JP3215155B2 - 照射による半導体ウェーハの急速熱処理方法 - Google Patents
照射による半導体ウェーハの急速熱処理方法Info
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L21/18—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 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
- H01L21/26—Bombardment with radiation
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、電磁波照射による半
導体ウェーハの急速熱処理方法に関する。
導体ウェーハの急速熱処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】望ましくは石英室により囲まれた半導体
ウェーハを加熱する照射装置を備え、この装置が光を半
導体ウェーハの少なくとも片面に照射する複数の光源
と、半導体ウェーハ及び光源を完全に囲み反射器として
用いられる反射室とから成るようにしたこの種の方法
は、例えば欧州特許出願公開第0345443 号公報から知ら
れている。
ウェーハを加熱する照射装置を備え、この装置が光を半
導体ウェーハの少なくとも片面に照射する複数の光源
と、半導体ウェーハ及び光源を完全に囲み反射器として
用いられる反射室とから成るようにしたこの種の方法
は、例えば欧州特許出願公開第0345443 号公報から知ら
れている。
【０００３】シリコン又はガリウム・ヒ素をベースとす
る半導体ウェーハ上に電子デバイスを製造する場合に、
急速熱処理方法がますます重要性を増している。この方
法の主な長所すなわち少ない温度負荷及び効率の良い加
工工程が、特に薄い絶縁体の製造、ケイ化反応及び例え
ばホウリンケイ酸ガラスから成る層の融合の際に利用さ
れる。その際半導体ウェーハは個々に処理室中へ運び込
まれ、所定の雰囲気のもとで強力な光源を用いた照射に
より極めて速やかにかつできる限り均一に加熱される。
典型的な温度・時間サイクルは例えば１１００°Ｃへの
３００°Ｃ／ｓの加熱速度、続いて１１００°Ｃで５秒
の熱処理時間及び１００°Ｃ／ｓの冷却速度である。
る半導体ウェーハ上に電子デバイスを製造する場合に、
急速熱処理方法がますます重要性を増している。この方
法の主な長所すなわち少ない温度負荷及び効率の良い加
工工程が、特に薄い絶縁体の製造、ケイ化反応及び例え
ばホウリンケイ酸ガラスから成る層の融合の際に利用さ
れる。その際半導体ウェーハは個々に処理室中へ運び込
まれ、所定の雰囲気のもとで強力な光源を用いた照射に
より極めて速やかにかつできる限り均一に加熱される。
典型的な温度・時間サイクルは例えば１１００°Ｃへの
３００°Ｃ／ｓの加熱速度、続いて１１００°Ｃで５秒
の熱処理時間及び１００°Ｃ／ｓの冷却速度である。
【０００４】急速熱処理工程の際に高い歩留りを得るた
めの重要な前提は、半導体ウェーハ上の十分に均一な温
度分布である。しかしながらこの装置は特に半導体ウェ
ーハ直径が大きい場合にまだ満足できるように解決され
ていない問題点を示し、この点を次に図１により説明す
る。
めの重要な前提は、半導体ウェーハ上の十分に均一な温
度分布である。しかしながらこの装置は特に半導体ウェ
ーハ直径が大きい場合にまだ満足できるように解決され
ていない問題点を示し、この点を次に図１により説明す
る。
【０００５】図１には、一般に用いられている形式の急
速熱処理装置が断面図で示されている。加熱すべき半導
体ウェーハ１は通常石英室２中に置かれている。光源は
２列の石英ハロゲン電球３から成る。電球３及び半導体
ウェーハ１を囲む直方体形の反射室４の形の反射器は、
一方では電球３の光の損失をできるだけ少なくし、他方
では高温の半導体ウェーハ１からの熱放射による損失を
少なく保つように作用する。多くの急速熱処理装置で
は、電球群により覆われた面がウェーハ面より大きくか
つ損失を最小に維持するときにだけ、高い温度（＞１１
００°Ｃ）及び速やかな加熱を達成することができる。
速熱処理装置が断面図で示されている。加熱すべき半導
体ウェーハ１は通常石英室２中に置かれている。光源は
２列の石英ハロゲン電球３から成る。電球３及び半導体
ウェーハ１を囲む直方体形の反射室４の形の反射器は、
