JPS61187341A - 半導体基板の熱処理装置 - Google Patents
半導体基板の熱処理装置Info
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- JPS61187341A JPS61187341A JP60027721A JP2772185A JPS61187341A JP S61187341 A JPS61187341 A JP S61187341A JP 60027721 A JP60027721 A JP 60027721A JP 2772185 A JP2772185 A JP 2772185A JP S61187341 A JPS61187341 A JP S61187341A
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- 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 potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は例えば化合物半導体基板におけるイオン注入後
の熱処理いわゆるアニールを行う場合等に用いる半導体
基板の熱処理装置に係わる。
の熱処理いわゆるアニールを行う場合等に用いる半導体
基板の熱処理装置に係わる。
本発明は所定の温度、即ち半導体基板に対する熱処理温
度に対応する温度に加熱された加熱部を設け、ここに他
部より半導体基板を気流搬送によって浮上させながら持
ちきたして、半導体基板を即応的に所定の温度に加熱で
きるようにして半導体基板に対する不必要な長時間加熱
を回避し、またこれを支持する支持台を設ける場合に生
ずるこの支持台との接触に基づく歪の発生を回避して所
要の熱処理を確実、迅速にまた半導体基板に対する特性
劣化をきたすことなくその熱処理を行うことができるよ
うにする。
度に対応する温度に加熱された加熱部を設け、ここに他
部より半導体基板を気流搬送によって浮上させながら持
ちきたして、半導体基板を即応的に所定の温度に加熱で
きるようにして半導体基板に対する不必要な長時間加熱
を回避し、またこれを支持する支持台を設ける場合に生
ずるこの支持台との接触に基づく歪の発生を回避して所
要の熱処理を確実、迅速にまた半導体基板に対する特性
劣化をきたすことなくその熱処理を行うことができるよ
うにする。
各種半導体装置の製造工程においては、各種の熱処理工
程を伴うものであり、例えばGaAsの■−■族化合物
半導体基板において、これに対するイオン注入後にアニ
ール処理、即ち熱処理を行うものであるが、このような
熱処理は通常抵抗加熱による、いわゆる電気炉アニール
による。この電気炉アニールは、例えば石英より成る炉
心管を有し、この炉心管内に同様に耐熱性を有する例え
ば石英よりなる試料の支持台、即ち半導体基板を載置し
た支持台を揮大して半導体基板を所定温度に加熱処理す
ることによって行われる。また他の熱処理方法として、
例えばレーザー或いは電子ビーム等を用いたビームアニ
ールの提案もなされている。
程を伴うものであり、例えばGaAsの■−■族化合物
半導体基板において、これに対するイオン注入後にアニ
ール処理、即ち熱処理を行うものであるが、このような
熱処理は通常抵抗加熱による、いわゆる電気炉アニール
による。この電気炉アニールは、例えば石英より成る炉
心管を有し、この炉心管内に同様に耐熱性を有する例え
ば石英よりなる試料の支持台、即ち半導体基板を載置し
た支持台を揮大して半導体基板を所定温度に加熱処理す
ることによって行われる。また他の熱処理方法として、
例えばレーザー或いは電子ビーム等を用いたビームアニ
ールの提案もなされている。
ところが、上述したいずれの熱処理装置によっても種々
の問題点を有する。即ちレーザー或いは電子ビームによ
る熱処理、例えばアニールは、その制御性に難点があり
、またその局所加熱に基づく半導体基板の熱歪等におい
て問題がある。また電気炉による熱処理装置においては
、その試料を載置支持する支持台が前述したように耐熱
性を必要とすることから石英ガラス等によって構成され
る。したがってこの支持台自体の熱容量が比較的大とな
