JP2001044184A - 半導体基板加熱装置 - Google Patents
半導体基板加熱装置Info
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- JP2001044184A JP2001044184A JP11212531A JP21253199A JP2001044184A JP 2001044184 A JP2001044184 A JP 2001044184A JP 11212531 A JP11212531 A JP 11212531A JP 21253199 A JP21253199 A JP 21253199A JP 2001044184 A JP2001044184 A JP 2001044184A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 脱ガス量を減少し、短時間で加熱でき、簡単
な構造で効率よく熱電子を基板面全体に照射することが
でき、且つ制御性の優れた半導体基板加熱装置を提供す
る。 【解決手段】 真空室中に基板を収容し、該基板を電子
線により加熱して基板処理を施す半導体基板加熱装置に
おいて、一対の電極端子８に接続された電子線フィラメ
ント３と、前記一対の電極端子のうち一方に接続され、
前記電子線フィラメント３を覆う遮蔽板４とを備え、該
遮蔽板４は、加熱すべき基板７に対向して基板加熱面の
ほぼ全体に熱電子を照射可能な開口５を設けた。
な構造で効率よく熱電子を基板面全体に照射することが
でき、且つ制御性の優れた半導体基板加熱装置を提供す
る。 【解決手段】 真空室中に基板を収容し、該基板を電子
線により加熱して基板処理を施す半導体基板加熱装置に
おいて、一対の電極端子８に接続された電子線フィラメ
ント３と、前記一対の電極端子のうち一方に接続され、
前記電子線フィラメント３を覆う遮蔽板４とを備え、該
遮蔽板４は、加熱すべき基板７に対向して基板加熱面の
ほぼ全体に熱電子を照射可能な開口５を設けた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体基板加熱装置
に関する。より詳しくは、半導体製造プロセスにおける
薄膜形成の際に半導体基板（ウェーハ）を加熱処理する
ための半導体基板加熱装置に関するものである。
に関する。より詳しくは、半導体製造プロセスにおける
薄膜形成の際に半導体基板（ウェーハ）を加熱処理する
ための半導体基板加熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体製造プロセスの結晶成長あ
るいは材料表面処理などの分野においては、例えば、超
大規模集積回路製造技術の発達とともに各種層構造、特
にゲート酸化膜の薄膜化が著しい。そのためシリコン基
板表面に生じる自然酸化膜あるいは表面コンタミ（汚
染）の超大規模集積回路の信頼性に与える影響が大き
い。これに対処するため、シリコン基板に薄膜を形成す
る際には真空一貫プロセスなどを用いる研究が盛んであ
る。また、新材料として炭化ケイ素あるいは窒化ガリウ
ムの研究も行われており、その結晶成長あるいは表面処
理に超真空装置が利用される。いずれの場合も要求され
る基板加熱温度は１０００℃以上となっている。
るいは材料表面処理などの分野においては、例えば、超
大規模集積回路製造技術の発達とともに各種層構造、特
にゲート酸化膜の薄膜化が著しい。そのためシリコン基
板表面に生じる自然酸化膜あるいは表面コンタミ（汚
染）の超大規模集積回路の信頼性に与える影響が大き
い。これに対処するため、シリコン基板に薄膜を形成す
る際には真空一貫プロセスなどを用いる研究が盛んであ
る。また、新材料として炭化ケイ素あるいは窒化ガリウ
ムの研究も行われており、その結晶成長あるいは表面処
理に超真空装置が利用される。いずれの場合も要求され
る基板加熱温度は１０００℃以上となっている。
【０００３】この時、真空の質を落とさず、すなわち周
辺部材の加熱温度上昇によるこれらの部材からの脱ガス
が少なく、且つ制御性を保ちつつ基板を１０００℃以上
まで加熱する装置が望まれている。かかる状況から、従
来、特殊材料を用い、非常に高温まで（１５００℃以
上）加熱できるヒータを基板付近に配置し、物体から放
射される電磁波、即ち熱線、可視光線、紫外線、赤外
線、Ｘ線などの輻射線が物体に吸収されて生ずる熱であ
る輻射熱により基板を加熱する装置、あるいは、真空用
ガラス窓から赤外線を照射する装置を用いて基板を加熱
していた。
辺部材の加熱温度上昇によるこれらの部材からの脱ガス
が少なく、且つ制御性を保ちつつ基板を１０００℃以上
まで加熱する装置が望まれている。かかる状況から、従
