JPS6260221A - 赤外線加熱装置 - Google Patents

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、赤外線アニール装置等のように、特に半導体
工業で利用されるＳｊ（シリコン）ウェハの赤外線加熱
装置に関するものである。

従来の技術 近年、アニール技術は、イオン注入後の欠陥の除去、キ
ャリアの回復、ＡＩ電極のオーミックコンタクト形成、
層間絶縁膜形成のだめのグラスフローによる平坦化、さ
らには、シリザイド形成等に応用されており、非常に重
要な技術となっている。従来の加熱装置は、電気炉で加
熱するという方法が採用されてきた。通常の電気炉では
、熱容量が大きいため、急速加熱、急速冷却ができない
。

そこで近年、装置自体の熱容量が小さいことから、急速
加熱、急速冷却が可能である赤外線加熱装置が注目され
ている。

以下図面を参照しながら、上述した従来の赤外線加熱装
置について説明する。

第６図は従来の赤外線加熱装置を示すものである。

第６図において、１は石英ペルジャーであシ、石英ペル
ジャー１はベース板２によって完全に外気と遮断するこ
とができるようになっており、ベース板２には、ガスを
供給するガス供給口３と、ガスを１＞Ｆ出するためのガ
ス排出口４が収り付けられている。またベース板２には
半導体基板５を載せる基台６が設置されている。また石
英ペルジャー１の外側には、半導体基板５を加熱するた
めの赤外線ランプ７と、赤外線ランプ７の反射光線が効
率よく半導体基板５に照射するように反射鏡８が取り付
けられている。

以上のように構成された赤外線加熱装置について、以下
その動作について説明する。

基台６上に載置された半導体基板６は、赤外線ランプ７
からの光照射によって所定温度まで昇温され、加熱され
る。また、窒素ガスがガス供給口３から供給され、石英
ペルジャー１の内側を通過してガス排出口４から排出さ
れ、常に石英ペルジャー１内は窒素雰囲気となり、半導
体基板６は、窒素雰囲気で加熱される。

しかし」二記構成では１枚しか処理できず、量産に向か
ないという問題点があった。

、Ｉ：記問題点を解決するために処理枚数を多くする赤
外線加熱装置として第６図、第７図に示すよう々赤外線
加熱装置が考えられる。第６図において、９はガスの供
給口、１ｏは多孔金有するガス供給ノズル、１１はガス
の抽出口、１２は石英ガラス製炉芯管、１３は半導体ウ
ェハ、１４は半導体ウェハ１３を支持するための基台、
１６は赤外線ランプ、１６は赤外線ランプ１５の光を効
率よく反射するための反射鏡である。

以上のように構成された赤外線加熱装置の動作について
以下に説明する。

窒素ガスはガス供給口９から供給され、ガス排出口１１
から排出される。半導体ウニ・・１３は、赤外線ランプ
１５からの光照射によって約１０００°Ｃ丑で昇温され
、加熱される（例えば「最新ＬＳＩプロセス技術」工業
調査会Ｐ３８６〜Ｐ３９３）。なお、第７図は第６図の
側断面図である。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら−１−記のような構成では、中央位置にあ
る半導体ウェハ１３と端にある半導体ウェハ１３との間
で、赤外線ランプ１５から受ける照射量が違う。すなわ
ち、中央の方が端より多くの光の照射を受ける。さらに
側面への熱の流れのために、中央の半導体ウェハ１３に
比べて、端の方に位置する半導体ウニ・・１３の温度は
低くなってしまい、石英ガラス製炉芯管１２の軸方向の
温度均一性が悪いという問題点を有していた。

本発明は上記問題点に鑑み、半導体ウニ／％１３の石英
ガラスの炉芯管１２の軸方向の温度均一性を良くする赤
外線加熱装置を提供するものである。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の赤外線７１１］熱
装置は、筒状の光透過性容器と、前記容器の外部にあっ
て、前記容器の内部を輻射加熱する赤外線ランプと、前
記容器の内部にあって、半導体基板を多数枚一定間隔を
あけて、垂直に保持するための基台とを備え、多数枚保
持された前記半導体基板の両端部外側に、前記半導体基
板にほぼ平行にはさむように配置された前記半導体基板
と同等以上の大きさの赤外光の吸収率の大きな補助板あ
るいは、赤外光の反射率の大きな補助板とを備えたもの
である。

