(57)【要約】  急速熱処理装置に関して開示する。本発明の装置は、チャンバ内面の横断面は、互いに離隔されており、同じ半径と中心を有する複数の弧と、弧と弧を連結する直線からなる多重線形態であることを特徴とする。本発明によれば、従来の円形チャンバと四角チャンバの長所を維持しながら短所は克服することができ、石英窓の破断面が傾斜面と、垂直面と、曲面の組み合わせからなり、石英窓を裏返して設置しても、オーリングによってチャンバと石英窓の間のシーリングが維持される長所があり、エッジリング（ Edge Ring）支持台の構成要素が２重結合構造によって結合されるので、従来より熱変形に強くなる。そして、それぞれの構成要素に対する冷却システムを独立的に構成することにより、効率よく温度制御が可能である。
2007515059.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一側壁にはプロセスガス噴射口があり、前記一側壁の反対側の側壁には、プロセスガス排気口があるチャンバ、前記チャンバ内部に設けられてウエハを加熱する熱源装置、前記熱源装置の下側に位置するように前記チャンバに設けられる石英窓、前記石英窓の下側に位置するように前記チャンバに設けられるエッジリング支持台、前記エッジリング支持台の上部に設けられて上面にウエハが安着されるエッジリングをから構成され、前記チャンバ内面の横断面は、互いに離隔されており、同じ半径と中心を有する複数の弧と、前記弧と弧を連結する直線からなる多重線形態であることを特徴とする急速熱処理装置。
【請求項２】
請求項１において、前記弧の中心角は１５〜５０度であることを特徴とする急速熱処理装置。
【請求項３】
請求項１において、前記石英窓の破断面と前記チャンバの接触部位にはオーリングが挿入されることを特徴とする急速熱処理装置。
【請求項４】
請求項３において、前記石英窓の破断面は、傾斜面と垂直面と曲面の組み合わせからなることを特徴とする急速熱処理装置。
【請求項５】
請求項１において、前記石英窓は、大きさは前記チャンバの内面より大きく、形状は角部分が前記チャンバの内面の直線部分と対向し、前記直線部分の外側に突出される四角形態であり、前記石英窓の角と前記チャンバの内面の直線部分が形成する内側領域の下側に位置するように、冷却水ジャケットが前記チャンバにさらに設けられることを特徴とする急速熱処理装置。
【請求項６】
請求項１において、前記チャンバの一側壁には、プロセスガス噴射ノズルと連結され、一列に噴射口が形成された噴射管が設けられ、前記プロセスガス排気口には、前記噴射口より大きな直径を有する少なくても二つの排気口が一列に配列されることを特徴とする急速熱処理装置。
【請求項７】
請求項１において、前記プロセスガス排気口には酸素濃度測定器が設けられることを特徴とする急速熱処理装置。
【請求項８】
請求項１において、前記チャンバの前記一側壁にはウエハ搬送口が形成され、前記噴射口に連結するプロセスガス噴射ノズルが、前記ウエハ搬送口の側壁に設けられることを特徴とする急速熱処理装置。
【請求項９】
請求項１において、前記エッジリング支持台は、上面に溝が形成された回転羽があり、前記チャンバに設けられる回転機構部と、自身の上部に前記エッジリングが設けられ、自身は前記回転羽に連結するシリンダと、前記シリンダと噛み合うシリンダガイドと、前記シリンダガイドを前記回転羽に固定させるガイド固定ピンとからなることを特徴とする急速熱処理装置。
【請求項１０】
請求項１において、前記エッジリングの外側面と、エッジリング支持台の所定領域を取り囲む冷温水循環通路が、前記チャンバの内側壁にさらに設けられることを特徴とする急速熱処理装置。
【請求項１１】
請求項１において、前記チャンバ内部に冷却ガスを噴射する第１冷却ガス噴射部と、前記第１冷却ガス噴射部から噴射された冷却ガスを、外部に排気する第１冷却ガス排気部が、前記チャンバの底面にそれぞれ設けられることを特徴とする急速熱処理装置。
【請求項１２】
請求項１１において、前記第１冷却ガス噴射部の噴射段は、放射型に配列される複数の噴射ホールと、前記噴射ホールと自身の下面の間に開放された所定空間が形成されるように、前記噴射ホールの上側に設けられる笠とからなることを特徴とする急速熱処理装置。
【請求項１３】