来、特殊材料を用い、非常に高温まで（１５００℃以
上）加熱できるヒータを基板付近に配置し、物体から放
射される電磁波、即ち熱線、可視光線、紫外線、赤外
線、Ｘ線などの輻射線が物体に吸収されて生ずる熱であ
る輻射熱により基板を加熱する装置、あるいは、真空用
ガラス窓から赤外線を照射する装置を用いて基板を加熱
していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の輻射熱により基板を加熱する装置では、熱源となる
ヒータが高価なため製造コストが上昇してしまい、さら
にヒータ部分が非常に高温（１５００℃以上）になるた
め周辺部材の加熱による脱ガスが多く、また全体として
熱容量が大きくなるため、ヒータ部が加熱されてから実
際に基板が加熱されるまでの時間差が大きかった。
来の輻射熱により基板を加熱する装置では、熱源となる
ヒータが高価なため製造コストが上昇してしまい、さら
にヒータ部分が非常に高温（１５００℃以上）になるた
め周辺部材の加熱による脱ガスが多く、また全体として
熱容量が大きくなるため、ヒータ部が加熱されてから実
際に基板が加熱されるまでの時間差が大きかった。
【０００５】また、真空用ガラス窓から赤外線を照射す
る方法では、温度の制御が難しく、基板以外の場所にも
光が当たり脱ガスが生じ、さらに例えば炭化ケイ素のよ
うにバンド幅の大きな試料では大部分の赤外線が透過し
てしまうため、加熱効率が悪くなる。
る方法では、温度の制御が難しく、基板以外の場所にも
光が当たり脱ガスが生じ、さらに例えば炭化ケイ素のよ
うにバンド幅の大きな試料では大部分の赤外線が透過し
てしまうため、加熱効率が悪くなる。
【０００６】一方、半導体製造プロセスにおいて、酸化
膜のパターン形成やアニール処理のために電子線照射が
行われている（特開平９−６４０３０号公報、特開平５
−２４３２３９号公報）。しかしながら、従来の電子線
照射装置は、ビーム径が絞られこれを偏向して振りなが
ら走査するものであり、構造が複雑で走査も面倒にな
る。
膜のパターン形成やアニール処理のために電子線照射が
行われている（特開平９−６４０３０号公報、特開平５
−２４３２３９号公報）。しかしながら、従来の電子線
照射装置は、ビーム径が絞られこれを偏向して振りなが
ら走査するものであり、構造が複雑で走査も面倒にな
る。
【０００７】本発明は、上記従来技術を考慮したもので
あって、脱ガス量を減少し、短時間で加熱でき、簡単な
構造で効率よく熱電子を基板面全体に照射することがで
き、且つ制御性の優れた半導体基板加熱装置の提供を目
的とする。
あって、脱ガス量を減少し、短時間で加熱でき、簡単な
構造で効率よく熱電子を基板面全体に照射することがで
き、且つ制御性の優れた半導体基板加熱装置の提供を目
的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明では、真空室中に基板を収容し、該基板を電
子線により加熱して基板処理を施す半導体基板加熱装置
において、一対の電極端子に接続された電子線フィラメ
ントと、前記一対の電極端子のうち一方に接続され、前
記電子線フィラメントを覆う遮蔽板とを備え、該遮蔽板
は、加熱すべき基板に対向して基板加熱面のほぼ全体に
熱電子を照射可能な開口を有することを特徴とする半導
体基板加熱装置を提供する。
め、本発明では、真空室中に基板を収容し、該基板を電
子線により加熱して基板処理を施す半導体基板加熱装置
において、一対の電極端子に接続された電子線フィラメ
ントと、前記一対の電極端子のうち一方に接続され、前
記電子線フィラメントを覆う遮蔽板とを備え、該遮蔽板
は、加熱すべき基板に対向して基板加熱面のほぼ全体に
熱電子を照射可能な開口を有することを特徴とする半導
体基板加熱装置を提供する。
【０００９】この構成によれば、電子線フィラメントか
ら放出される熱電子を遮蔽板の開口部から基板に対し効
率よく照射することが可能なため、簡単な構造で熱電子
を発生させるとともにこれを効率よく基板加熱エネルギ
ーとして用い、短時間で加熱でき、ヒータを用いないた
め、および周辺部材に対する熱電子の影響が遮蔽板によ
り防止されるため脱ガス量を減少させることができる。
ら放出される熱電子を遮蔽板の開口部から基板に対し効
率よく照射することが可能なため、簡単な構造で熱電子
を発生させるとともにこれを効率よく基板加熱エネルギ
ーとして用い、短時間で加熱でき、ヒータを用いないた
め、および周辺部材に対する熱電子の影響が遮蔽板によ
り防止されるため脱ガス量を減少させることができる。
【００１０】好ましい構成例においては、前記基板は前
記遮蔽板の開口に近接して配置されることを特徴として
いる。
記遮蔽板の開口に近接して配置されることを特徴として
