JP2004134631A - Lamp heat treatment device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイスの製造プロセスにおいて、半導体ウェハの酸化処理または熱処理に使用するランプ熱処理装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、半導体ウェハに酸化を行なう際に、急速加熱および急速冷却が可能なランプ熱処理装置が用いられている。従来の熱処理装置は、金属製のチャンバ内に入れられた半導体ウェハをタングステンハロゲンランプ等の光照射により加熱する装置であって、チャンバには処理工程に応じて必要とする複数のプロセスガス源が接続されている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
このような従来のランプ熱処理装置について図面を参照して説明する。図2は従来のランプ熱処理装置の概略図である。従来の装置は、図2に示すように金属製のチャンバ201を有し、チャンバ201内にはランプ光源となるタングステンハロゲンランプ等からなるランプユニット202と、ランプユニット202を仕切る石英板203と、ウェハ204を水平に支持するシリコンカーバイド製支持リング205と、シリコンカーバイド製支持リング205を載せ、回転させる回転シリンダー206と、ウェハ204の裏面側にある放射温度計207とを備えている。
【0004】
また、チャンバ201はチャンバ201内にプロセスガスを供給するためのガス供給ライン208と、処理ガスを排出するためのガス排気ライン209が設けられている。回転シリンダー206は、駆動機構により回転し、ウェハ204をチャンバ201内で90回転/分で回転させることができる。放射温度計207はウェハ204の裏面からの放射光を受けて、温度に換算して温度測定をしている。なお、ウェハ204の面内の温度を読むため、ウェハ204の中心から外周の裏面の位置に複数の放射温度計を置いている。
【0005】
このような構造を有する従来のランプ熱処理装置を用いてウェハ204を熱処理する場合には、ウェハ204をチャンバ201内へ搬入し、シリコンカーバイド製支持リング205上に載せる。次いで、ガス供給ライン208から所望のプロセスガスを供給し、ランプユニット202を点灯してウェハ204を回転させながら熱処理を行なう。
【0006】
連続処理を行なう場合には、1枚目と2枚目以降の酸化膜厚差を無くすためのウェハ204が無い状態でランプユニット202を5〜10分点灯するプリヒート処理が行なわれる。その後、1枚目のウェハ204をチャンバ201内へ搬入し、1枚目のウェハ204の熱処理を行なう。1枚目のウェハ204の熱処理が終了し搬出後、2枚目のウェハ204をチャンバ201内へ搬入し熱処理が行なわれる。3枚目以降も前のウェハ204の処理が終了し搬出後、次のウェハ204をチャンバ201内へ搬入し熱処理が行なわれる。
【0007】
【特許文献1】
特開平5−13355号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
従来のランプ熱処理装置では、連続処理において1枚目の前に5〜10分のプリヒート処理を設けてチャンバ内を温めないと1枚目と2枚目以降の酸化膜厚に差が生じ、1枚目だけが薄くなる。
【0009】
しかしながら、プリヒート処理を行なうとシリコンカーバイド製支持リングの温度が過度に上昇し、1枚目のウェハ投入時にウェハの中心と外周とに100℃以上の温度差が生じるので、ウェハ跳ねやウェハ割れが生じる。
【0010】
また、プリヒート処理後、シリコンカーバイド製支持リングの温度が十分に下がるように、長時間の自然冷却時間を設けるとウェハの中心と外周との温度差が100℃以下になりウェハ跳ねやウェハ割れを防ぐことができるが、チャンバ内が冷えてしまうので、1枚目と2枚目以降の酸化膜厚に差が生じて1枚目だけが薄くなる。
【0011】
つまり、従来のランプ熱処理装置では、連続処理において1枚目と2枚目以降との酸化膜厚差を無くすことと、1枚目のウェハ跳ねやウェハ割れ防止することはトレードオフの関係になり、双方満足することができない。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明のランプ熱処理装置は、チャンバ内の上部に設けた加熱用のランプユニットと、前記チャンバ内の下部に設けた放射温度計と、前記チャンバ内に設けたウェハを載せる支持リングと、前記支持リングを載せ、回転させる回転シリンダーとを備え、前記支持リングを冷却する冷却機構とを有することを特徴とする。
【0013】
この構成により、連続処理においてプリヒート処理後の1枚目のウェハが投入される前にチャンバ内は冷まさず、支持リングのみを短時間に冷却することができる。したがって、1枚目のウェハ投入時に、ウェハの中心と外周との温度差が100℃以下に抑えられ、ウェハ跳ねやウェハ割れを防止することができる。また、チャンバ内は温まったままなので、1枚目と2枚目以降の膜厚差も生じない。
