JPH08107078A - 半導体装置の加熱装置およびその方法 - Google Patents

半導体装置の加熱装置およびその方法

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JPH08107078A JP23885394A JP23885394A JPH08107078A JP H08107078 A JPH08107078 A JP H08107078A JP 23885394 A JP23885394 A JP 23885394A JP 23885394 A JP23885394 A JP 23885394A JP H08107078 A JPH08107078 A JP H08107078A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 基板温度を膜構造に依存せずに均一とする。 【構成】 1,2はランプ、4は半導体装置のシリコン
基板、5はシリコン基板4を回転自在に支持するターン
テーブル、6はシリコン基板4を収納する反応室であ
る。7は反応室6内に反応ガスを導入するガス導入管で
ある。そして、シリコン基板4を照射して、加熱するラ
ンプ1、2は、最大強度波長が異なっている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ランプ光を照射し、基
板表面を加熱して、不純物の積層あるいは不純物の拡散
または成膜を行う半導体装置の加熱装置およびその方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、この種のランプ光を用いた加熱
方法としては、タングステン・ハロゲン・ランプ、ある
いはキセノン・アーク・ランプのランプ光を単一種類用
いて、半導体装置の基板の上面から、あるいは上下の両
面から照射することによって行っていた。図6は従来の
半導体装置の加熱装置の構成図である。同図に基づいて
従来技術を説明すると、符号1で示すものはタングステ
ン・ハロゲン・ランプで、反応室6の上下に対向するよ
うにして複数個配設されている。4は半導体装置のシリ
コン基板で、回転自在に支持されたターンテーブル5に
支持されて、反応室6内に収納されている。7は反応室
6内に反応ガスを導入するガス導入管である。このよう
な構成において、ランプ1からシリコン基板4にランプ
光を照射することにより、シリコン基板4を上下から加
熱している。このとき、ランプ1の印加電圧を調整する
ことにより、シリコン基板4の加熱温度が制御され、ま
た、シリコン基板4に対する相対的な位置の異なる個々
のランプ印加電圧比を調整することにより、シリコン基
板4の面内温度の均一性が制御される。
【0003】また、従来の別の例として特開昭61−1
16820号公報に開示されたものがある。ここに開示
されたものは、キセノン・ランプとタングステン・ラン
プの2種類のランプを併用する方法であって、多結晶シ
リコン/二酸化シリコン/シリコン基板のいわゆるSO
I構造のアニールにおいて、多結晶シリコンとシリコン
基板との温度差が生じないように、基板の上方に配置さ
れているキセノン・ランプにより基板上面の多結晶シリ
コンを、同時に、基板下方に配置されたタングステン・
ランプにより基板下面のシリコンを加熱するものであ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た第1の方法では、材質、膜厚、積層する等の構造が異
なる複数種の膜構造を併せ持つ基板を加熱する場合、こ
れら複数種の膜構造によって部分的に加熱温度が異なる
という問題が発生していた。これは光の吸収(反射)が
膜構造に強く依存するためである。これを図4で説明す
る。図4はシリコン基板4の表面側に厚みの異なる酸化
膜を形成している場合における反射率とランプ光の波長
との関係を計算により求めて表した図である。図中、特
性aは、シリコン基板4上に厚さ3000Åのシリコン
酸化膜が形成されている場合の反射率であり、特性b
は、シリコン基板4上に厚さ5000Åのシリコン酸化
膜が形成されている場合の反射率である。同図から反射
率は、光の波長に大きく依存し、かつ、表面膜構造に大
きく依存することがわかる。一方、一定量のランプ光照
射によりシリコン基板4を加熱した場合、シリコン基板
の温度は反射率に依存し、特にランプ光が最大強度とな
る波長での反射率に依存することになる。
【0005】したがって、波長約1ミクロン・メートル
に最大強度波長を有するタングステン・ハロゲン・ラン
プ光1を、厚さ3000Åと5000Åの2種類の構造
のシリコン酸化膜を有するシリコン基板に対して上面か
ら照射して加熱した場合、3000Åのシリコン酸化膜
の部分が、5000Åのシリコン酸化膜の部分よりも温
度が高くなり、同一のシリコン基板4内で膜構造の違い
により温度勾配が生じてしまうからである。また、第2
