JPH0582527A - 半導体の熱処理装置 - Google Patents
半導体の熱処理装置Info
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- JPH0582527A JPH0582527A JP3241487A JP24148791A JPH0582527A JP H0582527 A JPH0582527 A JP H0582527A JP 3241487 A JP3241487 A JP 3241487A JP 24148791 A JP24148791 A JP 24148791A JP H0582527 A JPH0582527 A JP H0582527A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高解離圧元素含有ガスのリークを防止し、半
導体表面から高解離圧元素を脱離させずに熱処理を可能
とする熱処理装置を提供しようとするものである。 【構成】 半導体と処理ガス原料を収容する円筒容器
と、該円筒容器の開口を覆う蓋と、該蓋及び又は上記円
筒容器をそれぞれ昇降可能に支持する軸と、半導体並び
に処理ガス原料を加熱するヒータと、それらを収容する
チャンバーと、該チャンバーに接続する減圧排気系並び
に不活性ガス供給系とを備えた半導体の熱処理装置であ
る。
導体表面から高解離圧元素を脱離させずに熱処理を可能
とする熱処理装置を提供しようとするものである。 【構成】 半導体と処理ガス原料を収容する円筒容器
と、該円筒容器の開口を覆う蓋と、該蓋及び又は上記円
筒容器をそれぞれ昇降可能に支持する軸と、半導体並び
に処理ガス原料を加熱するヒータと、それらを収容する
チャンバーと、該チャンバーに接続する減圧排気系並び
に不活性ガス供給系とを備えた半導体の熱処理装置であ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体の熱処理装置に
関する。
関する。
【０００２】
【従来の技術】ＧａＡｓ，ＩｎＰ等の高解離圧元素を含
有する化合物半導体ウエハは、高温に曝されるとＡｓ，
Ｐ等が解離を起こし、ウエハ表面が荒れて結晶性を損な
うという問題があった。図２〜４は、これらの解離を抑
制するための従来装置である。図２の熱処理装置は、円
筒容器１８の下端の細管２にＡｓ，Ｐ等の高解離圧元素
単体１２を収容し、上部に半導体ウエハ１０を支持具１
１に固定して収容し、真空排気した後上端を封止する。
この円筒容器１８を下軸７で支持し、ヒータ１３，１４
からなる加熱炉内に配置する。そして、ヒータ１４で高
解離圧元素単体１２を加熱して所定の蒸気圧を保持し、
ヒータ１３で半導体ウエハ１０を加熱して熱処理を行う
ものである。
有する化合物半導体ウエハは、高温に曝されるとＡｓ，
Ｐ等が解離を起こし、ウエハ表面が荒れて結晶性を損な
うという問題があった。図２〜４は、これらの解離を抑
制するための従来装置である。図２の熱処理装置は、円
筒容器１８の下端の細管２にＡｓ，Ｐ等の高解離圧元素
単体１２を収容し、上部に半導体ウエハ１０を支持具１
１に固定して収容し、真空排気した後上端を封止する。
この円筒容器１８を下軸７で支持し、ヒータ１３，１４
からなる加熱炉内に配置する。そして、ヒータ１４で高
解離圧元素単体１２を加熱して所定の蒸気圧を保持し、
ヒータ１３で半導体ウエハ１０を加熱して熱処理を行う
ものである。
【０００３】図３の熱処理装置は、円筒容器１９内に半
導体ウエハ１０を支持具１１に固定して収容し、下端を
蓋２０で密閉し、蓋２０に設けた導管２１を介して真空
排気し、ヒータ２３で半導体ウエハ１０を熱処理温度ま
で加熱した後、蓋２０に設けた導管２２を介して、高解
離圧元素を含有するアルシンガス（ＡｓＨ3 ）やホスフ
ィンガス（ＰＨ3 ）等を供給して所定の蒸気圧を保持
し、熱処理を行うものである。その際に、蓋２０との隙
間よりガスがリークするので、センサ２４で常時測定監
視する。
導体ウエハ１０を支持具１１に固定して収容し、下端を
蓋２０で密閉し、蓋２０に設けた導管２１を介して真空
排気し、ヒータ２３で半導体ウエハ１０を熱処理温度ま
で加熱した後、蓋２０に設けた導管２２を介して、高解
離圧元素を含有するアルシンガス（ＡｓＨ3 ）やホスフ
ィンガス（ＰＨ3 ）等を供給して所定の蒸気圧を保持
し、熱処理を行うものである。その際に、蓋２０との隙
間よりガスがリークするので、センサ２４で常時測定監
視する。
【０００４】図４の熱処理装置は、円筒容器１の下端の
細管２にＡｓ，Ｐ等の高解離圧元素単体１２を収容し、
上部に半導体ウエハ１０を支持具１１に固定して収容す
