JPS60258928A - 半導体ウエ−ハの加熱装置および方法 - 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） 本発明は半導体ウェーハの加熱装置および方法に関する
。

本発明の装置と方法は、半導体ウェーハの様々な形態の
製造に関係して重要な役割を担っている。

例えば、本発明の装置と方法は、ガラス不活性層（ｇｌ
ａｓｓ　ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ　１ａｙｅｎｓ　）を
再び流動させて、シリサイド（５ｉｌｉｃｉｄ、ｅｓ　
）を形成することができる。しかし、この用途に利用す
る本発明の方法は、主にイオン−インブラン＋４導体ウ
ェーハを焼なまして、イオンインブラント処理によって
生じたストレスを取り除き、インブラントドウパント（
ｉｍｐｌａｎｔ　ｄｏｐａｎｔｓ　）を完全に活性化し
、同相エピタキシャルを再成長させて損傷した結晶格子
構造を補修することができる。

（従来の技術） 半導体材料（例えば、シリコン、ガリウムヒ素等）は、
高電圧を利用し半導体表面に向けてインブラントイオン
を加速する機械を使って、従来からドウパントインブラ
ント処理が行われてきた。

ドウバントの貫入量は、ドウバントイオンの加速電圧の
大きさにより決定され、例えば０．２ミクロンである。

イオンインブラント処理の後に必要な焼きなましは、今
まで加熱溶融炉により行われてきた。こうした炉は、例
えば４インチ（１０，１６センチ）からフインチ（１７
，７８センチ）の直径と、例えば４フイート（１２２メ
ートル）から６フイー）（１，８３メートル）の長さと
を備えた長い石英チューブである。加熱コイルがチュー
ブの廻りに巻き付けられており、−また炉盤は炉を通り
抜けている。各炉盤は、例えば３０から４０のウェーハ
を収容している。炉内温度は、所望のレベル、例えば１
０．００℃までゆっくりと上昇され、その後一定時間に
わたって温度を維持される。その後、ゆっくりとした冷
却時間が設けられている。

そうした炉内で焼きなまされる半導体ウェーハに必要な
時間は、一般的には３０から６０分である。

従来から、直径の大きな半導体ウェーハを急速に焼きな
ます（短時間の焼きなまし）ことについての強い要望が
あった。急速焼きなましについての様々な文献や多くの
特許明細書が発表され、また種々の試みもなされてきた
。急速焼きなまし作業においては、一般に、短時間のう
ちにウェーハを高温に加熱し、約１ないし２秒間にわた
ってウェーハを高温に維持している。できるだけ工程を
短縮することにより、インブラントイオンがバルク半導
体材料を拡散してしまうことがなく、また回路速度も最
大になる。第７図を参照する。図には、ある種の従来技
術の急速焼きなまし工程によって生じた拡散量が点線の
曲線によって図示されている。この曲線は、６インプラ
ント処理された場合°”の曲線に非常に近似しているこ
とがわかる。

直径の大きな半導体ウェーハの急速焼きなましを確実に
しかも経済性を満たして行なうことは非常に難しい。こ
の難しさは、ウェーハ自体の特性に主な原因がある。こ
うした特性の幾つかについて説明する。

ウェーハの直径は、４インチ（１０，１６０）、５イン
チ（１２，７ｍ　）または６インチ（１５，２４ｃｍ　
）　ｈす、一般的には０．５ミリメートル程度の厚みが
ある。直径に比べて厚みが非常に簿いため、ウェーハの
一部の領域に伝わった熱が速やかに他の領域に熱伝導さ
れない。そして、以下に述べるようにこうしたウェーハ
の一部の領域から他の領域へ熱伝導されないで、ウェー
ハからほとんど輻射して逃げてしまう。

ウェーハのサイズにより、またシリコンの平均的な比熱
がダラム当たり１．０ジユールであるため、シリコンウ
ェーハな数秒間にわたって１０００−１２００℃に加熱
するにはかなシなエネルギが必要である。０．５ミリメ
ートル厚の標準的なウェーハの場合、１２００℃の温度
に昇温するには１平方センチメートル当たり１４５ジユ
ールを必要とする。１２００℃の温度では、ウェーハの
全面から（輻射率を０７とする場合）１８ワツ）　／　
ｃｒｌ　’ｉ輻射（損失）する。従って、例えば４イン
チ（１０１６ｃｒｎ）の直径のウェーッ飄は、１２００
℃の時には全体的に２．８キロワツトの熱を輻射してし
まう。ウェーハを１２００℃に維持するには、ウェーハ
の一方の側が３６ワツ）　／　ＣＪ　ｔｉｔ連続的に吸
収する必要があり、また両側を加熱する場合には１８７
ツ）　／　Ｃａの熱を連続的に吸収する必要がある。

次に、半導体材料の光学特性について説明する。

はとんどの半導体材料は、０．３から４０ミクロンの波
長域で非常に高い反射率（３，０ないし４．０）を備え
ている。この事は、半導体材料が入射した放射線の３０
から４０パーセントを反射することを意味している。こ
の反射率は、例えばガラスの場合よりも数倍太きい。反
射量も多いが、比較的、　冷えている場合でも、ウェー
ッ・から多量の熱が輻射放熱される。１．１から８ミク
ロンの範囲の入射放射線のうち、４０から５０パーセン
トのものが５００−６００℃より低い温度の下でウェー
ハを通じて伝達される。従って、高温ウェーハは多量の
熱を輻射し、反射しそして伝達している。

また、ウェーハには激しい熱と物理的な応力に晒される
と、必要な平坦さを保てないで簡単に曲がってしまう特
性がある。さらに、ウェーハの各所が熱衝撃によって波
状変形してしまうことがある。

他の重要な特徴に、比較的長時間の°゛急速焼きなまし
”１によれば、不均一加熱、すなわちウェーハの各所に
伝達される放射エネルギの量が一定しないことに原因し
た、都合の悪い影響を少なくできることがある。しかし
、そうした比較的長時間の”急速焼きなまし″は好まし
くない。１回の製造時間が長くなり、ドウパントの下向
きの拡散量が増え、従って、回路速度が低下してしまう
。

急速焼きなましの問題点に対し、従来技術はそうした問
題点を解消する試みを行なってきた。このことについて
は、２つの文献に詳しく説明されている。最近のものに
、ＰｉｅｔｅｒＳ　、Ｂｕｒｇｇｒａａｆ（Ｓｅｍｉｃ
ｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ、　１
９８３年１２月号、６９−７４頁）による″１９８３年
版、急速ウェーハ加熱技術の現状”がある。それより少
し前の文献に、Ｔ、０．　Ｓｅｄｇｗｉｃｌｃ　（Ｊｏ
ｕｒｎａｌｏｆ　ｔｈｅ　Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃ
ａｌ　５ｏｃｉｅｔｙ　：　５ｏ１１ｄ−８ｔａｔｅ　
５ｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｏｎｏｌｏｇｙ、　
１９８３年２月号、４８４−４９３頁）による”短時間
焼きなまし”がある。これら両方の文献を本明細書では
引用例として用いている。

