JPS593935A - 半導体ウエハ−を光照射で加熱する方法 - Google Patents

半導体ウエハ−を光照射で加熱する方法

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JPS593935A
JPS593935A JP11150082A JP11150082A JPS593935A JP S593935 A JPS593935 A JP S593935A JP 11150082 A JP11150082 A JP 11150082A JP 11150082 A JP11150082 A JP 11150082A JP S593935 A JPS593935 A JP S593935A
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wafer
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semiconductor wafer
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heating source
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Yoshiki Mimura
芳樹 三村
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Ushio Inc
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Ushio Denki KK
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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】 本発明は半導体ウェハーを光照射で加熱する方法に関す
る。
最近、半導体ウェハー(以下単に「ウエノ・−」という
。)への不純物の導入方法として、不純物濃度、接合の
深さを精密に制御し得ることから、不純物をイオン状態
にして加速してウエノ・−に打ち込むイオン注入法が使
用されてきている。このイオン注入法においては、イオ
ンが注入された後のウェハーの表面における結晶状態が
変化して荒れたものとなるため、この荒れを消失せしめ
て良好な表面状態とするために、イオン注入後約1oo
oCまたはそれ以上の温度にウェハーを加熱処理する必
要があり、この加熱処理は、注入された不純物の深さ方
向の濃度分布が熱拡散により変化しないように短時間で
行なわなければならない。
また、生産性を向上させるためKもウェハ〜の急速加熱
、急速冷却が要請されている。
このような要請により、最近、ウェハーを光照射で加熱
する方法が開発され、この方法によれば、わずか数秒間
という短時間で1000C〜1400tZ’まで昇温か
可能である。
しかしながら、ウェハー、例えば単結晶シリコンをこれ
に単に光照射することにより、数秒間以内の短時間にお
いて、温度1000C前後の処理温度に昇温せしめ更に
この処理温度に保つという加熱処理を施す場合には、昇
温時及び処理温度時においてウェハーにおける外周近傍
部と中央部との間に比較的大きな温度差が生じ、この温
度差が原因となってウェハーに後の処理工程で支障をき
たすような大きな1反り」が発生し、更には「スリップ
ライン」と呼ばれる損傷が発生することが分った。
これは、ウェハーの厚さは普通0.511X前後程度と
非常に薄く、厚さ方向における温度分布は、時間的には
104秒の桁の程度で緩和されるので実質的には悪影響
を及ぼすことはないが、ウェハーの面に沿った方向にお
ける温度分布け、たとえウェハーの表面を均一な照射エ
ネルギー密度で光照射しても、ウエノ・−外周近傍部か
らの熱放散がウーエハーの中央部からの熱放散よりも相
当大きいので、昇温時においてはウェハーの外周近傍部
の温度がウェハーの中央部の温度に追従できず、処理温
度時においてもウエノ・−の外周近傍部の温度がウェハ
ーの中央部の温度にまで達することがなく、結局ウニ′
バーの外周近傍部の温度はウニ/%−の中央部の温度よ
り相当に低くなってしまうからであるO このようにウニ/・−に大きな「反り」が発生すると、
後の処理〒程例えばフォトエツチング処理工程において
パターン像が乱れるため支障をきたし、また「スリップ
ライン」が発生すると、ウェハ7そのものが半導体材料
として使用し得ない無価値なものとなり重大な損失を招
くこととなる。
本発明は斯かる観点からなされたものであって、半導体
ウェハーを光照射で加熱する方法において、後の処理工
程に支障をきたすような大きな「反り」及び「スリップ
ライン」のような損傷が生じないよ、うな加熱方法を提
供することを目的とし、その特徴とするところは、モリ
ブデンやタングステン、タンタルの如き高融点金属より
成り光照射を受けて昇温する補助加熱源を半導体ウエノ
・−の外周近傍部に近接して配置し、前記補助加熱源で
半導体ウェハーの主に外周近傍部を補助的に加熱しなが
ら、半導体ウエノ・−を光照射で加熱する方法であって
、 の値を0.6〜1.4の範囲内となるよう規定したこと
にある。
(但し、ηl及びη雪はそれぞれ補助加熱源及び半導体
ウェハーの反射率を表わし、 ρ1及びρ2はそれぞれ補助加熱源及び半導体ウェハー
の比重を表わし。
d+及びd2はそれぞれ補助加熱源及び半導体ウェハー
の厚さを表わし、 C+及び0はそれぞれ補助加熱源及び半導体ウェハーの
比熱を表わす。) 以下図面を参照しながら本発明方法の一実施例を説明す
る。
第1図は、光照射炉内に配置されたウエノ・−1を上方
から見た加熱方法の説明図、第2図は、第1図を側方か
ら見た説明図であって、図には示されていないがウエノ
・−1の上方及び下方には、各々消費電力1150Wの
棒状の710ゲン電球12本を一平面゛上に近接して並
べて成る面光源が配置され、この面光源によりウエノ1
−1の表面における・照射エネルギー密度が均一、とな
り且つウエノ・−1の表面温度がウエノ・−1の中央部
1aで約1200Cになるように゛ウエノ・−1が光照
射されるようになっている。光照射のための前記面光源
の全消費電力は約28KWに及び、ウエノ・−1は直径
4インチ、厚さd2が0.04crn、波長10000
λの光に対する反射率η2が0,3、比重ρ2が2.3
3 (9/cmす、比熱C2が0.95(ジュール/I
I−C)の円板状であってホウ素をイオン注入した単結
晶シリコンより成るもの1−η2 であシ、このウエノ・−1の物性値β−2□、d□−C
(但し、単位はon”−C/ジュールである。)の値は
約7.9である。
2は、厚さdlがQ、Q3crn、内径が1lcfn、
外径が13ffi、波長10000^の光に対する反射
率ηlが0.5、比重ρ1が10.2 (17cm )
、比熱C1が0.28(ジュール/g・C)の円環状で
あり、その表面KSi(hのコーティングを施したモリ
ブデン板より成る補助加熱源であって、この補助加熱源
2はウェハー1−の外周近傍部1bを主として加熱する
よう、例えばウェハー1の外周近傍部1bの外方側斜上
