JP2003133249A - 熱処理装置 - Google Patents
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
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-
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- C30B31/00—Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor
- C30B31/06—Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor by contacting with diffusion material in the gaseous state
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 基板を十分に均一に熱処理することが可能な
熱処理装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 熱処理室６５内には、熱拡散板７３と加
熱プレート７４とがこの順で配設されている。加熱プレ
ート７４は、半導体ウエハーＷを予備加熱するためのも
のであり、白色の窒化アルミニウムから構成される。一
方、熱拡散板７３は、加熱プレート７４からの熱エネル
ギーを拡散して半導体ウエハーＷを均一に加熱するため
のものであり、加熱プレート７４よりも熱伝導率が低い
石英から構成される。
熱処理装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 熱処理室６５内には、熱拡散板７３と加
熱プレート７４とがこの順で配設されている。加熱プレ
ート７４は、半導体ウエハーＷを予備加熱するためのも
のであり、白色の窒化アルミニウムから構成される。一
方、熱拡散板７３は、加熱プレート７４からの熱エネル
ギーを拡散して半導体ウエハーＷを均一に加熱するため
のものであり、加熱プレート７４よりも熱伝導率が低い
石英から構成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体ウエハー
等の基板に光を照射することにより基板を熱処理する熱
処理装置に関する。
等の基板に光を照射することにより基板を熱処理する熱
処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】イオン注入後の半導体ウエハーのイオン
活性化工程においては、ハロゲンランプを使用したラン
プアニール装置等の熱処理装置が使用される。このよう
な熱処理装置においては、半導体ウエハーを、例えば、
摂氏１０００度乃至摂氏１１００度程度の温度に加熱す
ることにより、半導体ウエハーのイオン活性化を実行し
ている。そして、このような熱処理装置においては、ハ
ロゲンランプより照射される光のエネルギーを利用する
ことにより、毎秒数百度程度の速度で基板を降温する構
成となっている。
活性化工程においては、ハロゲンランプを使用したラン
プアニール装置等の熱処理装置が使用される。このよう
な熱処理装置においては、半導体ウエハーを、例えば、
摂氏１０００度乃至摂氏１１００度程度の温度に加熱す
ることにより、半導体ウエハーのイオン活性化を実行し
ている。そして、このような熱処理装置においては、ハ
ロゲンランプより照射される光のエネルギーを利用する
ことにより、毎秒数百度程度の速度で基板を降温する構
成となっている。
【０００３】しかしながら、毎秒数百度程度の速度で基
板を昇温する熱処理装置を使用して半導体ウエハーのイ
オン活性化を実行した場合においても、半導体ウエハー
に打ち込まれたイオンのプロファイルがなまる、すなわ
ち、イオンが拡散してしまうという現象が生ずることが
判明した。このような現象が発生した場合においては、
半導体ウエハーの表面にイオンを高濃度で注入しても、
注入後のイオンが拡散してしまうことから、イオンを必
要以上に注入する必要が生ずるという問題が生ずる。
板を昇温する熱処理装置を使用して半導体ウエハーのイ
オン活性化を実行した場合においても、半導体ウエハー
に打ち込まれたイオンのプロファイルがなまる、すなわ
ち、イオンが拡散してしまうという現象が生ずることが
判明した。このような現象が発生した場合においては、
半導体ウエハーの表面にイオンを高濃度で注入しても、
注入後のイオンが拡散してしまうことから、イオンを必
要以上に注入する必要が生ずるという問題が生ずる。
【０００４】上述した問題を解決するするため、キセノ
ンフラッシュランプ等を使用して半導体ウエハーの表面
に閃光を照射することにより、イオンが注入された半導
体ウエハーの表面のみを極めて短時間に昇温させること
が考えられる。しかしながら、キセノンフラッシュラン
プを使用して半導体ウエハーの表面を昇温させる構成を
採用した場合、半導体ウエハーの表面を極めて短時間に
昇温させることが可能ではあるが、その昇温温度は５０
０度程度であり、半導体ウエハーをイオン活性化に必要
な摂氏１０００度乃至摂氏１１００度程度の温度まで加
熱することは不可能である。
ンフラッシュランプ等を使用して半導体ウエハーの表面
に閃光を照射することにより、イオンが注入された半導
体ウエハーの表面のみを極めて短時間に昇温させること
