JP3175309B2 - 半導体ウエハの熱処理装置 - Google Patents
半導体ウエハの熱処理装置Info
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- JP3175309B2 JP3175309B2 JP15934392A JP15934392A JP3175309B2 JP 3175309 B2 JP3175309 B2 JP 3175309B2 JP 15934392 A JP15934392 A JP 15934392A JP 15934392 A JP15934392 A JP 15934392A JP 3175309 B2 JP3175309 B2 JP 3175309B2
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエハ、即ち、
IV族、III-Ｖ族、II−VI族、又はこれらの混晶からなる
半導体ウエハの熱処理装置及び熱処理方法に関する。
IV族、III-Ｖ族、II−VI族、又はこれらの混晶からなる
半導体ウエハの熱処理装置及び熱処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から半導体ウエハの特性を均一にす
るために熱処理が行われてきた。その際、熱処理帯の均
熱部を充分長くとり処理効率を上げるためには、複数の
ヒータを設置してその出力を調整することが多い。しか
し、各ヒータの出力を独立して制御することは、装置全
体の構成を複雑にし、操作を難しくする。そのため、ア
ンプル近傍に熱電対を配置して温度を測定し、各ヒータ
の出力を調整するか、異なる熱処理温度帯を設けてアン
プルを移動する方法が採られてきた。
るために熱処理が行われてきた。その際、熱処理帯の均
熱部を充分長くとり処理効率を上げるためには、複数の
ヒータを設置してその出力を調整することが多い。しか
し、各ヒータの出力を独立して制御することは、装置全
体の構成を複雑にし、操作を難しくする。そのため、ア
ンプル近傍に熱電対を配置して温度を測定し、各ヒータ
の出力を調整するか、異なる熱処理温度帯を設けてアン
プルを移動する方法が採られてきた。
【０００３】図３は、前者の例であり、下軸７に支持さ
れたアンプル２の底部に高解離圧元素単体６を置き、ウ
エハ１３を収納治具３に装着してアンプル２内に収納
し、チャンバ９を排気口１０から真空排気した後、上軸
８で支持された蓋１を下降させて逆円錐台形の摺り合わ
せ面を接合して密閉する。その後、供給口１１からチャ
ンバ９に不活性ガスを供給し、軸８で装着した後、ヒー
タ５で高解離圧元素単体６を加熱してアンプル内に所定
の蒸気圧を保持し、ヒータ４で半導体ウエハ１３を加熱
して熱処理を行う。その際に、ヒータ４の近傍に配置し
た熱電対１２で温度を測定してヒータ４の出力を制御し
てウエハ１３に対して所定の熱処理を行う。熱処理後、
ヒータ４、５の出力を低下させるか停止して冷却する。
れたアンプル２の底部に高解離圧元素単体６を置き、ウ
エハ１３を収納治具３に装着してアンプル２内に収納
し、チャンバ９を排気口１０から真空排気した後、上軸
８で支持された蓋１を下降させて逆円錐台形の摺り合わ
せ面を接合して密閉する。その後、供給口１１からチャ
ンバ９に不活性ガスを供給し、軸８で装着した後、ヒー
タ５で高解離圧元素単体６を加熱してアンプル内に所定
の蒸気圧を保持し、ヒータ４で半導体ウエハ１３を加熱
して熱処理を行う。その際に、ヒータ４の近傍に配置し
た熱電対１２で温度を測定してヒータ４の出力を制御し
てウエハ１３に対して所定の熱処理を行う。熱処理後、
ヒータ４、５の出力を低下させるか停止して冷却する。
【０００４】図４は、後者の例であり、アンプル２内の
構成は図３と同様だが、チャンバ９内には、ヒータ４、
５、５’により異なる処理温度に設定された熱処理帯が
設けられており、各ヒータの近傍には熱電対１２が配置
される。図の装置では、下方の熱電対はヒータ５’の近
傍に配置されており、上方の熱電対は昇降可能であり、
ヒータ４、５の間を移動させることができる。そして、
