JP4290389B2 - ランプアニ−ル装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ランプアニ−ル装置に関し、特に、炉内の雰囲気を不活性ガスに置換する機構を備えるランプアニ−ル装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
通常、イオン注入装置によるシリコンウェハなどの半導体基板中に発生する残留応力を解消したり、ド−プされた不純物を拡散させたりするときに、ランプアニ−ル装置が使用されていた。このランプアニ−ル装置は、処理すべき半導体基板であるウェハを炉内に収納し、炉内に不活性ガスを導入し、不活性ガスの雰囲気の基に炉外にある赤外線ランプにより半導体基板を一定時間加熱し処理を施していた。
【0003】
しかしながら、炉内の雰囲気(空気)を不活性ガス(窒素ガス、アルゴンガス等)に置換させても、完全に置換されず、しばしば炉内に僅かの酸素が残余することがある。この残余酸素が熱処理中に半導体基板を酸化させたり品質に悪影響を与える。この酸素が残余する課題を解消するランプアニ−ル装置が特開平4−264734号公報に開示されている。
【0004】
図3は従来のランプアニ−ル装置の一例を示す図である。特開平4−264734号公報に開示されたランプアニ−ル装置は、図3に示すように、炉であるチュ−ブ23の中間部からチュ−ブ23の内部のガスを吸引ライン10を介して排気する吸引ポンプ14と、吸引ライン10の途中に設けられる酸素濃度測定器13が備えられている。また、チュ−ブ23から吸引される吸引量はニ−ドルバルブ21の開度にて決定される。
【0005】
このランプアニ−ル装置によりウェハ25の処理動作は、まず、ウェハ25をドア4を開き、チュ−ブ23内の所定の位置に載置する。次に、ドア4を閉じ、プロセスガスである例えば窒素ガスは、制御部8の指令によりマスフロ−コントロ−ラ7が流量制御されガス導入ライン5からチュ−ブ23に導入される。そして、これとは別に排気ライン26からチュ−ブ23の空気が排気され導入された窒素ガスと入れ替わり始める。一方、吸引ライン10からもチュ−ブ23内の空気および窒素ガスが吸引される。
【0006】
時間の経過に伴ってチュ−ブ23内の雰囲気が希釈置換され、その希釈置換と平行しチュ−ブ23内の雰囲気を吸引し酸素濃度測定器13によりチュ−ブ23内の酸素濃度を測定する。そして、酸素濃度が規定値以下になったら、加熱ランプ22を点灯しウェハ25のアニ−ル処理を開始する。
【0007】
このように、チュ−ブ23内の酸素濃度を監視しつつ、チュ−ブ23内の酸素濃度が少なくなり完全に窒素ガスに置換されてからアニ−ル処理することを特徴としていた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のランプアニ−ル装置では、排気ライン(排気容量は大きいが、到達真空度が650Torr程度で低い)の排気形態が粘性流であるため、ガス導入導入ライン5から導入される窒素ガスは、チュ−ブ23のガス導入口からチュ−ブ23のドア4側に流れる。一方、吸引ライン10も排気形態が粘性流であり、導入されるガスの流が二方向になる。この結果、チュ−ブ23のウェハ25付近に導入ガスのよどみが生じ、一様な導入ガスの流れにならない。
【0009】
従って、排気ラインから排気されるチュ−ブ23内の雰囲気の酸素量と吸引ライン10からチュ−ブ内から吸引する雰囲気の酸素量とは等しくなく、正確にチュ−ブ内の酸素濃度を測定できないという問題がある。
【0010】
また、メンテナンス(炉交換等)のために、吸引ライン10に停留する空気を窒素ガスに置換しようとしても、置換手段を持たないので、装置立上時に吸引ライン10の窒素置換に非常に時間がかかり稼働率を低下させるという問題がある。
【0011】
従って、本発明の目的は、炉内の雰囲気の排気流を一様にし正確に残余酸素濃度を測定できるとともに吸引ラインを単独でガス置換できるランプアニ−ル装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ウェハを収納するとともにウェハ25の搬出入するドアを一端に具備し他端に不活性ガスを導入するガス導入ラインが連結される炉と、この炉3の外周囲に配置され炉に収納された前記ウェハを加熱する加熱ランプと、前記炉の一端の該ドア付近の前記炉に連結され前記炉内の雰囲気を排気する炉内排気ラインと、この炉内排気ラインから分岐される吸引ラインと連結する吸引ポンプと、前記吸引ラインの配管途中に設けられる酸素濃度測定器と、前記ガス導入ラインに供給する前記不活性ガスの流量を制御するマスフロ−コントロ−ラと、前記酸素濃度測定器の信号により加熱シ−ケンスを制御するとともに前記マスフロ−コントロ−ラを制御する制御部8と、前記吸引ラインと前記ガス導入ラインとをストップバルブを介して連結するパ−ジラインとを備えるランプアニ−ル装置を提供する。
