JPS61196515A - 帯域溶融型半導体製造装置 - Google Patents
帯域溶融型半導体製造装置Info
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- JPS61196515A JPS61196515A JP60039590A JP3959085A JPS61196515A JP S61196515 A JPS61196515 A JP S61196515A JP 60039590 A JP60039590 A JP 60039590A JP 3959085 A JP3959085 A JP 3959085A JP S61196515 A JPS61196515 A JP S61196515A
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- semiconductor layer
- crystallized
- light emitting
- layer
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B13/00—Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting
- C30B13/28—Controlling or regulating
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/0033—Heating devices using lamps
- H05B3/0038—Heating devices using lamps for industrial applications
- H05B3/0047—Heating devices using lamps for industrial applications for semiconductor manufacture
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- Materials Engineering (AREA)
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- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
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。
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］
この発明は帯域溶融型半導体製３！！装置に関し、特に
絶縁物層上の多結晶またはアモルファスの半導体層を再
結晶化させることにより、比較的大きな面積でかつ高品
質の単結晶層を製造することができる帯域溶融型半導体
製造装置に関するものである。
絶縁物層上の多結晶またはアモルファスの半導体層を再
結晶化させることにより、比較的大きな面積でかつ高品
質の単結晶層を製造することができる帯域溶融型半導体
製造装置に関するものである。
［従来の技１ｆＪ］
従来用いられている帯域溶融型半導体製造装置の概要を
第４図に示して説明すると、図において、１１は後述す
る試料ウェハ１３を下部面から加熱。
第４図に示して説明すると、図において、１１は後述す
る試料ウェハ１３を下部面から加熱。
昇温するように構成されたカーボンなどからなる板状の
下部ヒータ、１２は同じく試料ウェハ１３を上部から加
熱、昇温するとともにその一端から他端へ向かって微速
で移動するように構成された直線状の上部ヒータである
。矢印１０は上部ヒータ１２の移動方向を示している。
下部ヒータ、１２は同じく試料ウェハ１３を上部から加
熱、昇温するとともにその一端から他端へ向かって微速
で移動するように構成された直線状の上部ヒータである
。矢印１０は上部ヒータ１２の移動方向を示している。
また、試料ウェハ１３は溶融、再結晶化される多結晶シ
リコン層を有する。この試料ウェハ１３は、第５図に示
すように、単結晶のシリコン基板１５の一生面上に０．
５μ１Ｉ１８度の厚い二酸化シリコン層１６が形成され
、その面上に溶融、再結晶化される多結晶シリコン層１
７が０．５μ■程度の厚さを有して形成されている。ま
た、この多時晶シリコン層１７の面上には、該多結晶シ
