JPS5959876A - 光照射炉の運転方法 - Google Patents

光照射炉の運転方法

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JPS5959876A
JPS5959876A JP57169889A JP16988982A JPS5959876A JP S5959876 A JPS5959876 A JP S5959876A JP 57169889 A JP57169889 A JP 57169889A JP 16988982 A JP16988982 A JP 16988982A JP S5959876 A JPS5959876 A JP S5959876A
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Yoshiki Mimura
芳樹 三村
Hiroshi Shimizu
洋 清水
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    • C30B31/00—Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor
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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】 本発明は白熱電球を）Ｙ；照射源どする光照射炉の運転
方法に関するものである。
一般に加熱処理を行なうための装置のうち、白熱電球Ｘ
、υの放射光を被処理物に照射する光照射炉は、次の如
き特長を有する。
１）　白熱電球自体の熱害、晴が極めて小さいため、加
熱温度の急速な上昇及び低下が可能である。
２）白熱電球に供給する電力を制御することにより、加
熱温度の制御を容易に行なうことができる。
３）白熱電球よりの放射光による非接触加熱であるので
、被処理物を汚染することがない。
４）始動後の立ち上がり時間が短く、エネルギー効率が
太きいだめ消費エネルギーが少な℃へ。
５）直接通電炉、高周波炉等に比して装置が小型でコス
トが低い。
そして光照射炉は、鋼材等の熱処理及び乾燥、プラスチ
ック成型、熱特性試験装置等に利用さｉｔでいる。！庁
ＶＣ最近におい−Ｃは、半導体の製造における加熱が必
要とされる工程、例えば不純物拡散工程、化学的気相成
長工程、イオン打ち込み層の結晶欠陥の回復工程、電気
的活性化のための熱処理工程、更にはシリコンウエノ・
−の表層を窄化若しくは酸化せしめるだめの熱処理工程
を遵行する場合の加熱炉として、従来から用いられてい
る電気炉、高周波炉等に代わって、光照射炉の利用が検
討されている。これは、光照射炉においては、被処理物
を汚染し或いは電気的に惑影響を与えることかないこと
、消費電力が小さいこと等の１・１か、従来の加熱炉で
は大面積の被処理物を均一に加熱することができず、最
近における半導体の大面積化に対応することができない
からである。
斯かる光照射炉においては、被処理物を搬送する搬送機
構が適宜設けられており、この搬送機構によって被処理
物が搬送され、加熱処理が施される。即ち、被処理物の
受取位置で移送台上に被処理物が保持され、次いで移送
台が光照射炉内に搬入され、この光照射炉内におい、て
移送台」二の被処理物が白熱電球よシの光照射を受けて
加熱処理され、そして移送台が光照射炉外の被処理物の
引渡位置まで搬出され、この引渡位置で移送台から被処
理物が除かれ−にれで一回の加熱処理工程が終了する。
そして移送台を再び受取位置まで搬送し、この９喉位置
で次の被処理物を受取り上述と同様にして次の被処理物
の加熱処理工程が行なわれる。
このようにして被処理物の加熱処理が行なわれるが、被
処理物の種類によってはその加熱温度及び加熱時間が厳
密に規制されたものであることが要求されるため、各被
処理物を同一の条件下で加熱処理することが必要である
。
例えば最近、半導体ウェハー（以下ウェハー）−＼の不
純物の導入方法として、不純物濃度、接合の深さを精密
に制御しうることがら、不純物をイメン状にして加速し
てウェハーに打ち込むイメン注入法が使用され−Ｃ来て
