JP2000286208A - 半導体製造装置 - Google Patents
半導体製造装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ウェハー表面側および裏面側の双方とも同時
に改善でき、高性能な半導体装置を高い歩留まりで製造
する。 【解決手段】 コールドウォール型枚葉式ランプ加熱炉
１を用いてＳＤ活性化のためのアニールを半導体ウェー
ハに対して行う半導体製造装置において、コールドウォ
ール型枚葉式ランプ加熱炉１内の熱処理チャンバーを、
ウェーハ表面側２と裏面側３とで分離し、導入ガスの配
管もウェーハ表面側２と裏面側３とに各々接続すること
により、前記導入ガスが行き来できないようにする。ウ
ェーハ裏面側３への導入ガスは、少なくとも１％前後の
酸素を含んだ不活性ガスであり、ウェーハ表面側２への
導入ガスは、１００％窒素や１００％アルゴン等の不活
性ガスである。
に改善でき、高性能な半導体装置を高い歩留まりで製造
する。 【解決手段】 コールドウォール型枚葉式ランプ加熱炉
１を用いてＳＤ活性化のためのアニールを半導体ウェー
ハに対して行う半導体製造装置において、コールドウォ
ール型枚葉式ランプ加熱炉１内の熱処理チャンバーを、
ウェーハ表面側２と裏面側３とで分離し、導入ガスの配
管もウェーハ表面側２と裏面側３とに各々接続すること
により、前記導入ガスが行き来できないようにする。ウ
ェーハ裏面側３への導入ガスは、少なくとも１％前後の
酸素を含んだ不活性ガスであり、ウェーハ表面側２への
導入ガスは、１００％窒素や１００％アルゴン等の不活
性ガスである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置に
関し、特に、アニール処理を安定化させ、歩留まりを向
上させる枚葉式ランプ加熱炉（ＲＴＰ）の構造を有する
半導体製造装置に関する。
関し、特に、アニール処理を安定化させ、歩留まりを向
上させる枚葉式ランプ加熱炉（ＲＴＰ）の構造を有する
半導体製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図２は、従来のＳＤ（ソース・ドレイ
ン）の活性化に使用するコールドウォール型枚葉式ラン
プ加熱炉の構成を示す断面図である。図２に示したよう
に、ウェーハ表面側および裏面側は遮蔽されておらず、
導入したガスはウェーハ４の表面側にも裏面側にも到達
する。その為、１００％の窒素や、１００％のアルゴン
やヘリウム等を流した場合には、表面側の増速拡散は抑
えられ、浅接合トランジスタの製造が可能となるが、こ
の従来例では、１００％の窒素や、１００％のアルゴン
やヘリウム等のガスは、ウェーハ裏面側にも回り込む
為、裏面側のＳｉ−Ｏ分子が脱離し、パイロメータやリ
フレクターを曇らせ、温度測定が不安定になってしま
う。一方、１％以上の酸素を含んだガスを流した場合に
は、裏面側では安定した熱酸化膜が形成され、Ｓｉ−Ｏ
分子やＳｉ原子の脱離は起らず、曇りは生じない。しか
し、この１％以上の酸素を含んだガスはウェーハ表面側
にも回り込む為、ウェーハ表面で酸化反応を起こす。こ
の酸化反応により、格子間Ｓｉがウェーハに注入されボ
ロンとペアになり増速拡散が起り、浅接合が出来なくな
る。
ン）の活性化に使用するコールドウォール型枚葉式ラン
プ加熱炉の構成を示す断面図である。図２に示したよう
に、ウェーハ表面側および裏面側は遮蔽されておらず、
導入したガスはウェーハ４の表面側にも裏面側にも到達
する。その為、１００％の窒素や、１００％のアルゴン
やヘリウム等を流した場合には、表面側の増速拡散は抑
えられ、浅接合トランジスタの製造が可能となるが、こ
の従来例では、１００％の窒素や、１００％のアルゴン
やヘリウム等のガスは、ウェーハ裏面側にも回り込む
為、裏面側のＳｉ−Ｏ分子が脱離し、パイロメータやリ
フレクターを曇らせ、温度測定が不安定になってしま
う。一方、１％以上の酸素を含んだガスを流した場合に
は、裏面側では安定した熱酸化膜が形成され、Ｓｉ−Ｏ
分子やＳｉ原子の脱離は起らず、曇りは生じない。しか
し、この１％以上の酸素を含んだガスはウェーハ表面側
にも回り込む為、ウェーハ表面で酸化反応を起こす。こ
の酸化反応により、格子間Ｓｉがウェーハに注入されボ
ロンとペアになり増速拡散が起り、浅接合が出来なくな
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のＳＤ（ソース・ドレイン）の活性化アニールでは、導
入ガスにより半導体装置の特性や、製造装置の安定性が
劣化してしまい、従来のコールドウォール型枚葉式ラン
プ加熱炉を用いた場合には、どちらか一方の劣化を防い
だ場合には、もう一方が劣化してしまう。従って、ウェ
ーハの表面側および裏面側のどちらか一方を改善させれ