リコン層が溶融時にシリコン基板から剥離することを防
ぐための保護層として２μ■の二酸化シリコン層１８と
３Ｑｒｖ程度の窒化シリコン１１１９とが積層して形成
されている。
リコン層を有する。この試料ウェハ１３は、第５図に示
すように、単結晶のシリコン基板１５の一生面上に０．
５μ１Ｉ１８度の厚い二酸化シリコン層１６が形成され
、その面上に溶融、再結晶化される多結晶シリコン層１
７が０．５μ■程度の厚さを有して形成されている。ま
た、この多時晶シリコン層１７の面上には、該多結晶シ
リコン層が溶融時にシリコン基板から剥離することを防
ぐための保護層として２μ■の二酸化シリコン層１８と
３Ｑｒｖ程度の窒化シリコン１１１９とが積層して形成
されている。
而して、試料ウェハ１３中の多結晶シリコン層１７を再
結晶化して単結晶にするには、下部ヒータ１１で試料ウ
ェハ１３を下部面から１２００’Ｃに加熱、昇温する。
結晶化して単結晶にするには、下部ヒータ１１で試料ウ
ェハ１３を下部面から１２００’Ｃに加熱、昇温する。
そして、直線状の上部ヒータ１２を２０００℃に昇温し
た下で、この上部ヒータ１２は試料ウェハ１３の上面よ
り１〜２１１１１程度離しその一端から矢印１０で示す
一定方向にたとえば２ ＋ｕ＋／秒の速度で移動せしめ
て全域を走査する。このとき、試料ウェハ１３の表面に
は上部ヒータ１２の形状に応じた溶融帯１４ができ、こ
れが上部ヒータ１２の移動に伴って移動することにより
、試料ウェハ１３中の多結晶シリコン層の大結晶粒化が
図られることになる。なお、かがる成長はアルゴンなど
の不活性ガス雰囲気中で行なわれる。
た下で、この上部ヒータ１２は試料ウェハ１３の上面よ
り１〜２１１１１程度離しその一端から矢印１０で示す
一定方向にたとえば２ ＋ｕ＋／秒の速度で移動せしめ
て全域を走査する。このとき、試料ウェハ１３の表面に
は上部ヒータ１２の形状に応じた溶融帯１４ができ、こ
れが上部ヒータ１２の移動に伴って移動することにより
、試料ウェハ１３中の多結晶シリコン層の大結晶粒化が
図られることになる。なお、かがる成長はアルゴンなど
の不活性ガス雰囲気中で行なわれる。
第６図は、従来技術のもう１つの例である帯域溶融型半
導体製造Ｍ置を示す図である。図において、この装置は
、大略第４図の下部ヒータ１１゜上部ヒータ１２をそれ
ぞれ複数本の基板加熱用管状ランプ２１ａ 、２１ｂ
、２１ｃ 、２１ｄ 、２１ｅ、溶融帯形成用管状ラン
プ２２でｗｌ換えた構成となっている。さらに詳細に説
明すると、ウェハ保持板３６上に、第５ｖｌと同様な構
成の試料ウェハ３０が置かれる。試料ウェハ３ｏ上部に
はこの表面に平行に集光ミラー２２０を有する溶融帯形
成用管状ランプ２２が設けられている。集光ミラー２２
０は溶融帯形成用管状ランプ２２がらの光を試料ウェハ
３０に集光照射してこれを加熱し、その多結晶シリコン
層を帯状にＦＩｉ融させる。また、ウェハ保持板３６の
下部には、試料ウェハ３ｏの表面に平行に複数本の基板
加熱用管状ランプ２１ａ、２１ｂ、２１０，２１ｄ、２
１ｅが設けられており、各基板加熱用管状ランプ２１ａ
、２１ｂ 。
導体製造Ｍ置を示す図である。図において、この装置は
、大略第４図の下部ヒータ１１゜上部ヒータ１２をそれ
ぞれ複数本の基板加熱用管状ランプ２１ａ 、２１ｂ
、２１ｃ 、２１ｄ 、２１ｅ、溶融帯形成用管状ラン
プ２２でｗｌ換えた構成となっている。さらに詳細に説
明すると、ウェハ保持板３６上に、第５ｖｌと同様な構
成の試料ウェハ３０が置かれる。試料ウェハ３ｏ上部に
はこの表面に平行に集光ミラー２２０を有する溶融帯形
成用管状ランプ２２が設けられている。集光ミラー２２
０は溶融帯形成用管状ランプ２２がらの光を試料ウェハ
３０に集光照射してこれを加熱し、その多結晶シリコン
層を帯状にＦＩｉ融させる。また、ウェハ保持板３６の
下部には、試料ウェハ３ｏの表面に平行に複数本の基板
加熱用管状ランプ２１ａ、２１ｂ、２１０，２１ｄ、２
１ｅが設けられており、各基板加熱用管状ランプ２１ａ
、２１ｂ 。
２１ｃ、２１ｄ、２１ｅはそれぞれ反射ミラー２１０ａ
、２１０ｂ 、２１０ｃ 、２１０ｄ 、２１０ｅを
有している。各基板加熱用管状ランプ２１ａ２１ｂ 、
２１ｃ 、２１ｄ 、２１ｅの管軸は、溶融帯形成用管
状ランプ２２の管軸と平行にかつ互いに等しい間隔を隔
てて配置されている。各反射ミラーはそれぞれ各基板加
熱用管状ランプからの光の散逸を防ぐ。基板加熱用管状
