JPH0525230Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、光源を加熱源として半導体に熱処
理を施す半導体熱処理装置に係り、特に、半導体
に照射する光源の特定波長の光の選択に関する。

〔従来の技術〕

従来、光によつて半導体を熱処理する場合にお
いて、不純物がドープされていない場合には、光
の吸収領域はその禁制帯幅に対応する波長より短
い波長領域であり、それより長い波長領域の光
は、半導体中に導入されたキヤリアに吸収され
る。すなわち、熱処理すべき半導体ウエーハにイ
オン打込み層や高ドープ層などのパターンが形成
されている場合、キヤリアに吸収される光によつ
て、光照射による温度上昇が部分的に異なり、温
度分布が区々になる。

ところで、シリコンのエネルギバンドでは、第
３図に示すように、特定の幅を持つ充満帯、禁
制帯および伝導帯からなり、禁制帯の幅は
1.1μｍ（1.1eV）であるから、この場合、1.1μｍ
の波長の光源が必要となる。

従来、半導体ウエーハを熱処理する場合、その
加熱源には、ハロゲンランプ、カーボンヒータ、
アルゴンアークランプなどが用いられる。その照
射光の波長は、たとえば、ハロゲンランプおよび
カーボンヒータでは、0.3μｍ〜5μｍの分布を持
ち、また、アルゴンアークランプでは、1.1μｍ以
下の短波長の分布を持つている。

〔考案が解決しようとする問題点〕

アルゴンアークランプの場合、1.1μｍ以下の短
波長の分布を持ち、加熱源として有効であるが、
半導体に対する光の照射強度の制御が難しく、価
格も高い欠点がある。

これに対し、ハロゲンランプは、安価であり、
電力制御によつて照射強度の制御が容易であるた
め実用的であるが、波長分布が0.3μｍ〜5μｍに亘
るため、たとえば、シリコンウエーハを加熱する
場合、1.1μｍ以下の波長の光は、ウエーハのバル
ク全体を加熱するが、1.1μｍ以上の波長の光は自
由キヤリアが存在する領域のみを加熱することに
なる。

このため、ハロゲンランプのように広範囲の波
長分布を持つ場合には、半導体ウエーハ内でのキ
ヤリア濃度の違いや半導体ウエーハ間でのキヤリ
ア濃度の違いにより加熱温度を区々にし、照射強
度の制御を複雑にする欠点があつた。

そこで、この考案は、波長分布が広範囲に亘る
ハロゲンランプ等を加熱源に用いて半導体ウエハ
に熱処理を施す半導体熱処理装置を提供すること
を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この考案の半導体熱処理装置は、光を透過可能
な材質で形成され半導体ウエハを収容する加熱容
器と、この加熱容器に収容された上記半導体ウエ
ハに対して光照射する如く設けられた複数のラン
プからなる光源と、この光源と上記加熱容器との
間に設置され予め定められた波長帯域の光を透過
させる光フイルタと、この光フイルタに冷却水を
接触させて流通させるように構成された冷却手段
と、この冷却手段に冷却水を供給する冷却水供給
手段とから構成されたことを特徴とする。

〔作用〕

この考案の半導体熱処理装置は、半導体フエハ
に応じた波長領域の光を被熱処理半導体に照射す
ることによつて、半導体ウエハに対する加熱温度
の均一化を図る。

この考案の半導体熱処理装置において、フイル
タは、たとえば、半導体ウエハの禁制帯幅に相当
する波長以下の波長領域を通過帯域に設定すれ
ば、半導体ウエハに応じて加熱温度を均一化で
き、必要な熱処理を効率的に行うことができる。
即ち、シリコンウエーハを加熱する場合、光源か
らの照射光中の1.1μｍ以上の波長光を遮断し、
1.1μｍ以下の波長光で加熱すると、シリコンウエ
ーハのバルク全体を均一温度で加熱することがで
きる。

〔実施例〕 以下、この考案の実施例を図面を参照して説明
する。

第１図は、この考案の半導体熱処理装置の実施
例を示す。

この半導体熱処理装置では、光によつて熱処理
すべき被熱処理体として半導体ウエハ２が用いら
れ、この半導体ウエハ２には、予め不純物が選択
的に導入されてパターンが形成されている。この
半導体ウエハ２は光を透過可能な材質で形成され
た加熱容器４の内部に設置されている。この加熱
容器４には、ガス導入口６およびガス排出口８が
設けられ、冷却媒体としての冷却用ガス１０がガ
ス導入口６から加熱容器４の内部に導入され、ガ
ス排出口８から排出される。

そして、この加熱容器４の上下面側には、半導
体ウエハ２に応じた波長領域を通過帯域に設定し
たフイルタ装置１２Ａ，１２Ｂが設定され、フイ
ルタ装置１２Ａの上側およびフイルタ装置１２Ｂ
の下側には光を半導体ウエハ２に照射する光源１
４Ａ，１４Ｂが各フイルタ装置１２Ａ，１２Ｂか
ら一定の間隔を置いて設置されている。