６ヘーン 作　　用 本発明は上記した構成によって、半導体基板が受ける光
の照射量は、石英ガラス製炉芯管の中央位置に比べて、
端に位置する方が少ないが、両端部に赤外光の吸収率の
大きな補助板あるいは、反射率の大きな補助板があるた
め、この補助板は赤外線ランプからの光を受けて二次の
加熱源となり、石英ガラス製炉芯管の端に位置する半導
体基板も横方向から加熱され、結果として、石英ガラス
製炉芯管の軸方向の温度均一性が向上することとなる。

実施例 以下本発明の一実施例の赤外線加熱装置について、図面
を参照しながら説明する。

第１図は本発明の第１の実施例における赤外線加熱装置
を示すものである。第１図において、１７はガス供給口
、１８は多孔を有するガス供給ノズル、１９はガス排出
口、２０は光透過性容器としての石英ガラス製炉芯管、
２１は半導体基板、２２は半導体基板２１を一定間隔あ
けて垂直に保持す７・＼−７ るための基台、２３は赤外線ランプ、２４は赤外線ラン
プ２３の光線を効率良く石英ガラス製炉芯管２０内に反
射するための反射鏡、２５は半導体基板２１と同等の大
きさで、材質は炭化ケイ素をコーティングしたグラノア
イトからなる円板状補助板である。

以−４−のように構成された赤外線加熱装置について、
以Ｆその動作を説明する。

窒素ガスは、ガス供給口１７から供給さ汁、ガス４′１
ｔ１ｆｉ　ｏ　１ｓからＪＩＩ出される。半導体ウェー
・２１は、赤外線ランプ２３からの光照射によって約ｉ
　ｏｏｏ″Ｃｔて昇温され加熱される。垂直に多数枚並
へらｉＬだ半導体基板２１について、中央部分に位（ｄ
する半導体基板２１は端の方に位置する半導体基板２１
より赤外線ランプ２３からの光をより多く受ける。しか
し７円板状補助板２５は尤の吸収率の大きなイ：イ質よ
りなるため、この円板状補助板２５自体が光を級収し二
次輻射源となる。そのため端に位置する一！４″導体基
板２１は、赤夕１線ランプ２３からの光の他、円板状補
助板２６からの輻射熱を受けることになる。そのため円
板状補助板２５がない場合は、石英ガラス製炉芯管２ｏ
の軸方向の温度分布が、端にいくにしたがって温度が低
くなっていくが、円板状補助板２６を置くことにより、
石英ガラス製炉芯管２ｏの軸方向の一番端に位置する半
導体基板２１は、円板状補助板２６からの輻射熱を受け
、石英ガラス製炉芯管２０の軸方向の中央部に位置する
半導体基板２１の温度に近づく。さらに石英ガラス製炉
芯管２０の軸方向の一番端に位置する半導体基板２１の
次の隣の半導体基板も同じように、赤外線ランプ２３か
らの光と、−発端に位置する半導体基板２１からの輻射
熱を受ける。この場合、−発端に位：置する半導体基板
２１から受ける輻射熱量は、円板状補助板２６がない場
合に比べて、−発端にイ〃［べする半導体基板２１自体
の温１及が高くなっているため、多くなる。そのため−
発端に位１゛６する−４を導体基板２１の隣の半導体基
板２１の温度も、円板状補助板２５がない場合に比へて
温度が高くなり、石英ガラス製炉芯管２０の中央部に位
置する半導体基板２１９　・＼−７ の温度に近づく。ｔた、さらにその他の半導体基板２１
についても順次同様のことが酊えるため、結ψ的には、
円板状補助板２６がない場合に比べて、石英ガラス製炉
芯−＃２０の軸方向の温度均一性か向−１二することに
なる〇 以上のように本実施例によれは、石英ガラス製炉芯管内
に垂直に一定間隔あけて保持された半導体基板２１０両
端部に一定間隔をあけて半導体基板２１に平行に炭化ケ
イ素をコーティングしたグラファイトからなる円板状補
助板２５を設けることに」：す、石英ガラス製炉芯管２
０の軸方向の温度均一性全向上することができる。

