JP2000182981A - 加熱処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】半導体ウェーハの急速加熱処理を行なうにあた
って、半導体ウェーハを収容するチャンバ内に導かれる
ガスの影響を受けることなく、半導体ウェーハを均一
に、又、再現性良く加熱できるようにする。 【解決手段】半導体ウェーハＷを収容するチャンバ１１
と、チャンバ内にガスを噴出するガス噴出口１４ａ及び
チャンバ内のガスを排出するガス排出口１１ｂと、チャ
ンバ内に配置された半導体ウェーハを加熱するハロゲン
ランプ１２とを備えて、半導体ウェーハを急速に加熱し
て処理する加熱処理装置において、ガス噴出口１４ａ
を、チャンバ内に配置された半導体ウェーハＷから逸れ
る方向に、例えば半導体ウェーハＷの主面Ｗａに対して
略４５°の角度をなす方向にガスを噴出するように方向
付けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェーハを
所望のガス雰囲気下で加熱処理する加熱処理装置に関
し、特に、半導体ウェーハを収容するチャンバ内に向け
て所望のガスを噴出するガス噴出口を備えた加熱処理装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来においては、半導体素子の形成にあ
たって、低速加熱処理装置（拡散炉）により、中温（例
えば８００〜９００°Ｃ）にて長時間（例えば３０〜６
０分間）加熱処理して、イオン注入装置により注入した
不純物を拡散させる手法を採用していた。しかしなが
ら、今日の半導体装置の微細化及び高集積化に伴う半導
体素子の高速化、さらには、電極の低誘電率化、配線層
の微細化及び積層化等の要求を満足させるために、イオ
ン注入装置にて注入した不純物を拡散させることなく活
性化させるべく、加熱処理装置（ランプアニーラ）によ
り、高温（例えば１０００〜１１００°Ｃ）にて短時間
（例えば１０〜６０秒間）加熱処理して、半導体素子を
形成する手法が採用されている。

【０００３】この加熱処理装置は、図８及び図９に示す
ように、半導体ウェーハＷを収容するためのチャンバ
１、このチャンバ１の外側に配置された複数のハロゲン
ランプ２、これらのチャンバ１及びハロゲンランプ２を
取り囲むように形成された外側チャンバ３等を備えてい
る。

【０００４】このチャンバ１は、石英により薄い箱型形
状に形成されており、ハロゲンランプ２から放射される
０．３〜７．０μｍ程度の波長の光を透過させるような
約９０％以上の透過率を有し、約２００°Ｃ以上には昇
温しないようになっている。また、その一端側におい
て、Ｎ₂ ，Ｏ₂ ，ＮＨ₃ ，Ｎ₂ Ｏ , ＨＣｌ等のガスを
内部に噴出するガス噴出口１ａが一体的に設けられ、そ
の他端側において、半導体ウェーハＷを出し入れする開
口部１ｂ及び内部に導かれたガスを排出するガス排出口
１ｃが一体的に設けられている。そして、上記開口部１
ｂは、半導体ウェーハＷを内部に収容した状態で、外側
チャンバ３に回動自在に取り付けられた開閉蓋４により
閉塞されるようになっている。

【０００５】 また、外側チャンバ３は、全体がアルミニ
ウム製であり、その内壁面にはハロゲンランプ２の光を
効率良く反射するように金コーティングが施されてい
る。また、外側チャンバ３の上下及び左右の壁部には、
ハロゲンランプ２が配置された空間に通じるように、複
数の冷却ガス導入口３ａが形成されている。さらに、外
側チャンバ３の下壁部の一部には、貫通孔３ｂが設けら
れており、この貫通孔３ｂを通して内部に配置された半
導体ウェーハＷと対向する位置に、放射温度計５が配置
されている。