請求項１において、前記エッジリングに安着された前記ウエハの上側に冷却ガスを噴射する第２冷却ガス噴射部が、前記プロセスガス噴射口から離隔され、それぞれチャンバ側壁に形成され、前記第２冷却ガス噴射部の噴射段において、所定領域は噴射される冷却ガスの一部がチャンバの壁面に沿って流れるように所定領域は緩やかな傾斜をなして、残りの領域は前記所定領域より急傾斜をなすように形成されることを特徴とする急速熱処理装置。
【請求項１４】
請求項１０において、前記チャンバの内側壁と対面する前記冷温水循環通路の外面には、前記冷温水循環通路の外面を一周する溝が形成され、前記溝と連結する第３冷却ガス噴射部及び第３冷却ガス排気部が、前記チャンバにさらに設けられることを特徴とする急速熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、急速熱処理装置に関するものであり、特に、急速熱処理装置のそれぞれの構成要素に対する改善及び、それぞれの構成要素に冷却システムが独立的に採用された急速熱処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウエハを熱処理する装備の代表例として、急速熱処理装置（ＲＴＰ）があり、急速熱処理装備は、急速熱アニール、急速熱洗浄、急速熱化学蒸着、急速熱酸化、急速熱窒化処理を遂行するために使用される。
【０００３】
急速熱処理装置は、ウエハの温度の上昇及び下降が非常に短時間で広い温度範囲で動作するので、正確な温度制御がどうしても必要となる。そして、熱処理装置の工程は、非常に高温で急速にできるので、温度を均一に迅速に伝えることも重要であるが、短時間で均一に冷却することも非常に重要である。この時、ハードウェア的には熱源の配置、チャンバの形態、周辺装置によって工程の結果が変わることが有り得るので、熱源、チャンバ、周辺装置を優先的に必ず検討しなければならない。
【０００４】
特に、チャンバは熱源から放射された紫外線などを効率的に分散して、紫外線の分散形態を維持するにあたって重要な変数である。したがって、最適の工程条件を維持するために最も重要な変数として、チャンバの形態が熱源に対して安定した構造であるかを理解する必要がある。ところで、一番理想的な形態は、熱源のような形態を有することが最も好ましいが、工程に必要ないろいろな周辺装置によりそうではない場合がほとんどである。その次は急速な加熱だけでなく、冷却できるかを考慮しなければならない。そして、前述したチャンバを形成する構成要素の適切な配置を考慮する。このような考慮事項はシミュレーションやミニチュアの形態を製造して、実験的な根拠と理論的な根拠を確保した後に実際に製造することが一般的である。
【０００５】
一般的に、同一に配置された熱源に対しては、チャンバも同じ形態で製造され、その形態は四角形と円形の形態で製造される。
【０００６】
図１は熱源として棒型タングステンハロゲンランプを使用する場合の一般的な形態である四角形のチャンバを示す概略図で、図２は熱源として垂直バルブ型タングステンハロゲンランプを使用する場合の一般的な形態である円形のチャンバを示す概略図である。
【０００７】
図１及び図２を参照すれば、チャンバ（１０）の底面（１１）には、温度測定のためのセンサ（４０）と、ウエハが安着されるエッジリング（Edge Ring）（５０）又は、石英ピン（６０）などが設けられ、チャンバ（１０）の側壁には、ガス噴射口（１２）及びガス排気口（１３）が形成され、チャンバ（１０）内部には熱源（２１又は２２）と、熱源から放射された紫外線の円滑な透過のための石英窓（３０）が設けられる。
【０００８】
図の１のように、棒型タングステンハロゲンランプ（２１）が採用されたチャンバ（１０）の場合は、チャンバ（１０）及び温度測定センサ（４０）設置部の構造を単純化できる長所がある。これは一つのランプが広い領域に対して熱を加えているので、温度測定センサ（４０）を簡素化できるからである。反面に、精密な温度制御を行うことが困難である。
【０００９】
