JPS5917253A - 半導体ウエハの熱処理方法 - Google Patents
半導体ウエハの熱処理方法Info
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- JPS5917253A JPS5917253A JP12569382A JP12569382A JPS5917253A JP S5917253 A JPS5917253 A JP S5917253A JP 12569382 A JP12569382 A JP 12569382A JP 12569382 A JP12569382 A JP 12569382A JP S5917253 A JPS5917253 A JP S5917253A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/324—Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、半導体素子の製造工程に於ける熱処理方法に
係り、特に、処理時間を１分以内と短時間化する場合、
結晶欠陥の発生を軽減させるのに好適な加熱方法に関す
る。
係り、特に、処理時間を１分以内と短時間化する場合、
結晶欠陥の発生を軽減させるのに好適な加熱方法に関す
る。
熱処理を短時間に行なう方法とＣては、従来の電気炉に
よる処理時間を単に短縮する方法の他、新しい方法とし
て、レーザー光や電子線あるいは大出力ランプや板状ヒ
ーターを加熱源とする方法が知られている。このうち、
１〜６０秒程度の時間、ウェハ全体を同時に熱処理する
公知の方法、装置１（例、ｔば、Ａｐｌ）１ 、 Ｐｈ
Ｙｓ 、 Ｌ ｅｔｔ 、３９［８１）（１９８１）６
０４） では、ウェハ全域に均一なエネルギーを投入
することによシ、ウェハを均一に加熱する配慮がなされ
てはいるが、ウェハ保持治具の影響に対する補正手段は
とくに無く、また、冷却過程は自然放熱に委ねるだけで
、全処理工程にわたシ、ウェハ内の温度分布を人為的に
制御することはできない。しかし、必然的に急熱急冷が
不可避となる短時間熱処理では、熱的境界条件の影響が
大きく、単に均一にエネルギーを投入するだけでは、治
具に接する部分とそうでない部分、あるいは、ウェハ周
辺部と中央部などで、温度変化の時定数が異なるため、
殆んどの場合、ウエノ・内の温度分布が不均一となるこ
とは避けられない。
よる処理時間を単に短縮する方法の他、新しい方法とし
て、レーザー光や電子線あるいは大出力ランプや板状ヒ
ーターを加熱源とする方法が知られている。このうち、
１〜６０秒程度の時間、ウェハ全体を同時に熱処理する
公知の方法、装置１（例、ｔば、Ａｐｌ）１ 、 Ｐｈ
Ｙｓ 、 Ｌ ｅｔｔ 、３９［８１）（１９８１）６
０４） では、ウェハ全域に均一なエネルギーを投入
することによシ、ウェハを均一に加熱する配慮がなされ
てはいるが、ウェハ保持治具の影響に対する補正手段は
とくに無く、また、冷却過程は自然放熱に委ねるだけで
、全処理工程にわたシ、ウェハ内の温度分布を人為的に
制御することはできない。しかし、必然的に急熱急冷が
不可避となる短時間熱処理では、熱的境界条件の影響が
大きく、単に均一にエネルギーを投入するだけでは、治
具に接する部分とそうでない部分、あるいは、ウェハ周
辺部と中央部などで、温度変化の時定数が異なるため、
殆んどの場合、ウエノ・内の温度分布が不均一となるこ
とは避けられない。
不均一な急熱急冷を施したウエノ・には、所謂、スリラ
グラインと称する結晶欠陥が発生することは周知の事実
であシ、とくに、ウェハの中央部の温度が周辺部の温度
よシ高い場合には、ウエノ・中央部に欠陥が生じゃすく
なシ、素子製作上の難点となる。従来の短時間熱処理方
法、装置では、ウェハの周辺部の温度が中央部の温度よ
シ低くならないような配慮がなされていないので、フェ
ノ・中央部の欠陥の発生を抑制できないという欠点がめ
った。
グラインと称する結晶欠陥が発生することは周知の事実
であシ、とくに、ウェハの中央部の温度が周辺部の温度
よシ高い場合には、ウエノ・中央部に欠陥が生じゃすく
