JPH1187354A - 半導体ウエハの加熱処理方法及びその加熱処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成で半導体ウエハを均一に加熱する
ことができるとともに、アウトドープによる品質の低下
を抑制することのてきる半導体ウエハの加熱処理方法及
びその加熱処理装置を提供すること。 【解決手段】 イオン注入処理後の半導体ウエハ３を不
純物拡散層を上面として載置する導電性の材料で形成さ
れたウエハトレー１５と、チャンバー１２に設けられて
いる絶縁管１３の外部に配置されている誘導加熱コイル
１４とからなり、誘導加熱コイル１４に通電して絶縁管
１３の内部に搬入されたウエハトレー１５を誘導電流に
より発熱させて半導体ウエハ３を加熱処理する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハの加
熱処理方法及びその加熱処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩ等の半導体装置の製造工程におい
て、イオン注入後の半導体ウエハを熱処理する（アニー
ル）ことが行われている。これはイオン注入により非晶
質化したＳｉ結晶の結晶性の回復やキャリアの回復等の
ために行われるもので、イオン注入後の半導体ウエハを
加熱処理装置内に置き、１〜２分間、９５０〜１０５０
℃の温度で加熱処理される。

【０００３】図３はこのような加熱処理を行うための従
来の加熱処理装置の概略の断面図である。加熱処理装置
１は、チャンバー５内に石英製の絶縁管４を配置し、こ
の絶縁管４の外周に絶縁管４に沿って複数のハロゲンラ
ンプ６が配列されており、また、チャンバー５の外周に
水冷管室８を形成し、水冷管室８に水冷管９ａ，９ｂを
配置してハロゲンランプ６で発生する熱を外部に放出し
ないように構成されいる。なお、７はチャンバー５に形
成された排熱口である。

【０００４】この加熱処理装置１でイオン注入後の半導
体ウエハ（以下「半導体ウエハ」という。）３を加熱処
理するとき、半導体ウエハ３を石英製のウエハトレー２
に載置して搬入搬出口１０から絶縁管４内に置き、ハロ
ゲンランプ６を点灯し、ハロゲンランプ６が発生する輻
射熱を半導体ウエハ３の上下面に放射して加熱処理され
る。

【０００５】石英製のウエハトレー２には、半導体ウエ
ハ３を載置する側に突出した複数のピン２ａ（図３の例
では３本のピン）が形成されており、これらの各ピンは
図４の平面図に示すように半導体ウエハ３を平衡して保
持するように、等角度、図の例では１２０度ずつ離れた
同一円周上に形成されていて半導体ウエハ３はこれらの
ピン２ａ上に点接触で載置されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
加熱処理装置では、ウエハトレーに形成した複数のピン
により点接触で半導体ウエハを保持しているので、半導
体ウエハの自重により結晶欠陥を生じる場合があり、ま
た、半導体ウエハとハロゲンランプ間の距離が離れてお
り、半導体ウエハの中央部と周辺部とでは熱勾配が生じ
て均一に加熱処理できないという問題がある。

【０００７】更に、半導体ウエハ３は図５の拡大断面図
に示すように、基板部分３ａとイオンが注入された不純
物拡散層３ｂからなっており、半導体ウエハ３の上下面
からハロゲンランプ６の輻射熱をＴ１，Ｔ２のように放
射すると、上面からの輻射熱Ｔ２により不純物拡散層３
ｂの不純物が外部に放出されるアウトドープが発生し、
場合によっては半導体ウエハの品質を低下するという問
題がある。

【０００８】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであり、簡単な構成で半導体ウエハを均一に加熱
することができるとともに、アウトドープによる品質の
低下を抑制することのできる半導体ウエハの加熱処理方
法及びその加熱処理装置の提供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る本発明
は、イオン注入処理後の半導体ウエハを、イオンが注入
された不純物拡散層を上面にしてその裏面全面を導電性
の材料で形成されたウエハトレーに当接して載置し、前
記半導体ウエハを載置したウエハトレーを誘導加熱コイ
ルが発生する交番磁束内に配置し、前記交番磁束で前記
ウエハトレーを発熱させ、前記発熱したウエハトレーに
より前記半導体ウエハを加熱処理することを特徴とす
る。

【００１０】また、請求項２に係る本発明は、チャンバ
ーと、前記チャンバー内に設置された絶縁管と、前記絶
縁管と前記チャンバー間に配置された誘導加熱コイル
と、前記絶縁管内に配置されイオン注入処理後の半導体
ウエハを平坦面に載置する導電性のウエハトレーとを備
え、前記ウエハトレーを前記誘導加熱コイルにより発生
する交番磁束により発熱させてなることを特徴とする。

【００１１】本発明では、イオン注入処理後の半導体ウ
エハを誘導加熱により発熱するウエハトレーによって加
熱処理する。誘導加熱コイルにより発生する交番磁束内
に配置された導電性のウエハトレーは、交番磁束と鎖交
する電流を発生しこの電流によりジュール発熱する。こ
の発熱はウエハトレーの面で隈なく発生し、半導体ウエ
ハを載置する面を均一に加熱する。したがって、このウ
エハトレーに全面を当接して置かれた半導体ウエハは全
面均一の温度で加熱される。