一方では電球３の光の損失をできるだけ少なくし、他方
では高温の半導体ウェーハ１からの熱放射による損失を
少なく保つように作用する。多くの急速熱処理装置で
は、電球群により覆われた面がウェーハ面より大きくか
つ損失を最小に維持するときにだけ、高い温度（＞１１
００°Ｃ）及び速やかな加熱を達成することができる。
【０００６】図１には、電球３から放射され場合によっ
ては１回又は複数回反射室４の壁で反射される光が直線
の矢印で示され、これに対し熱放射が波形の矢印で示さ
れている。前記欧州特許出願公開公報から、補助的な面
に基づき半導体ウェーハ縁５では熱放射が高まり、半導
体ウェーハ中央６に比べて低い温度を招くことが知られ
ている。それゆえに光の均一な強度分布が熱放射の不均
一な強度分布と共に、半導体ウェーハ１上の全体として
不均一な温度分布を招く。これを修正する公知の解決策
は、半導体ウェーハ縁５を半導体ウェーハ中央６に比べ
て高められた強度により照射し、その際強度比を全熱処
理工程期間中一定とすることにある。確かに結果におい
てこの方法の場合に均一な温度分布が生じるが、しかし
半導体ウェーハ１の熱的質量及び目標温度の値に関係し
て６インチウェーハに対しては約５〜１０秒の或る時間
の後に初めて目標温度に到達する。それゆえに半導体ウ
ェーハ縁５の領域は熱処理時間が短い場合（５秒）に
は、平均的に５０°Ｃ以内で半導体ウェーハ中央６の領
域より高い温度負荷を受けるおそれがある。
ては１回又は複数回反射室４の壁で反射される光が直線
の矢印で示され、これに対し熱放射が波形の矢印で示さ
れている。前記欧州特許出願公開公報から、補助的な面
に基づき半導体ウェーハ縁５では熱放射が高まり、半導
体ウェーハ中央６に比べて低い温度を招くことが知られ
ている。それゆえに光の均一な強度分布が熱放射の不均
一な強度分布と共に、半導体ウェーハ１上の全体として
不均一な温度分布を招く。これを修正する公知の解決策
は、半導体ウェーハ縁５を半導体ウェーハ中央６に比べ
て高められた強度により照射し、その際強度比を全熱処
理工程期間中一定とすることにある。確かに結果におい
てこの方法の場合に均一な温度分布が生じるが、しかし
半導体ウェーハ１の熱的質量及び目標温度の値に関係し
て６インチウェーハに対しては約５〜１０秒の或る時間
の後に初めて目標温度に到達する。それゆえに半導体ウ
ェーハ縁５の領域は熱処理時間が短い場合（５秒）に
は、平均的に５０°Ｃ以内で半導体ウェーハ中央６の領
域より高い温度負荷を受けるおそれがある。
【０００７】半導体ウェーハの縁と中央との異なる温度
・時間曲線は結局、特に大形のウェーハの場合にシリコ
ンをベースとする電子デバイスの製造の歩留りに悪影響
を与える。それゆえに前記の技術では、半導体ウェーハ
の縁領域での補助的な熱放射を縁領域に向けられた補助
的な照射により補償し、しかし照射の強度が時間的に可
変でありかつ温度測定又はあらかじめ計算された曲線値
により全体として均一な温度分布が全熱処理工程期間中
に生じるように制御されることが提案されている。具体
的には補助的な照射のための装置として例えば半円形に
湾曲した断面を有する補助的な反射セードが提案され、
ウェーハ縁から出る熱放射が自動的に再びウェーハ縁へ
反射して戻されるように反射セードが半導体ウェーハ縁
の周りに配置される。電球全体を囲む直方体形の反射室
を備える別の従来例の場合には、半導体ウェーハ上の温
度差の補整のために反射器と半導体ウェーハとの間隔を
変更することが提案されている。しかしこの公知の方法
は複雑な調節及び／又は補助光源に基づき比較的高価で
あり更に取り扱いが煩雑である。
・時間曲線は結局、特に大形のウェーハの場合にシリコ
ンをベースとする電子デバイスの製造の歩留りに悪影響
を与える。それゆえに前記の技術では、半導体ウェーハ
の縁領域での補助的な熱放射を縁領域に向けられた補助
的な照射により補償し、しかし照射の強度が時間的に可
変でありかつ温度測定又はあらかじめ計算された曲線値
により全体として均一な温度分布が全熱処理工程期間中
に生じるように制御されることが提案されている。具体
的には補助的な照射のための装置として例えば半円形に
湾曲した断面を有する補助的な反射セードが提案され、
ウェーハ縁から出る熱放射が自動的に再びウェーハ縁へ
反射して戻されるように反射セードが半導体ウェーハ縁
の周りに配置される。電球全体を囲む直方体形の反射室
を備える別の従来例の場合には、半導体ウェーハ上の温
度差の補整のために反射器と半導体ウェーハとの間隔を
