JPH0389517A - ランプアニール装置 - 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】 （イ）産業上の利用分野 この発明はランプアニール装置に関する。

さらに詳しくは、シリコンウェハ等の半導体基鼾ＪＩ、
鍼＃ＪＬ種十スナー活２−田いス弓１ノブ加鉄才のラン
プアニール装置に関する。

（ロ）従来の技術 従来から、シリコンウェハやそれを用いた半導体素子の
如き半導体基板中の残留応力を解消した１、ドープされ
た不純物を拡散させるために、かかる半導体基板を不活
性ガス（窒素ガス、アルゴンガス等）雰囲気下で一定時
間加熱処理した１、シリサイド化のために、シリコンウ
ェハ上にチタンのような高融点金属板を載置し不活性ガ
ス雰囲気下で加熱処理することが広く行われてお１、−
般にアニール処理と呼ばれている。

そして、かかるアニール処理のための装置として、通常
赤外線ランプを用いた枚葉式型のランプアニール装置が
用いられている。このランプアニール装置を第２図に示
す。このように従来のランプアニール装置は、石英製の
アニール室１０の上下に赤外線ランプ１５を配置し、半
導体サセプタ（支持手段）１１上にａ置されたシリコン
ウェハ等の半導体基板４をこれらの赤外線ランプ１５で
ｔＷ１社＋ス嬬浩シ？？、デＬ）ス−エンプ加独飢理由
ｌ−アニール室ｌＯ内を不活性雰囲気に保つべく窒素ガ
ス等を流通しうる不活性ガス導入口１２及び排出口！４
が設けられていた。

かかる装置においては、一端に設けられた半導体基板搬
入・搬出用シャッター１６を開いた状態で半導体基板４
がサセプターＩｔ上に載置された後、シャッター１６を
閉じた状態で一定時間アニール室１０内が窒素ガス等で
パージされてアニル室ｌＯ内の残留空気が窒素ガスで置
換される。

この後、続けて窒素ガスが流通され、この状態で赤外線
ランプ１５による加熱が行われ、半導体基板のアニール
処理が一定時間行われる。

しかし、上記熱処理前の窒素ガスのパージが不充分な場
合には、アニール室内に無視し得ない程度の空気ことに
酸素が残留し、これにより熱処理中において半導体基板
に酸化膜が形成される等の悪影響を受ける場合が多かっ
た。そして、そのためにアニール室の容量を小さくしか
つ窒素ガスの流通量を増加したりパージ時間を長くする
手法が採られているが、これらの手法では、ランプアニ
ール装置としてのスルーブツトが低下する問題があった
。

そこで、最近上記アニール室の前段に予め半導体基板を
格納できかつ窒素ガス等の不活性ガスでパージできる前
室を付設し、この前室を介してアニール室内へ半導体基
板を搬入できるよう構成されたランプアニール装置が提
案されている（実開昭６２−４２２３８号公報）。

（ハ）発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記のように前室を付設したランプアニ
ール装置においても前室における不活性ガスのパージ時
間が不充分な場合には前記と同様な問題が生じる。こと
に前室でのパージ時間は、通常、経験的に設定されるた
め、窒素置換が不充分となる場合があ１、アニール室内
への搬入時にしばしば残留空気がアニール室内に導入さ
れる場合があ１、それによりアニール処理中に半導体基
板が残留空気による悪影響を受ける事態が生じていた。

この発明をかかる問題を解決すべくなされたものである
。

（ニ）課題を解決するための手段 かくしてこの発明によれば、閉鎖可能な半導体基板搬入
口と不活性ガスの導入及び排出口を有し半導体基板格納
手段を内蔵してなる半導体基板格納室と、不活性ガスの
導入及び排出口を有し半導体基板支持手段と内蔵しかつ
ランプ加熱手段を付設してなるアニール室とを、開閉可
能な遮閉板を介して接続一体化すると共に上記半導体基
板格納室からアニール室内へ半導体基板を移送しつる搬
送手段を備え、上記遮閉板の開閉を制御しうる酸素セン
サを、上記半導体基板格納室内に付設したことを特徴と
するランプアニール装置が提供される。

