JPH04277618A - 半導体ウェハーのランプ式熱処理装置 - Google Patents
半導体ウェハーのランプ式熱処理装置Info
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- JPH04277618A JPH04277618A JP3968591A JP3968591A JPH04277618A JP H04277618 A JPH04277618 A JP H04277618A JP 3968591 A JP3968591 A JP 3968591A JP 3968591 A JP3968591 A JP 3968591A JP H04277618 A JPH04277618 A JP H04277618A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体工業における半導
体ウェハーのランプ式熱処理装置に関し、特に拡散・酸
化・アニール・成膜工程に使用するランプ式熱処理装置
に関する。
体ウェハーのランプ式熱処理装置に関し、特に拡散・酸
化・アニール・成膜工程に使用するランプ式熱処理装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の装置を図６の縦断面図を参照して
説明する。
説明する。
【０００３】従来の、この種の半導体ウェハーのランプ
式熱処理装置は、半導体ウェハー１を、内面を鏡面処理
を行った金属チャンバー２内に水平に保持し、上部に設
置したハロゲン又はキセノン等を封入した加熱ランプ３
の光を加熱源とし、透明な石英板４を透過する光によっ
て半導体ウェハー１を加熱する。通常、金属製チャンバ
ー２の下部には、半導体ウェハー１の温度測定の為に半
導体ウェハー温度測定用放射温度計５（以下、放射温度
計と略す）が設けられ、半導体ウェハー１が加熱ランプ
３により加熱され、金属製チャンバー下面のフィルター
６を透過した半導体ウェハー１の放射赤外線をモニター
し、半導体ウェハー１の温度を測定する。
式熱処理装置は、半導体ウェハー１を、内面を鏡面処理
を行った金属チャンバー２内に水平に保持し、上部に設
置したハロゲン又はキセノン等を封入した加熱ランプ３
の光を加熱源とし、透明な石英板４を透過する光によっ
て半導体ウェハー１を加熱する。通常、金属製チャンバ
ー２の下部には、半導体ウェハー１の温度測定の為に半
導体ウェハー温度測定用放射温度計５（以下、放射温度
計と略す）が設けられ、半導体ウェハー１が加熱ランプ
３により加熱され、金属製チャンバー下面のフィルター
６を透過した半導体ウェハー１の放射赤外線をモニター
し、半導体ウェハー１の温度を測定する。
【０００４】半導体ウェハー１は、上部から加熱ランプ
３による放射と、加熱ランプ３の金属チャンバー２内の
反射による赤外線で加熱される。半導体ウェハー１表面
と裏面を均一にランプ加熱した場合、半導体ウェハー１
の中心部と外周部では、熱伝達が異なる為、外周部が中
心部より低温になる。従って、半導体ウェハー１を均一
に加熱する為に、ランプ光の金属チャンバー２の鏡面反
射による熱供給を、中心部より外周部を多くする様に金
属チャンバー２の形状を決定する。半導体ウェハー１の
熱処理は、金属チャンバー２内に、ウェハー搬送装置９
によって半導体ウェハー１を運搬し、金属チャンバー２
内に設置された半導体ウェハー支持具１０上にセットさ
れる。半導体ウェハー支持具１０は、通常、半導体ウェ
ハーからの熱伝導を抑える為、接触面積が小さい針形状
の数本の石英等が用いられる。
３による放射と、加熱ランプ３の金属チャンバー２内の
反射による赤外線で加熱される。半導体ウェハー１表面
と裏面を均一にランプ加熱した場合、半導体ウェハー１
の中心部と外周部では、熱伝達が異なる為、外周部が中
心部より低温になる。従って、半導体ウェハー１を均一
に加熱する為に、ランプ光の金属チャンバー２の鏡面反
射による熱供給を、中心部より外周部を多くする様に金
属チャンバー２の形状を決定する。半導体ウェハー１の
熱処理は、金属チャンバー２内に、ウェハー搬送装置９
によって半導体ウェハー１を運搬し、金属チャンバー２
内に設置された半導体ウェハー支持具１０上にセットさ
れる。半導体ウェハー支持具１０は、通常、半導体ウェ
ハーからの熱伝導を抑える為、接触面積が小さい針形状
の数本の石英等が用いられる。
【０００５】次に、金属チャンバー２内をガス供給器１
１により、熱処理雰囲気にした後、所定の昇温速度で半
導体ウェハー１を加熱ランプ３の光により加熱する。半
導体ウェハー１の温度コントロールは、放射温度計５に
より半導体ウェハー１の裏面の中心の温度測定を行い、
Ｐ．Ｉ．Ｄ制御等を用いて、加熱ランプ３の出力を制御
する閉ループ制御が一般的に行われている。半導体ウェ
ハー１の熱処理面内均一性の調整は、半導体ウェハー１
を、実際に処理を行ってその結果によって補正する場合