る。この円筒容器１８は下軸７で支持され、ヒータ１
３，１４からなる加熱炉内に配置する。そして、円筒容
器１内を真空排気した後、不活性ガスを供給し、上軸２
１で支持された蓋１９を下降させて密閉する。その際、
円筒容器１の上端３は逆円錐台形状となし、蓋１９の円
錐台形状部２０を受け入れて密閉する。その後、ヒータ
１４で高解離圧元素単体１２を加熱して所定の蒸気圧を
保持し、ヒータ１３で半導体ウエハ１０を加熱して熱処
理を行うものである。
細管２にＡｓ，Ｐ等の高解離圧元素単体１２を収容し、
上部に半導体ウエハ１０を支持具１１に固定して収容す
る。この円筒容器１８は下軸７で支持され、ヒータ１
３，１４からなる加熱炉内に配置する。そして、円筒容
器１内を真空排気した後、不活性ガスを供給し、上軸２
１で支持された蓋１９を下降させて密閉する。その際、
円筒容器１の上端３は逆円錐台形状となし、蓋１９の円
錐台形状部２０を受け入れて密閉する。その後、ヒータ
１４で高解離圧元素単体１２を加熱して所定の蒸気圧を
保持し、ヒータ１３で半導体ウエハ１０を加熱して熱処
理を行うものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】大きな半導体ウエハを
熱処理するためには、大口径の円筒容器が必要となる
が、図２の熱処理装置では、大口径容器の上端を真空封
止することは困難であり、大口径化には限度がある。ま
た、アルシンガスやホスフィンガスを供給する、図３の
熱処理装置では、これらのガスが非常に毒性が強いた
め、リークガスを処理する装置を別途必要とし、その処
理を含めて安全化対策に相当の費用がかかる。図４の熱
処理装置においても、蓋との接合部から高解離圧元素ガ
スがリークして環境を汚染する危険があるとともに、該
リークによって半導体ウエハ表面から高解離圧元素が脱
離することがある。そこで、本発明は、上記の欠点を解
消し、高解離圧元素ガスのリークを防止し、半導体表面
から高解離圧元素を脱離させずに熱処理を可能とする熱
処理装置を提供しようとするものである。
熱処理するためには、大口径の円筒容器が必要となる
が、図２の熱処理装置では、大口径容器の上端を真空封
止することは困難であり、大口径化には限度がある。ま
た、アルシンガスやホスフィンガスを供給する、図３の
熱処理装置では、これらのガスが非常に毒性が強いた
め、リークガスを処理する装置を別途必要とし、その処
理を含めて安全化対策に相当の費用がかかる。図４の熱
処理装置においても、蓋との接合部から高解離圧元素ガ
スがリークして環境を汚染する危険があるとともに、該
リークによって半導体ウエハ表面から高解離圧元素が脱
離することがある。そこで、本発明は、上記の欠点を解
消し、高解離圧元素ガスのリークを防止し、半導体表面
から高解離圧元素を脱離させずに熱処理を可能とする熱
処理装置を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体と処理
ガス原料を収容する円筒容器と、該円筒容器の開口端を
覆う蓋と、該蓋及び又は上記円筒容器をそれぞれ昇降可
能に支持する軸と、半導体並びに処理ガス原料を加熱す
るヒータと、それらを収容するチャンバーと、該チャン
バーに接続する減圧排気系並びに不活性ガス供給系とを
備えた半導体の熱処理装置である。なお、上記円筒容器
からの高解離圧元素ガスリークをより完全に防止するた
めに、上記円筒容器の開口端を逆円錐台形状となし、上
記蓋の底部を該開口端に接する円錐台形状となし、か
つ、上記蓋の内周を上記円筒容器の外周と接する大きさ
にすることが好ましい。また、蓋若しくは円筒容器の支
持軸に可動部分を設けることにより、円筒容器と蓋の微
妙な軸のずれや円筒容器の傾斜の補正を可能とすること
が好ましい。
ガス原料を収容する円筒容器と、該円筒容器の開口端を
覆う蓋と、該蓋及び又は上記円筒容器をそれぞれ昇降可
能に支持する軸と、半導体並びに処理ガス原料を加熱す
るヒータと、それらを収容するチャンバーと、該チャン
バーに接続する減圧排気系並びに不活性ガス供給系とを
備えた半導体の熱処理装置である。なお、上記円筒容器
からの高解離圧元素ガスリークをより完全に防止するた
めに、上記円筒容器の開口端を逆円錐台形状となし、上
記蓋の底部を該開口端に接する円錐台形状となし、か
つ、上記蓋の内周を上記円筒容器の外周と接する大きさ
にすることが好ましい。また、蓋若しくは円筒容器の支
持軸に可動部分を設けることにより、円筒容器と蓋の微
妙な軸のずれや円筒容器の傾斜の補正を可能とすること
が好ましい。
【０００７】
【作用】図１は、本発明の１具体例である半導体ウエハ