この発明は、アニール室の前段に半導体基板を格納でき
かつ不活性ガスでパージできる半導体基板格納室を遮閉
板を介して付設し、この遮閉板が開いた状態において格
納室からアニール室内へ半導体基板を搬送できるように
構成すると共に、格納室内の酸素濃度に基づいて該格納
室とアニール室との間の遮閉仮の開閉を制御するよう構
成したものである。

この発明に用いる酸素センナとしては、公知の種々のも
のを用いることかできるが、出力の安定性、検出感度等
の点で固体電解質型の酸素センナを用いるのが適してお
１、ことにジルコニア酸素センサが好ましい。

かかる酸素センサによる遮閉板の開閉の制御は、差動ア
ンプを用いた回路やマイクロプロセッサを用いたプログ
ラム制御によって行うことができる。

通常、酸素センナによる格納室内の酸素濃度出力信号を
一定値（閾値）と比較し、この閾値内に酸素濃度が維持
されている状態下において、遮閉仮の開閉手段へ遮閉板
開放のイネーブル信号を発し、酸素濃度が閾値を越えて
いる状態で遮閉板開放のイネーブル信号を停止するよう
に回路構成もしくはプログラム構成するのか適している
。上記イネーブル信号が出力されいている状態において
は、遮閉仮が開放できるよう制御される几め、搬送手段
は所定のプログラム通りに半導体基板を格納室からアニ
ール室内へ搬送する。しかし、イネーブル信号が出力さ
れていない状態においては、遮閉板が閉鎖された状態が
保たれているため、搬送手段による半導体基板の搬送は
行われない。従って、格納室内の酸素濃度が閾値を越え
た場合には半導体基板の搬送が停止されかつ格納室及び
アニール室間か遮断状態に保たれることとなる。従って
、アニール室内への空気ことに酸素の導入が著しく抑制
され、アニール時の半導体基板への影響が極力防止され
ることとなる。

なお、上記閾値はことに限定されないが、半導体基板へ
の悪影響を実質的に排除する点で通常、１５〜５０ｐｐ
ｍに設定するのが適している。

（ホ）作用 半導体基板格納室内に付設された酸素センサによって該
格納室内の酸素濃度が高い場合に格納室とアニール室と
が隔離状態となるように遮閉板が制御されることとなる
。

（へ）実施例 第１図、は、この発明のランプアニール装置の一実施例
を示すものである。図に示すごとくランプアニール装置
は半導体基板アニール室ｌＯの前段に遮閉板８を介して
半導体基板格納室ｌを接続してなる。

ここでアニール室ｌＯは、上下に赤外線ランプ１５を配
置した石英製箱状体からな１、その一端から他端へ不活
性ガスを流通しうる不活性ガス導入口１２及び不活性ガ
ス排出口ｔ４を有し、半導体基板サセプタ１１（石英製
ピン状）を内蔵してなる。なお、１３はガスバッファ板
である。

一方、格納室！は、上記と同様に不活性ガス導入口５及
び不活性ガス排出口６を有し、かつ末端に半導体基板を
導入しうる閉鎖可能な搬入口２を有してな１、内部に半
導体基板格納カセット（格納手段）３を内蔵している。

そして、格納室１内には遮閉板８が開放状態８°となっ
た際にカセット３内の半導体基ＶＬ４をアニール室ｌＯ
内のサセプタ１１上に搬送しうる回転・伸長式の搬送ア
ーム９が設けられてお１、かつ、遮閉仮８の近傍にはジ
ルコニア酸素センサ７が付設されている。

ここで酸素センサ７は、差動アンプで構成される制御回
路（図示せず）を介して遮断板８の開閉モータ（図示せ
ず）に接続されてお１、この制御回路は酸素センサ７の
出力が２０ｐｐ−未満の場合に遮閉板開放のイネーブル
信号を出力し２０ｐｐｍを越えるとイネーブル信号を停
止するよう差動アンプとコントロール信号回路を備えて
なる。

以下、上記ランプアニール装置の駆動及びアニール操作
について説明する。

まず、格納室ｌの搬入口２を開いた状態２°で複数の半
導体基板（この例ではシリコンウェハ）がセットされた
カセット３が該格納室ｌ内に設置内蔵され、搬入口２が
閉鎖される（第１図参照）。

