JPS63257217A - 熱処理用治具 - 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、被処理物の加熱処理を行う際に用いられる熱
処理用治具に適用して特に有効な技術に関するもので、
たとえば、ランプアニール装置等におけるウェハ保持用
治具に適用可能なものである。

〔従来の技術〕

加熱処理装置の一例である、半導体ウェハ（以下、単に
ウェハという）のランプアニール装置については、たと
えば、株式会社工業調査会、昭和６０年１１月２０日発
行、「電子材料１９８５年別冊、超ＬＳＩ製造・試験装
置ガイドブック」Ｐ８２〜Ｐ８８に記載されている。こ
こでは、短時間で○アニール処理を実現できる一手段と
してランプアニール装置が紹介されている。

本発明者は、前記のランプアニール処理に代表されるウ
ェハの加熱処理について検討した。以下は、本発明者に
よって検討された技術であり、その概要は次の通りであ
る。

すなわち、ウェハの加熱処理においては、高温状態とな
った処理域内において、ウェハを保持する手段として石
英等からなる治具が用いられるのが一般的である。

このような石英製の治具としては、前記のランプアニー
ル装置の場合、ウニ／％を一枚ずつ下方より支持するも
のが知られている。

また、拡散炉等の一括処理方式の熱処理装置では、溝等
によってウェハを並列に複数枚支持するものも知られて
いる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、前記のような熱処理において次のような問題
点を生じることが本発明者によって明らかにされた。

すなわち、治具を構成する石英と、被処理物であるシリ
コン製のウェハとは熱吸収率が大きく異なる。そのため
、ウエノ＼に対して高温加熱を急速に加えた場合、ウェ
ハと治具との間に温度差を生じ、このため治具と接触状
態となっている部分のウェハ表面を中心に温度低下を生
じる。このような温度差に起・因する熱応力によってウ
エノ１上に結晶欠陥等の熱応力転位を生じたり、あるい
は素子の活性層における導入不純物の活性化が不均一と
なり、素子の抵抗値にばらつきを生じることが本発明者
によって明らかにされたのである。

本発明は、上記問題点に着目してなされたものであり、
その目的は被処理物の全体にわたって均一な加熱処理が
可能な技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかにな名であろう
。

〔問題点を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、次の通りである。

すなわち、少なくとも被処理物と接触される部位を被処
理物と同等もしくは近似した熱吸収率を有する材質で形
成した熱処理用治具構造とするものである。

〔作用〕

上記した手段によれば、少なくとも被処理物との接触部
分が該被処理物と同等もしくは近似した熱吸収率の部材
によって形成されているため、加熱処理下において被処
理物と治具との間に温度差を生じることがなく、そのた
め治具との接触に起因する温度分布の不均一が防止され
、信頼性の高い熱処理を実現できる。

〔実施例１〕 第１図は本発明の一実施例であるウェハ保持用治具を示
す第２図のＩ−１線における水平断面図、第２図はこの
ウェハ用治具を示す平面図、第３図はこのウェハ用治具
をランプアニール装置に装着した場合を示す説明図であ
る。

本実施例のウェハ保持用治具１は、その全体がシリコン
（Ｓｌ）もしくはシリコンカーバイド（ＳｉＣ）で形成
されており、第１図に示すように、被処理物としてのウ
ェハ２を水平方向に一枚ずつ保持する構造となっている
。この構造をさらに詳説すると以下の通りである。

すなわち、石英からなる治具本体３上の３個所より該治
具本体３に対して垂直方向に支持突起４ａ、４ｂ、４ｃ
が突出形成されており、第２図に示すように、これらの
支持突ｇ４ａ、４ｂ、４ｃはそれぞれが、載置されるウ
ェハ２の頂上部の１点およびオリエンテーションフラッ
トＯＦの２点に対応する位置に設けられている。またこ
れらの支持突起４ａ、４ｂ、４ｃは、その上端がウェハ
２と接触状態となる傾斜状態の支持面５ａ、５ｂ。

５Ｃをそれぞれ有しており、これらの支持面５ａ。

５　ｂ、　’５　ｃは、前記治具本体３の内側方向に凸
状に弯曲加工されている。したがって、ウェハ２は、こ
れらの支持面５ａ、５ｂ、５ｃによってその周縁部の頂
上の１点およびオリエンテーションフラツ）ＯＦの２点
において、それぞれ点接触状態で支持される構造となっ
ている。

第２図は、前記ウェハ用治具１をランプアニール装置６
に用いた状態を示すものであり、前記のウェハ保持用治
具１は、処理域へを形成するチャンバ７内に載置されて
いる。該チャンバ７は、たとえば石英等の光透過性の材
質により筐体形状に加工されており、その−側面下方に
は、窒素ガス等の不活性流体Ｎの供給口９が設けられて
いる。