方或いは外方側斜下方に位置するよう当該外周近傍部1
bに近接して配置する。この補助加熱源2には石英製の
爪2aが幾つか固定して設けられており、この爪2aに
よりウェハー1が支持されている。前記補助加熱源2の
物性値α−−エコニ−(但し、ρ1jd1−Ct 単位はcrn2・C/ジュールである。)の値は約5.
83であり、前記βに対するαの比/βの値は約0.7
4である0 そして前記面光源によりウェハー1及び補助加熱源2に
光照射する。
上記方法によれば、ウェハー 1の両面が上方及び下方
から面光源により光照射を受けて主加熱が行なわれるが
、ウェハー1の外周近傍部1bに近接して、光照射を受
けて昇温する高融点金属より成る補助加熱源2を配置す
るようにしているため、前記面光源よりの光照射を受け
て補助加熱源2が昇温され、しかも、理由は後述するが
、補助加熱源2の物性値αとウニ・・−1の物性値βと
の比りの値が0,6′〜1.4の範囲内にあるため、ウ
ェハー1の昇温速度と補助加熱源2の昇温速度とがほぼ
一致するようになり、従ってこの補助加熱源2によりウ
ェハー1の外周近傍部1bが間接的ではあるが、伝導熱
を受けて補助的に加熱されるようになり、この結果中央
部1aと外周近傍部1bとの温度差が極めて小さくなっ
てウェハー1の全体の温度が均一化されるようになり、
結局後の処理工程で支障をきた。すような大きな1反り
」の発生を防止することができると共に「スリップライ
ン」の発生を防止することができる。実際ウェハー1の
中央部1aの温度は約1200t:’となるのに対して
ウェハー1の外周近傍部1bの温度は約1170c程度
となり、この外周近傍部1゛bの温度は稍低めにはなる
ものの、後の処理工程で支障をきたすような大きな「反
り」が発生せず、しかも「スリップライン」も発生せず
、ウェハー1を良好に加熱処理することができる。とこ
ろで補助加熱源2による補助加熱を行なわない他は上述
の実施例と同様の方法によりウェハー1の加熱処理を行
なったところ、ウェハー1の外周近傍部1bの温度は約
1080Cとかなり低い値となり、後の処理工程に支障
をきたすような大きな「反り」が発生し、しかもウェハ
ー1の周辺に「スリップライン」の発生が認められた。
ところで、前記の通り、光照射による加熱は、短時間昇
温に特徴があり、したがって、前記補助加熱源が光照射
を受けて昇温する場合、ウェハーと同じか若しくはほぼ
同じように短時間昇温するものでなければならない。こ
れは、補助加熱源の昇温速度がウェハーの昇温速度より
相当に小さい場合には、補助加熱効果が小さくてウェハ
ーの′外周近傍部の温度があまり上昇せず、また上述と
逆の場合には、ウェハーの外周近傍部の温度が高くなシ
過ぎ、何れの場合にも本発明の目的を達成することが困
難となるからである。
ウェハーにしても、補助加熱源にしても、その昇温速度
−、−(但し、ΔTは温度の微小変化を、△tは微小時
間を表わす。)は、光照射面に垂直な面上での光照射エ
ネルギー密度をyf (W/、、す、その面積′を8 
(cm”)、 、厚さをd−2比重をρ(gんり、比熱
をC(ジュール/I・c)、反射率をダとすると、ρ・
d−8−C−葺=〆パ(1−η)・S−χで表わされ、
χは、放射、伝導、対流等による熱ロスで、この口°ス
け、第1項の値に比べ小さいので近似的には、 ρ・d−8−C−3□キ1l−(11)−sと表わすこ
とができる。従って補助加熱源の設計ファクターとして
はjbd下で表わされる物性値を用い、補助加熱源の物
性値α−1−71xがウェハーρ1・dI −C1 1−η2 の物性値β=□−にほぼ等しくなるようにす〃pd2 
・ C2 ればよいが、実際上けαとβとの比ツβの値が06〜】
4の範囲内であれば、補助加熱効果が良好に得られるこ
とが実験的に調べた結果判明した。
この比ff、7.の値が0.6未満の場合には、補助加
熱効果が小さくてウェハーの外周近傍部の温度が6士り
上昇せず依然として中央部の温度より相当に低く仮の処
理工程に支障をきたすような大きな「反り」が発生する
と共に「スリップライン」の発生が認められ、−力比/
βの値が14を越える場合には、逆にウェハーの外周近
傍部の温度が中央部の温度よりも相当に高くなり過ぎて
前者と同様に大きな「反り−1及び「スリップライン」
の発生が認めら1Lfr−0 同、反射率η1及びη2け波長10000Aにおける反
射率の値を採用(7ている。、 前記実施例において、モリブデンの代りにタングステン
やタンタルを使用しても前記比/βの値が、0. fi
〜11.1の範囲内に抑制されていると、ト記貯辷Vと
1.i]様に、昇温速度が類似し、補助加熱源として有
効に作用する。
本発明は、以上の実施例からも理解されるように、外周
近傍部1bからの熱放散による温度低下を相殺するよう
に、補助加熱源をウエノ・−の外周近傍部1bに近接し
て配置し、外周近傍部1bを補助的に加熱してやり、中
央部と外周近傍部との温度差をI」・さくし、ウニ・・
−全面の温度を均一化することによって、後の処理工程
に支障をきだす大きな「反り」及び[−スリップライン
」の発生を防止しようとするものである。
以上本発明方法の具体的一実施例を説明したが、本発明
はこれに限定されず種々変更を加えることができる。例
えば補助加熱源2ば、第3図に示すように、複数例えば
4つに分割した補助υ口熱源21.22,23.24 
 をそれぞれ対称的につ7)\−1の外周近傍部1bに
近接して配置するようにしてもよい。また面光源がウェ
ハー1のヒ方或いは下方の一方側のみに配置されている
場合には、ウェハー1の面光源に対向する面とは反対同
1に補助加熱源2が位置されるようにすれば、補助加熱
源2をウニ・・−1の外周近傍部1bの直上或いは直下
に位置せしめても補助加熱源2が面光源からウェハー1
に照射される光を遁ぎることかないので好ましい。また
ウェハー1の支持と補助加熱源2の支持は全く別個の支
持機構により支持するようにしてもよい。
以上のように本発明方法は、モリブデンやタングステン
、タンタルの如き高融点金属より成り光照射を受けて昇
温する補助加熱源を半導体ウェハーの外周近傍部に近接
して配置し、前記補助加熱源で半導体ウェハーの主に外
周近傍部を補助的に加熱しながら、半導体ウエノ・−を
光照射で加熱する方法であって、 前記半導体ウニ・・−の物性値β−L二p−にρ2°d
2 “ C! 対する前記補助加熱源の物性値α=−1−η1 のρ1
°d1 ・C1 比“ろの値を06〜1.4の範囲内となるよう規定する
ことによって、ウエノ飄−面上の温度分布の均一性を改
善し、後の処理工程に支障をきたす大きな[−反り−1
及び「スリップライン」のような損傷を抑制することが
でき、実用上の価値は極めて太きい0
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図はそれぞれ本発明方法の一実施例を示
す説明用平面図及び説明用縦断正面図、第3図は本発明
方法の他の実施例を示す説明用平面図である。 1・・・半導体ウェハー  2・・・補助加熱源1a・
−・中央部      1b・・・外周近傍部1c・・
・外周部      2a−・・爪21.22,23.
24・・・補助加熱源革1図 第2図 第3図 147