る。このために、半導体基板の加熱に当たっては、これ
に熱的に付随する支持台の温度上昇に長時“間を有し、
半導体基板が所定の温度に上昇するまでに長時間を要す
る。このため、例えばGaAs化合物半導体を電気炉ア
ニールする場合、そのV族即ち砒素AsO長時間加熱に
よる蒸発を防止するための何らかの考慮、例えば基板表
面に5t02或いはS iJ 4等の絶縁膜による保護
膜を施すとか、もしくはアルシン等を用いて砒素圧下で
熱処理を行う等の考慮を必要とする。
の問題点を有する。即ちレーザー或いは電子ビームによ
る熱処理、例えばアニールは、その制御性に難点があり
、またその局所加熱に基づく半導体基板の熱歪等におい
て問題がある。また電気炉による熱処理装置においては
、その試料を載置支持する支持台が前述したように耐熱
性を必要とすることから石英ガラス等によって構成され
る。したがってこの支持台自体の熱容量が比較的大とな
る。このために、半導体基板の加熱に当たっては、これ
に熱的に付随する支持台の温度上昇に長時“間を有し、
半導体基板が所定の温度に上昇するまでに長時間を要す
る。このため、例えばGaAs化合物半導体を電気炉ア
ニールする場合、そのV族即ち砒素AsO長時間加熱に
よる蒸発を防止するための何らかの考慮、例えば基板表
面に5t02或いはS iJ 4等の絶縁膜による保護
膜を施すとか、もしくはアルシン等を用いて砒素圧下で
熱処理を行う等の考慮を必要とする。
また、レーザー、電子ビーム等のビーム熱処理或いは電
気炉等の熱処理装置のいずれにおいても、その熱処理を
行うべき半導体基板を支持台上に載置することにより発
生する熱処理中の半導体基板内の熱応力の不均一に起因
する特性劣化が問題となる。この熱応力の不均一は半導
体基板を単結晶インゴットから切り出し、その後研磨エ
ツチングしたときに派生する基板の“そり”による支持
台上への接触の不均一性に起因するものであり、この熱
応力の不均一性は、半導体基板の大口径化に伴い更に問
題となってくるところである。
気炉等の熱処理装置のいずれにおいても、その熱処理を
行うべき半導体基板を支持台上に載置することにより発
生する熱処理中の半導体基板内の熱応力の不均一に起因
する特性劣化が問題となる。この熱応力の不均一は半導
体基板を単結晶インゴットから切り出し、その後研磨エ
ツチングしたときに派生する基板の“そり”による支持
台上への接触の不均一性に起因するものであり、この熱
応力の不均一性は、半導体基板の大口径化に伴い更に問
題となってくるところである。
本発明は、このような諸問題を効果的に回避することが
できるようにした半導体基板の熱処理装置を提供するも
のである。
できるようにした半導体基板の熱処理装置を提供するも
のである。
本発明においては、例えば第1図に示すように、抵抗加
熱或いは高周波加熱等によって加熱の行われる加熱炉(
1)の構成をとり得るも、特にこの加熱炉(1)中に予
め所定の温度に加熱される加熱部を設ける。そしてこの
炉内に、加熱処理を行うべき半導体基板(3)を浮上さ
せてこの基板を他物に直接的に接触させることなく上述
した予め所定の温度に加熱した加熱部に気流によって送
り込む搬送手段(4)を設ける。この搬送手段(4)に
用いる気流即ち気体は炉(1)内の加熱部(2)を構成
する雰囲気気体と同種の気体とする。この気体としては
、例えばヘリウムHe或いはアルゴンAr、チッ素N等
の半導体基板に対して所定の熱処理を行うことによって
基板(3)に特性劣化等の不都合を生じない気体を用い
得る。
熱或いは高周波加熱等によって加熱の行われる加熱炉(
1)の構成をとり得るも、特にこの加熱炉(1)中に予
め所定の温度に加熱される加熱部を設ける。そしてこの
炉内に、加熱処理を行うべき半導体基板(3)を浮上さ
せてこの基板を他物に直接的に接触させることなく上述
した予め所定の温度に加熱した加熱部に気流によって送
り込む搬送手段(4)を設ける。この搬送手段(4)に
用いる気流即ち気体は炉(1)内の加熱部(2)を構成
する雰囲気気体と同種の気体とする。この気体としては
、例えばヘリウムHe或いはアルゴンAr、チッ素N等
の半導体基板に対して所定の熱処理を行うことによって
基板(3)に特性劣化等の不都合を生じない気体を用い
得る。