この状態でガス導入口５から窒素ガスを導入し、ガス排
出口６から排出して格納室ｌ内を窒素ガスでパージし残
留空気ことに酸素を排出する。この窒素ガスパージは少
なくとも酸素センサ７の出力が２０　ｐｐｍ未満となる
まで行われる。なおかかる窒素ガスパージに先立ってア
ニール室ｌＯ内ではガス導入口１２からガス排出口１４
へ窒素ガスが流通され、アニール室内は充分に窒素ガス
で置換された状態が維持されている。

搬送アーム９が駆動可能状態に設定されている際に、酸
素センサ７の出力が２０　ｐｐｍ未満になると、遮閉板
８が自動的に開放状態８°となり搬送アーム９が駆動し
、カセット３内に格納されている１枚の半導体基板４が
アニール室ｌＯのサセプタ２上に搬送載置される。搬送
が終了した搬送アーム９は元の位置に戻１、続いて遮閉
板８が閉鎖される。なお、搬送アーム９が駆動可能状態
に設定されていても酸素センサ７の出力が２０ｐｐｍ以
上の場合は、前記した制御回路により遮閉板８は開放さ
れず、搬送アーム９も駆動しない。

かかる状態下で、アニール室１０内でｌＯ秒程度窒素ガ
スのパージが行われた後、赤外線ランプ１５による加熱
が開始され半導体基板４のアニル処理が行われる。この
アニール処理は、例えばチタンでシリサイド化する場合
には、通常約６００〜７００℃下で３０秒程度行うのが
適している。

この後、アニール処理された一半導体基板は冷却のため
に３０秒程度放置され、酸素センサ７の出力が２０ｐｐ
ｍ未満に保たれていることを＠提として、遮閉阪８の開
放及び搬送アーム９の駆動によ１、カセット３の元の位
置に戻される。そして２枚目以降の半導体基板について
も上記と同様にして一枚づつアニール室へ搬送されて、
アニール処理が行われかつカセット３の元の位置に戻さ
れるここで通常、２枚目以降の半導体基板については格
納室１内での窒素ガスパージは必要かない。従て待機時
間なしに、連続的なアニール処理を行うことができ、処
理効率も向上する。しかし、酸素センサ７の出力が２０
　ｐｐＩＩを越えた際には、遮閉仮８が閉鎖状態とされ
るためアニール処理工程が停止し、この際に前述した窒
素ガスパージが行われることとなる。

（ト）発明の効果 この発明のランプアニール装置によればアニール室内へ
の空気ことに酸素の混入か防止又は著しく抑制された状
態で半導体基板のアニール処理が行われるため、半導体
基板への酸素による悪影響を著しく抑制することができ
る。

そして、上記状態が酸素センナによって管理されるため
、複数の半導体基板の連続的なアニール処理を信頼性良
く行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のランプアニール装置の一実施例を示
す構成説明図、第２図は従来の基本的なランプアニール
装置を例示する構成説明図である。 １・・・・・・半導体基板格納室、 ２・・・・・・半導体基板搬入口、 ３・・・・・・半導体基板格納カセット、４・・・・・
・半導体基板、 ５、夏２・・・・・・不活性ガス導入口、６．１４・・
・・・・不活性ガス排出口、７・・・・・・酸素センサ
、　８・・・・・・遮閉板、９・・・・・・搬送アーム
、ＩＯ・・・・・・アニール室、ＩＩ・・・・・・半導
体基板サセプタ、１３・・・・・・ガスバッファ板、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、閉鎖可能な半導体基板搬入口と不活性ガスの導入及
   び排出口を有し半導体基板格納手段を内蔵してなる半導
   体基板格納室と、不活性ガスの導入及び排出口を有し半
   導体基板支持手段と内蔵しかつランプ加熱手段を付設し
   てなるアニール室とを、開閉可能な遮閉板を介して接続
   一体化すると共に上記半導体基板格納室からアニール室
   内へ半導体基板を移送しうる搬送手段を備え、 上記遮閉板の開閉を制御しうる酸素センサを、上記半導
   体基板格納室内に付設したことを特徴とするランプアニ
   ール装置。