【0014】
上記のランプ熱処理装置において、前記冷却機構は、前記支持リングに冷却用ガスを吹き付けるガスラインであることが好ましい。
【0015】
上記のランプ熱処理装置において、前記冷却用ガスにヘリウムガスを用いることが好ましい。
【0016】
上記のランプ熱処理装置において、前記冷却機構は、前記支持リングを冷却する冷却用リングであることが好ましい。
【0017】
上記のランプ熱処理装置において、前記冷却用リングは、上下運動して前記支持リングの裏面と接触することが好ましい。
【0018】
上記のランプ熱処理装置において、前記支持リングは、シリコンカーバイド製であることが好ましい。
【0019】
上記のランプ熱処理装置において、前記冷却用リングは、シリコンカーバイド製であることが好ましい。
【0020】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図1は本実施形態に係わるランプ熱処理装置の概略図である。
【0021】
本発明のランプ熱処理装置は、図1に示すように、金属製のチャンバ101を有し、チャンバ101内にはランプ光源となるタングステンハロゲンランプ等からなるランプユニット102と、ランプユニット102を仕切る石英板103と、ウェハ104を水平に支持するシリコンカーバイド製支持リング105と、シリコンカーバイド製支持リング105を載せる回転シリンダー106と、ウェハ104の裏面側にある放射温度計107と、シリコンカーバイド製支持リング105のみを短時間に冷却するための冷却用ガスライン110もしくはシリコンカーバイド製冷却用リング111を備えている。
【0022】
また、チャンバ101はチャンバ101内にプロセスガスを供給するためのガス供給ライン108と、処理ガスを排出するためのガス排気ライン109が設けられている。回転シリンダー106は、駆動機構により回転し、ウェハ104をチャンバ101内で90回転/分で回転させることができる。放射温度計107はウェハ104の裏面からの放射光を受けて、温度に換算して温度測定をしている。なお、ウェハ104の面内の温度を読むため、ウェハ104の中心から外周の裏面の位置に複数の放射温度計を置いている。
【0023】
冷却用ガスライン110は、シリコンカーバイド製支持リング105に向いており、冷却用ガスを直接吹き付けられる。また、冷却用ガスはヘリウムガスを用いている。また、シリコンカーバイド製冷却用リング111は、シリコンカーバイド製支持リング105の下に位置しており、上下運動を行なうことによってシリコンカーバイド製支持リング105の裏面に接触したり、離れたりすることができる。
【0024】
このような冷却機構を有する本発明のランプ熱処理装置を用いて、ウェハ104を酸化処理する場合について、以下に説明する。
【0025】
まず、ウェハ104をチャンバ101内へ搬入し、シリコンカーバイド製支持リング105上に載せる。次いで、ガス供給ライン108から所望のプロセスガス、例えば酸素ガスを供給し、ランプユニット102を点灯してウェハ104を回転させながら熱処理を行なう。
【0026】
連続処理において1枚目と2枚目以降の酸化膜厚差を無くすため、ウェハ104が無い状態でランプユニット102を5〜10分点灯するプリヒート処理を行なう。その後、シリコンカーバイド製支持リング105に向いている冷却用ガスライン110に流量10リットル/分のヘリウムガスを10秒間流し、シリコンカーバイド製支持リング105にヘリウムガスを直接吹き付けて短時間に冷却する。もしくは、シリコンカーバイド製冷却用リング111を上げて10秒間シリコンカーバイド製支持リング105の裏面に接触させ、シリコンカーバイド製支持リング105を短時間に冷却した後、シリコンカーバイド製冷却用リング111を下げる。
【0027】
次に、1枚目のウェハ104をチャンバ101内へ搬入し、1枚目のウェハ104の熱処理を行なう。1枚目のウェハ104の熱処理が終了し搬出後、2枚目のウェハ104をチャンバ101内へ搬入し熱処理が行なわれる。3枚目以降も前のウェハ104の処理が終了し搬出後、次のウェハ104をチャンバ101内へ搬入し熱処理が行なわれる。
【0028】
以上のように、連続処理において1枚目と2枚目以降の酸化膜厚差を無くすためのプリヒート処理後の、1枚目のウェハが投入される前に、シリコンカーバイド製支持リング105にヘリウムガスを直接吹き付けることにより、シリコンカーバイド製支持リング105のみを短時間に冷却することができる。
【0029】
もしくは、シリコンカーバイド製冷却用リング111をシリコンカーバイド製支持リング105の裏面に接触させて、シリコンカーバイド製支持リング105に蓄積する熱をシリコンカーバイド製冷却用リング111に直接逃がし、シリコンカーバイド製支持リング105のみを短時間に冷却することができる。
【0030】
これらのことにより、1枚目のウェハ投入時に、ウェハの中心と外周との温度差を100℃以下に抑え、ウェハ跳ねやウェハ割れを防止することができる。また、シリコンカーバイド製支持リング105のみを短時間に冷却するため、チャンバ内は温まったままなので、1枚目と2枚目以降の膜厚差も生じない。
