JP2000243718A - 半導体基板加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＲＴＡ熱処理装置の汚染を防止すること。 【解決手段】 加熱用ランプと、この加熱用ランプに対
向させてチャンバ内に配置された半導体基板と、前記チ
ャンバ内にて前記半導体基板の上方にこれとは離隔して
半導体基板を覆う防着板とを具備した半導体基板加熱装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体基板加熱装置
に係り、特に半導体装置の製造における急速過熱アニー
ル装置（以下ＲＴＡ（Ｒapid Ｔhermal Ａnnealing）
と略称する）の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造において半導体基板に
トランジスタを作り込んだのち配線工程に移るが、この
配線工程前にリン（Ｐ）、ホウ素（Ｂ）などの不純物の
入ったシリコン酸化膜を堆積させている。これはトラン
ジスタを保護するためと、熱流動により基板表面をさら
に平坦にするために、ＲＴＡによる１０７０℃の熱処理
を施す。この熱処理は通常の熱処理に比し短時間で目的
とする熱処理温度に達し、また、温度が低下する、昇降
レートが早いことが要求される。そしてこの目的に適す
る加熱源としてランプが用いられている。

【０００３】従来の半導体基板加熱装置を図９に断面図
で、また図１０に上面図で示す。

【０００４】図９および図１０に示すように、ＲＴＡの
加熱源のランプ１０１は石英チャンバ１０２に内装され
た半導体基板１０３に対向するように配置されている。
また、前記ランプ１０１は石英チャンバ１０２とともに
反射板１０４で囲まれている。さらに半導体基板１０３
が石英トレイ１０５上に植設されたロッド１０５ａによ
って石英トレイ１０５と非接触に、かつ石英チャンバ１
０２とも非接触に設けられる。さらに、石英トレイ１０
５は、石英チャンバ１０２の側面に設けられた石英チャ
ンバ・ドア１０２ａから挿脱される。また、石英チャン
バ１０２の側面にはこの石英チャンバ内部の清浄化をは
かるためのガス導入口１０２ｂ、排気口１０２ｃが設け
られている。

【０００５】叙上の如く、半導体基板にはこれにトラン
ジスタ等の回路素子を作り込んだ後の配線工程のために
堆積させたＰ、Ｂなどの不純物の入ったシリコン酸化膜
が堆積されているので、ＲＴＡの熱処理によりこれらが
蒸散ないし飛散して石英チャンバ１０２の内壁に被着す
る。そしてランプの加熱効果を部分的に低下させて半導
体基板、半導体基板間の温度均一性の低下を招き、半導
体素子の特性バラツキや歩留まり低下等の重大な要因で
あることが判明した。

【０００６】かかる石英チャンバ１０２の内壁の汚染対
策としては、石英チャンバを外し稀弗硝酸で洗浄を施す
ことは有効であるが、毎回洗浄処理を施すことは品質上
は満足できるが生産性を阻害する上に装置の損耗も甚だ
しい、また、複数回毎の洗浄処理では既に述べた品質上
の重大な問題がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点に
鑑みてなされたもので、本発明の第１の課題はトランジ
スタを作り込んだ半導体基板に施すに用いられるＲＴＡ
熱処理装置について、その汚染を改良する構造を提供す
ることを目的とする。

【０００８】また、本発明の第２の課題はトランジスタ
を作り込んだ半導体基板に施すに用いられるＲＴＡ熱処
理装置について、その汚染を改良するとともに、生産性
を向上させる自動化構造を採りいれた改良構造を提供す
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体基板加熱
装置は、加熱用ランプと、この加熱用ランプに対向配置
した耐熱チャンバと、この耐熱チャンバ内において前記
加熱用ランプに半導体基板を対向配置するための半導体
基板装着部と、前記耐熱チャンバ内において前記半導体
基板の加熱用ランプとの対向面側に、前記耐熱チャンバ
および前記半導体基板のいずれとも接触しないように配
置される防着板とを具備することを特徴とするものであ
る。