【０００６】上記のような加熱処理装置を用いて、半導
体ウェーハＷを加熱処理する場合は、所望の反応を行な
わせるのに必要なガスを、ガス噴出口１ａから噴出させ
かつガス排出口１ｃから排出させた状態で、ハロゲンラ
ンプ２を点灯させて半導体ウェーハＷを急速に加熱す
る。この際、加熱された半導体ウェーハＷの表面から放
射される特定波長の光の強度を放射温度計５により測定
して、この加熱処理を制御する。また、冷却する場合
は、冷却ガス導入口３ａから窒素ガス等を導入して急速
に冷却する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な構成の加熱処理装置を用いて半導体ウェーハＷの加熱
処理を行なう場合、加熱された半導体ウェーハＷの温度
が、図１０に示すように、ガス噴出口１ａ及びガス排出
口１ｃ近傍領域で２０°Ｃ程度低下し、半導体ウェーハ
Ｗ全体として温度が不均一になるという問題があった。

【０００８】この温度低下の原因は、ガス噴出口１ａ側
においては、噴出するガスが半導体ウェーハＷに直接当
たることによって冷却されるからであり、一方、ガス排
出口１ｃ側においては、半導体ウェーハＷの表面に沿っ
て排出されるガスにより熱が奪われて冷却されるからで
あると考えられる。

【０００９】このような問題に対処すべく、複数のハロ
ゲンランプ２の放射パワーをそれぞれに調整して、ガス
噴出口１ａ近傍あるいはガス排出口１ｃ近傍に位置する
ハロゲンランプ２の放射パワーを上げていくと、半導体
ウェーハＷの中央領域の温度も所望の温度を超えて上昇
するため、温度を均一にするには限界がある。

【００１０】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて
成されたものであり、その目的とするところは、半導体
ウェーハＷを収容するチャンバ内に導かれるガスの影響
を受けることなく、半導体ウェーハＷを均一に加熱で
き、又、再現性も良好な加熱処理装置を提供することに
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の目的
を達成するべく鋭意検討を重ねた結果、以下の如き構成
をなす発明を見出すに至った。すなわち、本発明の加熱
処理装置は、半導体ウェーハを収容するチャンバと、こ
のチャンバ内にガスを噴出するガス噴出口及びチャンバ
内のガスを排出するガス排出口と、チャンバ内に配置さ
れた半導体ウェーハを加熱する加熱手段とを備えて、半
導体ウェーハを急速に加熱して処理する加熱処理装置で
あって、上記ガス噴出口は、上記チャンバ内に配置され
た半導体ウェーハから逸れる方向にガスを噴出するよう
に方向付けられている、ことを特徴としている。

【００１２】上記構成の加熱処理装置においては、上記
チャンバの内部に突出するように設けられてガスを導き
入れるガス導入管を有し、上記ガス噴出口は、ガス導入
管の先端部近傍に形成されている、構成を採用すること
ができる。

【００１３】また、上記構成の加熱処理装置において
は、上記ガス導入管は、チャンバ内に配置された半導体
ウェーハの主面と略平行に伸長するように配置されてい
る、構成を採用することができる。

【００１４】本発明の加熱処理装置は、半導体ウェーハ
を収容するチャンバと、このチャンバ内にガスを噴出す
るガス噴出口及びチャンバ内のガスを排出するガス排出
口と、チャンバ内に配置された半導体ウェーハを加熱す
る加熱手段とを備えて、半導体ウェーハを急速に加熱し
て処理する加熱処理装置であって、上記チャンバの内部
に突出するようにかつチャンバに対して回動自在に設け
られてガスを導き入れるガス導入管を有し、上記ガス噴
出口は、上記チャンバ内に配置された半導体ウェーハか
ら逸れる方向にガスを噴出するように方向付けられて上
記ガス導入管に形成されている、ことを特徴としてい
る。

【００１５】上記構成の加熱処理装置においては、上記
ガス導入管をその軸線回りに回転させる回転駆動手段を
有する、構成を採用することができる。

【００１６】また、上記構成の加熱処理装置において
は、上記ガス導入管は、上記チャンバ内に配置された半
導体ウェーハの主面と略平行に伸長するように配置され
ている、構成を採用することができる。