一方、チャンバの形態による分類で四角チャンバの短所は、コーナー部位の温度が均一にならないという短所がある。その理由は、熱処理される対象物が円板形態のウエハであるので、四角形態での温度制御性はあまり容易ではないからである。そして、四角チャンバの場合にはガスの流れを均一にすることが困難である。その理由は、四角チャンバの内部でガスの流れを均一にするためには、ガス供給ノズルが四角チャンバの一側壁に沿って一列に整列しなければならない。また、全ノズルから均一にガス噴射が行わなければならないからである。このために、その分ガス供給ノズルのサイズも大きくしなければならない。ところで、ガス供給ノズルは相当な高温で露出するので、石英又はそれに相応する材質で形成して、それによって、ガス供給ノズルがある領域では、熱輻射の効率が落ちるので、ガス供給ノズルの噴射段をチャンバの内面と同一平面上に位置するようにして露出を最小にしている。
【００１０】
また、ガス排気口でガスの流れを均一にするためにガス供給ノズルのように四角チャンバの一側壁に沿って一列に並んでいなければならないので、ガスの排気口が形成された領域では熱輻射の効率が低下し、ウエハの温度均一度が低下する。
【００１１】
一方、急速熱処理で主に行う工程のうち、急速熱アニール、急速熱窒化の工程は、酸素濃度の管理が必須である。酸素濃度が高いほど工程の結果に悪影響を及ぼすので、窒素やアンモニア又はアルゴンガスを用いて酸度濃度を低下させる。ところで、四角チャンバのコーナー部分は、ガスの流れが停滞又は渦流れを発生させることができるので、ガスの流れをどうするかによって生産性に直結するので、チャンバの構造がさらに重要になる。
【００１２】
さらに、熱効率を高めるために石英窓の厚さを薄くし、透過性を高めるために面粗度を良くしなければならない。ところで、四角チャンバの場合は、石英窓も四角の形態に製造されるので、荷重による破壊中心が石英窓の中心に置かれ、石英窓の厚さが薄くなるほど小さな圧力変化でも破壊されるので、石英窓の支持部分の設計や厚さの算出においても細心の注意を払って設計しなければならない。
【００１３】
図２のように、棒型垂直バルブ型タングステンハロゲンランプ（２２）が採用されたチャンバ（１０）の場合には、構造が図１による場合より複雑になる短所がある。これは、垂直バルブ型タングステンハロゲンランプ（２２）は、局所部位を加熱して熱効率が悪いので、複数のランプと温度測定センサ（４０）が必要だからである。反面に、精密な温度制御ができる長所がある。このような垂直バルブ型タングステンハロゲンランプ（２２）形態の熱源を使用するチャンバの形態は、ほぼ円形である。
【００１４】
円形チャンバは四角チャンバに比べると、いろいろな長所を持っている。第１は、ウエハのような形態のデザインによって温度の均一度を上げることができる。チャンバの面から放出する２次輻射熱が均一に伝わるからである。第２は、ガスの流れにおいて、四角チャンバよりガスの停滞や渦流れが少なく発生する。第３は、円形の構造では石英窓も円形であるので、四角形態の石英窓より厚さをさらに薄くでき、圧力変化に対しても四角形態の石英窓より鈍感なので、設計マージンをもっと持たせる。このような円形のチャンバは、内部面を加工する場合にも、加工による変化がはっきり現れるので、工程に及ぶ影響も大きいといえる。
【００１５】
ところで、円形チャンバに適当な円形形態のガスノズルの設計は、非常に複雑である。すなわち、図２のようにチャンバの上層部、中層部、下層部の断面積が異なるので、波の波動の形態のようにガスの流れが発生しないように製造しなければならない。そのためには、多くの費用と時間を必要とするので、実に難しいことである。したがって、このような効果を得るために、ウエハを回転させる方法を選択している。ウエハを回転させることにより、いろいろな利得が発生し、温度の均一度が向上して、単一ガスノズルの形態でもウエハ面での均一なガスの流れを得ることができる。しかし、ウエハ搬送部と排気口が形成されている領域では通路になっているので、輻射熱を得られないので温度の均一化が図れない。
【００１６】
上述したように、従来のチャンバと熱源装置は互いに相反する長所と短所を有するので、最適の急速熱処理工程のためには最適のチャンバ及び熱源の設計が必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
したがって、本発明が解決しようとする課題は、上述した従来のチャンバの問題を解決できるチャンバを有する急速熱処理装置を提供することにある。
【００１８】