変更することが提案されている。しかしこの公知の方法
は複雑な調節及び／又は補助光源に基づき比較的高価で
あり更に取り扱いが煩雑である。
【０００８】基本的に半導体ウェーハ上の温度分布は下
記の二つの放射寄与分の分布により決まる。すなわち、
１．ウェーハと反射器での多重反射を含む電球の光の強
度分布、２．場合によってはウェーハ上に反射して戻さ
れる（戻り反射の無い場合に比べて損失の低下と同じ効
果）ウェーハの熱放射の強度分布。
記の二つの放射寄与分の分布により決まる。すなわち、
１．ウェーハと反射器での多重反射を含む電球の光の強
度分布、２．場合によってはウェーハ上に反射して戻さ
れる（戻り反射の無い場合に比べて損失の低下と同じ効
果）ウェーハの熱放射の強度分布。
【０００９】更に前に既に、一般にウェーハ縁では中央
より大きい不均一な損失を、ウェーハ中央に比べてウェ
ーハ縁での電球の光の強度増加により補償するという可
能性を示した。しかし電球強度は、補償が所定の温度・
時間サイクルに対してだけ行われるようにしか調節でき
ない。従って補償を特に各サイクルに対して改めて適合
させなければならない。なぜならばさもないと比較的短
い時間又は比較的速やかな加熱の場合に過渡的な温度分
布が問題となるか、又は逆に比較的長い時間又は緩やか
な加熱の場合に定常的な温度分布が問題となるからであ
る。問題点は特に、例えば損失の均一な分布を改善する
手段が知られているが、しかしこの手段が他方では同時
に電球の光の分布を不良にするということにある。いわ
ゆる黒色の室を用いることによりウェーハの熱放射の反
射を阻止することも目的を果たさない。一つには所要空
間（特に電源に対しても）の大きい非常に大出力の電球
を用いなければならないほど損失が大きくなる。更にウ
ェーハ材料中にパターンにより生じる温度勾配を防止す
るためには両面の照射が必要であるので、この種の装置
は非常に大きくなる。従来提案されたその他のすべての
解決策も不利な点がいろいろある。
より大きい不均一な損失を、ウェーハ中央に比べてウェ
ーハ縁での電球の光の強度増加により補償するという可
能性を示した。しかし電球強度は、補償が所定の温度・
時間サイクルに対してだけ行われるようにしか調節でき
ない。従って補償を特に各サイクルに対して改めて適合
させなければならない。なぜならばさもないと比較的短
い時間又は比較的速やかな加熱の場合に過渡的な温度分
布が問題となるか、又は逆に比較的長い時間又は緩やか
な加熱の場合に定常的な温度分布が問題となるからであ
る。問題点は特に、例えば損失の均一な分布を改善する
手段が知られているが、しかしこの手段が他方では同時
に電球の光の分布を不良にするということにある。いわ
ゆる黒色の室を用いることによりウェーハの熱放射の反
射を阻止することも目的を果たさない。一つには所要空
間（特に電源に対しても）の大きい非常に大出力の電球
を用いなければならないほど損失が大きくなる。更にウ
ェーハ材料中にパターンにより生じる温度勾配を防止す
るためには両面の照射が必要であるので、この種の装置
は非常に大きくなる。従来提案されたその他のすべての
解決策も不利な点がいろいろある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】この発明の課題は、半
導体ウェーハの中央と周縁との間の温度分布の高い均一
性を全熱処理工程期間中容易に保証するような、前記の
種類の方法を提案することにある。
導体ウェーハの中央と周縁との間の温度分布の高い均一
性を全熱処理工程期間中容易に保証するような、前記の
種類の方法を提案することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この課題は前記の種類の
方法においてこの発明に基づき、この方法を実施するに
際して、半導体ウェーハ全体にわたる均一な光及び半導
体ウェーハの熱放射の強度分布により、半導体ウェーハ
の中央領域及び縁領域で同一温度が得られるように、半
導体ウェーハを照射するように設計された照射装置、特
に反射器が用いられることにより解決される。
方法においてこの発明に基づき、この方法を実施するに
際して、半導体ウェーハ全体にわたる均一な光及び半導
体ウェーハの熱放射の強度分布により、半導体ウェーハ
の中央領域及び縁領域で同一温度が得られるように、半
導体ウェーハを照射するように設計された照射装置、特
に反射器が用いられることにより解決される。