ランプ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｃｌ、２１ｅから
の光はウェハ保持板３６全面を照射してこれを加熱し、
それによって試料ウェハ３０のシリコン基板を加熱する
。
、２１０ｂ 、２１０ｃ 、２１０ｄ 、２１０ｅを
有している。各基板加熱用管状ランプ２１ａ２１ｂ 、
２１ｃ 、２１ｄ 、２１ｅの管軸は、溶融帯形成用管
状ランプ２２の管軸と平行にかつ互いに等しい間隔を隔
てて配置されている。各反射ミラーはそれぞれ各基板加
熱用管状ランプからの光の散逸を防ぐ。基板加熱用管状
ランプ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｃｌ、２１ｅから
の光はウェハ保持板３６全面を照射してこれを加熱し、
それによって試料ウェハ３０のシリコン基板を加熱する
。
このＶ＆置では、試料ウェハ３０のシリコンａｍを均一
に加熱するために、基板加熱用管状ランプの本数を比較
的多くしている。試料ウェハ３０を基板加熱用雪状ラン
プ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅとともに矢
印１方向に溶融帯形成用管状ランプ２２に対して移動し
、この［１帯形成用管状ランプ２２からの光で試料ウェ
ハ３０を照射しながらその全域を走査する。このとき、
帯状に溶融された領域はその上下の二酸化シリコン層間
で移動され、このようにして試料ウェハ３０の多結晶シ
リコン層は再結晶化されて単結晶になる。
に加熱するために、基板加熱用管状ランプの本数を比較
的多くしている。試料ウェハ３０を基板加熱用雪状ラン
プ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅとともに矢
印１方向に溶融帯形成用管状ランプ２２に対して移動し
、この［１帯形成用管状ランプ２２からの光で試料ウェ
ハ３０を照射しながらその全域を走査する。このとき、
帯状に溶融された領域はその上下の二酸化シリコン層間
で移動され、このようにして試料ウェハ３０の多結晶シ
リコン層は再結晶化されて単結晶になる。
また、上述と同様に、試料ウェハのシリコン基板を均一
に加熱するために、基板加熱用管状ランプの本数を１本
だけに限った！ｌｉ［も提供されていた。
に加熱するために、基板加熱用管状ランプの本数を１本
だけに限った！ｌｉ［も提供されていた。
［発明が解決しようとする問題点Ｊ
従来の帯域溶融型半導体製造装置は以上のように構成さ
れており、試料ウェハのシリコン基板加熱に関しては、
これを十分均一にできるような配慮がなされていた。し
かしながら、従来のＭｉｌｌで実際に帯域溶融を行なう
と、試料ウェハはその上下両面から加熱されるため、試
料ウェハ中央部からは熱が逃げにくく、如何に設計して
も直径４インチ以上の大面積の試料ウェハを一度の走査
による帯域溶融では再結晶化できなかった。
れており、試料ウェハのシリコン基板加熱に関しては、
これを十分均一にできるような配慮がなされていた。し
かしながら、従来のＭｉｌｌで実際に帯域溶融を行なう
と、試料ウェハはその上下両面から加熱されるため、試
料ウェハ中央部からは熱が逃げにくく、如何に設計して
も直径４インチ以上の大面積の試料ウェハを一度の走査
による帯域溶融では再結晶化できなかった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、大面積でかつ高品質の単結晶層を製造するこ
とができる帯域溶融型半導体製造装置を提供すること目
的とする。
たもので、大面積でかつ高品質の単結晶層を製造するこ
とができる帯域溶融型半導体製造装置を提供すること目
的とする。
Ｃ問題点を解決するための手段］
この発明に係る帯域溶融型半導体製造装置は、半導体ウ
ェハに対して単結晶化されるべき半導体層側にかつ該ウ
ェハ表面に平行に第１の集光部を有する長手状発光部（
以下第１発光部という）を設け、上記ウェハに対して上
記半導体層側と反対側にかつ該ウェハ表面に平行にかつ
上記第１発光部の長手方向にほぼ直角に複数個の第２の
長手状発光部（以下第２発光部という）を上記第１発光
部に対応して分布して設け、上記第２発光部に複数系統
の電力供給手段により電力を供給して該第２発光部によ
り上記ウェハを照射して加熱し、このとき上記ウェハの