ば、もう一方が劣化するという状況になってしまうとい
う問題があった。
のＳＤ（ソース・ドレイン）の活性化アニールでは、導
入ガスにより半導体装置の特性や、製造装置の安定性が
劣化してしまい、従来のコールドウォール型枚葉式ラン
プ加熱炉を用いた場合には、どちらか一方の劣化を防い
だ場合には、もう一方が劣化してしまう。従って、ウェ
ーハの表面側および裏面側のどちらか一方を改善させれ
ば、もう一方が劣化するという状況になってしまうとい
う問題があった。
【０００４】そこで、本発明の目的は、上記問題を解決
するために、双方とも同時に改善でき、高性能な半導体
装置を高い歩留まりで製造することができる半導体製造
装置を提供することにある。
するために、双方とも同時に改善でき、高性能な半導体
装置を高い歩留まりで製造することができる半導体製造
装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の半導体製造装置は、コールドウォール型枚
葉式ランプ加熱炉を用いてＳＤ活性化（トランジスタの
ソースおよびドレインに注入したドーパントの活性化）
のためのアニールを半導体ウェーハに対して行う半導体
製造装置において、コールドウォール型枚葉式ランプ加
熱炉内の熱処理チャンバーを、ウェーハ表面側と裏面側
とに分離し、導入ガスの配管もウェーハ表面側と裏面側
とに各々接続することにより、導入ガスが行き来できな
いようにしたことを特徴とする。
に、本発明の半導体製造装置は、コールドウォール型枚
葉式ランプ加熱炉を用いてＳＤ活性化（トランジスタの
ソースおよびドレインに注入したドーパントの活性化）
のためのアニールを半導体ウェーハに対して行う半導体
製造装置において、コールドウォール型枚葉式ランプ加
熱炉内の熱処理チャンバーを、ウェーハ表面側と裏面側
とに分離し、導入ガスの配管もウェーハ表面側と裏面側
とに各々接続することにより、導入ガスが行き来できな
いようにしたことを特徴とする。
【０００６】また、ウェーハ裏面側への導入ガスは、少
なくとも１％前後の酸素を含んだ不活性ガスであるのが
好ましい。
なくとも１％前後の酸素を含んだ不活性ガスであるのが
好ましい。
【０００７】さらに、ウェーハ表面側への導入ガスは、
１００％の不活性ガスであるのが好ましい。
１００％の不活性ガスであるのが好ましい。
【０００８】またさらに、１００％の不活性ガスは、１
００％窒素または１００％アルゴンであるのが好まし
い。
００％窒素または１００％アルゴンであるのが好まし
い。
【０００９】また、ウェーハ表面側とウェーハ裏面側と
は、ウェーハを支持するリングボートで分離されるのが
好ましい。
は、ウェーハを支持するリングボートで分離されるのが
好ましい。
【００１０】さらに、ウェーハ表面側とウェーハ裏面側
とは、排気ガスの配管も各々別個に接続されるのが好ま
しい。
とは、排気ガスの配管も各々別個に接続されるのが好ま
しい。
【００１１】以上説明したように、本発明の半導体製造
装置により、コールドウォール型枚葉式ランプ加熱炉
（ＲＴＰ）を用いてアニールを行う際に、パイロメータ
を用いた半導体基板の温度測定値の経時変化を防止し、
アニール処理を安定化させ、歩留まりを向上させること
ができる。
装置により、コールドウォール型枚葉式ランプ加熱炉
（ＲＴＰ）を用いてアニールを行う際に、パイロメータ
を用いた半導体基板の温度測定値の経時変化を防止し、
アニール処理を安定化させ、歩留まりを向上させること
ができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】次に、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。
施の形態について説明する。
【００１３】図１は、本発明の半導体製造装置の実施の
形態の構成を示す断面図である。この装置は、図１に示
したように、コールドウォール型枚葉式ランプ加熱炉を
用いてＳＤ活性化等（トランジスタのソースおよびドレ
インに注入したドーパントの活性化）のアニールを半導
体ウェーハに対して行なう際に、導入ガスが行き来でき
ないように、ランプ加熱炉のウェーハ表面側と裏面側と
を分離させた構造にする。この際に導入するガスの配管
は、ウェーハ上層側（表面側）および下層側（裏面側）
に各々接続する。
形態の構成を示す断面図である。この装置は、図１に示
したように、コールドウォール型枚葉式ランプ加熱炉を
用いてＳＤ活性化等（トランジスタのソースおよびドレ
インに注入したドーパントの活性化）のアニールを半導
体ウェーハに対して行なう際に、導入ガスが行き来でき
ないように、ランプ加熱炉のウェーハ表面側と裏面側と
を分離させた構造にする。この際に導入するガスの配管