また、本発明が解決しようとする他の課題は、それぞれの構成要素に対する熱変形を防止して、効率的な温度除去が可能な急速熱処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
前記技術的課題を達成するための本発明による急速熱処理装置は、一側壁にはプロセスガス噴射口（processing gas injection port）があり、前記一側壁の反対側の側壁には、プロセスガス排気口（processing gas exhaust port）があるチャンバ、前記チャンバ内部に設けられてウエハを加熱する熱源装置、前記熱源装置の下側に位置するように前記チャンバに設けられる石英窓、前記石英窓の下側に位置するように、前記チャンバに設けられるエッジリング（Edge Ring）支持台、前記エッジリング支持台の上部に設けられ、上面にウエハが安着されるエッジリングとから構成され、前記チャンバ内面の横断面は、互いに間隔離れ、同じ半径と中心を有する複数の弧と、前記弧と弧を連結する直線からなる多重線形態であることを特徴とする。
【００２０】
この時、前記弧の中心角は１５〜５０度であることを特徴とする。
【００２１】
また、前記石英窓の破断面は、傾斜面と垂直面と曲面とから構成されることが好ましい。そして、前記石英窓は、大きさは前記チャンバの内面より大きく、形状は角部が前記チャンバの内面の直線部分と対向し、前記直線部分の外側に突出される四角形態であり、前記石英窓の角と前記チャンバの内面の直線部分が形成する内側領域の下側に位置するように、冷却水ジャケットが前記チャンバにさらに設けられることが好ましい。
【００２２】
さらに、前記エッジリング支持台は、上面に溝が形成された回転羽があり、前記チャンバに設けられる回転機構部と、自身の上部に前記エッジリングが設けられ、自身は前記回転羽に連結するシリンダと、前記シリンダと噛み合うシリンダガイドと、前記シリンダガイドを前記回転羽に固定させるガイド固定ピンをから構成されることを特徴とする。
【００２３】
また、前記エッジリングの外側面と、エッジリング支持台の所定領域を取り囲む冷温水循環通路が、前記チャンバの内側壁にさらに設けられることを特徴とする。そして、前記チャンバ内部に冷却ガスを噴射する第１冷却ガス噴射部と、前記第１冷却ガス噴射部から噴射された冷却ガスを外部に排気させる第１冷却ガス排気部が、前記チャンバの底面にそれぞれ設けられることを特徴とする。また、前記エッジリングに安着された前記ウエハの上側に冷却ガスを噴射する第２冷却ガス噴射部が、前記プロセスガス噴射口から離隔され、それぞれチャンバ側壁に形成され、前記第２冷却ガス噴射部の噴射段において、所定領域は噴射される冷却ガスの一部がチャンバ壁面に沿って流れるように、所定領域は緩やかな傾斜をなして、残りの領域は前記所定領域より急傾斜をなすように形成されることを特徴とする。さらに、前記チャンバの内側壁と対面する前記冷温水循環通路の外面には、前記冷温水循環通路の外面を一周する溝が形成され、前記溝と連結する第３冷却ガス噴射部と、第３冷却ガス排気部が前記チャンバにさらに設けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
上述したように本発明の急速熱処理装置によれば、チャンバ内面の横断面が複数の弧と、弧と弧を連結する直線からなる多重線形態を有することで、従来の円形チャンバと四角チャンバの長所を維持しながら短所を克服できる。
【００２５】
また、石英窓の破断面が傾斜面と、垂直面と、曲面とから形成されることにより、石英窓を裏返して設置してもO-リングによってチャンバと石英窓の間のシーリングが維持される長所がある。
【００２６】
さらに、エッジリング支持台の構成要素が２重結合構造によって結合されるので、従来より熱変形に強くなる。
【００２７】
さらに、チャンバの上部と、チャンバの下部と、石英窓と、エッジリング及びエッジリング支持台を冷却する、それぞれの冷却システムを独立的に構成することで、急速熱処理装置を構成するそれぞれの構成要素に対する効率的な温度制御が可能である。
【００２８】
本発明は、前記実施例に限定されず、本発明の技術的思想内で当分野の通常の知識を有する者によって、多様の変形が可能であることはいうまでもない。
【００２９】
