JPS59152618A - 加熱処理方法およびその装置 - Google Patents

加熱処理方法およびその装置

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JPS59152618A
JPS59152618A JP58026178A JP2617883A JPS59152618A JP S59152618 A JPS59152618 A JP S59152618A JP 58026178 A JP58026178 A JP 58026178A JP 2617883 A JP2617883 A JP 2617883A JP S59152618 A JPS59152618 A JP S59152618A
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    • H05B6/64—Heating using microwaves
    • H05B6/80—Apparatus for specific applications
    • H05B6/806—Apparatus for specific applications for laboratory use

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は加熱処理技術に関するもので、たとえば、半導
体装置の製造における半導体薄板の加熱処理および反応
を伴う加熱処理に利用して有効な技術に関する。
〔背量技術〕
周知のように、半導体素子を製造する場合には結晶成長
処理をはじめ不純物拡散処理、結晶アニール処理、バッ
ジページ冒ン膜生成処理、ドライエツチング処理、ホト
レジベーク処理等種々の形で加熱処理または反応を伴う
加熱処理が行なわれている。
従来、これらの加熱処理方式はたとえは、１９６８年１
２月１日付発行の重子材料の１０６賀に記載されている
ように、ヒータ、高周波加熱等、種々の加熱方式が考案
享れている。これらの加熱処理方法は、被加熱処理物上
、加熱雰凹気中に治具等で支持し、加熱するか、被加熱
処理物上ヒータブロック等の加熱源に直接接地させて加
熱処理する方法である。いずれの方法も、被加熱処理物
が支持体に接触している。
上述の方法で被加熱処理物を精度良く加熱するには、被
加熱処理物以外の被加熱処理物支持治具。
ヒータブロック等も被加熱処理物同様に精度良〈加熱し
なければならない。同時に周囲の処理室内壁も加熱され
る。このため、・上述方法では極めて加熱効率が悪く、
処理時間が長い。また、治具やヒータブロックが大きい
と装置が大形化する欠点がある。
同様Ｋ、反応を伴う加熱処理では反応を必要としない初
加熱処理物以外の部分が加熱されるため、反応を必要と
しない被加熱処理物以外で反応を起こし、小壁生成物が
、被加熱処理物支持治具や処理室内壁に生成ばれる。こ
の結果、反応を伴う加熱処理により、半導体素子を製造
する際半導体素子を製造する被加熱処理物上に落下し、
製造する半導体素子の品質低下を招く。
同時に処理室内壁に生成された小壁生成物の清浄作業な
どの付帯作業等が増える。
前記の方法では、全体加熱構造と方っていることから被
加熱処理物金部分的にｆ択加熱することが酢かしい欠点
がある。
〔発明の目的〕
本発明の目的は被加熱処理物のみをｙｆ′＃度よく均一
にかつ効率的に加熱処理する加熱処理方法およびその装
置を提供することにある。
本発明の前記目的と新規な特徴は本明細書の記述および
添＋１図面から明らかＫなるであろう。
〔発明のｅ要部 本願において開示される発明のうち代表的なもののＳ要
を簡単に散開すわば、下記のとおりである。
すなわち、被加熱処理物を気体の吹き付は等によって浮
遊させて被加熱処理物を非接帥状態に保持し、この状態
でマイクロ波等の電磁波を被加熱処理物を照射して加熱
することにより、被加熱処理物のみの加熱であることが