【0031】
なお、本実施形態においては、ウェハの酸化処理について説明したが、他の窒化処理や単なる熱処理に本発明を適用しても、同様の効果を得られることは言うまでもない。
【0032】
また、シリコンカーバイド製支持リングの冷却機構には、冷却用ガスラインとシリコンカーバイド製冷却用リングとについて説明したが、何れか一方を備えていれば本発明の効果を得られることは言うまでもない。
【0033】
また、シリコンカーバイド製支持リングおよびシリコンカーバイド製冷却用リングを用いたが、ウェハと熱伝導性がほぼ等しい他の材料で製作しても良い。
【0034】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のランプ熱処理装置は、連続処理においてプリヒート処理後の1枚目のウェハが投入される前にチャンバ内は冷まさず、支持リングのみを短時間に冷却することができる。したがって、1枚目のウェハ投入時に、ウェハの中心と外周との温度差が100℃以下に抑えられ、ウェハ跳ねやウェハ割れを防止することができる。また、チャンバ内は温まったままなので、1枚目と2枚目以降の膜厚差も生じない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のランプ熱処理装置の概略図
【図2】従来のランプ熱処理装置の概略図
【符号の説明】
101 チャンバ
102 ランプユニット
103 石英板
104 ウェハ
105 シリコンカーバイド製支持リング
106 回転シリンダー
107 放射温度計
108 ガス供給ライン
109 ガス排気ライン
110 冷却用ガスライン
111 シリコンカーバイド製冷却用リング[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a lamp heat treatment apparatus used for oxidizing or heat treating a semiconductor wafer in a semiconductor device manufacturing process.
[0002]
[Prior art]
In recent years, a lamp heat treatment apparatus capable of rapid heating and rapid cooling when oxidizing a semiconductor wafer has been used. A conventional heat treatment apparatus is an apparatus that heats a semiconductor wafer placed in a metal chamber by irradiating light such as a tungsten halogen lamp, and the chamber includes a plurality of process gas sources required according to a processing step. They are connected (for example, see Patent Document 1).
[0003]
Such a conventional lamp heat treatment apparatus will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a schematic view of a conventional lamp heat treatment apparatus. The conventional apparatus has a
[0004]
The
[0005]
When the
[0006]
In the case of performing the continuous process, a preheat process of turning on the
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-5-13355
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional lamp heat treatment apparatus, if a preheating process is provided for 5 to 10 minutes before the first sheet in the continuous processing and the inside of the chamber is not heated, a difference occurs in the oxide film thickness between the first and second sheets. Only the first sheet becomes thinner.