なシ、素子製作上の難点となる。従来の短時間熱処理方
法、装置では、ウェハの周辺部の温度が中央部の温度よ
シ低くならないような配慮がなされていないので、フェ
ノ・中央部の欠陥の発生を抑制できないという欠点がめ
った。
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消するため
に、熱的境界条件の影響がとくに大きい。
に、熱的境界条件の影響がとくに大きい。
フェノ・周辺部の湯度制御を別途行なうことにより、フ
ェノ・周辺部の温度が中央部め温度に比し低くならない
ようにして、結晶欠陥の発生の少ない短時間熱処理ケ行
なう方法を提供することにある。
ェノ・周辺部の温度が中央部め温度に比し低くならない
ようにして、結晶欠陥の発生の少ない短時間熱処理ケ行
なう方法を提供することにある。
以下、本発明の詳細な説明する。
バッチ処理を前提とした従来の電気炉による熱処理に於
ては、フェノ１のサイズに比しはるかに大きな発熱体を
用い、温度変化がゆるやかとなるに充分な時間を費する
ことによシ、ウニ／飄内温度分布の均一化を図シ、欠陥
発生を抑制してきた。然るに、短時間熱処理ではこのよ
うな方策を採ることは原理的に限界が生じる。一方、枚
葉処理（ウェハ一枚づつの処理）を前提とした短時間熱
処理に於ては、フェノ・内温度分布を人為的に制御でき
るような比較的サイズの小さな発熱体を用いることが可
能であシ、短時間処理の場合にも、欠陥の発生を抑制す
る高度分布を維持することが容易となる。欠陥の発生を
防ぐには、フェノ・内で湯度勾配が生じない均一な温度
分布とすることが最良であるが、完全に均一な温度分布
を実現することは困難であることが多いので、実用的に
は、フェノ・周辺部の温度を中央部の温度に等しいか、
もしくは、若干高く保持するようにして、フェノ・中央
部では相対的に欠陥発生の確率が低くなるようにするの
が効果的である。本発明は、上記の如く、ウェハの周辺
部の温度を中央部の温度よυ低くしないようにするため
、複数の加熱源を独立に制御することによシ、欠陥発生
の抑制を図っている。
ては、フェノ１のサイズに比しはるかに大きな発熱体を
用い、温度変化がゆるやかとなるに充分な時間を費する
ことによシ、ウニ／飄内温度分布の均一化を図シ、欠陥
発生を抑制してきた。然るに、短時間熱処理ではこのよ
うな方策を採ることは原理的に限界が生じる。一方、枚
葉処理（ウェハ一枚づつの処理）を前提とした短時間熱
処理に於ては、フェノ・内温度分布を人為的に制御でき
るような比較的サイズの小さな発熱体を用いることが可
能であシ、短時間処理の場合にも、欠陥の発生を抑制す
る高度分布を維持することが容易となる。欠陥の発生を
防ぐには、フェノ・内で湯度勾配が生じない均一な温度
分布とすることが最良であるが、完全に均一な温度分布
を実現することは困難であることが多いので、実用的に
は、フェノ・周辺部の温度を中央部の温度に等しいか、
もしくは、若干高く保持するようにして、フェノ・中央
部では相対的に欠陥発生の確率が低くなるようにするの
が効果的である。本発明は、上記の如く、ウェハの周辺
部の温度を中央部の温度よυ低くしないようにするため
、複数の加熱源を独立に制御することによシ、欠陥発生
の抑制を図っている。
第１図は本発明に用いる熱処理装置の一例主要構成要素
を模式的に示したものである。該装置は複数のハロゲン
ランプからなる二組のラング集合体１，２、及び、反射
板３，４、シャッター５゜６から構成される加熱源ラン
プノ・ウス７と被加熱処理体であるウェハ８、サセプタ
９を収容するウェハ処理チャンバー１０％および、非接
触型温度計１１．１２とそれに連結されたランプ電源制
御系１３から構成されている。ランプノ・ウス７とチャ
ンバー１０とは二重の石英板１４によシ隔離されておυ
、チャンバーｌＯの内部は清浄雰囲気が実現できるよう
になっている。ランプノ）ウス７の壁、反射板３，４、
シャッター５．６、および−チャンバーＩＯの壁は水又
はガスによシ冷却され、所定の温度以下に保持され、フ
ェノ・８及びサセプタ９以外は高温にならないようにし
