JP3141320B2 - 液体加熱型活性化アニール装置 - Google Patents
液体加熱型活性化アニール装置Info
- Publication number
- JP3141320B2 JP3141320B2 JP08084605A JP8460596A JP3141320B2 JP 3141320 B2 JP3141320 B2 JP 3141320B2 JP 08084605 A JP08084605 A JP 08084605A JP 8460596 A JP8460596 A JP 8460596A JP 3141320 B2 JP3141320 B2 JP 3141320B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid
- wafer
- heat medium
- heating type
- crystal substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、イオン注入法を用
いて半導体基板に活性層を形成するアニール装置に関
し、特に化合物半導体に対して液体からなる熱媒体によ
り熱処理を行って不純物を活性化する液体加熱型活性化
アニール装置に関する。
いて半導体基板に活性層を形成するアニール装置に関
し、特に化合物半導体に対して液体からなる熱媒体によ
り熱処理を行って不純物を活性化する液体加熱型活性化
アニール装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来この種の装置には、ファーネスアニ
ール装置といった電熱炉型が多用されてきた。このファ
ーネスアニール装置は図３に示すように、筒状に構成し
た電熱炉１１を、ヒータ電源１２に接続された電熱ヒー
タ１３により加熱し、その内側に得られる高熱雰囲気
に、加熱制御台１４に載せたイオン注入された半導体結
晶板１５（以下「ウエハー」という）を浸して加熱する
ものである。電熱ヒータ１３からウエハー１５への熱伝
達は、炉内の雰囲気ガスによる熱伝導により行われる。
ール装置といった電熱炉型が多用されてきた。このファ
ーネスアニール装置は図３に示すように、筒状に構成し
た電熱炉１１を、ヒータ電源１２に接続された電熱ヒー
タ１３により加熱し、その内側に得られる高熱雰囲気
に、加熱制御台１４に載せたイオン注入された半導体結
晶板１５（以下「ウエハー」という）を浸して加熱する
ものである。電熱ヒータ１３からウエハー１５への熱伝
達は、炉内の雰囲気ガスによる熱伝導により行われる。
【０００３】しかし、この装置では雰囲気ガスの熱容量
が小さいために、熱処理に長時間を要する。この長時間
の熱処理は、ウエハーの組成を変化させ、導入した不純
物の熱拡散を引き起こしてしまう。
が小さいために、熱処理に長時間を要する。この長時間
の熱処理は、ウエハーの組成を変化させ、導入した不純
物の熱拡散を引き起こしてしまう。
【０００４】これらの問題を避けるために、ウエハーを
短時間で加熱処理できる装置としてランプ光源を用いる
ランプアニール装置がある。
短時間で加熱処理できる装置としてランプ光源を用いる
ランプアニール装置がある。
【０００５】従来の一般的なランプアニール装置は、図
４に示すように光源ランプ１７としてハロゲンランプを
用い、また、ランプの照射効率を向上させるために反射
鏡１６を備えている。さらに、ウエハー１５を処理する
環境としてはクリーンなガス雰囲気（Ｎ2 等）が必要な
ため、処理室本体をハロゲン光の透過効率が良く熱的に
安定した材料である石英からなる石英チューブ１８で密
閉する構造としている。ウエハー１５は、光の照射バラ
ンスの良い処理室中央付近に設置されるが、この際チュ
ーブ１４と同質の石英支持台１９上に置かれる。
４に示すように光源ランプ１７としてハロゲンランプを
用い、また、ランプの照射効率を向上させるために反射
鏡１６を備えている。さらに、ウエハー１５を処理する
環境としてはクリーンなガス雰囲気（Ｎ2 等）が必要な
ため、処理室本体をハロゲン光の透過効率が良く熱的に
安定した材料である石英からなる石英チューブ１８で密
閉する構造としている。ウエハー１５は、光の照射バラ
ンスの良い処理室中央付近に設置されるが、この際チュ
ーブ１４と同質の石英支持台１９上に置かれる。