Ｂｕｒｇｇｒａａｆ氏の文献では、均一加熱がいかに重
要かを強調している。（７０頁で）主張していることは
次の通やである。Ｆウェーハ温度を均一にすることは、
販売業者が製造システムを設計する際に検討する必要の
ある最も重要な課題である。

急速ウェーハ加熱におけるウェーハ温度の均一性は、高
温時に生じるスリップ（結晶転位）とウェーハの歪みを
最小限度に抑える上で重要である。

また、ウェーハ温度の均一性は、ドウパント活性処理（
ｄｏｐａｎｔ　−ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ　）とジャンク
ション深さく　Ｊｕｎｃｔｉｏｎ　−ｄｅｐｔｈ　）の
均一性に影響している。均一加熱は、実用面から見て、
急速ウェーハ加熱用の製造工具を製作する上で重要な課
題である。・・・・・・ウェーッ・温度を均一にするに
は、放射線の領域を非常に均一にする必要がある。」引
用した文献の解説の中にはジャンクション深さの均一性
に関連して、次の事が強調されている。

ウェーハを数百のエレメントに切り離すため、これらエ
レメントのすべてを均質にすることが重要である。温度
の不均一さに原因したジャンクション深さの違いは、実
施可能な生産ラインに急速焼きなまし工程を加える上で
不利な要因の１つである。

前に引用したＳｅｄｇｗｉｃｋ氏の文献ではインブラン
トイオンを活性化し各種の点欠陥（ｐｏｉｎｔｄｅｆｅ
ａｔ日）を取り除くには、できるだけ高温で操作する必
要のあることを示摘している。出願人の見解は、多くの
高温作業は温度に関しては適切であるが、わずかの局部
しか加熱できないスキャニングレーザビームを使用して
おり、歪み、スリップ、波状変形および他の欠陥を起こ
している。

実施可能な急速焼な捷しに関連した他の主要な要件に、
（例えば）　Ｂｕ、ｒｇｇｒａａｆ氏の文献（７０頁）
で言及されているウェーハの汚染がある。この汚染を防
ぐために、ウェーハに接触して汚染することなく、当該
ウェーハを８００−１１００℃（捷たけそれ以上）に急
速に加熱することが重要である。従って、例えば高温に
予熱したプレートを使用することは明らかに好ましくな
い。プレートの材料がウェーハを前記温度範囲に昇温さ
せてしまうためである。

急速焼きなまし装置を普及型の生産ラインに使　□用で
きるか否かについては、装置の価格、操作およびメイン
テナンスに要する経費とその難易度が非常に重要な要件
である。効率のよいこと、単純であること、比較的コン
パクトであること、丈夫であること、メインテナンスが
簡単なこと等が生産ラインの運転のためには特に重要で
ある。

ウェーハ加熱に関連して使用する用語についての定義 基本的には、ウェーハを加熱する３つの方法がある。

（ａ）　断熱加熱（Ａｄｉａｂａｔｉｃ）−・・エネル
ギは、１Ｏ−１００ＸＩＯ秒の非常に短かい時間にわた
ってパルス発光エネルギ源（レーザ、イオンビーム、エ
レクトロンビーム）から供給される。この高密度で短時
間のエネルギは、半導体の表面を１ないし２ミクロンの
深さまで溶融する。

（ｂ）　熱線束加熱（Ｔｈｅｒｍａｌ　ｆｌｕｘ　）　
・ｘネルギは、５Ｘ１０’ないし２　Ｘ　１０−”秒に
わたって供給される。熱線束加熱により、ウェーハの表
面から下側に２ミクロン以上にわたって実質的な温度勾
配を作り出すが、ウェーハの厚み全体にわたって均一加
熱することはない。

（Ｃ）等温加熱（工５ｏｔｈθｒｍａｌ　）・・・エネ
ルギが１−１００秒にわたって加えられて、ウェーハの
所望の区域で当該ウェーハの厚み全体にわたってほぼ均
一に温度を上昇させる。

等温加熱、熱線束加熱および断熱加熱の想定図について
、本件出願の第６図に説明がなされている。これら曲線
は正確なスケールを持って図示されたものではない。断
熱加熱曲線の上端の平らな区域はシリコンの溶融点１４
１０℃の位置にある。

ウェーハの上層の２ミクロンまでを溶かすのには溶融潜
熱が必要なためである。

（発明の要約） 本発明は、スペクトルの可視および赤外域の熱放射線に
よシ、半導体ウェーハの急速加熱を行うことのできる実
用的で、経済的でしかも効率のよい装置と方法を提供す
ることにある。特に重要な点は、処理するウェーハに向
けた放射源（タングステンハロゲンランプ、キセノンア
ーク、クリプトンアープ、水銀アーク、無電極無線周波
発振源等）を光学的に組み合わせたことにある。この光
学的な組み合わせは、ウェーハ表面の配置される標的面
の放射線密度がほぼ均一になり、その結果ウェーハを横
切ってはつきシとした温度勾配が生じないようにしてい
る。

本発明の一形態によれば、集光端体を当該罐体内に配置
した放射源に組み合せて使用し、放射源と半導体ウェー
ハとを対の関係に配置するようになっている。非常に好
ましい形態では、集光端体が放射源を収容した反射集光
力レイドスコープから成っている。これらの組み合わせ
により、高速で、効率よく、経済的でしかも商業的な手
法で、放射線束を標的面の位置でほぼ均一にすることが
できる。

本発明の他の形態によれば、集光端体の延長部が、放射
源から遠ざけてウェーハの側部に設けられ、ウェーハを
通シ抜けるかまたはウェーハの廻りを通シ抜け、そして
ウェーハから輻射した放射エネルギのかなシ量が均一に
反射してウェーハに戻る機能を果たしている。

別の重要な実施例では、同一または異った放射源がカレ
イドスコープの延長部に設けられている。

何れの場合でも、半導体ウェーハの両側に実質的に均一
な（直接向けられ且つ反射される）熱源が設けられてい
る。

スキャニングレーザを必要とはしないが、１つの放射源
としてのレーザの使用を除外するものではない。ここで
いう熱源は、ウェーハ表面全面にレーザビームを均一に
配分する集光装置に組み合わされる大型レーザである。

さらに、焼きなましまたはその他の目的のために、制御
された環境のもとてウェーハ乞はぼ自動的に加熱するシ
ステムについて説明する。

本発明は、均一な等温加熱と熱線加熱との組み合わせに
も関係している。例えば、等温加熱は、光学系空所内に
配置した連続波（ＣＷ）放射源によって行われる。ラン
プの出力を制御して、温度上昇速度を毎秒当たり約２０
０ないし約５００℃（あるいはそれ以上）にしている。

