JPS61202419A - 半導体熱処理方法及びその装置 - Google Patents

半導体熱処理方法及びその装置

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JPS61202419A
JPS61202419A JP4342385A JP4342385A JPS61202419A JP S61202419 A JPS61202419 A JP S61202419A JP 4342385 A JP4342385 A JP 4342385A JP 4342385 A JP4342385 A JP 4342385A JP S61202419 A JPS61202419 A JP S61202419A
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JP
Japan
Prior art keywords
wafer
holder
wafer holder
heat treatment
semiconductor heat
Prior art date
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Pending
Application number
JP4342385A
Other languages
English (en)
Inventor
Tetsuo Fujii
哲夫 藤井
Toshio Sakakibara
利夫 榊原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS61202419A publication Critical patent/JPS61202419A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02656Special treatments
    • H01L21/02664Aftertreatments
    • H01L21/02667Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)

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】 [産業上の利用分野] 本発明は絶縁体上に再結晶化層、所謂5ol(311i
con  On  In5ulator)を製造する方
法に関するものであり、特にクリーンな雰囲気において
大面積例えば基板全体を一回の加熱掃引で再現性よく均
一な再結晶化膜を歪を発生することなく形成する単結晶
膜形成のための熱処理方法及びその装置に関する。
[従来の技術〕 従来、この種の再結晶化層の形成方法には、半導体基板
を低温用ヒーター板上に載せ、他方、基板上面において
高温用の棒状ヒーターを順次移動させて再結晶化を行な
うものが提案されているが、装置構造が複雑となり、特
に基板面に形成される帯状高温化領域と低温化領域の区
別が不十分で、均一な再結晶化膜を形成する上でまだ十
分とは言えない。
又ウェハを加熱炉内で、保持するウェハホルダーを用い
て、このウェハホルダーを移動させながらウェハ上の帯
状高温化領域を掃引しウェハ全体を再結晶化する方法が
ある。
[発明の解決しようとする問題点] しかしながら、ウェハホルダーにウェハを載せて熱処理
すると、ウェハと、ウェハホルダーとの接触部に高温下
で重力が印加されることにより、応力歪が生じたり、接
触部分での熱バランスのくずれによって応力歪が生じる
。その結果ウェハが反ったり、ウェハ内部に転移が発生
していた。本発明は、このような欠点を改良するために
成されたものであり、より一層均−な再結晶化膜を歪を
発生することなく形成することを目的とする。
[問題点を解決するための手段及び作用1本発明方法は
、ウェハの基板上に形成された非単結晶物質層を帯状に
加熱掃引し、加熱単結晶化するにあたり、前記基板面を
、ランプ光の照射により帯状高温化領域と平面状低温化
領域に区分して加熱処理する方法において、 前記ウェハを保持するウェハホルダーの表面に設けられ
たノズルから一定方向にガスを噴射させて、前記ウェハ
を前記ウェハホルダーの表面から浮上させて加熱処理す
ることを特徴とする半導体熱処理方法である。
又、本発明装置は、ウェハを加熱する熱源となるランプ
光源と、 該ランプ光源からの照射光のウェハ基板上における強度
分布が帯状になるように該照射光を変調する光変調装置
と、 前記ウェハを加熱する空間を形成する容器と、該容器内
に前記ウェハを保持するウェハホルダーと、から成る半
導体熱処理装置において、前記ウェハホルダーは、管体
をなし、その表面に、前記ウェハをウェハホルダー表面