ら、被加熱処理物を精度よく均一にかつ効率的に加熱処
理するものである。
〔実！ＥＦＩＪ１：］ 第１図は本発明の一実施例による加熱処理装置の要部を
示す断面図であって、半導体装置製造における半導体薄
板（半導体ウェハ）の表面に保護膜を生成ζせる例１を
示す。
同図において、処理室１けブイクロ波を反射する材質（
導電性で抵抗の小さいもの、たとえば金属）によって構
成これた箱体となっていて、被カｌ）熱処理物である半
導体ウェハ２を加熱するための室とガっている。処理室
１の中央部には半導体ウェハ２を非接触状態で浮遊保持
す゛るベル１ヌイチヤヅク構造の漏斗状のウェハ浮遊治
具３（保持機構）が配役されている。このウェハ浮遊治
具３けマイクロ波を通過しかつ電磁気損失の小さい材質
、たとえば、四ふっ化エチレン樹脂や石英等で形成これ
ている。石英は１０００℃をＷλる高温処理も可卵であ
るが、四ふり化エチレン樹脂の場合は、たとえば３５０
℃前稜以上の高温に晒でれる場合は劣化するため使用は
できない。また、ウェハ浮遊治具３ＫＦｉ清浄化された
不活性ガス４または、反応カス５がガス供給部６よシ、
ガス供給パイプ７を通し供給される。
一方、ブイクロ波８がマイクロ波発生部９よ多発生され
、導波管１０全通し処理室１内に照射され、半導体ウェ
ハ２が加熱される。
半導体ウェハ２の温度けのぞｅｌｌｌから温度センサ１
２により針側され、温度制御部１３で処理され、温度制
御信号として、全体的制御部１４へ伝送啓れる。
全体制御部１４ではガス供給部６より供給これるガヌ（
不活性ガス４と反応ガス５）の指定、および温度制徊１
部１３に応じマイクロ波発生部９から発生するマイクロ
波８０強度を制御し、半導体ウェハ２の温度を一定に制
御する機能がある。
一方、半導体ウエノ・２上に保―膜１５を生成した反応
ガス５け排気ガス】６として排気部１７より処理室１外
に排気これる。
つぎに、前記装置によって半導体ウエノ・２表面に保護
膜ｔ、ｓｔ生成する方法について説明する。
被加熱処理物である半導体ウエノ・２をウエノ・浮遊治
具３内にセ１．トする。半導体ウエノ・２をウエノ・浮
遊治具３内にセ、ツトすると、反応ガス供給部５から不
活性ガヌ４を供給する。半導体ウエノ・２は不活性ガス
４によυウエノ・浮遊治具３内で気流によって０炉に上
−ト、回転動しながら浮遊する。半導体ウエノ・２がウ
エノ・浮遊治具３内で浮遊する原理は一般にベルヌイチ
ャックとして知られている。
すなわち不活性ガス４が、ウエノ・浮遊治具３に供給さ
れると、不活性ガス４（気体）の吹き付けによる気流に
より、半導体ウエノ・２とウエノ・浮遊治卯■１に負圧
現象が生じ、半導体ウエノ・２は上Ｔ、回転動し７なが
ら非接触状態で、ウエノ・浮遊治具３内を浮遊する。
半導体ウエノ・２をウエノ・浮遊治具３内で浮遊状態に
保ちながら、マイクロ波８がマイクロ波発生部９より発
生され、導波管１０より処理室１内に照射これる。照射
ζハたマイクロ波８によって半導体ウエノ・２が加熱づ
れる。この加熱は半導体ウェハ２以外は箪磁気損失が小
さい材質で構成されているため、半導体ウエノ・２のみ
が加熱される。
加熱は半導体ウエノ・２自体の抵抗損、誘電損等の電磁
気損失によシ、半導体ウエノ・２内部から加熱され、か
つ半導体ウエノ・２がウエノ・浮遊治具３等に接触する
ことなく加熱するため効率よく、妙・つ均一に加熱され
る。
一方、半導体ウニ／・２は温度センサ１２により、温度
計測されており、反応に必要なＦｉ定温度に到達すると
、保静膜１５の虫取に必要な反応ガス５がガス供給部６
からウエノ・浮遊治具３内に供給され、温度センサ１２
による半導体ウエノ・２の温度１測結果に基づき、マイ
クロ波８強度會制窮しながら一定温度に保ち、所定時間
処理される。この反応では所定温度に力ＩＪ熱された半
導体ウエノヘ２のみが反応ガヌ５と反応し、半導体ウエ
ノ・２表面に保護膜１５を生成する。処理室１の周壁お
よびウェハ浮遊治具３表面は半導体ウエノ・２０表面に