は、ウェーハ上層側（表面側）および下層側（裏面側）
に各々接続する。
【００１４】そして実際にＳＤの活性化アニールを行な
う際に、裏面側には少なくとも１％前後の酸素を含んだ
不活性ガスを下層側プロセスチャンバーに導入する。一
方、表面側には１００％窒素や１００％アルゴン等の不
活性ガスを導入する。
う際に、裏面側には少なくとも１％前後の酸素を含んだ
不活性ガスを下層側プロセスチャンバーに導入する。一
方、表面側には１００％窒素や１００％アルゴン等の不
活性ガスを導入する。
【００１５】これにより浅接合形成を有した半導体装置
を枚葉式ランプ加熱炉のチャンバー内部のリフレクター
やパイロメータを汚すこと無く形成することが可能とな
り、且つＳＤ形成のために注入したドーパントの増速拡
散を防止し、浅接合トランジスタを作製することが可能
となる。
を枚葉式ランプ加熱炉のチャンバー内部のリフレクター
やパイロメータを汚すこと無く形成することが可能とな
り、且つＳＤ形成のために注入したドーパントの増速拡
散を防止し、浅接合トランジスタを作製することが可能
となる。
【００１６】
【実施例】次に、図面を参照して、本発明の実施例につ
いて詳細に説明する。
いて詳細に説明する。
【００１７】図１に、本発明による半導体製造装置の概
念図を示すように、コールドウォール型枚葉式ランプ加
熱炉１のチャンバーの上層側（ウェーハ表面側）２と下
層側（ウェーハ裏面側）３とは、ウェーハ４をリングボ
ート（ウェーハ支持治具）５に乗せた状態において、チ
ャンバー内でガスの行き来が出来ないように完全に分離
されている。
念図を示すように、コールドウォール型枚葉式ランプ加
熱炉１のチャンバーの上層側（ウェーハ表面側）２と下
層側（ウェーハ裏面側）３とは、ウェーハ４をリングボ
ート（ウェーハ支持治具）５に乗せた状態において、チ
ャンバー内でガスの行き来が出来ないように完全に分離
されている。
【００１８】この表面側チャンバ２に接続されたガス導
入管には窒素（Ｎ2 ）が流せるようにボンベに接続して
ある。この窒素の代わりにアルゴン（Ａｒ），ヘリウム
（Ｈｅ）等の不活性ガスを用いることも可能である。
入管には窒素（Ｎ2 ）が流せるようにボンベに接続して
ある。この窒素の代わりにアルゴン（Ａｒ），ヘリウム
（Ｈｅ）等の不活性ガスを用いることも可能である。
【００１９】一方、裏面側チャンバー３に接続されたガ
ス導入管には、同じく窒素やアルゴンヘリウム等のガス
を流せるようにボンベに接続すると共に、酸素も流すこ
とが可能なように酸素ボンベにも接続している。
ス導入管には、同じく窒素やアルゴンヘリウム等のガス
を流せるようにボンベに接続すると共に、酸素も流すこ
とが可能なように酸素ボンベにも接続している。
【００２０】このように、本発明の半導体製造装置で
は、ガスがウェーハの表面側２と裏面側３で行き来出来
ないような構造にしている為、枚葉式ランプ加熱炉１の
ガスの排気口も各々独立して排気される構造になってい
る。
は、ガスがウェーハの表面側２と裏面側３で行き来出来
ないような構造にしている為、枚葉式ランプ加熱炉１の
ガスの排気口も各々独立して排気される構造になってい
る。
【００２１】その他の部分に関しては、従来の枚葉式ラ
ンプ加熱炉と同一の構造を有しており、ウェーハ裏面側
３には、温度測定を行う為のパイロメーター（Ｐｙｒｏ
ｍｅｔｅｒ）６および、その温度測定誤差を低減させる
為のリフレクター（Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ，反射鏡）７が
設置され、ウェーハ表面側２にはウェーハ４を加熱する
為のランプ８が設置されている。
ンプ加熱炉と同一の構造を有しており、ウェーハ裏面側
３には、温度測定を行う為のパイロメーター（Ｐｙｒｏ
ｍｅｔｅｒ）６および、その温度測定誤差を低減させる
為のリフレクター（Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ，反射鏡）７が
設置され、ウェーハ表面側２にはウェーハ４を加熱する
為のランプ８が設置されている。
【００２２】実際に、本発明による枚葉式ランプ加熱炉
１を用いてＳＤ活性化アニール（トランジスタのソース
およびドレインに注入したドーパントの活性化）を行う
場合、ウェーハ下部側には少なくとも１％以上の酸素を
含んだガスを流し、上部側には１００％の窒素あるいは
アルゴンやヘリウム等の不活性ガスを流すことが必要で
ある。
１を用いてＳＤ活性化アニール（トランジスタのソース
およびドレインに注入したドーパントの活性化）を行う
場合、ウェーハ下部側には少なくとも１％以上の酸素を
含んだガスを流し、上部側には１００％の窒素あるいは
アルゴンやヘリウム等の不活性ガスを流すことが必要で
ある。
【００２３】これにより、ウェーハ裏面側３では１％以