いる。しかしこのイア寸ン注入法においでは、注入後約
１ｏｏｏ　ｃ　　まだはそれしξ上にウェハーを加熱処
理する必要がある。その場合、注入された不純物の深さ
方向の濃度分布が熱拡散により変化しないように短時間
で正確に加熱処理しなければならない。また。生産性を
向上させるためにもウニ・・−の急速加熱、急速冷却が
要請されている。しかしながら、ウェハー、例えば、即
結晶シリコンを数秒以内で１０００υ以上に加熱すると
、ウェハーの外周近傍と中央部との昇ｉ品差、つまり不
均一イ１のために「スリップライン」といわれる損傷が
生ずることが分った。すなわち、ウェハーの厚さは誇通
０．！；　ｎｑ前後程度と非常に薄く、厚さ方向の温度
分布は、時間的には１０−’秒の桁の程度で緩和される
ので、集用的にはウェハー面上の温度分布さえ均一にし
てやればスリップラインのような”ｔｉｔ傷は防止でき
るわけであるが、ウェハーの表面を均一な照射エネルギ
ー密度で光照射すると、どうしても、ウェハー外周近傍
からの熱放散が、中央部の熱放散よシ大きいので、外周
近傍温度は中心部温度より低くなシ、スリップラインが
発生する。
本発明は以上の如き事情に基いてなされたものであって
、白熱電球を光照射源とする光照射炉の運転方法におい
て、被処理物の中央部と周辺部との温度差を小さくした
うえで加熱処理を常に同一の条件下において繰返して行
なうことができる光照射炉の運転方法を提供することを
目的とし、その特徴とするところは、 光照射炉が、主に被処理物の中央部を光照射で加熱する
主加熱器と、主に被処理物の周辺部を加熱する副加熱器
とを具え、 被処理物の光照射炉内への搬入に同期して前記主加熱器
と副加熱器とを一定の動作曲線に沿って繰り返し動作さ
せることにある。
以下図面を参照しながら本発明の一実施例を説明する。
ｆ４１図は、光照射炉内に配置されたウェハーを上方か
ら見え加熱方法の説明図、第２図は、第１図を側方から
見た説明図であって、上方及び下方からは、消費電力１
．５　ＫＷの棒状のハロゲン電球各々式 １２木を一平面上に近接して並べて面光源の形拭にし、
ウェハー１の表面温度が中央部１αで約１２５０１ｒに
なるように光照射されるようになっている。光照射のた
めの前記面光源が主加熱器（図示せず）となり、その全
消費電力は約３５ＦＷに及び、ウェハーは直径４インチ
のホウソをイオン注入した単結晶シリコンである。
２は副加熱器であって、例えば長形な石英ガラス製のハ
ロゲン電球もしくは赤外線電球からなり、内部にフィラ
メン）２６を八えており、ウェハー１の外周ＩＣを取り
囲むようにリング状にして配置され、ところどころに、
ウェハー１を支持する石英製の爪２ａを具えている。リ
ングの内径ｄは約１１ｃｎ１程度なので、ウェハー１と
の間隙ｔは略４ｙｖｒ８度である。そして、主加熱器か
らの光照射によるウェハー加熱時に、上記電球を約９２
０Ｗの消費電力で点灯しておいて、ウェハーの外周近傍
１ｂを補助的に加熱してやると、中央部１σの１２５０
Ｃに対して外周近傍１ｂは１２５５Ｕ　程度となり、外
周近傍１ｂの温度はや＼高めになるもの＼、スリップラ
インのような損傷は全く生ずることなくウェハーを加熱
処理することができる。上記の場合、副加熱器を除いて
主加熱器のみの光照射加熱を行９と外周近傍１ｂの温度
は約１１２０ｔ：’　　とかなり低い値となり、スリッ
プラ・インのような損傷が認められる。つまり、外周近
傍１ｂからの熱放散による温１に低下を相殺するように
、副加熱器でウェハーの外周ＩＣを取−全面の温度を均
一化することによって、スリップラインの発生を防止す
る。
さ−Ｃ１第３図において、１０は副加熱器をともなった
ウェハー、１１．１２は夫々第１、第２の搬送機構、１
３は主加熱器を内蔵した光照射炉であって、ウェハーは
最初位置１４にあって、第２の搬送機構１２によって位
置１５に移り、第１の搬送機構１１によって、炉内の位
置１６ｆ往復し、次に、位置１７に移って、一連の処理
を受ける。この時、炉内の位置１６において主加熱器に
よる光照射を受けるとともに、同時に、或はや＼先行し
て副加熱器も動作させる。この例では、副加熱器が、ウ
エノ・一台を兼ね、ウェハーと一諸に移動するようにし
たが、勿論、副加熱器も主加熱器の光照射を受ける位置