比較して極めて低温であり、反応ガヌ５との反応が生じ
ない温度のため、不用な生成物が生成烙れない。
〔実＃例２〕 第２図は本発明ケアニーリング装置ＫＪ用した例１を示
すを部所面図である。す力わち、半導体ウェハにイオン
インプランテーション′ｆｔｍした場合にけ、イオンイ
ンプランテーションによる半導体ウェハ表層部の結晶ダ
メージを回復芒せるためにアニーリングを施す必要があ
る。
この装置は、前記実施例１と同様にマイクロ波を透過す
る拐質で構成された処理室１８を有している。電磁気損
失の小さい利質で構成でれたウェハ浮遊治具２０（保持
機構）は実施例１と同様に漏斗状とはなっているが、こ
の実施例２では上下が逆となり、漏斗内から吹き付けら
れる気体たとえば不活性ガス２１によって半導体ウェハ
１９を浮遊保持するようになっている。不活性ガス２１
は清浄化され、ガス供給部２２からガス供給量（イブ２
３を通ってウエノ・浮遊治具２０内に供給される。マイ
クロ波照射部２５けマイクロｍ１発生部２４で発生され
たマイクロ波をヌポ、ット状のづイクロ波ビーム２６と
して、前記半導体ウエノ・１９に部分的に照射し、局所
加熱する。また、前記マイクロ波照射部２５は半導体ウ
エノ・１９の半径方向に走査する構造となり、局所加熱
部２７の移動によって半導体ウエノ・１９の全面の結晶
アニーリング方法が可能となる。また、全体制御部３０
はマイクロ波照射部２５から照射するマイクロ波ビーム
２６の強度の制御、ガス供給部２２から供給する不活性
ガス２１の供給量の制御等を行なうようになっている。
さらに、排気ガス２８は排気部２９から排出される。
〔効果〕
（１）、本発明は被加熱処理物およびまたは反応ガスの
みを直接加熱処理し、被加熱処理物を保持する保持機構
等は加熱しない。このため、加熱苅象物の＠量を最小に
できる作用から加熱源の出力會最小にすることができる
。
（２）、　被加熱処理物は保持機構に接帥となっている
。
このため被加熱処理物から保持機構に熱が逃は難い作用
から被加熱処理物の均一加熱が維持でき高精度の加熱が
可能となる。
（３）、前記（２）のように、被加熱処理物から熱が逃
げ難いことから、余分な加熱は不要となり、加熱源の出
力低下が可能となる。
（４）、前記（１）および（２）のように、加熱附象物
の容量□　　低下および加熱苅象物からの熱の逃げを少
なくできることから、加熱容量が小さくなるため、短時
間に効本的に被加熱処理物を加熱することができる。
（５）、被加熱処理物はマイクロ波によって加熱される
。アイクロ波等の電磁波による漏熱は、１磁波の照射に
よる被加熱処理物内に生じる抵抗損、誘電損等の電磁気
損失によシ発熱するため、被加熱処理物内部での発熱か
ら加熱助出が極めてよい。
（６）、被加熱処理物および被加熱処理物の周辺にマ′
　　　　イクロ波が作用するようになっていることから
、反応ガヌ等が供＃＠これても、反応は被加熱処理物お
よびその周辺でしか起きない。このため、従来のように
不要生成物が発生することも少なく、処理室内壁や被加
熱処理物の表面を不要生成物で汚染することも少なくな
る。
（７）、・前記実施例２では被加熱処理物をマイクロ波
ビームで加熱することから、マイクロ波ビームを被加熱
処理物の所望の部分にだけ照射することができるように
なり、局部加熱も可能となる。
（８）、前記実施的１．実旅し１１２では被加熱処理物
を一枚ずつ加熱処理することから、装置構造の簡素化、
小型化が可能となり、自動処理化、連続処理化も可能と
なる。
（９）、前記（２）、　（５）　、　（６）により灼−
高精度でかつ汚染のない加熱が行なえることから、品質
の安定した信頼度の高い加熱処理が可能となる相乗効果
を奏する。
塀上本発明者によってなされた発明を実施的にもとづい
て具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定され
るものではなく、その警官を逸脱Ｌ７ない範囲で種々に