フイルタ装置１２Ａ，１２Ｂは、光源１４Ａ，
１４Ｂから放射光１５から半導体ウエハに応じて
最適な波長領域の光を通過帯域とする低域通過フ
イルタで構成する。この場合、フイルタ装置１２
Ａ，１２Ｂの通過帯域は、たとえば、半導体のウ
エハ２の禁制帯幅に応じて設定し、半導体ウエハ
２の禁制帯幅に対応する波長以下の波長領域を通
過帯域、それ以外の波長領域を遮断領域に設定す
るものとする。

この実施例の場合、フイルタ装置１２Ａ，１２
Ｂは、冷却手段としての冷却ジヤケツト１６の内
部に、被熱処理半導体の禁制帯幅に対応する波長
以下を通過領域に設定した低域通過フイルタ板１
８が設置されている。水冷ジヤケツト１６には導
水口２０および排水口２２が設けられており、導
水口２０から冷却媒体としての冷却水２４を導入
して内部に循環させた後、排出口２２から排出す
ることによつて低域通過フイルタ板１８を冷却
し、光源１４Ａ，１４Ｂからの放射光１５による
過熱から低域通過フイルタ板１８を保護し、過熱
による特性劣化を防止している。

そして、光源１４Ａ，１４Ｂは、ハロゲンラン
プなどの広範囲の波長分布を持つ複数のランプ２
６を平行に配置したものであり、各ランプ２６の
背面部には、放射光１５を半導体ウエハ２に向け
て放射させる放物反射面２８をランプ２６ごとに
形成した反射部材３０が設置されている。なお、
各ランプ２６には、図示していない電源装置によ
つて必要な駆動電流が供給され、その電力制御に
よつて必要な照射強度を得る。

したがつて、この半導体熱処理装置では、光源
１４Ａ，１４Ｂの放射光１５をフイルタ装置１２
Ａ，１２Ｂを通過させることによつて、半導体ウ
エハ２を形成する半導体の禁制帯幅に対応した波
長を通過させるとともに、その波長領域を越える
波長の光を遮断し、禁制帯幅に対応した波長以下
の短波長の放射光１５のみを選択して半導体ウエ
ハ２に照射する。この結果、半導体ウエハ２は、
その禁制帯幅に対応した波長以下の短波長の光に
よつて加熱され、バルク全体を均一温度に加熱す
ることができ、半導体ウエハ２にイオン打込み層
や高ドープ層などのパターンが形成されている場
合でも、キヤリアに吸収される長波長の光が放射
されないので、温度分布が区々になるのが防止さ
れる。

第２図は、ハロゲンランプの発光波長λに対す
る発光強度分布を示す。このような発光強度分布
を持つハロゲンランプを光源１４Ａ，１４Ｂのラ
ンプ２６に用いた場合、フイルタ装置１２Ａ，１
２Ｂの低域通過フイルタ板１８の低域通過帯域、
すなわち、遮断領域Ｄを1.1μｍ以上に設定すれ
ば、半導体ウエハ２を均一温度で加熱し、複数の
半導体ウエハ間の加熱温度のばらつきを制御でき
る。

〔考案の効果〕

以上説明したように、この考案によれば、次の
ような効果が得られる。

(a) 光を透過可能な材質で形成された加熱容器に
半導体ウエハを収容し、この半導体ウエハに対
して光照射をする如く設けられた複数のランプ
からなる光源と加熱容器との間に設置されて予
め定められた波長帯域の光を透過させる光フイ
ルタを通して半導体ウエハに光を照射するの
で、その照射光によつて半導体ウエハに必要な
熱処理を行うことができ、光フイルタによつて
半導体ウエハの禁制帯幅に応じた波長の光を以
て加熱でき、半導体ウエハの不純物濃度、即
ち、パターンによる部分的な温度差の発生を防
止でき、半導体ウエハのバルク全体を一様に加
熱でき、半導体ウエハの加熱温度の均一化を図
ることができる。

(b) 光フイルタには冷却水を接触させて通流させ
る冷却手段を設け、この冷却手段に対して冷却
水供給手段によつて冷却水を供給するようにし
たので、光フイルタを異常加熱による破壊等か
ら保護することができ、半導体ウエハの加熱処
理の信頼性を高めることができる。

(c) 冷却水でも特定の波長帯域が吸収されるの
で、光フイルタと冷却水のフイルタ効果を合わ
せて透過光の波長帯域を決めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の半導体熱処理装置の実施例
を示す断面図、第２図はハロゲンランプの発光波
長に対する発光強度分布を示す図、第３図はシリ
コンのエネルギバンドを示す図である。 ２……半導体ウエハ、４……加熱容器、１２
Ａ，１２Ｂ……フイルタ装置（光フイルタ）、１
４Ａ，１４Ｂ……光源、１６……水冷ジヤケツト
（冷却手段）、１８……低域通過フイルタ板（光フ
イルタ）、２６……ランプ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 光を透過可能な材質で形成され半導体ウエハを
   収容する加熱容器と、 この加熱容器に収容された上記半導体ウエハに
   対して光照射する如く設けられた複数のランプか
   らなる光源と、 この光源と上記加熱容器との間に設置され予め
   定められた波長帯域の光を透過させる光フイルタ
   と、 この光フイルタに冷却水を接触させて流通させ
   るように構成された冷却手段と、 この冷却手段に冷却水を供給する冷却水供給手
   段と、 から構成されたことを特徴とする半導体熱処理装
   置。