シリコンのウェーハが約８００−１１００℃の範囲の所
定温度に達すると、第２の放射源、すなわち、高出力パ
ルス発光ランプが点燈され、シリコンウェーハの表面温
度を１２００−１４００℃（またはそれ以上）に速やか
に昇温する。従って、ウェーハの表面は焼きなまされ欠
陥が取り除かれる。

前段で述べた方法により、ウェーッ・に接触せず）　１
えつ、−７、ケラ染すうゎユ性、よ、つ、−７、を急速
に加熱し焼きな捷しすることができる。

急速な加熱と均一な光学的な組み合わせは、同一の集光
光学系空所に複数のハロゲンランプと高出力（パルス発
光）ランプとを設置し、半導体材料を等温加熱と熱線加
熱とで組み合わせ加熱することによって得られる。熱線
加熱が加えられて表面温度を１２００−１４００℃に昇
温させる以前に、先づ、ウェーハ温度を８００−１４０
０℃に昇温する組み合わせ加熱法により、非常に急速な
焼きなましに原因した内部応力の発生を充分に抑えられ
る。前述の方法によって行われる非常に急速な焼きなま
しのため、ドウバントの拡散をできるだけ少なくした状
態で固相はエピタキシャル再成長する。

本発明の他の重要な形態は、ランプの構成、冷却並びに
温度制御についてである。

この１０年来周知の従来技術では、集光鏝体の入口に光
または他の放射熱源を不均一に向げてワーク・ピースの
加熱を行っていた。集光鏝体の作用により、光は出口端
に到達する捷でに比較的均一にされる。そうした光罐体
のある形式のものは、゛当該光罐体の内面に全体的また
は部分的に乱反射する表面を用いている。

前述した従来技術で用いられている第２の形式の集光鏝
体は、゛°カレイドスコープ″と呼ばれている。この第
２の形式の集光鏝体は、均一な温度が得られまた効率の
よいことから特に好ましい。

この集光鏝体は、所定の断面形状にされた反射率の高い
（少なくとも主要な）非乱反射内壁を備えている。これ
ら集光鏝体の形状には、正方形、正六角形、正三角形お
よび矩形が含まれている。

本明細書と特許請求の範囲で使用した用語°′カレイド
スコープ″は、比較的均一な放射線束を標的面に集める
ようになった反射集光罐体を意味している。この作用は
、集光鏝体の平らな非乱反射内壁によシ、入射放射エネ
ルギの多重反射が生じ標的面をエネルギで覆うことによ
る。多くの例では、カレイドスコープには漸進的にテー
パをつけることができる（例えば正方形断面を備えた截
頭ピラミッド形がある。） 本発明によれば、出願人は、新規な方法で集光鏝体、特
に好ましくはカレイドスコープを使用し１ている。この
新規な方法は、直径の大きな半導体ウェーハの処理にお
いて重要な役割を果している。

本発明の１つの形態によれば、放射線束を外部から集光
罐体内に送り込んではいないが、集光罐体自体の内部、
特に好ましくは集光鏝体の一方の端部に近接して乱′放
射源を設置している。そうした集光鏝体の端部は閉じて
あり、また高い反射率を持つように内面コーティングさ
れている。内部に乱放射源を設置することにより放射線
はすべての方向に流れ、放射源から距離をおいて配置さ
れている標的面に向けて反射される。前述した本発明の
構成によれば、標的面の位置で温度を所定のレベルに維
持できる非常にコンパクトで効率のよい装置が得られる
。

本発明の他の形態によれば、半導体ウェーハは、集光鏝
体の長さに沿って放射源からかなり離れた位置にある所
望の地点に配置され、標的面を横切って、すなわちウェ
ーッ・の全面にわたって放射線束がほぼ均一になるよう
にしている。例えば、工ツジ効果をなくし高い効率を達
成するといった大きな利点を得ることができる。この場
合、ウェーハは出口端に配置されておらず、壁すべてが
反射するほぼ完全に取り囲まれた光学系空所内に配置さ
れている。すなわち、両側の端壁はカレイドスコープの
側壁と組み合わさって、完全に囲まれた光学系空所を形
成している。この光学系空所は、半導体ウェー・・を均
一に加熱する重要な役割を果している。

集光端体の直径、すなわち細長い光学系空所の直径は、
半導体ウェーハの直径に応じて必要な大きさにすること
ができる。従って、例えば４インチ（１０，１６ｃｍ　
）の直径を持つウェーッ・は、４．５インチ（１１，４
３ｃｒｎ）の内径を持つカレイドスコープ内で処理する
ことができる。他方、６インチ（１５，２４ｃｒｎ）の
直径を持つウェーッ１は、好ましくは約７インチ（１７
，７８ｃｍ　）の内径を持つカレイドスコープ内で処理
することができろ。

（実施例） 以下、本発明の実施例について図面を参照して詳細に説
明する。

第１の実施例が、第１図から第３図および第８図に示さ
れている。この実施例は、少なくとも低密度インブラン
ト、すなわち５×１０　イオン／ｃｔ＆までのインブラ
ント密度を持つ半導体ウェーッ・用に適している。−第
４図と第９図に関連して以下に説明する第２の実施例は
、少なくとも現時点において、高密度インブラントすな
わちｌＸｌ０”イオン／ｄより大きいインブラント密度
を持つ半導体ウェーハ用に適している。

第１図から第３図を参照する。カレイドスコープ（Ｋａ
ｌθ１ｄｏｓｃｏｐｅ　）形式の集光端体が参照番号１
０で示されている。図示した形式では、この集光端体は
４枚の金属壁１１から構成されている。

これら壁１１は（例えば、アルミニウムからできており
）、互いに固定されて正方形（第３図）を形作っている
。内部に放射源を備えたパイプの端部、すなわち第１図
と第２図で見て上端は、（例えばアルミニウムでできた
）金属製の端壁１２によって閉じられている。この端壁
１２は、集光端体の縦軸に直交した平面内に横たわって
いる。

壁１１と１２の内側表面は、使用された放射源から生ず
る放射物質に対し高い反射率を備えている。少なくとも
以下に詳しく説明する好ましい放射源のために、内側壁
の表面には金の非拡散コーティング１３が付着されてい
る。このコーティング１３は、磨かれた壁の表面に蒸着
されたものである。

