JPH06151413A - 熱処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、高品質の薄膜形成を含む熱処理を信
頼性高く実現し得る熱処理装置を提供することを目的と
する。 【構成】本発明は、薄膜形成もしくは熱処理を行う基板
４を加熱するための輻射光８を発生する発熱体１と、こ
の発熱体１からの輻射光８を透過できる材料で一部もし
くは全部が構成された透過窓２と、この透過窓２が構成
の一部となっている前記基板４の雰囲気を維持する熱処
理室１０と、この熱処理室１０内に在って前記基板４を
支持する基板固定台５と、前記熱処理室１０内へ前記基
板４を処理するための処理ガス６を導入するガス導入部
とから成る熱処理装置において、輻射光８の照射中に前
記発熱体１と前記基板固定台５との相対位置を制御でき
る位置制御手段を設けて構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば基板等の被処理
体の薄膜形成工程を含む熱処理を、輻射光照射中に発熱
体と被処理体固定台との相対位置を制御、すなわちこれ
らの相対位置を変動・制御することによって、発熱体か
らの輻射光強度の位置による不均一さを補償し、被処理
体表面上での輻射光強度を均一化しながら実現するため
の熱処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子デバイス製造過程では複数回の薄膜
形成を含む熱処理工程を必要とする。例えば、Ｓｉを用
いたＭＯＳ（metal oxide semiconductor ）デバイス製
造におけるゲート絶縁膜形成の基本的は工程を考えた場
合、ゲート絶縁膜を形成するために下地Ｓｉ表面を熱酸
化・窒化する工程や、ゲート電極膜等の膜中不純物を活
性化するために焼鈍する工程等が必要である。これらの
工程には通常石英管を熱処理室とした電気抵抗加熱方式
の電気炉や、主にステンレスやアルミニウム等で熱処理
室が構成され、かつ、石英製の光透過窓が設けられた赤
外線等の光照射加熱方式を利用した熱処理装置が用いら
れる。両者とも、石英製の熱処理室もしくはその一部と
なっている透過窓を透過してくる輻射光が基板加熱用の
熱源となっている。なお、熱処理室へは基板を処理する
ための窒素や酸素、アンモニア、酸化窒素、シラン、フ
ォスフィン等の処理ガスを供給できるようになってい
る。熱処理室内に挿入された基板は、輻射光によって所
要の温度に加熱され、導入された処理ガスとの反応によ
って薄膜形成工程を含む熱処理が実現される。通常、発
熱体から発せられた輻射光の強度は、これら発熱体から
の位置（相対位置）によって違いがあり、このため基板
表面上での輻射光強度は不均一となり、結局、基板温度
の不均一さに伴う形成膜厚の変動や不純物の不均一な拡
散等を引き起こすため、極めて重要な問題となってい
た。

【０００３】特に、石英製の光透過窓が設けられた赤外
線等の光照射加熱方式を利用した熱処理装置は、石英管
を熱処理室とした電気抵抗加熱方式の電気炉に比べて、
小さい面積の発熱体から極めて高温の輻射光を照射する
ため、輻射光強度の位置的変動は極めて大きく、精密な
温度制御を要する膜形成を含む熱処理を実施する上で大
きな障害となってきた。しかも、基板表面上は、種々の
異なる材料でパターニングされた微小凹凸で構成されて
おり、輻射光強度の不均一性は、より一層の温度不均一
性を引き起こすため、例えば酸化・窒化絶縁膜等の極薄
膜を信頼性高く形成することが困難であるという、実用
上極めて深刻な問題となっていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この様に従来技術で
は、輻射光強度の位置的変動が極めて大きく、基板表面
上の温度分布が不均一となり、精密な温度制御を要する
膜形成を含む熱処理を制御性・信頼性高く実現すること
は困難であった。

【０００５】本発明はこの様な事情に鑑みて成されたも
のであり、その目的とするところは、高品質の薄膜形成
を含む熱処理を信頼性高く実現し得る熱処理装置を提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明はこの様な課題を
解決するものであり、輻射光照射中に発熱体と被処理体
固定台との相対位置を制御、すなわちこれらの相対位置
を変動・制御することによって、発熱体からの輻射光強
度の位置による不均一さを補償し、被処理体表面上での
輻射光強度を均一化しながら、安定した制御性の高い膜
形成を含む熱処理を実現するものである。

【０００７】

【作用】本発明は、発熱体からの輻射光強度の位置によ
る不均一さを補償し、被処理体表面上での輻射光強度を
均一に、安定に制御できることから、発熱体からの輻射
光強度の不均一さや被処理体表面状態の差異による不均
一な温度上昇の影響を軽減することが可能であり、極め
て高品質の膜形成を含む熱処理を信頼性高く実現でき
る。

【０００８】

【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。

【０００９】実施例として、ＭＯＳダイオード形成工程
の内、Ｓｉ基板上へ熱酸化・窒化膜を形成する工程を例
に、本発明の熱処理装置の構成とその利用方法について
説明する。

【００１０】図１は、本発明に係わる熱処理装置の１実
施例を示す概略構成図である。同図において、１は発熱
体、２は透過窓、３は熱処理室部分壁、４は被処理体で
ある基板、５は基板固定台、６は処理ガス、７は処理済
み廃ガス、８は輻射光、９は相対位置変化、１０は熱処
理室である。

【００１１】熱処理室部分壁３と共に熱処理室１０を構
成している透過窓２は、その外側に設置されている赤外
線ランプや電熱体等の発熱体１からの輻射光８を透過で
きる溶融石英等の材料で構成されている。基板固定台５
に支持されたＳｉ等の基板４は、熱処理室１０内の所要
の位置へ設置され、所要の温度へ発熱体１の輻射光８に
よって昇温された後、例えば窒素や酸素、アンモニア、
酸化窒素、シラン、フォスフィン等の処理ガス６を処理
ガス導入系（図示省略）から導入することによって膜形
成を含む熱処理を行う。なお、処理済みの処理ガス６は
処理済み廃ガス７となって排出される。しかしながら、
この様な処理方法では、発熱体１から発せられた輻射光
８の強度分布の位置的変動が、直接、基板４上の表面温
度分布の不均一さとなる。そこで、発熱体１と基板固定
台５の相対的位置関係を制御する手段（駆動機構は図示
省略）によって、相対位置変化９を与えることにより、
前記輻射光強度の不均一性を補償し、基板４表面の温度
分布を均一に、かつ安定に維持することが可能である。
なお、発熱体１と基板固定台５の相対位置変化９は、発
熱体１か基板固定台５のどちらか一方、もしくは両方
を、左右・上下方向等に高速で変動（振動）させること
によって実現できる。この様な構成により、基板４の温
度分布を均一に、安定に維持しながら、所要の膜形成を
含む熱処理を実行することが可能となった。この様に、
発熱体１と基板固定台５の相対的位置関係を制御する手
段を有した構成になっているため、発熱体からの輻射光
強度の位置による不均一さを補償し、基板４の表面上で
の輻射光強度を均一化しながら、安定した制御性の高い
膜形成を含む熱処理を信頼性高く実現することができ
る。

【００１２】以上述べた実施例はゲート絶縁膜形成工程
を例に説明したものであるが、これ以外にもヘテロ接合
デバイスや配線用接合部の形成、その他各種の熱処理や
薄膜形成に本発明が適用できることは言うまでもない。
また、発熱体を基板裏面側にも増設した場合でも、さら
に、基板を多数枚一括処理できるような構成にした装置
構成の場合でも本発明が適用でき、本発明の主旨を逸脱
するものではない。

【００１３】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、極め
て高品質の薄膜形成を含む熱処理を信頼性高く実現でき
る。

【００１４】本発明は、高品質のゲート酸化・窒化膜形
成を始めとして、様々な高品質ヘテロ接合膜形成や熱処
理等を信頼性高く実現する上で非常に有効である。した
がって、本発明を実施することによる工業上の利点は極
めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる熱処理装置の一実施例を示す構
成説明図である。

【符号の説明】

１…発熱体、２…透過窓、３…熱処理室部分壁、４…基
板、５…基板固定台、６…処理ガス、７…処理済み廃ガ
ス、８…輻射光、９…相対位置変化、１０…熱処理室。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 薄膜形成もしくは熱処理を行う被処理体
   を加熱するための輻射光を発生する発熱体と、この発熱
   体からの輻射光を透過できる材料で一部もしくは全部が
   構成された透過窓と、この透過窓が構成の一部となって
   いる前記被処理体の雰囲気を維持する熱処理室と、この
   熱処理室内に在って前記被処理体を支持する被処理体固
   定台と、前記熱処理室内へ前記被処理体を処理するため
   の処理ガスを導入するガス導入部とから成る熱処理装置
   において、輻射光照射中に前記発熱体と前記被処理体固
   定台との相対位置を制御できる位置制御手段を有するこ
   とを特徴とする熱処理装置。