【００１７】本発明の加熱処理装置においては、半導体
ウェーハをチャンバ内に配置して加熱処理する場合、ガ
ス噴出口からチャンバ内にガスを噴出させ、このガスを
ガス排出口から排出する。この際、ガス噴出口から噴出
するガスは、チャンバ内に配置された半導体ウェーハか
ら逸れる方向に方向付けられて噴出する。従って、ガス
は半導体ウェーハに直接衝突するのではなく、先ずチャ
ンバの内壁面に衝突し、乱流状態となって半導体ウェー
ハの周りを流れる。これにより、導入ガスによる半導体
ウェーハの局部的な冷却が防止される。

【００１８】また、本発明の加熱処理装置においては、
半導体ウェーハをチャンバ内に配置して加熱処理する場
合、チャンバの内部に突出するようにかつチャンバに対
して回動自在に設けられてガスを導き入れるガス導入管
に形成されたガス噴出口からチャンバ内にガスを噴出さ
せ、このガスをガス排出口から排出する。この際、ガス
噴出口から噴出するガスは、チャンバ内に配置された半
導体ウェーハから逸れる方向に方向付けられて噴出する
と共に、この噴出方向は、ガス導入管をチャンバに対し
て回転させることで、必要に応じて変化させられる。従
って、ガスは半導体ウェーハに直接衝突するのではな
く、先ずチャンバの内壁面に衝突し、乱流状態となって
半導体ウェーハの周りを流れる。また、ガス噴出口を有
するガス導入管を回転させることで、上記乱流状態がよ
り強くされる。これにより、導入ガスによる半導体ウェ
ーハの局部的な冷却がより確実に防止される。

【００１９】また、上記ガス導入管をその軸線回りに回
転させる回転駆動手段を有する場合は、この回転駆動手
段を用いて、ガス導入管を自動的に所定の速度で回転さ
せることにより、チャンバ内に導かれるガスの乱流状態
を、再現性良く生じさせることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面に基づいて説明する。図１、図２及び図３は、本
発明に係る加熱処理装置の一実施形態を示すものであ
り、図１はその長手方向に沿う縦断面図、図２はその横
断面図、図３はその長手方向を横切る方向に沿う縦断面
図をそれぞれ表している。

【００２１】この実施形態に係る加熱処理装置１０は、
図１及び図２に示すように、半導体ウェーハＷを収容す
るチャンバ１１と、このチャンバ１１の外側に配置され
た加熱手段としての複数のハロゲンランプ１２と、これ
らのチャンバ１１及び複数のハロゲンランプ１２を取り
囲むように形成された外側チャンバ１３等を、その基本
構成として備えている。

【００２２】このチャンバ１１は、石英により薄い箱型
形状に形成されており、複数のハロゲンランプ１２から
放射される０．３〜７．０μｍ程度の波長の光を透過さ
せるような約９０％以上の透過率を有し、約２００°Ｃ
以上には昇温しないようになっている。

【００２３】このチャンバ１１の一端側には、Ｎ₂ ，Ｏ
₂ ，ＮＨ₃ ，Ｎ₂ Ｏ , ＨＣｌ等のガスを導き入れて、
ガス噴出口１４ａからチャンバ１１の内部に噴出するよ
うに形成されたガス導入管１４が、チャンバ１１の内部
に突出するように配置されている。一方、チャンバ１１
の他端側には、半導体ウェーハＷを出し入れする略矩形
形状の開口部１１ａが形成されており、又、この開口部
１１ａよりも僅かに上流の位置に、チャンバ１１の内部
に導かれたガスを排出するガス排出口１１ｂが一体的に
形成されている。

【００２４】そして、上記開口部１１ａは、半導体ウェ
ーハＷを内部に収容した状態で、外側チャンバ１３に回
動自在に取り付けられた開閉蓋１５により閉塞されるよ
うになっている。尚、チャンバ１１内には、収容された
半導体ウェーハＷを３点にて支持する支持ピン（不図
示）が配置されている。