第１図と第２図に示すように、放射源１４は、壁１１と
１２で形成された光学系空所１６内に配置され、しかも
効率な最大限高めまた小型化するために、壁１２に近接
して設けられている。連続波（ＣＷ　）運転用の好まし
い放射源は、比較的接近して並べられたランプ１７の列
またはバンクであり、空所１６の端部をほぼ全体的に覆
い、すべての方向に光を放射している。好ましい放射源
の実施例では、平行なチューブ状ランプの複数の層を備
えている。前記ランプは各列ごとにづらされ、上部層か
ら下向きにカレイドスコープに向けて光が最大限届くよ
うになっている。好ましいランプは、石英ハロゲンラン
プである。ただし、アルゴン、キセノン、水銀等の他の
形式のＣＷクランプ使用できる。ランプは、カレイドス
コープの縦方向軸線に直交した平面内に配置されている
。

処理される半導体ウェーッ・は参照番号１８で示されて
いる。この半導体ウェーッ・は、カレイドスコープの縦
方向軸線に直交した標的面に配置されている。図示され
た半導体ウェーッ・は、カレイドスコープの壁１１の下
部縁１９の真下に位置している。

図示した実施例では、半導体ウェーハ１８の標的面は、
端壁１２から当該ウェーッ・の直径の２倍以下の距離に
わたって離して配置されている。従って、カレイドスコ
ープの内側寸法がフインチ（１７，７８センチ）の場合
、半導体ウェーッ１１８は、例えば壁１２から１２イン
チ（３０，４８センチ）離すことができる。このように
、横縦比を２対１にすることができる。

比較的小さい横縦比であっても、半導体ウェーハ１８の
前面にかかる光束は、数パーセントな越えない範囲、例
えば±２パーセントあるいはそれ以下の範囲で均一であ
る。

前述したように、本発明の装置の非常に重要でユニーク
な特徴は、（実用的で、効率的で、経済的である等の条
件を満たして）ウェーハ表面にほぼ均一な放射束強度を
作り出せることにある。こうした特徴は、ラングから照
射される（可視および赤外域の）放射線の多重反射によ
って得られる。

放射線はランプからすべての方向に発散している。

垂直下向きに発散する放射線は、反射されないで、ウェ
ーハ表面に直接衝突する。他の放射線は壁１０の間を前
後に反射し、そしてウェーハ表面に衝突する。残りの放
射線は端壁１２から反射し、直接かまたは１つもしくは
１つ以上の壁１１の間を反射した後にウェーハ表面に到
達する。

一部の放射線、すなわちランプフィラメントの面に沿っ
て発散する放射線は、ウェーッ・に届くこ、）　とは＆
１．ｎ、　１−７０・そうＬ−７放射線ｔｒ）：、７！
５１ｙトの加熱を助ける有益なエネルギ保存作用を果た
している。

半導体ウェーハ１８は、図示したようにリング２１によ
り保持されている。前記リング２１は石英から作られて
おり、また半導体ウェーッ・の直径より実質的に大きい
直径を備えている。ウェーッ・よりも直径を大きくする
ことで、エツジ効果、すなわちウェーハの縁の温度が当
該ウェー７１の他の部分の温度と異なるのを阻止してい
る。また、石英でできたハンドル２２がリング２１に連
結され、外部まで通り抜けている。石英でできた湾曲支
持エレメント２４がリング２１に取り付けられ、ウェー
ハ１８の下側から上向きに湾曲して当該ウェーハを点接
触支持している。言い換えれば、リング２１かも延びる
エレメント２４の端部は、先が尖っていて上向きになっ
ているため、半導体ウェーハと石英との間の接触面を最
小限にすることができる。

半導体ウェーハ１８の下側に何らかの空所域を置かない
ようにもできるが、そのようにする代わりに、カレイド
スコープの側壁１１の下部縁１９と同じ面内にウェーッ
・を置き、当該下部縁から下方の壁を省略することもで
きる。そうした構成をとる場合、バッフル、反射体等が
、ウェーハに接触させないで当該ウェーハに比較的接近
した状態でこのウェーハの廻りに設置される。このよう
な構造は、ある種の用途においてかなり有効に機能する
が、後述する構造のものが特に好ましい。

符号２９で示した第２の集光鏝体が、第１のカレイドス
コープ１０と軸方向に接して取り付けられている。集光
鏝体２９は、特に好ましくは、カレイドスコープ１０と
断面寸法および形状が同一で、当該カレイドスコープ１
０と周囲も軸方向も整合したカレイドスコープである。

従って、第２のカレイドスコープ２９は、第１のカレイ
ドスコープ１０と一緒になって長い一体のカレイドスコ
ープを形成するようになっている。このカレイドスコー
プ２９は、中間の区域に半導体ウェーハ１８を備えてい
る。カレイドスコープ２９は、側壁１２にそれぞれ対称
的に対応する、側壁３１と端壁３２を備えている。しか
し、端壁３２は端壁１２よりも半導体ウェーハ１８に近
接しており非常に満足のいく結果が得られる。前述した
実施例ではカレイドスコープの直径がフインチ（１７，
７８センチ）あり、半導体ウェーッ・１８は上部の端壁
１２から１２インチ（３０，４８センチ）離されている
。ウェーハ１８から底の端壁３２までの距離は、（例え
ば）約７インチ（約１７．７８センチ）である。従って
、半導体ウェーッ・１８から下側の光学系空所領域の横
縦比は１である。

半導体ウェーハ１８から下側の光学系空所の部分の距離
は、前述したように短かくすることができる。光学系空
所内にあるすべての反射光が２つの経路、すなわち端壁
３２に向かうものとこの端壁からはね返る２つの経路を
形成するからである。

端壁３２に拡散反射用のコーティングを付着することで
、前記距離をさらに短かくすることもできる。

放射源１４を発光させた直後であるため、半導体ウェー
ハ１８が比較的冷えている時には、放射エネルギのほと
んどが前述したようにウェーッ・を通り抜けて伝達され
る。しかも、エネルギの多くは、半導体ウェーハの縁の
廻り、特に第３図に示すコーナーの領域を通り抜ける。

半導体ウェーハが暖かくなると、この半導体ウェーハは
輻射黒体となり、半導体ウェーハ１８より下側の光学系
空所の部分に向けてエネルギを下向きに輻射する。

半導体ウェーハを通り一！たその廻Ｖを通り抜け、また
ウェーハが暖かくなった後に当該ウェーハから輻射する
多量のエネルギは、壁３１と３２のコーティング３３に
よって反射される。このため、何回かの反射の後、エネ
ルギは標的面に向かって上向きに進み、半導体ウェーハ
１８の底面にほぼ均一な状態に衝突するようになる。従
って、半導体ウェーハ１８は、図示の実施例では単一の
放射源１４を使用しているけれども、両側から急速に加
熱される。

エツジ効果、すなわちウェーハの縁部分と当該ウェーハ
の中央部分との間に実質的な温度差が生じないことが、
本発明の主な特徴である。加熱はウェーハ全面にわたっ
てほぼ均一に行なわれる。