【０００６】加熱原理は、光源光のエネルギーを直接ウ
エハーに吸収させる方式であり、この方式は熱媒体を介
さず加熱できることから熱応答を決定づける熱容量を最
低限に抑えることが可能となる。その結果、瞬時加熱が
実現できるため、このランプアニール装置は前記ファー
ネスアニール装置と比較して、化合物ウエハーの構造を
破壊する可能性が小さく、化合物ウエハーのアニールに
特に有効とされてきた。
エハーに吸収させる方式であり、この方式は熱媒体を介
さず加熱できることから熱応答を決定づける熱容量を最
低限に抑えることが可能となる。その結果、瞬時加熱が
実現できるため、このランプアニール装置は前記ファー
ネスアニール装置と比較して、化合物ウエハーの構造を
破壊する可能性が小さく、化合物ウエハーのアニールに
特に有効とされてきた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の装
置は、実際には図５に示すように、加熱しようとするＧ
aＡsウエハーの吸収スペクトルがハロゲンランプの発光
スペクトルと重ならないために吸収効率が悪い。そのた
め、図６のようにウエハー１５と石英支持台１９間にサ
セプタ（吸収媒体）２０を入れている。サセプタの材料
としては、カーボングラファイトやＳi の複合結晶体が
利用される。
置は、実際には図５に示すように、加熱しようとするＧ
aＡsウエハーの吸収スペクトルがハロゲンランプの発光
スペクトルと重ならないために吸収効率が悪い。そのた
め、図６のようにウエハー１５と石英支持台１９間にサ
セプタ（吸収媒体）２０を入れている。サセプタの材料
としては、カーボングラファイトやＳi の複合結晶体が
利用される。
【０００８】しかしこの方法によると、光源光のエネル
ギーを一度サセプタに与えて、それからサセプタの熱伝
導を利用してウエハーに熱を与えることになるため、熱
容量が増大し、結果的には光の持つ瞬発的なエネルギー
を瞬時に活性化エネルギーに置換することが難しくな
り、加熱処理時間が長くならざるを得ない。そのため、
長時間にわたる処理が必要となり、前記のファーネスア
ニール装置と同様にウエハーの組成を変化させ、導入し
た不純物の熱拡散を引き起こすという問題がある。
ギーを一度サセプタに与えて、それからサセプタの熱伝
導を利用してウエハーに熱を与えることになるため、熱
容量が増大し、結果的には光の持つ瞬発的なエネルギー
を瞬時に活性化エネルギーに置換することが難しくな
り、加熱処理時間が長くならざるを得ない。そのため、
長時間にわたる処理が必要となり、前記のファーネスア
ニール装置と同様にウエハーの組成を変化させ、導入し
た不純物の熱拡散を引き起こすという問題がある。
【０００９】本発明は、上記の課題に鑑み、短時間でウ
エハーの加熱処理を行うことのできるアニール装置を提
供することを目的とする。
エハーの加熱処理を行うことのできるアニール装置を提
供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、イオン注入さ
れたウエハーに対して、注入層の活性化熱処理を行うた
めの処理室と、表面が保護されたウエハーに熱を与える
ための液体からなる熱媒体を留める液槽と、ウエハーを
液面に対して平行に液槽へ導入する搬送装置から構成さ
れ、熱伝導媒体に熱容量の小さい気体の代わりに、予め
加熱された熱容量の大きい熱媒体、すなわち高温液体を
利用する。ウエハーの温度上昇に比べて熱媒体の温度低
下は小さいため、短時間に大量の熱エネルギーがウエハ
ーに伝達され、ウエハーは短時間で高温に達することが
できる。
れたウエハーに対して、注入層の活性化熱処理を行うた
めの処理室と、表面が保護されたウエハーに熱を与える
ための液体からなる熱媒体を留める液槽と、ウエハーを
液面に対して平行に液槽へ導入する搬送装置から構成さ
れ、熱伝導媒体に熱容量の小さい気体の代わりに、予め
加熱された熱容量の大きい熱媒体、すなわち高温液体を
利用する。ウエハーの温度上昇に比べて熱媒体の温度低
下は小さいため、短時間に大量の熱エネルギーがウエハ
ーに伝達され、ウエハーは短時間で高温に達することが
できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施例であり、
液体からなる熱媒体により熱処理を行う液体加熱型活性