この搬送手段(4)の気流は、多数配列されたノズルを
設け、これより気体を噴出させて熱処理すべき半導体基
板を浮上させると共に、これを加熱部(2)に搬送する
向きの気流とする。この場合、搬送手段の気体によって
予め所定温度に処理された加熱部に温度低下を来したり
する不安定性を排除するために予備加熱手段(6)によ
って予備加熱されて炉内に送り込まれるようにすること
が望まれる。
設け、これより気体を噴出させて熱処理すべき半導体基
板を浮上させると共に、これを加熱部(2)に搬送する
向きの気流とする。この場合、搬送手段の気体によって
予め所定温度に処理された加熱部に温度低下を来したり
する不安定性を排除するために予備加熱手段(6)によ
って予備加熱されて炉内に送り込まれるようにすること
が望まれる。
上述した本発明による熱処理装置によれば、予め加熱状
態にある加熱部を設け、そこに実質的に半導体基板のみ
が持ちきたされる態様をとるので、半導体基板には、そ
の支持台等の熱容量の大なる部材が熱的に結合されてい
ないことによって、これが加熱部において設定されてい
る所定の温度に即時的に加熱され、短時間での所定の加
熱処理を行うことができる。この加熱処理は、例えばG
aAs化合物半導体のイオン注入後のアニール処理に必
要とする熱処理におけるように850℃、1秒間未満の
高温短時間の熱処理が可能となることはもとより、必要
に応じて長時間加熱も可能であり、長時間加熱もこの加
熱部における半導体基板の滞留時間を設定することによ
って任意に選定できるので熱処理の時間設定範囲の自由
度が極めて大となる。
態にある加熱部を設け、そこに実質的に半導体基板のみ
が持ちきたされる態様をとるので、半導体基板には、そ
の支持台等の熱容量の大なる部材が熱的に結合されてい
ないことによって、これが加熱部において設定されてい
る所定の温度に即時的に加熱され、短時間での所定の加
熱処理を行うことができる。この加熱処理は、例えばG
aAs化合物半導体のイオン注入後のアニール処理に必
要とする熱処理におけるように850℃、1秒間未満の
高温短時間の熱処理が可能となることはもとより、必要
に応じて長時間加熱も可能であり、長時間加熱もこの加
熱部における半導体基板の滞留時間を設定することによ
って任意に選定できるので熱処理の時間設定範囲の自由
度が極めて大となる。
図面を参照して本発明による半導体基板の熱処理装置の
一例を更に詳細に説明する。この例においては、第1図
に示すように例えば石英管よりなる炉心管(1a)の所
定部の周囲に、抵抗加熱等の加熱手段(5)を設ける。
一例を更に詳細に説明する。この例においては、第1図
に示すように例えば石英管よりなる炉心管(1a)の所
定部の周囲に、抵抗加熱等の加熱手段(5)を設ける。
加熱炉(1)の炉心管の一端(la□)は開閉自在とさ
れ、ここから熱処理を行う半導体基板(3)の出し入れ
ができるようになされている。炉心管(1a)内には、
加熱手段(5)によって所定の温度に加熱される加熱部
(2)が形成される。
れ、ここから熱処理を行う半導体基板(3)の出し入れ
ができるようになされている。炉心管(1a)内には、
加熱手段(5)によって所定の温度に加熱される加熱部
(2)が形成される。
この加熱部(2)は、炉心管(1a)内に所要の新鮮な
気体、例えばH2,N2或いはAr等の不活性ガスを適
当な流量をもって送り込んで、これによって形成された
雰囲気によって所定の温度に予め保持されれ。また、炉
心管(1a)内には半導体基板(3)を加熱部(2)に
移送する搬送手段(4)を設ける。この搬送手段(4)
は、第2図にその一部の上面図を示すように、炉心管(
la)内に、その長手方向に沿って炉心管(la)の一
端(lax)から加熱部(2)に向かって延長する例え
ば長方形状の扁平空間を内部に有する耐熱性の例えば石
英管より成る気体噴出台(7)を設ける。この気体噴出
台(7)には、その上面に多数のノズル(8)が穿設配
列され、これらノズル(8)から気体が所定の方向に向
かって噴出するようになされる。
気体、例えばH2,N2或いはAr等の不活性ガスを適
当な流量をもって送り込んで、これによって形成された
雰囲気によって所定の温度に予め保持されれ。また、炉
心管(1a)内には半導体基板(3)を加熱部(2)に