また、ウェーッ・と実際に接触する部分が、石英ででき
た支持エレメントの尖った先端であるため汚染されるこ
とがない。以下に説明するように、調質空気、また必要
に応じて真空状態がウェーッ・の廻りに施されているた
め、ウェーッ・の酸化が防止され、またそれ以外にも好
ましい結果が得られる。

底壁３２に隣接して、第１の列１４の場合と同じように
半導体ウェーッ・１８から同じ距離を置いて、第２のラ
ンプ１７０列または他の放射熱源１４を設置しても同じ
効果が得られる。そうした構成では、半導体ウェー／−
１８は両側から均一に照射を受ける。何れの例において
も、１つの放射。

源から発散する熱線束は、反射コーティングの間で充分
な回数にわたって跳飛し、熱線束を標的面の位置で均一
になるようにしている。さらに、ウェーハを通りまたウ
ェーッ・の周囲を通り抜けるエネルギは、充分な回数に
わたって跳飛し、反射して標的面に戻って来るまでには
均一になっている。

図） 第４図と第９図は異なったタイプの放射熱源を使用した
実施例を示している。一方の放射熱源はＣＷであり、他
方の放射熱源はパルスまたはフラッシュ熱源である。従
って、本発明は製法にも使用できるようになっている。

この製法では等温加熱と熱線束加熱作用が、前述したよ
うに捷た以下に詳細に説明するように組み合わされてい
る。第４図では、第１図に図示した上部の代わりに、放
射源１４は底の位置に示されている。放射源１４は、第
４図で概略的に縦断面にして示されている。第４図の底
にある放射源１４０ランプの配列は、前述した第１図お
よび第２図のものと同一である。

上部集光端体は、非常に好ましくは既に述べたようなカ
レイドスコープである。この上部集光端体は参照番号１
０ａで示されており、その壁を１１ａで、非拡散反射コ
ーティングを１３ａで、そして端壁を１２ａで示しであ
る。下部集光端体（カレイドスコープ）は、前述した実
施例に記載７のものと同一であるが逆向きになっている
。従って、同一の参照番号１０等を使用する。

カレイドスコープ１０ａの上端にある放射源は、参照番
号４６で示されている。この放射源はパルスまたはフラ
ッシュ放射源であり、３つのフラッシュチューブ４７が
図示されている。これらフラッシュチューブ４７は、カ
レイドスコープの軸線に直交する平面内で互いに平行に
間隔をあけて配置されている。−例として３つのフラシ
ュチューブ４７の各々は空冷式のリニアフラッシュラン
プであり、５０ないし１００マイクロ秒当たｊｊ）７０
０ジユール放熱するようになっている。フラッシュチュ
ーブの特性のために、石英ノ・ロゲ／ａｗランプでは金
を使用することが好ましいが、このフラッシュチューブ
の場合にはアルミニウムの非拡散反射コーティング１３
ａが好ましい。

フラッシュチューブ４７は、例えばキセノンフラッシュ
チューブでも良く、ストロボ発光すると高出力を出し瞬
間的なフラッシュ光を発する。カレイドスコープ１０ａ
内での内部反射のために、パルス源４６からのエネルギ
によって広面積のウェーハ１８を均一に加熱する。フラ
ッシュチューブ４７は互いに同時に発光されるようにな
っている。

本発明に係る装置の、ある実施例（図示せず）では、フ
ラッシュチューブ４７を省略し、複眼集光レンズ（ｆｌ
ｙｅ−ｅｙｅ　ｉｎｔｅｇｒａｔｉｎｇ　１ｅｎｓ）　
’１カレイドスコープ１０ａと同軸的に上部壁１２ａの
中央に取り付けている。ネオジムＹＡＧレーザ捷たはネ
オジムガラスレーザがカレイドスコープ１０ａの上方に
配置され、レーザビームは壁１２ａの複眼集光レンズに
向けられている。そして、レーザがパルス発光されると
同時に、スキャニングすることなく、半導体ウェーハ１
８の上部前面にわたって放射エネルギが届く。こうした
レーザによるパルス加熱操作は、ＣＷ源１４がらも均一
な加熱作用が加えられるため効果的である。

′！＠１の方法によれば、ＣＷ放射源は集光錐体に組み
合わせて使用され、所望の効果を得るのに必要な温度ま
で半導体ウェーハをある時間にわたって急速且つ均一に
加熱することができる。加熱速度は、プログラム化した
方法により所望の状態に制御することができる。加熱操
作は、明細書の冒頭で示摘しまた第６図に示したような
等温加熱である。集光錐体は、非常に好ましい形態では
既に述べたようなカレイドスコープである。

イオンインブラント半導体ウェーハを急速に焼きなます
所望の効果を得ようとする場合、この製法は、ＣＷ源に
大容量の電力を供給し、次いで急激に電力を減少させて
できるだけ速やかに゛保留″温度にし、そして電力を充
分に低下させるかまたは電力を切って半導体ウェーハを
冷却する工程を備えている。（プログラム化した方法で
電力を減少して、冷却工程を完全に制御することができ
る。

光学系空所内における冷却速度は、開放空間に置いた場
合よりもはるかにゆっくりとした速度である。）好まし
くは、（シリコン用の）温度上昇速度は毎秒当たり２０
０−５００℃である。シリコン用の保留温度は、好まし
くは１０００−１２００℃であり、数秒間にわたってこ
の温度が保持される。約１０または１５秒の冷却時間が
後続して設けられている。代表的な時間と温度の関係が
第８図に図示されている。第８図は、左側の比較的急激
な温度勾配と、勾配頂上における平らが保留時期と、右
側における冷却時期とを示している。この曲線はシリコ
ンに関してのものである。前記シリコンは、概ね１４１
０℃の溶融点を持っている。

既に示摘したように、前述の第１の製法は、低密度ドウ
バントインブラント（ｌｏｗｅｒ　ｄｅｎｓｉｔｙｄｏ
ｐａｎｔ　ｉｍｐｌａｎｔｓ　）用としては少なくとも
現段階では好ましい。次に、高密度ドウノくントインプ
ラント用として現段階では好ましい第２の方法について
説明する。

ドウパントインブラント半導体ウェーッ・を急速に焼き
なます第２の方法は、ウェーッ・の溶融点よりかたり低
い所定温度までそうしたウェーッ＼を均一に等温加熱し
、その後でウェーッ・の（ドウノくントインプラント処
理を加える）上部表面区域を連帯かに熱線束加熱し、次
いでウェー・・を冷却する工程を備えている。熱線束加
熱（この用語は、本明細書の冒頭で特定されている）は
、半導体材料の溶融点付近で行なうことが望ましいが、
第９図の中央領域にある立ち上がり部分で示されている
ように、シリコンの１４１０℃の溶融点に対しこれと同
じ温度まで到達することはない。