て、清浄雰囲気のもとで、再現性の良好な高温処理が可
能になっている。ランプ集合体ｌは主加熱源として使用
され、サセプタ９のほぼ全領域にわたシ均一に光エネル
ギーが投入されるように各ランプの電源及び反射板３が
調整されている。ランプ集合体２及び反射板４は、フェ
ノ・周辺部のみを補助的に加熱するための補助加熱源で
、フェノ・周辺部にのみ光が照射されるように配置され
ている。ランプよりの光の大部分は石英を加熱すること
なく透過し、カーボンを主材料とするサセプタ９に効率
よく吸収され、サセプタ９を加熱する。サセプタ９の構
造は被処理フェノ・８をその周縁のみで保持するような
構造となっておυ、フェノ・８は加熱されたサセプタ９
よシの輻射光によって間接的に加熱される。ウェハの中
央部及び周辺部の温度’Ｉ’ｃ、 ’Ｉ’ｐは温度計１
１．１２でそれぞれ測定され、その信号に応じて、ラン
プ集合体１，２の電源が制御される。
を模式的に示したものである。該装置は複数のハロゲン
ランプからなる二組のラング集合体１，２、及び、反射
板３，４、シャッター５゜６から構成される加熱源ラン
プノ・ウス７と被加熱処理体であるウェハ８、サセプタ
９を収容するウェハ処理チャンバー１０％および、非接
触型温度計１１．１２とそれに連結されたランプ電源制
御系１３から構成されている。ランプノ・ウス７とチャ
ンバー１０とは二重の石英板１４によシ隔離されておυ
、チャンバーｌＯの内部は清浄雰囲気が実現できるよう
になっている。ランプノ）ウス７の壁、反射板３，４、
シャッター５．６、および−チャンバーＩＯの壁は水又
はガスによシ冷却され、所定の温度以下に保持され、フ
ェノ・８及びサセプタ９以外は高温にならないようにし
て、清浄雰囲気のもとで、再現性の良好な高温処理が可
能になっている。ランプ集合体ｌは主加熱源として使用
され、サセプタ９のほぼ全領域にわたシ均一に光エネル
ギーが投入されるように各ランプの電源及び反射板３が
調整されている。ランプ集合体２及び反射板４は、フェ
ノ・周辺部のみを補助的に加熱するための補助加熱源で
、フェノ・周辺部にのみ光が照射されるように配置され
ている。ランプよりの光の大部分は石英を加熱すること
なく透過し、カーボンを主材料とするサセプタ９に効率
よく吸収され、サセプタ９を加熱する。サセプタ９の構
造は被処理フェノ・８をその周縁のみで保持するような
構造となっておυ、フェノ・８は加熱されたサセプタ９
よシの輻射光によって間接的に加熱される。ウェハの中
央部及び周辺部の温度’Ｉ’ｃ、 ’Ｉ’ｐは温度計１
１．１２でそれぞれ測定され、その信号に応じて、ラン
プ集合体１，２の電源が制御される。
本実施例で用いられている熱処理の制御方法・は次の通
υでおる。即ち、フェノ・搬送治具（図には示されてい
ない）によシ所定の位置につ二重・８をセットした後、
シャッター５．６を同時に開く。
υでおる。即ち、フェノ・搬送治具（図には示されてい
ない）によシ所定の位置につ二重・８をセットした後、
シャッター５．６を同時に開く。
ランプは既に点灯し、定常状態となっておシ、主加熱ラ
ング集合体１によシ約２０ Ｗ ／ ｃｒｙｔ” ％補
助加熱ラング集合体２によシ、フェノ・の周辺部は更に
重ねて約２Ｗ／ｃｍ”の光、が、最初、サセプタ９に照
射される。その後は、一度肝１１．１２によシモニタし
たフェノ・中央部の温度ＴＣと周辺部の温度ＴＰが、常
に第２図に示した許容領域（直線の下半分）にあるよう
に、２ング電源制御系１３を通して、ラング集合体１．
２の光強度を制御し、ウェハ中央部の温度が所定の熱処
理温度に達し、かつ、その温度で所定の時間経過させる
ようにした。その後、シャッター５を閉じ、冷却するが
、その過程に於ても図２の許容領域に’ｌ’ｃ、 ’ｆ
ｐがあるように、ランプ集合体２の光強度を制御し乍ら
、所定の温度にまで冷却する。因に、図２の許容領域と
は、温度勾配によシ欠陥′が発生する確率δ低い条件を
示すものである。但し、該許容領域は、ウェハの面方位
、形状、サイズ（大きさ、厚み）、キズや酸素の含有量
、治具の形状、その他に依存するので、図２は必ずしも
