and the side heating source 5c of the wafer 1 are arranged at the top and side portions of the chamber 4, respectively, so that the illuminance distribution at each part within the wafer surface is adjusted to
Not only can the illuminance be made uniform due to the complementary effect of the side heating sources 5a and 5c, but also the wafer loading/unloading port 10 and atmospheric gas introduction/output ports 20, 21 can be made uniform.
The wafer 1 must be spaced apart from the wafer surface area so that the distribution of heat radiation energy can be made uniform, and the wafer 1 can be rotated by the rotary drive device 27, the axial position of the wafer can be adjusted by the vertical movement device 26, or each heating Since it is possible to control the power distribution input to the sources 5a and 5c, the heat balance can be made uniform at each part of the wafer surface, so there is no slip line at the periphery of the wafer.
Temperature distribution within the wafer surface can be made uniform.

また、チヤンバ4の側面下部36に斜め下方よ
り温度測定を行う放射温度計14によるウエーハ
温度測定系を設けることができるので、ウエーハ
の裏面側に設けたウエーハホルダ8、そのシヤフ
ト28及びゲート22等が邪魔になつたり、温度
測定系がウエーハ面内の温度分布を乱すことがな
く、ウエーハの測温をウエーハの斜め下方より極
めて容易に安定に行うことができ、良好な温度再
現性を得ることができる。
Further, since a wafer temperature measurement system using a radiation thermometer 14 that measures the temperature from diagonally below can be provided at the lower side 36 of the chamber 4, the wafer holder 8 provided on the back side of the wafer, its shaft 28, gate 22, etc. The temperature measurement system does not disturb the temperature distribution on the wafer surface, and the temperature of the wafer can be measured very easily and stably from diagonally below the wafer, and good temperature reproducibility can be obtained. I can do it.

更に、上面、側面加熱源5a,5cはフイラメ
ントを疎密巻きにしたランプではなく均等巻きに
した安価で製作容易なランプを用いて構成できる
こと、チヤンバ4の側面下部36に雰囲気ガス導
入、導出ポート20,21を設けたこと及びウエ
ーハ温度測定系を設けることができること、ウエ
ーハホルダ8のシヤフト28の下部、即ち、ウエ
ーハ搬入出口10を開閉するゲート22の位置よ
り下方に回転駆動装置27及び上下動装置26を
設けたことにより製作容易でありコンパクトな装
置を提供することができる。
Furthermore, the upper and side heating sources 5a and 5c can be constructed using inexpensive and easy-to-manufacture lamps with evenly wound filaments, rather than lamps with filaments wound loosely and densely, and atmospheric gas can be introduced into the lower side 36 of the chamber 4 and the outlet port 20 , 21 and a wafer temperature measuring system are provided, and a rotation drive device 27 and a vertical movement device are provided below the shaft 28 of the wafer holder 8, that is, below the position of the gate 22 that opens and closes the wafer loading/unloading port 10. By providing 26, it is possible to provide a compact device that is easy to manufacture.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明装置の一実施例の構成を示す縦
断面図、第2図及び第3図は本発明における上面
加熱源を構成するランプの配置例を示す斜視図、
第4図〜第7図は本発明における側面加熱源を構
成するランプの配置例を示す斜視図、第8図は本
発明における上面、側面加熱源を理想化した場合
の円筒状光源の説明図、第9図は第8図の円筒状
光源を用いた場合のウエーハ面各部の相対照度を
示す特性図、第10図は第4図示の側面加熱源の
説明図、第11図は第4図示の側面加熱源を用い
た場合のウエーハ面各部の照度を示す特性図、第
12図は従来広く用いられている棒状ランプによ
る熱処理装置の部分構成の説明用簡略断面図、第
13図は第12図示の装置を用いた場合のウエー
ハ面各部の照度を示す特性図、第14図は第12
図示の装置における上面、下面加熱源の説明図、
第15図は第12図示の装置に使用するランプの
説明図、第16図は第12図示の装置に使用した
上面、下面加熱源を用いた場合のランプ位置と光
束の関係を示す特性図、第17図は従来装置の一
例の全体構成を示す簡略斜視図、第18図は第1
7図の装置にウエーハの回転機構と温度測定系を
設けたときの簡略縦断面図、第19図は第18図
の装置を用いた場合のウエーハ面各部とシート抵
抗の関係を示す特性図である。 1……ウエーハ、2……棒状ハロゲンランプ、
2a……U字状ランプ、3……ミラー、4……石
英チヤンバ、5a……上面加熱源、5b……下面
加熱源、5c……側面加熱源、8……ウエーハホ
ルダ、10……ウエーハ搬入出口、12……測温
ポート、13……測温窓、14……放射温度計、
17……水冷通路、20……雰囲気ガス導入ポー
ト、21……雰囲気ガス導出ポート、22……水
冷ゲート、24……ベアリング、26……上下動
装置(シリンダ)、27……回転駆動装置(ウエ
ーハ回転用モータ)、28……シヤフト、36…
…チヤンバ4の側面下部(ベース部)、37……
ベース、38……上下動装置(シリンダ)。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the configuration of an embodiment of the apparatus of the present invention, FIGS. 2 and 3 are perspective views showing an example of the arrangement of lamps constituting the upper surface heating source in the present invention,
4 to 7 are perspective views showing examples of the arrangement of lamps constituting the side heating source in the present invention, and FIG. 8 is an explanatory diagram of the cylindrical light source when the top and side heating sources in the present invention are idealized. , FIG. 9 is a characteristic diagram showing the relative illuminance of each part of the wafer surface when the cylindrical light source shown in FIG. 8 is used, FIG. 10 is an explanatory diagram of the side heating source shown in FIG. 12 is a simplified cross-sectional view for explaining the partial configuration of a heat treatment apparatus using rod-shaped lamps, which has been widely used in the past, and FIG. A characteristic diagram showing the illuminance of each part of the wafer surface when the illustrated apparatus is used.
An explanatory diagram of the upper surface and lower surface heating sources in the illustrated device,
FIG. 15 is an explanatory diagram of the lamp used in the device shown in FIG. 12, and FIG. 16 is a characteristic diagram showing the relationship between the lamp position and luminous flux when the top and bottom heating sources used in the device shown in FIG. 12 are used. FIG. 17 is a simplified perspective view showing the overall configuration of an example of a conventional device, and FIG. 18 is a first
A simplified vertical cross-sectional view when the apparatus shown in Fig. 7 is equipped with a wafer rotation mechanism and a temperature measurement system, and Fig. 19 is a characteristic diagram showing the relationship between various parts of the wafer surface and sheet resistance when the apparatus shown in Fig. 18 is used. be. 1...Wafer, 2...Bar-shaped halogen lamp,
2a... U-shaped lamp, 3... Mirror, 4... Quartz chamber, 5a... Top heating source, 5b... Bottom heating source, 5c... Side heating source, 8... Wafer holder, 10... Wafer Carrying in/out exit, 12...Temperature measurement port, 13...Temperature measurement window, 14...Radiation thermometer,
17...Water cooling passage, 20...Atmospheric gas introduction port, 21...Atmospheric gas outlet port, 22...Water cooling gate, 24...Bearing, 26...Vertical movement device (cylinder), 27...Rotation drive device ( wafer rotation motor), 28...shaft, 36...
... lower side of chamber 4 (base part), 37...
Base, 38... Vertical movement device (cylinder).