第２図は本発明の第２の実施例を示す赤外線加熱装置の
断面図である。

同図において、２６はガス供給口、２７はガス供給ノズ
ル、２８はガス排出口、２９は石英ガラス製炉芯管、３
ｏは半導体基板、３１は半導体基板３０を一定間隔あけ
て垂直に保持するための基台、３２は赤外線ランプ、３
３は赤外線ランプ３２の光線を効率良く石英ガラス製炉
芯管２９内に反１０、、− 射するための反射鏡で、以Ｉ−，は第１図の構成と同様
なものである。第１図と異なるのは、外径が半導体基板
３０より大きく、炭化ケイ素をコーティングしたグラフ
ァイトからなり、多孔３４を有する円板状補助板３５を
設けた点である。

上記のように構成された赤外線加熱装置について、以下
その動作を説明する。

半導体基板３０は赤外線ランプ３２からの光照射を受け
、１０００°Ｃｔで昇温加熱される。この実施例の場合
もその動作は第１の実施例の場合と同じように説明する
ことができる。垂直に多数枚並べら扛た半導体基板３０
について、石英ガラス製炉芯管２９の軸方向の端に位置
する半導体基板３０は、隣に位置する円板状補助板３６
からの輻射熱を受け、円板状補助板３６がない場合に比
べて、温度が冒くなり、中央部に位置する半導体基板３
０の温度に近づく。さらに石英ガラス製炉芯管２９の軸
方向の一番端に位置する半導体基板３００次の隣の半導
体基板３ｏも同じように、赤外線ランプ３３からの光と
、−奇瑞に位置する半導体装置３ｏからの輻射熱を受け
る。この場合も、−奇瑞に位置する半導体基板３０から
受ける輻射熱量は、円板状補助板２５がない場合に比べ
て、−奇瑞に位置する半導体基板３ｏ自体の温度が高く
なっているため、多くなる。そのため−奇瑞に位置する
半導体基板３ｏの隣の半導体基板３Ｑの温度も、円板状
補助板３６がない場合に比べて温度が高くなり、石英ガ
ラス製炉芯管２９の中央部に位置する半導体基板３０の
温度に近づく。また、さらにその他の半導体基板３ｏに
ついても順次同様のことが言えるため、結果的には、円
板状補助板３６がない場合に比べて、石英ガラス製炉芯
管２９の軸方向の温度均一性が向上することになる。丑
だ円板状補助板３５にはガス流れがスムーズに行なわれ
るように、多孔３４が設けられているが、第１の実施例
の場合と軸方向の温度均一性についてはなんら変わりは
ない。

以上のように、石英ガラス製炉芯管内に垂直に一定間隔
あけて保持された半導体基板３ｏの両端部に対して一定
間隔をあけて半導体基板３０に、半導体基板より大きく
、材質は炭化ケイ素をコーティングしたグラファイトか
らなる多孔３４を有した円板状補助板３６を設けること
により、石英ガラス製炉芯管２９の軸方向の温度均一性
を向上することができる。

第３図は本発明の第３の実施例を示す赤外線加熱装置の
断面図である。

同図において、３６はガス供給口、３７はガス供給ノズ
ル、３８はガス排出口、３９は石英ガラス製炉芯青、４
ｏは半導体基板、４１は半導体基板４０を一定間隔あけ
て垂直に保持するための基台、４２は赤外線ランプ、４
３は赤外線ランプ４２の光線を効率良く石英ガラス製炉
芯管３９内に反射するための反射鏡で、以−１−は第１
図の構成と同様なものである。第１図と異なるの幻１、
金を蒸着した透明石英ガラスからなる円板状補助板４４
を設けた点である。