から浮上させるガスを一定方向に前記ウェハホルダー内
部から噴射させるノズルすることを特徴とする半導体熱
処理装置である。
本発明は、ウェハを加熱するにあたり、ウェハをウェハ
ホルダーからガスを噴射することにより、ウェアホルダ
ーと非接触にすることを特徴としている。その結果、ウ
ェハの反り、転移の発生が防止され、高品位の再結晶層
が得られる。
ウェハホルダーは、ガスを導入するために管状体であり
、その表面には、ガスを一定方向に噴射するノズルが設
けられている。
ウェハを搬送する場合には、ウェハをウェハホルダーか
ら浮上させて固定し、ウェハホルダーを機械的に移動さ
せても、ウェハホルダーを搬送方向に長尺状に形成して
、ガスによってウェハを浮上させたまま、ウェハをウェ
ハホルダーによって案内してガスの噴射によって搬送し
てもよい。後者の場合には、連続処理が容易であり生産
効率が高くなる。
ウェハを浮上させて保持するには、噴射ガスによりウェ
ハが回転又は、移動しないために、ウェハホルダーの表
面に、ウェハの側壁に当接する突起を設けるのが良い。
気流によってウェハを浮上させたまま搬送するには、ウ
ェハを搬送方向に案内するためにウェハを載置する溝部
をウェハホルダーに形成して、溝部の側壁とウェハの側
壁とを当接させて、ウェハを搬送方向に案内するのが望
ましい。
ランプ光源には、ハロゲンランプ等を用いることができ
る。光変調装置は、ウェハ上の熱分布を帯状にし、高温
化領域(「高温溶融領域」ともいう)を帯状ばするもの
であり、スリット、光を収束させるミラー等が使用でき
る。ウェハ上で帯状の高温溶融領域を掃引するには、ウ
ェハを停止させて、スリット、ミラー等の光変調装置を
移動させる方法、ウェハを移動させる方法いずれでも良
し\。
[実施例] 以下、本発明を具体的な一実施例に基づいて説明する。
第1実施例 第1図は熱処理し再結晶化すべきウェハの構造を示した
断面図である。1は、n型の単結晶シリコン基板であり
、その主面1aは、(100)の結晶方位面である。そ
の主面1a上に選択酸化法により部分的に熱酸化膜2を
約0.5〜2μmの厚さに形成した。この膜は熱酸化膜
の他CVD法で形成した酸化膜や窒化膜であってもよい
。窓領域3は単結晶シリコン基板1の表面が部分的に露
出している領域である。続いて基板1の窓領域3の表面
及び熱酸化11!2の表面に、CVD法によりポリシリ
コン層4を0.3〜1μmの厚さに堆積した。ポリシリ
コン層4は、それに代えて、例えばプラズマCVD法に
よりアモルファスシリコンとしても良い。基板1の窓領
域3は単結晶になるように形成すれば後の工程上好まし
いが、そうでなくてもよい。
次にこのポリシリコン層4の表面に酸化膜5をCVD法
により0.5〜2μ腸の厚さに形成した。
この膜は窒化膜としても良い。この#15はポリシリコ
ンl!!4を再結晶化する時溶融したシリコンが飛散す
るのを防止すると共に、ポリシリコン層4をクリーンに
保つための保護膜として機能する。
以下このように形成された構造体をウェハ10と言う。
次に再結晶化を行なうための熱処理装置を第2図に示す
。ウェハ10の加熱室となる容器として、可視光及び赤
外線を透過する箱型の石英チューブ101が設けられて
いる。石英チューブ101の一端には、窒素ガスを導入
するための導入口102が設けられ、その他端には、ウ
ェハ10を保持するウェハホルダー20の一部を構成し
これを移動するための石英管210を外部へ出すための
穴105が設けられている。石英チューブ101の上下
には、それと平行に熱源として複数本のハロゲンランプ
106が設置され、そのランプの光照射効率を上げるた
めに半円柱状の反射鏡107が設置されている。
ウェハ10は、ウェハホルダー20の載置台201上に
搭載される。ウェハホルダー20は、第4図、第5図に
示すように、窒素ガスをその内部に導入するために管状
になっており、載置台201と、石英管210とから成
る。載置台201の上面201/には、内部から窒素ガ
スを噴射させるためのノズル202が多数設けられてい
る。ノズル202は、ウェハの側壁10bの方向に傾斜
している。又、載置台201の上面201aには、ウェ
ハ10を浮上させたまま固定するために突起203a、
203b、203c、203dが設けられている。突起
203a、203bは、ウェハ1017)側壁10bと
当接し、突起203C,203dはウェハ10の側11
0Cと当接しウェハを回転させることなく保持する。窒
素ガスは、石英管210の導入口210aから導入され
、石英管2101載置台20,1と導かれノズル202
から噴射する。この時ノズル202は、側壁10bの側
に傾斜しているので、ウェハ1oは浮上すると共に、突
起203a、203bに押し付けられ固定される。