【００１０】また、本発明の半導体基板加熱装置は、加
熱用ランプと、この加熱用ランプに対向配置した耐熱材
からなる第１のチャンバと、この第１のチャンバ内にお
いて前記加熱用ランプに半導体基板を対向配置配置する
ための半導体基板装着部と、前記第１のチャンバ内にお
いて前記半導体基板の加熱用ランプとの対向面側に、前
記耐熱チャンバおよび前記半導体基板のいずれとも非接
触に配置される防着板装着部と、前記半導体基板装着部
および前記防着板装着部とが装着され、前記第１のチャ
ンバに出入可能に設けられた耐熱トレイと、前記防着板
を洗浄する第２のチャンバと、前記耐熱トレイを前記第
１のチャンバから引き出すことにより、前記第１のチャ
ンバから搬出された防着板を前記第２のチャンバ内に移
して洗浄を行い、洗浄の完了した防着板を前記耐熱トレ
イ上に交換配置された未加熱の半導体基板上に配置し、
前記耐熱トレイを前記第１のチャンバ内に挿入すること
により、前記半導体基板および前記防着板を再び前記第
１のチャンバ内に搬入するロボットとを具備することを
特徴とするものである。

【００１１】さらに、本発明の半導体基板加熱装置にお
いては、前記ロボットは、伸縮自在になるアームと、こ
のアームをその一端部を中心に平面上に回動させる回動
機構とを備え、耐熱トレイが第１のチャンバから搬出さ
れた防着板を感知してアームの先端を防着板下面に延伸
したのち上昇してこの防着板を保持しこの防着板を第２
のチャンバ内の防着板洗浄部に収納する第１の段階と、
次に前記アームを下降短縮させてアーム先端を第２のチ
ャンバから退出させる第２の段階と、次に第２のチャン
バ内における防着板の洗浄の完了を感知し前記アームを
延伸させてアーム先端を第２のチャンバ内における防着
板下に至って上昇させ防着板を保持する第３の段階と、
次に前記アームを短縮させてアーム先端を第２のチャン
バから退出させたのち回動させて耐熱トレイ上の半導体
基板上方に配置させる第４の段階と、前記各段階の逆の
段階よりなる駆動スケジュールで動作することを特徴と
するものである。

【００１２】上記本発明によればチャンバ内において、
半導体基板の上方に半導体基板を覆う防着板を設けるこ
とによりチャンバ内面の汚染を防止して製造される半導
体装置の品質のバラツキを低減することができる。

【００１３】また、前記防着板をさらにロボットによる
装脱、洗浄も行うので前記品質の向上に併せて生産性の
向上と装置の耐久性向上に極めて有効である。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下本発明をさらに詳細に説明す
る。

【００１５】本発明の請求項１に係る半導体基板加熱装
置の一例を図１に断面図、図２に上面図で示す。

【００１６】図１、図２に示すように、ＲＴＡの加熱源
のランプ１０１に対向して石英からなる第１のチャンバ
１４が配置されている。この第１のチャンバ内には前記
ランプ１０１に対向させチャンバ内壁には非接触に半導
体基板１０３が内装配置されている。前記配置は前記第
１のチャンバ１４内に挿脱自在に配置された石英からな
る耐熱トレイ１３の上面に植設された３本のロッド１０
５ａ上に半導体基板１０３を載置することで達成され
る。

【００１７】また、前記第１のチャンバ１４内に前記ラ
ンプ１０１と前記半導体基板１０３との間にこれらのい
ずれとも非接触に防着板１１が配置されている。ここで
前記防着板１１の材質は赤外光を透過する耐熱性材の一
例としてセラミックが好適である。この配置は前記半導
体基板１０３の配置と同様に例えば石英からなる耐熱ト
レイ１３上面に植設されたロッド１０５ｂによって耐熱
トレイ１３と離隔して配置されている。すなわち、前記
離隔配置は前記防着板１１を配置するためのロッド１０
５ｂの長さを前記半導体基板１０３を配置するためのロ
ッド１０５ａの長さよりも大に設けることで達成され
る。