濃度を測定し、Ｍ一手段によりこの測定された温度に基
づいて上記電力供給手段をＩ！ＩＩＩｍシ、上記第１発
光部により上記半導体層を照射し加熱してこれを絶縁層
上で帯状に溶融させ、移動手段により、上記第２発光部
と上記つエバを、上記第１発光部の長手方向にほぼ直角
な方向に該第１発光部に対して相対的に移動し、これに
よって帯状に溶融された領域を上記ウェハの上記絶縁層
上で移動させて上記半導体層を単結晶化するようにした
ものである。
ェハに対して単結晶化されるべき半導体層側にかつ該ウ
ェハ表面に平行に第１の集光部を有する長手状発光部（
以下第１発光部という）を設け、上記ウェハに対して上
記半導体層側と反対側にかつ該ウェハ表面に平行にかつ
上記第１発光部の長手方向にほぼ直角に複数個の第２の
長手状発光部（以下第２発光部という）を上記第１発光
部に対応して分布して設け、上記第２発光部に複数系統
の電力供給手段により電力を供給して該第２発光部によ
り上記ウェハを照射して加熱し、このとき上記ウェハの
濃度を測定し、Ｍ一手段によりこの測定された温度に基
づいて上記電力供給手段をＩ！ＩＩＩｍシ、上記第１発
光部により上記半導体層を照射し加熱してこれを絶縁層
上で帯状に溶融させ、移動手段により、上記第２発光部
と上記つエバを、上記第１発光部の長手方向にほぼ直角
な方向に該第１発光部に対して相対的に移動し、これに
よって帯状に溶融された領域を上記ウェハの上記絶縁層
上で移動させて上記半導体層を単結晶化するようにした
ものである。
［作用］
この発明においては、上記ウェハの移動方向にほぼ平行
に上記第２発光部を設け、該第２発光部に電力を供給す
る上記電力供給手段を複数系統にし、制御手段により該
電力供給手段を測定された上記ウェハの濃度に基づいて
制御するので、帯域溶融処理中の上記ウェハの温度分布
は自由にコントロールされる。
に上記第２発光部を設け、該第２発光部に電力を供給す
る上記電力供給手段を複数系統にし、制御手段により該
電力供給手段を測定された上記ウェハの濃度に基づいて
制御するので、帯域溶融処理中の上記ウェハの温度分布
は自由にコントロールされる。
［実施例］
以下、この発明の実施例を図について説明する。
第１図は、この発明の実施例〒ある帯域溶融型半導体製
造装置を示す図である。この装置の構成について説明す
ると、図において、ウェハ保持板３６はカーボン製であ
り、その厚みを６ｍ−〜１０Ｉ１１その形状を正方形ま
たは長方形にしである。
造装置を示す図である。この装置の構成について説明す
ると、図において、ウェハ保持板３６はカーボン製であ
り、その厚みを６ｍ−〜１０Ｉ１１その形状を正方形ま
たは長方形にしである。
ウェハ保持板３６上に試料ウェハ３０が置かれる。
この試料ウェハ３０は、第５図の試料ウェハと同様に構
成されている。すなわち、単結晶のシリコン基板上に、
二酸化シリコン層、多結晶シリコン層、二酸化シリコン
層、窒化シリコン層がこの順序で積層して形成されてお
り、再結晶化すべき多結晶シリＰン層は絶縁層内に挾ま
れている。試料ウェハ３０上部にはこの表面（平行に集
光ミラー３１０を有する溶融帯形成用管状ランプ３１が
設けられている。集光ミラー３１０は溶融帯成形用管状
ランプ３１からの光を試料ウェハ３０に集光照射してこ
れを加熱し、多結晶シリコン層をその上下の絶縁層間で
帯状に溶融させる。また、ウェハ保持板３６の下部には
、試料ウェハ３０の表面に平行にかつ溶融帯形成用管状
ランプ３１の管軸と直角に４本の基板加熱用管状ランプ
３２ａ、３２ｂ 、３２ｃ 、３２ｄが互いに間隔を隔
てて設けられており、各基板加熱用管状ランプ３２ａ、
３２ｂ 、３２ｃ 、３２ｃ 、３２ｄはそれぞれ適当
な反射ミラー３２０ａ 、３２０ｂ 、３２０ｃ 、３
２Ｑｄを有している。各反射ミラーはそれぞれ各基板加
熱用管状ランプからの光の散逸を防ぐ。ウェハ保持板３
６の側部の中央部には試料ウェハ３゜の温度を測定する
ために温度センサ３５が設けられている。温度センサ３
５は制御装置ｆ３７に接続され、１ＩＩＩＩＩＩＩ装置
１２３７は基板加熱用管状ランプＩＩ源３３．３４に接
続されている。基板加熱用管状ランプ電源３３は外側の
２本の基板加熱用管状ランプ３２ａ、３２ｄに接続され
ており、基板加熱用管状ランプ電源３４は内側の２本の
基板加熱用管状ランプ３２ｂ、３２ｃに接続されている
。外側の２本の基板加熱用管状ランプ３２ａ、３２ｄと