【００２５】上記ガス導入管１４は、図１ないし図３に
示すように、円筒状に形成されて、チャンバ１１内に配
置される半導体ウェーハＷの主面Ｗａと略平行に伸長す
るように固定されており、又、その上流側が供給ポンプ
（不図示）に接続されており、さらに、チャンバ１１内
に突出した下流側すなわち先端部近傍において、上記ガ
スを噴出するガス噴出口１４ａが形成されている。この
ガス噴出口１４ａは、チャンバ１１内に配置された半導
体ウェーハＷから逸れる方向にガスを噴出するように、
すなわち、半導体ウェーハＷの主面Ｗａに対して略４５
度（θ1 ＝４５°、θ2 ＝４５°: （１１１）の方向）
の角度をなす方向にガスを噴出するように方向付けられ
ている。

【００２６】このように、ガス導入管１４が半導体ウェ
ーハＷの主面Ｗａと略平行に伸長するように配置される
ことで、半導体ウェーハＷに対するガス噴出口１４ａの
方向付けが容易に行なえると共に、装置の上下方向にお
る幅厚を抑えて、全体としての装置のコンパクト化を行
なうことができる。

【００２７】 外側チャンバ１３は、全体がアルミニウム
製であり、その壁部には冷却水を通す冷却通路（不図
示）が形成されて水冷式となっており、その内壁面には
ハロゲンランプ１２の光を効率良く反射するように金コ
ーティングが施されている。また、外側チャンバ１３の
上下及び左右の壁部には、ハロゲンランプ１２が配置さ
れた空間に通じるように、複数の冷却ガス導入口１３ａ
が形成されており、この冷却ガス導入口１３ａは冷却ガ
ス供給ポンプ（不図示）に接続されている。さらに、外
側チャンバ１３の下壁部の一部には、貫通孔１３ｂが形
成されており、この貫通孔３ｂを通して内部に配置され
た半導体ウェーハＷと対向する位置に、放射温度計１６
が配置されている。

【００２８】上記放射温度計１６は、ハロゲンランプ１
２を点灯させて半導体ウェーハＷを急速に加熱した際
に、加熱された半導体ウェーハＷの表面から放射される
特定波長（例えば、２．７μｍ）の光の強度を温度とし
て測定して、この加熱処理の制御を行なうのに用いるも
のである。

【００２９】上記加熱手段としてのハロゲンランプ１２
は、波長が０．３〜７．０μｍの光を放射する赤外線ハ
ロゲンランプであり、その定格容量が１７０Ｖ、１．７
ｋＷのものである。このハロゲンランプ１２が、チャン
バ１１の外側上下面に対向する領域にそれぞれ１４本ず
つ配列されており、又、チャンバ１１の外側左右側面に
対向する領域にそれぞれ２本ずつ配列されている。尚、
上記加熱手段としては、ハロゲンランプに限るものでは
なく、０．３〜７．０μｍの領域の波長の光を放射する
ものであれば、その他の赤外線ランプを使用することも
可能である。

【００３０】次に、本実施形態の加熱処理装置を用いて
半導体ウェーハＷを加熱処理する手順について説明す
る。先ず、開閉蓋１５を開けて半導体ウェーハＷをチャ
ンバ１１内に挿入し、支持ピンに載せて支持し、開閉蓋
１５を閉じる。続いて、供給ポンプを駆動させて例えば
窒素ガスを約３リットル／ｍｉｎの流量でガス噴出口１
４ａから噴き出させる。これと同時に、ハロゲンランプ
１２を点灯させて、図４に示すように、非加熱処理時温
度約２００°Ｃの状態から、昇温速度約５０〜１００°
Ｃ／ｓｅｃ（ここでは、５０°Ｃ／ｓｅｃ）にて急速に
加熱して、加熱処理時温度約５００〜１２００°Ｃ（こ
こでは、約１０００°Ｃ）及び加熱処理時間数十秒（こ
こでは、約１０秒）の加熱処理を施す。

【００３１】一方、加熱処理が終了すると、冷却ガス供
給ポンプを作動させて、冷却ガス導入口１３ａから約２
５リットル／ｍｉｎの流量で窒素ガスを導入して、降温
速度約５０〜１００°Ｃ／ｓｅｃにて温度を下げ、雰囲
気温度が約２００°Ｃになるまで冷却する。

