JP6952643B2 - 半導体製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザー光を使用した熱処理を行う機能を有する半導体製造装置に関する。

チャンバー内に配置された基板にレーザー光を照射する熱処理を行う半導体製造装置が存在する。特許文献１には、上記の熱処理を行う構成（以下、「関連構成Ａ」ともいう）が開示されている。関連構成Ａは、チャンバーに設けられたウインドウガラス（窓）のうち、レーザー光が出射される面に異物が付着することを抑制する。

特開２０００−２６０７３０号公報

レーザー光を使用した、上記の熱処理を行う半導体製造装置では、当該熱処理を高精度に行うことが必要である。そのため、当該半導体製造装置では、チャンバーに設けられたウインドウガラス（窓）のうち、レーザー光が入射する主面に異物が付着することを抑制することが要求される場合がある。関連構成Ａでは、この要求を満たすことはできない。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、レーザー光が入射される、ウインドウガラスの主面に異物が付着することを抑制可能な半導体製造装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る半導体製造装置は、チャンバー内に配置された半導体基板にレーザー光を照射する熱処理を行う機能を有する。前記チャンバーには、前記レーザー光が照射されるウインドウガラスが設けられており、前記レーザー光は、前記ウインドウガラスを介して、前記半導体基板に照射され、前記ウインドウガラスは、前記レーザー光が入射される主面を有し、前記半導体製造装置は、前記チャンバーの外側の領域であって、かつ、当該チャンバーのうち、前記ウインドウガラスが設けられている部分側の領域に設けられた異物対策ユニットを備え、前記異物対策ユニットは、前記主面の除電を行うイオナイザである。

本発明によれば、前記チャンバーには、前記レーザー光が照射されるウインドウガラスが設けられている。前記ウインドウガラスは、前記レーザー光が入射される主面を有する。前記半導体製造装置は、前記チャンバーの外側の領域であって、かつ、当該チャンバーのうち、前記ウインドウガラスが設けられている部分側の領域に設けられた異物対策ユニットを備える。前記異物対策ユニットは、前記主面の除電を行うイオナイザ、または、電圧が印加された導電板である。

すなわち、異物対策ユニットがイオナイザである構成では、主面の除電が行われる。そのため、主面に異物が付着しにくくなる。また、異物対策ユニットが、電圧が印加された導電板である構成では、主面に接する空間に浮遊する異物等は、当該導電板に引き寄せられる。これにより、レーザー光が入射される、ウインドウガラスの主面に異物が付着することを抑制することができる。

実施の形態１に係る半導体製造装置の構成を示す図である。 チャンバーの構成を示す図である。 実施の形態２に係る半導体製造装置の構成を示す図である。 図３のＡ１−Ａ２線に沿った、半導体製造装置の断面図である。

以下、図面を参照しつつ、実施の形態について説明する。以下の図面では、同一の各構成要素には同一の符号を付してある。同一の符号が付されている各構成要素の名称および機能は同じである。したがって、同一の符号が付されている各構成要素の一部についての詳細な説明を省略する場合がある。

なお、実施の形態において例示される各構成要素の寸法、材質、形状、当該各構成要素の相対配置などは、本発明が適用される装置の構成、各種条件等により適宜変更されてもよい。また、各図における各構成要素の寸法は、実際の寸法と異なる場合がある。

＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１に係る半導体製造装置１００の構成を示す図である。詳細は後述するが、半導体製造装置１００は、半導体基板にレーザー光を照射する高速な熱処理（レーザーアニール処理）を行う機能を有する。半導体製造装置１００は、例えば、レーザーアニール装置である。

図１において、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向は、互いに直交する。以下の図に示されるＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向も、互いに直交する。以下においては、Ｘ方向と、当該Ｘ方向の反対の方向（−Ｘ方向）とを含む方向を「Ｘ軸方向」ともいう。また、以下においては、Ｙ方向と、当該Ｙ方向の反対の方向（−Ｙ方向）とを含む方向を「Ｙ軸方向」ともいう。また、以下においては、Ｚ方向と、当該Ｚ方向の反対の方向（−Ｚ方向）とを含む方向を「Ｚ軸方向」ともいう。