【００１２】この発明の実施態様は請求項２以下に記載
されている。
されている。
【００１３】
【作用】この発明の実施例の説明に先立って、この発明
に基づく方法の作用の理解のために重要な下記の考察を
行う。
に基づく方法の作用の理解のために重要な下記の考察を
行う。
【００１４】前記両放射寄与分の不均一な強度分布に対
する原因の詳細な実験により、ウェーハ縁から十分に遠
く離れウェーハ法線に対し小さい角度のもとに放射され
る熱放射は既に１回の反射の後にウェーハ上へ戻って来
るが、他方ではウェーハ縁のそばで小さい角度のもとに
放射される熱放射は複数回の反射の後に初めて、望まし
くは再びウェーハ縁に当たるように、ウェーハ上へ戻っ
て来るとういことが判明した。同様にウェーハ縁の電球
群の平面上への投影から十分に遠く、しかし投影の内部
にありかつウェーハ法線に対し小さい角度のもとに放射
される光は直接又は少なくとも１回の反射の後にウェー
ハ上に達し、他方では小さい角度のもとにウェーハ縁の
そばの投影内で放射される光は複数回の反射の後に初め
てウェーハ上に戻って来る。その際ここでもウェーハ縁
に当たるのが有利である。投影内では反射器材料の反射
率が理想的であるときにその強度分布が均一となること
が、熱放射と光による照射とに関して同様に成立する。
しかしながら実際には反射率の値は１ではなくその一般
的な値は０．９〜０．９５である。この理由からウェー
ハ縁では反射して戻される熱放射の強度及び電球の光の
強度が多重反射のために比較的小さい。
する原因の詳細な実験により、ウェーハ縁から十分に遠
く離れウェーハ法線に対し小さい角度のもとに放射され
る熱放射は既に１回の反射の後にウェーハ上へ戻って来
るが、他方ではウェーハ縁のそばで小さい角度のもとに
放射される熱放射は複数回の反射の後に初めて、望まし
くは再びウェーハ縁に当たるように、ウェーハ上へ戻っ
て来るとういことが判明した。同様にウェーハ縁の電球
群の平面上への投影から十分に遠く、しかし投影の内部
にありかつウェーハ法線に対し小さい角度のもとに放射
される光は直接又は少なくとも１回の反射の後にウェー
ハ上に達し、他方では小さい角度のもとにウェーハ縁の
そばの投影内で放射される光は複数回の反射の後に初め
てウェーハ上に戻って来る。その際ここでもウェーハ縁
に当たるのが有利である。投影内では反射器材料の反射
率が理想的であるときにその強度分布が均一となること
が、熱放射と光による照射とに関して同様に成立する。
しかしながら実際には反射率の値は１ではなくその一般
的な値は０．９〜０．９５である。この理由からウェー
ハ縁では反射して戻される熱放射の強度及び電球の光の
強度が多重反射のために比較的小さい。
【００１５】他方では光がウェーハ投影の外部でウェー
ハ法線に対し小さい角度のもとに放射されると、ウェー
ハ縁の補助的な照射すなわち強度増加をもたらす。多重
反射による損失の補償のために必要であるよりも多い光
がウェーハ投影の外部で生じると、ウェーハ縁の電球の
光の強度がウェーハ中央より高くなるという結果をもた
らす。これに反し反射して戻される熱放射はすべての場
合にウェーハ縁で低い。
ハ法線に対し小さい角度のもとに放射されると、ウェー
ハ縁の補助的な照射すなわち強度増加をもたらす。多重
反射による損失の補償のために必要であるよりも多い光
がウェーハ投影の外部で生じると、ウェーハ縁の電球の
光の強度がウェーハ中央より高くなるという結果をもた
らす。これに反し反射して戻される熱放射はすべての場
合にウェーハ縁で低い。
【００１６】更にウェーハ法線に対し大きい角度のもと
に放射される光はすべての場合に一様に半導体ウェーハ
上に分散することが判明したので、電球の光の強度分布
ばかりでなく熱放射による損失も均一であるような反射
器が望まれる。
に放射される光はすべての場合に一様に半導体ウェーハ
上に分散することが判明したので、電球の光の強度分布
ばかりでなく熱放射による損失も均一であるような反射
器が望まれる。
【００１７】
【実施例】次にこの発明に基づく急速熱処理装置の複数
の実施例及び装置の特性を示す図面により、この発明を
詳細に説明する。
の実施例及び装置の特性を示す図面により、この発明を
詳細に説明する。
【００１８】図２、図３及び図４では同じ符号が図１と
同じ意味を有し、図２には図１と異なり半導体ウェーハ
１の板面に平行に配置された複数個の電球３による半導
体ウェーハ１の表面の片側の一次照射が示されている。
しかし必要空間が許される限り、図２の場合及び下記の