の熱処理装置の断面図である。円筒容器１の先端に細管
２を接続し、開口端３を逆円錐台形状となし、細管２内
に高解離圧元素単体１２を収容し、上方には半導体ウエ
ハ１０を支持具１１に固定して収容する。なお、ウエハ
支持具１１を取り替えて半導体インゴットを熱処理する
ことも可能である。円筒容器１の開口端３は逆円錐台形
状として、蓋４の円錐台形状の底部５を接受可能とす
る。この円筒容器１は、下軸７で支持され、ヒータ１
３，１４を備えたチャンバー１５内に配置する。他方、
蓋４は、円筒容器１の上部を覆うように円筒部６を設け
て排気ガスリアクタンスを減少させることによりガスリ
ークを抑制する。なお、蓋４と円筒容器１の間隙にニカ
フィルム等を接着してガスリークをより完全に防止する
ことも可能である。そして、蓋４は、可動バネ９を備え
た上軸８で昇降及び水平方向への回転を可能とすること
により、円筒容器１と蓋４の微妙な軸ずれや円筒容器１
の傾斜を補正して、両者の接合の密着性を確保するのに
役立つ。そして、チャンバー１５の底部には、真空排気
系に接続するための導管１６、及び、不活性ガスを供給
するための導管１７を接続する。図１の熱処理装置は、
縦型の円筒容器を使用する場合を説明したが、横型に配
置することも可能である。その際は、上軸に付設する可
動バネである必要はない。
の熱処理装置の断面図である。円筒容器１の先端に細管
２を接続し、開口端３を逆円錐台形状となし、細管２内
に高解離圧元素単体１２を収容し、上方には半導体ウエ
ハ１０を支持具１１に固定して収容する。なお、ウエハ
支持具１１を取り替えて半導体インゴットを熱処理する
ことも可能である。円筒容器１の開口端３は逆円錐台形
状として、蓋４の円錐台形状の底部５を接受可能とす
る。この円筒容器１は、下軸７で支持され、ヒータ１
３，１４を備えたチャンバー１５内に配置する。他方、
蓋４は、円筒容器１の上部を覆うように円筒部６を設け
て排気ガスリアクタンスを減少させることによりガスリ
ークを抑制する。なお、蓋４と円筒容器１の間隙にニカ
フィルム等を接着してガスリークをより完全に防止する
ことも可能である。そして、蓋４は、可動バネ９を備え
た上軸８で昇降及び水平方向への回転を可能とすること
により、円筒容器１と蓋４の微妙な軸ずれや円筒容器１
の傾斜を補正して、両者の接合の密着性を確保するのに
役立つ。そして、チャンバー１５の底部には、真空排気
系に接続するための導管１６、及び、不活性ガスを供給
するための導管１７を接続する。図１の熱処理装置は、
縦型の円筒容器を使用する場合を説明したが、横型に配
置することも可能である。その際は、上軸に付設する可
動バネである必要はない。
【０００８】次に、半導体ウエハの熱処理手順を説明す
る。まず、円筒容器１に高解離圧元素単体１２及び半導
体ウエハ１０を収容し、下軸７で円筒容器１をチャンバ
ー１５内に配置して密閉する。次いで、チャンバー１５
内を真空排気してから、上軸８を下降させて円筒容器１
の開口端３に蓋４の円錐台形状の底部５を当接し、荷重
を加えて密閉する。そして、チャンバー１５内に不活性
ガスを導入して所定の圧力を保持した後、ヒータ１４及
び１３で高解離圧元素単体１２及び半導体ウエハ１０を
加熱してチャンバー１５内に高解離圧元素ガスの所定の
蒸気圧を保持し、かつ、半導体ウエハ１０を処理温度に
保持する。その際、チャンバー１５内に不活性ガス圧力
は、円筒容器１内の高解離圧元素ガスの蒸気圧より高く
設定することにより、ガスリークを防止することができ
る。高解離圧元素ガスの下における熱処理が終了する
と、ヒータ１３，１４を停止して冷却し、円筒容器１と
蓋４を離してから、チャンバー１５内を一旦真空排気
し、その後、不活性ガスでチャンバー１５内を大気圧に
戻してからチャンバー１５を開放して半導体ウエハを取
り出す。
る。まず、円筒容器１に高解離圧元素単体１２及び半導
体ウエハ１０を収容し、下軸７で円筒容器１をチャンバ
ー１５内に配置して密閉する。次いで、チャンバー１５
内を真空排気してから、上軸８を下降させて円筒容器１
の開口端３に蓋４の円錐台形状の底部５を当接し、荷重
を加えて密閉する。そして、チャンバー１５内に不活性
ガスを導入して所定の圧力を保持した後、ヒータ１４及
び１３で高解離圧元素単体１２及び半導体ウエハ１０を
加熱してチャンバー１５内に高解離圧元素ガスの所定の
蒸気圧を保持し、かつ、半導体ウエハ１０を処理温度に
保持する。その際、チャンバー１５内に不活性ガス圧力
は、円筒容器１内の高解離圧元素ガスの蒸気圧より高く
設定することにより、ガスリークを防止することができ
る。高解離圧元素ガスの下における熱処理が終了する