さらに詳しく説明すると、第２の製法は、ＣＷ放射源に
よシドウパントインプラント半導体つェーへを等温加熱
する工程を備えている。前記ａＷ放射源は、好ましくは
、集光錐体（カレイドスコープが好ましい）で構成され
た光学系空所内に配置された石英ハロゲンランプの列で
ある。ＣＷクランプ供給される電力は、毎秒当たり２０
０−５００℃（またはそれ以上）の温度上昇速度が得ら
れるように制御される。シリコンウェーハが、８００−
１１００℃のプログラム温度に到達すると、次にパルス
ランプの列へ大電力が供給され、ウェーハのドウパント
インブラント表面の温度を１２００−１４００℃まで急
速に高める。従って、ウェーハの表面域を焼きなまし、
欠陥を取り除くことができる。

組み合わせ方式による加熱法により、半導体ウェーハに
接触してこれを汚染することなく、急速に、効率よく、
しかも効果的に半導体ウェーハを加熱することができ、
例えば予熱板を使用する必要がない。複式石英ハロゲン
ランプと複式高出力（パルス発光）ランプとを同じ空所
内に設置することで、半導体材料を両方のランプにより
等温熱線束加熱することができる。

パルスランプ列のパルス発光時間は、５マイクロ秒から
１０００マイクロ秒にすることができる。

半導体材料のドウパントインブラント表面で吸収される
熱線束エネルギは、５マイクロ秒パルス当ｆｃ　り　０
．５　Ｊ　／ｃｔ＆から１０００マイクロ秒パルス当た
りＩＯＪ／ｃＪまでの範囲にできる。

強調したいことは、前述しそして第９図に示した第２の
製法において、この等温加熱は、当該等温加熱（パルス
なし）を第８図に示すように用いた場合と比べて、低温
にできるため好ましい。半導体材料の表面温度を溶融点
付近まで急激に上昇できることから、焼きなまし速度を
（温度と焼きなまし速度との関係が直線となる場合での
焼きなまし速度よりかなり）速められる。その結果、低
い等温加熱温度を利用することができる。

例えば、等温加熱を用いて、ウェーハ全体の温度を約１
１００℃まで均一に高められる。数秒後、パルス源にエ
ネルギが加えられて立ち上がり（第９図）を形成し、ウ
ェーハの上部表面域だけをピーク温度まで高めている。

しかし、箇々の半導体材料（第９図に示す例ではシリコ
ン）の溶融温度まで上昇することはない。パルスは、少
なくともドウパントインブラント層とほぼ同じ深さく底
）までの区域を加熱し焼なますのに必要な短いものであ
る。パルスの持続時間は、（特に、等温加熱）後）シリ
コンパネルのスリップを極力少なくし、さらにウェーハ
の導体全体ン加熱することのほとんどない充分に短いも
のである。ウェーハ全体を加熱することがないため、ウ
ェーハ全体の温度は、前記実施例で説明した１１００℃
から数度上昇するにすぎない。熱線束加熱を行うパルス
が短かいためである。

強調したいことは、ガリウムヒ素等の他の半導体材料の
ために、温度および／″１．たけ時間を変えられること
である。ゆっくりした（炉）焼なましに際して蒸発が起
こるため、ガリウムヒ素には大きな問題点が残されてい
る。ガリウムヒ素では、既に述べてきた第２の製法を用
いて、はぼ蒸発の生じない比較的低い温度までウェーハ
を等温加熱することができる。次いで、パルスランプ列
用いて熱線束加熱し、（等温加熱と共に）所望の焼なま
しを行う。さらに詳しく説明すると、ガリウムヒ素半導
体ウェーハは、第２の製法にょシ、当該ウェーハを約５
００−６００１：の範囲の温度まで等温加熱することに
より急速に焼なまされ、次いで、約９５０−１０００℃
まで温度を高める。

等温加熱と熱線束加熱とを組み合わせた加熱操作は、溶
融が生じるように、すなわち、第９図に示した立ち上が
り温度が１４１０℃（シリコンの場合）より上昇し、そ
して溶融時潜熱のために平らになるように行うことがで
きる。しがしながら実施する工程が焼なましである場合
、溶融は好ましくない。

本明細書で既に説明してきたカレイドスコープと他の装
置は、ＣＷランプまたは等温加熱体がない場合、パルス
源に組み合わせてこれらを使用することもできる。放射
エネルギのパルス（フラッシュ）源は、第６図に説明さ
れているように、熱線束加熱または断熱加熱側れか一方
の加熱を行うことができるようになっている。製造速度
を速めるために、ウェーハの冷却速度を速める手段を用
いることができる。例えば、冷却期間中に、集光鏝体を
分割したり、および／またはガスの流敏を増やしたりす
ることもできる。

説明 第１図と第２図の上部および第４図の下部は、具体的な
装置に使用すると都合のよいランプ１７の数と形式を図
示している。この例では、半導体ウェーハ１８は６イン
チ（１５，２４センチ）の直径を備え、また光学系空所
の内径は概ねフインチ（１７，７８センチ）の内径があ
る。２７本のランプ１７を使用しており、各々のランプ
１７は、１．５キロワツトの定格消費電力のものである
。従って、ランプ１７の総定格消費電力はランプ列当ｉ
す４０．５キロワツトである。

次に、ランプ１７に電力を供給しまたこれらランプを効
果的に冷却し、製造に際し長時間にわたって使用しても
光学系空所１６が加熱することのない、装置について説
明する。

第１図と第２図に示すように、各々のランプ１７（石英
ハロゲンランプが好ましい）は、光学系空所の外形より
も実質的に長い。このため、ランプの外側端部にある端
子４８は、そうした光学系空所の壁から離れて間隔乞あ
けられている。端子４８は母＠４９−５２に接続されて
いる。これら母線も光学系空所の壁から離して間隔をあ
げられている。母線の内参照査号４９−５１で示す３つ
の母線は、光学系空所の一方の側部に配置され、これら
母線の各々は９本のランプ１７の端子４８、、　Ｋ１ｆ
ｆ１ｇ、ｔｌ、？−・＃１１Ｆ、＃ｒ＊　５２　Ｔ　ｉ
ｆ３！Ｑ　り（ＤｆＪ線は、光学系空所の反対側に設け
られ、２７本すべてのランプに接続されている。

第２図で示した電力供給源５３は、三角形またはＹ形の
関係に３つの母線４９−５１に接続され、また残りの母
線５２にも接続されている。従って、そうしたランプに
は三相電力が供給される。電力供給源５３はＳＯＲタイ
プのものからなり、ランプに供給される電力を可変電圧
で調節する形式のものが好ましい。（そうした電力供給
源の１つが、ウェスチングハウス社のヴエクトロールデ
イヴイジョン（Ｖｅｃｔｒｏｌ　ＤｉＶｉＥｌｉＯｎ　
）から販売されている。）制御信号は、コンピュータ５
４（第２図）から電力供給源５３に送られろ。また、コ
ンピュータ５４は光高温計５６に接続されている。光高
温計５６は、傾斜開口５７と側壁１１を通して半導体ウ
ェーハ１８の中央区域に向けられている。