本実施例では帯状の高温化領域と平面状の低温化領域を
形成するために、光変調装置として、ウェハ10の上方
にアルミナ、又は石英板にスリット108を形成した温
度調整板109を、ウェハ10の下方にスリットのない
温度調整板110を、それぞれ石英チューブ101の中
にf9[した。又別の方法として、この温度調整板10
9.110は、石英チューブ101の外部に出してもよ
い事は言うまでもない。このような構成により、スリッ
ト108はランプ106からの光を他の領域より一層透
過するので帯状の高温溶融領域を形成することができる
。この結果ウェハ10上の温度分布は、113図に示す
ように光がスリット108を透過した部分で帯状高温化
領域12となり、他の部分では低温化領域14となる。
帯状高温化領域12の濃度をシリコンの溶融点1414
℃以上に設定し、又他の低温領域14の温度を溶融点以
下に設定する。この状態に於いてウェハの主面10aが
スリット108に対面するように上側に向けておき、窒
素ガスを導入口210aから導入して、ウェハ10を載
置台201から浮上させて、石英管210をスリット1
08に対して直角方向に0゜1〜3.011Ill/S
eCで移動する事により、高温化領域12がウェハ10
上を掃引される。この結果、ウェハ10におけるシリコ
ン基板1の主面1aが露出した窓領域3上のポリシリコ
ン114から単結晶化が始まり、熱酸化膜2上のポリシ
リコン層4へと単結晶化が進行する。この時、石英チュ
ーブ101の導入口102からは窒素ガスが導入されて
いる。
本実施例では、所謂結晶成長の種を用いる方法であるブ
リッジングエピタキシー又はラテラルエピタキシーを用
いて単結晶層を形成したが、結晶成長の単結晶の種を用
いずにポリシリコン層を選択酸化法で部分的に熱酸化膜
に変えておいた後に再結晶化し、単結晶の結晶軸方向を
制御する事も可能である。
又、本実施例では光変調装置にスリットを用いたが、例
えば透明な石英板上に、帯状の溝を残して光を透過しに
くいシリコン窒化膜、タングステン膜等のWI膜を形成
したものを用いても良い。第2実施例 第6図は、実施例装置の構成を示した断面図であり、第
7図、第8図は、それぞれウェハホルダー30の構成を
示した断面図、平面図である。熱源には、ハロゲンラン
プ106が用いられている。
光変調装置としては、柱状反射鏡120が用いられ、光
を帯状に収光するために柱状パラボラ鏡121が使用さ
れている。柱状パラボラ&11121の作用によって高
温化領域12が形成される。このウェハ1017)1度
分布は第3図に示すものと同じである。
101は外部から遮蔽し加熱室を形成する石英チューブ
である。ウェハホルダー30は、断面が長方形の管体で
ある。ウェハホルダー30の上面30aには、ウェハ1
0を載置する溝部32が形成されており、その溝部32
の底面にはノズル34が多数形成されている。ノズル3
4はウェハ10の搬送方向Aに傾斜している。窒素ガス
は導入口310から導入されてノズル34から噴射され
、ウェハ10をウェハホルダー30の溝部の底面から浮
上させ、へ方向に搬送させる。溝部32は側壁321を
有しており、ウェハ10の側壁10bがこの側壁321
に当接して、ウェハ10は浮上状態でウェハホルダー3
0に保持、案内される。
ウェハ10は、ガス流によってウェハホルダー30上を
移動するので高温化領域12は、ウェハ10上を掃引さ
れ、ウェハ全体に渡って再結晶化される。
このようにウェハホルダーを形成した場合には、ウェハ
を順次搬送することができるので処理効率が向上する。
[発明の効果] 以上のように本発明によれば不活性ガス等のクリーンな
雰囲気に、ウェハをウェハホルダーから浮上させて保持
して加熱掃引するため、ウェハに機械的な局所応力が印
加されないのでウェハの反り、転移の発生を防止するこ
とができる。従って、品質の高い再結晶処理を行なうこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に用いるウェハの構造を示した断面図、
第2図は本発明の第1実施例に係る熱処理装置の構成を
示した断面図、第3図はウェハ上に形成される高温化領
域と温度分布の関係を示した説明図である。第4図、第
5図はそれぞれ同実施例装置のウェハホルダーの構成を
示した平面破断断面図、側面破断断面図である。第6図
は、第2実施例装置の構成を示した断面図、第7図、第
8図は、それぞれ同装置のウェハホルダーの構成を示し
た側断面図、平面図である。 2・・・単結晶シリコン基板 2・・・熱酸化膜4・・
・ポリシリコン層   5・・・酸化膜10・・・ウェ
ハ    101・・・石英チューブ20.30・・・
ウェハホルダー 201・・・載置台   210・・・石英管202.