図３の場合と同様にアンプル２内の準備を整えてから各
熱処理帯の間を図中の矢印のように移動して目的とする
熱処理を行う。熱処理後は、ヒータ４、５、５’の出力
を低下させるか停止して冷却する。
構成は図３と同様だが、チャンバ９内には、ヒータ４、
５、５’により異なる処理温度に設定された熱処理帯が
設けられており、各ヒータの近傍には熱電対１２が配置
される。図の装置では、下方の熱電対はヒータ５’の近
傍に配置されており、上方の熱電対は昇降可能であり、
ヒータ４、５の間を移動させることができる。そして、
図３の場合と同様にアンプル２内の準備を整えてから各
熱処理帯の間を図中の矢印のように移動して目的とする
熱処理を行う。熱処理後は、ヒータ４、５、５’の出力
を低下させるか停止して冷却する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体ウエ
ハの特性によっては、そのウエハ内の均一性を充分に得
るために、所定の熱処理温度に維持するだけでなく、昇
温・冷却速度を正確に制御することが要求される場合が
ある。特に、熱処理後の冷却速度が、ある種の結晶欠陥
を誘起する原因となる。この冷却速度は通常３〜５℃／
分程度が最適範囲とされている。この冷却速度自体相当
に速く、これより遅いと先の結晶欠陥が大量に誘起さ
れ、逆に速すぎると熱歪みでスリップ転位という別の結
晶欠陥が発生する。そこで本発明は、上記の問題点を解
消し、ウエハを収容する熱処理帯全体を均一な所定の冷
却速度で冷却することを可能にした半導体ウエハの熱処
理装置を提供しようとするものである。
ハの特性によっては、そのウエハ内の均一性を充分に得
るために、所定の熱処理温度に維持するだけでなく、昇
温・冷却速度を正確に制御することが要求される場合が
ある。特に、熱処理後の冷却速度が、ある種の結晶欠陥
を誘起する原因となる。この冷却速度は通常３〜５℃／
分程度が最適範囲とされている。この冷却速度自体相当
に速く、これより遅いと先の結晶欠陥が大量に誘起さ
れ、逆に速すぎると熱歪みでスリップ転位という別の結
晶欠陥が発生する。そこで本発明は、上記の問題点を解
消し、ウエハを収容する熱処理帯全体を均一な所定の冷
却速度で冷却することを可能にした半導体ウエハの熱処
理装置を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体ウエハ
及び処理ガス原料を収容するアンプルと、該アンプルの
蓋に固定された複数の支柱と、該支柱に固定された半導
体ウエハ装着用平置き皿と、該アンプルの周囲に配置し
た加熱ヒータと、これを覆うチャンバーと、該チャンバ
ーに接続する排気系統及び不活性ガス流入系統とを備え
た半導体ウエハの熱処理装置において、上記支柱の少な
くとも１つに冷媒循環用流路を設けたことを特徴とする
半導体ウエハの熱処理装置である。
及び処理ガス原料を収容するアンプルと、該アンプルの
蓋に固定された複数の支柱と、該支柱に固定された半導
体ウエハ装着用平置き皿と、該アンプルの周囲に配置し
た加熱ヒータと、これを覆うチャンバーと、該チャンバ
ーに接続する排気系統及び不活性ガス流入系統とを備え
た半導体ウエハの熱処理装置において、上記支柱の少な
くとも１つに冷媒循環用流路を設けたことを特徴とする
半導体ウエハの熱処理装置である。
【０００７】
【作用】アンプルの周囲に多数のヒータを配置した従来
の熱処理装置では、主な放熱部が熱処理帯の上下端であ
るため、この両端から速く冷える。冷却速度を一定にす
るためには、中央部のヒータの出力を両端部よりも速く
下げるように設定するのが普通である。しかし、ヒータ
で制御できる最高の冷却速度は１℃／分程度であり、上
記の３〜５℃／分という冷却速度を均一に維持しつつ冷
却することは極めて困難である。そこで、本発明者等
は、熱処理帯に冷却手段を付設して冷却速度を促進し、
アンプル周囲のヒータの出力を調整して冷却速度の均一
性を保持することにより、上記の速い冷却速度で均一に
冷却することを可能にした。
の熱処理装置では、主な放熱部が熱処理帯の上下端であ
るため、この両端から速く冷える。冷却速度を一定にす