[0009]
However, when the preheat treatment is performed, the temperature of the silicon carbide support ring excessively rises, and a temperature difference of 100 ° C. or more occurs between the center and the outer periphery of the wafer when the first wafer is loaded. Occurs.
[0010]
After the preheat treatment, if a long natural cooling time is provided so that the temperature of the silicon carbide support ring is sufficiently lowered, the temperature difference between the center and the outer periphery of the wafer becomes 100 ° C. or less, and the wafer jumps and cracks. However, since the inside of the chamber cools, a difference occurs between the oxide film thicknesses of the first and second films, and only the first film becomes thin.
[0011]
In other words, in the conventional lamp heat treatment apparatus, there is a trade-off between eliminating the difference in oxide film thickness between the first and second wafers in continuous processing and preventing the first wafer from jumping or cracking. , Both can not be satisfied.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a lamp heat treatment apparatus according to the present invention includes a heating lamp unit provided at an upper part in a chamber, a radiation thermometer provided at a lower part in the chamber, and a lamp thermometer provided in the chamber. It is characterized by comprising a support ring for mounting a wafer, a rotary cylinder for mounting and rotating the support ring, and a cooling mechanism for cooling the support ring.
[0013]
With this configuration, in the continuous process, the chamber is not cooled before the first wafer after the preheating process is loaded, and only the support ring can be cooled in a short time. Therefore, when the first wafer is loaded, the temperature difference between the center and the outer periphery of the wafer is suppressed to 100 ° C. or less, and it is possible to prevent the wafer from jumping or cracking. Further, since the inside of the chamber remains warm, there is no difference in film thickness between the first and second sheets.
[0014]
In the above lamp heat treatment apparatus, it is preferable that the cooling mechanism is a gas line that blows a cooling gas onto the support ring.
[0015]
In the above lamp heat treatment apparatus, it is preferable to use helium gas as the cooling gas.
[0016]
In the above lamp heat treatment apparatus, it is preferable that the cooling mechanism is a cooling ring for cooling the support ring.
[0017]
In the above lamp heat treatment apparatus, it is preferable that the cooling ring moves up and down to come into contact with the back surface of the support ring.
[0018]
In the above lamp heat treatment apparatus, the support ring is preferably made of silicon carbide.
[0019]
In the above lamp heat treatment apparatus, the cooling ring is preferably made of silicon carbide.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of a lamp heat treatment apparatus according to the present embodiment.
[0021]
As shown in FIG. 1, the lamp heat treatment apparatus of the present invention has a
[0022]
Further, the
[0023]
The cooling
[0024]
The case where the
[0025]
First, the
[0026]
In order to eliminate the difference in the oxide film thickness between the first and second substrates in the continuous process, a preheat process of lighting the
[0027]
Next, the
[0028]
As described above, before the first wafer is put into the silicon
[0029]
Alternatively, the silicon carbide cooling ring 111 is brought into contact with the back surface of the silicon
[0030]
Thus, when the first wafer is loaded, the temperature difference between the center and the outer periphery of the wafer can be suppressed to 100 ° C. or less, and the wafer can be prevented from jumping or cracking. Further, since only the silicon
[0031]
In the present embodiment, the wafer oxidation process has been described, but it goes without saying that the same effect can be obtained by applying the present invention to other nitriding processes or simple heat treatments.
[0032]
Also, the cooling mechanism of the silicon carbide support ring has been described with respect to the cooling gas line and the silicon carbide cooling ring, but it goes without saying that the effects of the present invention can be obtained if either one is provided.
[0033]
Further, although the support ring made of silicon carbide and the cooling ring made of silicon carbide are used, they may be made of other materials having substantially the same thermal conductivity as the wafer.
[0034]
【The invention's effect】
As described above, the lamp heat treatment apparatus of the present invention can cool only the support ring in a short time without cooling the inside of the chamber before the first wafer after the preheat treatment is loaded in the continuous processing. it can. Therefore, when the first wafer is loaded, the temperature difference between the center and the outer periphery of the wafer is suppressed to 100 ° C. or less, and it is possible to prevent the wafer from jumping or cracking. Further, since the inside of the chamber remains warm, there is no difference in film thickness between the first and second sheets.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of a lamp heat treatment apparatus of the present invention. FIG. 2 is a schematic view of a conventional lamp heat treatment apparatus.