定量的に一般性を有するとは限らない。本実施例におい
ては、１００ｏＵ。
ング集合体１によシ約２０ Ｗ ／ ｃｒｙｔ” ％補
助加熱ラング集合体２によシ、フェノ・の周辺部は更に
重ねて約２Ｗ／ｃｍ”の光、が、最初、サセプタ９に照
射される。その後は、一度肝１１．１２によシモニタし
たフェノ・中央部の温度ＴＣと周辺部の温度ＴＰが、常
に第２図に示した許容領域（直線の下半分）にあるよう
に、２ング電源制御系１３を通して、ラング集合体１．
２の光強度を制御し、ウェハ中央部の温度が所定の熱処
理温度に達し、かつ、その温度で所定の時間経過させる
ようにした。その後、シャッター５を閉じ、冷却するが
、その過程に於ても図２の許容領域に’ｌ’ｃ、 ’ｆ
ｐがあるように、ランプ集合体２の光強度を制御し乍ら
、所定の温度にまで冷却する。因に、図２の許容領域と
は、温度勾配によシ欠陥′が発生する確率δ低い条件を
示すものである。但し、該許容領域は、ウェハの面方位
、形状、サイズ（大きさ、厚み）、キズや酸素の含有量
、治具の形状、その他に依存するので、図２は必ずしも
定量的に一般性を有するとは限らない。本実施例におい
ては、１００ｏＵ。
約３０抄の熱処理を施したウニノーにはスリップライン
の発生が、従来法で同様の短時間処理をしたウェハに比
しはるかに少なく、欠陥発生の抑制に効果がある。
の発生が、従来法で同様の短時間処理をしたウェハに比
しはるかに少なく、欠陥発生の抑制に効果がある。
以上説明した湯度分布制御の方法は、上記実施例に限定
されるものではなく、複数の加熱源をウェハの両側に配
置する場合、あるいは、加熱源として、ランプ以外に、
板状ヒータを用いる場合、電子線などの粒子ビームを用
いる場合にも適用できる。即ち、板状ヒーターによる場
合には、主加熱ヒーター以外に、ウェハ周辺に沿ってリ
ング状の補助加熱ヒーターを設けることによシ、所望の
目的を達することができる。また、走査ビームを用いる
場合にも、補助ビームをリング状に照射するとか、単一
のビームを用いるときにはウェハの各部に対する照射時
間を調節することにより、所望の目的を達することがで
きる。
されるものではなく、複数の加熱源をウェハの両側に配
置する場合、あるいは、加熱源として、ランプ以外に、
板状ヒータを用いる場合、電子線などの粒子ビームを用
いる場合にも適用できる。即ち、板状ヒーターによる場
合には、主加熱ヒーター以外に、ウェハ周辺に沿ってリ
ング状の補助加熱ヒーターを設けることによシ、所望の
目的を達することができる。また、走査ビームを用いる
場合にも、補助ビームをリング状に照射するとか、単一
のビームを用いるときにはウェハの各部に対する照射時
間を調節することにより、所望の目的を達することがで
きる。
以上述べたように、本発明によれば、急熱急冷を伴なう
１〜６０秒の短時間熱処理に於ても、ウェハ周辺部の幅
ｉを常に中央部の温度に比し低くしない条件を保つこと
ができるばかシでなく、適描な制御条件を設定すること
によシ、ウェハ内の温度分布を、１００ＯＣの処理に対
して１００程度以内で均一化することも可能となる結果
、とくに素子製作上重要なりエバ中央部に、温度勾配が
原因で生ずる欠陥が発生することを抑制できる顕著な効
果がある。
１〜６０秒の短時間熱処理に於ても、ウェハ周辺部の幅
ｉを常に中央部の温度に比し低くしない条件を保つこと
ができるばかシでなく、適描な制御条件を設定すること
によシ、ウェハ内の温度分布を、１００ＯＣの処理に対
して１００程度以内で均一化することも可能となる結果
、とくに素子製作上重要なりエバ中央部に、温度勾配が
原因で生ずる欠陥が発生することを抑制できる顕著な効
果がある。
第１図は本発明に用いる装置の一例を示す模式図、第２
図はウニノ・同温度分布を制御すべき範囲を示す図であ
る。 １．２・・・ラング集合体、３．４・・・反射板、５，
６…シヤツター、７・・・ラングハウス、８・・・ウニ
ノ１．９・・・サセプタ、１０・・・処理チャンバ、１
１．１２・・・温度モニタ、１３・・・２ング電源制御
系、１４・・・石英板隔壁。 代理人 弁理士 薄田利幸℃ 第 １ 区 ２ ψ