るためには、中央部のヒータの出力を両端部よりも速く
下げるように設定するのが普通である。しかし、ヒータ
で制御できる最高の冷却速度は１℃／分程度であり、上
記の３〜５℃／分という冷却速度を均一に維持しつつ冷
却することは極めて困難である。そこで、本発明者等
は、熱処理帯に冷却手段を付設して冷却速度を促進し、
アンプル周囲のヒータの出力を調整して冷却速度の均一
性を保持することにより、上記の速い冷却速度で均一に
冷却することを可能にした。
【０００８】図１は本発明の１具体例である半導体ウエ
ハの熱処理装置の断面図、図２は図１のアンプル上部の
断面図である。アンプル２の蓋部１には、ウエハ収納用
支柱３が取り付けられ、蓋部１を貫通して該支柱３に開
口を穿ち、昇降可能な熱電対１２及び導管１４を収容
し、該導管１４には矢印１５のように冷却ガスを供給可
能としたものである。該支柱３には、平置き皿１３が適
当な間隔をおいて固定されており、各平置き皿１３の上
にはウエハが置かれる。
ハの熱処理装置の断面図、図２は図１のアンプル上部の
断面図である。アンプル２の蓋部１には、ウエハ収納用
支柱３が取り付けられ、蓋部１を貫通して該支柱３に開
口を穿ち、昇降可能な熱電対１２及び導管１４を収容
し、該導管１４には矢印１５のように冷却ガスを供給可
能としたものである。該支柱３には、平置き皿１３が適
当な間隔をおいて固定されており、各平置き皿１３の上
にはウエハが置かれる。
【０００９】熱処理操作は、下軸７に支持されたアンプ
ル２の底部に高解離圧元素単体６を置き、ウエハを平置
き皿１３に載せ、蓋１と共にアンプル２内に収納し、チ
ャンバ９を排気口１０から真空排気した後、上軸８で支
持された蓋１を下降させて逆円錐台形の摺り合わせ面を
接合し、荷重を加えて密閉する。その後、供給口１１か
らチャンバ９に窒素又はアルゴン等の不活性ガスを供給
した後、ヒータ５で高解離圧元素単体６を加熱してアン
プル内に所定の蒸気圧を保持し、チャンバー内の不活性
ガスの圧力を、チャンバー内圧力がアンプル内の揮発性
元素の平衡蒸気圧よりも高くなるように調整することに
より、アンプル２と蓋部１との接合面からの揮発性元素
蒸気のリークを抑制する。そして、ヒータ４で半導体ウ
エハを加熱して熱処理を行う。その際に、ヒータ４の近
傍に配置した熱電対１２で温度を測定してヒータ４の出
力を制御してウエハ１３に対して所定の熱処理を行う。
所定の熱処理を終了した後、ヒータ５を停止し、ヒータ
４の出力を低下させるとともに導管１４に窒素等の不活
性ガスを冷却ガスとして循環し、その循環量とヒータ４
の出力を調節して熱処理帯全体を均一な冷却速度で冷却
する。そして所定の温度まで冷却された段階で再びチャ
ンバー９内を排気口１０から排気し、次いで、上軸８を
駆動して蓋１を開き、半導体ウエハを回収する。なお、
これまでは、熱処理後の冷却速度を制御することを説明
したが、必要に応じて熱処理温度までの昇温速度を制御
するために、上記導管に熱媒を供給することも可能であ
る。
ル２の底部に高解離圧元素単体６を置き、ウエハを平置
き皿１３に載せ、蓋１と共にアンプル２内に収納し、チ
ャンバ９を排気口１０から真空排気した後、上軸８で支
持された蓋１を下降させて逆円錐台形の摺り合わせ面を
接合し、荷重を加えて密閉する。その後、供給口１１か
らチャンバ９に窒素又はアルゴン等の不活性ガスを供給
した後、ヒータ５で高解離圧元素単体６を加熱してアン
プル内に所定の蒸気圧を保持し、チャンバー内の不活性
ガスの圧力を、チャンバー内圧力がアンプル内の揮発性
元素の平衡蒸気圧よりも高くなるように調整することに
より、アンプル２と蓋部１との接合面からの揮発性元素
蒸気のリークを抑制する。そして、ヒータ４で半導体ウ
エハを加熱して熱処理を行う。その際に、ヒータ４の近
傍に配置した熱電対１２で温度を測定してヒータ４の出
力を制御してウエハ１３に対して所定の熱処理を行う。
所定の熱処理を終了した後、ヒータ５を停止し、ヒータ
４の出力を低下させるとともに導管１４に窒素等の不活
性ガスを冷却ガスとして循環し、その循環量とヒータ４