本発明に対して上記言及した内容と、また他の目的及び長所は添付された図面を参照して詳しい説明によって明確に理解することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、添付した図面を参照して本発明の好ましい実施例に対して説明する。
【００３１】
図３は、本発明の実施例による急速熱処理装置の概略図で、図４は、図３による急速熱処理装置のa−b線による断面図、図５は、図３による急速熱処理装置のc-d 線による断面図、図６は、図３による急速熱処理装置のe-e 線による断面図、図７は、図４による急速熱処理装置の'A' 部分の拡大図、図８は、図３による急速熱処理装置のf-f 線による断面図と、図９は、図４による急速熱処理装置の'B'部分の拡大図である。
【００３２】
図３ないし図５を参照すれば、本発明の実施例による急速熱処理装置は、プロセスガス噴射口（１２３）及び排気口（１３０）が形成されたチャンバ（１００）と、チャンバ内部に設けられてウエハを加熱する熱源装置（図示せず）、熱源装置の下側に位置するようにチャンバに設けられる石英窓（２００）、石英窓の下側に設けられるエッジリング支持台、温度測定センサ（５００）及びウエハリフトピン（６００） などと、ウエハ搬送部（７００）と、各種冷却システムと、エッジリング支持台の上部に設けられるエッジリング（４００）をから構成される。
【００３３】
図３を参照すれば、チャンバ（１００）の内面（１１０）は、互いに離隔されており、同じ半径と中心を有する複数の弧（１１１）と、弧と弧を連結する直線（１１２）からなる多重線形態の横断面を有する。この時、弧（１１１）の中心角は、弧（１１１）と直線（１１２）の接点での弧（１１１）と直線（１１２）をなす角度が鈍角となるようにする。本実施例では中心角が１５〜５０度の４個の弧（１１１）が左右及び前後対向するようにし、４個の直線（１１２）が斜線方向に対向するようにした。弧（１１１）及び直線（１１２）の個数と、弧（１１１）の中心角は、多様の変形が可能であることはいうまでもない。したがって、本発明の実施例によるチャンバによれば、従来の円形チャンバと四角チャンバの長所を維持しながら短所を克服できる。
【００３４】
図３、図４及び６を参照すれば、プロセスガス噴射口（１２３）は、チャンバの一側壁に設けられ、その一側壁の反対側の側壁にプロセスガス排気口（１３０）が形成される。ウエハが安着された高さでプロセスガス（processing gas）が流れるように、排気口（１３０）の中心と噴射口（１２３）の中心を連結するそれぞれの仮想の線が、ウエハ上に位置するように、プロセスガス噴射口（１２３）と排気口（１３０）を形成する。そして、排気口（１３０）に酸素濃度の測定器（９１０）を設けることにより、測定された酸素濃度を用いて、工程の始めの時点をチェックすることができる。
【００３５】
この時、プロセスガスの均一な噴射のためにプロセスガス噴射口（１２３）は、プロセスガス噴射ノズル（１２１）と連結する噴射管（１２２）に横方向に一列になるように形成される。したがって、プロセスガス噴射ノズル（１２１）から噴射されたプロセスガスは、噴射管（１２２）内に流入されて、噴射圧力が低くなり、その状態で複数の噴射口（１２３）を介して噴射されるので、プロセスガスがウエハの全面にわたって均一に分布される。そして、プロセスガスの均一な分布のために噴射されたプロセスガスが触れるガス仕切り（１２４）が、チャンバ（１００）の側壁にさらに形成される。このように横方向に一列を形成する噴射口（１２３）から噴射されたプロセスガスの円滑な排気のために、噴射口（１２３）が形成されたチャンバ（１００）の一側壁の反対側の側壁には、噴射口（１２３）より大きな直径を有する少なくとも二つの排気口（１３０）が一列に形成される。
【００３６】
一方、チャンバ（１００）の一側壁にウエハ搬送口（７００）を形成し、そのウエハ搬送口（７００）側壁にプロセスガス噴射ノズル（１２１）を形成しても好ましい。
【００３７】
図３、図４及び図７を参照すれば、石英窓（２００）とチャンバ（１００）の間のシーリング（sealing）のために、石英窓（２００）の破断面とチャンバ（１００）の内側壁の間にはオーリング（O-ring）（９２０）が挿入される。
【００３８】