いる。
【００１１】この構成によれば、遮蔽板の開口部に基板
が近接するため、電子線フィラメントから放出された熱
電子は効率よく基板に対し照射されるので、さらに短時
間で基板を加熱することができる。また、熱電子が他の
周辺部材に照射影響を及ぼすことがなく、脱ガスがさら
に抑制される。
が近接するため、電子線フィラメントから放出された熱
電子は効率よく基板に対し照射されるので、さらに短時
間で基板を加熱することができる。また、熱電子が他の
周辺部材に照射影響を及ぼすことがなく、脱ガスがさら
に抑制される。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図１は本発明の実施の形態
に係る半導体基板加熱装置の概略図である。図示したよ
うに、２本の電流導入線１が台座セラミックス２に固定
される。２本の電流導入線１は、電極端子８を介して、
電子線フィラメント３に接続される。この電子線フィラ
メント３の周りはモリブデン製の電子線遮蔽板４で覆わ
れる。
施の形態について説明する。図１は本発明の実施の形態
に係る半導体基板加熱装置の概略図である。図示したよ
うに、２本の電流導入線１が台座セラミックス２に固定
される。２本の電流導入線１は、電極端子８を介して、
電子線フィラメント３に接続される。この電子線フィラ
メント３の周りはモリブデン製の電子線遮蔽板４で覆わ
れる。
【００１３】電子線遮蔽板４は電子線フィラメント３の
一方の電極端子８と接続され、これによりフィラメント
に印加される電位を利用して電子線を遮蔽する。電子線
遮蔽板４の下部には開口部５が形成される。この開口部
５の下部にホルダー６が備わり、このホルダー６に半導
体基板７が加熱面を上にして保持される。このような加
熱装置は、真空室（図示しない）中に収容され、電流導
入線１は真空室外の電源に接続される。
一方の電極端子８と接続され、これによりフィラメント
に印加される電位を利用して電子線を遮蔽する。電子線
遮蔽板４の下部には開口部５が形成される。この開口部
５の下部にホルダー６が備わり、このホルダー６に半導
体基板７が加熱面を上にして保持される。このような加
熱装置は、真空室（図示しない）中に収容され、電流導
入線１は真空室外の電源に接続される。
【００１４】電流導入線１を負電位（０〜−３ｋＶ）と
して、電子線フィラメント３に電流（２〜３Ａ）を流
す。この電流によって電子線フィラメント３は加熱され
熱電子（図示しない）を放出する。放出された熱電子の
持つエネルギーは、与えた電位からフィラメントの仕事
関数分を引いたものである。電子線遮蔽板４は電子線フ
ィラメント３の片側に接続されているので、仕事関数分
だけ熱電子よりも高い電位となり、このエネルギー差か
ら熱電子は電子線遮蔽板に到達することができない。す
なわち、これにより遮蔽効果が得られる。
して、電子線フィラメント３に電流（２〜３Ａ）を流
す。この電流によって電子線フィラメント３は加熱され
熱電子（図示しない）を放出する。放出された熱電子の
持つエネルギーは、与えた電位からフィラメントの仕事
関数分を引いたものである。電子線遮蔽板４は電子線フ
ィラメント３の片側に接続されているので、仕事関数分
だけ熱電子よりも高い電位となり、このエネルギー差か
ら熱電子は電子線遮蔽板に到達することができない。す
なわち、これにより遮蔽効果が得られる。
【００１５】このため熱電子は開口部５より電子線遮蔽
板４の外に放出され、半導体基板７の裏面を照射する。
この場合、開口部５は、半導体基板７の大きさに対応し
てそのほぼ全面に対し熱電子を照射できるような大きさ
及び形状とする。また、半導体基板７は開口部５にでき
るだけ近接して配置する。このように開口部５を半導体
基板７の大きさに対応して大きく開口させ、かつ開口部
５を半導体基板７に極力近づけることにより、効率よく
熱電子を半導体基板７に照射することができる。
板４の外に放出され、半導体基板７の裏面を照射する。
この場合、開口部５は、半導体基板７の大きさに対応し
てそのほぼ全面に対し熱電子を照射できるような大きさ
及び形状とする。また、半導体基板７は開口部５にでき
るだけ近接して配置する。このように開口部５を半導体
基板７の大きさに対応して大きく開口させ、かつ開口部
５を半導体基板７に極力近づけることにより、効率よく
熱電子を半導体基板７に照射することができる。
【００１６】また、電子線フィラメント３についても同
様に基板形状に合わせて、即ち開口部形状に合わせて大
きさや開口面内での配置状態を定める。このように、本
発明に係る半導体基板加熱装置は電子線遮蔽板４及び電
子線フィラメント３の形状を処理すべき半導体基板の大
きさに対応して最適化することにより例えば８インチウ