と、ヒータ１３，１４を停止して冷却し、円筒容器１と
蓋４を離してから、チャンバー１５内を一旦真空排気
し、その後、不活性ガスでチャンバー１５内を大気圧に
戻してからチャンバー１５を開放して半導体ウエハを取
り出す。
【０００９】このようにして、本発明の熱処理装置は、
容器を真空封止する必要がなくなり、大口径の容器の使
用を容易にした。容器の密閉は、チャンバー全体を真空
排気した後に行うため、真空封止と同様の効果を期待す
ることができる。また、アルシンガスやホスフィンガス
などの毒性の強いガスを使用する必要がないので、安全
対策に必要な設備を大幅に軽減することができる。さら
に、容器内の高解離圧元素ガスの蒸気圧よりチャンバー
内の不活性ガス圧力を高くすることにより、高解離圧元
素ガスのリークを容易に防止することができる。さらに
また、容器と蓋の構造を上記のようにすることにより、
ガスリークの防止をより確実にすることができる。他
方、ガスリークの防止は、容器内の高解離圧元素ガス圧
の保持につながり、半導体結晶表面からの高解離圧元素
の脱離を抑制することができる。
容器を真空封止する必要がなくなり、大口径の容器の使
用を容易にした。容器の密閉は、チャンバー全体を真空
排気した後に行うため、真空封止と同様の効果を期待す
ることができる。また、アルシンガスやホスフィンガス
などの毒性の強いガスを使用する必要がないので、安全
対策に必要な設備を大幅に軽減することができる。さら
に、容器内の高解離圧元素ガスの蒸気圧よりチャンバー
内の不活性ガス圧力を高くすることにより、高解離圧元
素ガスのリークを容易に防止することができる。さらに
また、容器と蓋の構造を上記のようにすることにより、
ガスリークの防止をより確実にすることができる。他
方、ガスリークの防止は、容器内の高解離圧元素ガス圧
の保持につながり、半導体結晶表面からの高解離圧元素
の脱離を抑制することができる。
【００１０】
【実施例】図１の熱処理装置内でＧａＡｓの４インチウ
エハを熱処理した。まず、容器の細管に金属Ａｓを投入
し、カーボンで作製された平置き型の支持具に鏡面状態
まで研磨された上記のウエハを設置し、容器と蓋の接合
部にニカフィルムを接着した石英製容器に収容し、該容
器をチャンバー内に配置した後、チャンバー全体を約
２．７×１０-4Ｐａまで排気した。次いで、下軸を駆動
して蓋を当接し上軸に荷重をかけて密着させた。その
後、チャンバー内に窒素ガスを数ａｔｍ以上印加してか
ら、ウエハ部をＧａＡｓの融点直下の１２００℃、細管
の金属Ａｓを６１０℃まで昇温し、８時間そのまま焼鈍
した。その後、ヒータを約毎分５℃の速度で室温まで冷
却し、再びチャンバー内圧力を約２．７×１０-4Ｐａま
で排気してから、蓋を開き大気圧に戻してウエハを取り
出してその表面を観察したところ、ウエハ表面からのＡ
ｓの脱離跡は見られず、真空封止した場合と同様である
ことが確認された。また、ＩｎＰ粉末を細管に投入して
細管部とウエハ部を同一温度、時間変化に設定して、Ｉ
ｎＰウエハを熱処理したところ、上記と同様の効果が確
認された。
エハを熱処理した。まず、容器の細管に金属Ａｓを投入
し、カーボンで作製された平置き型の支持具に鏡面状態
まで研磨された上記のウエハを設置し、容器と蓋の接合
部にニカフィルムを接着した石英製容器に収容し、該容
器をチャンバー内に配置した後、チャンバー全体を約
２．７×１０-4Ｐａまで排気した。次いで、下軸を駆動
して蓋を当接し上軸に荷重をかけて密着させた。その
後、チャンバー内に窒素ガスを数ａｔｍ以上印加してか
ら、ウエハ部をＧａＡｓの融点直下の１２００℃、細管
の金属Ａｓを６１０℃まで昇温し、８時間そのまま焼鈍
した。その後、ヒータを約毎分５℃の速度で室温まで冷
却し、再びチャンバー内圧力を約２．７×１０-4Ｐａま
で排気してから、蓋を開き大気圧に戻してウエハを取り
出してその表面を観察したところ、ウエハ表面からのＡ
ｓの脱離跡は見られず、真空封止した場合と同様である
ことが確認された。また、ＩｎＰ粉末を細管に投入して
細管部とウエハ部を同一温度、時間変化に設定して、Ｉ
ｎＰウエハを熱処理したところ、上記と同様の効果が確
認された。
【００１１】
【発明の効果】本発明は、上記の構成を採用することに
より、大口径の半導体結晶についても、ガスリークを起
こすことなく、容易に熱処理することができ、半導体結
晶表面からの高解離圧元素の脱離を確実に抑制すること
ができるようになった。
より、大口径の半導体結晶についても、ガスリークを起
こすことなく、容易に熱処理することができ、半導体結
晶表面からの高解離圧元素の脱離を確実に抑制すること
ができるようになった。
【図１】本発明の１具体例である熱処理装置の断面図で
ある。
ある。
【図２】従来の真空封止型の熱処理装置の断面図であ
る。
る。
【図３】従来の雰囲気ガス供給型の熱処理装置の断面図
である。
である。
【図４】従来の蓋付き容器を使用した熱処理装置の断面
図である。
図である。
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体と処理ガス原料を収容する円筒容
器と、該円筒容器の開口を覆う蓋と、該蓋及び又は上記
円筒容器をそれぞれ昇降可能に支持する軸と、半導体並
びに処理ガス原料を加熱するヒータと、それらを収容す
るチャンバーと、該チャンバーに接続する減圧排気系並
びに不活性ガス供給系とを備えた半導体の熱処理装置。 - 【請求項２】 上記円筒容器の開口端を逆円錐台形状と
なし、上記蓋の底部を該開口端に接する円錐台形状とな
し、かつ、上記蓋の内周を上記円筒容器の外周と接する
大きさにしたことを特徴とする請求項１記載の半導体ウ
エハの熱処理装置。 - 【請求項３】 上記蓋若しくは上記円筒容器の支持軸に
可動部分を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載
の半導体ウエハの熱処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3241487A JP3072659B2 (ja) | 1991-09-20 | 1991-09-20 | 半導体の熱処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3241487A JP3072659B2 (ja) | 1991-09-20 | 1991-09-20 | 半導体の熱処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0582527A true JPH0582527A (ja) | 1993-04-02 |
| JP3072659B2 JP3072659B2 (ja) | 2000-07-31 |
Family
ID=17075051
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3241487A Expired - Lifetime JP3072659B2 (ja) | 1991-09-20 | 1991-09-20 | 半導体の熱処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3072659B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8025729B2 (en) | 2005-07-01 | 2011-09-27 | Freiberger Compound Materials Gmbh | Device and process for heating III-V wafers, and annealed III-V semiconductor single crystal wafer |
-
1991
- 1991-09-20 JP JP3241487A patent/JP3072659B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8025729B2 (en) | 2005-07-01 | 2011-09-27 | Freiberger Compound Materials Gmbh | Device and process for heating III-V wafers, and annealed III-V semiconductor single crystal wafer |
| US9181633B2 (en) | 2005-07-01 | 2015-11-10 | Freiberger Compound Materials Gmbh | Device and process for heating III-V wafers, and annealed III-V semiconductor single crystal wafer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3072659B2 (ja) | 2000-07-31 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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