移送する搬送手段(4)を設ける。この搬送手段(4)
は、第2図にその一部の上面図を示すように、炉心管(
la)内に、その長手方向に沿って炉心管(la)の一
端(lax)から加熱部(2)に向かって延長する例え
ば長方形状の扁平空間を内部に有する耐熱性の例えば石
英管より成る気体噴出台(7)を設ける。この気体噴出
台(7)には、その上面に多数のノズル(8)が穿設配
列され、これらノズル(8)から気体が所定の方向に向
かって噴出するようになされる。
ノズル(8)は、基板(3)を浮上させるに供する上向
きの気流を形成するノズル(8a)と、基板(3)をそ
の浮上状態で炉心管(1a)の端部(1a1)側から加
熱部(2)側に流す気流を形成するノズル(8b)と、
加熱部(2)側に流されて来た基板(3)を加熱部(2
)に停止ないしは押しとどめる制止気流を形成するノズ
ル(8c)と、基板(3)を加熱部(2)から端部(f
ax )側に流す気流を形成するノズル(8d)とを夫
々多数個配列して成る。
きの気流を形成するノズル(8a)と、基板(3)をそ
の浮上状態で炉心管(1a)の端部(1a1)側から加
熱部(2)側に流す気流を形成するノズル(8b)と、
加熱部(2)側に流されて来た基板(3)を加熱部(2
)に停止ないしは押しとどめる制止気流を形成するノズ
ル(8c)と、基板(3)を加熱部(2)から端部(f
ax )側に流す気流を形成するノズル(8d)とを夫
々多数個配列して成る。
ノズル(8a)は例えば第3図にその断面図を示すよ、
うに気体噴出台(7)の上面板に、これに対して垂直方
向に沿って穿設され気体噴出を垂直上方に向かって行う
ものであり、ノズル(8b) (8c)(8d)は、
垂直方向に対して、基台(7)の長手方向に関して互い
に所要の角度をもって傾むいて穿設されて夫々炉心管(
1a)の端部(far)側から加熱部(2)側に向う気
体噴出或いは加熱部(2)側から端部(lal)側に向
う気体噴出を行うようになされる。
うに気体噴出台(7)の上面板に、これに対して垂直方
向に沿って穿設され気体噴出を垂直上方に向かって行う
ものであり、ノズル(8b) (8c)(8d)は、
垂直方向に対して、基台(7)の長手方向に関して互い
に所要の角度をもって傾むいて穿設されて夫々炉心管(
1a)の端部(far)側から加熱部(2)側に向う気
体噴出或いは加熱部(2)側から端部(lal)側に向
う気体噴出を行うようになされる。
ノズル(8b)及び(8c)は、気体噴出台(7)内の
空間に設けられた隔壁(9)によって夫々異る気体通路
が形成され、これら気体通路に対して気体供給が切換え
られて、基板(3)を端部(1a1)側から加熱部(2
)側に搬送させるときには、ノズル(8d)からは気体
噴出がなされず、ノズル(8a) (8b)(8c)
から気体噴出が行われるようにし、また、逆に基板(3
)を加熱部(2)側から、端部(1a1)側に搬送させ
るときは、ノズル(8b)からは気体噴出がなされず、
少なくともノズル(8a) (8d)から気体噴出が
行われるようにする。
空間に設けられた隔壁(9)によって夫々異る気体通路
が形成され、これら気体通路に対して気体供給が切換え
られて、基板(3)を端部(1a1)側から加熱部(2
)側に搬送させるときには、ノズル(8d)からは気体
噴出がなされず、ノズル(8a) (8b)(8c)
から気体噴出が行われるようにし、また、逆に基板(3
)を加熱部(2)側から、端部(1a1)側に搬送させ
るときは、ノズル(8b)からは気体噴出がなされず、
少なくともノズル(8a) (8d)から気体噴出が
行われるようにする。
これらノズル(8a)〜(8d)の配列は種々の配列を
採り得るが、第2図の例では、気体噴出台(7)の加熱
部(2)側の端部、すなわち炉心管(la)の端部(l
ax)とは反対側に相当する端部側に制止用ノズル(8
c)を配置し、気体噴出台(7)の長手方向に沿って中
央部と、ノズル(8a)の配置側端部の両側とに浮上用
ノズル(8a)配列し、その外側に夫々逆向きの気流を
形成するノズル(8b)及び(8c)を夫々噴出台(7
)の長手方向に沿う各線上に配列した場合である。
採り得るが、第2図の例では、気体噴出台(7)の加熱
部(2)側の端部、すなわち炉心管(la)の端部(l