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)モリブデンやタングステン、タンタルの如き高融点
    金属よシ成)光照射を受けて昇温する補助加熱源を半導
    体ウェハーの外周近傍部に近接して配置し、前記補助加
    熱源で半導体ウェハーの主に外周近傍部を補助的に加熱
    しながら、半導体ウェハーを光照射で加熱する方法であ
    って、比Vβの値を06〜1.4の範囲内となるよう規
    定したことを特徴とjる半導体ウェハーを光照射で加熱
    する方法。 (但し、ηl及びη2はそれぞれ補助加熱源及び半導体
    ウェハーの反射率を表わし、 ρ1及びρ2はそれぞれ補助加熱源及び半導体ウェハー
    の比重を表わし、 d+及びd3はそれぞれ補助加熱源及び半(2) 導体ウエノ・−の厚さを表わし。 C+及びC2はそれぞれ補助加熱源及び半導体ウエノ・
    −の比熱を表わす。)
JP11150082A 1981-12-04 1982-06-30 半導体ウエハ−を光照射で加熱する方法 Granted JPS593935A (ja)

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JPS6331096B2 JPS6331096B2 (ja) 1988-06-22

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60167335U (ja) * 1984-04-14 1985-11-06 大日本スクリ−ン製造株式会社 熱処理装置
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US5310339A (en) * 1990-09-26 1994-05-10 Tokyo Electron Limited Heat treatment apparatus having a wafer boat
US11610803B2 (en) 2020-10-20 2023-03-21 Changxin Memory Technologies, Inc. Mounting fixture of bearing ring for wafer

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