の方法では、異なるランプにより、多結晶シリコンとシ
リコン基板との温度差が生じないようにしているが、こ
の加熱方法で、多結晶シリコン上にパターン等を化学気
相成長させる場合、成長する多結晶シリコン自身により
膜厚が変化し、このため上述した第1の方法と同様に膜
構造が変化することにより、光の吸収が変化し、成膜中
に基板温度が変化するといった問題があった。
【0006】したがって、本発明は上記した従来の問題
に鑑みてなされたものであり、その目的とするところ
は、基板温度が膜構造に依存せずに均一な分布となる半
導体装置の加熱装置およびその方法を提供することにあ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明に係る半導体装置の加熱装置は、半導体装置
の基板表面にランプ光を照射して半導体装置を加熱する
装置であって、最大強度波長の異なる複数種のランプ光
を配置したものである。また、本発明に係る半導体装置
の加熱装置は、ランプ光と半導体装置との相対位置関係
を変化させる手段を備えたものである。また、本発明に
係る半導体装置の加熱装置は、ランプ光を半導体装置の
表裏に対向配置したものである。また、本発明に係る半
導体装置の加熱方法は、半導体装置の基板表面にランプ
光を照射して半導体装置を加熱する方法であって、最大
強度波長の異なる複数種のランプ光を独立に制御して各
ランプ光のランプ強度比を変えることにより、複数種の
膜厚構造を備えた基板表面全体の反射率を均一としたも
のである。
【0008】
【作用】本発明によれば、種々の膜構造に対して最大強
度波長の異なるランプ光を配設することにより、個々の
膜構造の反射率が均一化される。また、本発明によれ
ば、複数種のランプから基板の各表面にランプ光が均一
に照射される。また、本発明によれば、基板の裏面も加
熱する場合に、その裏面の加熱温度による表面側に及ぼ
す影響が小となる。また、本発明によれば、均一な反射
率により均一な温度による加熱がなされる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図に基づいて説明
する。図1は本発明に係る半導体装置の加熱装置の構成
図である。同図において、従来技術と同一の構成につい
ては同一の符号を付し詳細な説明は省略する。本発明の
特徴とするところは、表面が上方を向いてターンテーブ
ル5上に載置された半導体装置のシリコン基板4の上方
に、最大強度波長の異なる2種類のランプ、すなわち、
波長約0.9ミクロン・メートルに最大強度を持つ色温
度3400Kのタングステン・ハロゲン・ランプ1と波
長約1.4ミクロン・メートルに最大強度を持つ色温度
2200Kのタングステン・ハロゲン・ランプ2を交互
に配設した点にある。なお、これら2種類のランプ1,
2は図中紙面手前から奥方に延在する長細い管状を呈
し、シリコン基板4は円板状を呈している。
【0010】ところで、膜構造に依存した温度勾配は、
基板温度に最も大きな影響を与える最大強度波長での光
の反射率の違いを強く反映することは既に上述したが、
図4に示したように、反射率は広い波長範囲では、極大
と極小を繰り返しながら振動するものであり、ある波長
では反射率が大きくても、他のある波長では小さくなる
ものである。例えば、波長が0.9ミクロン・メートル
の光に対しては、膜厚3000Åのシリコン酸化膜の反
射率は、膜厚5000Åのシリコン酸化膜の反射率より
も大となっているが、波長が1.4ミクロン・メートル
の光に対しては、逆となっている。
【0011】したがって、本実施例のように、シリコン
基板4上の膜構造、すなわち、3000Åおよび500
0Åの膜厚に対して同一の反射率が得られる最大強度波
長を持つ異なる2種類のランプ1,2、すなわち、波長
約0.9ミクロン・メートルと波長約1.4ミクロン・
メートルにそれぞれ最大強度を持つランプ1,2をシリ
コン基板4の上方に複数個交互に配設することにより、
両膜構造における反射率を同じとすることができる。そ
して、ターンテーブル5を回転させてシリコン基板4の
各膜構造とランプ1,2との相対的位置関係を変えるこ
とにより、各膜構造とランプ1、2とが均一な位置関係
となり、ランプ1,2から各膜構造へ照射される光量が
均一となるので、両膜構造における加熱温度が同じとな
り、シリコン基板4上での加熱温度勾配を少なくするこ
とができる。
【0012】図5はシリコン基板上のある領域Bでは酸
化膜3000Åが形成され、他の領域Aでは酸化膜50
00Åが形成されている半導体装置の基板を、波長約約
0.9ミクロン・メートルに最大強度を持つ色温度34
00Kのタングステン・ハロゲン・ランプの一種類のラ
ンプで加熱した場合と、波長約0.9ミクロン・メート
ルに最大強度を持つ色温度3400Kのタングステン・
ハロゲン・ランプと波長約1.4ミクロン・メートルに
最大強度を持つ色温度2200Kのタングステン・ハロ
ゲン・ランプの二種類のランプで加熱した場合の基板温