【0013】
また、本発明は、ウェハを収納するとともにウェハ25の搬出入するドアを一端に具備し他端に不活性ガスを導入するガス導入ラインが連結される炉と、この炉3の外周囲に配置され炉に収納された前記ウェハを加熱する加熱ランプと、前記炉の一端の該ドア付近の前記炉に連結され前記炉内の雰囲気を排気する炉内排気ラインと、この炉内排気ラインから分岐される吸引ラインと連結する吸引ポンプと、前記吸引ラインの配管途中に設けられる酸素濃度測定器と、前記ガス導入ラインに供給する前記不活性ガスの流量を制御するマスフロ−コントロ−ラと、前記酸素濃度測定器の信号により加熱シ−ケンスを制御するとともに前記マスフロ−コントロ−ラを制御する制御部8と、前記吸引ラインを封じ込むストップバルブとを備えるランプアニ−ル装置を提供する。
【0014】
【発明の実施の形態】
次に、本発明について図面を参照して説明する。
【0015】
図1は本発明の一実施の形態におけるランプアニ−ル装置の構成を示す模式断面図である。このランプアニ−ル装置は、図1に示すように、ウェハ25を収納するとともにウェハ25の搬出入するドア4を一端に具備し他端にガス導入ライン5が連結される炉3と、炉3の外周囲に配置され炉3に収納されたウェハ25を加熱する加熱ランプ2と、炉3および加熱ランプ2との外周囲を包むチャンバ1と、炉内排気ライン6に分岐される吸引ライン10を通して炉3内の雰囲気を排気する吸引ポンプ14と、吸引ライン10の配管途中に設けられる酸素濃度測定器13と、ガス導入ライン5にプロセスガスの流量を制御するガスフロ−コントロ−ラ7と、酸素濃度測定器13の信号により加熱シ−ケンスを制御するとともにマスフロ−コントロ−ラ7をの制御する制御部8とを備えている。
【0016】
また、吸引ライン10の雰囲気をプロセスガスに置換できるように、ガス導入ライン5から分岐させストップバルブ11を途中に具備し吸引ライン10をプロセスガス5をパ−ジするパ−ジライン15を備えることが望ましい。さらに、炉3付近の炉内排気ライン6には、炉3内の圧力を測定する圧力計17を設けることが望ましい。一方、炉内排気ライン6の配管途中に、好ましくは、開閉弁16と、炉内排気ライン6の排気容量を調節するダンパ−18とを備えることである。なお、プロセスガスは価格が安価である窒素ガスを使用することが望ましい。
【0017】
次に、このランプアニ−ル装置の動作について説明する。まず、ドア4を開きウェハ25を炉3内に搬入する。このとき炉3内に外気が侵入しないように開閉弁16を開き炉内排気ライン6により炉3の入口付近を排気する。そして、炉3内の所定の位置にウェハ25を載置したらドア4を閉じ、炉3を密閉状態にする。
【0018】
次に、ストップバルブ12が開きマスフロ−コントロ−ラ7に流量が調節された窒素ガスがガス導入ライン5を経て炉3に導入される。導入された窒素ガスは炉3内の空気とともに炉内排気ライン6および吸引ライン10の吸引ポンプ14により排気される。このとき圧力計17の指針が炉内の圧力が陰圧を示したら、マスフロ−コントロ−ラ7を調節して窒素ガスの流量を増加させ、炉3内の圧力が陽圧に近くなるようにする。もし、圧力が所定の圧力より高ければ、ダンパ−18の開度を調節し炉内排気ライン6の排気流量を減じ圧力が一定になるようにする。
【0019】
時間の経過に伴って導入される窒素ガスが一方向に流れ炉3内の雰囲気の置換が進み、吸引ライン10に吸入されるガスに含む酸素が酸素濃度測定器13により測定される。酸素濃度が所定の値より下がったら、制御部8が加熱シ−ケンスを開始させ、加熱ランプ2が点灯しウェハ25は加熱されアニ−ル処理が始まる。
【0020】
このように吸引ライン10が炉内排気ライン6と分岐される構造にすることで、導入される窒素ガスおよび炉3の空気は一様にドア4側に流れるので、導入される窒素ガスおよび炉3の空気は、ドア4付近の炉口に取付けられた炉内排気ライン6により排気される。従って、炉内排気ライン6に分岐された吸引ライン10にも流入し、従来技術の項で述べた炉内のウェハ25近辺のみ吸引する場合と異なり、炉3内から排気される雰囲気の酸素濃度が正確に測定できる。
【0021】
また、吸引ポンプ14は、炉内排気ラインに備える排気ポンプと同じ性能をもつことが望ましい。そして、置換排気動作がある程度進み、排気ガス中の酸素濃度が低くなったとき、開閉弁16を閉じ炉内排気ライン6による排気を止め、吸引ライン10だけで炉3内の置換排気動作を行えば、排気される全てのガスは吸引ライン10を通過し、炉3内の残余酸素はより正確に測定できるという利点がある。
