JP2000077349A

JP2000077349A - 加熱装置

Info

Publication number: JP2000077349A
Application number: JP10247542A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Yamamura; 育弘山村
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1998-09-01
Filing date: 1998-09-01
Publication date: 2000-03-14

Abstract

(57)【要約】【課題】被加熱体の特定の一部領域のみを選択的に加
熱でき、１の被加熱体において、異なる温度の熱処理を
必要とする複数のプロセスを容易に実現可能とする加熱
装置を提供する。【解決手段】石英管１１の外側に放物面反射鏡２０ａ
を備えた均一照射の赤外線ランプ２０が複数個（ここで
は３個）配設されている。半導体ウェハ１３は、例え
ば、ロジック部分とＤＲＡＭ部分を含むＤＲＡＭ混載ロ
ジックのＬＳＩが形成されたものであり、高温の熱処理
はＤＲＡＭ部分のみに必要であり、ロジック部分には必
要ではない。サセプタ１２の上部には、半導体ウェハ１
３を覆う大きさのマスク１４が配置されている。赤外線
ランプ２０から、半導体ウェハ１３の全体に向けて赤外
線２０ｂが照射されるが、マスク１４が介在しているた
め、開口１４ａ以外の部分では赤外線２０ｂが遮断され
る。従って、半導体ウェハ１３の特定部分（ＤＲＡＭ部
分）にのみ赤外線が照射され、ＤＲＡＭ部分が選択的に
加熱される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェハ等の
被加熱体の特定の一部領域のみを選択的に加熱するため
の加熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩ（Large Scale Integrated circu
it) 等の半導体装置の製造プロセスでは、例えば半導体
基板に注入された不純物イオンの活性化、酸化処理、窒
化処理などの加熱処理が施される。

【０００３】このような加熱は、従来、ファーネスアニ
ールと称される電気炉などを用いる加熱技術や、短時間
に高温処理が可能なレーザーアニールや、赤外線ランプ
照射による加熱方法によって行なわれている。

【０００４】ところで、このような種々の加熱プロセス
では、従来、半導体ウェハ等の被加熱体に対して全体に
熱が加わえられており、被加熱体の全体が熱に対する耐
性が必要であった。例えば、特公昭６１−４１７３号公
報には、複数個の赤外線ランプを用いて半導体ウェハ全
面の加熱を行なう加熱装置が開示されている。

【０００５】図４は、この加熱装置の構成を表すもので
ある。この加熱装置は、石英管１０１の外側の上下に、
放物面反射鏡１１０ａを備えた均一照射の赤外線ランプ
１１０を複数対（図では３対）配設した構成を有してい
る。石英管１０１の内部には、サセプタ１０２を介して
イオン注入された半導体ウェハ１０３が配置されてい
る。この加熱装置では、複数の赤外線ランプ１１０によ
り半導体ウェハ１０３全体を加熱することにより、半導
体ウェハ１０３にイオン注入された不純物イオンの活性
化を図ることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述のように従来の加
熱装置では、半導体ウェハ等の被加熱体に対して全体に
熱が加わり、本来、熱を必要としない部分も加熱される
ようになっていた。

【０００７】しかしながら、近年、このように被加熱体
の全体に熱が加わり、熱を必要としない部分も加熱され
ることによって、種々な問題を引き起こしている。例え
ば、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory) 混載ロ
ジックのＬＳＩにおいては、ＤＲＡＭ部分の作製工程
と、ロジック部分の作製工程が異なり、ロジック部分を
ＤＲＡＭ部分より先に作製した場合、高温の加熱処理を
必要とするＤＲＡＭキャパシタ電極の作製工程において
加えられた熱がロジック部分にも加わる。そのため、ロ
ジック部分に熱耐性が要求され、ロジック部分とＤＲＡ
Ｍ部分との混載が困難であるという問題があった。

【０００８】なお、特開平４−２８２２２号公報には、
半導体抵抗層の抵抗値を調整するために、耐熱性のマス
クパターンを形成し、これをマスクにしてイオン注入と
アニールを繰り返し行なう技術が開示されている。しか
しながら、この技術では、各ウェハ毎に、その都度、ウ
ェハに密着させてマスクパターンを形成する必要があ
り、また、熱処理が終了する毎にマスクを除去する必要
があるため、大量処理には向かないという問題がある。
また、特開平６−２９２１２号公報には、ウェハに対し
て、フォトマスクを介してレーザ照射を行ない、多結晶
シリコン薄膜に選択的に核形成を行なう技術が開示され
ている。しかしながら、この技術では、同時にウェハの
裏面から全体にわたってアニール処理が行なわれてお
り、上記従来の問題点は解決できない。

