JPH03211724A - 半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体製造装置に関し、特に詳細には、半導体
ウェーハを加熱するための半導体製造装置に関する。

〔従来の技術〕

現在、半導体装置を製作する際、イオン注入したイオン
を半導体ウェーハ内で活性化させるため、熱処理、いわ
ゆるアニール処理を行っている。このアニール処理では
、注入されたイオンが活性化するのに十分に高い温度で
かつ活性化するのに十分な時間、半導体ウェーハを高温
に保っておく必要がある。特に化合物半導体を使用して
集積回路（以下、ＩＣという）を作成する際には、その
動作層を注入イオンのアニール処理により活性化させる
ことにより形成している。しかし、化合物半導体を使用
した半導体装置では、例えば■−Ｖ族の化合物半導体で
はＶ族の元素が、またＩＩ−ＶＩ族の化合物半導体では
■族の元素が比較的高い蒸気圧を示し、アニール処理の
加熱温度を高くし過ぎると、これらの元素が半導体ウェ
ーハから抜は出してしまう可能性がある。また、たとえ
低い温度でも長時間アニール処理を行うと、注入した原
子が熱拡散し、製造した半導体装置のデバイス特性が劣
化してしまう。そこで、十分高い温度で且つ十分に短い
時間でアニール処理を行うことのできるランプアニール
法が採用されるようになってきた（特開昭５６−１００
４１２号公報参照）。そして、棒状の赤外線ランプ１０
ａ、１０ｂを第２図及び第３図に示すように平行又は格
子状に支持台２０上に載置した半導体基板１を挾んで配
置し加熱していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

ランプアニール法では、短時間で、例えば数秒〜数十秒
で数百度、例えば８００〜９００℃の昇降温度調節を行
うことができるが、半導体ウェーハの熱分布の均一性を
確保することが困難であった。特に、半導体ウェーハの
周辺部からの熱放散が半導体ウェーハの中心部と周辺部
とでは大きく違い、その結果、半導体ウェーハ全体で１
０℃以上も温度の違いが生じることがある。そこでこの
温度差により生じるスリップラインの低減を図るため、
半導体ウェーハの周囲にガードリングを設け、周辺部で
の熱容量を増加させることも検討されたが、ミクロ的に
熱分布を均一化することが出来なかった。その結果、半
導体ウェーハ全体にわたって均一なアニール処理が行え
ず、半導体製造装置の製造歩留まりを高くすることが難
しかった。

本発明は上記問題点に解決する半導体製造装置を提供す
ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の半導体製造装置は、黒体放射を利用して半導体
ウェーハの加熱を行う半導体製造装置であって、半導体
ウェーハを載置するウェーハ載置手段と、このウェーハ
載置手段に載置される半導体ウェーハの外周端部に沿っ
て且つ対向するように配置されたランプ加熱手段を備え
たことを特徴とする。

上記半導体製造装置において、ランプ加熱手段を環状形
状に形成し、その加熱部がウェーハ載置手段に載置され
た半導体ウェーハの外周部からほぼ同一距離だけ離間し
て設けておくことにより、半導体ウェーハの周辺部にお
ける熱分布の均一性をより確実に確保することができる
。

〔作用〕

本発明の半導体製造装置では、アニール処理すべき半導
体ウェーハの外周端部に対向するように加熱手段が設け
られ、積極的に半導体ウニ／’を外周端部から加熱して
いる。そのため、半導体つ工−ハの外周端部から熱が逃
げてしまわず、半導体ウェーハの熱分布を均一に保つこ
とが可能になる。

〔実施例〕

以下図面を参照しつつ本発明に従う実施例について説明
する。

同一符号を付した要素は同一機能を有するため重複する
説明は省略する。

第１図は本発明に従う半導体製造装置の一実施例の特徴
部分の構成を示す。

実施例の半導体製造装置は、第１図に示すように、アニ
ール処理すべき半導体ウェーノ＼１を載置するウェーハ
支持台２と、ウェーハ支持台２の上下の設けられた赤外
線ランプ３　ａ　ｓ　３　ｂとを備えている。更に、こ
の半導体製造装置は、ウェーハ支持台２を囲むように配
置された略環状の赤外線ランプ３を備えている。

半導体ウェーハ１の中央部及び周辺部には、それぞれア
ルメル・クロメル熱電対を利用した温度センサ１１．１
２が設けられている。そして、上下の赤外線ランプ３ａ
、３ｂの温度制御は、中央部の温度センサ１１からの温
度情報にしたがって行い、赤外線ランプ３の温度制御は
、外周部に配置した温度センサ１２からの温度情報にし
たがって行う。