が考えられる。しかしながら、キセノンフラッシュラン
プを使用して半導体ウエハーの表面を昇温させる構成を
採用した場合、半導体ウエハーの表面を極めて短時間に
昇温させることが可能ではあるが、その昇温温度は５０
０度程度であり、半導体ウエハーをイオン活性化に必要
な摂氏１０００度乃至摂氏１１００度程度の温度まで加
熱することは不可能である。
【０００５】一方、特開２００１−２３７１９５号にお
いては、このような問題に対応するため、キセノンフラ
ッシュランプにより基板を加熱するに先立って、予備加
熱手段により基板を予備加熱する熱処理装置が開示され
ている。
いては、このような問題に対応するため、キセノンフラ
ッシュランプにより基板を加熱するに先立って、予備加
熱手段により基板を予備加熱する熱処理装置が開示され
ている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述した熱処理装置に
使用される予備加熱手段としては、その内部にヒータを
内蔵した加熱プレートやハロゲンランプ等の光源が使用
される。このとき、加熱プレートを使用した場合には、
ハロゲンランプ等の光源を使用した場合に比べ、基板を
均一に加熱するための調整が容易となる。
使用される予備加熱手段としては、その内部にヒータを
内蔵した加熱プレートやハロゲンランプ等の光源が使用
される。このとき、加熱プレートを使用した場合には、
ハロゲンランプ等の光源を使用した場合に比べ、基板を
均一に加熱するための調整が容易となる。
【０００７】しかしながら、加熱プレートを使用した場
合であっても、近年要求される程度にまで基板を十分に
均一に加熱することは困難となってきた。基板を十分に
均一に加熱し得ない場合には、熱処理後の基板の品質を
高精度に維持することが不可能となる。
合であっても、近年要求される程度にまで基板を十分に
均一に加熱することは困難となってきた。基板を十分に
均一に加熱し得ない場合には、熱処理後の基板の品質を
高精度に維持することが不可能となる。
【０００８】この発明は上記課題を解決するためになさ
れたものであり、基板を十分に均一に熱処理することが
可能な熱処理装置を提供することを目的とする。
れたものであり、基板を十分に均一に熱処理することが
可能な熱処理装置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】請求項１に記載の発明
は、基板と当接することにより基板を予備加熱するアシ
スト加熱手段と、基板に対して閃光を照射することによ
り前記アシスト加熱手段で予備加熱された基板を処理温
度まで昇温させるフラッシュ加熱手段とを備えた熱処理
装置において、前記アシスト加熱手段は、ヒータを備え
た加熱プレートと、前記加熱プレートにおける基板と当
接する側の表面に配設された前記加熱プレートより熱伝
導率が低い熱拡散板とを備えたことを特徴とする。
は、基板と当接することにより基板を予備加熱するアシ
スト加熱手段と、基板に対して閃光を照射することによ
り前記アシスト加熱手段で予備加熱された基板を処理温
度まで昇温させるフラッシュ加熱手段とを備えた熱処理
装置において、前記アシスト加熱手段は、ヒータを備え
た加熱プレートと、前記加熱プレートにおける基板と当
接する側の表面に配設された前記加熱プレートより熱伝
導率が低い熱拡散板とを備えたことを特徴とする。
【００１０】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記熱拡散板は石英から構成されてい
る。
の発明において、前記熱拡散板は石英から構成されてい
る。
【００１１】請求項３に記載の発明は、請求項１または
請求項２に記載の発明において、前記加熱プレートにお
ける前記熱拡散板側の表面は、窒化アルミニウムから構
成されている。
請求項２に記載の発明において、前記加熱プレートにお
ける前記熱拡散板側の表面は、窒化アルミニウムから構
成されている。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。図１および図２はこの発明に係
る熱処理装置の側断面図であり、図３はその平面概要図
である。
面に基づいて説明する。図１および図２はこの発明に係
る熱処理装置の側断面図であり、図３はその平面概要図
である。
【００１３】この熱処理装置は、透光板６１、底板６２
および一対の側板６３、６４からなり、その内部に半導
体ウエハーＷを収納して熱処理するための熱処理室６５
を備える。熱処理室６５を構成する透光板６１は、例え
ば、石英等の赤外線透過性を有する材料から構成されて
いる。また、熱処理室６５を構成する底板６２には、後
述する熱拡散板７３および加熱プレート７４を貫通して
半導体ウエハーＷをその下面から支持するための支持ピ
ン７０が立設されている。
および一対の側板６３、６４からなり、その内部に半導
体ウエハーＷを収納して熱処理するための熱処理室６５
を備える。熱処理室６５を構成する透光板６１は、例え
ば、石英等の赤外線透過性を有する材料から構成されて
いる。また、熱処理室６５を構成する底板６２には、後
述する熱拡散板７３および加熱プレート７４を貫通して
半導体ウエハーＷをその下面から支持するための支持ピ
ン７０が立設されている。
【００１４】また、熱処理室６５を構成する側板６４に
は、半導体ウエハーＷの搬入および搬出を行うための開
口部６６が形成されている。開口部６６は、軸６７を中
