JPH10229050A - 半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は基板の熱処理を常に均一な温度分布で
行うことができる半導体製造装置を提供する。 【解決手段】ランプアニール装置１は、チャンバー３内
に導入されたガスとともに収容されたウエハ９に対して
光照射加熱用ランプ４ａ、４ｂを駆動して熱処理を行
う。熱処理中は、チャンバー３内に導入されたガスと同
じガスをガス吹出パイプ５ａ、５ｂに導入して、所定圧
力でガス吹出口６ａ、６ｂからチャンバー３の内壁面に
向けて吹き出し、ガス排気口７ａ、７ｂからチャンバー
３外へガスを排出する。このため、チャンバー３の内壁
面近傍には、一定方向のガス流が形成され、ウエハ９か
ら発生するアウトガスをガス流で吹き飛ばして、チャン
バー３外へ排出するため、内壁面がアウトガスにより汚
れず、光照射加熱用ランプ４ａ、４ｂからの光がウエハ
９に均一に照射されて、常に均一な温度分布で熱処理す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置に
関し、詳細には、半導体基板等に光を照射して所要の熱
処理を施す半導体製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、アニール装置やＣＶＤ（Chem
ical Vapor Deposition ）装置などのように、チャンバ
ー内に収容された基板に対して光を照射して基板を加熱
し、基板に対してアニール、酸化、窒化、あるいは成膜
等の熱処理を施す半導体製造装置が使用されている。

【０００３】この種の半導体製造装置としては、例え
ば、石英ガラスや耐熱ガラス（例えば、硼硅酸ガラス）
等の光透過性材料で形成されたチャンバー内に基板（以
下、ウエハともいう）を１枚ずつ収容し、チャンバー外
の壁面に対向するように、複数本の光照射加熱用ランプ
が壁面に対して平行に配設されており、この光照射加熱
用ランプからチャンバーの壁面を透過してチャンバー内
のウエハに光を照射することにより、ウエハを高温（例
えば、６００℃〜１２００℃程度）に加熱して所要の熱
処理を施すものがあった。このような半導体製造装置と
しては、従来、例えば、特開平７−３７８３３号公報等
に記載されたものなどがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の半導体製造装置にあっては、チャンバー内で
ウエハを高温に加熱することによって薄膜を形成する場
合に、その薄膜からガス（いわゆる、アウトガス）が微
量に発生することが分かっている。この薄膜等から発生
するアウトガスは、チャンバーの壁面に付着すると、壁
面が汚れて光透過性を劣化させるが、ウエハ１枚あたり
のアウトガスの発生量が非常に微量であったため、これ
まであまり問題視されなかった。

【０００５】ところが、ウエハの熱処理を大量に行う
と、アウトガスによるチャンバー壁面の汚れが徐々に進
み、その汚れ具合によって光照射加熱用ランプの光を遮
る部分ができるため、ウエハに対する加熱が不均一とな
り、アニール、酸化、窒化、あるいは成膜等の熱処理結
果も不均一になってしまうという不都合があった。

【０００６】そこで、請求項１記載の発明は、基板を加
熱する際に発生するガスを気流形成手段により基板収納
容器の内壁面に気体を吹き付けて気体の流れを形成する
ことにより、基板から発生するガスを基板収納容器の内
壁面に付着させないようにして、基板を均一に加熱する
ことができる半導体製造装置を提供することを目的とし
ている。

【０００７】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の半導体製造装置の気流形成手段が気体を基板収納容
器の内壁面に向かって吹き出す気体吹出容器体と、その
吹き出された気体を基板から発生するガスとともに容器
外へ排出する気体排出機構とを備えるようにしたことに
より、気体を基板収納容器の内壁面に沿って常に一定方
向に流れる気流が形成できるため、基板等から発生する
ガスによる基板収納容器の汚れを確実に防止することが
できる半導体製造装置を提供することを目的としてい
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明の
半導体製造装置は、周囲が壁面で覆われ、該壁面の少な
くとも一部が光透過性材料で形成され、内部に基板が収
納可能な基板収納容器と、前記基板収納容器の壁面の外
側に配置され、前記基板収納容器内に収納された前記基
板に光を照射して加熱する加熱手段とを備え、前記基板
収納容器内で前記基板を熱処理する半導体製造装置にお
いて、前記基板収納容器内を満たす気体と同一の気体を
前記基板収納容器の内壁面に吹き付けて、該内壁面付近
に気体の流れを形成する気流形成手段を設けることによ
り、上記目的を達成している。