と、半導体ウェハー１に熱電対等を固定した特殊な治具
を用いて行われる場合があり、複数の加熱ランプ３の出
力を変更する事により、半導体ウェハー１の熱処理面内
均一性を調整していた。また、熱処理装置は供給ガスの
フィルター６および排気口８，また加熱ランプ冷却用ガ
ス供給器７を備えている。
１により、熱処理雰囲気にした後、所定の昇温速度で半
導体ウェハー１を加熱ランプ３の光により加熱する。半
導体ウェハー１の温度コントロールは、放射温度計５に
より半導体ウェハー１の裏面の中心の温度測定を行い、
Ｐ．Ｉ．Ｄ制御等を用いて、加熱ランプ３の出力を制御
する閉ループ制御が一般的に行われている。半導体ウェ
ハー１の熱処理面内均一性の調整は、半導体ウェハー１
を、実際に処理を行ってその結果によって補正する場合
と、半導体ウェハー１に熱電対等を固定した特殊な治具
を用いて行われる場合があり、複数の加熱ランプ３の出
力を変更する事により、半導体ウェハー１の熱処理面内
均一性を調整していた。また、熱処理装置は供給ガスの
フィルター６および排気口８，また加熱ランプ冷却用ガ
ス供給器７を備えている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の半導体
ウェハーのランプ式熱処理装置は、被熱処理半導体ウェ
ハーに対し加熱ランプによる熱射を加熱源とするため、
半導体ウェハーの中心部と周辺部の熱供給が同じであっ
たとしても、外部への熱伝達が異なる為に半導体ウェハ
ー面内温度分布の調整が困難であり、特に、半導体ウェ
ハーの面内温度分布の不均一に起因する、半導体ウェハ
ー表面の結晶欠陥の発生の防止が困難であった。この問
題は、１１００℃以上の熱処理に顕著に現れ、ランプ加
熱式熱処理炉の半導体ウェハー昇降温時の温度制御、特
に、降温時の温度制御が困難であるという欠点のためで
ある。
ウェハーのランプ式熱処理装置は、被熱処理半導体ウェ
ハーに対し加熱ランプによる熱射を加熱源とするため、
半導体ウェハーの中心部と周辺部の熱供給が同じであっ
たとしても、外部への熱伝達が異なる為に半導体ウェハ
ー面内温度分布の調整が困難であり、特に、半導体ウェ
ハーの面内温度分布の不均一に起因する、半導体ウェハ
ー表面の結晶欠陥の発生の防止が困難であった。この問
題は、１１００℃以上の熱処理に顕著に現れ、ランプ加
熱式熱処理炉の半導体ウェハー昇降温時の温度制御、特
に、降温時の温度制御が困難であるという欠点のためで
ある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体ウェハー
のランプ式熱処理炉は、ハロゲンランプ、キセノンラン
プ等の加熱ランプの熱射を加熱源とし、所定の熱処理雰
囲気を維持する為のガス系と、被熱処理半導体ウェハー
と外気を遮断する熱処理チャンバーと、半導体ウェハー
を熱処理チャンバー内に搬送する半導体ウェハー搬送機
と、前記加熱ランプ・ガス系・ウェハー搬送機を制御す
る制御機器とより構成される半導体ウェハーのランプ式
熱処理装置において、被処理半導体ウェハーを熱処理時
に保持するシリコン、シリコンカーバイト等の材質の中
空リング状半導体ウェハー支持具を具備し、この支持具
のリング内部へ冷却ガスを供給し、この冷却ガスの流量
変化による温度変化を検知して前記ウェハー面内の温度
を均一に制御する温度制御装置を有している。
のランプ式熱処理炉は、ハロゲンランプ、キセノンラン
プ等の加熱ランプの熱射を加熱源とし、所定の熱処理雰
囲気を維持する為のガス系と、被熱処理半導体ウェハー
と外気を遮断する熱処理チャンバーと、半導体ウェハー
を熱処理チャンバー内に搬送する半導体ウェハー搬送機
と、前記加熱ランプ・ガス系・ウェハー搬送機を制御す
る制御機器とより構成される半導体ウェハーのランプ式
熱処理装置において、被処理半導体ウェハーを熱処理時
に保持するシリコン、シリコンカーバイト等の材質の中
空リング状半導体ウェハー支持具を具備し、この支持具
のリング内部へ冷却ガスを供給し、この冷却ガスの流量
変化による温度変化を検知して前記ウェハー面内の温度
を均一に制御する温度制御装置を有している。
【０００８】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
【０００９】図１は本発明の半導体ウェハーのランプ式
熱処理装置の実施例１の縦断面図、図２は図１の半導体
ウェハー支持具の斜視図である。又、図５は本発明のシ
ステム機構図である。本実施例では、半導体ウェハー搬
送機９により、金属チャンバー２内の半導体ウェハー支
持具１０ａ上に運搬された半導体ウェハー１が、ガス供
給器１１により金属チャンバー２内を空気から所定の熱
処理雰囲気に置換した後、熱処理を加熱ランプ３を用い
、透明石英板４を透過した光と、金属チャンバー２の反
射光で行う。半導体ウェハーの放射温度計５は半導体ウ
ェハー１の裏面中心に固定され、温度制御装置１２は加
熱ランプ３の出力を放射温度計５の出力により制御する
。放射温度計５は特定の波長の半導体ウェハー１の熱放
射をモニターする為に使用し、フィルター６にはシリコ
ン薄膜、石英等が用いられる。
熱処理装置の実施例１の縦断面図、図２は図１の半導体
ウェハー支持具の斜視図である。又、図５は本発明のシ
ステム機構図である。本実施例では、半導体ウェハー搬
送機９により、金属チャンバー２内の半導体ウェハー支
持具１０ａ上に運搬された半導体ウェハー１が、ガス供
給器１１により金属チャンバー２内を空気から所定の熱
処理雰囲気に置換した後、熱処理を加熱ランプ３を用い
、透明石英板４を透過した光と、金属チャンバー２の反
射光で行う。半導体ウェハーの放射温度計５は半導体ウ
ェハー１の裏面中心に固定され、温度制御装置１２は加
熱ランプ３の出力を放射温度計５の出力により制御する
。放射温度計５は特定の波長の半導体ウェハー１の熱放
射をモニターする為に使用し、フィルター６にはシリコ
ン薄膜、石英等が用いられる。
【００１０】本実施例では、半導体ウェハー支持具１０
ａは、熱処理される半導体ウェハー１の直径よりも５ｍ
ｍ〜１０ｍｍ程度大きい内径を有する中空リング状であ
り、シリコン又はシリコンカーバイト等の材質で構成さ
れ、リングの中心方向に向けて複数本の石英等の針状の
ピンを有し、半導体ウェハー１を保持する。半導体ウェ
ハー支持具１０ａの中空リング内部には、ガス供給器１
１より冷却用不活性ガスの供給が可能であり、冷却用不
活性ガスの流量は、流量変化による温度変化を検知して
温度制御装置１２により制御される。
ａは、熱処理される半導体ウェハー１の直径よりも５ｍ
ｍ〜１０ｍｍ程度大きい内径を有する中空リング状であ
り、シリコン又はシリコンカーバイト等の材質で構成さ
れ、リングの中心方向に向けて複数本の石英等の針状の
ピンを有し、半導体ウェハー１を保持する。半導体ウェ
ハー支持具１０ａの中空リング内部には、ガス供給器１
１より冷却用不活性ガスの供給が可能であり、冷却用不
活性ガスの流量は、流量変化による温度変化を検知して
温度制御装置１２により制御される。
【００１１】本実施例では、複数の加熱ランプ３を有し
、各加熱ランプ３の金属チャンバー２内における反射経
路は異なり、各々の加熱ランプ３の出力を調整する事に
より半導体ウェハー１の熱処理面内均一性は制御可能で
あるが、半導体ウェハー１の昇温時および温度安定時は
、半導体ウェハー支持具１０ａの内部は微量の不活性ガ
スを流し、半導体ウェハー支持具１０ａは半導体ウェハ
ー１と同時に加熱される為、半導体ウェハー１の外周部
における熱伝達は低下する。又、降温時も同様である。
、各加熱ランプ３の金属チャンバー２内における反射経
路は異なり、各々の加熱ランプ３の出力を調整する事に
より半導体ウェハー１の熱処理面内均一性は制御可能で
あるが、半導体ウェハー１の昇温時および温度安定時は
、半導体ウェハー支持具１０ａの内部は微量の不活性ガ
スを流し、半導体ウェハー支持具１０ａは半導体ウェハ
ー１と同時に加熱される為、半導体ウェハー１の外周部
における熱伝達は低下する。又、降温時も同様である。
【００１２】但し、半導体ウェハー支持具１０ａは、そ
の熱容量に対する表面積の割合が、半導体ウェハー１の
割合よりも小さい為、降温しにくい。従って、半導体ウ
ェハー１の温度と半導体ウェハー支持具１０ａの温度差
を一定に保つ為に、冷却用不活性ガス流量を温度制御装
置１２により制御し冷却する。なお、本実施例の加熱ラ
ンプ系，ガス系，搬送系等は全てシステムコントローラ
１３で制御される。
の熱容量に対する表面積の割合が、半導体ウェハー１の
割合よりも小さい為、降温しにくい。従って、半導体ウ
ェハー１の温度と半導体ウェハー支持具１０ａの温度差
を一定に保つ為に、冷却用不活性ガス流量を温度制御装
置１２により制御し冷却する。なお、本実施例の加熱ラ
ンプ系，ガス系，搬送系等は全てシステムコントローラ
１３で制御される。
【００１３】図３は本発明の実施例２の縦断面図である
。本実施例では、図４に示すように、半導体ウェハー支
持具１０ｂが２重のリング状となり接触している。リン
グ内部のガスの流れは、互いに逆方向であるが、流量は
同一である。本実施例では、半導体ウェハー支持具１０
ｂの冷却時に、半導体ウェハー支持具１０ｂの円周方向
における温度均一性が改善される。
。本実施例では、図４に示すように、半導体ウェハー支
持具１０ｂが２重のリング状となり接触している。リン
グ内部のガスの流れは、互いに逆方向であるが、流量は
同一である。本実施例では、半導体ウェハー支持具１０
ｂの冷却時に、半導体ウェハー支持具１０ｂの円周方向
における温度均一性が改善される。
【００１４】
【発明の効果】以上説明した様に本発明は、半導体ウェ
ハーのランプ式熱処理装置に中空リング状の半導体ウェ
ハー支持具を使用し、半導体ウェハー支持具内部の不活
性ガス流量を制御する事により、半導体ウェハーの熱処
理時における面内温度分布を改善し、結晶欠陥の発生を
防止できる効果がある。
ハーのランプ式熱処理装置に中空リング状の半導体ウェ
ハー支持具を使用し、半導体ウェハー支持具内部の不活
性ガス流量を制御する事により、半導体ウェハーの熱処
理時における面内温度分布を改善し、結晶欠陥の発生を
防止できる効果がある。
【図１】本発明の実施例１の縦断面図である。
【図２】図１の半導体ウェハー支持具の斜視図である。
【図３】実施例２の縦断面図である。
【図４】図３の半導体ウェハー支持具の斜視図である。
【図５】本発明のシステム構成図である。
【図６】従来の半導体ウェハーのランプ式熱処理装置の
縦断面図である。
縦断面図である。
１ 半導体ウェハー
２ 金属チャンバー
３ 加熱ランプ
４ 透明石英板
５ 放射温度計
６ フィルター
７ 加熱ランプ冷却用ガス供給器８ 排気
口 ９ 半導体ウェハー搬送装置 １０，１０ａ，１０ｂ 半導体ウェハー支持具１
１ ガス供給器 １２ 温度制御装置 １３ システムコントローラ
口 ９ 半導体ウェハー搬送装置 １０，１０ａ，１０ｂ 半導体ウェハー支持具１
１ ガス供給器 １２ 温度制御装置 １３ システムコントローラ
Claims (1)
- 【請求項１】 ハロゲンランプ、キセノンランプ等の
加熱ランプの熱射を加熱源とし、所定の熱処理雰囲気を
維持する為のガス系と、被熱処理半導体ウェハーと外気
を遮断する熱処理チャンバーと、半導体ウェハーを熱処
理チャンバー内に搬送する半導体ウェハー搬送機と、前
記加熱ランプ・ガス系・ウェハー搬送機を制御する制御
機器とより構成される半導体ウェハーのランプ式熱処理
装置において、被処理半導体ウェハーを熱処理時に保持
する中空リング状半導体ウェハー支持具を具備し、この
支持具のリング内部へ冷却ガスを供給し、この冷却ガス
の流量変化による温度変化を検知して前記ウェハー面内
の温度を均一に制御するための温度制御装置を有するこ
とを特徴とする半導体ウェハーのランプ式熱処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3968591A JPH04277618A (ja) | 1991-03-06 | 1991-03-06 | 半導体ウェハーのランプ式熱処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3968591A JPH04277618A (ja) | 1991-03-06 | 1991-03-06 | 半導体ウェハーのランプ式熱処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04277618A true JPH04277618A (ja) | 1992-10-02 |
Family
ID=12559928
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3968591A Pending JPH04277618A (ja) | 1991-03-06 | 1991-03-06 | 半導体ウェハーのランプ式熱処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04277618A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6413888B1 (en) * | 1997-12-10 | 2002-07-02 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Method and apparatus for preventing rapid temperature variation of wafers during processing |
-
1991
- 1991-03-06 JP JP3968591A patent/JPH04277618A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6413888B1 (en) * | 1997-12-10 | 2002-07-02 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Method and apparatus for preventing rapid temperature variation of wafers during processing |
| US6919541B2 (en) | 1997-12-10 | 2005-07-19 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Apparatus for preventing rapid temperature variation during wafer processing |
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