【００３２】上記急速加熱処理においては、ガス噴出口
１４ａから噴き出たガスは、図３に示すように、先ず半
導体ウェーハＷから逸れた斜め上方に向かい、チャンバ
１１の内壁面に衝突してその方向が変えられ、逐次この
方向の変化を伴って螺旋状に流れ、ガス排出口１１ｂか
ら排出される。

【００３３】これにより、ガスは半導体ウェーハＷに直
接衝突することなく、乱流状態となって下流側に流れる
ため、従来のような半導体ウェーハＷの面内温度に大幅
なバラツキを生じることがなく、加熱処理を均一に安定
して行なうことができる。この実施形態において、半導
体ウェーハＷを加熱処理した結果、半導体ウェーハＷの
面内温度は、中央値に対して＋３°Ｃ〜−３°Ｃの範囲
に収まっており、温度のバラツキが抑えられて安定した
温度で加熱処理を行なうことができた。

【００３４】図５、図６及び図７は、本発明に係る加熱
処理装置の他の実施形態を示すものであり、図５はその
長手方向に沿う縦断面図、図６はその横断面図、図７は
その長手方向を横切る方向に沿う縦断面図をそれぞれ表
している。

【００３５】この実施形態に係る加熱処理装置２０は、
図５及び図６に示すように、半導体ウェーハＷを収容す
るチャンバ２１と、このチャンバ２１の外側に配置され
た加熱手段としての複数のハロゲンランプ２２と、これ
らのチャンバ２１及び複数のハロゲンランプ２２を取り
囲むように形成された外側チャンバ２３等を、その基本
構成として備えている。

【００３６】このチャンバ２１は、前述の実施形態と同
様に、石英により薄い箱型形状に形成されており、複数
のハロゲンランプ２２から放射される０．３〜７．０μ
ｍ程度の波長の光を透過させるような約９０％以上の透
過率を有し、約２００°Ｃ以上には昇温しないようにな
っている。

【００３７】このチャンバ２１の一端側には、Ｎ₂ ，Ｏ
₂ ，ＮＨ₃ ，Ｎ₂ Ｏ , ＨＣｌ等のガスを導き入れて、
ガス噴出口２４ａからチャンバ２１の内部に噴出するよ
うに形成されたガス導入管２４が、チャンバ２１の内部
に突出するように、かつ、シール部材２５を介してチャ
ンバ２１の壁部に対して回動自在に支持されている。

【００３８】また、このガス導入管２４は、外側チャン
バ２３の壁部に対してシール部材２６及び軸受け２７を
介して回動自在に支持されており、外側チャンバ２３の
外側に位置するガス導入管２４の部分には、回転駆動手
段の一部をなす被駆動歯車２８が固着されており、駆動
モータ（不図示）により歯車列２９を介して回転駆動さ
れるようになっている。

【００３９】さらに、ガス導入管２４の上流端部２４ｂ
は、シール部材３０を介して供給パイプ３１に対して回
動自在に連結されており、この供給パイプ３１の上流に
接続された供給ポンプにより窒素等のガスが供給されて
ガス噴出口１４ａから噴き出るようになっている。

【００４０】上記被駆動歯車２８、歯車列２９、駆動モ
ータ等により、ガス導入管２４を回転させる回転駆動手
段が構成されている。尚、この回転駆動手段は、本実施
形態に限定されるものではなく、ベルト駆動あるいは電
磁駆動等その他の駆動手段を採用することができる。

【００４１】上記ガス導入管２４は、図５ないし図７に
示すように、円筒状に形成されて、チャンバ２１内に配
置される半導体ウェーハＷの主面Ｗａと略平行に伸長す
るように固定されており、チャンバ２１内に突出した下
流側すなわち先端部近傍において、ガスを噴出する上記
ガス噴出口２４ａが形成されている。このガス噴出口２
４ａは、チャンバ２１内に配置された半導体ウェーハＷ
から逸れる方向にガスを噴出するように、すなわち、半
導体ウェーハＷの主面Ｗａに対して略４５度（θ1 ＝４
５°、θ2 ＝４５°: （１１１）の方向）の角度をなす
方向にガスを噴出するように方向付けられている。