ニレメン）５３−５５は、第８図と第９図に関連して既
に説明したように、ＣＷ加熱によってウェーハの温度乞
（随意にまたはプロ・ダラム化した手法で）速やかに所
望の温度レベルまで上昇させることができるようになっ
ている。その後、所望の時間にわたって必要な温度を保
持し、次いでランプへの電力供給を（随意に−またけプ
ログラム化した手法で）止めることができるようになっ
ている。

続いて、ＣＷランプの冷却について説明する。ランプの
フィラメントは、光学系空所内に収められていることを
示摘しておきたい。従って、例えば、各ランプ１７は約
６，２インチ（１５，７５センチ）の長さのフィラメン
トを備え、全体が光学系空所１６内に配置されている。

端子４８の位置で、ランプから多くの熱が発生する。こ
れら端子４８は、既に述べたように、光学系空所の壁か
ら外向きに間隔をあけられている。本発明の冷却装置と
これを用いた方法により、母線の両側に空気を流すこと
で、端子４８と母線４９−５２を充分に冷却することが
できる。また、冷却装置とその方法により、光学系空所
１６内にあるランプ１７の部分を充分に冷却して装置の
加熱を防ぐことができる。

同時に、ランプチューブを冷却しすぎて、ランプチュー
ブにハロゲン蒸気が蒸着しランプの効率が低下すること
はない。

冷却ハウジング５９が、光学系空所の端部の廻りで、当
該光学系空所と母線４９−５２から間隔を開けた関係に
設けられている。空気また他の適当な冷媒が導管６０を
通じてハウジング５９に供給され、導管６１を通じてハ
ウジングから排出される。垂直バッフル６２のような適
当なバッフル手段が、冷却ハウジング４９を入口室６３
と出口室６４とに分別している。冷媒は、予め定められ
た２つの経路に沿ってでなければこれら室の間を流れる
ことはできない。

第１の経路は大きな断面の径路であり、当該径路は光学
空所の端壁１２を通り抜けている。第２の経路は、光学
系空所１６の端部の内部に大きめの通路６６を通じてつ
ながっている。前記通路６６は、各々のランプ１７ごと
に設けられている。

通路６６は、好ましくは円筒状でありしかもランプと同
軸的である。従って、ランプの壁は光学系空所の１１に
接触しない。ランプは光学系空所の壁で支持されてはお
らず、母線４９−５２によって支持されている。前記母
線は、光学系空所の壁に連結された絶縁ブラケット６７
で支持されている。

従って、入口室６３から流れてくる空気は、各々のラン
プ１７に添って且つこれらランプの周囲を通じて光学系
空所１６の上端に進入する。次いで、空気は光学系空所
の上部７通って流れ、そして室６４内に流出し、導管６
１ケ通じて流出する。

光学系空所の端部は石英窓６８（第４図では６８ａ）に
より、半導体ウェー・・１８に接した空所部分から仕切
られている。従って、空気が半導体ウェーハ１８に届く
ことはなく、捷た調質空気を後述するように半導体ウェ
ーハ１８の両側に供給することもできる。

冷却手段、母線と端子の手段、および窓６８を組み合せ
ることにより、効果的で効率のよい冷却作用が得られる
。このため、壁１１と１２が過熱することはなく、冷却
ハウジング５９の底の領域を窓６８よりも半導体ウェー
ハ１８に近接して設けられている。従って、光学系空所
の端部がら壁１１を通じた熱の伝導により、半導体ウェ
ーハ１８に近接した空所領域を加熱してしまうことはな
い。カレイドスコープの内面の反射特性のため、第８図
に示した時間にわたって半導体ウェーハな例えば１２０
０℃まで加熱しても、装置１０の外面はほぼ１５０下（
６５，６℃）以下まで僅かに加熱されるにすぎない。

第４図の上部に示したフラッシュランプ４７の冷却手段
は、ＣＷランプ１７の冷却手段とほぼ同じである。従っ
て、詳細には説明しない。また、フラッシュランプ４７
用の電力供給源は、従来技術で周知の様々な形成のもの
を使用することができる。従って、ここでは説明を省略
する。

第５図に外路的に示した装置は、第４図と第９図の実施
例についてのものである。ただし、この装置は第１図か
ら第３図および第８図の実施例にも利用することができ
る。後者の例では、フラッシュランプとこれに付属した
冷却手段は省略されている。

参照番号１０ａ（第４図と第５図）で示した上部力レイ
ドスコープは、ハウジングに連結された適当な支持手段
７０により、静止状態に保持されている。前記ハウジン
グは、第５図において想像線７１により示されている。

フラッシュランプとカレイドスコープ１０ａのための冷
却空気は、ハウジング７１につながった導管７２と７３
（第５図）を通じて供給されまた排出される。

下部カレイドスコープ１０（第４図と第５図）は、静止
状態に保持されておらず、図示した閉鎖位置と開放位置
（下向きに降下した位置）の間を上下に動かされる。前
記開放位置に下部カレイドスコープがある場合、半導体
ウェーッ・１８を載せた石英リング２１は水平面内で回
転されて、光学系空所に出入りすることができる。第５
図を参照すると、カレイドスコープ１０とこれに付属し
た冷却装置とを昇降するために、流体作動シリンダ７４
とこれに付属したガイド７５とが設けられている。冷却
装置につながり、捷だハウジング７１から外部に突き出
た導管６０と６１は、適当な可撓性のある材料から作ら
れ前述した垂直方向に変形することができる。

３つの支持リング２１が、アクチュエータ７８で駆動さ
れる回転支持装置７７にまり、水平面内に取シ付げられ
ている。ハウジング７１内の一方のステーションに２つ
の装着カセット７９が設けられ、またハウジング７１内
の別のステーション内に２つの取り外しカセット８０が
設けられている。図示はしていないが、適当なピックア
ップ機構と装着機構とが設けられ、それぞれ装着カセッ
トと取υ外しカセット７９と８０に半導体ウェーハ１８
を送り込んだり取シ出したりするようになっている。２
つのカセット７９と２つのカセット８０を接置すること
により、連続した大量生産を行うことができる。カセッ
トは、６エアロツク”（ａｉｒｌｏｃｋｓ　）を通じて
ハウジング７１内に導入したりまたハウジングから取シ
出される。所望の空気がハウジング７１内に、従って光
学系空所内に充填されている。この空気は、アルゴン、
窒素、ヘリウム等にすることもできる。ガスは、導管８
２を通じて適当な供給源８１から供給される。