【０００９】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、半導体ウェハ等の被加熱体に対し
て、個別にマスクパターンを形成することなく、被加熱
体の特定の一部領域のみを選択的に加熱することがで
き、１の被加熱体において、異なる温度の熱処理を必要
とする複数のプロセスを容易に実現可能とする加熱装置
を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明による加熱装置
は、加熱用の光源と、被加熱体を保持するための保持台
と、被加熱体の特定の一部に対応した光透過部を有する
と共に、保持台と光源との間に設けられ、光透過部以外
からの被加熱体への光の照射を遮断するマスクとを備え
ている。

【００１１】本発明による他の加熱装置は、被加熱体の
特定の一部領域にのみ光を照射可能な加熱用の光源と、
被加熱体を保持するための保持台と、光源からの光が、
被加熱体毎に、または１の被加熱体のうちの加熱領域毎
に順次照射されるように、光源と保持台とを相対的に移
動させる移動手段と、この移動手段により光源または保
持台が相対的に移動している間において、光源からの被
加熱体への光の照射を遮断するシャッタとを備えてい
る。

【００１２】本発明による加熱装置では、加熱用の光源
と被加熱体との間に、選択加熱用のマスクが配設されて
いるため、被加熱体の特定の一部領域のみが選択的に加
熱される。従って、１の被加熱体において、異なる温度
の熱処理を必要とする複数のプロセスを容易に実現する
ことが可能になる。

【００１３】本発明による他の加熱装置では、光源から
の光により被加熱体の特定の領域への選択加熱が終了す
ると、移動手段により、同じ被加熱体の次の加熱領域、
または次の被加熱体の加熱領域が光源に対向し、その状
態で次の選択加熱が行われる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００１５】図１は本発明の第１の実施の形態に係る加
熱装置の構成を表すものである。この加熱装置は、石英
管１１の外側の上部に、光源として、放物面反射鏡２０
ａを備えた均一照射の赤外線ランプ２０を複数個（ここ
では３個）配設した構成を有している。石英管１１の内
部には、サセプタ１２を介してイオン注入された半導体
ウェハ１３が配置されている。半導体ウェハ１３は、例
えば、ロジック部分とＤＲＡＭ部分を含むＤＲＡＭ混載
ロジックのＬＳＩが形成されたものであり、前述のよう
に、高温の熱処理はＤＲＡＭ部分のみに必要であり、ロ
ジック部分には必要ではない。

【００１６】サセプタ１２の上部には、半導体ウェハ１
３の全体を覆う大きさのマスク１４が配置されている。
マスク１４は、耐熱性の遮光基板、例えばタングステン
により形成されており、半導体ウェハ１３の加熱が必要
な部分（ＤＲＡＭ部分）に対応して開口１４ａが設けら
れている。なお、このマスク１４としては、基板を、例
えば石英ガラスなどの透明基板とし、この透明基板の、
半導体ウェハ１３の加熱が必要な部分に対応する領域以
外の部分を遮光膜で覆うような構成としてもよい。

【００１７】本実施の形態では、３つの赤外線ランプ２
０から、石英管１１の内部の半導体ウェハ１３の全体に
向けて赤外線２０ｂが照射されるが、マスク１４が介在
しているため、開口１４ａ以外の部分では赤外線２０ｂ
が遮光される。従って、半導体ウェハ１３の特定部分
（ＤＲＡＭ部分）にのみ赤外線が照射され、これにより
ＤＲＡＭ部分が選択的に加熱される。よって、高温の熱
処理が不要なロジック部分が加熱されることがなく、ロ
ジック部分を無理に熱耐性の構造とする必要がなくな
り、ロジック部分とＤＲＡＭ部分とを混載したＬＳＩを
容易に実現することができる。