Claims (7)
前記チャンバ内の下部に設けた放射温度計と、
前記チャンバ内に設けたウェハを載せる支持リングと、
前記支持リングを載せ、回転させる回転シリンダーとを備え、
前記支持リングを冷却する冷却機構とを有することを特徴とするランプ熱処理装置。A heating lamp unit provided at an upper part in the chamber;
A radiation thermometer provided at a lower portion in the chamber,
A support ring for mounting a wafer provided in the chamber;
A rotating cylinder for mounting and rotating the support ring,
A lamp heat treatment apparatus, comprising: a cooling mechanism for cooling the support ring.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002298763A JP2004134631A (en) | 2002-10-11 | 2002-10-11 | Lamp heat treatment device |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP2002298763A JP2004134631A (en) | 2002-10-11 | 2002-10-11 | Lamp heat treatment device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2004134631A true JP2004134631A (en) | 2004-04-30 |
Family
ID=32288079
Family Applications (1)
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JP2002298763A Pending JP2004134631A (en) | 2002-10-11 | 2002-10-11 | Lamp heat treatment device |
Country Status (1)
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008182228A (en) * | 2007-01-15 | 2008-08-07 | Applied Materials Inc | Temperature measurement and control of wafer support in thermal processing chamber |
WO2009022590A1 (en) * | 2007-08-10 | 2009-02-19 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Heating furnace and heating method employed by heating furnace |
JP2011518430A (en) * | 2008-03-25 | 2011-06-23 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | Temperature measurement and control of wafer support in heat treatment chamber |
CN107460451A (en) * | 2016-06-06 | 2017-12-12 | 应用材料公司 | Pose as center base heater |
WO2020196179A1 (en) * | 2019-03-27 | 2020-10-01 | 東京エレクトロン株式会社 | Film-forming device, film-forming method, and film-forming system |
KR102195295B1 (en) * | 2019-09-19 | 2020-12-24 | 주식회사 해토 | System for rapidly heating and cooling substrate |
-
2002
- 2002-10-11 JP JP2002298763A patent/JP2004134631A/en active Pending
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008182228A (en) * | 2007-01-15 | 2008-08-07 | Applied Materials Inc | Temperature measurement and control of wafer support in thermal processing chamber |
WO2009022590A1 (en) * | 2007-08-10 | 2009-02-19 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Heating furnace and heating method employed by heating furnace |
JP2009041081A (en) * | 2007-08-10 | 2009-02-26 | Toyota Motor Corp | Heating furnace and method of heating the heating furnace |
KR101107445B1 (en) * | 2007-08-10 | 2012-01-19 | 히라따기꼬오 가부시키가이샤 | Heating furnace and heating method employed by heating furnace |
DE112008000561B4 (en) * | 2007-08-10 | 2014-12-04 | Hirata Corp. | Heating stove and heating method using a stove |
US9033705B2 (en) | 2007-08-10 | 2015-05-19 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Heating furnace and heating method employed by heating furnace |
JP2011518430A (en) * | 2008-03-25 | 2011-06-23 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | Temperature measurement and control of wafer support in heat treatment chamber |
KR101624984B1 (en) * | 2008-03-25 | 2016-05-27 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | Temperature measurement and control of wafer support in thermal processing chamber |
CN107460451A (en) * | 2016-06-06 | 2017-12-12 | 应用材料公司 | Pose as center base heater |
CN107460451B (en) * | 2016-06-06 | 2021-07-06 | 应用材料公司 | Self-centering base heater |
WO2020196179A1 (en) * | 2019-03-27 | 2020-10-01 | 東京エレクトロン株式会社 | Film-forming device, film-forming method, and film-forming system |
KR102195295B1 (en) * | 2019-09-19 | 2020-12-24 | 주식회사 해토 | System for rapidly heating and cooling substrate |
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