【００１８】また、前記ランプ１０１は第１のチャンバ
１４とともに反射板１０４で囲まれている。さらに、耐
熱トレイ１３は、第１のチャンバ１４の側面に設けられ
た石英チャンバドア１０２ａから挿脱される。また、第
１のチャンバ１４の側面にはこの石英チャンバ内部の清
浄化をはかるためのガス導入口１０２ｂ、排気口１０２
ｃが設けられている。

【００１９】この半導体基板加熱装置の動作を図１〜８
を参照して説明する。まず、第１のチャンバ１４は石英
チャンバドア１０２ａを開き、耐熱トレイ１３のロッド
が設けられた部分を第１のチャンバ１４から引き出す。
そして防着板１１と半導体基板１０３を配置、または更
新した後、耐熱トレイ１３を第１のチャンバ１４に格納
した後、石英チャンバドア１０２ａを閉止して加熱操作
に入る。

【００２０】この半導体基板加熱装置によれば、半導体
基板の加熱段階において加熱源からの熱線は防着板１１
を透過し、加熱により発生するガス、飛散物等は遮蔽さ
れて第１のチャンバ１４の内壁汚染が防止される。耐熱
トレイ１３は前記半導体基板１０３を装着するロッド１
０５ａと前記防着板１１を装着するロッド１０５ｂが設
けられており、前記第１のチャンバ１４に出入する。そ
して第２のチャンバ２４は前記第１のチャンバ１４から
搬出された防着板１１を収納し洗浄する。次に前記第１
のチャンバ１４から搬出された防着板１１を前記第２の
チャンバ２４内に移すとともに前記第２のチャンバ２４
内にて洗浄の完了した防着板１１を、前記耐熱トレイ１
３上にて交換された加熱未済の半導体基板上方に配置装
着させる等の操作がロボットにより繰り返し施される。

【００２１】次に、ロボットは図３に伸長時のアーム２
２の（ａ）側面図、（ｂ）上面図、図４に伸縮時のアー
ムの（ａ）側面図、（ｂ）上面図で示すように、伸縮自
在になるアーム２２と、このアーム２２をその一端部を
中心に平面上に回動させる回動機構および上下機構を含
むロボット機構（図示省略）を備えている。このロボッ
ト機構は、耐熱トレイ１３が第１のチャンバ１４から搬
出された防着板１１を感知してアーム先端２２ａを防着
板１１の下面に延伸したのち上昇してこの防着板１１を
保持し（図５）、この防着板１１を第２のチャンバ２４
内の防着板洗浄部に装着する（図６〜図８）第１の段階
と、次に前記アーム２２を下降短縮させてアーム先端２
２ａを第２のチャンバ２４から退出させる第２の段階
と、次に第２のチャンバ２４内における防着板２１の洗
浄の完了を感知し前記アームを延伸させてアーム先端２
２ａを第２のチャンバ内における防着板２１下に伸ばし
上昇させて防着板２１を保持する第３の段階と、次に前
記アーム２２を短縮させてアーム先端２２ａを第２のチ
ャンバ２４から退出させたのち回動させて耐熱トレイ１
３上の半導体基板１０３上方に配置させる第４の段階
と、上記第各段階の逆の段階よりなる駆動スケジュール
により動作するように構成されている。

【００２２】この半導体基板加熱装置によれば、半導体
基板の加熱段階において加熱源からの熱線は防着板１１
を透過し、加熱により発生するガス、飛散物等は遮蔽さ
れて第１のチャンバ１４の内壁汚染が防止される。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、半導体基板にトランジ
スタを作り込んだのちの配線工程のために堆積させた
Ｐ、Ｂなどの不純物を含むシリコン酸化膜が、ＲＴＡの
熱処理により蒸散ないし飛散して石英チャンバの内壁が
汚染されるのを回避できる。すなわち本発明は、防着板
によって石英チャンバの内壁の汚染を防止し、防着板の
み洗浄刷れば良いように改良された。そして、従来ラン
プの加熱効果を部分的に低下させて半導体基板、半導体
基板間の温度均一性の低下を招き、半導体素子の特性バ
ラツキや歩留まり低下等の重大な要因を芟除できた。

