JP2886101B2 - 冷却装置が補強された急速熱処理装置 - Google Patents
冷却装置が補強された急速熱処理装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体素子の製造装置に
関するもので、特に半導体素子の製造装置の中で急速熱
処理装置（RTP:Rapid Thermal Processing）に冷却装置
を補強してもっと迅速な冷却速度を得ることができるよ
うにした、冷却装置が補強された急速熱処理装置に関す
るものである。
関するもので、特に半導体素子の製造装置の中で急速熱
処理装置（RTP:Rapid Thermal Processing）に冷却装置
を補強してもっと迅速な冷却速度を得ることができるよ
うにした、冷却装置が補強された急速熱処理装置に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体の製造工程における化学蒸着法に
よって選択的な硅素エピタキシャル層を成長する場合、
選択的に成長された硅素エピタキシャル層の側壁欠陥
は、エピタキシャル層の成長後の基板の冷却時に、選択
的な成長のマスク材料である硅素酸化膜或いは硅素窒化
膜と硅素層との熱膨張係数の差異に因って生成されると
いう。
よって選択的な硅素エピタキシャル層を成長する場合、
選択的に成長された硅素エピタキシャル層の側壁欠陥
は、エピタキシャル層の成長後の基板の冷却時に、選択
的な成長のマスク材料である硅素酸化膜或いは硅素窒化
膜と硅素層との熱膨張係数の差異に因って生成されると
いう。
【０００３】RASHID BASHIRの研究論文によると、冷却
時に硅素結晶において欠陥が生成されることは結局、剪
断熱応力（shear thermal stress）が剪断上限降伏強さ
（shear upper yield strength）より大きいとき欠陥が
生成されるという。
時に硅素結晶において欠陥が生成されることは結局、剪
断熱応力（shear thermal stress）が剪断上限降伏強さ
（shear upper yield strength）より大きいとき欠陥が
生成されるという。
【０００４】ところが、剪断上限降伏強さはひずみ速度
（strain rate）が大きい程大きい値をもつようにな
る。
（strain rate）が大きい程大きい値をもつようにな
る。
【０００５】そして、ひずみ速度は冷却速度を迅速にす
る程迅速である。したがって冷却速度を迅速にするとひ
ずみ速度が大きくなり、したがって剪断上限降伏強さが
増加する。
る程迅速である。したがって冷却速度を迅速にするとひ
ずみ速度が大きくなり、したがって剪断上限降伏強さが
増加する。
【０００６】したがって選択的な硅素エピタキシャル層
の成長時にはエピタキシャル層の側壁の結晶欠陥の生成
を避けることができるようになる。
の成長時にはエピタキシャル層の側壁の結晶欠陥の生成
を避けることができるようになる。
【０００７】従来使用されている急速熱処理装置はラン
プを使用して半導体基板を加熱して熱処理するとか、ま
たは反応ガスを利用して特定物質を塗布する工程に使用
してきた。
プを使用して半導体基板を加熱して熱処理するとか、ま
たは反応ガスを利用して特定物質を塗布する工程に使用
してきた。
【０００８】このようなランプを使用すると半導体基板
の表面を急速に加熱することができ、また冷却すること
ができるので、その工程時間を短縮することができ、し
たがって全体的な熱エネルギーを節約することができる
利点がある。特に、半導体素子の製造段階における高温
で止まる時間を減らすことができて製造工程上の所望し
ない拡散や反応を避けることができ、浅い接合形成や低
温エピタキシャル成長等の工程に利用することができ
る。
の表面を急速に加熱することができ、また冷却すること
ができるので、その工程時間を短縮することができ、し
たがって全体的な熱エネルギーを節約することができる
利点がある。特に、半導体素子の製造段階における高温
で止まる時間を減らすことができて製造工程上の所望し
ない拡散や反応を避けることができ、浅い接合形成や低
温エピタキシャル成長等の工程に利用することができ
る。
【０００９】熱処理や物資の塗布，拡散等のために既存
に使用した炉（furnace）に比べると急速熱処理装置は
非常に速い加熱と冷却をすることができる。
に使用した炉（furnace）に比べると急速熱処理装置は
非常に速い加熱と冷却をすることができる。
【００１０】一般的に、既存の急速熱処理装置の加熱速
度は約１５０〜２５０℃／秒程度であり、またその冷却
速度は二つの段階に分けて、第一の段階においては３０
〜５０℃／秒で比較的に迅速に冷却されてから、約６０