化アニール装置の構成を示す。図１において、熱媒体に
対して不活性な、例えば石英あるいはＰＢＮ（熱分解窒
化ボロン）等の材質からなる液槽１には、ウエハーとウ
エハー保護膜に対して不活性であるとともに、低温度で
液体となり高温でも安定な、例えば酸化物のＢ2Ｏ3（４
５０℃で液体となる）や、ＫＣｌ（７７０℃で液体とな
る），ＮaＣｌ （８０１℃で液体となる），ＣaＣｌ
2（７７２℃で液体となる）等の塩化物からなる熱媒体
２が溜められている。この熱媒体２は、熱媒体加熱ヒー
タ３によって温度分布を均一にできるように制御されて
いる。駆動装置（図示せず）により駆動する軸１０に
は、ウエハー５を保持するウエハーキャリア４が取り付
けられている。ウエハーキャリア４の熱媒体２に接触す
る部分は、熱衝撃に強く熱媒体２に対して不活性な物質
である、例えば石英から構成されている。加熱されるウ
エハー５には、熱媒体２による汚染を防ぐため、両面に
保護膜（図示せず）が張られている。この保護膜は、熱
衝撃に強く熱媒体２に対して不活性な物質である、例え
ば窒化シリコン、酸化シリコン等から構成されている。
液体からなる熱媒体により熱処理を行う液体加熱型活性
化アニール装置の構成を示す。図１において、熱媒体に
対して不活性な、例えば石英あるいはＰＢＮ（熱分解窒
化ボロン）等の材質からなる液槽１には、ウエハーとウ
エハー保護膜に対して不活性であるとともに、低温度で
液体となり高温でも安定な、例えば酸化物のＢ2Ｏ3（４
５０℃で液体となる）や、ＫＣｌ（７７０℃で液体とな
る），ＮaＣｌ （８０１℃で液体となる），ＣaＣｌ
2（７７２℃で液体となる）等の塩化物からなる熱媒体
２が溜められている。この熱媒体２は、熱媒体加熱ヒー
タ３によって温度分布を均一にできるように制御されて
いる。駆動装置（図示せず）により駆動する軸１０に
は、ウエハー５を保持するウエハーキャリア４が取り付
けられている。ウエハーキャリア４の熱媒体２に接触す
る部分は、熱衝撃に強く熱媒体２に対して不活性な物質
である、例えば石英から構成されている。加熱されるウ
エハー５には、熱媒体２による汚染を防ぐため、両面に
保護膜（図示せず）が張られている。この保護膜は、熱
衝撃に強く熱媒体２に対して不活性な物質である、例え
ば窒化シリコン、酸化シリコン等から構成されている。
【００１２】次に動作を説明する。保護膜で表面が保護
されたウエハー５を、ウエハーキャリア４に取り付け装
置を密閉する。雰囲気ガスの導入口６から熱媒体２に対
して不活性な窒素、アルゴン等の雰囲気ガスを導入した
後、熱媒体２を所定の温度に加熱するとともに、ウエハ
ー５を熱媒体２付近で予熱する。予熱する温度は、ウエ
ハー５の組成が変化せず、導入した不純物の熱拡散の生
じない温度である。一例として、ＧaＡsウエハーにＳi
イオンを導入した場合、上限は７７０Ｋ程度である。
されたウエハー５を、ウエハーキャリア４に取り付け装
置を密閉する。雰囲気ガスの導入口６から熱媒体２に対
して不活性な窒素、アルゴン等の雰囲気ガスを導入した
後、熱媒体２を所定の温度に加熱するとともに、ウエハ
ー５を熱媒体２付近で予熱する。予熱する温度は、ウエ
ハー５の組成が変化せず、導入した不純物の熱拡散の生
じない温度である。一例として、ＧaＡsウエハーにＳi
イオンを導入した場合、上限は７７０Ｋ程度である。
【００１３】次に液面制御ガス導排出口８から液面制御
ガスを送り込むと、このガスの圧力によって熱媒体２の
液面２´が押し上げられ、ウエハー５が熱媒体２に浸さ
れ加熱される。ここで、液面制御ガスには雰囲気ガスと
同じもので、熱媒体２に対して不活性な窒素、アルゴン
等のガスを使用する。所望の温度でウエハー５を加熱し
た後、液面制御ガスを抜いて熱媒体２の液面２´を下
げ、ウエハー５を熱媒体２から離すことにより加熱を終
了する。
ガスを送り込むと、このガスの圧力によって熱媒体２の
液面２´が押し上げられ、ウエハー５が熱媒体２に浸さ
れ加熱される。ここで、液面制御ガスには雰囲気ガスと
同じもので、熱媒体２に対して不活性な窒素、アルゴン
等のガスを使用する。所望の温度でウエハー５を加熱し
た後、液面制御ガスを抜いて熱媒体２の液面２´を下
げ、ウエハー５を熱媒体２から離すことにより加熱を終
了する。
【００１４】例えば、７００Ｋに予熱された０．５mm厚
のＧaＡsウエハーを、１４００ＫのＮaＣｌ 融液で加熱
