JPH088206A - 赤外線ランプアニール装置 - Google Patents

赤外線ランプアニール装置

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JPH088206A
JPH088206A JP13349194A JP13349194A JPH088206A JP H088206 A JPH088206 A JP H088206A JP 13349194 A JP13349194 A JP 13349194A JP 13349194 A JP13349194 A JP 13349194A JP H088206 A JPH088206 A JP H088206A
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JP
Japan
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wafer
container
infrared lamp
infrared
lamp annealing
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JP13349194A
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English (en)
Inventor
Riyuuki Tsutsumi
龍基 堤
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NEC Kyushu Ltd
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NEC Kyushu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】ウェーハ24を急速加熱及び急速冷却してアニ
ール処理する赤外線ランプアニール装置において、ウェ
ーハ24面内の温度均一性を向上させる。 【構成】容器3の外周囲を囲むように複数の赤外線ラン
プ1を配設し、この環状に並べられた赤外線ランプ1を
ベルト駆動により回転させ、半導体ウェハ4の中心を軸
に回転させて、ウェーハ24の各部に対応する個々の赤
外線ランプ1との距離および位置を瞬時に変え、個々の
赤外線ランプの放射強度分布が相殺されてウェーハ24
の各部に照射される赤外線光量が一様に平均化されるよ
うにしている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はN2 などのガス雰囲気中
でウェーハを赤外線により加熱しイオン注入層の活性化
や絶縁膜のリフローなどのアニール処理を行なうの赤外
線ランプアニール装置に関し、特にウェーハを一枚ずつ
アニール処理する枚様式の赤外線ランプアニール装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、イオン注入後のイオン注入層の活
性化を図るアニール方法は、電気炉で加熱するという方
法が採用されていた。この方法は、容器の蓋を開けた状
態で目的温度に容器を加熱しウェーハの出し入れを行な
い急速加熱と急速冷却することによって行なわれてい
た。しかしながら、近年、浅い接合面が要求さるに伴な
い、結晶欠陥の発生を抑制するために短時間でより急速
加熱および急速冷却する必要が生じた。このような条件
を得るのに、単に熱容量の大きな通常の電気炉を用いて
も困難であった。そこで、直接ウェーハに赤外光を照射
し加熱することに着目し、種々の赤外線ランプアニール
装置が開発されてきた。
【0003】図2(a)および(b)は従来の一例を示
す赤外線ランプアニール装置の縦断面図および横断面図
である。この赤外線ランプアニール装置は、図2に示す
ように、一端側に開閉用の蓋28を有し他端側にガスの
供給口21とガスの排気口22をもつとともに水平に載
置された石英製の容器23と、この容器23に収納され
るとともに伝熱損失の少なくするために点接触でウェー
ハ24を水平に支持する3本の支持体27と、容器3の
上下に並べ配置された複数本の赤外線ランプ25とを備
えている。
【0004】また、図面には示していないが、容器23
のウェーハ24の出入口の近くには冷却ステージとウェ
ーハを搬送するロボットなどが設けられ、さらに、未処
理ウェーハを収納するカセットと処理済みのカセットが
出口を跨がって配置されている。そして、ウェーハへの
塵芥の付着を防止するために、搬送系エリアを含む容器
23の周囲は一つの箱体に囲まれ、箱体の上部に配設さ
れたULPAフィルターから清浄なガスをダウンフロー
させ高清浄度を保っていた。
【0005】この赤外線ランプアニール装置によるウェ
ーハのイオン層の活性化は、まず、ロボットのアームに
よりカセットから一枚の未処理ウェーハを引出し、容器
23の支持体27に乗せる。そして、例えば、窒素ガス
を供給口21から導入し排気口22から排出させガス置
換を行なう。次に、赤外線ランプ25を点灯し、ウェー
ハ24が1000°Cになるまで加熱する。そして10
秒程度保持してから赤外線ランプ25を消灯し、窒素ガ
スをパージし冷却する。所定の温度に低下したら、ロボ
ットのアームにより蓋28が開いた容器23からウェー
ハを掴み冷却ステージに仮置きし、ロボットのアームに
より活性化されたウェーハをカセットに収納する。
【0006】このようにこの赤外線ランプアニール装置
は、急加熱および急冷させることができかつウェーハの
汚染や酸化など起さずにウェーハを一枚ずつ連続に処理
し自動的に搬送する生産性の高い枚様式の装置であるこ
とを特徴としていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の赤外線