【００１８】なお、本実施の形態では、上記マスク１４
を用いた選択的な加熱の前に、予備加熱処理として、マ
スク１４を用いることなく、半導体ウェハ１３全体を必
要な温度よりも低い温度まで加熱できるようにしてもよ
い。これにより、マスク１４を用いた半導体ウェハ１３
の選択加熱に要する時間を大幅に短縮できる。このよう
な予備加熱は、本実施の形態における加熱装置とは別の
場所において行う構成としてもよく、あるいは、上記赤
外線ランプ２０により行うようにしてもよい。但し、後
者の場合には、マスク１４自体を半導体ウェハ１３上か
ら退避可能な構成とする必要がある。

【００１９】図２は本発明の第２の実施の形態に係る加
熱装置の構成を表すものである。第１の実施の形態で
は、被加熱体としての半導体ウェハの全面をマスクで覆
うようにしたが、本実施の形態では、半導体ウェハの全
面をマスクで覆うのではなく、ウェハに含まれるチップ
１個毎若しくは複数のチップ毎にマスクで覆うようにし
たものである。

【００２０】この加熱装置は、ステージ３６上に保持さ
れた半導体ウェハ３１の上に、光源としての高圧水銀ラ
ンプ３３、コンデンサ・レンズ３４およびマスク３５を
上方からこの順に配置したものである。半導体ウェハ３
１には、マトリクス状に配列された多数のチップ３２が
含まれている。本実施の形態では、各チップ３２は、そ
れぞれ特定の加熱領域３２ａのみ加熱が必要となってお
り、その他の領域は加熱は不要であるものとする。マス
ク３５は各チップ３２に対応した大きさを有し、チップ
３２の加熱領域３２ａに対応して開口３５ａが設けられ
ている。マスク３５は第１の実施の形態と同様の構成を
有している。なお、ステージ３６は、例えばＸ−Ｙステ
ージであり、加熱ステップ毎に半導体ウェハ３１の位置
をＸまたはＹ方向に変更できるようになっている。

【００２１】本実施の形態では、高圧水銀ランプ３３か
らの光線３３ａはコンデンサ・レンズ３４により集光さ
れた後、効率良くマスク３５に入射される。マスク３５
に入射した光線３３ａは、開口３５ａ以外の部分では遮
断され、開口３５ａに入射した光線３３ａのみがチップ
３２の加熱領域３２ａへ照射され、これにより加熱領域
３２ａが選択的に加熱される。よって、チップ３２の加
熱領域３２ａ以外の領域が加熱されることがなくなる。
１のチップ３２の選択加熱が終了すると、ステージ３６
により半導体ウェハ３１側が１チップ分移動し、次のチ
ップ３２の加熱領域の選択加熱が行われる。なお、逆
に、高圧水銀ランプ３３、コンデンサ・レンズ３４およ
びマスク３５を含む加熱装置側を移動させる構成として
もよい。

【００２２】このように本実施の形態では、所謂ステッ
プアンドリピート方式で、各チップ毎の選択加熱を行う
ことができる。ここでは、１のマスク３５が１個のチッ
プを覆う大きさとしたが、複数のチップを覆う大きさと
し、各チップの加熱領域に対応して複数の開口を設ける
構成としてもよい。

【００２３】また、本実施の形態においても、第１の実
施の形態と同様に、予備加熱を行うようにすれば、選択
加熱に要する時間を短縮でき、作業効率が向上する。

【００２４】図３（Ａ），（Ｂ）は本発明の第３の実施
の形態に係る加熱装置の構成を表すものである。第１お
よび第２の実施の形態では、マスクを用いて選択加熱を
行うようにしたが、本実施の形態では、マスクを用いる
ことなく、所謂スキャン方式によって選択加熱を行うも
のである。

【００２５】本実施の形態では、ステージ４１に保持さ
れた半導体ウェハ４２の上に、光源として例えばエキシ
マレーザ等のレーザ４３を配設し、このレーザ４３とス
テージ４１との間に、この位置（光路）から退避可能な
シャッタ４４を配設したものである。レーザ４３からの
レーザ光４３ａは、本実施の形態では、半導体ウェハ４
２の特定の加熱領域４２ａ（例えば第２の実施の形態で
示した１チップの内の加熱領域）へ直接入射されるよう
になっている。ステージ４１は例えばＸ−Ｙステージで
あり、加熱ステップ毎に半導体ウェハ４２における加熱
領域をＸまたはＹ方向に変更できるようになっている。