また、以下においては、Ｘ軸方向およびＹ軸方向を含む平面を、「ＸＹ面」ともいう。また、以下においては、Ｘ軸方向およびＺ軸方向を含む平面を、「ＸＺ面」ともいう。また、以下においては、Ｙ軸方向およびＺ軸方向を含む平面を、「ＹＺ面」ともいう。

半導体製造装置１００は、レーザー光源２と、チャンバーＣｈ１と、ガスユニット５０と、イオナイザ７とを備える。レーザー光源２は、レーザー光Ｌｚ１を射出する機能を有する。レーザー光Ｌｚ１は、例えば、波長が８０８ｎｍのＣＷレーザーである。

図２は、チャンバーＣｈ１の構成を示す図である。チャンバーＣｈ１は、密閉された容器である。チャンバーＣｈ１は、空間ＳＰ１を有する。空間ＳＰ１が、チャンバーＣｈ１の外気とふれないように、当該チャンバーＣｈ１は構成されている。

チャンバーＣｈ１には、ウインドウガラス４が設けられている。ウインドウガラス４は、レーザー光Ｌｚ１を透過させる性質を有する。また、ウインドウガラス４は、主面４ａを有する。以下においては、ウインドウガラス４の主面４ａに接する空間を、「空間ＳＰ２」ともいう。また、主面４ａは、端ｅ１と、端ｅ２とを有する。

以下においては、チャンバーＣｈ１のうち、ウインドウガラス４が設けられている部分を、「ガラス配置部」ともいう。図２において、ガラス配置部は、チャンバーＣｈ１の上部に相当する。

チャンバーＣｈ１内には、半導体基板３が配置されている。具体的には、空間ＳＰ１には、半導体基板３が配置されている。半導体基板３は、例えば、半導体ウエハである。半導体基板３には、イオン注入等により、予め、不純物が注入されている。本実施の形態では、半導体基板３の不純物を活性化させる目的、当該不純物を拡散させる目的等のために、レーザー光Ｌｚ１が使用される。

なお、半導体基板３にレーザー光Ｌｚ１が照射されることにより発生した不純物が、チャンバーＣｈ１外の部品に拡散して、当該部品が破損しないように、ウインドウガラス４が設けられている。当該部品は、例えば、光学部品である。

半導体製造装置１００が行う熱処理は、例えば、半導体基板３の表面側に対し行われる。この場合、当該熱処理により、例えば、ゲート電極、アルミ配線等が形成される。また、当該熱処理は、例えば、半導体基板３の裏面側に対し行われる。この場合、当該熱処理により、パワーディスクリートのコレクタ層が形成される。なお、表面側に熱処理が行われる半導体基板３は、例えば、表面側に拡散層を有する半導体装置である。当該熱処理により、例えば、メモリ、マイコン、パワーディスクリート等が形成される。

以下においては、本実施の形態において、半導体製造装置１００が行う熱処理を、「熱処理Ｐｒ１」ともいう。熱処理Ｐｒ１は、半導体基板３を加熱する処理である。

具体的には、熱処理Ｐｒ１では、レーザー光Ｌｚ１がウインドウガラス４を介して半導体基板３に照射されるように、レーザー光源２がチャンバーＣｈ１内の半導体基板３に向けて、レーザー光Ｌｚ１を射出する。なお、レーザー光Ｌｚ１の照射位置を、方向Ｄｒ１へ移動させながら、レーザー光Ｌｚ１は射出される。

これにより、レーザー光Ｌｚ１は、ウインドウガラス４を介して、半導体基板３に照射される。そのため、ウインドウガラス４には、レーザー光Ｌｚ１が照射される。また、ウインドウガラス４の主面４ａには、レーザー光Ｌｚ１が入射される。半導体基板３にレーザー光Ｌｚ１が照射されることにより、当該半導体基板３が加熱される。