【０００９】ここで、気流形成手段は、基板収納容器の
内側から内壁面に対して容器内を満たす気体と同一の気
体を吹き付けて、基板収納容器の内壁面近傍に気体の流
れ（以下、気流ともいう）を形成するものである。この
気流は、基板の加熱により発生したガス（いわゆるアウ
トガス）が基板収納容器の内壁面付近まで来た場合に、
そのアウトガスを基板収納容器の内壁面に到達する前に
吹き飛ばすとともに、ガス濃度を希釈し、基板収納容器
の内壁面にアウトガスが付着しないようする。また、基
板収納容器の内壁面に吹き付ける気体を容器内の気体と
同一にしたのは、容器内における熱処理条件を変えずに
熱処理を行うためである。

【００１０】上記構成によれば、気流形成手段により基
板収納容器の内側から内壁面に対して気体を吹き出すこ
とにより、内壁面近傍に気流が形成され、基板を加熱し
た際にアウトガスが発生してもその気流により基板収納
容器の内壁面に付着しないようにして、光の透過度の低
下を防止することができる。

【００１１】この場合において、例えば、請求項２に記
載されるように、気流形成手段は、前記基板収納容器内
を満たす気体と同一の気体が導入され、該導入された気
体を前記基板収納容器の内壁面に向けて吹き出す吹出孔
が形成された気体吹出容器体と、前記基板収納容器の端
部付近に設けられ、前記気体吹出容器体から吹き出さ
れ、前記基板収納容器の内壁面に沿って流れる気体を容
器外に排出する気体排出機構と、を備えていてもよい。

【００１２】このように、気流形成手段は、気体吹出容
器体と気体排出機構とを備えていて、気体吹出容器体
は、基板収納容器の内壁面に向けて気体を吹き出して内
壁面近傍に気体の流れを形成するものであり、気体排出
機構は、前記気体吹出容器体により基板収納容器内に導
入された気体を外部に排出する。例えば、気体吹出容器
体が基板収納容器内の一方端の壁面近傍に設けられ、気
体吹出容器体の吹出孔から吹き出された気体が基板収納
容器の内壁面に沿って流れ、基板収納容器の他方端近傍
の壁面に設けられた気体排出機構により排出される。

【００１３】上記構成によれば、気体吹出容器体により
気体が基板収納容器の内壁面に向けて吹き出され、気体
排出機構により基板収納容器内の気体が排出されること
から、基板収納容器の内壁面近傍に一定方向の気流が形
成されるため、基板を加熱した際に発生するアウトガス
がこの気流によって基板収納容器の内壁面に付着せずに
外部に排出されることから、基板収納容器の光の透過度
の低下が防止され、常に基板を均一に加熱することがで
きる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるか
ら、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本
発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定す
る旨の記載がない限り、これらの態様に限られるもので
はない。

【００１５】図１及び図２は、本発明の半導体製造装置
を適用したランプアニール装置を説明する図である。こ
こでは、半導体基板であるウエハに対して光を照射して
熱処理を行うランプアニール装置に適用したものであ
る。

【００１６】図１は、本実施形態に係るランプアニール
装置の内部構造を示す中央縦断面図であり、図２は、本
実施形態に係るランプアニール装置を図１のＡ−Ａ線位
置で切った横断面図である。図１及び図２において、ラ
ンプアニール装置１は、リフレクタ２、基板収納容器と
してのチャンバー３、加熱手段としての光照射加熱用ラ
ンプ４ａ、４ｂ、気体吹出容器体としてのガス吹出パイ
プ５ａ、５ｂ、気体排出機構としてのガス排気口７ａ、
７ｂなどを備えている。

【００１７】リフレクタ２は、後述するチャンバー３の
周囲を断熱材等で囲った断熱容器であり、このリフレク
タ２で囲まれたチャンバー３内で行われる熱処理を効率
良く、かつ均一に行うものである。

【００１８】チャンバー３は、ウエハ９を一枚ずつ収容
して熱処理を行う透明容器体であって、石英ガラスや耐
熱ガラス（例えば、硼硅酸ガラス）などの光透過性材料
により形成されている。また、このチャンバー３には、
チャンバー３内でウエハ９を熱処理する際に、その処理
内容に応じたガス（例えば、酸化膜を形成する場合は酸
素を含む活性ガス、結晶欠陥を回復させるアニーリング
等では不活性ガス）を導入するためのガス導入口８が、
図１及び図２に示されるチャンバー３の紙面左端部に設
けられている。この導入されたガスを外部に排出する場
合は、チャンバー３の壁面の一部に形成された後述する
ガス排気口７ａ、７ｂが用いられる。また、図示してい
ないが、図１の紙面手前側に設けられた扉を開閉するこ
とにより、熱処理を行うウエハの交換が行われる。