上の酸素により熱酸化膜が形成され、安定した状態にな
る。この時、裏面側３に酸素が含まれないガスを流した
場合には、ウェーハ裏面に形成された１ｎｍ前後の極め
て薄い自然酸化膜（ＳｉＯ２）の分子の結合が切れ、Ｓ
ｉ−Ｏ分子になり基板から脱離したり、自然酸化膜およ
びＳｉ基板界面で、酸素原子がＳｉ基板と結合し、Ｓｉ
−Ｏ分子となり脱離する。この際に、パイロメーター部
６やリフレクター部７はコールドウォール型枚葉式ラン
プ加熱炉であるため、温度が低く、脱離したＳｉ−Ｏ分
子がパイロメーター部６やリフレクター部７に付着して
しまい、くもりを生じさせ、温度測定が正確に行えなく
なることに注意すべきである。
上の酸素により熱酸化膜が形成され、安定した状態にな
る。この時、裏面側３に酸素が含まれないガスを流した
場合には、ウェーハ裏面に形成された１ｎｍ前後の極め
て薄い自然酸化膜（ＳｉＯ２）の分子の結合が切れ、Ｓ
ｉ−Ｏ分子になり基板から脱離したり、自然酸化膜およ
びＳｉ基板界面で、酸素原子がＳｉ基板と結合し、Ｓｉ
−Ｏ分子となり脱離する。この際に、パイロメーター部
６やリフレクター部７はコールドウォール型枚葉式ラン
プ加熱炉であるため、温度が低く、脱離したＳｉ−Ｏ分
子がパイロメーター部６やリフレクター部７に付着して
しまい、くもりを生じさせ、温度測定が正確に行えなく
なることに注意すべきである。
【００２４】一方、ウェーハ表面側２では、１００％の
窒素、或は１００％のアルゴンやヘリウム等の不活性ガ
スを流す。これにより、ウェーハ表面側２では、酸化反
応が行われない。よって、格子間Ｓｉの生成が無く、増
速拡散が起らない。したがって、ＳＤの浅接合が可能と
なる。ここで、酸素を含んだガスをウェーハ表面側２に
流した場合には、この酸素により、ウェーハ表面が酸化
され、この酸化反応により格子間Ｓｉが基板中に生成さ
れる。この格子間ＳｉはＳＤ形成の為に注入されたボロ
ン等とペアとなり非常に拡散しやすい状態になる為、結
果的にボロンは急激に拡散し、浅接合が出来なくなって
しまうことに注意すべきである。
窒素、或は１００％のアルゴンやヘリウム等の不活性ガ
スを流す。これにより、ウェーハ表面側２では、酸化反
応が行われない。よって、格子間Ｓｉの生成が無く、増
速拡散が起らない。したがって、ＳＤの浅接合が可能と
なる。ここで、酸素を含んだガスをウェーハ表面側２に
流した場合には、この酸素により、ウェーハ表面が酸化
され、この酸化反応により格子間Ｓｉが基板中に生成さ
れる。この格子間ＳｉはＳＤ形成の為に注入されたボロ
ン等とペアとなり非常に拡散しやすい状態になる為、結
果的にボロンは急激に拡散し、浅接合が出来なくなって
しまうことに注意すべきである。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体製
造装置では、ウェーハ表面側と裏面側とに分離している
ために、コールドウォール型枚葉式ランプ加熱炉（ＲＴ
Ｐ）を用いてアニールを行う際に、浅接合形成を有した
半導体装置を枚葉式ランプ加熱炉のチャンバー内部のリ
フレクターやパイロメータを汚すこと無く形成すること
が可能となり、且つＳＤ形成のために注入したドーパン
トの増速拡散を防止し、浅接合トランジスタを作製する
ことが可能となる。従って、パイロメータを用いた半導
体基板の温度測定値の経時変化を防止し、アニール処理
を安定化させ、歩留まりを向上させることができるとい
う効果を奏する。
造装置では、ウェーハ表面側と裏面側とに分離している
ために、コールドウォール型枚葉式ランプ加熱炉（ＲＴ
Ｐ）を用いてアニールを行う際に、浅接合形成を有した
半導体装置を枚葉式ランプ加熱炉のチャンバー内部のリ
フレクターやパイロメータを汚すこと無く形成すること
が可能となり、且つＳＤ形成のために注入したドーパン
トの増速拡散を防止し、浅接合トランジスタを作製する
ことが可能となる。従って、パイロメータを用いた半導
体基板の温度測定値の経時変化を防止し、アニール処理
を安定化させ、歩留まりを向上させることができるとい
う効果を奏する。
【図１】本発明の半導体製造装置の実施の形態の構成を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図２】従来の半導体製造装置の一例の構成を示す断面
図である。
図である。
１ コールドウォール型枚葉式ランプ加熱炉 ２ ウェーハ表面側 ３ ウェーハ裏面側 ４ ウェーハ ５ リングボート（ウェーハ支持治具） ６ パイロメーター ７ リフレクター ８ ランプ
Claims (6)
- 【請求項１】コールドウォール型枚葉式ランプ加熱炉を
用いてＳＤ活性化（トランジスタのソースおよびドレイ
ンに注入したドーパントの活性化）のためのアニールを
半導体ウェーハに対して行う半導体製造装置において、 前記コールドウォール型枚葉式ランプ加熱炉内の熱処理