内側の２本の基板加熱用管状ランプ３２ｂ、３２Ｃは、
それぞれ別々に基板加熱用管状ランプ＊ｍ３４と基板加
熱用管状ランプ電源３３によって電力を供給される。基
板加熱用管状ランプ３２ａ。
成されている。すなわち、単結晶のシリコン基板上に、
二酸化シリコン層、多結晶シリコン層、二酸化シリコン
層、窒化シリコン層がこの順序で積層して形成されてお
り、再結晶化すべき多結晶シリＰン層は絶縁層内に挾ま
れている。試料ウェハ３０上部にはこの表面（平行に集
光ミラー３１０を有する溶融帯形成用管状ランプ３１が
設けられている。集光ミラー３１０は溶融帯成形用管状
ランプ３１からの光を試料ウェハ３０に集光照射してこ
れを加熱し、多結晶シリコン層をその上下の絶縁層間で
帯状に溶融させる。また、ウェハ保持板３６の下部には
、試料ウェハ３０の表面に平行にかつ溶融帯形成用管状
ランプ３１の管軸と直角に４本の基板加熱用管状ランプ
３２ａ、３２ｂ 、３２ｃ 、３２ｄが互いに間隔を隔
てて設けられており、各基板加熱用管状ランプ３２ａ、
３２ｂ 、３２ｃ 、３２ｃ 、３２ｄはそれぞれ適当
な反射ミラー３２０ａ 、３２０ｂ 、３２０ｃ 、３
２Ｑｄを有している。各反射ミラーはそれぞれ各基板加
熱用管状ランプからの光の散逸を防ぐ。ウェハ保持板３
６の側部の中央部には試料ウェハ３゜の温度を測定する
ために温度センサ３５が設けられている。温度センサ３
５は制御装置ｆ３７に接続され、１ＩＩＩＩＩＩＩ装置
１２３７は基板加熱用管状ランプＩＩ源３３．３４に接
続されている。基板加熱用管状ランプ電源３３は外側の
２本の基板加熱用管状ランプ３２ａ、３２ｄに接続され
ており、基板加熱用管状ランプ電源３４は内側の２本の
基板加熱用管状ランプ３２ｂ、３２ｃに接続されている
。外側の２本の基板加熱用管状ランプ３２ａ、３２ｄと
内側の２本の基板加熱用管状ランプ３２ｂ、３２Ｃは、
それぞれ別々に基板加熱用管状ランプ＊ｍ３４と基板加
熱用管状ランプ電源３３によって電力を供給される。基
板加熱用管状ランプ３２ａ。
３２ｂ 、３２ｃ 、３２ｄからの光はウェハ保持板３
６全面を照射してこれを加熱し、それによって試料ウェ
ハ３０のシリコン基板を加熱する。このとき、制御！Ｉ
装置３７により温度センサ３５がらフィードバックされ
た熱起電力に基づいて基板加熱用管状ランプ電源３３．
３４を制御して、外側の２本の基板加熱用管状ランプ３
２ａ 、３２ｄと内側の２本の基板加熱用管状ランプ３
２ｂ、３２Ｃへの電力供給を適当に行なうことにより、
試料ウェハ３０のシリコン基板の溶融帯形成用管状ラン
プ３１の管軸方向の温度分布を最適な設定温度分布、た
とえば第２図に示すように、シリコン基板中央で温度が
低くその周辺で高い温度とする温度分布に容易に保つこ
とができる。また、このときシリコン基板の基板加熱用
管状ランプの管軸方向の温度分布も常に一定温度の設定
温度分布に保つことができる。この実施例では、試料ウ
ェハ３０の温度測定はウェハ保持板３６の１箇所で行な
い、制御装置３７で基板加熱用管状ランプ電ｌｌ３３と
３４の供給電力に差をつけているが、基板加熱用管状ラ
ンプ電１！３３に対応する温度センサと基板加熱用管状
ランプ１１Ｍ３４に対応する濃度センサをそれぞれウェ
ハ保持板３６の所定位置に設け、前者からの熱起電力に
基づいて基板加熱用管状ランプ電１１３３を制御し、後
者からの熱起電力に基づいて基板加熱用管状ランプ電源
３４を制御するようにしてもよい。移動波ｆ（図示せず
）は試料ウェハ３０を基板加熱用管状ランプ３２ａ、３
２ｂ 、３２ｃ 、３２ｄとともに、溶融帯形成用管状
ランプ３１の管軸に直角な矢印１方向に溶融帯形成管状
ランプ３１に対して相対的に移動する。これにより溶融
帯形成用管状ランプ３１からの光は試料ウェハ３０の全
域を走査する。
６全面を照射してこれを加熱し、それによって試料ウェ
ハ３０のシリコン基板を加熱する。このとき、制御！Ｉ
装置３７により温度センサ３５がらフィードバックされ
た熱起電力に基づいて基板加熱用管状ランプ電源３３．
３４を制御して、外側の２本の基板加熱用管状ランプ３
２ａ 、３２ｄと内側の２本の基板加熱用管状ランプ３
２ｂ、３２Ｃへの電力供給を適当に行なうことにより、
試料ウェハ３０のシリコン基板の溶融帯形成用管状ラン
プ３１の管軸方向の温度分布を最適な設定温度分布、た
とえば第２図に示すように、シリコン基板中央で温度が
低くその周辺で高い温度とする温度分布に容易に保つこ