心に回動するゲートバルブ６８により開閉可能となって
いる。半導体ウエハＷは、開口部６６が解放された状態
で、図示しない搬送ロボットにより熱処理室６５内に搬
入される。
は、半導体ウエハーＷの搬入および搬出を行うための開
口部６６が形成されている。開口部６６は、軸６７を中
心に回動するゲートバルブ６８により開閉可能となって
いる。半導体ウエハＷは、開口部６６が解放された状態
で、図示しない搬送ロボットにより熱処理室６５内に搬
入される。
【００１５】熱処理室６５の上方には、棒状のキセノン
フラッシュランプ６９が互いに平行に複数個（この実施
形態においては２１個）列設されている。また、キセノ
ンフラッシュランプ６９の上方には、リフレクタ７１が
配設されている。
フラッシュランプ６９が互いに平行に複数個（この実施
形態においては２１個）列設されている。また、キセノ
ンフラッシュランプ６９の上方には、リフレクタ７１が
配設されている。
【００１６】このキセノンフラッシュランプ６９は、そ
の内部にキセノンガスが封入されその両端部にコンデン
サーに接続された陽極および陰極が配設されたガラス管
と、このガラス管の外周部に巻回されたトリガー電極と
を備える。キセノンガスは電気的には絶縁体であること
から、通常の状態ではガラス管内に電気は流れない。し
かしながら、トリガー電極に高電圧を加えて絶縁を破壊
した場合には、コンデンサーに蓄えられた電気がガラス
管内に流れ、そのときのジュール熱でキセノンガスが加
熱されて光が放出される。このキセノンフラッシュラン
プ６９においては、予め蓄えられていた静電エネルギー
が０．１ミリセカンド乃至１０ミリセカンドという極め
て短い光パルスに変換されることから、連続点灯の光源
に比べて極めて強い光を照射し得るという特徴を有す
る。
の内部にキセノンガスが封入されその両端部にコンデン
サーに接続された陽極および陰極が配設されたガラス管
と、このガラス管の外周部に巻回されたトリガー電極と
を備える。キセノンガスは電気的には絶縁体であること
から、通常の状態ではガラス管内に電気は流れない。し
かしながら、トリガー電極に高電圧を加えて絶縁を破壊
した場合には、コンデンサーに蓄えられた電気がガラス
管内に流れ、そのときのジュール熱でキセノンガスが加
熱されて光が放出される。このキセノンフラッシュラン
プ６９においては、予め蓄えられていた静電エネルギー
が０．１ミリセカンド乃至１０ミリセカンドという極め
て短い光パルスに変換されることから、連続点灯の光源
に比べて極めて強い光を照射し得るという特徴を有す
る。
【００１７】キセノンフラッシュランプ６９と透光板６
１との間には、光拡散板７２が配設されている。この光
拡散板７２は、赤外線透過材料としての石英ガラスの表
面に光拡散加工を施したものが使用される。
１との間には、光拡散板７２が配設されている。この光
拡散板７２は、赤外線透過材料としての石英ガラスの表
面に光拡散加工を施したものが使用される。
【００１８】熱処理室６５内には、熱拡散板７３と加熱
プレート７４とがこの順で配設されている。また、熱拡
散板７３の表面には、半導体ウエハーＷの位置ずれ防止
ピン７５が付設されている。
プレート７４とがこの順で配設されている。また、熱拡
散板７３の表面には、半導体ウエハーＷの位置ずれ防止
ピン７５が付設されている。
【００１９】加熱プレート７４は、半導体ウエハーＷを
予備加熱するためのものである。この加熱プレート７４
は、白色の窒化アルミニウムから構成される。そして、
この加熱プレート７４は、その内部にヒータとこのヒー
タを制御するためのセンサとを収納した構成を有する。
なお、この加熱プレート７４は、その全てが白色の窒化
アルミニウムから構成される必要はなく、少なくとも熱
拡散板７３側の表面が白色の窒化アルミニウムから構成
されればよい
予備加熱するためのものである。この加熱プレート７４
は、白色の窒化アルミニウムから構成される。そして、
この加熱プレート７４は、その内部にヒータとこのヒー
タを制御するためのセンサとを収納した構成を有する。
なお、この加熱プレート７４は、その全てが白色の窒化
アルミニウムから構成される必要はなく、少なくとも熱
拡散板７３側の表面が白色の窒化アルミニウムから構成
されればよい
【００２０】このように、加熱プレート７４の熱拡散板
７３側の表面を白色の窒化アルミニウムとすることによ
り、後述するフラッシュ露光時における加熱プレート７
４の焦げ付きを防止することが可能となる。但し、この
加熱プレート７４を、白色以外の窒化アルミニウムや、
炭化珪素（ＳｉＣ）から構成してもよい。
７３側の表面を白色の窒化アルミニウムとすることによ
り、後述するフラッシュ露光時における加熱プレート７
４の焦げ付きを防止することが可能となる。但し、この
加熱プレート７４を、白色以外の窒化アルミニウムや、
炭化珪素（ＳｉＣ）から構成してもよい。
【００２１】一方、熱拡散板７３は、加熱プレート７４
からの熱エネルギーを拡散して半導体ウエハーＷを均一
に加熱するためのものである。この熱拡散板７３は、加
熱プレート７４よりも熱伝導率が低い材質から構成され
る。
からの熱エネルギーを拡散して半導体ウエハーＷを均一
に加熱するためのものである。この熱拡散板７３は、加
熱プレート７４よりも熱伝導率が低い材質から構成され
る。
【００２２】より具体的には、この熱拡散板７３とし
て、適度の熱伝導率を有するとともに、半導体ウエハー