【００４２】このように、ガス導入管２４が半導体ウェ
ーハＷの主面Ｗａと略平行に伸長するように配置される
ことで、半導体ウェーハＷに対するガス噴出口２４ａの
方向付けが容易に行なえると共に、装置の上下方向にお
ける幅厚を抑えて、全体としての装置のコンパクト化を
行なうことができる。

【００４３】一方、チャンバ２１の他端側には、半導体
ウェーハＷを出し入れする略矩形形状の開口部２１ａが
形成されており、又、この開口部２１ａよりも僅かに上
流の位置に、チャンバ２１の内部に導かれたガスを排出
するガス排出口２１ｂが一体的に形成されている。

【００４４】そして、上記開口部２１ａは、半導体ウェ
ーハＷを内部に収容した状態で、外側チャンバ２３に回
動自在に取り付けられた開閉蓋３２により閉塞されるよ
うになっている。尚、チャンバ２１内には、収容された
半導体ウェーハＷを３点にて支持する支持ピン（不図
示）が配置されている。

【００４５】 外側チャンバ２３は、全体がアルミニウム
製であり、その壁部には冷却水を通す冷却通路（不図
示）が形成されて水冷式となっており、その内壁面には
ハロゲンランプ２２の光を効率良く反射するように金コ
ーティングが施されている。また、外側チャンバ２３の
上下及び左右の壁部には、ハロゲンランプ２２が配置さ
れた空間に通じるように、複数の冷却ガス導入口２３ａ
が形成されており、この冷却ガス導入口２３ａは冷却ガ
ス供給ポンプ（不図示）に接続されている。さらに、外
側チャンバ２３の下壁部の一部には、貫通孔２３ｂが形
成されており、この貫通孔２３ｂを通して内部に配置さ
れた半導体ウェーハＷと対向する位置に、放射温度計３
３が配置されている。

【００４６】上記放射温度計３３は、ハロゲンランプ２
２を点灯させて半導体ウェーハＷを急速に加熱した際
に、加熱された半導体ウェーハＷの表面から放射される
特定波長（例えば、２．７μｍ）の光の強度を温度とし
て測定して、この加熱処理の制御を行なうのに用いるも
のである。

【００４７】上記加熱手段としてのハロゲンランプ２２
は、波長が０．３〜７．０μｍの光を放射する赤外線ハ
ロゲンランプであり、その定格容量が１７０Ｖ、１．７
ｋＷのものである。このハロゲンランプ２２が、チャン
バ２１の外側上下面に対向する領域にそれぞれ１４本ず
つ配列されており、又、チャンバ２１の外側左右側面に
対向する領域にそれぞれ２本ずつ配列されている。尚、
上記加熱手段としては、ハロゲンランプに限るものでは
なく、０．３〜７．０μｍの領域の波長の光を放射する
ものであれば、その他の赤外線ランプを使用することも
可能である。

【００４８】次に、本実施形態の加熱処理装置を用いて
半導体ウェーハＷを加熱処理する手順について説明す
る。先ず、開閉蓋３２を開けて半導体ウェーハＷをチャ
ンバ２１内に挿入し、支持ピンに載せて支持し、開閉蓋
３２を閉じる。続いて、供給ポンプを駆動させて例えば
窒素ガスを約３リットル／ｍｉｎの流量でガス噴出口２
４ａから噴き出させると共に、回転駆動手段を作動させ
てガス導入管２４を所定の速度で回転させる。これと同
時に、ハロゲンランプ２２を点灯させて、図４に示すよ
うに、非加熱処理時温度約２００°Ｃの状態から、昇温
速度約５０〜１００°Ｃ／ｓｅｃ（ここでは、５０°Ｃ
／ｓｅｃ）にて急速に加熱して、加熱処理時温度約５０
０〜１２００°Ｃ（ここでは、約１０００°Ｃ）及び加
熱処理時間数十秒（ここでは、約１０秒）の加熱処理を
施す。