再び、図１を参照して、ガスユニット５０は、ガスＧｓ１を流す機能を有する。ガスＧｓ１は、例えば、空気、窒素等である。ガスユニット５０は、チャンバーＣｈ１の外側の領域であって、かつ、チャンバーＣｈ１のガラス配置部側の領域に設けられる。

ガスユニット５０は、ガスＧｓが主面４ａに沿って流れるように、当該ガスＧｓを流す。ガスユニット５０は、吹き出し部５１と、吸い込み部５２とを含む。吹き出し部５１は、ガスＧｓ１を吹き出す。具体的には、吹き出し部５１は、ガスＧｓ１が、端ｅ１から端ｅ２に向かって、主面４ａに沿って流れるように、当該ガスＧｓ１を吹き出す。これにより、仮に、異物が主面４ａに存在している状況でも、当該異物は、ガスＧｓ１により、端ｅ２に向かって流される。当該異物は、埃、ごみ等である。

吸い込み部５２は、端ｅ２付近まで到達したガスＧｓ１を吸い込む。これにより、吸い込み部５２は、ガスＧｓ１により流された異物を吸い込む。したがって、主面４ａに異物が付着することを抑制することが出来る。

イオナイザ７は、チャンバーＣｈ１の外側の領域であって、かつ、チャンバーＣｈ１のガラス配置部（上部）側の領域に設けられる。

イオナイザ７は、主面４ａの除電を行う。具体的には、イオナイザ７は、エアーＡｒ１が、ガスユニット５０の主面４ａにあたるように、当該エアーＡｒ１を吹き出す。エアーＡｒ１は、帯電物を除電する性質を有する。したがって、ガスＧｓ１の流れ（気流）により、主面４ａに静電気が発生することを抑制することができる。これにより、主面４ａに異物が付着することを抑制することが出来る。すなわち、イオナイザ７は、異物の対策を行う異物対策ユニットである。

（まとめ）
以上説明したように、本実施の形態によれば、チャンバーＣｈ１には、レーザー光Ｌｚ１が照射されるウインドウガラス４が設けられている。ウインドウガラス４は、レーザー光Ｌｚ１が入射される主面４ａを有する。半導体製造装置１００は、チャンバーＣｈ１の外側の領域であって、かつ、当該チャンバーＣｈ１のうち、ウインドウガラス４が設けられている部分側の領域に設けられた異物対策ユニットを備える。異物対策ユニットは、主面４ａの除電を行うイオナイザ７である。

これにより、ウインドウガラス４の主面の除電が行われる。そのため、主面に異物が付着しにくくなる。したがって、レーザー光が入射される、ウインドウガラスの主面に異物が付着することを抑制することができる。

また、本実施の形態では、ガスユニット５０は、ガスＧｓが主面４ａに沿って流れるように、当該ガスＧｓを流す。これにより、ウインドウガラス４の主面４ａに異物が付着することを抑制することができる。また、前述したように、イオナイザ７は、主面４ａの除電を行う。したがって、ガスユニット５０およびイオナイザ７の動作により、主面４ａに静電気が発生することを十分に抑制することができる。以上の構成により、ウインドウガラス４の主面４ａに異物が付着することを十分に抑制することができる。

なお、レーザー光を使用した前述の熱処理が行われる際に、ウインドウガラスの主面（入射面）に状態変化が発生していた場合、以下の異常が生じる。当該状態変化は、例えば、異物の焼きつき、曇り等である。また、当該異常は、例えば、主面の状態変化によりレーザー光が遮光され、半導体基板に照射されるレーザー光のパワーおよび形状が変化するという異常である。なお、状態変化は、例えば、ウインドウガラスの主面（入射面）に異物が付着した状態で、当該異物にレーザー光が照射されることにより生じる。

