JP3075254B2 - ランプアニール装置 - Google Patents

ランプアニール装置

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JP3075254B2
JP3075254B2 JP10090333A JP9033398A JP3075254B2 JP 3075254 B2 JP3075254 B2 JP 3075254B2 JP 10090333 A JP10090333 A JP 10090333A JP 9033398 A JP9033398 A JP 9033398A JP 3075254 B2 JP3075254 B2 JP 3075254B2
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    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
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    • H01L21/18Manufacture 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 the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/324Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B31/00Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor
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    • C30B31/12Heating of the reaction chamber

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造工
程で使用するランプアニール装置に関し、特にランプア
ニール装置を用いてウエハに熱処理を施す際の温度制御
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のランプアニール装置について、図
面を用いて説明する。従来のランプアニール装置は、図
2の斜視図に示すように、ウエハ4を装填しアニール処
理を行うための石英製のチャンバー1と、チャンバー1
の上部に設置され赤外線を発生するランプ2と、チャン
バー1の下側に設置されウエハの加熱温度を測定するパ
イロメータ3と、ウエハ4を載置する保持体5とから構
成されている。
【0003】この従来のランプアニール装置は、ウエハ
を1枚ずつ処理する枚葉式であり、アニール処理を行う
ためにまずチャンバー内にウエハを装填し、次いでラン
プに電圧を印加し、赤外線を発生させる。発生した赤外
線はチャンバー上面壁を透過してウエハに照射される。
赤外線が照射されたウエハは加熱され、加熱されたウエ
ハから放出された光はチャンバー下面壁を透過し、この
透過光をパイロメータで測定して温度表示に変換する。
そして、この加熱処理をウエハ1枚ずつ繰り返して行う
ようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図2で示した従来のラ
ンプアニール装置は、製品であるウエハを熱処理する際
に、ウエハの内部あるいはウエハ上に形成された薄膜等
から不純物の放出(以下アウトディフュージョンと称す
る)が発生し、この熱処理を繰り返し行っているうちに
アウトディフュージョンによってチャンバー内壁が徐々
に汚染され、パイロメータの真上のチャンバー裏面でウ
エハからの光が反射してしまい、その結果、チャンバー
壁を透過してパイロメータに到達する光の量が変化し、
それに連れてアニール温度が変動するという問題があっ
た。
【0005】このアニール温度の変動のばらつきを制御
する方法として、特開平2−132824号公報に示さ
れているように、シリコンの被処理ウエハと同一の昇
温、降温特性を持ったモニタウエハを被処理ウエハの近
傍に設置し、このモニタウエハを放射温度計で監視して
温度制御を行うようにしたランプアニール装置が提案さ
れている。
【0006】しかし、この公知例に示された方法では、
モニタウエハを被処理ウエハと一緒に同一のチャンバー
内にセットする方法であるため、チャンバー内の汚染に
よる温度変化に対しては再現性のある熱処理が行えない
という問題がある。本発明は、上記問題点を解決するた
めになされたもので、ランプアニール装置の温度再現性
を向上させ、製品ウエハの特性安定かを図ることを目的
としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明のランプアニール
装置は、チャンバー内に熱処理を行う製品ウエハを装填
し、ランプ加熱により熱処理を行い、パイロメータで前
記ウエハの温度を測定する枚葉式のランプアニール装置
において、前記製品ウエハを熱処理するチャンバーに隣
接して、ダミーウエハのみを装填する付属チャンバーを
設けたことを特徴とするランプアニール装置であって、
前記製品ウエハを熱処理するチャンバーおよび付属チャ
ンバーには、装填したウエハ温度を別々に測定するパイ
ロメータがそれぞれ設けられており、また、前記製品ウ
エハを熱処理するチャンバーと付属チャンバーとは、同
じランプを用いて同時に加熱されるようになっており、
また、前記ダミーウエハは、アウトディフュージョンの
発生しないシリコンウエハを用いるようになっており、
また、前記製品ウエハを熱処理するチャンバーに定期的
にダミーウエハを装填し、それと同時に付属チャンバー
にもダミーウエハを装填し、双方のダミーウエハの温度
をそれぞれ測定するようになっており、また、前記製品
ウエハを熱処理するチャンバーの温度が、前記付属チャ
ンバーの測定温度になるようにランプ光量を補正するよ
うにしたランプアニール装置である。
【0008】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を用いて説明する。図1は、本発明のランプアニ
ール装置の一実施の形態を示す斜視図である。図1に示
すように、本発明のランプアニール装置は、ヒーターで
あるランプ8の下に、製品ウエハ(薄膜等が形成されて
いるウエハ)処理用のチャンバー6とは別に設置された
もう一つの付属チャンバー7を有している。このチャン
バー6と付属チャンバー7とは、仕切り13を介して隣
接して設けられている。
【0009】チャンバー6及び7、仕切り13、ウエハ
を載置する保持体14及び15はそれぞれ石英で構成さ
れ、アニール処理を行う時にはチャンバー内に窒素ガス
を流し、約1000℃の温度にウエハをランプ加熱す
る。そして、チャンバー6に製品ウエハを枚葉で装填
し、順次アニール処理を行う。一定期間経過後、製品ウ
エハに代わってダミーウエハ11を装填し、同時に付属
チャンバー7にもダミーウエハ12を装填し、両チャン
バーを同時にランプ8で加熱し、パイロメータ9及び1
0で両チャンバーからの温度差を測定してアニール温度
の補正を行う。なお、ダミーウエハ12は、温度補正を
行う時に、その都度チャンバー7に装填するものとす
る。
【0010】温度補正を行う際には、この付属チャンバ
ー7に薄膜等が形成されていないシリコンのダミーウエ
ハ12を装填して保持体15上に設置し、同時にチャン
バー6にも同様のダミーウエハ11を装填して保持体1
4上に設置する。ダミーウエハ12は製品ウエハではな
いためアウトディフュージョンは発生しない。この付属
のチャンバー7におけるダミーウエハ12の温度をパイ
ロメータ10で測定し、同時にチャンバー6のダミーウ
エハ11の温度をパイロメータ9で測定する。
【0011】このパイロメータ10とパイロメータ9と
の温度差が、チャンバー6の汚染によって生じたことに
なる。このようにして測定した温度によって、製品ウエ
ハ処理用のチャンバー6内のダミーウエハ11の温度を
補正し、製品ウエハの処理温度の再現性を改善するもの
である。
【0012】本実施の形態においては、例えば温度補正
を行う期間を1ヶ月ごと、あるいは処理するウエハ枚数
を1000枚ごとというように定期的に期間を定め、、
製品ウエハを処理するチャンバー6にダミーウエハ11
を設置し、その際、同時に付属チャンバー7にもダミー
ウエハ12を設置し、ランプ8によりダミーウエハ1
1,12の加熱を行う。この際、チャンバー6はアウト
ディフュージョンにより汚染された状態になっており、
一方、付属チャンバー7はシリコンウエハを設置するだ
けなので汚染されていない。この汚染の違いがパイロメ
ータ9,10の温度差となって測定される。
【0013】そして、パイロメータ9によりダミーウエ
ハ11の温度測定を行い、それと同時に付属チャンバー
7に設置されているダミーウエハ11と同様のシリコン
ウエハであるダミーウエハ12の温度をパイロメータ1
0で測定し、製品ウエハを処理するチャンバー6の温度
を付属チャンバー7と同じ温度になるように温度補正す
る。この操作を定期的に行うことにより、製品ウエハか
らのアウトディフュージョンの影響によるチャンバーの
汚染によって生ずる温度ずれを防止することができる。
【0014】次に、本発明の一実施の形態の動作につい
て説明する。図1に示す本発明のランプアニール装置
は、定期的にダミーウエハ11をチャンバー6に装填
し、その温度をパイロメータ9で測定し、同時に同じラ
ンプ8で加熱したダミーウエハ11と同様のダミーウエ
ハ12の温度をパイロメータ10で測定する。その時、
パイロメータ9で測定した温度をパイロメータ10で測
定した温度と同じになるようにチャンバー6の温度補正
を行う。この補正はランプ8の電圧を調整することによ
りランプ光量を変化させて行う。その結果、次に製品ウ
エハをアニール処理する時には、補正した温度、つまり
チャンバー6に汚染が無い状態の時の温度の処理が常に
可能になる。これにより、チャンバーの汚染に影響され
ない安定したアニール処理が可能になる。
【0015】
【発明の効果】本発明のランプアニール装置によれば、
ウエハのアニール処理温度の再現性を向上させ、製品ウ
エハの特性安定化を図ることができる。その理由は、定
期的に製品ウエハからのアウトディフュージョンの影響
が無いチャンバーで測定した温度と同じになるように、
製品ウエハ処理の温度を補正しているため、チャンバー
に汚染が無い状態の時と同じ温度のアニール処理を常に
可能にしているからである。これにより、チャンバーの
汚れに影響されない安定したアニール処理を行うことが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のランプアニール装置の一実施の形態を
示す斜視図である。
【図2】従来のランプアニール装置を示す斜視図であ
る。
【符号の説明】
1、6 チャンバー 2、8 ランプ 3、9,10 パイロメータ 4 ウエハ 5、14,15 保持体 7 付属チャンバー 11,12 ダミーウエハ 13 仕切り