【００４９】一方、加熱処理が終了すると、回転駆動手
段を停止させ、一方、冷却ガス供給ポンプを作動させ
て、冷却ガス導入口２３ａから約２５リットル／ｍｉｎ
の流量で窒素ガスを導入して、降温速度約５０〜１００
°Ｃ／ｓｅｃにて温度を下げ、雰囲気温度が約２００°
Ｃになるまで冷却する。

【００５０】上記急速加熱処理においては、ガス噴出口
２４ａから噴き出たガスは、図７に示すような角度位置
を起動位置とすると、先ず半導体ウェーハＷから逸れた
斜め上方に向かい、チャンバ２１の内壁面に衝突してそ
の方向が変えられ、又、ガス噴出口２４ａの向きが、半
導体ウェーハＷから逸れた状態を維持しつつ連続的に変
化させられて螺旋状に流れ、ガス排出口２１ｂから排出
される。

【００５１】これにより、ガスは半導体ウェーハＷに直
接衝突することなく、乱流状態となって下流側に流れる
ため、従来のような半導体ウェーハＷの面内温度にバラ
ツキを生じることがなく、加熱処理を均一により一層安
定して再現性良く行なうことができる。

【００５２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の加熱処理装
置によれば、半導体ウェーハを収容するチャンバ内にガ
スを噴出するガス噴出口を、チャンバ内に配置された半
導体ウェーハから逸れる方向にガスを噴出するように方
向付けたことにより、ガスが半導体ウェーハに直接衝突
するのを防ぐことで、半導体ウェーハの局部的な冷却を
防止でき、半導体ウェーハの面内温度の均一性を向上さ
せることができる。これにより、半導体素子の高速化、
半導体装置の微細化及び高集積化、さらには、電極の低
誘電率化、配線層の微細化及び積層化等を達成すること
ができる。

【００５３】また、チャンバの内部に突出するようにガ
ス導入管を設け、このガス導入管のの先端部近傍にガス
噴出口を形成することにより、半導体ウェーハに対する
ガス噴出口の方向付けを容易に行なうことができる。

【００５４】さらに、上記ガス導入管を、チャンバ内に
配置された半導体ウェーハの主面と略平行に伸長するよ
うに配置することにより、装置の上下方向における幅厚
を増加させることなく上記温度の均一化を行なう構成を
講じることができ、装置全体としてのコンパクト化を行
なうことができる。

【００５５】また、本発明の加熱処理装置によれば、半
導体ウェーハを収容するチャンバ内にガスを噴出するガ
ス噴出口を有するガス導入管を、チャンバの内部に突出
するようにかつチャンバに対して回動自在に設け、ガス
噴出口を、チャンバ内に配置された半導体ウェーハから
逸れる方向にガスを噴出するように方向付けたことによ
り、このガス導入管を手動等にて定期的にあるいは連続
的に回転させることで、ガス噴出口から噴き出るガスの
方向を逐次変化させることができる。

【００５６】したがって、チャンバ内を流れるガスをよ
り乱流の状態にすることができ、ガスが半導体ウェーハ
に直接衝突するのを防ぐことで半導体ウェーハの局部的
な冷却を防止でき、半導体ウェーハの面内温度の均一性
をより一層向上させることができる。これにより、半導
体素子の高速化、半導体装置の微細化及び高集積化、さ
らには、電極の低誘電率化、配線層の微細化及び積層化
等を達成することができる。

【００５７】また。ガス導入管をその軸線回りに回転さ
せる回転駆動手段を設けることにより、自動的に所定の
速度で、ガス導入管を回転させることができる。さら
に、ガス導入管を、チャンバ内に配置された半導体ウェ
ーハの主面と略平行に伸長するように配置することによ
り、装置の上下方向における幅厚を増加させることなく
上記温度の均一化を行なう構成を講じることができ、装
置全体としてのコンパクト化を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る加熱処理装置の一実施形態を示す
ものであり、その長手方向における縦断面図である。