【００１２】また、半導体ウエハのイオンが注入された
不純物拡散層は、ウエハトレーに当接した裏面からの熱
伝導によって加熱処理されるので、不純物拡散層の表層
部からのアウトドープが抑制される。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図１を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態
に係る半導体ウエハの加熱処理装置の概略の断面図、図
２はウエハトレーの平面図である。図１において、１１
は加熱処理装置、１２はチャンバー、１３は加熱室を形
成する石英の絶縁管、１４は誘導加熱コイル、１５はウ
エハトレーである。

【００１４】加熱処理装置１１は、チャンバー１２の内
部に加熱室を形成する石英の絶縁管１３が設置され、チ
ャンバー１２と絶縁管１３の間に誘導加熱コイル１４を
設けて構成されている。誘導加熱コイル１４は、例えば
導線を螺旋形に巻回し偏平状に形成されており、ウエハ
トレー１５と対向する位置にウエハトレー１５と平行を
なすように配置されている。

【００１５】ウエハトレー１５は例えばＳｉＣのように
導電性の材料で平板状に形成され、図１の断面図および
図２の平面図に示すように、半導体ウエハ３の外径より
もやや大きめの底面を平坦面とした凹所１５ａが形成さ
れている。

【００１６】加熱処理装置１１でイオン注入処理後の半
導体ウエハ３を加熱処理するとき、イオンを注入した不
純物拡散層を上面としてその裏面全面をウエハトレー１
５の凹所１５ａの底面に当接させて載置する。半導体ウ
エハ３を載置したウエハトレー１５は、搬入搬出口１７
から絶縁管１３内に挿入し、誘導加熱コイル１４と対向
する位置に置く。

【００１７】この状態で誘導加熱コイル１４に接続され
たリード線１６を図示しない高周波の交流電源に接続
し、誘導加熱コイル１４に高周波の交流電圧を印加す
る。誘導加熱コイル１４は高周波の交流に応じた交番磁
束を発生し、この交番磁束はウエハトレー１５と鎖交す
る。このときウエハトレー１５は導電性の材料で形成さ
れているので、交番磁束と鎖交して電流が誘起、すなわ
ち電磁誘導による誘導電流が発生し、この電流はウエハ
トレー１５の電気抵抗によって熱（ジュール熱）に変換
されウエハトレー１５は発熱する。なお、チャンバー１
２の材質を選定することにより、誘導加熱コイル１４に
よる交番磁束をウエハトレー１５にだけ作用させ、チャ
ンバー１２は誘導加熱コイル１４により直接には発熱さ
せない構成とすることができる。

【００１８】誘導電流はウエハトレー１５の凹所１５ａ
に対向する裏面側の表層部全域にほぼ隈なく発生し、こ
の誘導電流により発生した熱はウエハトレー１５の肉圧
内部を伝導して凹所１５ａの底面を均一に加熱する。こ
れによりウエハトレー１５の凹所１５ａ内の平坦面に全
面が当接して載置された半導体ウエハ３は全面均一に加
熱される。また、半導体ウエハ３はウエハトレー１５の
凹所１５ａ内に載置されているので、ウエハトレー１５
の搬送時や加熱時にその位置が安定して保持される。

【００１９】なお、上記実施の形態では、誘導加熱コイ
ルを導線を螺旋形に巻回し偏平状に形成しているが、こ
れに限られるものでなく、例えば鉄心に筒状に巻回した
コイルの１つ以上を配置するようにしてもよい。またウ
エハトレーは半導体ウエハを載置する個所を凹部に形成
しているが、半導体ウエハを位置決めできる凸部を形成
するようにしてもよく、単なる平坦面であってもよい。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、イ
オン注入処理後の半導体ウエハの加熱処理を誘導加熱さ
れたウエハトレーにより加熱されるので、半導体ウエハ
を均一に加熱処理することができ、また発熱体はウエハ
トレーのみとすることができ、電力の利用効率を高める
とともに、装置の外周に配置する冷却用の手段を簡略化
でき装置全体を簡素化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の半導体ウエハの加熱処理
装置の概略の断面図である。

【図２】ウエハトレーに半導体ウエハを載置した状態の
平面図である。

【図３】従来例の半導体ウエハの加熱処理装置の概略の
断面図である。

【図４】従来例のウエハトレーに半導体ウエハを載置し
た状態の平面図である。

【図５】イオン注入処理後の半導体ウエハの概略の断面
図である。

【符号の説明】

３ 半導体ウエハ １１ 加熱処理装置 １２ チャンバー １３ 絶縁管 １４ 誘導加熱コイル １５ ウエハトレー １５ａ 凹所 １６ リード線

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 イオン注入処理後の半導体ウエハを、イ
   オンが注入された不純物拡散層を上面にしてその裏面全
   面を導電性の材料で形成されたウエハトレーに当接して
   載置し、前記半導体ウエハを載置したウエハトレーを誘
   導加熱コイルが発生する交番磁束内に配置し、前記交番
   磁束で前記ウエハトレーを発熱させ、前記発熱したウエ
   ハトレーにより前記半導体ウエハを加熱処理する半導体
   ウエハの加熱処理方法。
2. 【請求項２】 チャンバーと、前記チャンバー内に設置
   された絶縁管と、前記絶縁管と前記チャンバー間に配置
   された誘導加熱コイルと、前記絶縁管内に配置されイオ
   ン注入処理後の半導体ウエハを平坦面に載置する導電性
   のウエハトレーとを備え、前記ウエハトレーを前記誘導
   加熱コイルにより発生する交番磁束により発熱させてな
   ることを特徴とする半導体ウエハの加熱処理装置。