【００１９】光照射加熱用ランプ４ａ、４ｂは、ここで
はチャンバー３の上方側と下方側であって、上述したリ
フレクタ２との間にそれぞれ複数本（ｎ本）ずつ配置さ
れ、ここでは上方側と下方側の光照射加熱用ランプが互
いに直交方向に配列することにより、ウエハ９に対して
上下方向から均一に光を照射して加熱温度の均一化を図
るものである。熱源としては、キセノンフラッシュラン
プ、白熱線、ハロゲンランプ等を用いてランプアニール
装置を構成したが、光（電磁波）を照射することによっ
て加熱可能な熱源であればよいため、レーザ光や電子ビ
ーム等の熱源を利用してレーザアニール装置や電子ビー
ムアニール装置としてもよい。

【００２０】ガス吹出パイプ５ａ、５ｂは、本発明の特
徴的な気体吹出容器体を構成するもので、チャンバー３
内の上方の内壁面近傍にチャンバー３内に導入されるも
のと同じガスが導かれるガス吹出パイプ５ａを壁面に平
行となるように介設し（図１及び図２参照）、このガス
吹出パイプ５ａの水平位置よりも少し上方（ガス吹出パ
イプ５ｂの場合は下方）位置に複数のガス吹出口６ａ
（６ｂ）が形成されている。

【００２１】また、ガス排気口７ａ、７ｂは、本発明の
特徴的な気体排出機構を構成するものであって、上記チ
ャンバー３の端部の上下の壁面位置に貫通孔がそれぞれ
形成され、チャンバー３内に導入されたガスをここから
チャンバー３外へ排出するものである。

【００２２】このように、ガス吹出口６ａ、６ｂが形成
されたガス吹出パイプ５ａ、５ｂと、ガス排気口７ａ、
７ｂとによって、本発明の気流形成手段が構成されてい
る。

【００２３】なお、図１及び図２では、本実施の形態の
特徴的な構成部分でないことから図示を省略している
が、実際には高温での熱処理（例えば、８００〜１、２
００℃）終了後、ウエハ９をチャンバー３から取り出す
前に所定温度（約４５０〜６００℃）まで冷却するため
の冷却装置が設けられている。

【００２４】次に、作用を説明する。本実施形態にかか
るランプアニール装置１では、チャンバー３に設けられ
た不図示のウエハ交換用の扉を開閉することによって、
チャンバー３内にウエハ９を収納する。そして、ガス導
入口８からは、当該ウエハ９を熱処理する際に必要な活
性又は不活性ガスが導入される。この状態でチャンバー
３の上下位置に配置された光照射加熱用ランプ４ａ、４
ｂを駆動することにより、加熱用ランプからの光が石英
ガラス等から成るチャンバー３を透過してウエハ９に照
射され、ウエハ９の加熱が開始される。

【００２５】熱処理が行われているウエハ９は、熱処理
が進むにつれてここでは酸化膜（あるいは窒化膜）等の
薄膜が形成されると、この薄膜から微量のアウトガスが
発生する。このため、本実施形態では、ウエハ９の加熱
処理の開始と同時に、ガス吹出パイプ５ａ、５ｂにガス
導入口８から既に導入されたガスと同じガスを導入し
て、ガス吹出口６ａ、６ｂから一定の圧力でチャンバー
３の内壁面に向かって吹き出すようにする。このガス吹
出口６ａ（又は６ｂ）から吹き出されたガスは、図１に
示されるように、チャンバー３の内壁面に一旦当たった
後、内壁面近傍に沿って図１中の矢印Ｂ１（又は矢印Ｃ
１）方向に流れるガス流を形成され、チャンバー３の右
端部に設けられたガス排気口７ａ（又は７ｂ）に対して
矢印Ｂ２（又は矢印Ｃ２）のように流れ、チャンバー３
内のガスを外部に排出するという一連の流れが形成され
る。

【００２６】このため、熱処理によりウエハ９から発生
するアウトガスは、チャンバー３の内壁面に到達する前
に上述したガス流によって吹き飛ばされ、ガス濃度が希
釈され、チャンバー３の外部に排出される。従って、光
透過性材料で形成されたチャンバー３の内壁面にアウト
ガスが付着しないため、内壁面が汚れることなく光透過
性が劣化しなくなり、光照射加熱用ランプ４ａ、４ｂに
よりウエハ９を常に均一に加熱することが可能となる。