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 チャンバー内に熱処理を行う製品ウエハ
    を装填し、ランプ加熱により熱処理を行い、パイロメー
    タで前記ウエハの温度を測定する枚葉式のランプアニー
    ル装置において、前記製品ウエハを熱処理するチャンバ
    ーに隣接して、ダミーウエハのみを装填する付属チャン
    バーを設けたことを特徴とするランプアニール装置。
  2. 【請求項2】 前記製品ウエハを熱処理するチャンバー
    および付属チャンバーには、装填したウエハ温度を別々
    に測定するパイロメータがそれぞれ設けられていること
    を特徴とする請求項1記載のランプアニール装置。
  3. 【請求項3】 前記製品ウエハを熱処理するチャンバー
    と付属チャンバーとは、同じランプを用いて同時に加熱
    されることを特徴とする請求項1記載のランプアニール
    装置。
  4. 【請求項4】 前記ダミーウエハは、アウトディフュー
    ジョンの発生しないシリコンウエハを用いることを特徴
    とする請求項1記載のランプアニール装置。
  5. 【請求項5】 前記製品ウエハを熱処理するチャンバー
    に定期的にダミーウエハを装填し、それと同時に付属チ
    ャンバーにもダミーウエハを装填し、双方のダミーウエ
    ハの温度をそれぞれ測定することを特徴とする請求項1
    記載のランプアニール装置。
  6. 【請求項6】 前記製品ウエハを熱処理するチャンバー
    の温度が、前記付属チャンバーの測定温度になるように
    ランプ光量を補正することを特徴とする請求項5記載の
    ランプアニール装置。
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