JP3376951B2 - 半導体製造装置 - Google Patents

半導体製造装置

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置に
関し、特に、アニール処理を安定化させ、歩留まりを向
上させる枚葉式ランプ加熱炉(RTP)の構造を有する
半導体製造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図2は、従来のSD(ソース・ドレイ
ン)の活性化に使用するコールドウォール型枚葉式ラン
プ加熱炉の構成を示す断面図である。図2に示したよう
に、ウェーハ表面側および裏面側は遮蔽されておらず、
導入したガスはウェーハ4の表面側にも裏面側にも到達
する。その為、100%の窒素や、100%のアルゴン
やヘリウム等を流した場合には、表面側の増速拡散は抑
えられ、浅接合トランジスタの製造が可能となるが、こ
の従来例では、100%の窒素や、100%のアルゴン
やヘリウム等のガスは、ウェーハ裏面側にも回り込む
為、裏面側のSi−O分子が脱離し、パイロメータやリ
フレクターを曇らせ、温度測定が不安定になってしま
う。一方、1%以上の酸素を含んだガスを流した場合に
は、裏面側では安定した熱酸化膜が形成され、Si−O
分子やSi原子の脱離は起らず、曇りは生じない。しか
し、この1%以上の酸素を含んだガスはウェーハ表面側
にも回り込む為、ウェーハ表面で酸化反応を起こす。こ
の酸化反応により、格子間Siがウェーハに注入されボ
ロンとペアになり増速拡散が起り、浅接合が出来なくな
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のSD(ソース・ドレイン)の活性化アニールでは、導
入ガスにより半導体装置の特性や、製造装置の安定性が
劣化してしまい、従来のコールドウォール型枚葉式ラン
プ加熱炉を用いた場合には、どちらか一方の劣化を防い
だ場合には、もう一方が劣化してしまう。従って、ウェ
ーハの表面側および裏面側のどちらか一方を改善させれ
ば、もう一方が劣化するという状況になってしまうとい
う問題があった。
【0004】そこで、本発明の目的は、上記問題を解決
するために、双方とも同時に改善でき、高性能な半導体
装置を高い歩留まりで製造することができる半導体製造
装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の半導体製造装置は、コールドウォール型枚
葉式ランプ加熱炉を用いてトランジスタのソースおよび
ドレインに注入したドーパントの活性化のためのアニー
ルを半導体ウェーハに対して行う半導体製造装置におい
て、コールドウォール型枚葉式ランプ加熱炉内の熱処理
チャンバーを、ウェーハ表面側と裏面側とに分離し、導
入ガスの配管もウェーハ表面側と裏面側とに各々接続す
ることにより、導入ガスが行き来できないようにし、ウ
ェーハ裏面側への導入ガスは、少なくとも1%以上の酸
素を含んだ不活性ガスであることを特徴とする。
【0006】
【0007】さらに、ウェーハ表面側への導入ガスは、
100%の不活性ガスであるのが好ましい。
【0008】またさらに、100%の不活性ガスは、1
00%窒素または100%アルゴンであるのが好まし
い。
【0009】また、ウェーハ表面側とウェーハ裏面側と
は、ウェーハを支持するリングボートで分離されるのが
好ましい。
【0010】さらに、ウェーハ表面側とウェーハ裏面側
とは、排気ガスの配管も各々別個に接続されるのが好ま
しい。
【0011】以上説明したように、本発明の半導体製造
装置により、コールドウォール型枚葉式ランプ加熱炉
(RTP)を用いてアニールを行う際に、パイロメータ
を用いた半導体基板の温度測定値の経時変化を防止し、
アニール処理を安定化させ、歩留まりを向上させること
ができる。
【0012】
【発明の実施の形態】次に、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。
【0013】図1は、本発明の半導体製造装置の実施の
形態の構成を示す断面図である。この装置は、図1に示
したように、コールドウォール型枚葉式ランプ加熱炉を
用いてSD活性化等(トランジスタのソースおよびドレ
インに注入したドーパントの活性化)のアニールを半導
体ウェーハに対して行なう際に、導入ガスが行き来でき
ないように、ランプ加熱炉のウェーハ表面側と裏面側と
を分離させた構造にする。この際に導入するガスの配管
は、ウェーハ上層側(表面側)および下層側(裏面側)
に各々接続する。
【0014】そして実際にSDの活性化アニールを行な
う際に、裏面側には少なくとも1%前後の酸素を含んだ
不活性ガスを下層側プロセスチャンバーに導入する。一
方、表面側には100%窒素や100%アルゴン等の不
活性ガスを導入する。
【0015】これにより浅接合形成を有した半導体装置
を枚葉式ランプ加熱炉のチャンバー内部のリフレクター
やパイロメータを汚すこと無く形成することが可能とな
り、且つSD形成のために注入したドーパントの増速拡
散を防止し、浅接合トランジスタを作製することが可能
となる。
【0016】
【実施例】次に、図面を参照して、本発明の実施例につ
いて詳細に説明する。
【0017】図1に、本発明による半導体製造装置の概
念図を示すように、コールドウォール型枚葉式ランプ加
熱炉1のチャンバーの上層側(ウェーハ表面側)2と下
層側(ウェーハ裏面側)3とは、ウェーハ4をリングボ
ート(ウェーハ支持治具)5に乗せた状態において、チ
ャンバー内でガスの行き来が出来ないように完全に分離
されている。
【0018】この表面側チャンバ2に接続されたガス導
入管には窒素(N2 )が流せるようにボンベに接続して
ある。この窒素の代わりにアルゴン(Ar),ヘリウム
(He)等の不活性ガスを用いることも可能である。
【0019】一方、裏面側チャンバー3に接続されたガ
ス導入管には、同じく窒素やアルゴンヘリウム等のガス
を流せるようにボンベに接続すると共に、酸素も流すこ
とが可能なように酸素ボンベにも接続している。
【0020】このように、本発明の半導体製造装置で
は、ガスがウェーハの表面側2と裏面側3で行き来出来
ないような構造にしている為、枚葉式ランプ加熱炉1の
ガスの排気口も各々独立して排気される構造になってい
る。
【0021】その他の部分に関しては、従来の枚葉式ラ
ンプ加熱炉と同一の構造を有しており、ウェーハ裏面側
3には、温度測定を行う為のパイロメーター(Pyro
meter)6および、その温度測定誤差を低減させる
為のリフレクター(Reflector,反射鏡)7が
設置され、ウェーハ表面側2にはウェーハ4を加熱する
為のランプ8が設置されている。
【0022】実際に、本発明による枚葉式ランプ加熱炉
1を用いてSD活性化アニール(トランジスタのソース
およびドレインに注入したドーパントの活性化)を行う
場合、ウェーハ下部側には少なくとも1%以上の酸素を
含んだガスを流し、上部側には100%の窒素あるいは
アルゴンやヘリウム等の不活性ガスを流すことが必要で
ある。
【0023】これにより、ウェーハ裏面側3では1%以
上の酸素により熱酸化膜が形成され、安定した状態にな
る。この時、裏面側3に酸素が含まれないガスを流した
場合には、ウェーハ裏面に形成された1nm前後の極め
て薄い自然酸化膜(SiO2)の分子の結合が切れ、S
i−O分子になり基板から脱離したり、自然酸化膜およ
びSi基板界面で、酸素原子がSi基板と結合し、Si
−O分子となり脱離する。この際に、パイロメーター部
6やリフレクター部7はコールドウォール型枚葉式ラン
プ加熱炉であるため、温度が低く、脱離したSi−O分
子がパイロメーター部6やリフレクター部7に付着して
しまい、くもりを生じさせ、温度測定が正確に行えなく
なることに注意すべきである。
【0024】一方、ウェーハ表面側2では、100%の
窒素、或は100%のアルゴンやヘリウム等の不活性ガ
スを流す。これにより、ウェーハ表面側2では、酸化反
応が行われない。よって、格子間Siの生成が無く、増
速拡散が起らない。したがって、SDの浅接合が可能と
なる。ここで、酸素を含んだガスをウェーハ表面側2に
流した場合には、この酸素により、ウェーハ表面が酸化
され、この酸化反応により格子間Siが基板中に生成さ
れる。この格子間SiはSD形成の為に注入されたボロ
ン等とペアとなり非常に拡散しやすい状態になる為、結
果的にボロンは急激に拡散し、浅接合が出来なくなって
しまうことに注意すべきである。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体製
造装置では、ウェーハ表面側と裏面側とに分離している
ために、コールドウォール型枚葉式ランプ加熱炉(RT
P)を用いてアニールを行う際に、浅接合形成を有した
半導体装置を枚葉式ランプ加熱炉のチャンバー内部のリ
フレクターやパイロメータを汚すこと無く形成すること
が可能となり、且つSD形成のために注入したドーパン
トの増速拡散を防止し、浅接合トランジスタを作製する
ことが可能となる。従って、パイロメータを用いた半導
体基板の温度測定値の経時変化を防止し、アニール処理
を安定化させ、歩留まりを向上させることができるとい
う効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体製造装置の実施の形態の構成を
示す断面図である。
【図2】従来の半導体製造装置の一例の構成を示す断面
図である。
【符号の説明】
1 コールドウォール型枚葉式ランプ加熱炉 2 ウェーハ表面側 3 ウェーハ裏面側 4 ウェーハ 5 リングボート(ウェーハ支持治具) 6 パイロメーター 7 リフレクター 8 ランプ