０℃以後からは６０〜８０℃／分の冷却速度で前記第一
の段階に比べて徐々に冷却される特徴がある。
度は約１５０〜２５０℃／秒程度であり、またその冷却
速度は二つの段階に分けて、第一の段階においては３０
〜５０℃／秒で比較的に迅速に冷却されてから、約６０
０℃以後からは６０〜８０℃／分の冷却速度で前記第一
の段階に比べて徐々に冷却される特徴がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】したがって熱処理の過
程後に冷却段階において半導体の基板上に結晶欠陥が生
成される問題点があった。
程後に冷却段階において半導体の基板上に結晶欠陥が生
成される問題点があった。
【００１２】このような問題点を解消するために案出さ
れた本発明においては、熱処理の過程後にもっと速い冷
却速度をもつようにすることによって、生成された半導
体の結晶欠陥を減らすことができるようにすると共に、
反応ガスを迅速に交替することができるようにした、冷
却装置が補強された急速熱処理装置を提供することにそ
の目的がある。
れた本発明においては、熱処理の過程後にもっと速い冷
却速度をもつようにすることによって、生成された半導
体の結晶欠陥を減らすことができるようにすると共に、
反応ガスを迅速に交替することができるようにした、冷
却装置が補強された急速熱処理装置を提供することにそ
の目的がある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明においては、半導体の製造工程の急速熱処
理装置において、反応管に連結されてガスを供給するガ
ス管は、ガスの流れを迅速に変えてやることができるよ
うに、反応管側に連結されたガス管の途中に配置された
３ウェーバルブを介して反応ガスが注入される第２ガス
管と、キャリヤー（carrier）ガスとか非活性ガスを注
入する第１ガス管とに分離設置され、冷却段階のガスを
供給する前記第１ガス管は別途の冷媒によって冷却され
るガス冷却装置を通過するように構成され、反応段階の
ガスを供給する前記第２ガス管は前記ガス冷却装置を通
過しないように構成された点にある。 また、前記ガス冷
却装置を通過する前記第１ガス管は、冷却媒体との接触
面積を最大に拡大するためにスプリング形状に構成して
もよい。 従って、速い冷却速度を得るために反応管に入
力されるガス管に別途の冷却装置を付設して、反応或い
は熱処理が終了した後にランプが消燈され冷却段階が開
始されると、冷却装置を通過して充分に冷却されたガス
が半導体基板の表面に触れて半導体基板の表面を大変迅
速に冷却することができる。
めに、本発明においては、半導体の製造工程の急速熱処
理装置において、反応管に連結されてガスを供給するガ
ス管は、ガスの流れを迅速に変えてやることができるよ
うに、反応管側に連結されたガス管の途中に配置された
３ウェーバルブを介して反応ガスが注入される第２ガス
管と、キャリヤー（carrier）ガスとか非活性ガスを注
入する第１ガス管とに分離設置され、冷却段階のガスを
供給する前記第１ガス管は別途の冷媒によって冷却され
るガス冷却装置を通過するように構成され、反応段階の
ガスを供給する前記第２ガス管は前記ガス冷却装置を通
過しないように構成された点にある。 また、前記ガス冷
却装置を通過する前記第１ガス管は、冷却媒体との接触
面積を最大に拡大するためにスプリング形状に構成して
もよい。 従って、速い冷却速度を得るために反応管に入
力されるガス管に別途の冷却装置を付設して、反応或い
は熱処理が終了した後にランプが消燈され冷却段階が開
始されると、冷却装置を通過して充分に冷却されたガス
が半導体基板の表面に触れて半導体基板の表面を大変迅
速に冷却することができる。
【００１４】
【実施例】以下、添付の図面に基づいて本発明の実施例
について詳細に説明する。
について詳細に説明する。
【００１５】図１は本発明の冷却装置が補強された急速
熱処理装置の一実施例を示している構成図である。ラン
プ１１によって加熱される反応管１０にガスを供給する
ガス管３０の外部にガス冷却装置２０が付加設置された
ものである。
熱処理装置の一実施例を示している構成図である。ラン
プ１１によって加熱される反応管１０にガスを供給する
ガス管３０の外部にガス冷却装置２０が付加設置された
ものである。
【００１６】前記ガス冷却装置２０内を通過するガス管
３０は、冷却媒体との接触機会を拡大することによって
熱交換の効率を高めるためにスプリング形状に構成し
て、ガス冷却装置２０内のガス管の表面積を拡大し、前
記ガス冷却装置２０内に注入される冷媒入口２１はガス
冷却装置２０の一側の下端に設置し、冷媒出口２３を他