34・・・ノズル 12・・・高温化領域  121・・・柱状パラボラ読
32・・・溝部     321・・・側壁2Q3a、
b、C,d・・・突起 106・・・ハロゲンランプ 107.120・・・反射鏡 108・・・スリット  109・・・温度調整板特許
出願人   日本電装株式会社 代理人    弁理士 大川 宏 同     弁理士 藤谷 修 同     弁理士 丸山明夫

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ウェハの基板上に形成された非単結晶物質層を帯
    状に加熱掃引し、加熱単結晶化するにあたり、前記基板
    面を、ランプ光の照射により帯状高温化領域と平面状低
    温化領域に区分して加熱処理する方法において、 前記ウェハを保持するウェハホルダーの表面に設けられ
    たノズルから一定方向にガスを噴射させて、前記ウェハ
    を前記ウェハホルダーの表面から浮上させて加熱処理す
    ることを特徴とする半導体熱処理方法。
  2. (2)前記ウェハホルダーは、前記ウェハの搬送方向に
    伸びた長尺状管体をなし、前記ノズルから前記ウェハの
    搬送方向に傾斜して、ガスを噴射させ、前記ウェハを浮
    上搬送させながら、加熱処理することを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の半導体熱処理方法。
  3. (3)ウェハを加熱する熱源となるランプ光源と、該ラ
    ンプ光源からの照射光のウェハ基板上における強度分布
    が帯状になるように該照射光を変調する光変調装置と、 前記ウェハを加熱する空間を形成する容器と、該容器内
    に前記ウェハを保持するウェハホルダーと、から成る半
    導体熱処理装置において、 前記ウェハホルダーは、管体をなし、その表面に、前記
    ウェハをウェハホルダー表面から浮上させるガスを一定
    方向に前記ウェハホルダーの内部から噴射させるノズル
    を有することを特徴とする半導体熱処理装置。
  4. (4)前記ウェハホルダーは、その表面に、前記ウェハ
    の浮上状態において前記ウェハの側壁に当接する突起を
    有することを特徴とする特許請求の範囲第3項記載の半
    導体熱処理装置。
  5. (5)前記ウェハホルダーは、前記ウェハの浮上状態に
    おいて前記ウェハの側壁に当接し前記ウェハの搬送方向
    に前記ウェハを案内するガイド部材を有し、前記ノズル
    は、前記ウェハの搬送方向に傾斜していることを特徴と
    する特許請求の範囲第3項記載の半導体熱処理装置。
  6. (6)前記ウェハホルダーは、前記ウェハの搬送方向に
    伸びた長尺状管体であり、その上表面は、前記ウェハを
    浮上配設しその側壁と当接する側壁を有し前記ウェハの
    搬送方向に沿って形成された溝部を有し、該溝部の底面
    に前記ウェハの搬送方向に傾斜したノズルが形成されて
    いることを特徴とする特許請求の範囲第3項記載の半導
    体熱処理装置。
JP4342385A 1985-03-05 1985-03-05 半導体熱処理方法及びその装置 Pending JPS61202419A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6159873A (en) * 1995-03-30 2000-12-12 F.T.L. Co., Ltd. Method for producing semiconductor device and production apparatus of semiconductor device
JP2001308022A (ja) * 2000-04-21 2001-11-02 Tokyo Electron Ltd 石英ウインドウ、リフレクタ及び熱処理装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6159873A (en) * 1995-03-30 2000-12-12 F.T.L. Co., Ltd. Method for producing semiconductor device and production apparatus of semiconductor device
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