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】コールドウォール型枚葉式ランプ加熱炉を
    用いてトランジスタのソースおよびドレインに注入した
    ドーパントの活性化のためのアニールを半導体ウェーハ
    に対して行う半導体製造装置において、 前記コールドウォール型枚葉式ランプ加熱炉内の熱処理
    チャンバーを、ウェーハ表面側と裏面側とに分離し、導
    入ガスの配管もウェーハ表面側と裏面側とに各々接続す
    ることにより、前記導入ガスが行き来できないように
    し、前記ウェーハ裏面側への導入ガスは、少なくとも1
    %以上の酸素を含んだ不活性ガスであることを特徴とす
    る半導体製造装置。
  2. 【請求項2】前記ウェーハ表面側への導入ガスは、10
    0%の不活性ガスであることを特徴とする、請求項1に
    記載の半導体製造装置。
  3. 【請求項3】前記100%の不活性ガスは、100%窒
    素または100%アルゴンであることを特徴とする、請
    求項2に記載の半導体製造装置。
  4. 【請求項4】前記ウェーハ表面側と前記ウェーハ裏面側
    とは、前記ウェーハを支持するリングボートで分離され
    たことを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の
    半導体製造装置。
  5. 【請求項5】前記ウェーハ表面側と前記ウェーハ裏面側
    とは、排気ガスの配管も各々別個に接続されたことを特
    徴とする、請求1〜4のいずれかに記載の半導体製造装
    置。
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