第４図は円板状補助板４４の断面図で、透明石英ガラス
４６と金４６から々る。

上記のように構成された赤外線加熱装置につい１３／、
−７ て、以下その動作を説明する。

窒素ガスは、ガス供給口３６から供給され、ガス排出口
３８から排出される。半導体ウェハ４０は、赤外線ラン
プ４２からの光照射によって約１０００″Ｃまで昇温加
熱される。垂直に多数枚並べられた半導体基板４０につ
いて、中央部に位置する半導体基板４０は、端の方に位
置する半導体基板４ｏより赤外線ランプ４２からの光を
より多く受ける。しかし円板状補助板４４は光の反射率
の大きな材質よりなるため、赤外線ランプ４２からの光
を効率よく反射し、結果として、石英ガラス製炉芯管３
９内に位置する半導体基板４０は、赤外線ランプ４２か
らの光だけでなく、両側端に位置する円板状補助板４４
から光を受けることになる。そのため、円板状補助板４
４がない場合に比べて、石英ガラス製炉芯看３９の軸方
向の温度均一性は向上する。

以上のように本実施例によれば、石英ガラス製炉芯管内
に垂直に一定間隔あけて保持された半導体基板４０の列
の両端部外側に、金４６を蒸着し１４ベ−ノ だ透明石英ガラス４５からなる円板状補助板４４を設け
ることにより、石英ガラス製炉芯管３９の軸方向の温度
均一性を向−ヒすることができる。

なお、第１．第２の実施例において、円板状補助板２５
．３４は、炭化ケイ素をコーティングしたグラファイト
としたが、光の吸収率の大きな材質であれば良い。

また、第１．第２．第３の実施例において、石英ガラス
製炉芯菅２０，２９．３９は、石英ガラス製としたが、
光を透過する材質のものであれば良い。

また、第３の実施例において、円板状補助板４４は、金
を蒸着した透明石英ガラスとしたが、これは汚染を避け
るため金が露出しないように透明石英でおおったためで
あり、反射率の大きな材質のものであれば良い。

また、第１．第２．第３の実施例において、円板状補助
板２５．３４．４４は円板状としたが、板であればどの
ような形でもよい。

発明の効果 １　ジペ−７ 以−にのように本発明は、筒状の光透過性の容器と、前
記容器の外部にあって、前記容器の内部を輻射加熱する
赤外線ランプと、前記容器の内部にあって、半導体基板
を多数枚一定間隔をあけて垂直に保持するための基台と
を備え、多数枚保持された前記半導体基板の両端部外側
に半導体基板に対して一定間隔をあけて、前記半導体基
板をはさむように光の吸収率の大きな、あるいは、光の
反射率の大き々補助板を設置することにより、前記補助
板が二次の加熱源となるため、前記光透過性容器の軸方
向の温度均一性を向上することができる０

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における赤外線加熱装置
の断面図、第２図は本発明の第２の実施例における赤外
線加熱装置の断面図、第３図は本発明の第３の実施例に
おける赤外線加熱装置の断面図、第４図は第第３図に示
す実施例における円板状補助板の断面図、第６図は従来
の赤外線加熱断面図、第７図は第６図の赤外線力ｎ熱装
置の側面図である。 １７　、２６　、３６・・・用ガス供給口、１８，２７
゜３７・・ガス供給ノズル、１９，２８．３８・・ガス
排出口、２０，２９．３９・・石英ガラス製炉芯管、２
１，３０．４０・・半導体基板、２２゜３１．４１・・
基台、２３，３２．４２・団・赤外線ランプ、２４，３
３，４３・・反射鏡、２６゜３５．４４・・円板状補助
板、３４・・多孔。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名３Ｇ
−、ｆｌ“ズイ六片口 第　　　３　　　図　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　３７−−タＪし
牙’ｆｉｒＴｂｖ・ス（夫！ｒ）でル１１開Ｈｉ４６Ｚ
−６０ど？１（６） 第６図 ＠７図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）筒状の光透過性容器と、前記光透過性容器内に、
   前記筒状の光透過性容器の軸方向に対して多数の半導体
   基板を垂直に位置させて保持する基台と、前記半導体基
   板を前記筒状の光透過性容器外より輻射加熱するための
   赤外線ランプとを備え、前記筒状の光透過性容器内の前
   記半導体基板列の両端部外側に、前記半導体基板より光
   の吸収率または光の反射率が大きな材質からなる補助板
   を配置したことを特徴とする赤外線加熱装置。
2. （２）補助板が多孔を有することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の赤外線加熱装置。