側の上端に形成して構成する。
３０は、冷却媒体との接触機会を拡大することによって
熱交換の効率を高めるためにスプリング形状に構成し
て、ガス冷却装置２０内のガス管の表面積を拡大し、前
記ガス冷却装置２０内に注入される冷媒入口２１はガス
冷却装置２０の一側の下端に設置し、冷媒出口２３を他
側の上端に形成して構成する。
【００１７】前記冷媒入口２１と冷媒出口２３にはそれ
ぞれ冷媒入口バルブ２２と冷媒出口バルブ２４を設置し
て冷媒の注入を調節することができる。
ぞれ冷媒入口バルブ２２と冷媒出口バルブ２４を設置し
て冷媒の注入を調節することができる。
【００１８】このように構成されている急速熱処理装置
の作用およびその効果を説明すると、一般的な反応段階
として先に反応管１０内に半導体基板を装入してから、
ガス管３０を通じて非活性ガスを注入して反応管１０の
内部を置換してから、さらに前記ガス管３０を通じてキ
ャリヤーガスと反応ガスを注入し温度を上げて反応させ
てやる。この反応が終了すると、温度を下げると同時に
反応ガスの供給を中断し、冷却ガスであるキャリヤーガ
スや非活性気体を流入させる。
の作用およびその効果を説明すると、一般的な反応段階
として先に反応管１０内に半導体基板を装入してから、
ガス管３０を通じて非活性ガスを注入して反応管１０の
内部を置換してから、さらに前記ガス管３０を通じてキ
ャリヤーガスと反応ガスを注入し温度を上げて反応させ
てやる。この反応が終了すると、温度を下げると同時に
反応ガスの供給を中断し、冷却ガスであるキャリヤーガ
スや非活性気体を流入させる。
【００１９】即ち、反応管１０の温度が下降開始時に、
ガス冷却装置２０の冷媒入口２１と冷媒出口２３のバル
ブ２２，２４を同時に開けて冷却媒体を注入して供給し
てやることによって、前記ガス冷却装置２０を通過して
反応管１０内に流入されるガスが冷却される。
ガス冷却装置２０の冷媒入口２１と冷媒出口２３のバル
ブ２２，２４を同時に開けて冷却媒体を注入して供給し
てやることによって、前記ガス冷却装置２０を通過して
反応管１０内に流入されるガスが冷却される。
【００２０】したがって反応管１０内において半導体基
板はもっと迅速に冷却される。
板はもっと迅速に冷却される。
【００２１】図２は本発明の他の実施例を図示している
もので、反応管１０に注入するガスを分離して供給する
ようにしたものである。即ち、反応管１０に引入される
ガス管を３ウェーバルブ３３によって連結して、一つの
側はキャリヤーガスを注入する第１ガス管３１と反応ガ
スを注入する第２ガス管３２とで区分して設置する。
もので、反応管１０に注入するガスを分離して供給する
ようにしたものである。即ち、反応管１０に引入される
ガス管を３ウェーバルブ３３によって連結して、一つの
側はキャリヤーガスを注入する第１ガス管３１と反応ガ
スを注入する第２ガス管３２とで区分して設置する。
【００２２】前記第２ガス管３２はガス冷却装置２０を
通過しないで３ウェーバルブ３３を通じて直接反応管１
０に連結されるようにし、第１ガス管３１はガス冷却装
置１０を通過して前記３ウェーバルブ３３を通じて反応
管１０に連結されている。未説明符号３４は２ウェーガ
スバルブである。
通過しないで３ウェーバルブ３３を通じて直接反応管１
０に連結されるようにし、第１ガス管３１はガス冷却装
置１０を通過して前記３ウェーバルブ３３を通じて反応
管１０に連結されている。未説明符号３４は２ウェーガ
スバルブである。
【００２３】このように構成されている本発明の他の実
施例の作用およびその効果に対して詳細に説明すると、
高温の反応段階までは第２ガス管３２を通じて反応ガス
を反応管１０に直接注入させて反応させる。この反応が
完全に行なわれた後に温度を下げる段階においては、第
１ガス管３１を通じてキャリヤーガスや非活性ガスがガ
ス冷却装置２０を通過しながら冷却されつつ注入される
ようにする。このとき、注入ガスの流れを変えるために
は３ウェーガスバルブ３３を使用する。
施例の作用およびその効果に対して詳細に説明すると、
高温の反応段階までは第２ガス管３２を通じて反応ガス
を反応管１０に直接注入させて反応させる。この反応が
完全に行なわれた後に温度を下げる段階においては、第
１ガス管３１を通じてキャリヤーガスや非活性ガスがガ
ス冷却装置２０を通過しながら冷却されつつ注入される
ようにする。このとき、注入ガスの流れを変えるために
は３ウェーガスバルブ３３を使用する。
【００２４】このように反応段階と冷却段階のガスの流
れを変えてやることは死容積（deadvolume）を減らすた
めである。
れを変えてやることは死容積（deadvolume）を減らすた
めである。
【００２５】換言すれば、急速熱処理装置を利用した化