【図２】本発明に係る加熱処理装置の一実施形態を示す
横断面図である。

【図３】本発明に係る加熱処理装置の一実施形態を示す
ものであり、その長手方向を横切る方向における縦断面
図である。

【図４】本発明に係る加熱処理装置での加熱処理のシー
ケンスマップである。

【図５】本発明に係る加熱処理装置の他の実施形態を示
すものであり、その長手方向における縦断面図である。

【図６】本発明に係る加熱処理装置の他の実施形態を示
す横断面図である。

【図７】本発明に係る加熱処理装置の他の実施形態を示
すものであり、その長手方向を横切る方向における縦断
面図である。

【図８】従来の加熱処理装置を示す縦断面図である。

【図９】従来の加熱処理装置を示す横断面図である。

【図１０】従来の加熱処理装置を用いて半導体ウェーハ
を加熱処理した場合の面内温度分布を示す模式図であ
る。

【符号の説明】

１０・・・加熱処理装置、１１チャンバ、１１ａ・・・
開口部、１１ｂ・・・ガス排出口、１２・・・ハロゲン
ランプ（加熱手段）、１３・・・外側チャンバ、１３ａ
・・・冷却ガス導入口、１３ｂ・・・貫通孔、１４・・
・ガス導入管、１４ａ・・・ガス噴出口、１５・・・開
閉蓋、１６・・・放射温度計、２０・・・加熱処理装
置、２１チャンバ、２１ａ・・・開口部、２１ｂ・・・
ガス排出口、２２・・・ハロゲンランプ（加熱手段）、
２３・・・外側チャンバ、２３ａ・・・冷却ガス導入
口、２３ｂ・・・貫通孔、２４・・・ガス導入管、２４
ａ・・・ガス噴出口、３２・・・開閉蓋、３３・・・放
射温度計。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウェーハを収容するチャンバと、
   前記チャンバ内にガスを噴出するガス噴出口及び前記チ
   ャンバ内のガスを排出するガス排出口と、前記チャンバ
   内に配置された半導体ウェーハを加熱する加熱手段とを
   備えて、半導体ウェーハを急速に加熱して処理する加熱
   処理装置であって、 前記ガス噴出口は、前記チャンバ内に配置された半導体
   ウェーハから逸れる方向にガスを噴出するように方向付
   けられている、ことを特徴とする加熱処理装置。
2. 【請求項２】 前記チャンバの内部に突出するように設
   けられて前記ガスを導き入れるガス導入管を有し、 前記ガス噴出口は、前記ガス導入管の先端部近傍に形成
   されている、ことを特徴とする請求項１記載の加熱処理
   装置。
3. 【請求項３】 前記ガス導入管は、前記チャンバ内に配
   置された半導体ウェーハの主面と略平行に伸長するよう
   に配置されている、ことを特徴とする請求項２記載の加
   熱処理装置。
4. 【請求項４】 半導体ウェーハを収容するチャンバと、
   前記チャンバ内にガスを噴出するガス噴出口及び前記チ
   ャンバ内のガスを排出するガス排出口と、前記チャンバ
   内に配置された半導体ウェーハを加熱する加熱手段とを
   備えて、半導体ウェーハを急速に加熱して処理する加熱
   処理装置であって、 前記チャンバの内部に突出するようにかつ前記チャンバ
   に対して回動自在に設けられて前記ガスを導き入れるガ
   ス導入管を有し、 前記ガス噴出口は、前記チャンバ内に配置された半導体
   ウェーハから逸れる方向にガスを噴出するように方向付
   けられて前記ガス導入管に形成されている、ことを特徴
   とする加熱処理装置。
5. 【請求項５】 前記ガス導入管をその軸線回りに回転さ
   せる回転駆動手段を有する、ことを特徴とする請求項４
   記載の加熱処理装置。
6. 【請求項６】 前記ガス導入管は、前記チャンバ内に配
   置された半導体ウェーハの主面と略平行に伸長するよう
   に配置されている、ことを特徴とする請求項５記載の加
   熱処理装置。