実施例において光源として別の配置を用いることも有利
である。
同じ意味を有し、図２には図１と異なり半導体ウェーハ
１の板面に平行に配置された複数個の電球３による半導
体ウェーハ１の表面の片側の一次照射が示されている。
しかし必要空間が許される限り、図２の場合及び下記の
実施例において光源として別の配置を用いることも有利
である。
【００１９】図２は、反射壁中に再帰反射器７望ましく
はコーナレフレクタ又はミラーレンズが配置されている
直方体形の反射室４を示す。再帰反射器７は図示のよう
に上側及び下側の反射壁の縁領域中に組み込むことがで
きるが、再帰反射器は反射壁の全面を覆うこともでき
る。再帰反射器７によりウェーハ縁でのウェーハ法線に
対し小さい角度を有する光及び熱放射の多重反射が防止
され、しかしその際更に反射壁のための材料として金又
はアルミニウムを選択することにより保証される反射器
の高い反射率がほぼ維持される。小さい角度を有しかつ
ウェーハ縁に近いウェーハ投影内の熱放射及び光は再帰
反射器７により同じ光路上を反射して戻され、既に１回
の反射の後に再び半導体ウェーハ１上に到達する。他方
ではウェーハ投影の外部で小さい角度のもとに放射され
前記のようにウェーハ縁での強度増加を招くおそれがあ
る電球３の光は、上側及び下側の反射壁の再帰反射器７
の間で往復して反射され、半導体ウェーハ１上には到達
しない。
はコーナレフレクタ又はミラーレンズが配置されている
直方体形の反射室４を示す。再帰反射器７は図示のよう
に上側及び下側の反射壁の縁領域中に組み込むことがで
きるが、再帰反射器は反射壁の全面を覆うこともでき
る。再帰反射器７によりウェーハ縁でのウェーハ法線に
対し小さい角度を有する光及び熱放射の多重反射が防止
され、しかしその際更に反射壁のための材料として金又
はアルミニウムを選択することにより保証される反射器
の高い反射率がほぼ維持される。小さい角度を有しかつ
ウェーハ縁に近いウェーハ投影内の熱放射及び光は再帰
反射器７により同じ光路上を反射して戻され、既に１回
の反射の後に再び半導体ウェーハ１上に到達する。他方
ではウェーハ投影の外部で小さい角度のもとに放射され
前記のようにウェーハ縁での強度増加を招くおそれがあ
る電球３の光は、上側及び下側の反射壁の再帰反射器７
の間で往復して反射され、半導体ウェーハ１上には到達
しない。
【００２０】しばしば用いられる直方体形の反射室４の
場合には、隅が部分的に再帰反射器７（コーナレフレク
タ）として働く。この種の反射室の高さは通常その間口
又は奥行きより小さい。しかしながら反射された放射は
直方体形に基づき同じ光路上を戻らず平行に移動させら
れる。辺長が約１．３倍だけウェーハ直径より大きい立
方体形の反射室を用いると、ウェーハ直径への辺長のこ
の適合により再帰反射器効果が最適に利用され、反射し
て戻される熱放射の強度分布が非常に均一となる。電球
３の光の強度分布をも均一となるようにするために、多
重反射による損失を補償するために必要なだけの光がウ
ェーハ投影の外部で生じるように電球３が配置される。
場合には、隅が部分的に再帰反射器７（コーナレフレク
タ）として働く。この種の反射室の高さは通常その間口
又は奥行きより小さい。しかしながら反射された放射は
直方体形に基づき同じ光路上を戻らず平行に移動させら
れる。辺長が約１．３倍だけウェーハ直径より大きい立
方体形の反射室を用いると、ウェーハ直径への辺長のこ
の適合により再帰反射器効果が最適に利用され、反射し
て戻される熱放射の強度分布が非常に均一となる。電球
３の光の強度分布をも均一となるようにするために、多
重反射による損失を補償するために必要なだけの光がウ
ェーハ投影の外部で生じるように電球３が配置される。
【００２１】図３には、高さがウェーハ直径の２倍以上
大きい反射室４が示されている。大きい高さは、不均一
な強度分布を引き起こす放射角がウェーハ法線に対して
小さくなるという結果をもたらす。それにより不均一な
強度分布を招く電球３の光又は半導体ウェーハ１の熱放
射の割合も低減される。この発明に基づく方法を実施す
るためのこの装置の場合には、電球３の光の分布を改善
するために特別な手段を講じる必要がないので有利であ
る。
大きい反射室４が示されている。大きい高さは、不均一
な強度分布を引き起こす放射角がウェーハ法線に対して
小さくなるという結果をもたらす。それにより不均一な
強度分布を招く電球３の光又は半導体ウェーハ１の熱放