学蒸着（chemical vapor deposition）装置において反
応ガスを迅速に交替して連続的に他の物質を塗布する方
法を利用することができるが、このように物質を交替し
て塗布するとき、その塗布物質の間に明確な境界面を得
るためには反応ガスを迅速に交替してやらなければなら
ない。
学蒸着（chemical vapor deposition）装置において反
応ガスを迅速に交替して連続的に他の物質を塗布する方
法を利用することができるが、このように物質を交替し
て塗布するとき、その塗布物質の間に明確な境界面を得
るためには反応ガスを迅速に交替してやらなければなら
ない。
【００２６】このためには反応ガスの注入を調節するバ
ルブから反応管１０に到る通路容積が可能な限り小さい
と反応ガスを迅速に交替することができる。
ルブから反応管１０に到る通路容積が可能な限り小さい
と反応ガスを迅速に交替することができる。
【００２７】したがって、このような場合前記第１実施
例による方法によっては反応ガスの注入バルブ（図示せ
ず）から反応管１０までの通路容積が大きくなって反応
ガスを迅速に交替することができない問題点があった。
例による方法によっては反応ガスの注入バルブ（図示せ
ず）から反応管１０までの通路容積が大きくなって反応
ガスを迅速に交替することができない問題点があった。
【００２８】したがって死容積（dead volume）が大き
くなって塗布物質の明確な界面を得ることができないよ
うになるが、第２実施例のように反応ガスと冷却ガスを
分離供給することができるようにすることによって前記
の問題点を解消することができる。
くなって塗布物質の明確な界面を得ることができないよ
うになるが、第２実施例のように反応ガスと冷却ガスを
分離供給することができるようにすることによって前記
の問題点を解消することができる。
【００２９】
【発明の効果】上述のように本発明においては、半導体
の製造工程において熱処理過程をへてから冷却の段階で
半導体基板に生成される結晶欠陥を減らすことができる
ようにしたもので、半導体の製造工程においては大変有
用な技術である。また、反応管側に連結されたガス管の
途中に配置された３ウェーバルブを介して反応ガスが注
入される第２ガス管と、キャリヤーガスとか非活性ガス
を注入する第１ガス管とに分離設置されているため、３
ウェーバルブにより反応段階と冷却段階のガスの流れを
変えてやることにより死容積を減らすことができ、ガス
の迅速な交換が可能となり、塗布物質の明確な界面を得
ることもできる。
の製造工程において熱処理過程をへてから冷却の段階で
半導体基板に生成される結晶欠陥を減らすことができる
ようにしたもので、半導体の製造工程においては大変有
用な技術である。また、反応管側に連結されたガス管の
途中に配置された３ウェーバルブを介して反応ガスが注
入される第２ガス管と、キャリヤーガスとか非活性ガス
を注入する第１ガス管とに分離設置されているため、３
ウェーバルブにより反応段階と冷却段階のガスの流れを
変えてやることにより死容積を減らすことができ、ガス
の迅速な交換が可能となり、塗布物質の明確な界面を得
ることもできる。
【図１】本発明の一実施例の構成図である。
【図２】本発明の他の実施例の構成図である。
１０ 反応管 １１ ランプ ２０ ガス冷却装置 ２１ 冷媒入口 ２２ 冷媒入口バルブ ２３ 冷媒出口 ２４ 冷媒出口バルブ ３０ ガス管 ３１ 第１ガス管 ３２ 第２ガス管 ３３ ３ウェーバルブ ３４ ２ウェーバルブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/203 C30B 33/00 H01L 21/205 H01L 21/31 H01L 21/363 H01L 21/365
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体の製造工程の急速熱処理装置にお
いて、 反応管（１０）に連結されてガスを供給するガス管は、
ガスの流れを迅速に変えてやることができるように、反
応管（１０）側に連結されたガス管の途中に配置された
３ウェーバルブ（３３）を介して反応ガスが注入される
第２ガス管（３２）と、キャリヤー（carrier）ガスと
か非活性ガスを注入する第１ガス管（３１）とに分離設
置され、 冷却段階のガスを供給する前記第１ガス管（３１）は別
途の冷媒によって冷却されるガス冷却装置（２０）を通
過するように構成され、反応段階のガスを供給する前記
第２ガス管（３２）は前記ガス冷却装置（２０）を通過
しないように 構成されたことを特徴とする、冷却装置が
補強された急速熱処理装置。 - 【請求項２】 前記ガス冷却装置（２０）を通過する前