石英窓（２００）の破断面は、外側が下向きに傾いた傾斜面と、傾斜面の下端から垂直に下げた垂直面と、垂直面の下端から曲率が形成された曲面の組み合わせによって形成される。したがって、オーリング（９２０）は、突出部から荷重を受けて圧縮変形されてチャンバ（１００）と石英窓（２００）
の間を強くシーリングする。このように強くシーリングされる構造を採択することによって、ウエハが安着された領域の方へ位置された石英窓の下面が汚染されたり、壊れた場合に石英窓（２００）の上下を裏返してまた設置しても、すなわち、図７の（１）のような状態で、図７の（２）のような状態で石英窓（２００）を裏返して設置しても、オーリング（９２０）によってチャンバ（１００）と石英窓（２００）の間のシーリングが保持される長所がある。
【００３９】
図３、図４及び図８を参照すれば、石英窓（２００）の大きさは、チャンバ（１００）の内面より大きく、石英窓（２００）の形状は、角部がチャンバ（１００）の内面の直線部分（１１２）と対向し、直線部分（１１２）の外側に突出される四角形態である。この時、石英窓（２００）の角と、チャンバ（１００）の内面の直線部分（１１２）が形成する領域（２１０）は、チャンバ（１００）の壁によって遮断される部分であるので、熱源の放射領域とは無関係な領域となる。したがって、その領域（２１０）の下側に位置するように、冷却水ジャケット（８１０）をチャンバ（１００）に設置して、工程進行中に加熱される石英窓（２００）を冷却することにより、石英窓の破損などを防止することができる。一方、この時、石英窓（２００）の角部はラウンド処理しても良い。
【００４０】
図３、図４、図５及び図９を参照すれば、エッジリング支持台（３００）は、回転羽（３１１）があり、チャンバに設けられる回転機構部（３１０）と、回転羽（３１１）に連結されて外面に凹凸があるシリンダ（３２０）と、シリンダ（３２０）と噛み合う凹凸があり、シリンダ（３２０）を回転羽（３１１）に固定させるシリンダガイド（３３０）と、シリンダガイド（３３０）を回転羽（３１１）に固定させるガイド固定ピン（３４０）をから構成される。回転羽（３１１）の上面には、多数の逆三角形の溝が形成され、ガスが回転羽の上面に沿って下方へ流れないようにした。その溝に停滞されているガスは、急速熱処理の工程進行中に発生する熱によって上昇する。また、その溝は回転羽（３１１）が受ける熱応力で、それによる熱変形を分散させる。そして、シリンダ（３２０）がシリンダガイド（３３１）と、ガイド固定ピン（３４０）とで構成される２重結合構造によって回転羽（３１１）に固定されるので、全体的にエッジリング支持台（３００）は、熱変形に強い構造となる。シリンダガイド（３３０）とガイド固定ピン（３４０）は、熱変形に強い材料で製造される。
【００４１】
一方、エッジリング（４００）とエッジリング支持台（３００）は、急速熱処理装置の構造上、チャンバの側壁近くに設けられ、エッジリング（４００）は、熱処理されるウエハと接触しているので、これによる熱変形の問題と工程後には強制冷却する必要がある。したがって、エッジリング（４００）及びエッジリング支持台（３００）の熱変形を防止し、工程後に強制冷却するために本実施例ではエッジリング（４００）の外側面と、エッジリング支持台（３００）の所定領域を取り囲む冷温水循環通路（８２０）をチャンバ（１００）の内側壁に設置した。すなわち、工程進行中には、エッジリング（４００）及びエッジリング支持台（３００）の温度が、かなり高温まで上昇するので、温度の偏差を誘発しないように温水を供給して、工程が終わった後は、冷水を供給してエッジリング（４００）及びエッジリング支持台（３００）を迅速に冷却させる。冷温水供給ポート（８２１）は、組立圧力によるシーリングで冷温水循環通路（８２０）に挿入される。
【００４２】
急速熱処理工程の特性上、工程中にはチャンバの温度を一定範囲内で維持し、工程後にはチャンバを強制冷却しなければならない。本発明の実施例では、効率的な冷却のためにウエハが安着される地点を基準にして、下部冷却システムと上部冷却システムに構築した。
【００４３】