射の割合も低減される。この発明に基づく方法を実施す
るためのこの装置の場合には、電球３の光の分布を改善
するために特別な手段を講じる必要がないので有利であ
る。
【００２２】図４は、長く伸ばされた八面体の形を有す
る反射室４を示す。この特別な反射器形状によれば、半
導体ウェーハ１上の任意の個所から又は電球３から放射
される光がウェーハ１の特定の領域上に集中せず、均一
にウェーハ上に分散するということが達成される。電球
３の光ばかりでなく反射して戻される熱放射も同時に均
一となる。
る反射室４を示す。この特別な反射器形状によれば、半
導体ウェーハ１上の任意の個所から又は電球３から放射
される光がウェーハ１の特定の領域上に集中せず、均一
にウェーハ上に分散するということが達成される。電球
３の光ばかりでなく反射して戻される熱放射も同時に均
一となる。
【００２３】すべての実施例の場合に、ウェーハ縁と反
射壁との間のウェーハ面上の面積が非常に小さく、その
結果多重反射がほとんど生じ得ないことが良い影響をも
たらす。円筒半径がウェーハ半径に適合された（例えば
円筒半径≦ウェーハ半径＋０．５ｃｍ）円筒形の反射室
がこの要求を最もよく満たす。
射壁との間のウェーハ面上の面積が非常に小さく、その
結果多重反射がほとんど生じ得ないことが良い影響をも
たらす。円筒半径がウェーハ半径に適合された（例えば
円筒半径≦ウェーハ半径＋０．５ｃｍ）円筒形の反射室
がこの要求を最もよく満たす。
【００２４】前記実施例のための典型的な熱処理サイク
ルとして下記の値を提案する。
ルとして下記の値を提案する。
【００２５】 サイクル１（図５の曲線Ｉ及びIII 参照）： １１００°Ｃへ２００°Ｃ／ｓの速度で加熱、 ５秒間１１００°Ｃに保持、 自然の熱放射による冷却。
【００２６】 サイクル２（図５の曲線II及びIV参照）： １１００°Ｃへ２０°Ｃ／ｓの速度で加熱、 ３０秒間１１００°Ｃに保持、 自然の熱放射による冷却。
【００２７】図５は、理論的計算で求められた期待でき
る温度分布をウエーハ中心からの距離に関係して示した
線図である。従来の方法に相応する反応器（例えば高さ
＝１０ｃｍ、間口＝２０ｃｍ、奥行き＝２０ｃｍ）の場
合には、半導体ウェーハの縁領域の公知の望ましくない
温度上昇が生じるばかりでなく（曲線Ｉ及びII参照）、
サイクル１（曲線Ｉ）とサイクル２（曲線II）とによる
温度分布の大きい差が明らかとなり、このことはこの発
明に基づき実施される方法の場合には（曲線III 及びIV
参照）起こらない。総括するにこれらの曲線は実施例で
説明した手段により生じる明らかな改善を裏付ける。
る温度分布をウエーハ中心からの距離に関係して示した
線図である。従来の方法に相応する反応器（例えば高さ
＝１０ｃｍ、間口＝２０ｃｍ、奥行き＝２０ｃｍ）の場
合には、半導体ウェーハの縁領域の公知の望ましくない
温度上昇が生じるばかりでなく（曲線Ｉ及びII参照）、
サイクル１（曲線Ｉ）とサイクル２（曲線II）とによる
温度分布の大きい差が明らかとなり、このことはこの発
明に基づき実施される方法の場合には（曲線III 及びIV
参照）起こらない。総括するにこれらの曲線は実施例で
説明した手段により生じる明らかな改善を裏付ける。
【図１】急速熱処理装置の従来例の断面図である。
【図２】この発明に基づく急速熱処理装置の一実施例の
断面図である。
断面図である。
【図３】装置の別の実施例の断面図である。
【図４】装置の更に別の実施例の断面図である。
【図５】従来の方法及びこの発明に基づく方法によるウ
ェーハ面上の温度分布を示す線図である。
ェーハ面上の温度分布を示す線図である。
１ 半導体ウェーハ ２ 石英室 ３ 電球 ４ 反射室 ５ 縁領域 ６ 中央領域 ７ 再帰反射器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−158954（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−251128（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−185037（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−319934（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/26
Claims (6)
- 【請求項１】 石英室（２）により囲まれた半導体ウェ