上記の異常の発生を抑制するためには、ウインドウガラスの主面（入射面）の状態をクリーンな状態に保つ必要がある。具体的には、ウインドウガラスの主面に異物が付着することを抑制する必要があるという課題が存在する。

そこで、本実施の形態の半導体製造装置１００は、上記の効果を奏するための構成を有する。そのため、上記の課題を解決することができる。

なお、ガスユニット５０は吹き出し部５１および吸い込み部５２を含むとしたが、これに限定されない。ガスユニット５０は、吹き出し部５１のみを含む構成としてもよい。すなわち、ガスユニット５０は、吹き出し部５１のみで構成されてもよい。

＜実施の形態２＞
図３は、実施の形態２に係る半導体製造装置１００Ａの構成を示す図である。図４は、図３のＡ１−Ａ２線に沿った、半導体製造装置１００Ａの断面図である。なお、半導体製造装置１００Ａの構成を見やすくするために、図３および図４に示される後述の電源Ｐｗ１は、チャンバーＣｈ１と重ならない位置に示されている。そのため、図３および図４に示される電源Ｐｗ１の位置は必ずしも正確ではない。

図３および図４を参照して、半導体製造装置１００Ａは、図１の半導体製造装置１００と比較して、ガスユニット５０およびイオナイザ７の代わりに、２つの導電板８および電源Ｐｗ１を備える点が異なる。半導体製造装置１００Ａのそれ以外の構成および機能は、半導体製造装置１００と同様なので詳細な説明は繰り返さない。

各導電板８は、導電性を有する板である。各導電板８は、浮遊している、軽量の異物を吸い寄せる機能を有する。具体的には、各導電板８には、電源Ｐｗ１により、電圧が印加されている。各導電板８に印加される電圧は、正電圧および負電圧のいずれであってもよい。各導電板８は、チャンバーＣｈ１の外側の領域であって、かつ、チャンバーＣｈ１のガラス配置部（上部）側の領域に設けられる。具体的には、２つの導電板８が、主面４ａに接する空間ＳＰ２を挟むように、当該２つの導電板８は設けられる。

上記の半導体製造装置１００Ａにおいて、前述の熱処理Ｐｒ１が行われたと仮定する。この場合、空間ＳＰ２において浮遊している異物は、各導電板８に吸い寄せられる。そのため、ウインドウガラス４の主面４ａに異物が付着することを抑制することができる。すなわち、各導電板８は、異物の対策を行う異物対策ユニットである。したがって、熱処理Ｐｒ１が行われた場合においても、状態変化に伴う異常が発生することを抑制することができる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

例えば、半導体製造装置１００Ａに設けられる導電板８の数は２に限定されない。導電板８の数は、１または３以上であってもよい。

４ ウインドウガラス、７ イオナイザ、８ 導電板、５０ ガスユニット、１００，１００Ａ 半導体製造装置、Ｃｈ１ チャンバー。

Claims (2)

1. チャンバー内に配置された半導体基板にレーザー光を照射する熱処理を行う機能を有する半導体製造装置であって、
   前記チャンバーには、前記レーザー光が照射されるウインドウガラスが設けられており、
   前記レーザー光は、前記ウインドウガラスを介して、前記半導体基板に照射され、
   前記ウインドウガラスは、前記レーザー光が入射される主面を有し、
   前記半導体製造装置は、
   前記チャンバーの外側の領域であって、かつ、当該チャンバーのうち、前記ウインドウガラスが設けられている部分側の領域に設けられた異物対策ユニットを備え、
   前記異物対策ユニットは、前記主面の除電を行うイオナイザである
   半導体製造装置。
2. 前記半導体製造装置は、さらに、
   ガスを流す機能を有するガスユニットを備え、
   前記ガスユニットは、前記チャンバーの外側の領域であって、かつ、当該チャンバーのうち、前記ウインドウガラスが設けられている部分側の領域に設けられ、
   前記ガスユニットは、前記ガスが前記主面に沿って流れるように、当該ガスを流す
   請求項１に記載の半導体製造装置。

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