JPH065613A - 高速熱処理法 - Google Patents
高速熱処理法Info
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- JPH065613A JPH065613A JP15646092A JP15646092A JPH065613A JP H065613 A JPH065613 A JP H065613A JP 15646092 A JP15646092 A JP 15646092A JP 15646092 A JP15646092 A JP 15646092A JP H065613 A JPH065613 A JP H065613A
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- heat treatment
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 結晶欠陥などの発生しない新しい高速熱処理
法を提供する。 【構成】 縦型熱処理炉内に半導体ウエーハ等の被熱処
理物を搬入して支持台に乗せ、所定温度位置まで機械的
に搬送し、所定時間熱処理した後、前記支持台上の前記
被熱処理物の搬出口まで機械的に搬送して搬出する事、
及び 温度勾配を持った縦型熱処理炉内に、半導体ウエ
ーハ等の被熱処理物を搬入して支持台に乗せ、所定温度
位置まで機械的に搬送し、所定時間熱処理した後、前記
支持台上の前記被熱処理物の搬出口まで機械的に搬送し
て、搬出する事。 【効果】 均一で欠陥の発生しない熱処理を高速で行う
ことができる。
法を提供する。 【構成】 縦型熱処理炉内に半導体ウエーハ等の被熱処
理物を搬入して支持台に乗せ、所定温度位置まで機械的
に搬送し、所定時間熱処理した後、前記支持台上の前記
被熱処理物の搬出口まで機械的に搬送して搬出する事、
及び 温度勾配を持った縦型熱処理炉内に、半導体ウエ
ーハ等の被熱処理物を搬入して支持台に乗せ、所定温度
位置まで機械的に搬送し、所定時間熱処理した後、前記
支持台上の前記被熱処理物の搬出口まで機械的に搬送し
て、搬出する事。 【効果】 均一で欠陥の発生しない熱処理を高速で行う
ことができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高速熱処理法に関し、と
りわけ半導体ウエーハの枚葉処理式の高速熱処理法に関
する。
りわけ半導体ウエーハの枚葉処理式の高速熱処理法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体ウエーハの高速熱処理法と
しては、レーザー・アニール法として、レーザー光線を
半導体ウエーハ表面にて走査しながらアニールする方法
と、ランプ・アニール法として、ハロゲン・ランプある
いはアルゴン・ランプからの光を一括して照射する方法
が用いられていた。
しては、レーザー・アニール法として、レーザー光線を
半導体ウエーハ表面にて走査しながらアニールする方法
と、ランプ・アニール法として、ハロゲン・ランプある
いはアルゴン・ランプからの光を一括して照射する方法
が用いられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
によると、レーザー・スポットで半導体ウエーハの極く
表面のみを極く短時間（ナノ秒台）に急熱・急冷をする
ために、半導体ウエーハの極く表面とレーザー・スポッ
トの繋目にマイクロ・クラックや結晶欠陥を発生すると
いう課題があった。また、ランプ・アニール法によると
ハロゲン・ランプを用いる場合には波長が１ミクロンか
ら１０ミクロンの赤外線による１秒以上の加熱時間であ
るため、半導体ウエーハの表面から裏面にわたって一様
に加熱されるため、レーザー・アニールのごとき微小欠
陥は発生しないが、冷却時にウエーハ周辺から冷却され
るために、スリップ欠陥がウエーハ周辺から発生すると
いう課題があった。また、アルゴン・ランプを用いる場
合には、波長が０．４ミクロンから０．８ミクロンの可
視光線領域をもちいるために、ウエーハ表面にパターン
が描かれていると、アニールのされ方にパターン依存性
が発生するという課題がスリップ欠陥の発生と共にあっ
た。
によると、レーザー・スポットで半導体ウエーハの極く
表面のみを極く短時間（ナノ秒台）に急熱・急冷をする
ために、半導体ウエーハの極く表面とレーザー・スポッ
トの繋目にマイクロ・クラックや結晶欠陥を発生すると
いう課題があった。また、ランプ・アニール法によると
ハロゲン・ランプを用いる場合には波長が１ミクロンか
ら１０ミクロンの赤外線による１秒以上の加熱時間であ
るため、半導体ウエーハの表面から裏面にわたって一様
に加熱されるため、レーザー・アニールのごとき微小欠
陥は発生しないが、冷却時にウエーハ周辺から冷却され
るために、スリップ欠陥がウエーハ周辺から発生すると
いう課題があった。また、アルゴン・ランプを用いる場
合には、波長が０．４ミクロンから０．８ミクロンの可
視光線領域をもちいるために、ウエーハ表面にパターン
が描かれていると、アニールのされ方にパターン依存性
が発生するという課題がスリップ欠陥の発生と共にあっ
た。
【０００４】本発明はかかる従来技術の課題を解決する
ために、結晶欠陥などの発生しない新しい高速熱処理法
を提供することを目的とする。
ために、結晶欠陥などの発生しない新しい高速熱処理法
を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し、上記
目的を達成するために本発明は、熱処理法に関し、
（１） 縦型熱処理炉内に半導体ウエーハ等の被熱処理
物を搬入して支持台に乗せ、所定温度位置まで機械的に
搬送し、所定時間熱処理した後、前記支持台上の前記被
熱処理物の搬出口まで機械的に搬送して、搬出する手段
取ること、および（２） 温度勾配を持った縦型熱処理
炉内に、半導体ウエーハ等の被熱処理物を搬入して支持
台に乗せ、所定温度位置まで機械的に搬送し、所定時間
熱処理した後、前記支持台上の前記被熱処理物の搬出口
まで機械的に搬送して、搬出する手段を取ること、およ
び（３） 前記１項および２項において、石英やサファ
イアあるいはその他の耐熱材でできた耐熱管に取り付け
られた、石英やサファイアあるいはその他の耐熱材でで
きた支持台に被熱処理物を乗せると共に、前記耐熱管内
にサーモカップルを取り付けるかまたは前記耐熱管を通
したサーモメータにより、前記被熱処理物の温度が絶え
ず計測する手段を取ること、および（４） 耐熱材でで
きた支持台を取り付けた耐熱管は、モータ駆動により縦
型熱処理炉内を上下駆動すると共に、前記３項に記載の
温度計の温度をフィードバックして、支持台に乗せられ
た被熱処理物を所定温度になる位置まで搬送すると共
に、所定温度位置においての温度のふらつきにも追随し
て微小な上下動をさせる手段を取ること、および（５）
縦型熱処理炉の耐熱材からなる内管には少なくとも被
熱処理物の表面からガス供給するガス放出口を取り付け
る手段を取ること、および（６） 縦型熱処理炉の耐熱
材からなる内管に取り付けたガス放出口と被熱処理物間
には放出ガスを散逸させるバッファーが取り付ける手段
を取ること、および（７） 縦型熱処理炉のヒーターは
ブロック状のモリブデン珪素またはカンタルを組み合わ
せる手段を取ること、および（８） 縦型熱処理炉のヒ
ーターは少なくとも所定温度位置では球状輻射による加
熱になるように配する手段を取ること、および（９）
縦型熱処理炉の内管は石英または炭化珪素を用いる手段
を取ること、および（１０） 縦型熱処理炉の均熱管は
炭化珪素またはムライトを用いる手段を取ること、など
の手段を取る。
目的を達成するために本発明は、熱処理法に関し、
（１） 縦型熱処理炉内に半導体ウエーハ等の被熱処理
物を搬入して支持台に乗せ、所定温度位置まで機械的に
搬送し、所定時間熱処理した後、前記支持台上の前記被
熱処理物の搬出口まで機械的に搬送して、搬出する手段
取ること、および（２） 温度勾配を持った縦型熱処理
炉内に、半導体ウエーハ等の被熱処理物を搬入して支持
台に乗せ、所定温度位置まで機械的に搬送し、所定時間
熱処理した後、前記支持台上の前記被熱処理物の搬出口
まで機械的に搬送して、搬出する手段を取ること、およ
び（３） 前記１項および２項において、石英やサファ
イアあるいはその他の耐熱材でできた耐熱管に取り付け
られた、石英やサファイアあるいはその他の耐熱材でで
きた支持台に被熱処理物を乗せると共に、前記耐熱管内
にサーモカップルを取り付けるかまたは前記耐熱管を通
したサーモメータにより、前記被熱処理物の温度が絶え
ず計測する手段を取ること、および（４） 耐熱材でで
きた支持台を取り付けた耐熱管は、モータ駆動により縦
型熱処理炉内を上下駆動すると共に、前記３項に記載の
温度計の温度をフィードバックして、支持台に乗せられ
た被熱処理物を所定温度になる位置まで搬送すると共
に、所定温度位置においての温度のふらつきにも追随し
て微小な上下動をさせる手段を取ること、および（５）
縦型熱処理炉の耐熱材からなる内管には少なくとも被
熱処理物の表面からガス供給するガス放出口を取り付け
る手段を取ること、および（６） 縦型熱処理炉の耐熱
材からなる内管に取り付けたガス放出口と被熱処理物間
には放出ガスを散逸させるバッファーが取り付ける手段
を取ること、および（７） 縦型熱処理炉のヒーターは
ブロック状のモリブデン珪素またはカンタルを組み合わ
せる手段を取ること、および（８） 縦型熱処理炉のヒ
ーターは少なくとも所定温度位置では球状輻射による加
熱になるように配する手段を取ること、および（９）
縦型熱処理炉の内管は石英または炭化珪素を用いる手段
を取ること、および（１０） 縦型熱処理炉の均熱管は
炭化珪素またはムライトを用いる手段を取ること、など
の手段を取る。
【０００６】
【実施例】以下、実施例により本発明を詳述する。
【０００７】図１は本発明の実施例を示す高速熱処理装
置の模式断面図であり、図２は本発明の実施例を示す高
速熱処理装置の炉内温度の高さ方向の温度プロファイル
である。すなわち、図１では、制御部や駆動部を内蔵し
た匡体１の上には石英管２が設置され、該石英管２の上
にはヒーター部３が通常はムライト管などから成る均熱
管を前記石英管２と前記ヒーター部３との間に設置さ
れ、前記石英管２内にはシリコン・ウエーハなどの半導
体ウエーハ６を搭載した石英などから成る支持台４と該
支持台４と連結した石英などから成る支持管５が入れら
れて成り、該支持管５内にはサーモカップルやオプチカ
ル・サーモメータのごときサーモメータ１１が挿入など
されて半導体ウエーハ６の温度を絶えず計測し得る様に
なっていると共に、該支持管５はモーター回転による駆
動軸１０などにより上下動ができる様になっている。石
英管２にはすくなくとも半導体ウエーハ６の表面からガ
スが供給されるように、ガス導入口７が取り付けられて
成ると共に導入ガスの緩衝体８が取り付けられて成り、
さらに半導体ウエーハ６の導入・搬出口９が取り付けら
れて成り、該導入・搬出口９かそれ以外の部分にガス排
出口が設けられる。なお、ヒーター部３はブロック状の
カンタル、モリデン珪素あるいは炭化珪素を組み合わせ
て、少なくとも半導体ウエーハ６の熱処理部の上部には
球状にヒーターが配されて成る。さらに、サーモメータ
１１はモーター駆動制御部に計測した温度がフィードバ
ックされ、支持管５の微調整駆動が可能となっている。
置の模式断面図であり、図２は本発明の実施例を示す高
速熱処理装置の炉内温度の高さ方向の温度プロファイル
である。すなわち、図１では、制御部や駆動部を内蔵し
た匡体１の上には石英管２が設置され、該石英管２の上
にはヒーター部３が通常はムライト管などから成る均熱
管を前記石英管２と前記ヒーター部３との間に設置さ
れ、前記石英管２内にはシリコン・ウエーハなどの半導
体ウエーハ６を搭載した石英などから成る支持台４と該
支持台４と連結した石英などから成る支持管５が入れら
れて成り、該支持管５内にはサーモカップルやオプチカ
ル・サーモメータのごときサーモメータ１１が挿入など
されて半導体ウエーハ６の温度を絶えず計測し得る様に
なっていると共に、該支持管５はモーター回転による駆
動軸１０などにより上下動ができる様になっている。石
英管２にはすくなくとも半導体ウエーハ６の表面からガ
スが供給されるように、ガス導入口７が取り付けられて
成ると共に導入ガスの緩衝体８が取り付けられて成り、
さらに半導体ウエーハ６の導入・搬出口９が取り付けら
れて成り、該導入・搬出口９かそれ以外の部分にガス排
出口が設けられる。なお、ヒーター部３はブロック状の
カンタル、モリデン珪素あるいは炭化珪素を組み合わせ
て、少なくとも半導体ウエーハ６の熱処理部の上部には
球状にヒーターが配されて成る。さらに、サーモメータ
１１はモーター駆動制御部に計測した温度がフィードバ
ックされ、支持管５の微調整駆動が可能となっている。
【０００８】つぎに、実際の高速熱処理法を例にして、
図１の動作を説明する。まず、炉の設定温度を図２に示
すごとく、炉の高さＨに対し温度Ｔを図のごとく勾配を
持たせて設定する。この時ヒーター３は独立に±１度程
度に温度制御されており、ガス導入口７からは所定のガ
ス（例えば、窒素、アルゴン、ヘリュウム、酸素など）
が導入されている。半導体ウエーハ６を炉内に入れる時
は、駆動軸１０により支持台４がウエハーの導入・搬出
口９の位置まで支持管５を下げて設置されている。ウエ
ハーの導入・搬出口９からロボットによりウエーハが支
持台４まで搬入され設置されると、支持管５は１秒程度
で所定の温度位置（例えば１０００度）にウエーハーを
持ち上げる。つぎに、所定時間（例えば１０秒）保つに
際し、絶えずサーモメータ１１からの計測温度はモータ
ー駆動制御部にフィードバックされ、駆動軸１０などの
微動により支持管５の上下微動により、ウエーハの温度
は±０．１度程度にウエーハ全面にわたって微調整され
る。ウエーハの所定温度での所定時間のアニール後、ウ
エーハは駆動軸１０により支持台４がウエハーの導入・
搬出口９の位置まで約１秒程度で支持管５を下げて設置
され冷却される。この冷却かていでもウエーハはウエー
ハ周辺迄一様な温度に保たれるため、ウエーハ周辺から
冷却が始まることもなく、ウエーハ周辺からスリップ・
ラインが入ることもなく、かつウエーハは全体にわたっ
て加熱・冷却されるためウエーハ内に微小結晶欠陥が発
生することもない。ウエーハは２００度程度まで炉内で
冷却されると、ウエハーの導入・搬出口９からロボット
によりウエーハが搬出されて高速熱処理は終了する。な
お、ウエーハの昇温・冷却はプログラムにより多段階に
分けて行うこともできる。
図１の動作を説明する。まず、炉の設定温度を図２に示
すごとく、炉の高さＨに対し温度Ｔを図のごとく勾配を
持たせて設定する。この時ヒーター３は独立に±１度程
度に温度制御されており、ガス導入口７からは所定のガ
ス（例えば、窒素、アルゴン、ヘリュウム、酸素など）
が導入されている。半導体ウエーハ６を炉内に入れる時
は、駆動軸１０により支持台４がウエハーの導入・搬出
口９の位置まで支持管５を下げて設置されている。ウエ
ハーの導入・搬出口９からロボットによりウエーハが支
持台４まで搬入され設置されると、支持管５は１秒程度
で所定の温度位置（例えば１０００度）にウエーハーを
持ち上げる。つぎに、所定時間（例えば１０秒）保つに
際し、絶えずサーモメータ１１からの計測温度はモータ
ー駆動制御部にフィードバックされ、駆動軸１０などの
微動により支持管５の上下微動により、ウエーハの温度
は±０．１度程度にウエーハ全面にわたって微調整され
る。ウエーハの所定温度での所定時間のアニール後、ウ
エーハは駆動軸１０により支持台４がウエハーの導入・
搬出口９の位置まで約１秒程度で支持管５を下げて設置
され冷却される。この冷却かていでもウエーハはウエー
ハ周辺迄一様な温度に保たれるため、ウエーハ周辺から
冷却が始まることもなく、ウエーハ周辺からスリップ・
ラインが入ることもなく、かつウエーハは全体にわたっ
て加熱・冷却されるためウエーハ内に微小結晶欠陥が発
生することもない。ウエーハは２００度程度まで炉内で
冷却されると、ウエハーの導入・搬出口９からロボット
によりウエーハが搬出されて高速熱処理は終了する。な
お、ウエーハの昇温・冷却はプログラムにより多段階に
分けて行うこともできる。
【０００９】なお、耐熱材として上記石英の他、サファ
イアおよび炭化珪素など高純度の耐熱材がもちいられ
る。
イアおよび炭化珪素など高純度の耐熱材がもちいられ
る。
【００１０】さらに、被熱処理体として、上記例のシリ
コン・ウエーハのみならず化合物半導体ウエーハやその
他の板状あるいは形状物体のアニールにも用いることが
できる。
コン・ウエーハのみならず化合物半導体ウエーハやその
他の板状あるいは形状物体のアニールにも用いることが
できる。
【００１１】さらに、熱処理としてアニールのみなら
ず、イオン打ち込み層の活性化処理やシリサイド化処
理、あるいはＣＶＤやエピタキシャル処理などの膜形成
処理、あるいは熱酸化膜や熱窒化膜形成処理、あるいは
加熱エッチング処理や洗浄処理、などの処理も高速で均
一に行うことができる。
ず、イオン打ち込み層の活性化処理やシリサイド化処
理、あるいはＣＶＤやエピタキシャル処理などの膜形成
処理、あるいは熱酸化膜や熱窒化膜形成処理、あるいは
加熱エッチング処理や洗浄処理、などの処理も高速で均
一に行うことができる。
【００１２】
【発明の効果】本発明により、均一で欠陥の発生しない
熱処理を高速で行うことができる効果がある。
熱処理を高速で行うことができる効果がある。
【図１】 本発明の実施例を示す高速熱処理装置の模式
断面図である。
断面図である。
【図２】 本発明の実施例を示す高速熱処理装置の炉内
温度の高さ方向の温度を示す図である。
温度の高さ方向の温度を示す図である。
１・・・匡体 ２・・・石英管 ３・・・ヒーター部 ４・・・支持台 ５・・・支持管 ６・・・半導体ウエーハ ７・・・ガス導入口 ８・・・緩衝体 ９・・・導入・搬出口 １０・・・駆動軸 １１・・・サーモメータ Ｈ・・・炉の高さ Ｔ・・・温度
Claims (10)
- 【請求項１】 縦型熱処理炉内に半導体ウエーハ等の被
熱処理物を搬入して支持台に乗せ、所定温度位置まで機
械的に搬送し、所定時間熱処理した後、前記支持台上の
前記被熱処理物の搬出口まで機械的に搬送して、搬出す
ることを特徴とする高速熱処理法。 - 【請求項２】 温度勾配を持った縦型熱処理炉内に、半
導体ウエーハ等の被熱処理物を搬入して支持台に乗せ、
所定温度位置まで機械的に搬送し、所定時間熱処理した
後、前記支持台上の前記被熱処理物の搬出口まで機械的
に搬送して、搬出することを特徴とする高速熱処理法。 - 【請求項３】 石英やサファイアあるいはその他の耐熱
材でできた耐熱管に取り付けられた、石英やサファイア
あるいはその他の耐熱材でできた支持台には被熱処理物
が乗せられると共に、前記耐熱管内にサーモカップルを
取り付けるかまたは前記耐熱管を通したサーモメータに
より、前記被熱処理物の温度が絶えず計測できることを
特徴とする請求項１および請求項２記載の高速熱処理
法。 - 【請求項４】 耐熱材でできた支持台が取り付けられた
耐熱管は、モータ駆動により縦型熱処理炉内を上下駆動
できると共に、請求項３に記載の温度計の温度をフィー
ドバックして、支持台に乗せられた被熱処理物を所定温
度になる位置まで搬送すると共に、所定温度位置におい
ての温度のふらつきにも追随して微小な上下動もできる
ことを特徴とする高速熱処理法。 - 【請求項５】 縦型熱処理炉の耐熱材からなる内管には
少なくとも被熱処理物の表面からガス供給するガス放出
口が取り付けられていることを特徴とする高速熱処理
法。 - 【請求項６】 縦型熱処理炉の耐熱材からなる内管に取
り付けられたガス放出口と被熱処理物間には放出ガスを
散逸させるバッファーが取り付けられていることを特徴
とする高速熱処理法。 - 【請求項７】 縦型熱処理炉のヒーターはブロック状の
モリブデン珪素またはカンタルを組み合わせたことを特
徴とする高速熱処理法。 - 【請求項８】 縦型熱処理炉のヒーターには少なくとも
所定温度位置では球状輻射による加熱になるように配さ
れてなることを特徴とする高速熱処理法。 - 【請求項９】 縦型熱処理炉の内管は石英または炭化珪
素であることを特徴とする高速熱処理法。 - 【請求項１０】 縦型熱処理炉の均熱管は炭化珪素また
はムライトであることを特徴とする高速熱処理法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15646092A JPH065613A (ja) | 1992-06-16 | 1992-06-16 | 高速熱処理法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15646092A JPH065613A (ja) | 1992-06-16 | 1992-06-16 | 高速熱処理法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH065613A true JPH065613A (ja) | 1994-01-14 |
Family
ID=15628237
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15646092A Pending JPH065613A (ja) | 1992-06-16 | 1992-06-16 | 高速熱処理法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH065613A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007242850A (ja) * | 2006-03-08 | 2007-09-20 | Nec Corp | 半導体製造装置及び半導体製造方法 |
| CN111650236A (zh) * | 2020-05-21 | 2020-09-11 | 西部超导材料科技股份有限公司 | 一种采用立式管式炉进行钛合金β转变温度测量的方法 |
-
1992
- 1992-06-16 JP JP15646092A patent/JPH065613A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007242850A (ja) * | 2006-03-08 | 2007-09-20 | Nec Corp | 半導体製造装置及び半導体製造方法 |
| CN111650236A (zh) * | 2020-05-21 | 2020-09-11 | 西部超导材料科技股份有限公司 | 一种采用立式管式炉进行钛合金β转变温度测量的方法 |
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