ーハ（１）を加熱する照射装置を備え、この装置が光を
半導体ウェーハ（１）の少なくとも片面に照射する複数
の光源（３）と、半導体ウェーハ（１）及び光源（３）
を完全に囲み反射器として用いられる反射室（４）とか
ら成るようにした、電磁波照射による半導体ウェーハの
急速熱処理方法において、 この方法を実施するために、半導体ウェーハ（１）全体
にわたる均一な光及び半導体ウェーハ（１）の熱放射の
強度分布により、半導体ウェーハ（１）の中央領域
（６）及び縁領域（５）で同一温度が得られるように、
直方体形の反射室（４）が用いられ、その反射壁中の、
半導体ウェーハ（１）に対し平行な上側及び下側の反射
壁縁部領域中に、入射光に対し平行な反射光を生ずる再
帰反射器（７）が配置されていることを特徴とする請求
項１記載の方法。 - 【請求項２】 再帰反射器（７）としてコーナレフレク
タ又はミラーレンズが用いられることを特徴とする請求
項１記載の方法。 - 【請求項３】 高さが間口とほぼ等しいか間口より大き
い直方体形の反射室（４）が用いられることを特徴とす
る請求項１又は２記載の方法。 - 【請求項４】 辺長が約１．３倍だけ半導体ウェーハ
（１）の直径より大きい直方体形の反射室（４）が用い
られ、ウェーハ投影の外部では光の強度分布にごく僅か
しか寄与しないように光源が配置されることを特徴とす
る請求項１ないし３の１つに記載の方法。 - 【請求項５】 高さが２倍以上半導体ウェーハ（１）の
直径より大きい直方体形の反射室（４）が用いられるこ
とを特徴とする請求項１ないし４の１つに記載の方法。 - 【請求項６】 反射器のために高い反射率の材料、特に
金又はアルミニウムが用いられることを特徴とする請求
項１ないし５の１つに記載の方法。
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|---|---|---|---|
| DE4109956.7 | 1991-03-26 | ||
| DE4109956A DE4109956A1 (de) | 1991-03-26 | 1991-03-26 | Verfahren zum kurzzeittempern einer halbleiterscheibe durch bestrahlung |
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|---|---|
| JPH05114571A JPH05114571A (ja) | 1993-05-07 |
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ID=6428260
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09878392A Expired - Lifetime JP3215155B2 (ja) | 1991-03-26 | 1992-03-24 | 照射による半導体ウェーハの急速熱処理方法 |
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|---|---|
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| EP (1) | EP0505928B1 (ja) |
| JP (1) | JP3215155B2 (ja) |
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| US6048255A (en) * | 1995-08-22 | 2000-04-11 | Seagate Technology, Inc. | Pulsed laser surface treatments for magnetic recording media |
| EP1271484A3 (en) * | 1995-08-22 | 2003-03-26 | Seagate Technology LLC | Pulsed laser surface treatments for magnetic recording media |
| US6035100A (en) * | 1997-05-16 | 2000-03-07 | Applied Materials, Inc. | Reflector cover for a semiconductor processing chamber |