ax)とは反対側に相当する端部側に制止用ノズル(8
c)を配置し、気体噴出台(7)の長手方向に沿って中
央部と、ノズル(8a)の配置側端部の両側とに浮上用
ノズル(8a)配列し、その外側に夫々逆向きの気流を
形成するノズル(8b)及び(8c)を夫々噴出台(7
)の長手方向に沿う各線上に配列した場合である。
また、この搬送手段(4)に対する気体の送給途上には
、ヒータ等の予備加熱手段(6)を設け、これによって
噴出気流の気体を予め所定の温度に予備加熱してこの気
流によって加熱部(2)の温度が不安定となること、を
回避する。
、ヒータ等の予備加熱手段(6)を設け、これによって
噴出気流の気体を予め所定の温度に予備加熱してこの気
流によって加熱部(2)の温度が不安定となること、を
回避する。
また、搬送手段(4)による基板(3)の端部(lax
)側から加熱部(2)側へ、或いは加熱部(2)から端
部(fax)側への搬送に当り、前述した各全ノズル(
8b)或いは(8d)から気体噴出を行うこともできる
が、例えば、ノズル(8b)或いは(8d)の夫々に関
する気体噴出台(7)内の空間を気体供給路を隔壁によ
って複数部分に分割して各部分に関して気体の供給を切
換えることによって各ノズル(8b)或いは(8d)に
関して基板(3)を移行させようとする方向に順次切換
え噴出させることによって、基板(3]の移行を行わし
め、気流の発生を部分的に行って、搬送気流の量を少く
して、この搬送気流による加熱部(2)の温度の影響を
、より回避することができる。
)側から加熱部(2)側へ、或いは加熱部(2)から端
部(fax)側への搬送に当り、前述した各全ノズル(
8b)或いは(8d)から気体噴出を行うこともできる
が、例えば、ノズル(8b)或いは(8d)の夫々に関
する気体噴出台(7)内の空間を気体供給路を隔壁によ
って複数部分に分割して各部分に関して気体の供給を切
換えることによって各ノズル(8b)或いは(8d)に
関して基板(3)を移行させようとする方向に順次切換
え噴出させることによって、基板(3]の移行を行わし
め、気流の発生を部分的に行って、搬送気流の量を少く
して、この搬送気流による加熱部(2)の温度の影響を
、より回避することができる。
上述したように本発明においては、予め所定温度に加熱
しておく加熱部(2)を設け、ここに半導体基板(3)
を何ら他物と接触することなく気流搬送によって移動さ
せて配置するようにしたので、半導体基板(3)は、こ
れ自体の熱容量によって決る短時間で加熱部(2)と同
程度の温度に即応的に加熱される。したがって、例えば
前述したGaAs化合物半導体に対するイオン注入後の
アニールに適用する場合、このアニールに必要な短時間
高温の熱処理、例えば850℃、1秒間程度の短時間の
熱処理が可能となり、これによって不必要な長時間の熱
処理に伴うA3の蒸発等を回避でき、また基板が他部の
支持台等に接触することによる熱応力の不均一に伴う特
性の劣化ないしは欠陥の発生等を確実に回避することが
できる。
しておく加熱部(2)を設け、ここに半導体基板(3)
を何ら他物と接触することなく気流搬送によって移動さ
せて配置するようにしたので、半導体基板(3)は、こ
れ自体の熱容量によって決る短時間で加熱部(2)と同
程度の温度に即応的に加熱される。したがって、例えば
前述したGaAs化合物半導体に対するイオン注入後の
アニールに適用する場合、このアニールに必要な短時間
高温の熱処理、例えば850℃、1秒間程度の短時間の
熱処理が可能となり、これによって不必要な長時間の熱
処理に伴うA3の蒸発等を回避でき、また基板が他部の
支持台等に接触することによる熱応力の不均一に伴う特
性の劣化ないしは欠陥の発生等を確実に回避することが
できる。
また、本発明によれば上述した短時間高温加熱のみなら
ず、長時間加熱も必要に応じてなすことができるので、
前述した化合物半導体のイオン注入後のアニール処理の
みならず各種の熱処理に本発明装置を用いることができ
る。
ず、長時間加熱も必要に応じてなすことができるので、
前述した化合物半導体のイオン注入後のアニール処理の
みならず各種の熱処理に本発明装置を用いることができ
る。
第1図は本発明による熱処理装置の一例の路線的断面図