の出力を調節して熱処理帯全体を均一な冷却速度で冷却
する。そして所定の温度まで冷却された段階で再びチャ
ンバー９内を排気口１０から排気し、次いで、上軸８を
駆動して蓋１を開き、半導体ウエハを回収する。なお、
これまでは、熱処理後の冷却速度を制御することを説明
したが、必要に応じて熱処理温度までの昇温速度を制御
するために、上記導管に熱媒を供給することも可能であ
る。
【００１０】
【実施例】図１及び２の装置を用い、同一インゴットの
隣接部位から切りだされたＧａＡｓウエハについて熱処
理を行った。石英製のアンプルと蓋を用意し、アンプル
の底には熱処理時に１気圧以上のＡｓ蒸気圧を印加する
のに十分な量１００〜２００ｇの固体Ａｓを収納し、蓋
にはウエハ収納用支柱を取り付け、該支柱には平置き皿
を固定し、その上に鏡面状態まで研磨されたＧａＡｓの
４インチウエハを５０〜６０枚置いた。なお、皿を別途
付ける理由は、ウエハを均一に加熱し、かつウエハの一
部に荷重が集中しないようにするためである。ウエハ収
納用支柱には、その開口に熱電対を挿入し、まず、蓋を
開いたままチャンバー全体を約２．７×１０-4Ｐａまで
排気した。その後、アンプルを支持する昇降台を駆動し
て蓋と当接し、蓋の軸に荷重をかけて密着させた。そし
て、チャンバー内には窒素ガスを数ａｔａ以上印加した
後、Ａｓ収容部のヒータを約６００℃に設定し、ウエハ
部のヒータを約１０００℃以上に設定して数時間焼鈍し
た。その後、ヒータの出力を低下させ、ウエハ収納用支
柱の導管に窒素ガスを冷却ガスとして供給し、熱処理領
域全体が約３℃／分の冷却速度で冷却するようにヒータ
の出力を微調整しながら冷却した。室温まで降温した段
階で、ヒータの出力を停止し、窒素ガスの供給も止め
て、チャンバー内を再度真空排気した後、蓋を開いてウ
エハを取り出した。得られたウエハの表面を観察する
と、全てのウエハには、スリップ転位やその他の結晶欠
陥を殆ど見られなかった。上記の方法において、冷却ガ
スの供給を省略し、他の条件は同様にしてウエハの熱処
理を行うと、熱処理帯の端から約１０枚のウエハにはス
リップ転位の発生が確認された。これは、熱処理帯の両
端で熱がより逃げやすいために、冷却速度が設定より速
く推移したものと思われる。
隣接部位から切りだされたＧａＡｓウエハについて熱処
理を行った。石英製のアンプルと蓋を用意し、アンプル
の底には熱処理時に１気圧以上のＡｓ蒸気圧を印加する
のに十分な量１００〜２００ｇの固体Ａｓを収納し、蓋
にはウエハ収納用支柱を取り付け、該支柱には平置き皿
を固定し、その上に鏡面状態まで研磨されたＧａＡｓの
４インチウエハを５０〜６０枚置いた。なお、皿を別途
付ける理由は、ウエハを均一に加熱し、かつウエハの一
部に荷重が集中しないようにするためである。ウエハ収
納用支柱には、その開口に熱電対を挿入し、まず、蓋を
開いたままチャンバー全体を約２．７×１０-4Ｐａまで
排気した。その後、アンプルを支持する昇降台を駆動し
て蓋と当接し、蓋の軸に荷重をかけて密着させた。そし
て、チャンバー内には窒素ガスを数ａｔａ以上印加した
後、Ａｓ収容部のヒータを約６００℃に設定し、ウエハ
部のヒータを約１０００℃以上に設定して数時間焼鈍し
た。その後、ヒータの出力を低下させ、ウエハ収納用支
柱の導管に窒素ガスを冷却ガスとして供給し、熱処理領
域全体が約３℃／分の冷却速度で冷却するようにヒータ
の出力を微調整しながら冷却した。室温まで降温した段
階で、ヒータの出力を停止し、窒素ガスの供給も止め
て、チャンバー内を再度真空排気した後、蓋を開いてウ
エハを取り出した。得られたウエハの表面を観察する
と、全てのウエハには、スリップ転位やその他の結晶欠
陥を殆ど見られなかった。上記の方法において、冷却ガ
スの供給を省略し、他の条件は同様にしてウエハの熱処
理を行うと、熱処理帯の端から約１０枚のウエハにはス
リップ転位の発生が確認された。これは、熱処理帯の両
端で熱がより逃げやすいために、冷却速度が設定より速
く推移したものと思われる。
【００１１】
【発明の効果】本発明は、上記の構成を採用することに
より、ウエハの熱処理帯全域で、３〜５℃／分程度の高