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 側面下方部36に雰囲気ガス導入、導出ポー
ト20,21を有するチヤンバ4内にウエーハ1
を載置したウエーハホルダ8のシヤフト28を垂
設し、このシヤフト28にはチヤンバ4の下端に
ウエーハ搬入出口10を開閉するゲート22に回
転方向に自由で、かつ軸方向に移動可能に支持
し、このゲート22をベース37に上下動自在に
支持すると共に上下動装置38に連結せしめ、上
記シヤフト28の下部に回転駆動装置27と上下
動装置26を連結し、チヤンバ4の上部及び側部
にそれぞれウエーハ1の上面加熱源5a及び側面
加熱源5cを配置せしめてなる半導体基板の熱処
理装置。 2 上面加熱源5aは多数の棒状ランプ2を縦お
よび/または横に並べて配置し、側面加熱源5c
は多数の棒状ランプ2またはU字状ランプ2aを
筒状に並べて配置してなることを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載の半導体基板の熱処理装
置。 3 上面加熱源5a、側面加熱源5c及びゲート
22は冷却手段を備えていることを特徴とする特
許請求の範囲第1項及び第2項のいずれか1つに
記載の半導体基板の熱処理装置。 4 チヤンバ4の側面下部36には斜め下方より
温度測定を行う放射温度計14によるウエーハ温
度測定系を備えていることを特徴とする特許請求
の範囲第1項、第2項及び第3項のいずれか1つ
に記載の半導体基板の熱処理装置。
[Claims] 1. A wafer 1 is placed in a chamber 4 having atmospheric gas introduction and outlet ports 20 and 21 in the lower side portion 36.
A shaft 28 of a wafer holder 8 on which a wafer holder 8 is mounted is vertically disposed, and a gate 22 for opening and closing the wafer loading/unloading port 10 is supported on the shaft 28 at the lower end of the chamber 4 so as to be freely rotatable and movable in the axial direction. The gate 22 is supported on a base 37 so as to be movable up and down, and is connected to a vertical movement device 38, and the rotary drive device 27 and the vertical movement device 26 are connected to the lower part of the shaft 28, and the gate 22 is supported on a base 37 so as to be movable up and down. A heat processing apparatus for semiconductor substrates in which a top heating source 5a and a side heating source 5c are respectively arranged for the wafer 1. 2. The top heating source 5a has a large number of rod-shaped lamps 2 arranged vertically and/or horizontally, and the side heating source 5c
2. The heat treatment apparatus for semiconductor substrates according to claim 1, wherein the apparatus comprises a large number of rod-shaped lamps 2 or U-shaped lamps 2a arranged in a cylindrical shape. 3. The semiconductor substrate heat treatment apparatus according to claim 1, wherein the top heating source 5a, the side heating source 5c, and the gate 22 are provided with cooling means. 4. The lower side surface 36 of the chamber 4 is equipped with a wafer temperature measurement system using a radiation thermometer 14 that measures temperature from diagonally below. A heat treatment apparatus for a semiconductor substrate according to any one of the above.
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