赤外線ランプ３ａ、３ｂ及びの３としては、石英ガラス
管内にタングステン・フィラメントを封じ込め、その管
内にハロゲンガスを封じ込めたいわゆるハロゲンランプ
を使用することができる。

そして、この様なランプでは、石英ガラス管の形状を変
えることにより、棒状にもまた第１図に示すように環状
にもすることができる。

更に、上記実施例において半導体ウェーハ上の温度分布
を均一にするために、半導体ウェーハ１上に窒素ガス等
の不活性ガスを流すためのガス流入口（図示せず）を半
導体ウェーハの表面に対向させて設け、適切な対流が生
じるようにしてもよい。

次に、加熱すべき半導体ウェーハｌの外周部に赤外線ラ
ンプ等の加熱手段を設けることにより、半導体ウェーハ
の熱分布を均一にすることができる原理について説明す
る。

単位面積当たりの伝達熱量は、その面により隔てられる
両方の部分の温度差に比例する。ここで、半導体ウェー
ハを考えると、外周部の外側は空気に接触し、その空気
の温度は半導体ウェーハの外周部の温度より著しく低い
温度となっている。そのため、半導体ウェーハ１の外周
部からにげろ熱量は大きく、その結果、半導体ウェーハ
の中央部と同じ条件で加熱しても外周部の温度は低くな
り、半導体ウェーハ全体の熱分布の均一性を達成できな
い。本発明では、半導体ウェーハの外周部に対向するよ
うに加熱手段を設けることにより、積極的に外周部を加
熱し、熱量が逃げるのを防ぐと共に、熱量を加えて、温
度を上昇させている。このように構成することにより、
半導体ウェーハの中心部と外周部との温度を均一に保っ
ている。更に、環状の赤外線ランプを使用することによ
り、半導体ウェーハの外周部からほぼ同じ距離に同じ温
度状態を形成し、半導体ウェーハの外周部全周にわたっ
て均一な熱分布状態を実現できる。

本発明は上記実施例に限定されず、種々の変形例が考え
られ得る。

具体的には上記実施例では温度センサとしてアルメル・
クロメル熱電対を使用しているが、これに限定されず、
種々の温度センサ、例えばパイロメータ等のセンサを使
用することもできる。

また、上記実施例では、赤外線ランプ（ハロゲンランプ
）を使用して、半導体ウェーハの加熱を行っているが、
これに限定されず、種々の加熱手段、黒体放射を利用し
た加熱手段でればどのような加熱手段を用いてもよい。

また更に上記実施例では、外周部に設けた赤外線ランプ
が環状の一本のランプであるが、複数のランプ熱手段を
設け、外周部近傍が均一な温度状態となるようにしても
よい。

また更に、上記実施例では半導体ウェーハ上の上下ラン
プ加熱手段として、互いに平行な複数の赤外線ランプを
用いているがこれに限定されず、一つのスポット照射型
の赤外線ランプ、複数のスポット照射型の赤外線ランプ
をアレー状に配置したもの、また更にドーナツ状の赤外
線ランプを童心炎上に配置したもの等を採用してもよい
。

〔発明の効果〕

本発明の半導体製造装置では、先に説明したように、加
熱すべき半導体ウェーハの外周部がら積極的に加熱する
ことにより、半導体ウェーハ全体の熱分布を均一に保っ
た状態で熱処理を行うことができる。そのため、特にラ
ビッドアニール処理に採用することにより、均一で高品
質な半導体装置を高い歩留りで製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従う半導体製造装置の一実施例の特徴
部分の構成図及び第２図及び第３図は従来の半導体製造
装置の構成図である。 １・・・半導体ウェーハ、２・・・支持台、３ａ、３ｂ
・・・中央部赤外線ランプ、４・・・外周部赤外線ラン
プ、１１．１２・・・温度センサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、黒体放射を利用して半導体ウェーハの加熱を行う半
   導体製造装置において、 半導体ウェーハを載置するウェーハ載置手段と、前記ウ
   ェーハ載置手段に載置される半導体ウェーハの外周端部
   に沿ってかつ対向するように配置されたランプ加熱手段
   を備えた半導体製造装置。 ２、前記ランプ加熱手段が略環状の形状であり、その加
   熱部が前記ウェーハ載置手段に載置された半導体ウェー
   ハの外周部からほぼ同一距離だけ離間して設けられてい
   る請求項１記載の半導体製造装置。