ェーハや１２インチウェーハなどの大型基板への適用が
可能となる。
様に基板形状に合わせて、即ち開口部形状に合わせて大
きさや開口面内での配置状態を定める。このように、本
発明に係る半導体基板加熱装置は電子線遮蔽板４及び電
子線フィラメント３の形状を処理すべき半導体基板の大
きさに対応して最適化することにより例えば８インチウ
ェーハや１２インチウェーハなどの大型基板への適用が
可能となる。
【００１７】本発明では加熱すべき基板温度が１０００
℃以上となるような高エネルギーの電子線を発生するよ
うに電子線フィラメント３に所定量の電流を流す。この
ような電流は基板形状や材質及びフィラメント特性など
により変わるため、予め基板に応じてエミッション電流
（フィラメントから基板に達する熱電子に対応した電
流）と温度との関係を求め、これに応じて電流を制御す
る。これにより高エネルギーの電子線を得ることができ
る。
℃以上となるような高エネルギーの電子線を発生するよ
うに電子線フィラメント３に所定量の電流を流す。この
ような電流は基板形状や材質及びフィラメント特性など
により変わるため、予め基板に応じてエミッション電流
（フィラメントから基板に達する熱電子に対応した電
流）と温度との関係を求め、これに応じて電流を制御す
る。これにより高エネルギーの電子線を得ることができ
る。
【００１８】本発明に係る実施例として、塩酸＋過酸化
水溶液で表面を洗浄したシリコン基板を１２００℃以上
に加熱した後、表面を低速電子線回析で観察した結果、
シリコン基板の面方位（１１１）における清浄表面を意
味する７×７超構造が見られた。この結果は、基板が
１０００℃以上に加熱されたこと及び基板加熱中に脱
ガスがなく良好な真空雰囲気中で加熱されたことを示し
ている。
水溶液で表面を洗浄したシリコン基板を１２００℃以上
に加熱した後、表面を低速電子線回析で観察した結果、
シリコン基板の面方位（１１１）における清浄表面を意
味する７×７超構造が見られた。この結果は、基板が
１０００℃以上に加熱されたこと及び基板加熱中に脱
ガスがなく良好な真空雰囲気中で加熱されたことを示し
ている。
【００１９】図２は本発明に係る半導体基板加熱装置を
用いたときの試料表面温度を赤外放射温度計により測定
した実験結果を示す。（Ａ）は電子線フィラメントに加
えた電位と温度との相関図であり、（Ｂ）は電子線フィ
ラメントからのエミッション電流と温度との相関図であ
る。この実験においては試料として２ｃｍ×２ｃｍのシ
リコン基板を作成し、本発明に係る半導体基板加熱装置
で加熱した。（Ａ）においてはエミッション電流をほぼ
一定としてフィラメントの電位を変化させた。（Ｂ）で
はフィラメント電位を一定としてエミッション電流を変
化させた。実験結果から分かるように（Ａ），（Ｂ）と
もに温度がフィラメント電位及びエミッション電流に対
し一定の比例関係にある。したがって、これらの関係に
基づいて、制御よく試料基板であるシリコン基板温度を
１０００℃以上に加熱可能である。
用いたときの試料表面温度を赤外放射温度計により測定
した実験結果を示す。（Ａ）は電子線フィラメントに加
えた電位と温度との相関図であり、（Ｂ）は電子線フィ
ラメントからのエミッション電流と温度との相関図であ
る。この実験においては試料として２ｃｍ×２ｃｍのシ
リコン基板を作成し、本発明に係る半導体基板加熱装置
で加熱した。（Ａ）においてはエミッション電流をほぼ
一定としてフィラメントの電位を変化させた。（Ｂ）で
はフィラメント電位を一定としてエミッション電流を変
化させた。実験結果から分かるように（Ａ），（Ｂ）と
もに温度がフィラメント電位及びエミッション電流に対
し一定の比例関係にある。したがって、これらの関係に
基づいて、制御よく試料基板であるシリコン基板温度を
１０００℃以上に加熱可能である。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、電子線フィラメントから放出される熱電子を遮蔽板
の開口部から基板に対し効率よく照射することが可能な
ため、簡単な構造で熱電子を発生させるとともにこれを
効率よく基板加熱エネルギーとして用い、短時間で１０
００℃以上の高温度に加熱できる。また基板加熱時の温
度制御性が優れるとともに、周辺部材に対する熱電子の
影響は遮蔽板により防止されるため脱ガス量を減少する
ことができる。
は、電子線フィラメントから放出される熱電子を遮蔽板
の開口部から基板に対し効率よく照射することが可能な
ため、簡単な構造で熱電子を発生させるとともにこれを
効率よく基板加熱エネルギーとして用い、短時間で１０
００℃以上の高温度に加熱できる。また基板加熱時の温
度制御性が優れるとともに、周辺部材に対する熱電子の