図はウニノ・同温度分布を制御すべき範囲を示す図であ
る。 １．２・・・ラング集合体、３．４・・・反射板、５，
６…シヤツター、７・・・ラングハウス、８・・・ウニ
ノ１．９・・・サセプタ、１０・・・処理チャンバ、１
１．１２・・・温度モニタ、１３・・・２ング電源制御
系、１４・・・石英板隔壁。 代理人 弁理士 薄田利幸℃ 第 １ 区 ２ ψ
Claims (1)
- １、 半導体ウエノ・の中央部および周辺部の温度をそ
れぞれ検出し、かつ、上記中央部および上記周辺部をそ
れぞれ独立して加熱することにより、上記半導体ウエノ
・の温度分布を均一化させることを特徴とする半導体ウ
エノ・の熱処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12569382A JPS5917253A (ja) | 1982-07-21 | 1982-07-21 | 半導体ウエハの熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12569382A JPS5917253A (ja) | 1982-07-21 | 1982-07-21 | 半導体ウエハの熱処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5917253A true JPS5917253A (ja) | 1984-01-28 |
Family
ID=14916359
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12569382A Pending JPS5917253A (ja) | 1982-07-21 | 1982-07-21 | 半導体ウエハの熱処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5917253A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0196082A2 (en) * | 1985-03-25 | 1986-10-01 | Sony Corporation | Annealing method by irradiation of light beams |
| JPS6291615A (ja) * | 1985-10-16 | 1987-04-27 | Honda Motor Co Ltd | Ｖ型エンジンにおける冷却水通路装置 |
| JPS62206838A (ja) * | 1986-03-06 | 1987-09-11 | Nec Corp | シリコンウエ−ハの製造方法 |
| JPS62266385A (ja) * | 1986-05-12 | 1987-11-19 | 光洋精工株式会社 | ランプアニ−ル炉の温度制御装置 |
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| JP2006134942A (ja) * | 2004-11-02 | 2006-05-25 | Sharp Corp | 熱処理装置および熱処理方法 |
| JP2006332338A (ja) * | 2005-05-26 | 2006-12-07 | Tokyo Electron Ltd | 熱処理装置 |
| JP2008190346A (ja) * | 2007-02-01 | 2008-08-21 | Nikki Co Ltd | 加速ポンプ付気化器 |
| JP2010135508A (ja) * | 2008-12-03 | 2010-06-17 | Tokyo Electron Ltd | 基板加熱装置、基板加熱方法及び記憶媒体 |
-
1982
- 1982-07-21 JP JP12569382A patent/JPS5917253A/ja active Pending
Cited By (15)
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