ランプアニール装置では、赤外線ランプの固有の放射強
度分布の違いと個々の赤外線ランプとウェーハとの相対
距離が固定されているため、中央の赤外線ランプの直下
にあるウェーハ中心部分と、直下からはずれたウェーハ
の周辺部分とでは照射される光の量が違ってくる。この
ように光線の量にむらが生じることと極めて短時間に加
熱されることとがあいまってウェーハの中央部は高く周
辺部が低くとなるという面内の温度が不均一となる。こ
のことはウェーハに結晶欠陥を生じさせるという問題が
ある。
【0008】この面内温度分布の均一性を向上させるこ
とを目的にとしてた赤外線ランプアニール装置は、例え
ば、特開昭61一22634号公報に開示されている。
この赤外線ランプアニール装置は、石英製の容器を縦に
立てて配置し、容器内に収納された支持体に複数のウェ
ーハを上下に斜めにして並べて、この支持体を回転させ
ながら容器の外側から赤外線ランプより赤外線をウェー
ハに照射し加熱している。
【0009】しかしながら、この赤外線ランプアニール
装置では、ウェーハ間での温度の一様性は得られるもの
の、ウェーハ面内の温度均一性が得られかは疑問が残
る。何となれば、一枚のウェーハに対し赤外線光が斜め
に照射されているので、赤外線ランプ光に対しウェーハ
の外周部と中心部との光路距離が異なる上に支持体を回
転してもこれら光路距離が変化しない。その結果、光路
距離の違いによる赤外線が吸収される光量が変り、ウェ
ーハの中央部と周辺部に照射される光量に違いを生ず
る。つまり前述と同じようにウェーハ面内の温度を均一
にすることが困難である。
【0010】よしんば、この技術を適用するにしても、
点接触でウェーハを支持する上述した赤外線ランプアニ
ール装置の支持体を回転することは困難である。また、
回転によるウェーハの落下を避けるためにウェーハの保
持を確実なものにする保持機構を設けるにしても、その
保持機構によって熱が奪われウェーハを所望の高温に昇
温できない。
【0011】従って、本発明の目的は、加熱されるウェ
ーハ面内の温度分布を均一にすることのできる赤外線ラ
ンプアニール装置を提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、ガスの
供給口とガスの排出口を一端に有し他端に開口をもつと
ともに水平に載置され光を透過し得る容器と、この容器
の前記開口より収納される半導体基板である一枚のウェ
ーハを点接触で水平に支持する複数の支持体と、前記開
口を塞ぐ蓋と、前記容記の外周囲を囲むように配列され
た複数の赤外線ランプと、この環状に並べられた複数の
前記赤外線ランプを前記容器の周りを回転させる回転機
構とを備える赤外線ランプアニール装置である。
【0013】また、前記容器の開口に隣接して配設され
清浄な空気に保つ清浄室を備えることが望ましい。さら
に、前記蓋と前記複数の支持体とを連結する連結体を設
けることである。
【0014】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。
【0015】図1(a)および(b)は本発明の一実施
例を示す赤外線ランプアニール装置の部分破断側面図お
よび上面図である。この赤外線ランプアニール装置は、
図1に示すように、ガスの供給口21とガスの排出口2
2を一端に有し他端に開口をもつとともに水平に載置さ
れる透明な容器3と、この容器3の開口より収納される
ウェーハ24を点接触で水平に支持する複数の支持体4
と、開口を塞ぐ蓋8と、容器3の外周囲を囲むように配
列された複数の赤外線ランプ1と、この環状に並べられ
た複数の赤外線ランプ1を容器3の周りを回転させるモ
ータ11とベルト10による回転機構とを備えている。
【0016】また、従来のように赤外線ランプ群と搬送
エリアを含む全体を囲む清浄室でも良いが、本発明で
は、小型化と省エネルギー化を図るために、容器3の開
口に隣接して小さな清浄室5を配設している。そして、
この清浄室5は、図示していないブロアーからダクトを
介しULPAフィルタ5aを通して空気を清浄室5内に
吹き出し、清浄化された空気は下側にダウンフローされ
スクリーン板7を通して外部に排気されている。
【0017】さらに、蓋8と3本の支持体4とを連結す
る連結部6を設けることによって、ウェーハ24を容器
3より引出してウェーハの支持体4からの取出しあるい
は支持体4へのウェーハ24の載置をより容易にしてい
る。このようにウェーハ24もしくは支持体4を容器3
外に取出せることは、容器3内にアームを挿入させウェ
ーハの取出しやウェーハの載置を行なう従来の複雑な運
動するロボットを用いる必要がなく、単純な運動機構を
もつ汎用のピックアップでウェーハ24の拾いあるいは
載置ができるという利点がある。
【0018】この支持体4が連結部6を介して取付けら
れる蓋8は、送りむらなどが起き難い油圧シリンダなど
の直線移動機構である挿脱機構12により蓋8を移動さ
せることにより容器3の開口の開閉を行なうとともに容
器3からウェーハ24を清浄室5に引出したりあるいは
容器3へウェーハ24を収納したりする。
【0019】容器3は石英製であって、一枚のウェーハ
24が収納できる程度の大きさにし、その形状は製作し
易いように円管状にすることである。また、環状に配置
された赤外線ランプ1は、図示されていない回転軸受に
はめ込まれたリング状板13a,13bに差し渡して取
付けられ、両端の電極はリング状板13a,13bに埋
設されたコンタクト9a,9bに電気的に接続されてい
る。このコンタクト9a,9bはランプ電源部2と接続
されるブラシ14a,14bに接触し全ての赤外線ラン
プ1に電力を供給している。
【0020】一方、環状に並べられた赤外線ランプ1の
回転機構は、振動を生じさせないで高速に回転できるベ
ルト駆動が望ましく、図1に示すように、リング状板1