【００２７】以上述べたように、上記実施形態によれ
ば、熱処理中のチャンバー３内において、ガス吹出パイ
プ５ａ、５ｂのガス吹出口６ａ、６ｂからチャンバー３
内のガスと同じガスを内壁面に向かって吹き出し、当該
ガスが内壁面に沿って流れ（矢印Ｂ１又はＣ１）、ガス
排気口７ａ、７ｂから排出される（矢印Ｂ２又はＣ２）
一定方向のガス流を形成することにより、アウトガスの
発生によるチャンバー３の壁面の汚染が防止されるた
め、常にウエハ９を均一に熱処理することが可能とな
り、アニール、酸化、窒化、あるいは成膜等の熱処理結
果も常に均一化することができる。従って、歩留まりの
良好な集積回路を製造することができる。

【００２８】以上、本発明者によってなされた発明を好
適な実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
上記のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱
しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもな
い。

【００２９】例えば、上記実施の形態においては、図２
に示されるように、ガス吹出パイプ５ａ（５ｂ）にそれ
ぞれ複数のガス吹出口６ａ（６ｂ）を形成して実施した
が、このガス吹出口の形状は所定の圧力で所定方向にガ
スが吹き出し可能であればよく、例えば、ガス吹出口が
スリット状であっても良い。また、チャンバー３の内壁
面に向けてガスを吹き出す吹き出し方向を適宜調節可能
とするため、図１に示されるガス吹出パイプ５ａ、５ｂ
をそれぞれパイプの筒周りに一定角度回転可能としても
よい。これより、ガスの吹き出し圧力と吹き出し角度と
を調節することにより、チャンバー３の内壁面近傍を流
れるガスの流路の状態を所望の状態に制御することがで
きる。

【００３０】また、上記実施の形態においては、アニー
ル装置の熱源として、ここではハロゲンランプを用いて
実施したが、勿論これに限定されるものではなく、キセ
ノンフラッシュランプや白熱線、あるいは、レーザ光や
電子ビーム等を照射することによって試料を加熱する熱
源を採用してもよい。

【００３１】

【発明の効果】請求項１記載の半導体製造装置によれ
ば、基板を加熱する際に発生するガスを気流形成手段に
より基板収納容器の内壁面に気体を吹き付けて気体の流
れを形成することにより、基板から発生するガスを基板
収納容器の内壁面に付着させないようにして、基板を均
一に加熱することができる。

【００３２】請求項２記載の発明の半導体製造装置によ
れば、気流形成手段が気体を基板収納容器の内壁面に向
かって吹き出す気体吹出容器体と、その吹き出された気
体を基板から発生するガスとともに容器外へ排出する気
体排出機構とを備えたことにより、気体を基板収納容器
の内壁面に沿って常に一定方向に流れる気流が形成され
て、基板等から発生するガスによる基板収納容器の汚れ
を確実に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態に係るランプアニール装置の内部構
造を示す中央縦断面図。

【図２】本実施形態に係るランプアニール装置を図１の
Ａ−Ａ線位置で切った横断面図である。

【符号の説明】

１ ランプアニール装置（半導体製造装置） ２ リフレクタ ３ チャンバー（基板収納容器） ４ａ、４ｂ 光照射加熱用ランプ（加熱手段） ５ａ、５ｂ ガス吹出パイプ（気体吹出容器体、気流形
成手段の一部） ６ａ、６ｂ ガス吹出口（吹出孔） ７ａ、７ｂ ガス排気口（気体排出機構、気流形成手段
の一部） ８ ガス導入口 ９ ウエハ（基板）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】周囲が壁面で覆われ、該壁面の少なくとも
   一部が光透過性材料で形成され、内部に基板が収納可能
   な基板収納容器と、前記基板収納容器の壁面の外側に配
   置され、前記基板収納容器内に収納された前記基板に光
   を照射して加熱する加熱手段と、を備え、前記基板収納
   容器内で前記基板を熱処理する半導体製造装置におい
   て、前記基板収納容器内を満たす気体と同一の気体を前
   記基板収納容器の内壁面に吹き付けて、該内壁面付近に
   気体の流れを形成する気流形成手段を設けたことを特徴
   とする半導体製造装置。
2. 【請求項２】前記気流形成手段は、前記基板収納容器内
   を満たす気体と同一の気体が導入され、該導入された気
   体を前記基板収納容器の内壁面に向けて吹き出す吹出孔
   が形成された気体吹出容器体と、前記基板収納容器の端
   部付近に設けられ、前記気体吹出容器体から吹き出さ
   れ、前記基板収納容器の内壁面に沿って流れる気体を容
   器外に排出する気体排出機構と、を備えたことを特徴と
   する請求項１に記載の半導体製造装置。