チャンバーを、ウェーハ表面側と裏面側とに分離し、導
入ガスの配管もウェーハ表面側と裏面側とに各々接続す
ることにより、前記導入ガスが行き来できないようにし
たことを特徴とする半導体製造装置。 - 【請求項２】前記ウェーハ裏面側への導入ガスは、少な
くとも１％前後の酸素を含んだ不活性ガスであることを
特徴とする、請求項１に記載の半導体製造装置。 - 【請求項３】前記ウェーハ表面側への導入ガスは、１０
０％の不活性ガスであることを特徴とする、請求項１ま
たは２に記載の半導体製造装置。 - 【請求項４】前記１００％の不活性ガスは、１００％窒
素または１００％アルゴンであることを特徴とする、請
求項３に記載の半導体製造装置。 - 【請求項５】前記ウェーハ表面側と前記ウェーハ裏面側
とは、前記ウェーハを支持するリングボートで分離され
たことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の
半導体製造装置。 - 【請求項６】前記ウェーハ表面側と前記ウェーハ裏面側
とは、排気ガスの配管も各々別個に接続されたことを特
徴とする、請求１〜５のいずれかに記載の半導体製造装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09090299A JP3376951B2 (ja) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | 半導体製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09090299A JP3376951B2 (ja) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | 半導体製造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000286208A true JP2000286208A (ja) | 2000-10-13 |
| JP3376951B2 JP3376951B2 (ja) | 2003-02-17 |
Family
ID=14011344
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09090299A Expired - Fee Related JP3376951B2 (ja) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | 半導体製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3376951B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010283076A (ja) * | 2009-06-03 | 2010-12-16 | Covalent Materials Corp | シリコンウェーハの熱処理方法 |
| JP2012033846A (ja) * | 2010-06-29 | 2012-02-16 | Covalent Materials Corp | シリコンウェーハの熱処理方法 |
| CN102460658A (zh) * | 2009-06-03 | 2012-05-16 | 科发伦材料株式会社 | 硅晶片及硅晶片的热处理方法 |
-
1999
- 1999-03-31 JP JP09090299A patent/JP3376951B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010283076A (ja) * | 2009-06-03 | 2010-12-16 | Covalent Materials Corp | シリコンウェーハの熱処理方法 |
| CN102460658A (zh) * | 2009-06-03 | 2012-05-16 | 科发伦材料株式会社 | 硅晶片及硅晶片的热处理方法 |
| CN102460658B (zh) * | 2009-06-03 | 2016-02-10 | 环球晶圆日本股份有限公司 | 硅晶片及硅晶片的热处理方法 |
| JP2012033846A (ja) * | 2010-06-29 | 2012-02-16 | Covalent Materials Corp | シリコンウェーハの熱処理方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3376951B2 (ja) | 2003-02-17 |
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