Ｗを汚染することがない石英を使用することができる。
但し、石英の代わりに、酸化アルミニウムの一種である
サファイヤを使用してもよい。
て、適度の熱伝導率を有するとともに、半導体ウエハー
Ｗを汚染することがない石英を使用することができる。
但し、石英の代わりに、酸化アルミニウムの一種である
サファイヤを使用してもよい。
【００２３】熱拡散板７３および加熱プレート７４は、
エアシリンダ７６の駆動により、図１に示す半導体ウエ
ハーＷの搬入・搬出位置と図２に示す半導体ウエハーＷ
の熱処理位置との間を昇降する構成となっている。
エアシリンダ７６の駆動により、図１に示す半導体ウエ
ハーＷの搬入・搬出位置と図２に示す半導体ウエハーＷ
の熱処理位置との間を昇降する構成となっている。
【００２４】図１に示す半導体ウエハーＷの搬入・搬出
位置は、図示しない搬送ロボットを使用して開口部６６
から搬入した半導体ウエハーＷを支持ピン７０上に載置
し、あるいは、支持ピン７０上に載置された半導体ウエ
ハーＷを開口部から搬出するため、熱拡散板７３および
加熱プレート７４が下降した位置である。この状態にお
いては、支持ピン７０の上端は、熱拡散板７３および加
熱プレート７４に形成された貫通孔を通過し、熱拡散板
７３の表面より上方に配置される。なお、図１において
は、説明の便宜上、本来側面図では図示されない熱拡散
板７３および加熱プレート７４の貫通孔を図示してい
る。
位置は、図示しない搬送ロボットを使用して開口部６６
から搬入した半導体ウエハーＷを支持ピン７０上に載置
し、あるいは、支持ピン７０上に載置された半導体ウエ
ハーＷを開口部から搬出するため、熱拡散板７３および
加熱プレート７４が下降した位置である。この状態にお
いては、支持ピン７０の上端は、熱拡散板７３および加
熱プレート７４に形成された貫通孔を通過し、熱拡散板
７３の表面より上方に配置される。なお、図１において
は、説明の便宜上、本来側面図では図示されない熱拡散
板７３および加熱プレート７４の貫通孔を図示してい
る。
【００２５】図２に示す半導体ウエハーＷの熱処理位置
は、半導体ウエハーＷに対して熱処理を行うため、熱拡
散板７３および加熱プレート７４が支持ピン７０の上端
より上方に上昇した位置である。この状態においては、
半導体ウエハーＷはその下面を熱拡散板７３の表面に支
持されて上昇し、透光板６１に近接した位置に配置され
る。
は、半導体ウエハーＷに対して熱処理を行うため、熱拡
散板７３および加熱プレート７４が支持ピン７０の上端
より上方に上昇した位置である。この状態においては、
半導体ウエハーＷはその下面を熱拡散板７３の表面に支
持されて上昇し、透光板６１に近接した位置に配置され
る。
【００２６】なお、加熱プレート７４を支持する支持部
材８０と熱処理室６５の底板６２との間には、熱拡散板
７３および加熱プレート７４が半導体ウエハーＷの搬入
・搬出位置と熱処理位置との間を昇降する際に発生する
パーティクルが半導体ウエハーＷに付着することを防止
するための蛇腹７７が配設されている。
材８０と熱処理室６５の底板６２との間には、熱拡散板
７３および加熱プレート７４が半導体ウエハーＷの搬入
・搬出位置と熱処理位置との間を昇降する際に発生する
パーティクルが半導体ウエハーＷに付着することを防止
するための蛇腹７７が配設されている。
【００２７】熱処理室６５における開口部６６と逆側の
側板６３には、導入路７８が形成されている。この導入
路７８は、後述する大気解放時に空気を導入するための
ものである。なお、空気を導入する代わりに、窒素ガス
等を導入するようにしてもよい。
側板６３には、導入路７８が形成されている。この導入
路７８は、後述する大気解放時に空気を導入するための
ものである。なお、空気を導入する代わりに、窒素ガス
等を導入するようにしてもよい。
【００２８】一方、熱処理室６５における底板６２に
は、排出路７９が形成されている。この排出路７９は、
開閉弁８１を介して真空ポンプ等の減圧機構と接続され
ている。この排出路７９、開閉弁８１および図示しない
減圧機構は、この発明に係る減圧手段を構成する。
は、排出路７９が形成されている。この排出路７９は、
開閉弁８１を介して真空ポンプ等の減圧機構と接続され
ている。この排出路７９、開閉弁８１および図示しない
減圧機構は、この発明に係る減圧手段を構成する。
【００２９】次に、この発明に係る熱処理装置による半
導体ウエハーＷの熱処理動作について説明する。図４は
この発明に係る熱処理装置による半導体ウエハーＷの熱
処理動作を示すフローチャートであり、図５はそのとき
の半導体ウエハーＷの温度の推移等を示すグラフであ
る。
導体ウエハーＷの熱処理動作について説明する。図４は
この発明に係る熱処理装置による半導体ウエハーＷの熱
処理動作を示すフローチャートであり、図５はそのとき
の半導体ウエハーＷの温度の推移等を示すグラフであ
る。
【００３０】この熱処理装置においては、熱拡散板７３
および加熱プレート７４が図１に示す半導体ウエハーＷ
の搬入・搬出位置に配置された状態で、図示しない搬送
ロボットにより開口部６６を介して半導体ウエハーＷが
搬入され、支持ピン７０上に載置される。半導体ウエハ
ーＷの搬入が完了すれば、開口部６６がゲートバルブ６
８により閉鎖される（ステップＳ１）。しかる後、熱拡
散板７３および加熱プレート７４がエアシリンダ７６の
駆動により図２に示す半導体ウエハーＷの熱処理位置ま
で上昇する。
および加熱プレート７４が図１に示す半導体ウエハーＷ