とができる。また、このときシリコン基板の基板加熱用
管状ランプの管軸方向の温度分布も常に一定温度の設定
温度分布に保つことができる。この実施例では、試料ウ
ェハ３０の温度測定はウェハ保持板３６の１箇所で行な
い、制御装置３７で基板加熱用管状ランプ電ｌｌ３３と
３４の供給電力に差をつけているが、基板加熱用管状ラ
ンプ電１！３３に対応する温度センサと基板加熱用管状
ランプ１１Ｍ３４に対応する濃度センサをそれぞれウェ
ハ保持板３６の所定位置に設け、前者からの熱起電力に
基づいて基板加熱用管状ランプ電１１３３を制御し、後
者からの熱起電力に基づいて基板加熱用管状ランプ電源
３４を制御するようにしてもよい。移動波ｆ（図示せず
）は試料ウェハ３０を基板加熱用管状ランプ３２ａ、３
２ｂ 、３２ｃ 、３２ｄとともに、溶融帯形成用管状
ランプ３１の管軸に直角な矢印１方向に溶融帯形成管状
ランプ３１に対して相対的に移動する。これにより溶融
帯形成用管状ランプ３１からの光は試料ウェハ３０の全
域を走査する。
次に、以上のように構成した帯域溶融型手導体製造装置
で帯域溶融を行なう場合について説明する。基板加熱用
管状ランプ３２ａ 、３２ｂ 、３２ｃ、３２ｄからの
光によりウェハ保持板３６を照射して加熱し、試料ウェ
ハ３０のシリコン基板の中央と周辺に第２図のとと＜３
０℃〜７０’Ｃ！￥度の温度差をつけ、第３図に示すよ
うな基板加熱工。
で帯域溶融を行なう場合について説明する。基板加熱用
管状ランプ３２ａ 、３２ｂ 、３２ｃ、３２ｄからの
光によりウェハ保持板３６を照射して加熱し、試料ウェ
ハ３０のシリコン基板の中央と周辺に第２図のとと＜３
０℃〜７０’Ｃ！￥度の温度差をつけ、第３図に示すよ
うな基板加熱工。
基板加熱■工程により試料ウェハ３０のシリコン基板を
４温する。こうしてシリコン基板中央部の温度が１２８
０℃〜１３５０℃に達したところで、試料ウェハ３０を
ＭＷ加熱用管状ランプ３２ａ。
４温する。こうしてシリコン基板中央部の温度が１２８
０℃〜１３５０℃に達したところで、試料ウェハ３０を
ＭＷ加熱用管状ランプ３２ａ。
３２ｂ 、３２ｃ 、３２ｄとともに、基板加熱用管状
ランプの管軸と平行な矢印１方向に溶融帯形成用管状ラ
ンプ３１に対してたとえば０．５ＣＩｌ／秒で移動し、
溶融帯形成用管状ランプ３１からの光を試料ウェハ３０
に集光照射しながらこの試料ウェハ３０の全域を走査す
る。試料ウェハ３０の移動速度は、好ましくは０．１Ｃ
１１／秒以上１５０！ｌ、／秒以下の速度であるとよい
。このとき、溶融帯形成用管状ランプ３１からの光によ
り絶縁層間に挾まれた多結晶シリコン層は帯状に溶融さ
れ、この溶融領域は絶縁層間で試料ウェハ３０の一方端
から他方端に移動される。溶融帯形成用管状ランプ３１
からの光による試料ウェハ３０の走査が終わったら、試
料ウェハ３０のシリコン基板側温度を第３図に示すよう
に２℃／秒８度で下げてゆく。
ランプの管軸と平行な矢印１方向に溶融帯形成用管状ラ
ンプ３１に対してたとえば０．５ＣＩｌ／秒で移動し、
溶融帯形成用管状ランプ３１からの光を試料ウェハ３０
に集光照射しながらこの試料ウェハ３０の全域を走査す
る。試料ウェハ３０の移動速度は、好ましくは０．１Ｃ
１１／秒以上１５０！ｌ、／秒以下の速度であるとよい
。このとき、溶融帯形成用管状ランプ３１からの光によ
り絶縁層間に挾まれた多結晶シリコン層は帯状に溶融さ
れ、この溶融領域は絶縁層間で試料ウェハ３０の一方端
から他方端に移動される。溶融帯形成用管状ランプ３１
からの光による試料ウェハ３０の走査が終わったら、試
料ウェハ３０のシリコン基板側温度を第３図に示すよう
に２℃／秒８度で下げてゆく。
そして試料ウェハ３０のシリコン基板の温度が８００℃
程度になったら冷却機構（図示せず）により試料ウェハ
３０の急冷を行なって空温取出しを行なう。このように
して、試料ウェハ３０の多結晶シリコン層は再結晶化さ
れてＲ１結晶になる。これらの動作はＮ２ガスまたはＡ
ｒガス雰囲気中で行なわれる。
程度になったら冷却機構（図示せず）により試料ウェハ
３０の急冷を行なって空温取出しを行なう。このように
して、試料ウェハ３０の多結晶シリコン層は再結晶化さ
れてＲ１結晶になる。これらの動作はＮ２ガスまたはＡ
ｒガス雰囲気中で行なわれる。
なお、上記実施例では絶縁層上に形成される多結晶シリ
コン層の単結晶化について説明したが、絶縁層上に形成