記第１ガス管（３１）は、冷却媒体との接触面積を最大
に拡大するためにスプリング形状に構成されることを特
徴とする、請求項１記載の冷却装置が補強された急速熱
処理装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR94-10552 | 1994-05-14 | ||
| KR1019940010552A KR0128025B1 (ko) | 1994-05-14 | 1994-05-14 | 냉각장치가 보강된 급속열처리 장치 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07321037A JPH07321037A (ja) | 1995-12-08 |
| JP2886101B2 true JP2886101B2 (ja) | 1999-04-26 |
Family
ID=19383056
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6305096A Expired - Fee Related JP2886101B2 (ja) | 1994-05-14 | 1994-12-08 | 冷却装置が補強された急速熱処理装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2886101B2 (ja) |
| KR (1) | KR0128025B1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8837924B2 (en) | 2009-06-24 | 2014-09-16 | Canon Anelva Corporation | Vacuum heating/cooling apparatus and manufacturing method of magnetoresistance element |
| WO2021065203A1 (ja) * | 2019-10-04 | 2021-04-08 | 東京エレクトロン株式会社 | 加熱冷却装置及び加熱冷却方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210028842A (ko) | 2019-09-05 | 2021-03-15 | (주)뉴영시스템 | 급속 열처리 설비의 냉각시스템 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0286121A (ja) * | 1988-09-22 | 1990-03-27 | Toshiba Corp | 化合物半導体の気相成長装置 |
| JPH02184031A (ja) * | 1989-01-11 | 1990-07-18 | Toshiba Corp | ポリイミド塗布装置 |
-
1994
- 1994-05-14 KR KR1019940010552A patent/KR0128025B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1994-12-08 JP JP6305096A patent/JP2886101B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8837924B2 (en) | 2009-06-24 | 2014-09-16 | Canon Anelva Corporation | Vacuum heating/cooling apparatus and manufacturing method of magnetoresistance element |
| WO2021065203A1 (ja) * | 2019-10-04 | 2021-04-08 | 東京エレクトロン株式会社 | 加熱冷却装置及び加熱冷却方法 |
| JPWO2021065203A1 (ja) * | 2019-10-04 | 2021-04-08 | ||
| JP7365423B2 (ja) | 2019-10-04 | 2023-10-19 | 東京エレクトロン株式会社 | 加熱冷却装置及び加熱冷却方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07321037A (ja) | 1995-12-08 |
| KR950034449A (ko) | 1995-12-28 |
| KR0128025B1 (ko) | 1998-04-02 |
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