の搬入・搬出位置に配置された状態で、図示しない搬送
ロボットにより開口部６６を介して半導体ウエハーＷが
搬入され、支持ピン７０上に載置される。半導体ウエハ
ーＷの搬入が完了すれば、開口部６６がゲートバルブ６
８により閉鎖される（ステップＳ１）。しかる後、熱拡
散板７３および加熱プレート７４がエアシリンダ７６の
駆動により図２に示す半導体ウエハーＷの熱処理位置ま
で上昇する。
【００３１】熱拡散板７３および加熱プレート７４は、
加熱プレート７４に内蔵されたヒータの作用により、予
め加熱されている。このため、熱拡散板７３および加熱
プレート７４が図２に示す半導体ウエハーＷの熱処理位
置まで上昇した状態においては、半導体ウエハーＷが加
熱状態にある熱拡散板７３と接触することにより予備加
熱され、図５に示すように、半導体ウエハーＷの温度が
順次上昇する（ステップＳ２）。
加熱プレート７４に内蔵されたヒータの作用により、予
め加熱されている。このため、熱拡散板７３および加熱
プレート７４が図２に示す半導体ウエハーＷの熱処理位
置まで上昇した状態においては、半導体ウエハーＷが加
熱状態にある熱拡散板７３と接触することにより予備加
熱され、図５に示すように、半導体ウエハーＷの温度が
順次上昇する（ステップＳ２）。
【００３２】この予備加熱工程においては、半導体ウエ
ハーＷは熱拡散板７３を介して加熱プレート７４からの
熱エネルギーを受ける。このため、加熱プレート７４に
おける温度分布が完全に均一になっていない場合におい
ても、半導体ウエハーＷを均一に加熱することが可能と
なる。
ハーＷは熱拡散板７３を介して加熱プレート７４からの
熱エネルギーを受ける。このため、加熱プレート７４に
おける温度分布が完全に均一になっていない場合におい
ても、半導体ウエハーＷを均一に加熱することが可能と
なる。
【００３３】この予備加熱工程と並行して、熱処理室６
５内を減圧する（ステップＳ３）。すなわち、開閉弁８
１を解放して導入路７８を図示しない減圧機構と接続す
ることにより、熱処理室６５内を排気して減圧する。こ
のときには、後述する諸効果を効果的に奏せしめるた
め、熱処理室６５内を１／１０気圧乃至１／１００気圧
まで減圧することが好ましい。
５内を減圧する（ステップＳ３）。すなわち、開閉弁８
１を解放して導入路７８を図示しない減圧機構と接続す
ることにより、熱処理室６５内を排気して減圧する。こ
のときには、後述する諸効果を効果的に奏せしめるた
め、熱処理室６５内を１／１０気圧乃至１／１００気圧
まで減圧することが好ましい。
【００３４】この状態においては、半導体ウエハーＷは
熱拡散板７３を介して継続して加熱される。そして、半
導体ウエハーＷの温度上昇時には、図示しない温度セン
サにより、半導体ウエハーＷの表面温度が予備加熱温度
Ｔ１に到達したか否かを常に監視する（ステップＳ
４）。
熱拡散板７３を介して継続して加熱される。そして、半
導体ウエハーＷの温度上昇時には、図示しない温度セン
サにより、半導体ウエハーＷの表面温度が予備加熱温度
Ｔ１に到達したか否かを常に監視する（ステップＳ
４）。
【００３５】なお、この予備加熱温度Ｔ１は、摂氏２０
０度乃至摂氏６００度程度の温度である。半導体ウエハ
ーＷをこの程度の予備加熱温度Ｔ１まで加熱したとして
も、半導体ウエハーＷに打ち込まれたイオンに変化はな
く、イオンが拡散してしまうことはない。
０度乃至摂氏６００度程度の温度である。半導体ウエハ
ーＷをこの程度の予備加熱温度Ｔ１まで加熱したとして
も、半導体ウエハーＷに打ち込まれたイオンに変化はな
く、イオンが拡散してしまうことはない。
【００３６】そして、半導体ウエハーＷの表面温度が図
５に示す予備加熱温度Ｔ１となった直後に、キセノンフ
ラッシュランプ６９を点灯してフラッシュ加熱を行う
（ステップＳ５）。このフラッシュ加熱工程におけるキ
セノンフラッシュランプ６９の点灯時間は、０．１ミリ
セカンド乃至１０ミリセカンド程度の時間である。この
ように、キセノンフラッシュランプ６９においては、予
め蓄えられていた静電エネルギーがこのように極めて短
い光パルスに変換されることから、極めて強い閃光が照
射されることになる。
５に示す予備加熱温度Ｔ１となった直後に、キセノンフ
ラッシュランプ６９を点灯してフラッシュ加熱を行う
（ステップＳ５）。このフラッシュ加熱工程におけるキ
セノンフラッシュランプ６９の点灯時間は、０．１ミリ
セカンド乃至１０ミリセカンド程度の時間である。この
ように、キセノンフラッシュランプ６９においては、予
め蓄えられていた静電エネルギーがこのように極めて短
い光パルスに変換されることから、極めて強い閃光が照
射されることになる。
【００３７】この状態においては、半導体ウエハーＷの
表面温度は、図５に示す温度Ｔ２となる。この温度Ｔ２
は、摂氏１０００度乃至摂氏１１００度程度の半導体ウ
エハーＷの処理に必要な温度である。半導体ウエハーＷ
の表面がこのような処理温度Ｔ２にまで昇温された場合
においては、半導体ウエハーＷ中のイオンが活性化され
る。
表面温度は、図５に示す温度Ｔ２となる。この温度Ｔ２
は、摂氏１０００度乃至摂氏１１００度程度の半導体ウ
エハーＷの処理に必要な温度である。半導体ウエハーＷ
の表面がこのような処理温度Ｔ２にまで昇温された場合
においては、半導体ウエハーＷ中のイオンが活性化され
る。
【００３８】このとき、半導体ウエハーＷの表面温度が
０．１ミリセカンド乃至１０ミリセカンド程度の極めて