図３及び図５を参照すれば、下部冷却システム（８３０）は、チャンバ（１００）の底面に設けられる第１冷却ガス噴射部（８３１）と、第１冷却ガス排気部（８３２）とからなる。第１冷却ガス噴射部（８３１）の噴射段は、放射型に配列される複数の噴射ホールと、噴射ホールと自身の下面の間に開放された所定空間が形成されるように、噴射ホールの上側に設けられる笠をから構成される。したがって、第１冷却ガス噴射部（８３１）から噴射された冷却ガスは、笠によってチャンバ（１００）の底面に均一に広がり、チャンバ（１００）の底面を重点的に冷却させた後、第１冷却ガス排気部（８３２）を介して排気される。
【００４４】
一方、ウエハがチャンバ（１００）内に投入される場合に酸素が共に流入され、その酸素はウエハがエッジリング（４００）に安着された後、パージ（purge）ガスを用いて除去される。ところで、ウエハ下部、例えばチャンバ（１００）の底面ではガスの流れが悪くなるので、一定量の酸素が残り、その酸素によって工程に悪影響が及ぶ。したがって、本実施例では、第１冷却ガス噴射部（８３１）をウエハ搬送口（７００）向かい側に設置し、第１冷却ガス噴射部（８３１）を介してパージガスを投入することによって、ウエハ下部に残る酸素を除去した。
【００４５】
上部の冷却システムは、上述した本発明の実施例による急速熱処理装置の構成を最大限に活用し、冷却効率を高めるために、チャンバの側壁を直接冷却し、チャンバ内部を冷却ガス雰囲気で形成する主冷却システムと、付加的にチャンバの側壁を直接さらに冷却する付冷却システムで構成した。
【００４６】
図３及び図６を参照すれば、上部の主冷却システムの冷却ガス噴射部（８４１、以下、第２冷却ガス噴射部と称する）は、ウエハが安着される地点の上側に冷却ガスが噴射されるように、プロセスガス噴射口（１２３）から所定の距離に離隔され、それぞれチャンバ（１００）に形成される。冷却ガスの流れとプロセスガスの流れが互いに影響を及ぼさないように、第２冷却ガス噴射部（８４１）は、プロセスガス噴射口（１２３）から離隔されなければならない。この時、第２冷却ガス噴射部（８４１）を介して流入される冷却ガスがチャンバ（１００）内部の温度を全体的に低下させるが、冷却効率のためには冷却ガスのうち、一部はチャンバ（１００）の側壁に沿って流れるようにすることが好ましい。このために第２冷却ガス噴射部（８４１）の噴射段は、噴射される冷却ガスの一部がチャンバ（１００）の壁面に沿って流れるように、所定領域は緩やかな傾斜に形成され、残りは領域は噴射される冷却ガスがチャンバ（１００）の内側に流入されるように、その所定領域より急傾斜をなすように形成される。第２冷却ガス噴射部（８４１）を介してチャンバ（１００）に流入された冷却ガスは、プロセスガス排気部（１３０）を介して排気される。
【００４７】
図３、図８及び図９を参照すれば、上部の付冷却ステム（８５０）は、上述した冷温水循環通路（８２０）を利用する。冷温水循環通路（８２０）の外面と、チャンバ（１００）の内側壁によって冷却ガス通路が形成されるように、冷温水循環通路（８２０）の外面を一周する溝（８２２）を形成して、その溝（８２２）と連結するように冷却ガス噴射部（８５１）及び冷却ガス排気部（８５２）（以下、第３冷却ガス噴射部及び冷却ガス排気部と称する）をチャンバ（１００）に形成した。したがって、第３冷却ガス噴射部（８５１）を介して噴射された冷却ガスは、冷温水循環通路（８２０）に沿って一周しながらチャンバ（１００）の側壁を直接冷却させた後、第３冷却ガス排気部（８５２）を介して排気される。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】従来の急速熱処理装置を説明するための概略図。
【図２】従来の急速熱処理装置を説明するための概略図。
【図３】本発明の実施例による急速熱処理装置の概略図。
【図４】図３による急速熱処理装置のa-b 線による断面図。
【図５】図３による急速熱処理装置のc-d 線による断面図。
【図６】図３による急速熱処理装置のe-e 線による断面図。
【図７】図４による急速熱処理装置の'A'部分の拡大図。
【図８】図３による急速熱処理装置のf-f 線による断面図。
【図９】図４による急速熱処理装置の'B'部分の拡大図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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