【００２４】また、前記半導体素子の品質向上に加えて
半導体基板加熱装置の破損も減少し、ロボットを用いて
生産性の向上にも顕著な効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明に係る半導体基板加熱装置の一例の
要部断面図。

【図２】第１の発明に係る半導体基板加熱装置の一例の
上面図。

【図３】第２の発明に係る半導体基板加熱装置のロボッ
ト動作を説明するための（ａ）は側面図、（ｂ）は上面
図。

【図４】第２の発明に係る半導体基板加熱装置のロボッ
ト動作を説明するための（ａ）は側面図、（ｂ）は上面
図。

【図５】第２の発明に係る半導体基板加熱装置のロボッ
ト動作についてその第１の段階の一部を説明するための
上面図。

【図６】第２の発明に係る半導体基板加熱装置のロボッ
ト動作についてその第１の段階の一部を図５に引き続い
て説明するための上面図。

【図７】第２の発明に係る半導体基板加熱装置のロボッ
ト動作についてその第１の段階の一部を図６に引き続い
て説明するための上面図。

【図８】第２の発明に係る半導体基板加熱装置のロボッ
ト動作についてその第１の段階の一部を図７に引き続い
て説明するための上面図。

【図９】従来の半導体基板加熱装置の一例の要部断面
図。

【図１０】従来の半導体基板加熱装置の一例の上面図。

【符号の説明】

１１…防着板 １３…耐熱トレイ １４…第１のチャンバ ２２…アーム ２２ａ…アーム先端 ２４…第２のチャンバ １０１…ランプ １０２…石英チャンバ １０２ａ…石英チャンバ・ドア １０２ｂ…ガス導入口 １０２ｃ…排気口 １０３…半導体基板 １０４…反射板 １０５…石英トレイ １０５ａ…ロッド（半導体基板を装着する） １０５ｂ…ロッド（防着板を装着する）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱用ランプと、この加熱用ランプに対
   向配置した耐熱チャンバと、この耐熱チャンバ内におい
   て前記加熱用ランプに半導体基板を対向配置するための
   半導体基板装着部と、前記耐熱チャンバ内において前記
   半導体基板の加熱用ランプとの対向面側に、前記耐熱チ
   ャンバおよび前記半導体基板のいずれとも接触しないよ
   うに配置される防着板とを具備することを特徴とする半
   導体基板加熱装置。
2. 【請求項２】 加熱用ランプと、この加熱用ランプに対
   向配置した耐熱材からなる第１のチャンバと、この第１
   のチャンバ内において前記加熱用ランプに半導体基板を
   対向配置配置するための半導体基板装着部と、前記第１
   のチャンバ内において前記半導体基板の加熱用ランプと
   の対向面側に、前記耐熱チャンバおよび前記半導体基板
   のいずれとも非接触に配置される防着板装着部と、前記
   半導体基板装着部および前記防着板装着部とが装着さ
   れ、前記第１のチャンバに出入可能に設けられた耐熱ト
   レイと、前記防着板を洗浄する第２のチャンバと、前記
   耐熱トレイを前記第１のチャンバから引き出すことによ
   り、前記第１のチャンバから搬出された防着板を前記第
   ２のチャンバ内に移して洗浄を行い、洗浄の完了した防
   着板を前記耐熱トレイ上に交換配置された未加熱の半導
   体基板上に配置し、前記耐熱トレイを前記第１のチャン
   バ内に挿入することにより、前記半導体基板および前記
   防着板を再び前記第１のチャンバ内に搬入するロボット
   とを具備することを特徴とする半導体基板加熱装置。