影響は遮蔽板により防止されるため脱ガス量を減少する
ことができる。
【図１】 本発明の実施の形態に係る半導体基板加熱装
置の概略構成図。
置の概略構成図。
【図２】 本発明に係る半導体基板加熱装置を用いたと
きの試料表面温度を赤外放射温度計により測定した結果
を示し、（Ａ）は電子線フィラメントに加えた電位と温
度との相関図、（Ｂ）は電子線フィラメントからのエミ
ッション電流と温度との相関図。
きの試料表面温度を赤外放射温度計により測定した結果
を示し、（Ａ）は電子線フィラメントに加えた電位と温
度との相関図、（Ｂ）は電子線フィラメントからのエミ
ッション電流と温度との相関図。
１：電流導入線、２：台座セラミックス、３：電子線フ
ィラメント、４：電子線遮蔽板、５：開口部、６：ホル
ダー、７：半導体基板、８：電極端子。
ィラメント、４：電子線遮蔽板、５：開口部、６：ホル
ダー、７：半導体基板、８：電極端子。
Claims (2)
- 【請求項１】真空室中に基板を収容し、 該基板を電子線により加熱して基板処理を施す半導体基
板加熱装置において、 一対の電極端子に接続された電子線フィラメントと、 前記一対の電極端子のうち一方に接続され、前記電子線
フィラメントを覆う遮蔽板とを備え、 該遮蔽板は、加熱すべき基板に対向して基板加熱面のほ
ぼ全体に熱電子を照射可能な開口を有することを特徴と
する半導体基板加熱装置。 - 【請求項２】前記基板は前記遮蔽板の開口に近接して配
置されることを特徴とする請求項１に記載の半導体基板
加熱装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11212531A JP2001044184A (ja) | 1999-07-27 | 1999-07-27 | 半導体基板加熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11212531A JP2001044184A (ja) | 1999-07-27 | 1999-07-27 | 半導体基板加熱装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001044184A true JP2001044184A (ja) | 2001-02-16 |
Family
ID=16624227
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11212531A Pending JP2001044184A (ja) | 1999-07-27 | 1999-07-27 | 半導体基板加熱装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001044184A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2011077702A1 (ja) * | 2009-12-25 | 2013-05-02 | キヤノンアネルバ株式会社 | 基板加熱処理装置の温度制御方法、半導体デバイスの製造方法、基板加熱処理装置の温度制御プログラム及び記録媒体 |
-
1999
- 1999-07-27 JP JP11212531A patent/JP2001044184A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2011077702A1 (ja) * | 2009-12-25 | 2013-05-02 | キヤノンアネルバ株式会社 | 基板加熱処理装置の温度制御方法、半導体デバイスの製造方法、基板加熱処理装置の温度制御プログラム及び記録媒体 |
| JP5469678B2 (ja) * | 2009-12-25 | 2014-04-16 | キヤノンアネルバ株式会社 | 基板加熱処理装置の温度制御方法、半導体デバイスの製造方法、基板加熱処理装置の温度制御プログラム及び記録媒体 |
| US9431281B2 (en) | 2009-12-25 | 2016-08-30 | Canon Anelva Corporation | Temperature control method for substrate heat treatment apparatus, semiconductor device manufacturing method, temperature control program for substrate heat treatment apparatus, and recording medium |
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