度である。同図から二種類のランプで加熱した場合に
は、半導体装置の基板内の温度勾配を小さくできること
がわかる。
【0013】また、個々に独立してランプ光の光量を制
御し、互いのランプ強度比を変えることにより、よりシ
リコン基板の温度勾配を小さくすることが可能となると
ともに、2種類のランプ光で3種類以上の複数種の膜構
造が異なる領域を有するシリコン基板4の加熱温度勾配
を少なくすることも可能となる。
【0014】図2は本発明の第2の実施例を示す構成図
である。この第2の実施例では、上述した第1の実施例
にさらに別の最大強度波長を有するランプ3を配設し
て、3種類のランプ3を配設したものである。このよう
にランプの種類を増やすことにより、第1の実施例で説
明した個々に独立してランプ光の光量を制御する代わり
にランプの種類により、3種類以上の膜構造に対して加
熱温度勾配を少なくすることができる。
【0015】図3は本発明の第3の実施例を示す構成図
である。この第3の実施例では、シリコン基板4の上下
に2種類のランプ光1,2を互いに向き合うように一対
配設したものである。このように構成することにより、
シリコン基板4の裏面に酸化膜等が形成されている場合
でも、裏面からの加熱による加熱温度勾配の影響を小さ
くすることができる。
【0016】なお、本実施例では、ランプ光1,2を色
温度の異なるタングステン・ハロゲン・ランプを用いた
が、これに限定されず、例えばキセノン・アーク・ラン
プを用いてもよく、種々の変更が可能であることはいう
までないことである。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、半
導体装置の基板表面にランプ光を照射して半導体装置を
加熱する装置において、最大強度波長の異なる複数種の
ランプ光を配置したので、種々の膜構造に対して最大強
度波長の異なるランプ光を配設することにより、個々の
膜構造の反射率が均一化されるので、基板の温度勾配を
少なくすることができる。
【0018】また、本発明によれば、ランプ光と半導体
装置との相対位置関係を変化させる手段を備えたことに
より、ランプから各膜構造へ照射される光量が均一とな
るので、各膜構造における加熱温度が同じとなり、基板
の加熱温度勾配を少なくすることができる。
【0019】また、本発明によれば、ランプ光を半導体
装置の表裏に対向配置したことにより、基板の裏面を加
熱するような場合でも、裏面からの加熱による加熱温度
勾配の影響を小さくすることができる。
【0020】また、本発明によれば、最大強度波長の異
なる複数種のランプ光を独立に制御して各ランプ光のラ
ンプ強度比を変えることにより、複数種の膜厚構造を備
える基板表面全体の反射率を均一としたことにより、基
板加熱温度の膜構造依存性を抑えることが可能となり、
基板の加熱温度勾配を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る半導体装置の加熱装置の構成図
である。
【図2】 本発明に係る半導体装置の加熱装置の第2の
実施例の構成図である。
【図3】 本発明に係る半導体装置の加熱装置の第3の
実施例の構成図である。
【図4】 本発明に係る半導体装置の加熱装置で加熱し
た場合の加熱温度分布図である。
【図5】 従来の半導体装置の加熱装置の構成図であ
る。
【図6】 半導体装置の膜厚に対するランプ光の波長と
反射率の関係を示した図である。
【符号の説明】
1,2,3…ランプ光、4…シリコン基板、5…ターン
テーブル、6…反応室、7…ガス導入管。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体装置の基板表面にランプ光を照射
    して基板表面を加熱する装置において、最大強度波長の
    異なる複数種のランプ光を配置したことを特徴とする半
    導体装置の加熱装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体装置の加熱装置に
    おいて、ランプ光と半導体装置との相対位置関係を変化
    させる手段を備えたことを特徴とする半導体装置の加熱
    装置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の半導体装置の加熱装置に
    おいて、ランプ光を半導体装置の表裏に対向配置したこ
    とを特徴とする半導体装置の加熱装置。
  4. 【請求項4】 半導体装置の基板表面にランプ光を照射
    して半導体装置を加熱する方法において、最大強度波長
    の異なる複数種のランプ光を独立に制御して各ランプ光
    のランプ強度比を変えることにより、複数種の膜厚構造
    を備える基板表面全体の反射率を均一としたことを特徴
    とする半導体装置の加熱方法。
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