されるアモルファス半導体層の単結晶化についてもこの
発明は適用可能である。
コン層の単結晶化について説明したが、絶縁層上に形成
されるアモルファス半導体層の単結晶化についてもこの
発明は適用可能である。
［発明の効果］
以上のようにこの発明によれば、半導体ウェハの移動方
向にほぼ平行に第２の長手状発光部を設け、該第２の長
手状発光部に電力を供給する電力供給手段を複数系統に
し、ｌＩＩＩＪｗ手段により該電力供給手段を測定され
た半導体ウェハの温度に基づいて制御するようにしたの
で、帯域溶融を受ける半導体ウェハの温度分布は該半導
体ウェハの移動方向では常に一定温度の設定温度分布に
保たれ、またその移動方向に直角な方向では最適な設定
温度分布に保たれるので、大面積でかつ高品質の単結晶
層を再現性良く製造することができる。
向にほぼ平行に第２の長手状発光部を設け、該第２の長
手状発光部に電力を供給する電力供給手段を複数系統に
し、ｌＩＩＩＪｗ手段により該電力供給手段を測定され
た半導体ウェハの温度に基づいて制御するようにしたの
で、帯域溶融を受ける半導体ウェハの温度分布は該半導
体ウェハの移動方向では常に一定温度の設定温度分布に
保たれ、またその移動方向に直角な方向では最適な設定
温度分布に保たれるので、大面積でかつ高品質の単結晶
層を再現性良く製造することができる。
第１図はこの発明の実施例である帯域溶融型半導体製造
装置を示す図である。 第２図はこの発明の実施例である帯域溶融型半導体製造
装置により試料ウェハの基板で実現される温度分布の一
例を示す図である。 第３図はこの発明の実施例である帯域溶融型半導体製造
装置における帯域溶融時の試料ウェハの基板の昇温・降
温状況を示す図である。 第４図は従来のカーボンヒータを用いた帯域溶融型半導
体製造装置を示す図である。 第５図は試料ウェハの断面図である。 第６図は従来の管状ランプを用いた帯域溶融型半導体製
造装置を示す図である。 図において１１は下部ヒータ、１２は上部ヒータ、１３
．３０は試料ウェハ、１４は溶融帯、１５は単結晶のシ
リコン基板、１６．１８は二酸化シリコン層、１７は多
結晶シリコン層、２１ａ。 ２１ｂ 、２１ｃ 、２１ｄ 、２１ｅ 、３２ａ 、
３２ｂ 、３２０．３２ｄは基板加熱用管状ランプ、２
２．３１は溶融帯形成用管状ランプ、３３．３４は基板
加熱用管状ランプＷＩ源、３５は温度センサ、３６はウ
ェハ保持板、３７は制ｍ１１ｍ、３１０ Ｇｅｔ集光ミ
ラー、３２０ａ 、３２０ｂ 、３２０（！ 、３２０
（ｌは反射ミラーである。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示丈。 代 理 人 大 岩 増 雄第１図 第２図 第３（２１ 第４図 １４：漫硼気甲 第５図 第６［Ｚ
装置を示す図である。 第２図はこの発明の実施例である帯域溶融型半導体製造
装置により試料ウェハの基板で実現される温度分布の一
例を示す図である。 第３図はこの発明の実施例である帯域溶融型半導体製造
装置における帯域溶融時の試料ウェハの基板の昇温・降
温状況を示す図である。 第４図は従来のカーボンヒータを用いた帯域溶融型半導
体製造装置を示す図である。 第５図は試料ウェハの断面図である。 第６図は従来の管状ランプを用いた帯域溶融型半導体製
造装置を示す図である。 図において１１は下部ヒータ、１２は上部ヒータ、１３
．３０は試料ウェハ、１４は溶融帯、１５は単結晶のシ
リコン基板、１６．１８は二酸化シリコン層、１７は多
結晶シリコン層、２１ａ。 ２１ｂ 、２１ｃ 、２１ｄ 、２１ｅ 、３２ａ 、
３２ｂ 、３２０．３２ｄは基板加熱用管状ランプ、２
２．３１は溶融帯形成用管状ランプ、３３．３４は基板
加熱用管状ランプＷＩ源、３５は温度センサ、３６はウ
ェハ保持板、３７は制ｍ１１ｍ、３１０ Ｇｅｔ集光ミ
ラー、３２０ａ 、３２０ｂ 、３２０（！ 、３２０
（ｌは反射ミラーである。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示丈。 代 理 人 大 岩 増 雄第１図 第２図 第３（２１ 第４図 １４：漫硼気甲 第５図 第６［Ｚ
Claims (3)
- （１）少なくとも絶縁層と該絶縁層上に形成される単結
晶化されるべき半導体層とを含む半導体ウェハにおいて
、前記単結晶化されるべき半導体層を帯状に溶融させ、
その溶融領域を前記絶縁層上で移動させて前記単結晶化