短い時間で処理温度Ｔ２まで昇温されることから、半導
体ウエハーＷ中のイオンの活性化は短時間で完了する。
従って、半導体ウエハーＷに打ち込まれたイオンが拡散
することはなく、半導体ウエハーＷに打ち込まれたイオ
ンのプロファイルがなまるという現象の発生を防止する
ことが可能となる。
０．１ミリセカンド乃至１０ミリセカンド程度の極めて
短い時間で処理温度Ｔ２まで昇温されることから、半導
体ウエハーＷ中のイオンの活性化は短時間で完了する。
従って、半導体ウエハーＷに打ち込まれたイオンが拡散
することはなく、半導体ウエハーＷに打ち込まれたイオ
ンのプロファイルがなまるという現象の発生を防止する
ことが可能となる。
【００３９】また、キセノンフラッシュランプ６９を点
灯して半導体ウエハーＷを加熱する前に、加熱プレート
７４を使用して半導体ウエハーＷの表面温度を摂氏２０
０度乃至摂氏６００度程度の予備加熱温度Ｔ１まで加熱
していることから、キセノンフラッシュランプ６９によ
り半導体ウエハーＷを摂氏１０００度乃至摂氏１１００
度程度の処理温度Ｔ２まで速やかに昇温させることが可
能となる。
灯して半導体ウエハーＷを加熱する前に、加熱プレート
７４を使用して半導体ウエハーＷの表面温度を摂氏２０
０度乃至摂氏６００度程度の予備加熱温度Ｔ１まで加熱
していることから、キセノンフラッシュランプ６９によ
り半導体ウエハーＷを摂氏１０００度乃至摂氏１１００
度程度の処理温度Ｔ２まで速やかに昇温させることが可
能となる。
【００４０】このフラッシュ加熱工程において、加熱プ
レート７４は石英製の熱拡散板７３を透過した光線をう
ける。しかしながら、加熱プレート７４は白色の窒化ア
ルミニウムから構成されていることから、加熱プレート
７４に焦げ付きが生ずることはない。
レート７４は石英製の熱拡散板７３を透過した光線をう
ける。しかしながら、加熱プレート７４は白色の窒化ア
ルミニウムから構成されていることから、加熱プレート
７４に焦げ付きが生ずることはない。
【００４１】また、上述したフラッシュ加熱工程は、減
圧下で実行される。このため、従来のように熱処理室６
５内で気体が反応してパーティクルを拡散させたり半導
体ウエハーＷを移動させたりすることはない。
圧下で実行される。このため、従来のように熱処理室６
５内で気体が反応してパーティクルを拡散させたり半導
体ウエハーＷを移動させたりすることはない。
【００４２】同様に、熱処理室６５を減圧することによ
り、熱処理室２５内で対流が発生することはなく、予備
加熱工程およびフラッシュ加熱工程において、半導体ウ
エハーＷの全面を均一に加熱することが可能となる。
り、熱処理室２５内で対流が発生することはなく、予備
加熱工程およびフラッシュ加熱工程において、半導体ウ
エハーＷの全面を均一に加熱することが可能となる。
【００４３】さらには、熱処理室６５内を減圧すること
により、熱処理室６５内から酸素や有機物を排除するこ
とが可能となる。このため、熱処理室６５を構成する材
料の酸化や有機物の黒化に起因する熱処理装置の寿命の
低下を防止することが可能となる。
により、熱処理室６５内から酸素や有機物を排除するこ
とが可能となる。このため、熱処理室６５を構成する材
料の酸化や有機物の黒化に起因する熱処理装置の寿命の
低下を防止することが可能となる。
【００４４】フラッシュ加熱工程が終了すれば、開閉弁
８１を閉止するとともに導入路７８から空気を導入する
ことにより、熱処理室６５を大気解放する（ステップＳ
６）。また、加熱プレート７４を利用しての半導体ウエ
ハーＷの加熱を停止する（ステップＳ７）。
８１を閉止するとともに導入路７８から空気を導入する
ことにより、熱処理室６５を大気解放する（ステップＳ
６）。また、加熱プレート７４を利用しての半導体ウエ
ハーＷの加熱を停止する（ステップＳ７）。
【００４５】なお、半導体ウエハーＷの表面温度が予備
加熱温度Ｔ１となった直後にフラッシュ加熱を行うとと
もに、フラッシュ加熱工程完了後に熱処理室６５内を大
気解放するのは、次のような理由による。
加熱温度Ｔ１となった直後にフラッシュ加熱を行うとと
もに、フラッシュ加熱工程完了後に熱処理室６５内を大
気解放するのは、次のような理由による。
【００４６】すなわち、この発明に係る熱処理装置にお
いては、加熱プレート７４を減圧された熱処理室６５内
に設置していることから、加熱プレート７４を降温する
ことが困難となり、加熱プレート７４を所望の温度に維
持することが難しくなる。このような問題に対応するた
め、ペルチェ素子等の降温手段を使用した場合には、半
導体ウエハーＷに対する温度の均一性が低下する。
いては、加熱プレート７４を減圧された熱処理室６５内
に設置していることから、加熱プレート７４を降温する
ことが困難となり、加熱プレート７４を所望の温度に維
持することが難しくなる。このような問題に対応するた
め、ペルチェ素子等の降温手段を使用した場合には、半
導体ウエハーＷに対する温度の均一性が低下する。
【００４７】このため、この発明に係る熱処理装置にお
いては、半導体ウエハーＷの表面温度が予備加熱温度Ｔ
１となった直後にフラッシュ加熱を行うことにより、フ
ラッシュ加熱が、半導体ウエハーＷが予備加熱温度Ｔ１
より高い温度となった時点で実行されることを防止する
とともに、フラッシュ加熱工程完了後に熱処理室６５内
を大気解放することにより熱処理室６５内を降温してい
る。これにより、図５に示すように、半導体ウエハーＷ