3a,13bの外形の溝にはめ込まれたベルト10をモ
ータ11と連結するプーリー15a,15bに差し渡し
て構成されるベルト駆動機構である。また、回転数は赤
外光照射中に少なくも2回転する必要がある。例えば、
30秒の照射時間であれば、一分間に最低2回である。
すなわち、4rpm以上の速度で回転すれば、赤外線ラ
ンプのウェーハ面への遠近による光量むらは解消でき
る。
【0021】次に、この赤外線ランプアニール装置の動
作について説明する。まず、蓋8が挿脱機構12により
後方に移動させることにより、清浄室5に支持体4が容
器3より引出される。そして、図1(b)の紙面の上側
に配置されたカセット(図示せず)よりピックアップ
(図示せず)で一枚の未処理ウェーハが抜き出され搬送
される。そして、ピックアップでウェーハ24は支持体
4に移載される。次に、挿脱機構12により蓋8が移動
され容器3の開口を閉じるとともに支持体4に乗せられ
たウェーハ24は容器3に収納される。
【0022】次に、供給口21から窒素を導入し排気口
22から排出することによって容器3内を窒素ガス置換
を行なう。次に、赤外線ランプ1を点灯するとともに赤
外線ランプ1を回転させる。所定時間ウェーハ24に赤
外光を照射後、赤外線ランプ1を消灯するとともに赤外
線ランプ1の回転を停止する。そして、低い温度の窒素
ガスをパージングしウェーハ24を冷却する。ウェーハ
24が冷却したら、挿脱機構12により蓋8を開けると
ともにウェーハ24を清浄室5に引出す。次に、図1
(b)の清浄室5の紙面の下側からピックアップから伸
び、支持体4上のウェーハ24を拾う。そしてウェーハ
を搬送し処理用のカセットにウェーハを収納する。この
ように順次未処理用カセットより一枚ずつ引抜き容器3
に収納し、アニール処理してから一枚ずつ処理用カセッ
トに収納して動作を繰返して行ないカセットにある総べ
てのウェーハを処理して終了する。
【0023】なお、本発明の赤外線ランプを回転させる
回転機構および蓋を移動させて容器の開口を開閉する挿
脱機構のそれぞれは、この実施例で説明した機構に限定
するものではない。
【0024】
【発明の効果】以上のように本発明は、一枚のウェーハ
を点接触で支持する支持体を収納する透明な容器の外周
囲を取り囲むように複数の赤外線ランプを配設し、この
環状に並べられた赤外線ランプ群を容器の周りを回転さ
せることによって、ウェーハ各部に対応する個々の赤外
線ランプとの位置および距離を瞬時に変えることができ
るので、個々の赤外線ランプの放射強度分布が相殺され
てウェーハ各部に照射される赤外光量が一様に平均化さ
る。その結果、ウェーハ面内の温度分布が均一に図れる
という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す赤外線ランプアニール
装置の部分破断側面図および上面図である。
【図2】従来の一例を示す赤外線ランプアニール装置の
縦断面図および横断面図である。
【符号の説明】
1,25 赤外線ランプ 2 ランプ電源部 3,23 容器 4,27 支持体 5 清浄室 6 連結部 7 スクリーン板 8,28 蓋 9a,9b コンタクト 10 ベルト 11 モータ 12 挿脱機構 13a,13b リング状板 14a,14b ブラシ 15a,15b プーリー 21 供給口 22 排気口 24 ウェーハ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガスの供給口とガスの排出口を一端に有
    し他端に開口をもつとともに水平に載置され光を透過し
    得る容器と、この容器の前記開口より収納される半導体
    基板である一枚のウェーハを点接触で水平に支持する複
    数の支持体と、前記開口を塞ぐ蓋と、前記容記の外周囲
    を囲むように配列された複数の赤外線ランプと、この環
    状に並べられた複数の前記赤外線ランプを前記容器の周
    りを回転させる回転機構とを備えることを特徴とする赤
    外線ランプアニール装置。
  2. 【請求項2】 前記容器の開口に隣接して配設され清浄
    な空気に保つ清浄室を備えることを特徴とする請求項1
    記載の赤外線ランプアニール装置。
  3. 【請求項3】 前記蓋と前記複数の支持体とを連結する
    連結体を備えることを特徴とする請求項1または請求項
    2記載の赤外線ランプアニール装置。
  4. 【請求項4】 前記連結体および前記支持体を伴なって
    前記蓋を移動させ前記容器の開口を閉じたり前記容器か
    ら前記清浄室に引出したりする挿脱機構を備えることを
    特徴とする請求項3記載のランプアニール装置。
JP13349194A 1994-06-16 1994-06-16 赤外線ランプアニール装置 Pending JPH088206A (ja)

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Cited By (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7459354B2 (en) 2001-01-29 2008-12-02 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for manufacturing a semiconductor device including top gate thin film transistor and method for manufacturing an active matrix device including top gate thin film transistor

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19961224