い冷却速度で均一に冷却することを可能にし、スリップ
転位等を有しない特性の均一な半導体ウエハを得ること
ができるようになった。
より、ウエハの熱処理帯全域で、３〜５℃／分程度の高
い冷却速度で均一に冷却することを可能にし、スリップ
転位等を有しない特性の均一な半導体ウエハを得ること
ができるようになった。
【図１】本発明の１具体例である熱処理装置の断面図で
ある。
ある。
【図２】図１のアンプル上部の拡大図である。
【図３】従来のアンプル固定式熱処理装置の断面図であ
る。
る。
【図４】従来のアンプル移動式熱処理装置の断面図であ
る。
る。
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体ウエハ及び処理ガス原料を収容す
るアンプルと、該アンプルの蓋に固定された複数の支柱
と、該支柱に固定された半導体ウエハ装着用平置き皿
と、該アンプルの周囲に配置した加熱ヒータと、これを
覆うチャンバーと、該チャンバーに接続する排気系統及
び不活性ガス流入系統とを備えた半導体ウエハの熱処理
装置において、上記支柱の少なくとも１つに冷媒循環用
流路を設けたことを特徴とする半導体ウエハの熱処理装
置。 - 【請求項２】 請求項１記載の半導体ウエハの熱処理装
置において、上記支柱に熱電対挿入用開口を設け、該開
口に熱電対を配置したことを特徴とする半導体ウエハの
熱処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15934392A JP3175309B2 (ja) | 1992-06-18 | 1992-06-18 | 半導体ウエハの熱処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15934392A JP3175309B2 (ja) | 1992-06-18 | 1992-06-18 | 半導体ウエハの熱処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH065616A JPH065616A (ja) | 1994-01-14 |
| JP3175309B2 true JP3175309B2 (ja) | 2001-06-11 |
Family
ID=15691771
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15934392A Expired - Fee Related JP3175309B2 (ja) | 1992-06-18 | 1992-06-18 | 半導体ウエハの熱処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3175309B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101602103B1 (ko) | 2015-05-07 | 2016-03-21 | 김영수 | 곡면 형상을 가진 터치스크린 패널의 보호시트 및 그 제조방법 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114300572B (zh) * | 2021-11-24 | 2024-03-19 | 中国电子科技集团公司第十一研究所 | 一种热处理装置及方法 |
-
1992
- 1992-06-18 JP JP15934392A patent/JP3175309B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101602103B1 (ko) | 2015-05-07 | 2016-03-21 | 김영수 | 곡면 형상을 가진 터치스크린 패널의 보호시트 및 그 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH065616A (ja) | 1994-01-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |