JPH0510354Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、ウエハー上で発生する大きな対流を
ウエハー全面にわたつて防止し、ウエハーの温度
むらをなくす事の出来る半導体製造装置の均一加
熱構造に関するもので、さらに詳述すれば、熱処
理室１内にウエハー２をほぼ水平に配置し、ウエ
ハー２の周囲を取り囲むように環状遮蔽物３を配
設するとともに、ウエハー２の表裏両面に極く近
接させて対流防止板４を配設し、上下の対流防止
板４に環状遮蔽物３を当接し、上下の対流防止板
４と環状遮蔽物３とでウエハー２を閉じ込める閉
空間５を形成して成る事を特徴とする半導体製造
装置の均一加熱構造に係るものである。

半導体製造工程において、一般にイオン打込み
後、ウエハー２′を急速に加熱してイオンの活性
化その他種々の熱処理を施すものである。このよ
うな加熱方法としては、従来では第３図に示すよ
うに単にウエハー２′の下方に熱源７′（例えば電
熱線′）を配置してウエハー２′の加熱を行うだけ
であつたが、その場合ウエハー２′上に大きく、
且つ、複雑な対流が生じ、ウエハー２′に温度む
らが生じ、製品の品質むらの原因になるという欠
点があつた、又、GaAs，InPなどの化合物半導
体や蒸気圧の高い物質を含むウエハー２′を熱処
理する場合、その蒸気が装置内壁に蒸着し、次ロ
ツトのウエハー２′の汚染の原因となるという欠
点はもとより、高蒸気圧物質の蒸発により、目的
のウエハー２′の物性が損なわれるという欠点が
あつた。そこで、ウエハー２′の表面に保護皮膜
１６′を形成し、保護皮膜１６′付きのウエハー
２′を熱処理し、熱処理後保護皮膜１６′を除去す
るという面倒な作業を採用していた。

本考案は、かかる従来例の熱処理の欠点に鑑み
てなされたもので、その目的とするところは、第
１にウエハー上の対流発生を防止し、ウエハーの
温度むらをなくすことが出来、第２に保護皮膜な
しでもウエハーの熱処理をする事のできる半導体
製造装置の均一加熱構造を提供するにある。

以下、本考案の第１実施例を第１図に従つて詳
述する。熱処理容器本体８には通光窓５を形成し
てあり、２枚の厚手の耐圧、耐熱性に優れた（例
えば合成石英のような）窓用ガラス板９が一定の
間隔を開けて上下に嵌め込まれており、熱処理容
器Ａを構成している。ここで窓用ガラス板９間が
熱処理室１となつていて熱処理容器本体８と窓用
ガラス板９との間にＯリング１０を嵌め込んであ
り、熱処理室１を高圧にしてもリークが生じない
ように構成してある。熱処理容器本体８には熱処
理室１に通ずるガス供給路１１とガス排出路１２
とを設けてあり、それぞれにバルブ１３を設けて
ガスの流量や熱処理室１内の気圧調整を行つてい
る。窓用ガラス板９の外側には主熱源７となる例
えばハロゲンランプを配設してあつて、窓用ガラ
ス板９を通して熱処理室１内に熱を供給するよう
になつている。熱処理室１内について説明する
と、図中下側の窓用ガラス板９の上方に薄手の耐
熱性載置用ガラス板が配置されており、これが下
側の対流防止板４であり、支持金具２０にて浮か
されている。下側の対流防止板４の上面には0.2
mm程度の微小突起１５が設けられており、微小突
起１５上にウエハー２が載置されるようになつて
いる。ウエハー２の表面には保護皮膜１６′が形
成されていないものを用いる。ウエハー２の周囲
にはウエハー２を取り囲むようにリング１０状の
プリズム３ａを配置してあつて、このプリズム３
ａが環状遮蔽物３で副熱源１７となる。プリズム
３ａの斜面１４は阻面となつていてこの面を反射
面としてある。さらに、ウエハー２の上方に薄手
の耐熱性保護ガラス板が配置されており、これが
上側の対流防止板４で、吊持用金具２１にて吊持
されている。熱処理容器本体８は上下に２分割さ
れており、開成状態にてウエハー２を下側の対流
防止板４の微小突起１５上にセツトし、然る後閉
成して熱処理室１内を気密状態にする。熱処理容
器本体８を閉成するとリング１０状のプリズム３
ａの頂点が上側の対流防止板４の下面に当接して
押し上げ、上側の対流防止板４、プリズム３ａ及
び下側の対流防止板４とで一つの狭い閉空間５を
形成する。（この場合上側の対流防止板４、プリ
ズム３ａ及び下側の対流防止板４からウエハー２
迄の距離はほぼ等しくなるように設定されるのが
望ましい。）而して、熱処理室１内の空気をアニ
ール用の不活性ガスなどと置換する。この場合熱
処理室１内の気圧は大気圧より高められ、30Kg／
cm²程度に保持される。次いで主熱源７に通電し、
窓用ガラス板９、上下の対流防止板４を通してウ
エハー２の表裏両面を所定の温度迄急速に加熱す
る。この時ウエハー２が狭い閉空間５に閉じ込め
られているため、ウエハー２の表面及び側面にて
大きな対流が全く発生せず、（ウエハー２表面で
生ずる大きな対流は温度むらの原因となる。）輻
射熱のみによる加熱となつて温度の均一化が達成
出来るものである。これと同時に主熱源７から赤
外線の一部はプリズム３ａに入射し、斜面１４に
反射されてウエハー２の周縁部を加熱する。これ
により、従来のようにウエハー２の中心部分の熱
が周縁部から逃げ、周縁部の温度が中心部より低
下するというようなことがなく、ウエハー２のほ
ぼ全面を均一な温度に加熱することができるもの
である。また、ここで主熱源７は、外部からの加
熱であるため、従来のような内部加熱の場合と違
つてウエハー２表面が加熱材料に汚染されず、高
い清浄度が得られるものである。又、高圧下での
熱処理であるため、例えばGaAs、InP等の化合
物半導体やその他高い蒸気圧を有する物質を含む
ウエハー２を熱処理しても、これら高蒸気圧物質
のウエハー２表面からの蒸発がほぼ防止できるも
のであるが、高圧下でも僅かながら蒸発が起こる
ものであり、この蒸発物質は上側の対流防止板４
に蒸着して装置内部に蒸着しない。従つて、上側
の対流防止板４を取り替えれば装置内部の汚染は
全くなくなるものである。

次に本考案の第２実施例について説明すると、
プリズム３ａの代わりにウエハー２を取り囲むよ
うに石英環１８を配置し、石英環１８の周囲に高
周波加熱用のインダクシヨンコイル１９を１乃至
数巻配設する。ここで、石英環１８が環状遮蔽物
３となる。ウエハー２の周縁部は高周波加熱によ
り積極的に加熱され、ウエハー２の均一加熱を行
うことが出来るものである。この場合も石英環１
８、下側の対流防止板４及び上側の対流防止板４
にてウエハー２をを取り囲む閉空間５を構成す
る。

本考案は、叙上のように熱処理室内にウエハー
をほぼ水平に配置し、ウエハーの周囲を取り囲む
ように環状遮蔽物を配設するとともに、ウエハー
の表裏面に極く近接させて対流防止板を配設して
あるので、ウエハーと上下の対流防止板との間に
は対流を起こしえない程の微小間隙しかなく、ウ
エハーの加熱は専ら輻射熱のみとなり、対流によ
る温度むらの発生を防止できるものであり、加え
て、上下の対流防止板に環状遮蔽物を当接し、上
下の対流防止板と環状遮蔽物とでウエハーを閉じ
込める閉空間を形成してあるので、閉空間内と閉
空間外との不活性ガスの対流が遮断され、ウエハ
ーの完全な均一加熱が可能となるものである。更
に、ウエハーが前述の閉空間に閉じ込められて入
るため、たとえウエハーから僅かの高蒸気圧物質
が蒸発したとしても上側の対流防止板に蒸着して
装置内部に蒸着するということがなく、装置内部
の清浄度を保持する事ができるものであり、従来
のようにウエハーの表面に保護皮膜を形成しなけ
ればならないと言うような迂遠な作業を排除する
事が出来るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図……本考案の第一実施例の縦断面図、第
２図……本考案の第２実施例の一部分の縦面図、
第３図……従来の熱処理状態の縦断面図。 １……熱処理室、２……ウエハー、３……環状
遮蔽物、４……対流防止板、５……閉空間。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 熱処理室内にウエハーをほぼ水平に配置し、
   ウエハーの周囲を取り囲むように環状遮蔽物を
   配設するとともに、ウエハーの表裏面に極く近
   接させて対流防止板を配設し、上下の対流防止
   板に環状遮蔽物を当接し、上下の対流防止板と
   環状遮蔽物とでウエハーを閉じ込める閉空間を
   形成してなる半導体製造装置の均一加熱構造。 (2) 熱処理室を気密室とし、熱処理時に熱処理室
   内の気圧を大気圧以上に保持して成る事を特徴
   とする実用新案登録請求の範囲第１項に記載の
   半導体製造装置の均一加熱構造。 (3) 対流防止板をガラス板とすると共にウエハー
   の表裏両面か露出するように熱処理室に通光窓
   を開成し、熱処理室の外部にて通光窓を臨む位
   置に熱源を配置して成ることを特徴とする実用
   新案登録請求の範囲第１項に記載の半導体製造
   装置の均一加熱構造。