の温度は、予備加熱温度Ｔ１に対して若干のオーバーシ
ュートＨを生じた後、速やかに低下する。
いては、半導体ウエハーＷの表面温度が予備加熱温度Ｔ
１となった直後にフラッシュ加熱を行うことにより、フ
ラッシュ加熱が、半導体ウエハーＷが予備加熱温度Ｔ１
より高い温度となった時点で実行されることを防止する
とともに、フラッシュ加熱工程完了後に熱処理室６５内
を大気解放することにより熱処理室６５内を降温してい
る。これにより、図５に示すように、半導体ウエハーＷ
の温度は、予備加熱温度Ｔ１に対して若干のオーバーシ
ュートＨを生じた後、速やかに低下する。
【００４８】熱処理室６５の大気解放が完了すれば、熱
拡散板７３および加熱プレート７４がエアシリンダ７６
の駆動により図１に示す半導体ウエハーＷの熱処理位置
まで下降するとともに、ゲートバルブ６８により閉鎖さ
れていた開口部６６が解放される。そして、支持ピン７
０上に載置された半導体ウエハーＷが図示しない搬送ロ
ボットにより搬出される（ステップＳ８）。
拡散板７３および加熱プレート７４がエアシリンダ７６
の駆動により図１に示す半導体ウエハーＷの熱処理位置
まで下降するとともに、ゲートバルブ６８により閉鎖さ
れていた開口部６６が解放される。そして、支持ピン７
０上に載置された半導体ウエハーＷが図示しない搬送ロ
ボットにより搬出される（ステップＳ８）。
【００４９】
【発明の効果】請求項１乃に記載の発明によれば、アシ
スト加熱手段が、ヒータを備えた加熱プレートと、加熱
プレートにおける基板と当接する側の表面に配設された
加熱プレートより熱伝導率が低い熱拡散板とを備えるこ
とから、基板を十分に均一に熱処理することが可能とな
る。
スト加熱手段が、ヒータを備えた加熱プレートと、加熱
プレートにおける基板と当接する側の表面に配設された
加熱プレートより熱伝導率が低い熱拡散板とを備えるこ
とから、基板を十分に均一に熱処理することが可能とな
る。
【００５０】請求項２に記載の発明によれば、熱拡散板
が石英から構成されることから、基板に汚染を生ずるこ
となく基板を均一に熱処理することが可能となる。
が石英から構成されることから、基板に汚染を生ずるこ
となく基板を均一に熱処理することが可能となる。
【００５１】請求項３に記載の発明によれば、加熱プレ
ートにおける熱拡散板側の表面が窒化アルミニウムから
構成されることから、加熱プレートの焦げ付きを有効に
防止することが可能となる。
ートにおける熱拡散板側の表面が窒化アルミニウムから
構成されることから、加熱プレートの焦げ付きを有効に
防止することが可能となる。
【図１】この発明に係る熱処理装置の側断面図である。
【図２】この発明に係る熱処理装置の側断面図である。
【図３】この発明に係る熱処理装置の平面概要図であ
る。
る。
【図４】この発明に係る熱処理装置による半導体ウエハ
ーＷの熱処理動作を示すフローチャートである。
ーＷの熱処理動作を示すフローチャートである。
【図５】半導体ウエハーＷの温度の推移等を示すグラフ
である。
である。
６１ 透光板
６２ 底板
６３ 側板
６４ 側板
６５ 熱処理室
６６ 開口部
６８ ゲートバルブ
６９ キセノンフラッシュランプ
７０ 支持ピン
７２ 光拡散板
７３ 熱拡散板
７４ 加熱プレート
７５ 位置ずれ防止ピン
７６ エアシリンダ
７７ 蛇腹
７８ 導入路
８０ 排出路
８１ 開閉弁
Ｈ オーバーシュート
Ｔ１ 予備加熱温度
Ｔ２ 処理温度
Ｗ 半導体ウエハー
Claims (3)
- 【請求項１】 基板と当接することにより基板を予備
加熱するアシスト加熱手段と、基板に対して閃光を照射
することにより前記アシスト加熱手段で予備加熱された
基板を処理温度まで昇温させるフラッシュ加熱手段とを
備た熱処理装置において、 前記アシスト加熱手段は、 ヒータを備えた加熱プレートと、 前記加熱プレートにおける基板と当接する側の表面に配
設された前記加熱プレートより熱伝導率が低い熱拡散板
と、 を備えたことを特徴とする熱処理装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の熱処理装置において、 前記熱拡散板は石英から構成される熱処理装置。
- 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の熱処理
装置において、 前記加熱プレートにおける前記熱拡散板側の表面は、窒
化アルミニウムから構成される熱処理装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001330229A JP3715228B2 (ja) | 2001-10-29 | 2001-10-29 | 熱処理装置 |
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| KR10-2002-0063088A KR100487736B1 (ko) | 2001-10-29 | 2002-10-16 | 열처리장치 및 열처리방법 |
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|---|---|---|---|
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| JP2006332541A (ja) * | 2005-05-30 | 2006-12-07 | Ushio Inc | 光加熱装置 |