、第2図はその搬送手段の上面図、第3図はその要部の
断面図である。 (1)は加熱炉、(2)は加熱部、(5)は加熱手段、
(3)は半導体基板、(4)は気流による搬送手段であ
る。
、第2図はその搬送手段の上面図、第3図はその要部の
断面図である。 (1)は加熱炉、(2)は加熱部、(5)は加熱手段、
(3)は半導体基板、(4)は気流による搬送手段であ
る。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (a)所定の温度に加熱された加熱部と、 (b)該加熱部に半導体基板を送り込むための気流によ
る基板搬送手段とを具備し、 (c)上記基板搬送手段の気体を、上記加熱部の雰囲気
気体と同種の気体とした半導体基板の熱処理装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60027721A JPS61187341A (ja) | 1985-02-15 | 1985-02-15 | 半導体基板の熱処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60027721A JPS61187341A (ja) | 1985-02-15 | 1985-02-15 | 半導体基板の熱処理装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61187341A true JPS61187341A (ja) | 1986-08-21 |
Family
ID=12228874
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60027721A Pending JPS61187341A (ja) | 1985-02-15 | 1985-02-15 | 半導体基板の熱処理装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61187341A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6091055A (en) * | 1997-08-04 | 2000-07-18 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of heat treating object and apparatus for the same |
JP2002231654A (ja) * | 2001-01-30 | 2002-08-16 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | レーザアニール方法及び装置 |
JP2010087487A (ja) * | 2008-09-05 | 2010-04-15 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置の作製方法 |
-
1985
- 1985-02-15 JP JP60027721A patent/JPS61187341A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6091055A (en) * | 1997-08-04 | 2000-07-18 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of heat treating object and apparatus for the same |
JP2002231654A (ja) * | 2001-01-30 | 2002-08-16 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | レーザアニール方法及び装置 |
JP2010087487A (ja) * | 2008-09-05 | 2010-04-15 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置の作製方法 |
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