した場合には、図２に示すようなＧaＡsウエハーの昇温
特性が数値シミュレーションで得られる。この例では、
液槽１の壁面は常に１４００Ｋ一定で、ウエハー表面と
ＮaＣｌ の境界の表面熱伝導率は１としてシミュレーシ
ョンしている。一般的にアニールに必要な温度は、１１
７０Ｋ前後なので、０．５秒以内に加熱を終了すること
ができる。さらに温度速度を上げるには、適切な熱媒体
を選択し、熱媒体の温度を上げるだけでよい。
のＧaＡsウエハーを、１４００ＫのＮaＣｌ 融液で加熱
した場合には、図２に示すようなＧaＡsウエハーの昇温
特性が数値シミュレーションで得られる。この例では、
液槽１の壁面は常に１４００Ｋ一定で、ウエハー表面と
ＮaＣｌ の境界の表面熱伝導率は１としてシミュレーシ
ョンしている。一般的にアニールに必要な温度は、１１
７０Ｋ前後なので、０．５秒以内に加熱を終了すること
ができる。さらに温度速度を上げるには、適切な熱媒体
を選択し、熱媒体の温度を上げるだけでよい。
【００１５】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の液体加熱型
活性化アニール装置によれば、熱伝導媒体に熱容量の小
さい気体の代わりに、予め加熱された熱容量の大きい熱
媒体、すなわち高温液体を利用する。ウエハーの温度上
昇に比べて熱媒体の温度低下は小さいため、短時間に大
量の熱エネルギーがウエハーに伝達され、ウエハーは短
時間で高温に達することができるという効果を有する。
活性化アニール装置によれば、熱伝導媒体に熱容量の小
さい気体の代わりに、予め加熱された熱容量の大きい熱
媒体、すなわち高温液体を利用する。ウエハーの温度上
昇に比べて熱媒体の温度低下は小さいため、短時間に大
量の熱エネルギーがウエハーに伝達され、ウエハーは短
時間で高温に達することができるという効果を有する。
【００１６】このことにより、化合物半導体の活性化ア
ニールにおいて、化合物の組成変化、不純物の熱拡散を
起こすことなくアニール処理を施すことが可能となる。
このことは、ウエハー表面近傍の非常に薄いキャリア層
を実現でき、これをＦＥＴ等のデバイスに応用した場合
には、その高速化に特に有効である。
ニールにおいて、化合物の組成変化、不純物の熱拡散を
起こすことなくアニール処理を施すことが可能となる。
このことは、ウエハー表面近傍の非常に薄いキャリア層
を実現でき、これをＦＥＴ等のデバイスに応用した場合
には、その高速化に特に有効である。
【図１】 本発明の液体加熱型活性化アニール装置を示
す断面図。
す断面図。
【図２】 ＮaＣｌ 融液によるＧaＡsウエハーの昇温特
性図。
性図。
【図３】 従来例のファーネスアニール装置の断面図。
【図４】 従来例のランプアニール装置の断面図。
【図５】 ハロゲンランプの発光スペクトラムとウエハ
ーの吸収スペクトラムを示す図。
ーの吸収スペクトラムを示す図。
【図６】 サセプタ構成としたランプ加熱の概要図。
１ 液槽 ２ 熱媒体 ３ 熱媒体加熱ヒータ ４ ウエハーキャリア ５ ウエハー ６ 雰囲気ガス導入口 ７ 雰囲気ガス排出口 ８ 液面制御ガス導排出口 ９ 処理室 １０軸
Claims (4)
- 【請求項１】 イオン注入された半導体結晶基板を加熱
して活性化を行うアニール装置において、前記半導体結晶板は、保護膜で表面が保護されていて、 前記半導体結晶基板に対し注入層の活性化熱処理を施す
ための処理室と、 前記処理室内に、前記半導体結晶基板に熱を与えるため
の液体からなる熱媒体を留める液槽と、該液槽に前記半
導体結晶基板を液面に対して平行に導入する搬送装置
と、 を具備することを特徴とする液体加熱型活性化アニール
装置。 - 【請求項２】 熱媒体が、半導体結晶基板に対して不活
性であり、低温で液体となり高温でも安定な酸化物であ
る、請求項１記載の液体加熱型活性化アニール装置。 - 【請求項３】 熱媒体が、半導体結晶基板に対して不活
性であり、高温でも安定な塩化物である、請求項１記載
の液体加熱型活性化アニール装置。 - 【請求項４】 熱媒体の温度分布を均一に制御する熱媒