| JP2019087535A (ja) * | 2018-12-26 | 2019-06-06 | 東京応化工業株式会社 | 基板加熱装置、基板加熱方法及びヒータユニット |
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| JP6894256B2 (ja) * | 2017-02-23 | 2021-06-30 | 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス | 熱処理方法および熱処理装置 |
| JP6845730B2 (ja) * | 2017-04-18 | 2021-03-24 | 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス | 熱処理装置 |
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| JP7191504B2 (ja) * | 2017-07-14 | 2022-12-19 | 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス | 熱処理装置 |
| JP2019021828A (ja) * | 2017-07-20 | 2019-02-07 | 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス | 熱処理装置 |
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|---|---|---|---|---|
| JPS6169116A (ja) * | 1984-09-13 | 1986-04-09 | Toshiba Ceramics Co Ltd | シリコンウエハ−の連続ｃｖｄコ−テイング用サセプター |
| US5444217A (en) * | 1993-01-21 | 1995-08-22 | Moore Epitaxial Inc. | Rapid thermal processing apparatus for processing semiconductor wafers |
| US6209480B1 (en) * | 1996-07-10 | 2001-04-03 | Mehrdad M. Moslehi | Hermetically-sealed inductively-coupled plasma source structure and method of use |
| US5985033A (en) * | 1997-07-11 | 1999-11-16 | Applied Materials, Inc. | Apparatus and method for delivering a gas |
| JP2000156277A (ja) * | 1998-04-24 | 2000-06-06 | Canon Inc | 加熱装置及び加熱方法 |
| JP2000286200A (ja) * | 1999-03-31 | 2000-10-13 | Kokusai Electric Co Ltd | 熱処理方法および熱処理装置 |
-
2001
- 2001-10-29 JP JP2001330229A patent/JP3715228B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-10-07 US US10/267,128 patent/US20030080104A1/en not_active Abandoned
- 2002-10-16 KR KR10-2002-0063088A patent/KR100487736B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2002-10-17 TW TW091123937A patent/TWI297512B/zh not_active IP Right Cessation
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|---|---|---|---|---|
| WO2005029561A1 (ja) * | 2003-09-24 | 2005-03-31 | Tokyo Electron Limited | 熱処理装置 |
| KR100833386B1 (ko) * | 2003-09-24 | 2008-05-28 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 열처리 장치 |
| US7978963B2 (en) | 2003-09-24 | 2011-07-12 | Tokyo Electron Limited | Thermal processing apparatus |
| JP2006332541A (ja) * | 2005-05-30 | 2006-12-07 | Ushio Inc | 光加熱装置 |
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Also Published As
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