第２図から第４図に示した導管８３と８４を通じて、ガ
ス供給源８１を光学系空所に直接接続することもできる
。そうした導管を通るガスの流れにより、冷却速度を速
める効果がある。

従って、連続した生産ラインの操作は、まずアクチュエ
ータ７４に信号を送って下部カレイドス：ｆｆ−プｌＯ
を下げ、次いでアクチュエータ７８に信号を送って装置
７７を１２０回転させることにより行なわれる。その結
果、処理の終わってないウェーハ１８は上部と下部のカ
レイドスコープの間の空間に送り込まれる。次に、アク
チュエータ７４に信号を送ってカレイドスコープ１０を
持ち上げ、上部と下部のカレイドスコープ１０ａと１０
の相対する縁を互いに合わせ、ウェーハ１８を第４図に
示すように設置する閉じられた光学系空所を形成してい
る。

次いで、前述したように放射熱源１７と４６を操作して
、等温加熱と熱線束加熱とによるウェーハ１８の焼きな
４１．’Ｌ行なう。その後、アクチュｉ　、−７□４ｔ
、、操□イＴあヵヮイ１．７、イ□。

を下げ、そしてアクチュエータ７８に信号を送つて装置
７７を回転する。次いで処理済みのウェーハ１８を取り
外しカセット８０に接した取り外しステーションに送り
、図示されていないピックアップ機械により取り除かれ
る。ウェーッ・は、損傷を生じないよう充分に冷却され
るまで、光学系空所から外に取り出されない。

支持リング２１の石英ハンドル２２は（第１図の溝２３
に相等する）、下部カレイドスコープ１０（第４図）の
壁１１の上縁にある溝を通り抜けている。このハンドル
は、装置７７のアームの一方に連結されている。

石英窓６８と６８ａで分割されたウェーハ１８の周囲の
領域が、カレイドスコープの端部を形成していることを
強調しておく。加熱が生じた際、ウェーハ１８の廻シの
不活性雰囲気はほとんど移動しない。この状況は、輻射
された熱のほぼすべてが伝導または対流によって失われ
ず、様々な径のウェーハの全面を最大限均一な温度にす
るため、望ましい。他方、既に述べたように、冷却期間
中に不活性ガスを流すことで、冷却速度を速めることも
できる。ハウジング５９等の冷却手段は、第２のカレイ
ドスコープ２９（第１図と第２図の下部）の廻りにも設
けるのが好ましい。

前述した詳細な説明は、実例としてあげた実施例から充
分に理解されるが、本発明の精神と範囲はこれらのもの
にのみ限定はされない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、壁の一部を取シ除いた合体力レイドスコープ
の斜視図である。 第２図は、第１図の２−２線に沿った縦断面図である。 第３図は、第２図の３−３線に沿った横断面図である。 第４図は、本発明の装置の第２の実施例ケ示す縦断面図
にして、第２図（第１図の実施例を示す）に直交して断
面にしである。従って、第４図のランプは断面で示され
ており、側面図ではない。 第５図は、生産ラインにおいて半導体ウェーハの急速加
熱を行う自動化システムの外路図である。 第６図は、等温加熱、熱線束加熱および断熱加熱におけ
る温度と処理深さの関係を示すグラフである。 第７図は、インブラント処理された場合と異った形式の
焼き入れの後の両方の場合における、種々の深さの典型
的インプラント密度を示すグラフである。 第８図は、第１の実施例における温度と時間の関係を示
すグラフである。 第９図は第８図に対応しているが、本発明の第２の実施
例における温度と時間の関係を示している。 １０・・・集光鏝体　１０ａ・・・上部集光端体１１、
ｌｌａ・・・側壁　１２，１２ａ・・・端壁１３．１３
ａ・・・コーティング　１４・・・放射源１６・・・光
学系空所　１７・・・ランプ１８・・・半導体ウェーハ
　１９・・・下部練入 ２１・・・リング　２２・・・ハンドル２４・・・湾曲
支持エレメント　２９・・・能２の集光鏝体３１・・・
側壁　３２・・・端壁　３３・・・コーティング４６・
・・放射源　４７・・・フラッシュチューブ４８・・・
端子　４９−５２・・・母線５３・・・電力供給源　５
６・・・光高温計５７・・・傾斜開口　５９川冷却ハウ
ジング６０．６１・・・導ｔ６２・・・バッフル６３・
・・入口室　６４・・・出口室　６８・・・石英窓（外
５名）− −ヌ、２２７　ミクロン −１ｆｆ／１ ＦＩＧ、　８ ＦＩＧ、　９　鍔間（抄） ＴｆｆＪＶｔ（秒）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）中空の集光置体と、 前記集光置体の一方の端部な閉じ、内側表面が反射面と
   なっている壁手段と、 前記集光端体内に配置され、まわりに熱放射線を発散し
   、当該集光端体に沿った両方向に熱放射線を伝達するラ
   ンプ手段と、 該ランプ手段から放射され、前記集光置体によって位置
   決めされる熱放射線の経路内でワークピースを支持する
   支持手段とを備えて成シ、該支持手段が、前記壁手段か
   ら離れて前記ランプ手段の側部に配置され、 前記支持手段は、当該支持手段で支持されたワークピー
   スが、前記ランプ手段から放射され前記壁手段の内面で
   反射されしかも前記光罐体で集束された熱放射線により
   比較的均一に加熱されるよう、前記ランプ手段から充分
   に離されているような半導体ウェーハの加熱装置。 （２、特許請求の範囲第１項に記載の加熱装置において
   、前記集光置体がカレイドスコープである加熱装置。 （３）直径の大きなドウパントインブラント半導体ウェ
   ーハを急速に焼きなますため加熱する方法において、 １ランプ手段と集光置体を使用して、前記ウェーハを比
   較的均一に等温加熱する段階と、パルス発光ランプ手段
   と集光置体を使用して、前記等温加熱段階で前記半導体
   材料を昇温した後、前記ウェーハのドウパントインブラ
   ント表面区域を比較的均一に熱線束加熱する段階とを有
   する半導体ウェーハの加熱方法。 （４）直径の大きな半導体ウェーハを焼きなます方法に
   おいて、 閉じた内面反射端部を持ち、当該端部に比較的近接して
   放射熱エネルギ源を収容しているカレイドスコープを設
   ける段階と、 前記カレイドスコープを使用して、前記エネルギ源から
   の熱放射線をほぼ均一にする段階と、前記エネルギが比
   較的均一になっている場所に、直径の大きな半導体ウェ
   ーハを配置する段階と、均一なエネルギを使用して前記
   ウェーハをほぼ均一に加熱し、所望の焼きなましを行な
   う段階とを有する半導体ウェーハの加熱方法。