変形可能であることけいうまでもない。た七えば、被加
熱処理物の加熱と同時に反応物質に磁界を作用させなが
らマイクロ波を闇射し、反応現象の活性化を図ることも
可能となる。この場合１げ、反応効率の向上により、”
良質の反応および処理時間の短縮が可能となる効果が追
加されることになる。
また、被加熱処理物を浮遊させる方法は本発明実施的１
に限定でれることなく、磁力等によって浮遊させてもよ
い。
壕だ本発明は高圧雰囲気中、常圧雰囲気中、低圧雰囲勿
中、真空中、およびマイクロ波を透過する物質中等で前
記処理が可能となり、いずれの場合で、も前記実＃列と
同様な効果全得ることができる。
〔利用分野〕
以上の説明では主として本発明渚によってなされた発明
をその背景となった利用分野である半導体装置の製造に
おける半導体ウェハ表面への保護膜の形成、アニール処
理に運用した場合について説明したが、これに限定これ
るものではなく、たとえば、半導体材料やその他雷磁的
損失効果のある全ての物質について、結晶成長方法をは
じめ、気相成長方法、不純物拡散処理方法、結晶アニー
リング処理方法、ドライエツチング処理方法、ホトレジ
ストベーク処理方法等１種々の加熱処理方法や２反応を
伴う加熱処理に応用することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施例ｉ１による加熱処理装置の要部
断面図、 第２図は本発明の実施的２による加熱処理装置の要部断
面図である。 １・・・処理室、２・・・被加熱処理物（半導体ウェハ
）、３・・・保持機構（ウェハ浮遊治具）、４・・・不
活性ガス、５・・・反応ガス、６・・・ガス供給部、７
・・・供給パイプ、８・・・マイクロ波、９・・・マイ
クロ波発生部、１０・・・導波管、１１・・・のぞき窓
、１２・・・温度センサ、１３・・・温度制御部、１４
・・・全体制御１部、１５・・・半導体ウェハ、１６・
・・排気ガス、１７・・・排休部、１８・・・加熱処理
室、１９・・・半導体ウニ・・、２０・・・ウェハ浮遊
治具、２１・・・不活性ガス、２２・・・ガス供給部、
２３・・・ガス供給パイプ、２４・・・マイクロ波発生
部、２５・・・マイクロ波照射部、２６・・・マイクロ
波ビーム、２７・・・局所加熱部、２８・・・排気ガス
、２９・・・排気部、３０・・・全体制御部。 代理人　弁理士　高　橋　明　大

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、被加熱処理物を浮遊させ、非接触保持するとともに
    、被加熱処理物に電磁波ｔ−ａ射して被加熱処理物を加
    熱することを特徴とする加熱処理方法。 ２、被加熱処理物を運動させながら加熱することを特徴
    とする特許請求の範囲第１項記載の加熱処理方法。 ３、被加熱処理物加熱時に反応物質を被加熱処理物に作
    用させることを特徴とする特許請求の範囲第１項または
    第２項記載の加熱処理方法。 ４、被加熱処理物の温度計測に基いて電磁波強度を制御
    すること′ｔ−特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第
    ３項のいずれか記載の加熱処理方法。 ５、＃：導体装置製造用半導体全加熱処理すること全特
    徴とする特許請求の範囲第１項乃至第４項のいずれか記
    載の加熱処理方法。 ６、被加熱処理物を加熱処理するための処理室と、被加
    熱処理物を浮遊させ非接触状態で保持する保持機構と、
    前記被加熱処理物に電磁波′ｆ：Ｙ！＠射する電磁波供
    給部と、を有する加熱処理装置。 ７、前記電磁波供給部は被加熱処理物の温度計側に基い
    て電磁波強度が制御されるように構成されていることを
    特徴とする特許請求の範囲第６項記載の被加熱物処理装
    置。
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