、例えば位置１６を取り囲むように配置されていて、つ
１バーのみが、位置１４→１５→１６→１５→１７と移
動し、ウェハーが位置１Ｇに存在する時、主加熱器と副
加熱器とによる加熱処理を受けても良い。この加熱処理
作業は、一定のステップ速度で移動し、搬入されるウエ
ノ・−を、一定の動作曲線に沿って動作する主加熱器と
副加熱器によって加熱するもので、順次処理されるべき
ウエノ・−の搬入に同期して、動作曲線が一定的に繰り
返されるようにする。
ここで動作曲線は、例えば主加熱器に加える箱、正値の
時間的変化を示す曲線Ｍで表わすことができ、その例を
挙げると、第４図に示した方形波、第５図に示した三角
波などがあり、これらの図においてＴａ及びＴ６はそれ
−Ｖれ、各回の加熱処理工程における動作曲線の開始時
点及び終了時点を表わし、この動作曲線の開始時点Ｔα
から終了時点Ｔｂに至るまでの時開間隔１［Ｃは被処理
物を加熱処理するに要する時間によって定められ、各回
の加熱処理工程において主加熱器は同一の動作曲線に沿
って本点灯状態とされる。Ｎは副加熱器に加える電圧の
動作曲線を示し、第４図においては主加熱器にや＼先行
している場合の例、第５図においては主加熱器と同時の
場合の例を示し、これら両者の動作面ＩＪ！Ｍ、　Ｎの
具体的波形とその組合せは第４図及び第５図に示した例
以外に適宜選択するこ−とができる。
以上において、主加熱器と副加熱器とによる加熱処理が
、前のＴｂと次のＴａとの間隔を一定にして繰り返され
る。このＴ６−Ｔａ間がウェハーの炉内への搬入、搬出
のための時間に該当し、この時間も考慮に入れて、主加
熱器と副加熱器とを一定の動作曲線に沿って繰り返し動
作させる。
このような運転方法によれば、各被処理物加熱工程にお
いて、主加熱器と副加熱器を常に一定の動作曲線に沿っ
て動作せしめるため、被処理物の加熱処理の度毎に、照
射加熱炉内における光照射状態を全く同一の状態とする
ことができるとともに、炉内における熱伝導や対流によ
る熱伝達も一定化することができ、このため被処理物の
加熱処理を常に同一の条件下で行なうことができ、この
結果加熱処理後の被処理物の品質が均一なものとなって
信頼性の高い加熱処理を行なうことができる。
以上説明したように本発明は、白熱電球を主加熱器とす
る光照射炉の運転方法において、被処理物を光照射炉内
に搬入せしめる当該搬入に同期して主加熱器と副加熱器
とを一定の動作曲線に清って動作せしめて被処理物を光
照射して加熱する被処理物加熱工程を含み、被処理物の
中央部と周辺部との昇温速度差もしくは温度差を小さく
抑制しながら短時間昇温させても「スリップライン」や
１反り」などの発生がない、すぐれた運転方法を提供す
るものである。
【図面の簡単な説明】
第１図及び第２図は加熱力法の説明図、第３図は移送機
構を模式的に示す説明図、第４図及び第５図は主加熱器
と副加熱器の動作曲線の説明であって、ＭＸＮは夫々主
加熱器と副加熱器の！１ＩＩＩ作曲線、１１．１２は夫
々第１、第２の搬送機構、１３は光照射炉を示す。 ネ　）　　図 穿　２）Ｘ１

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 元照射炉が、主に被処理物の中央部を光照射で加熱する
    主加熱器と、主に被処理物の周辺部を加熱する副加熱器
    とを具え、 被処理物の光照射炉内への搬入に同期して前記主加熱器
    と副加熱器とを一定の動作曲線に活って繰り返し動作さ
    せることを特徴とする光照射炉の運転方法。
JP57169889A 1982-09-30 1982-09-30 光照射炉の運転方法 Granted JPS5959876A (ja)

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US06/480,014 US4493977A (en) 1982-09-30 1983-03-29 Method for heating semiconductor wafers by a light-radiant heating furnace

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