【0022】
なお、このランプアニ−ル装置は、ガス導入ライン5と吸引ライン10とをストップバルブ11を介して接続するパ−ジライン15を設けたので、従来、できなかった吸引ライン10の窒素置換が容易にできる。
【0023】
図2は本発明の他の実施の形態におけるランプアニ−ル装置の構成を示す模式断面図である。このランプアニ−ル装置は、図2に示すように、前述の実施の形態では、窒素ガスのパ−ジライン15を設ける代わりに、吸引ライン10を封じ込むストップバルブ19,20を設けている。
【0024】
すなわち、最初のアニ−ル処理時にストップバルブ19,20を開け、炉3内の雰囲気を窒素ガスに置換すると同時に吸引ライン10内の雰囲気も窒素ガスに置換し、アニ−ル処理が終了した時点で、ストップバルブ19,20を閉じ吸引ライン10を封じ込む。このことにより、吸引ライン10は窒素ガスを満たした状態を維持し、炉3のメンテナンス後に、立ち上げ時に必要な吸引ライン10のガス置換が不要となる。
【0025】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、酸素濃度を測定する吸引ラインを炉内排気ラインと同じ排気ラインにすることによって、炉内雰囲気ガスおよび導入される置換用ガスの流れが一方向になり、排気されるガスが含む酸素が一様になる。その結果、酸素濃度の測定が正確になり、これによってアニ−ル処理されるウェハの品質が向上するという効果がある。
【0026】
また、吸引ラインをガス置換する手段を設けることによって、メンテナンス後の吸引ラインのガス置換が短時間で済むので、装置の稼働率が向上すると言う効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態におけるランプアニ−ル装置の構成を示す模式断面図である。
【図2】本発明の他の実施の形態におけるランプアニ−ル装置の構成を示す模式断面図である。
【図3】従来のランプアニ−ル装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
1 チャンバ
2 加熱ランプ
3 炉
4 ドア
5 ガス導入ライン
6 炉内排気ライン
7 マスフロ−コントロ−ラ
8 制御部
10 吸引ライン
11,12,19,20 ストップバルブ
13 酸素濃度測定器
14 吸引ポンプ
15 パ−ジライン
16 開閉弁
17 圧力計
18 ダンパ−
Claims (6)
- ウェハを収納するとともにウェハ25の搬出入するドアを一端に具備し他端に不活性ガスを導入するガス導入ラインが連結される炉と、この炉3の外周囲に配置され炉に収納された前記ウェハを加熱する加熱ランプと、前記炉の一端の該ドア付近の前記炉に連結され前記炉内の雰囲気を排気する炉内排気ラインと、この炉内排気ラインから分岐される吸引ラインと連結する吸引ポンプと、前記吸引ラインの配管途中に設けられる酸素濃度測定器と、前記ガス導入ラインに供給する前記不活性ガスの流量を制御するマスフロ−コントロ−ラと、前記酸素濃度測定器の信号により加熱シ−ケンスを制御するとともに前記マスフロ−コントロ−ラを制御する制御部8と、前記吸引ラインと前記ガス導入ラインとをストップバルブを介して連結するパ−ジラインとを備えることを特徴とするランプアニ−ル装置。
- ウェハを収納するとともにウェハ25の搬出入するドアを一端に具備し他端に不活性ガスを導入するガス導入ラインが連結される炉と、この炉3の外周囲に配置され炉に収納された前記ウェハを加熱する加熱ランプと、前記炉の一端の該ドア付近の前記炉に連結され前記炉内の雰囲気を排気する炉内排気ラインと、この炉内排気ラインから分岐される吸引ラインと連結する吸引ポンプと、前記吸引ラインの配管途中に設けられる酸素濃度測定器と、前記ガス導入ラインに供給する前記不活性ガスの流量を制御するマスフロ−コントロ−ラと、前記酸素濃度測定器の信号により加熱シ−ケンスを制御するとともに前記マスフロ−コントロ−ラを制御する制御部8と、前記吸引ラインを封じ込むストップバルブとを備えることを特徴とするランプアニ−ル装置。
- 前記不活性ガスは窒素ガスであることを特徴とする請求項1または請求項2記載のランプアニ−ル装置。
- 前記炉内の圧力を測定する圧力計を備えることを特徴とする請求項1から3の何れか1つに記載のランプアニ−ル装置。
- 前記炉内排気ラインを遮断する開閉弁を備えることを特徴とする請求項1から4の何れか1つに記載のランプアニ−ル装置。
- 前記炉内排気ラインの排気流量を調節する排気流量調節機構を備えることを特徴とする請求項1から5の何れか1つに記載のランプアニ−ル装置。
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