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| US6303411B1 (en) | 1999-05-03 | 2001-10-16 | Vortek Industries Ltd. | Spatially resolved temperature measurement and irradiance control |
| US6476362B1 (en) | 2000-09-12 | 2002-11-05 | Applied Materials, Inc. | Lamp array for thermal processing chamber |
| US6594446B2 (en) * | 2000-12-04 | 2003-07-15 | Vortek Industries Ltd. | Heat-treating methods and systems |
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| US7015422B2 (en) | 2000-12-21 | 2006-03-21 | Mattson Technology, Inc. | System and process for heating semiconductor wafers by optimizing absorption of electromagnetic energy |
| CN100416243C (zh) * | 2001-12-26 | 2008-09-03 | 加拿大马特森技术有限公司 | 测量温度和热处理的方法及系统 |
| US6596604B1 (en) | 2002-07-22 | 2003-07-22 | Atmel Corporation | Method of preventing shift of alignment marks during rapid thermal processing |
| US6879777B2 (en) | 2002-10-03 | 2005-04-12 | Asm America, Inc. | Localized heating of substrates using optics |
| US6720531B1 (en) | 2002-12-11 | 2004-04-13 | Asm America, Inc. | Light scattering process chamber walls |
| WO2004057650A1 (en) | 2002-12-20 | 2004-07-08 | Mattson Technology Canada, Inc. | Methods and systems for supporting a workpiece and for heat-treating the workpiece |
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| KR101610269B1 (ko) | 2008-05-16 | 2016-04-07 | 맷슨 테크놀로지, 인크. | 워크피스 파손 방지 방법 및 장치 |
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1991
- 1991-03-26 DE DE4109956A patent/DE4109956A1/de active Granted
-
1992
- 1992-03-19 EP EP92104811A patent/EP0505928B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1992-03-19 DE DE59209959T patent/DE59209959D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1992-03-24 JP JP09878392A patent/JP3215155B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-07-07 US US08/271,563 patent/US5399523A/en not_active Expired - Lifetime
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