JPH045822A - ランプアニール装置および方法 - 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、ランプアニール装置およびその方法に関する
ものであり、特にマイクロ波領域で動作するＧａＡｓ電
界効果トランジスタの製造に不可欠ナラヒツトアニール
技術に関するものである。

〔従来の技術〕

第５図は従来より用いられているランプアニル装置を示
すものである。この装置を用いたラビッドアニールとい
うのは、赤外線ランプ等のランプ群１を熱源として、半
導体ウェハ２の温度を急激に上昇させ（昇温過程）、一
定時間高温に保った後（定常過程）、急激に降下させる
（降温過程）ものである。第４図はこの過程を示すもの
であり、状態１は昇温過程、状態２は定常過程、状態３
は降温過程を示す。

このランプアニールは短時間の内にアニールを行うため
、注入イオンの拡散や半導体ウェハ上のＡｓの蒸発を防
ぐことができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、このような従来技術に係るランプアニールにお
いては、半導体ウェハにスリップ線が入ったり、反りが
発生するなどの問題が発生していた。これは、半導体ウ
ェハへの急激な加熱、あるいは急激な冷却の際に、半導
体ウェハ中央部と半導体ウェハ周辺部で温度差が生じる
ものと思われる。

本発明はこの問題を解決しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のランプアニール装置は上記の問題を解決すべく
なされたものであり、半導体ウェハを載置する台と、こ
の半導体ウェハを加熱するために載置台の近傍に配置さ
れた赤外線ランプと、載置台の上方に配置され載置台に
載置された半導体ウェハに対して冷却用ガスを放出する
冷却ガス送風手段とを備え、この冷却ガス送風手段は冷
却用ガスを載置された半導体ウェハの中心部または周辺
部のいずれかに向けて選択的に放出し得る構造となって
いるものである。また本発明のランプアニール方法は、
このようなランプアニール装置を用いて、昇温過程では
半導体ウェハの周辺部に向けて冷却用ガスを吹き付け、
定常過程および降温過程では半導体ウェハの中心部に冷
却用ガスを吹き付けるものである。

〔作用〕

従来技術におけるスリップ線の発生や反りの発生の原因
を解析するため、半導体ウェハへの加熱時間と半導体ウ
ェハ各部の温度上昇の関係について分析した。分析によ
ると、昇温過程においては半導体ウェハ周辺部の方が半
導体ウェハ中央部に比べて温度が上がり易い。また定常
過程と降温過程においては半導体ウェハ周辺部の方が半
導体ウェハ中央部に比べて温度が低くかつ下がり易い。

この分析結果から理解されるように、本発明の装置また
は方法を用いてアニール工程の昇温過程においては半導
体ウェハの周辺部を冷却し、定常過程・降温過程におい
ては半導体ウエノ＼の中央部を冷却すれば、アニール工
程の全過程を通じて半導体ウェハの中央部と周辺部で均
一な温度に保たれる。

〔実施例〕

以下、添付図面の第１図〜第３図を参照して本発明の一
実施例を説明する。

第１図に示すように、アニールの対象である半導体ウェ
ハ２は、回転軸３に支えられた石英サセプタ４上に配置
された補助ＧａＡｓ基板５（またはＳＬ基板でもよい。

）の上に配置されている。

この半導体ウェハ２の上部に棒状のランプ１８〜１ｆを
平行に並べたランプ群１が設置され、さらにその上部に
冷却ガス送風手段１０が設置されている。ランプ１ａ〜
１ｆは、いずれもタングステンのフィラメントが管の中
心部において長手方向に設けられている赤外線ランプで
ある。冷却ガス送風手段１０は、外部パイプ１０ａと内
部パイプ１０ｂから構成されている。同図では冷却ガス
送風手段１０は断面図で示されており、この中を通る冷
却ガスの流れが矢印で示されている。なお、前述の各構
成要素はすべて図示省略した真空チャンバー内に配置さ
れている。

次に冷却ガス送風手段１０の構造を第２図に示す。同図
に示すように、冷却ガス送風手段１０は外部パイプ１ａ
の外部開口部１１、内部パイプ１ｂの内部開口部１２が
共に広がっているが、これは対象である半導体ウェハ２
上への冷却ガスの送風を広域な範囲に渡って行うためで
ある。しかし必ずしも開口部を広げる必要はなく、十分
に冷却ガスが送風できるのであれば、他の部分と同じ幅
の開口部であっても問題はない。

本実施例の、ランプ群１からの放熱によって半導体ウェ
ハ２の温度が常温から９５０〜１０００℃まで上昇する
昇温過程においては、外部パイプ１０ａ内にＮ２が流さ
れ外部開口部１１より放出される。これにより半導体ウ
ェハ２の周辺部の放熱効果が高まり、全体の温度分布が
一定となる。

また半導体ウェハ２の半導体ウェハの温度を２〜３秒間
一定に保つ常温過程、半導体ウェハの温度を急激に下げ
る降温過程においては、内部パイプ１０ｂ内にＮ２が流
され内部開口部１２より放出される。これにより半導体
ウェハ２の中心部の放熱効果が高まり、このときも全体
の温度分布が一定となる。昇温過程・定常過程・降温過
程の全過程で約１０秒かかるが、いずれの過程でも常に
半導体ウェハ全体の温度分布が一定となり、半導体ウェ
ハへのスリップ線や反りの発生を防ぐことができる。

さらに本実施例では半導体ウェハ２を回転させながら熱
を加えているが、これによって半導体ウェハ全体の温度
分布は、より一層の均一化が図られる。

なお応用例として、第３図に示すような４本の外部パイ
プ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄと内部パイプ２０ｅ
から構成される冷却ガス送風手段２０も、冷却ガス送風
手段１０と同様の効果を有する。

また本実施例では、ランプ群１としてタングステンラン
プを用いたが、その他の赤外線ランプを用いてもよい。

さらにランプの形状は球状、リング状のものでも同様の
効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、前述したアニール
工程において、昇温過程・定常過程・降温過程のいずれ
の時点でも、半導体ウェハは中央部と周辺部で均一な温
度に保たれる。これによって、半導体ウェハへのスリッ
プ線や反りの発生を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す熱放射アニール装置の概
略図、第２図は本発明の実施例を示す斜視図、第３図は
本発明の応用例を示す斜視図、第４図は半導体ウェハへ
の加熱時間と各部の温度上昇の関係を示す図、第５図は
従来の熱放射アニル装置の概略図である。 １・・・ランプ、２・・・半導体ウェハ、３・・・回転
軸、４・・・石英セサプタ、５・・・補助ＧａＡｓ基板
、１０・・・冷却ガス送風手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体ウェハを載置する台と、前記半導体ウェハを
   加熱するために前記載置台の近傍に配置された赤外線ラ
   ンプと、前記載置台の上方に配置され前記載置台に載置
   された半導体ウェハに対して冷却用ガスを放出する冷却
   ガス送風手段とを備え、前記冷却ガス送風手段は前記冷
   却用ガスを前記載置された半導体ウェハの中心部または
   周辺部のいずれかに向けて選択的に放出し得る構造とな
   っていることを特徴とする半導体ウェハのランプアニー
   ル装置。 ２、赤外線ランプからの赤外線照射により半導体ウェハ
   の加熱を行うランプアニール方法にて、アニールは昇温
   過程、定常過程および降温過程の３過程からなり、前記
   昇温過程では前記半導体ウェハの周辺部に向けて冷却用
   ガスを吹き付け、前記定常過程および降温過程では前記
   半導体ウェハの中心部に冷却用ガスを吹き付けることを
   特徴とする半導体ウェハのランプアニール方法。