【００２６】本実施の形態では、レーザ４３からのレー
ザ光４３ａは半導体ウェハ４２の加熱領域４２ａにのみ
に照射され、これにより加熱領域４２ａが選択的に加熱
され、その他の領域は加熱されない。このときシャッタ
４４は破線で示したように光路から退避した位置にあ
る。最初の加熱領域４２ａの選択加熱が終了すると、シ
ャッタ４４が実線で示したように光路内に入りレーザ光
４３ａを遮断すると同時に、ステージ４１が駆動され、
半導体ウェハ４２の次の加熱領域４２ａがレーザ４３に
対向する位置になるように半導体ウェハ４２を移動させ
る。その後、上記と同様にして、各加熱領域の選択加熱
が順次行われる。

【００２７】このように本実施の形態では、マスクを用
いることなく、スキャン方式で各加熱領域毎の選択加熱
を行うことができる。なお、本実施の形態においても、
第１の実施の形態と同様に、予備加熱を行うようにすれ
ば、選択加熱に要する時間を短縮でき、作業効率が向上
する。

【００２８】以上実施の形態を挙げて本発明を説明した
が、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく
種々変形可能である。例えば、被加熱体を半導体ウェハ
とし、本発明の加熱装置を半導体装置の製造プロセスに
適用するようにしたが、これに限定されるものではな
く、その他、１の被加熱体において、異なる温度の熱処
理を必要とする複数のプロセスがなされるもの一般に適
用することができる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように請求項１ないし請求
項５のいずれか１に記載の加熱装置によれば、被加熱体
の特定の一部領域のみを選択的に加熱できるようにした
ので、ＤＲＡＭ混載のロジックＬＳＩのように、異なる
温度の複数の熱処理を必要とするデバイスを容易に作製
することができるという効果を奏する。

【００３０】特に，請求項５記載の加熱装置によれば、
予め被加熱体全体を、選択加熱に必要な温度よりも低い
温度で予備加熱するようにしたので、選択加熱に要する
時間を短縮することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る加熱装置の構
成を表す断面図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態に係る加熱装置の構
成を表す図である。

【図３】本発明の第３の実施の形態に係る加熱装置の構
成を表す図である。

【図４】従来の加熱装置の構成を表す断面図である。

【符号の説明】

１１…石英管、１２…サセプタ、１３，３１，４２…半
導体ウェハ、１４…マスク、２０…赤外線ランプ、３３
…高圧水銀ランプ、３６，４１…ステージ（保持台）、
４３…レーザ、４４…シャッタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被加熱体の特定の一部領域のみを選択的
に加熱するための加熱装置であって、加熱用の光源と、前記被加熱体を保持するための保持台と、前記被加熱体の特定の一部に対応した光透過部を有する
と共に、前記保持台と前記光源との間に設けられ、前記
光透過部以外からの前記被加熱体への光の照射を遮断す
るマスクとを備えたことを特徴とする加熱装置。
【請求項２】前記マスクは、被加熱体の全体を覆う大
きさを有することを特徴とする請求項１記載の加熱装
置。
【請求項３】前記マスクは、被加熱体の一部のみを覆
う大きさを有し、且つ、前記被加熱体の前記光源および
マスクに対する位置を相対的に変化させることにより、
被加熱体または１の被加熱体における加熱領域を順次変
更させることを特徴とする請求項１記載の加熱装置。
【請求項４】被加熱体の特定の一部領域のみを選択的
に加熱するための加熱装置であって、被加熱体の特定の一部領域にのみ光を照射可能な加熱用
の光源と、前記被加熱体を保持するための保持台と、前記光源からの光が、被加熱体毎に、または１の被加熱
体のうちの加熱領域毎に順次照射されるように、前記光
源と前記保持台とを相対的に移動させる移動手段と、この移動手段により前記光源または前記保持台が相対的
に移動している間において、前記光源からの被加熱体へ
の光の照射を遮断するシャッタとを備えたことを特徴と
する加熱装置。
【請求項５】更に、前記光源による選択加熱を行なう
前に、被加熱体全体を選択加熱に必要な温度よりも低い
温度まで予備加熱する手段を備えたことを特徴とする請
求項１記載の加熱装置。