されるべき半導体層を単結晶化する装置であつて、 前記半導体ウェハに対して前記単結晶化されるべき半導
体層側にかつ前記半導体ウェハの表面に平行に設けられ
、前記単結晶化されるべき半導体層を照射し加熱して該
単結晶化されるべき半導体層を前記帯状に溶融させるた
めの第１の集光部を有する長手状発光部と、 前記半導体ウェハに対して前記単結晶化されるべき半導
体層側と反対側にかつ前記半導体ウェハの表面に平行に
かつ前記第１の集光部を有する長手状発光部の長手方向
にほぼ直角に、前記第１の集光部を有する長手状発光部
と対応して分布して設けられ、前記半導体ウェハを照射
し加熱するための複数の第２の長手状発光部と、 前記第２の長手状発光部に電力を供給する複数系統の電
力供給手段と、 前記半導体ウェハの温度を測定する温度測定手段と、 前記温度測定手段出力に応答して前記電力供給手段を制
御する制御手段と、 前記第２の長手状発光部と前記半導体ウェハを、前記第
１の集光部を有する長手状発光部の前記長手方向にほぼ
直角な方向に前記第１の集光部を有する長手状発光部に
対して相対的に移動する移動手段とを備えた帯域溶融型
半導体製造装置。 - （２）前記単結晶化されるべき半導体層は多結晶半導体
層である特許請求の範囲第１項記載の帯域溶融型半導体
製造装置。 - （３）前記単結晶化されるべき半導体層はアモルファス
半導体層である特許請求の範囲第１項記載の帯域溶融型
半導体製造装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60039590A JPS61196515A (ja) | 1985-02-26 | 1985-02-26 | 帯域溶融型半導体製造装置 |
| US06/815,069 US4694143A (en) | 1985-02-26 | 1985-12-31 | Zone melting apparatus for monocrystallizing semiconductor layer on insulator layer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60039590A JPS61196515A (ja) | 1985-02-26 | 1985-02-26 | 帯域溶融型半導体製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61196515A true JPS61196515A (ja) | 1986-08-30 |
Family
ID=12557314
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60039590A Pending JPS61196515A (ja) | 1985-02-26 | 1985-02-26 | 帯域溶融型半導体製造装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4694143A (ja) |
| JP (1) | JPS61196515A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01152718A (ja) * | 1987-12-10 | 1989-06-15 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体製造装置 |
| JP2004512669A (ja) * | 2000-03-27 | 2004-04-22 | ウルトラテク， ステッパー， インコーポレイテッド | 基板を露光するための放射エネルギーの線光源を有する装置 |
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1985
- 1985-02-26 JP JP60039590A patent/JPS61196515A/ja active Pending
- 1985-12-31 US US06/815,069 patent/US4694143A/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4694143A (en) | 1987-09-15 |
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