体加熱ヒータを有する、 請求項１記載の液体加熱型活性化アニール装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08084605A JP3141320B2 (ja) | 1996-03-13 | 1996-03-13 | 液体加熱型活性化アニール装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08084605A JP3141320B2 (ja) | 1996-03-13 | 1996-03-13 | 液体加熱型活性化アニール装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09246278A JPH09246278A (ja) | 1997-09-19 |
| JP3141320B2 true JP3141320B2 (ja) | 2001-03-05 |
Family
ID=13835328
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08084605A Expired - Fee Related JP3141320B2 (ja) | 1996-03-13 | 1996-03-13 | 液体加熱型活性化アニール装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3141320B2 (ja) |
-
1996
- 1996-03-13 JP JP08084605A patent/JP3141320B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09246278A (ja) | 1997-09-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3627590A (en) | Method for heat treatment of workpieces | |
| JPS5861635A (ja) | 半導体の処理方法 | |
| JPS6411712B2 (ja) | ||
| US4901667A (en) | Surface treatment apparatus | |
| EP0025670A1 (en) | Method and apparatus for conducting heat to or from an article being treated under vacuum | |
| JP2005502185A (ja) | 超急速熱処理チャンバおよび使用方法 | |
| JPS5939031A (ja) | フオスフオシリケ−トガラスをリフロ−するための方法 | |
| US6809035B2 (en) | Hot plate annealing | |
| JP3141320B2 (ja) | 液体加熱型活性化アニール装置 | |
| JPH1197448A (ja) | 熱処理装置とこれを用いた半導体結晶の熱処理法 | |
| JP2002299319A (ja) | 基板処理装置 | |
| US4020791A (en) | Apparatus for indiffusing dopants into semiconductor material | |
| JPS61129834A (ja) | 光照射型熱処理装置 | |
| JPS60239400A (ja) | 化合物半導体のアニ−ル法 | |
| JP4951840B2 (ja) | プラズマ成膜装置、熱処理装置及びプラズマ成膜方法並びに熱処理方法 | |
| JP2000150406A (ja) | ランプアニール装置 | |
| JPH04216619A (ja) | 半導体製造装置 | |
| JP2979550B2 (ja) | ランプアニール装置 | |
| JPH0462836A (ja) | 熱処理方法及びその装置 | |
| JP2004165377A (ja) | 表面改質方法 | |
| JPS60193343A (ja) | 熱処理装置 | |
| JPH0325928A (ja) | 半導体ウェハーのランプ式熱処理装置 | |
| JPS6244847B2 (ja) | ||
| JPS6175517A (ja) | 化合物半導体基板のアニ−ル法 | |
| JPH03240238A (ja) | 熱処理装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |