JPH0778830A - Semiconductor manufacturing equipment - Google Patents

Semiconductor manufacturing equipment

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JPH0778830A
JPH0778830A JP22169993A JP22169993A JPH0778830A JP H0778830 A JPH0778830 A JP H0778830A JP 22169993 A JP22169993 A JP 22169993A JP 22169993 A JP22169993 A JP 22169993A JP H0778830 A JPH0778830 A JP H0778830A
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heat
reaction vessel
absorbing plate
heat rays
semiconductor manufacturing
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JP22169993A
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Japanese (ja)
Inventor
Yutaka Kaneko
Takeshi Kimura
Kotaro Koizumi
Hisashi Miyashita
Shizunori Oyu
Mitsuo Tokuda
Sukeyoshi Tsunekawa
静憲 大湯
恒 宮下
浩太郎 小泉
光雄 徳田
助芳 恒川
剛 木村
金子  豊
Original Assignee
Hitachi Ltd
株式会社日立製作所
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Abstract

PURPOSE:To control uniformly and accurately the temperature of a semiconductor substrate. CONSTITUTION:An outer heat rays absorbing plate 4 has optical property which absorbs at least heat rays components of absorption wavelength band which a reaction vessel 2 has, out of heat rays for heating being outputted from a heat rays source 3, and transmits the other heat rays components. An inner heat rays absorbing plate 9 has optical property which absorbs radiation heat rays radiated from a semiconductor substrate 6 in a heated state, converts the absorbed rays into secondary heat rays, and again outputs them. Suitable combinations of the plates 4 and the plates 9 are arranged in the spaces inside and outside a reaction vessel. It is desirable for the inner heat rays absorbing plate to have optical property which practically transmits effective wavelength components in the heat rays for heating, or optical property which absorbs heat rays for heating and converts the rays into secondary heat rays.

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造装置、特に赤外線ランプ、ハロゲンランプ、セラミックヒータ等の熱線源を使用するアニール装置、化学蒸着(CVD)装置、不純物拡散装置その他の半導体製造装置に関するものである。 BACKGROUND OF THE INVENTION This invention relates to a semiconductor manufacturing device, in particular an infrared lamp, a halogen lamp, annealing apparatus using a hot wire source, such as a ceramic heater, a chemical vapor deposition (CVD) apparatus, an impurity diffusion device other semiconductor manufacturing device it is intended.

【0002】 [0002]

【従来の技術】半導体素子の性能を高め、かつ、そのばらつきを少なくするためには、半導体素子の製造過程中、半導体基板の温度を均一かつ正確に制御することが必要であり、既に幾つかの対策が提案されている。 Performance enhancing of a semiconductor device, and, in order to reduce the variation, during the course of manufacturing semiconductor devices, it is necessary to uniformly and accurately control the temperature of the semiconductor substrate, already some measures have been proposed.

【0003】例えば特開平4−355911号公報記載の半導体製造装置は、反応容器の一部に設けた第一の透過窓を介して加熱用熱線を照射することによって半導体基板を加熱し、かつ、反応容器の他の一部に設けた第二の透過窓を介して基板温度の測定を行なうものである。 For example a semiconductor manufacturing apparatus of JP-A-4-355911 discloses described, the first heating heat rays through a transmission window formed in a portion of the reaction vessel was heated to a semiconductor substrate by irradiating and in which the measurement of the substrate temperature through the second transparent window provided on the other part of the reaction vessel.
この装置によれば、特定波長範囲の検出用熱線成分を吸収する光学的性質を有する材料をもって第一の透過窓を構成すると共に、当該検出用熱線成分を透過する光学的性質を有する材料をもって第二の透過窓を構成することにより、加熱状態にある半導体基板から放射される輻射熱線中に含まれている検出用熱線成分を選択的に検出して基板温度を測定(制御)することが出来る。 According to this device, thereby constituting the first transmission window with a material having optical properties for absorbing the detection heat ray component in a specific wavelength range, first with a material having optical property of transmitting the detecting heat rays component by configuring the second transmission window, it is possible to selectively detect and measure the substrate temperature detection hot wires ingredient from the semiconductor substrate in a heated state is contained in the radiant heat rays radiated (control) .

【0004】この従来装置は、加熱状態にある半導体基板を保温するための手段を有するものではないため、半導体基板から放散する熱量に相当する分だけ、加熱用熱線を余分に照射してやることが必要となるほか、反応容器及び熱線透過窓が加熱用熱線や半導体基板から放散される輻射熱線を吸収して異常に高温となり、これらの部材から再放射される熱線中の検出用波長成分が雑音障害となって基板温度を正確に測定することが出来ない点で問題がある。 [0004] The conventional apparatus, since not having a means for thermal insulation of the semiconductor substrate in a heated state, by the amount corresponding to the amount of heat to be dissipated from the semiconductor substrate, must be'll extra irradiated with heated hot wires become addition, the reaction vessel and heat ray transmission window is abnormally heated to a high temperature by absorbing the radiant heat rays dissipated from the heating hot wire and the semiconductor substrate, detection wavelength components noise impairments in heat rays re-emitted from these members there is a problem in that it is not possible to accurately measure the temperature of the substrate becomes.

【0005】一方、特開平5−5183号公報記載の半導体製造装置は、反応容器の内部に加熱用熱線の拡散板を配設することによって加熱用熱線の均一化を図るものであるが、加熱用熱線の均一化を実現することが出来たとしても、加熱状態にある半導体基板各部から放射される輻射熱線までを均一化するものではないため、基板温度の分布にばらつきが生ずることを完全に防止することが出来ない点で問題がある。 On the other hand, the semiconductor manufacturing apparatus of JP-A-5-5183 discloses described, but is intended to achieve uniform heating heat rays by disposing the diffusion plate of the heating heat rays into the reaction vessel, heated even it was able to achieve equalization of use hot wire, because it is not intended to equalize the up radiant heat rays radiated from a semiconductor substrate each part in a heated state, completely that variation occurs in the distribution of the substrate temperature there is a problem in terms of prevention can not be. また、前記従来装置の場合と同様、加熱状態の半導体基板を保温するための手段を持たないものであるため、半導体基板から放散する熱量に相当する分だけ、加熱用熱線を余分に照射してやる必要がある。 Also, as in the case of the conventional apparatus, since those that do not have a means for thermal insulation of the semiconductor substrate of the heated state, by the amount corresponding to the amount of heat to be dissipated from the semiconductor substrate, it must'll extra irradiating the heated hot wires there is.

【0006】 [0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前記従来技術の諸問題を解消し、半導体基板の温度を均一かつ正確に制御することが出来る改良された熱線加熱型の半導体製造装置を提供することにある。 An object of the present invention is to solve the above-said to solve the prior art problems, the hot wire heating type semiconductor manufacturing apparatus which is improved can be uniformly and precisely control the temperature of the semiconductor substrate It is to provide.

【0007】 [0007]

【課題を解決するための手段】前記課題は、特定波長範囲の熱線成分を吸収するための熱線吸収板を反応容器外部の加熱用熱線通過空間及び半導体基板近傍の反応容器内部空間のいずれか一方又は双方に配設することによって解決することが出来る。 The object, according to an aspect of the either one of the reaction vessel interior space of the heating heat ray passing space and the semiconductor substrate near the reaction vessel outside the heat absorbing plate for absorbing heat rays component in a specific wavelength range or it can be solved by disposing both. 熱線吸収板は、反応容器の外部及び内部の双方に配設することが望ましいが、反応容器の外部又は内部のいずれか一方に配設することよっても或る程度の効果を期待することが可能である。 Heat absorbing plate is desirably arranged on both external and internal of the reaction vessel, also by that disposed on either the outside or inside of the reaction vessel can be expected to be effective in some degree it is.

【0008】反応容器の外部空間に配設する熱線吸収板(以下「外部熱線吸収板」という)は、熱線源から照射された加熱用熱線のうち、少なくとも反応容器が有する吸収波長帯域の熱線成分を吸収し、その他の熱線成分を透過させるような光学的性質を有するものであることが望ましく、このような光学的性質は、石英ガラス製の反応容器を使用した場合、石英ガラス、高シリカガラス及び硼珪酸ガラスのいずれか1種をもって外部熱線吸収板を構成することによって実現することが可能である。 [0008] heat absorbing plate arranged outside the space of the reaction vessel (hereinafter referred to as "external heat absorbing plate"), of the heating heat rays emitted from heat ray source, a heat ray component of the absorption wavelength band having at least a reaction vessel absorb, it is desirable that those having optical properties such as to transmit other heat ray component, such optical properties, when using the reaction vessel made of quartz glass, quartz glass, high silica glass and it can be implemented by configuring the external heat-absorbing plate with any one of borosilicate glass.

【0009】外部熱線吸収板は、熱線源から照射された加熱用熱線を拡散して透過させるための部材としても機能するものであり、かつ、冷却用ガス流を流すための多数の通気孔を有するものであることが望ましい。 [0009] External heat absorbing plate is intended to function as a member for transmitting by spreading the heating heat rays emitted from heat ray source, and a large number of vent holes for flowing a cooling gas stream it is desirable that those having. このような構造を採用すると、半導体基板に対する加熱用熱線の照射量を均一化することが出来るほか、適当な冷却手段を組み合わせて使用することにより、外部熱線吸収板の異常加熱を未然に防止することが出来るからである。 By adopting such a structure, in addition capable of uniformizing the irradiation amount of the heating heat rays to the semiconductor substrate, by using a combination of suitable cooling means, to prevent abnormal heating of the external heat absorbing plate in advance it is because the can.

【0010】一方、反応容器の内部空間に配設する熱線吸収板(以下「内部熱線吸収板」という)は、熱線源から照射された加熱用熱線中の有効波長成分を実質的に透過させるような光学的性質に加え、加熱状態にある半導体基板から放射された輻射熱線を吸収し、二次熱線に変換して再放射するような光学的性質を有するものであることが望ましい。 On the other hand, heat absorbing plate be disposed in the internal space of the reaction vessel (hereinafter referred to as "internal heat absorbing plate") is such that is substantially transparent to enable wavelength component in the heating heat rays emitted from heat ray source such addition to optical properties, to absorb the radiant heat rays radiated from a semiconductor substrate in a heated state, it is desirable that have optical properties such as re-emission by converting the secondary heat rays. このような光学的性質は、石英ガラス、高シリカガラス及び硼珪酸ガラスのいずれか1種をもって内部熱線吸収板を構成することによって実現することが出来る。 Such optical properties are quartz glass, it can be realized by constituting the internal heat absorbing plate with any one of high silica glass and borosilicate glass.

【0011】内部熱線吸収板は、前記の光学的性質に代え、熱線源から照射された加熱用熱線及び加熱状態にある半導体基板から放射された輻射熱線を吸収し、二次熱線に変換して再放射するような光学的性質を有するものであっても良い。 [0011] Internal heat absorbing plate, instead of the optical properties of absorbing the emitted radiant heat rays from a semiconductor substrate in a heated hot wires, and the heating state emitted from heat ray source is converted into the secondary heat ray it may have optical properties such as re-radiation. このような光学的性質は、炭素、シリコン、炭化シリコン、窒化シリコン及び金属又は金属酸化物の表面に石英ガラス被覆又はセラミックス被覆を施した素材のいずれか1種をもって内部熱線吸収板を構成することによって実現することが出来る。 Such optical properties may be made of carbon, silicon, silicon carbide, the inner heat-absorbing plate with any one of the material subjected to silica glass coated or ceramic-coated on the surface of the silicon nitride and metal or metal oxide it can be realized by.

【0012】 [0012]

【作用】石英ガラス製の反応容器を使用し、かつ、石英ガラス、高シリカガラス及び硼珪酸ガラスのいずれか1 [Action] Using quartz glass reaction vessel, and quartz glass, any of high silica glass and borosilicate glass 1
種からなる外部熱線吸収板を使用した場合は、反応容器及び外部熱線吸収板の熱線吸収波長帯域がいずれも3μ If using an external heat absorbing plate made of seeds, both heat ray absorption wavelength band of the reaction vessel and the external heat absorbing plate 3μ
m前後となるため、熱線源から照射された加熱用熱線は、3μm前後の熱線成分が外部熱線吸収板によって吸収された後、反応容器を透過して半導体基板に到達する。 Since the longitudinal m, heating heat rays emitted from heat ray source, after the heat ray components around 3μm is absorbed by the external heat-absorbing plate, and reaches the semiconductor substrate through the reaction vessel. このため、反応容器が徒に熱エネルギを吸収して異常に高温になることがなく、基板温度の正確な測定を阻害する不所望の二次熱線の放射を有効に防止することが出来る。 Therefore, unusually without a high temperature in the reaction vessel absorbs unnecessarily thermal energy, effectively it is possible to prevent the emission of undesired secondary heat rays that inhibit accurate measurement of the substrate temperature.

【0013】加熱用熱線に含まれている3μm前後の熱線成分が外部熱線吸収板によって吸収されたとしても、 [0013] Even heat ray component of about 3μm contained in the heating heat rays is absorbed by the external heat-absorbing plate,
同吸収板を透過した後の加熱用熱線には、半導体基板の加熱に有効である例えば1μm前後の熱線成分が含まれているため、基板加熱に支障を来すようなことはない。 The heating heat rays after passing through the same absorbing plate, because it contains a valid example 1μm before and after the heat ray components to heat the semiconductor substrate, is not hindering the substrate heating.
なお、外部熱線吸収板は、熱線源と反応容器との間の加熱用熱線通過空間の全断面を占めるように配置するのが理想的であるが、通常は、同空間の全断面の8割を占める程度であれば、その性能を充分に発揮させることが可能である。 The external heat absorbing plate is ideal to place to occupy the entire cross section of the heating heat ray passing space between the heat ray source and the reaction vessel, usually, 80% of the total cross-section of the space if the extent to which account for, it is possible to sufficiently exhibit its performance.

【0014】一方、内部熱線吸収板は、石英ガラス、高シリカガラス及び硼珪酸ガラスのいずれか1種をもって構成した場合、加熱状態にある半導体基板から放散された輻射熱線(通常3μm前後)を吸収して高温となり、 [0014] On the other hand, the internal heat absorbing plate, absorbing quartz glass, when configured with any one of high silica glass and borosilicate glass, radiant heat rays that are dissipated from the semiconductor substrate in a heated state (before and after normal 3 [mu] m) It becomes a high temperature and,
4μm前後の二次熱線を再放射して半導体基板を保温する。 And re-emit secondary heat rays before and after 4μm incubating the semiconductor substrate. この結果、基板温度の分布が均一化し、比較的弱い加熱用熱線によって所望の基板温度を得ることが可能となる。 As a result, distribution of the substrate temperature is made uniform, it becomes possible to obtain a desired substrate temperature by a relatively weak heating hot wire.

【0015】なお、炭素、シリコン、炭化シリコン、窒化シリコン及び金属又は金属酸化物の表面に石英ガラス被覆又はセラミックス被覆を施した素材のいずれか1種をもって内部熱線吸収板を構成した場合は、加熱用熱線が透過しないため、当該熱線による半導体基板の直接加熱が出来なくなるが、内部熱線吸収板が加熱用熱線の熱エネルギを吸収して高温となって4μm前後の二次熱線を再放射するため、当該二次熱線を利用して半導体基板を加熱することが充分可能である。 [0015] Incidentally, carbon, silicon, silicon carbide, case where the internal heat absorbing plate with any one of the material subjected to silica glass coated or ceramic-coated on the surface of the silicon nitride and metal or metal oxide, heating because use heat ray is not transmitted, direct the semiconductor substrate by the hot wire heating but can not be, in order to re-emit secondary heat rays around 4μm internal heat absorbing plate becomes a high temperature by absorbing the heat energy of the heating heat rays , it is sufficient possible to heat the semiconductor substrate by utilizing the secondary heat rays. 半導体基板の保温効果は、この場合も同様である。 Thermal effect of the semiconductor substrate is the same also in this case.

【0016】内部熱線吸収板は、熱線透過型、熱線遮断型のいずれの場合も、熱線源から照射された加熱用熱線が通過する反応容器内部空間に配設して使用することが可能であるが、本発明者等の試作実験の結果によれば、 The internal heat absorbing plate, a heat ray transmissive, in either case of the low emissivity type, it is possible that the heating heat rays emitted from the heat ray source used by arranging the reaction container interior space to pass but according to the results of the prototype testing of the present inventors,
半導体基板の一方の表面側の反応容器外部空間に熱線源を配設し、同基板の他方の表面側(熱線源と反対側)の反応容器内部空間に内部熱線吸収板を配設した場合、より満足すべき保温効果を得ることが出来た。 If the heat ray source is disposed in a reaction vessel external space one surface side of the semiconductor substrate, it is disposed inside heat absorbing plate in the reaction vessel interior space of the other surface side of the substrate (heat ray source and the opposite side), it was possible to obtain a thermal effect should be more satisfied.

【0017】 [0017]

【実施例】 【Example】

〈実施例1〉本発明に係る半導体製造装置の一実施例を図1に示す。 It shows an embodiment of a semiconductor manufacturing apparatus according to <Example 1> The present invention in FIG. 装置本体1は、図に示すように中空構造になっており、その中央部分に石英ガラス製の反応容器2 Apparatus main body 1 has a hollow structure as shown in FIG., The reaction vessel 2 made of quartz glass in its central portion
が配設されている。 There has been arranged. 反応容器2の上側空間及び下側空間には、複数の熱線照射ランプ3(例えばハロゲンランプ)が上下交差するような形で平行に並べて配置されている。 The upper space and the lower space of the reaction vessel 2, are arranged side by side in parallel in a way more heat ray irradiation lamp 3 (for example, a halogen lamp) is vertically intersect. 詳細図示せざるも、装置本体1内部の天井及び床面には、金コートを施した樋状のアルミ合金製凹面反射鏡が配設されており、熱線照射ランプ3から照射された加熱用熱線を効率良く反応容器2に向けて集光するようになっている。 Details also unshown, the ceiling and the floor of the apparatus main body 1, gutter-shaped aluminum alloy concave reflector which has been subjected to gold-coated is disposed, for heating the heat rays emitted from heat ray irradiation lamp 3 It is adapted to collect light toward efficiently the reaction vessel 2.

【0018】外部熱線吸収板4は、熱線照射ランプ3と反応容器2との間の上下空間(加熱用熱線通過空間)にそれぞれ配置されている。 The external heat absorbing plate 4 are respectively arranged in the vertical space (heated hot wires passing space) between the heat ray irradiation lamp 3 and the reaction vessel 2. 本実施例の場合、外部熱線吸収板4は、熱線拡散用の磨りガラス面をその表面に形成した石英ガラス製のものを使用し、かつ、その全面には、冷却用窒素ガスを流すための多数の通気孔5を形成した。 In this embodiment, the external heat absorbing plate 4 is to use a quartz glass forming the glass surface ground for heat ray diffuse to the surface, and the entire surface thereof, for flowing a cooling nitrogen gas to form a large number of vent holes 5. 被加工物である半導体基板6は、反応容器2の底部に設置した熱線透過型の基板支持台7上にガードリング8を添えて装填した。 A semiconductor substrate 6 as a workpiece is loaded along with the guard ring 8 on the heat ray transmissive substrate support 7 installed at the bottom of the reaction vessel 2. 内部熱線吸収板9は、外部熱線吸収板4と同様、石英ガラス製のものを使用し、半導体基板6の下側近傍の反応容器2内部に配置した。 Internal heat absorbing plate 9, like the external heat absorbing plate 4, use those made of quartz glass was placed inside the reaction vessel 2 of the lower vicinity of the semiconductor substrate 6. 内部熱線吸収板9は、必要に応じて基板6の両側にサンドイッチ状に配設することも可能である。 Internal heat absorbing plate 9 can also be arranged if necessary to sandwich both sides of the substrate 6.

【0019】反応ガス及びパージガスは、図面左側のガス導入系(図示せず)から反応容器2内に導入し、同容器を通過させた後、図面右側のガス排気系(図示せず) The reaction gas and the purge gas is introduced into the reaction vessel 2 from the left side of the drawing of the gas introduction system (not shown), after passing the same container, the right side of the drawing of the gas exhaust system (not shown)
を用いて排気した。 It was evacuated using a. また、図示せざるも、装置本体1の壁の内部には通水路が設けられており、装置の使用中、 Also, an unshown, the interior wall of the apparatus main body 1 is provided with a water channel, during use of the device,
当該通水路に冷却水を通すことによって装置本体1を冷却した。 Cooling the apparatus main body 1 by passing the cooling water in the water passage. 基板6の温度は、装置本体1の下側に放射温度計10を配置し、観測窓11を介して測定した。 Temperature of the substrate 6, a radiation thermometer 10 is disposed on the lower side of the apparatus main body 1, it was measured through the observation window 11. 測定データは、電力制御装置12に転送し、同データに基づいて熱線照射ランプ3に供給する電力を制御した。 Measurement data is transferred to power controller 12, to control the power supplied to the heat ray irradiation lamp 3 based on the same data.

【0020】このほか、装置の使用中、装置本体1と反応容器2との間の隙間に冷却用窒素ガスを吹き込み、当該ガスを反応容器2、外部熱線吸収板4(通気孔5)、 [0020] In addition, during use of the device, device in a gap between the body 1 and the reaction vessel 2 blowing cooling nitrogen gas, the reaction vessel 2 to the gas, the external heat absorbing plate 4 (vent 5),
熱線照射ランプ3の順に循環させた。 It was circulated in the order of the heat ray irradiation lamp 3. 外部熱線吸収板4 External heat-absorbing plate 4
の冷却は、不所望な二次熱線の放射を抑制するのに有効であり、反応容器2の冷却は、加熱用熱線照射の障害となる金属汚染を減少させるのに有効である。 Cooling is effective in suppressing radiation of undesired secondary heat rays, cooling the reaction vessel 2, it is effective in reducing metal contamination impede heating heat ray irradiation. 外部熱線吸収板4の冷却は、同吸収板にガラス製の通水管を取り付けて行なうことも可能である。 Cooling of the external heat absorbing plate 4 can also be performed by attaching a glass water pipe in the absorbing plate. なお、半導体基板6の加熱温度が500℃程度である場合は、硼珪酸ガラスをもって外部熱線吸収板4を構成することも可能である。 Incidentally, when the heating temperature of the semiconductor substrate 6 is about 500 ° C., it is possible to configure the external heat-absorbing plate 4 with a borosilicate glass.

【0021】このような製造装置により、未加工のシリコン基板を反応容器2内に装填して1000℃の温度でアニール処理を行なった。 [0021] By such a manufacturing apparatus, it was subjected to annealing treatment at a temperature of loading to 1000 ° C. The silicon substrate raw into the reaction vessel 2. 先ず、外部熱線吸収板4及び内部熱線吸収板9の双方を取り外した状態でアニール処理を行なったところ、各アニール処理ごとの基板温度のばらつき(再現性)は、約5℃であった。 First, was subjected to annealing treatment in a state of detaching both the external heat-absorbing plate 4 and the internal heat absorbing plate 9, the variation of the substrate temperature for each anneal (reproducibility) was about 5 ° C.. 次に、外部熱線吸収板4のみ又は内部熱線吸収板9のみを取り付けた状態で同様のアニール処理を行なったところ、前者の場合は、基板温度のばらつきを1℃前後に改善することができ、後者の場合は、基板温度のばらつきを3℃前後に改善することが出来た。 Then, was carried out the same annealing treatment in a state of mounting only the external heat-absorbing plate 4 only or the internal heat absorbing plate 9, in the former case, it is possible to improve the dispersion of the substrate temperature before and after 1 ° C., in the latter case, we were able to improve the dispersion of the substrate temperature before and after 3 ° C.. 最後に、内部熱線吸収板4及び内部熱線吸収板9の双方を取り付けた状態で同様のアニール処理を行なったところ、基板温度のばらつきを確実に1℃以下に改善することが出来た。 Finally, was repeated except annealing treatment in a state of mounting both the inner heat-absorbing plate 4 and the internal heat absorbing plate 9, it could be improved to less reliably 1 ℃ variations in the substrate temperature. このほか、ポリシリコン膜を表面に形成したシリコン基板及びイオンドープを表面に施したシリコン基板を用いて同様のアニール処理を行なったところ、外部熱線吸収板4及び/又は内部熱線吸収板9を使用した場合とこれらの部材を使用しない場合の基板温度のばらつきの差は、更に大きくなることを確認した。 In addition, it was carried out the same annealing process using a silicon substrate subjected to the silicon substrate and ion doping to form a polysilicon film on the surface on the surface, using an external heat absorbing plate 4 and / or internal heat absorbing plate 9 the difference in the variation of the substrate temperature when case of the not use these members, it was confirmed that even greater.

【0022】本実験では、熱線源から照射された加熱用熱線中の有効波長成分を実質的に透過する光学的性質を有する石英ガラスをもって構成した内部熱線吸収板9を使用したが、当該吸収板は、加熱用熱線を透過しない素材、例えばシリコンをもって構成することも可能である。 [0022] In this experiment, but using the internal heat absorbing plate 9 which is configured with a quartz glass having optical properties that substantially transmits effective wavelength component in the heating heat rays emitted from heat ray source, the absorbing plate may also be configured with the material that does not transmit, for example, a silicon heating hot wires. 但し、この場合は、図1に示すように、内部熱線吸収板9に温度検出用の透孔13を設ける必要がある。 However, in this case, as shown in FIG. 1, it is necessary to provide a through hole 13 for detecting temperature inside the heat absorbing plate 9. 透孔13の存在は、その直径が適正である限り、内部熱線吸収板9としての機能に実質的な影響を及ぼすものではない。 The presence of holes 13, as long as its diameter is appropriate, not substantially affect the function of the internal heat absorbing plate 9.

【0023】外部熱線吸収板4に形成した磨りガラス面(拡散面)は、加熱用熱線を均一化するように機能する。 The glass surface ground to form the outer heat absorbing plate 4 (diffusing surface) serves to equalize the heating heat rays. 本発明者等の実験結果によれば、基板6上における加熱用熱線の照射均一度〔(最大照度−最小照度)/平均照度×100%〕は、拡散面を設けない場合、約5% According to the experimental results by the present inventors, irradiation uniformity of heating hot wire on the substrate 6 [(maximum illuminance - Min illuminance) / average illuminance × 100%], if not provided diffusing surface, about 5%
であったものが、拡散面を設けることによって約3%に改善することが出来た。 Those were found could be improved to about 3 percent by providing the diffusing surface. 同種の効果は、反応容器の外面又は内面に適当な拡散面を形成することによっても得ることが可能であるが、反応容器の圧力耐性の低下や清浄化作業の困難を伴うため、あまり好ましくない。 The effect of the same type is susceptible to be obtained by forming a suitable diffusion surface to the outer surface or inner surface of the reaction vessel, for difficulties of reduction or cleaning operation of the pressure-resistant reaction vessel, less preferred .

【0024】図1に示した半導体製造装置は、CVD装置としても使用することが可能である。 The semiconductor manufacturing apparatus shown in FIG. 1 can also be used as a CVD apparatus. 本発明者等は、 The present inventors have,
内部熱線吸収板9を取り外し、外部熱線吸収板4のみを取り付けた装置を使用し、モノシランガス、ジシランガス等の反応ガスを含ませたキャリアガスを反応容器2内に導入することにより、シリコン基板の上にポリシリコン膜を形成する実験を行なった。 Remove the internal heat absorbing plate 9, using the apparatus fitted with only the external heat-absorbing plate 4, monosilane, by introducing a carrier gas moistened with a reactive gas such as disilane into the reaction vessel 2, on a silicon substrate an experiment was conducted to form a polysilicon film. 但し、特開平3−40 However, JP-A-3-40
423号公報記載の方法により、観測窓11の部分に純キャリアガスを流して反応容器2の曇りを防止した。 The method 423 described in JP, to prevent fogging of the reaction vessel 2 to the part of the observation window 11 by supplying a pure carrier gas.

【0025】実験の結果、基板温度の目標値650℃に対し、約3℃の良好なばらつきを得ることが出来た。 The result of the experiment, with respect to the target value 650 ° C. of the substrate temperature, it was possible to obtain a good dispersion of about 3 ° C.. なお、外部熱線吸収板4をも取り外した装置を使用して同様の実験を行なったところ、基板温度のばらつきは、約10℃に低下した。 Incidentally, was conducted similar experiments using the apparatus also remove an external heat-absorbing plate 4, the variation in the substrate temperature was lowered to about 10 ° C.. リン化合物等の不純物ドープ用ガスを使用して同様の実験を行なったが、結果は、同様であった。 The experiment was conducted in the same manner by using the impurity doping gas, such as phosphorus compound, the results were similar.

【0026】〈実施例2〉図2は、シリコン基板の上にシリコン酸化膜を形成する場合の本発明の別の実施例を示す。 [0026] <Example 2> FIG. 2 illustrates another embodiment of the present invention in the case of forming a silicon oxide film on a silicon substrate. 本実施例では、反応容器2の上側空間に低圧水銀ランプ20(紫外線ランプ)を配置し、反応容器2の下側空間にハロゲンランプ3(熱線照射ランプ)を配置した。 In this embodiment, the upper space of the reaction vessel 2 is disposed a low pressure mercury lamp 20 (ultraviolet lamp) was disposed a halogen lamp 3 (heat ray irradiation lamp) in the lower space of the reaction vessel 2. その他の構造は、実施例1の場合と実質的に同一であり、実施例1と同一又は類似の部材は、図1と同一の符号を付して示してある。 Other structure is substantially the same as in Example 1, Example 1 and the same or similar components are denoted by the same reference numerals as Figure 1. なお、この場合は、内部熱線吸収板9を取り外して使用した。 In this case, it was used to remove the internal heat absorbing plate 9.

【0027】モノシランガス及び笑気ガスからなる反応ガスを反応容器2内に導入し、150℃の温度に維持したシリコン基板4に波長185nmの紫外線を照射することによって、シリコン基板6上にシリコン酸化膜を形成した。 The monosilane gas and the reaction gas consisting of nitrous oxide was introduced into the reaction vessel 2, by irradiation of ultraviolet light of wavelength 185nm on a silicon substrate 4 was maintained at a temperature of 0.99 ° C., a silicon oxide film on the silicon substrate 6 It was formed. 基板温度のばらつき(再現性)は、極めて良好であって、所望の高品質を有するシリコン酸化膜を形成することが出来た。 Variation of the substrate temperature (reproducibility) is a very good, it was possible to form a silicon oxide film having a desired quality. なお、本実施例では、シリコン基板を加熱するための熱線照射ランプ3としてハロゲンランプを使用したが、赤外線ランプやセラミックヒータを使用することも可能である。 In the present embodiment uses a halogen lamp as heat ray irradiation lamp 3 for heating the silicon substrate, it is also possible to use an infrared lamp or a ceramic heater.

【0028】 [0028]

【発明の効果】本発明に係る半導体製造装置では、反応容器が吸収する波長帯域の熱線成分を外部熱線吸収板を用いて除去(吸収)しているため、反応容器の昇温による二次熱線の発生を防止した状態で半導体基板の温度を正確に測定・制御することが出来るようになった。 In the semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention, since the reaction vessel is removed by using an external heat absorbing plate heat rays component in a wavelength band absorbed (absorption), a secondary heat rays by heating the reaction vessel it has become possible to accurately measure and control the temperature of the semiconductor substrate in a state in which the to prevent occurrence. また、内部熱線吸収板を用いて半導体基板を保温することが出来るため、比較的少ない電力で効率良く半導体基板の温度を均一化にすることが可能である。 Moreover, since it is possible to kept a semiconductor substrate by using the internal heat absorbing plate, it is possible to equalize the temperature of efficiently semiconductor substrate with relatively little power.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明の半導体製造装置の第一の実施例を示す断面図。 Sectional view showing a first embodiment of a semiconductor manufacturing apparatus of the present invention; FIG.

【図2】本発明の半導体製造装置の第二の実施例を示す断面図。 Cross-sectional view showing a second embodiment of a semiconductor manufacturing apparatus of the present invention; FIG.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1…装置本体、 2…反応容器、 3…熱線照射ランプ、 4…外部熱線吸収板、 5…通気孔、 6…半導体基板、 7…基板支持台、 8…ガードリング、 9…内部熱線吸収板、 10…放射温度計、 11…観測窓、 12…電力制御装置、 13…透孔、 20…紫外線ランプ。 1 ... apparatus body 2 ... reaction vessel, 3 ... heat ray irradiating lamp, 4 ... external heat absorbing plate, 5 ... vent 6 ... semiconductor substrate, 7 ... substrate supporter, 8 ... guard ring 9 ... internal heat absorbing plate , 10 ... radiation thermometer 11 ... observation window, 12 ... power controller, 13 ... through hole, 20 ... ultraviolet lamp.

フロントページの続き (51)Int.Cl. 6識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/26 21/31 (72)発明者 恒川 助芳 東京都青梅市藤橋888番地 株式会社日立 製作所リビング機器事業部内 (72)発明者 木村 剛 東京都青梅市藤橋888番地 株式会社日立 製作所リビング機器事業部内 (72)発明者 徳田 光雄 東京都青梅市藤橋888番地 株式会社日立 製作所リビング機器事業部内 (72)発明者 小泉 浩太郎 東京都青梅市藤橋888番地 株式会社日立 製作所リビング機器事業部内 Of the front page Continued (51) Int.Cl. 6 identification symbol Agency in the docket number FI technology display location H01L 21/26 21/31 (72) inventor Tsunekawa JoKaoru Ome, Tokyo Fujihashi 888 address Hitachi Seisakusho living equipment within the business unit (72) inventor Tsuyoshi Kimura Ome, Tokyo Fujihashi 888 address Hitachi Seisakusho living equipment business unit (72) inventor Mitsuo Tokuda Ome, Tokyo Fujihashi 888 address Hitachi Seisakusho living equipment business unit (72) invention who Kotaro Koizumi Ome, Tokyo Fujihashi 888 address Hitachi Seisakusho living equipment business unit

Claims (11)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】被加工物である半導体基板を収納するための熱線透過型反応容器と、当該反応容器の外側から半導体基板の少なくとも一方の表面に加熱用熱線を照射するための熱線源とを備えた半導体製造装置において、特定波長範囲の熱線成分を吸収するための熱線吸収板を反応容器外部の加熱用熱線通過空間及び半導体基板近傍の反応容器内部空間のいずれか一方又は双方に配設したことを特徴とする半導体製造装置。 A heat ray transmissive reaction vessel for accommodating the semiconductor substrate is 1. A workpiece, and a heat ray source for irradiating the heated hot wires on at least one surface of the semiconductor substrate from the outside of the reaction vessel in the semiconductor manufacturing device comprising, and arranged on one or both of the reaction vessel interior space of the reaction vessel outside of the heating heat ray passing space and the semiconductor substrate near the heat absorbing plate for absorbing heat rays component in a specific wavelength range a semiconductor manufacturing apparatus, characterized in that.
  2. 【請求項2】反応容器の外部空間に配設した熱線吸収板は、熱線源から照射された加熱用熱線のうち、少なくとも反応容器が有する吸収波長帯域の熱線成分を吸収し、 2. A heat absorbing plate which is disposed in the outer space of the reaction vessel, of the heating heat rays emitted from heat ray source, absorbs the heat ray component of the absorption wavelength band having at least a reaction vessel,
    その他の熱線成分を透過させるような光学的性質を有するものであることを特徴とする請求項1に記載の半導体製造装置。 The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1, characterized in that having optical properties such as to transmit other heat ray components.
  3. 【請求項3】前記外部熱線吸収板は、熱線源から照射された加熱用熱線を拡散して透過させるための部材としても機能するものであることを特徴とする請求項2に記載の半導体製造装置。 Wherein said outer heat absorbing plate, semiconductor manufacturing as claimed in claim 2, characterized in that also functions as a member for transmitting by spreading the heating heat rays emitted from heat ray source apparatus.
  4. 【請求項4】前記外部熱線吸収板は、冷却用ガスを流すための多数の通気孔を有するものであることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の半導体製造装置。 Wherein said outer heat absorbing plate is a semiconductor manufacturing apparatus according to claim 2 or claim 3, characterized in that one having a large number of vent holes for flow of cooling gas.
  5. 【請求項5】前記反応容器が石英ガラスをもって構成され、前記外部熱線吸収板が石英ガラス、高シリカガラス及び硼珪酸ガラスのいずれか1種をもって構成されていることを特徴とする請求項2乃至請求項4のいずれか一に記載の半導体製造装置。 Wherein said reaction vessel is configured with a quartz glass, the external heat absorbing plate quartz glass, claim 2 or, characterized in that it is configured with any one of high silica glass and borosilicate glass the semiconductor manufacturing apparatus according to any one of claims 4.
  6. 【請求項6】反応容器の内部空間に配設した熱線吸収板は、熱線源から照射された加熱用熱線中の有効波長成分を実質的に透過させるような光学的性質に加え、加熱状態にある半導体基板から放射された輻射熱線を吸収し、 Heat absorbing plate which is disposed in the internal space of 6. The reaction vessel, in addition to optical properties such as to substantially transmit the effective wavelength component in the heating heat rays emitted from heat ray source, a heated state absorbing the emitted radiant heat rays from a certain semiconductor substrate,
    二次熱線に変換して再放射するような光学的性質を有するものであることを特徴とする請求項1に記載の半導体製造装置。 The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the one having optical properties such that re-radiation into a secondary heat rays.
  7. 【請求項7】前記内部熱線吸収板が石英ガラス、高シリカガラス及び硼珪酸ガラスのいずれか1種をもって構成されていることを特徴とする請求項6に記載の半導体製造装置。 7. A semiconductor manufacturing apparatus according to claim 6, characterized in that it is configured with any one of the internal heat absorbing plate quartz glass, high silica glass and borosilicate glass.
  8. 【請求項8】反応容器の内部空間に配設した熱線吸収板は、熱線源から照射された加熱用熱線及び加熱状態にある半導体基板から放射された輻射熱線を吸収し、二次熱線に変換して再放射するような光学的性質を有するものであることを特徴とする請求項7に記載の半導体製造装置。 8. heat absorbing plate which is disposed in the internal space of the reaction vessel absorbs radiant heat rays radiated from a semiconductor substrate in a heated hot wires, and the heating state emitted from heat ray source, converted to a secondary heat ray the semiconductor manufacturing apparatus according to claim 7, characterized in that to those having optical properties such as re-radiation.
  9. 【請求項9】前記内部熱線吸収板が炭素、シリコン、炭化シリコン、窒化シリコン及び金属又は金属酸化物の表面に石英ガラス被覆又はセラミックス被覆を施した素材のいずれか1種をもって構成されていることを特徴とする請求項8に記載の半導体製造装置。 That wherein said inner heat-absorbing plate is formed with carbon, silicon, silicon carbide, any one of materials subjected to silica glass coated or ceramic-coated on the surface of the silicon nitride and metal or metal oxide the semiconductor manufacturing apparatus according to claim 8, wherein.
  10. 【請求項10】半導体基板の少なくとも一方の表面側の反応容器外部空間に前記熱線源が配置され、当該熱線源から照射された加熱用熱線が通過する反応容器内部空間に前記内部熱線吸収板が配設されていることを特徴とする請求項5〜請求項9に記載の半導体製造装置。 Wherein said heat ray source to the reaction vessel outer space of at least one surface side of the semiconductor substrate is disposed, the internal heat absorbing plate in the reaction vessel interior space heating heat rays emitted from the heat ray source to pass through the semiconductor manufacturing apparatus according to claims 5 to 9, characterized in that it is arranged.
  11. 【請求項11】半導体基板の一方の表面側の反応容器外部空間に前記熱線源が配置され、半導体基板の他方の表面側の反応容器内部空間に前記内部熱線吸収板が配設されていることを特徴とする請求項5〜請求項9に記載の半導体製造装置。 Wherein said heat ray source is placed in a reaction vessel external space one surface side of the semiconductor substrate, wherein the internal heat absorbing plate is disposed in the reaction vessel interior space of the other surface side of the semiconductor substrate the semiconductor manufacturing apparatus according to claims 5 to 9, characterized in.
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