前記チャンバ７の上方および下方には加熱光源であるハ
ロゲンランプ群８がチャンバ７内の処理域Ａを照射可能
に設置されている。

ここで、ハロゲンランプ群８は、たとえば３つの加熱ゾ
ーンＲ，、Ｒ，、Ｒ３に分割制御されており、これらの
各加熱ゾーンＲ＋　、　　Ｒ２、Ｒ３は、それぞれ制御
部Ｐによって制御される出力分配部Ｄｒ　、　　Ｄ、　
、　　Ｄ３　に接続されている。したがって、制御部Ｐ
からの制御信号に基づいて各加熱ゾーンＲ，、Ｒ２，Ｒ
，の熱出力の分配比が所定の値に設定されるようになっ
ている。

一方、前記チャンバの上部とハロゲンランプ群との間に
は熱電対等からなる温度センサｌＯが設けられており、
この温度センサ１０は、チャンバ７内のウェハ２の半径
方向位置に対応して、ウェハ２上の各位置の温度を個別
に検出できるように構成され、これらの検出情報を、そ
れぞれセンサ出力検知器Ｓｔ　、　　Ｓ２　、　　Ｓｓ
　を介して制御部Ｐに伝達する構造となっている。

したがって、制御部Ｐは、前記温度センサ１０の検出情
報に基づいて各加熱ゾーンＲＩ　＋　　Ｒ２＋Ｒ１のラ
ンプ出力制御を行うことになる。この制御部Ｐによる制
御としては、たとえば比例動作、積分動作、微分動作を
組み合わせた、いわゆるＰＩＤ制御等が可能である。

次に、本実施例の作用について説明する。

まず、図示されないシャッタ機構等を介してチャンバ７
内の処理域Ａに、ウェハ保持用治具１上に載置されたウ
ェハ２が収容されると、供給口９より窒素ガス等の不活
性流体Ｎが供給される。

次ニ、ハロゲンランプ群８が点灯されて、熱線がチャン
バ７の内部に照射されて徐々にウェハ２の加熱が開始さ
れる。

このとき、温度センサ１０からの検出情報に基づいて、
制御部Ｐの制御により各加熱ゾーンＲ。

、　Ｒ２、Ｒ３の熱出力が所定の比で分配制御され、ウ
ェハ２の中心および周辺において均一な温度条件となる
ように加熱が行われる。

前記のような加熱処理下において、本実施例によれば、
処理域Ａ内でウェハ２を支持するウェハ用保持具１の支
持突起４ａ、４ｂ、４ｃおよび治具本体３がウェハ材料
と熱吸収率が同等もしくは近似した材料であるシリコン
あるいはシリコンカーバイドで形成されているため、ウ
ェハ２とウェハ保持用治具１との間におけるランプ照射
による加熱速度に差異を生じない。このため、ウェハ保
持用治具１の支持突起４ａ、４ｂ、４ｃとの接触部分に
おいてウェハ２の部分的なの温度低下が生じることがな
く、熱応力転位による処理不良が有効に防止される。

このように、本実施例によれば以下の効果を得ることが
できる。

（１）、ウェハ保持用治具１において、ウェハ２と接触
状複となる支持突起４ａ、４ｂ、４ｃを、ウェハ２と同
等もしくは近似した熱吸収率を有するシリコンあるいは
シリコンカーバイドを用いて形成することによ、す、加
熱処理下におけるウェハ２とウェハ保持用治具１との間
の温度差の発生を防止でき、そのため接触部分を中心に
ウェハ２に発生する熱応力転位を防止できる。

（２）、支持突起４ａ、４ｂ、４ｃにおいて、前記ウェ
ハ２との接触部分を凸状に弯曲形成することにより、ウ
ェハ２とウェハ保持用治具１との接触が点接触状態とな
るため、ウェハ２からウェハ保持用治具１への熱伝導放
出を抑制でき、ウェハの部分的な温度低下をさらに防止
できる。

（３）、ウェハ保持用治具１を、ウェハ２の周縁部にお
いてその頂点の１点とオリエンテーションフラッ）ＯＦ
の２点とで支持する構造としたため、万が一１熱応力転
位が発生した場合にも、ウェハは素子を採取しない部分
で支持されているため、ウェハ２の歩留りの低下を防止
できる。

〔実施例２〕 第４図は本発明の他の実施例であるウェハ保持用治具を
示す水平断面図である。

本実施例のウェハ保持用治具２１は、支持突起２２ａ、
２２ｂ、２２ｃのみカーシリコンあるいはシリコンカー
バイドによって形成されており、治具本体２３は石英に
よって構成されたものである。

このように、該ウェハ保持用治具２１は、支持突起２２
ａ、２２ｂ、２２ｃの部分のみを、ウェハ２と同等ある
いは近似した熱吸収材料で形成したものであるが、かか
る手段によっても前記実施例１と同様の効果、すなわち
熱吸収率の異なる物質との接触によるウェハ２上の熱応
力転位の発生を防止できる。

また、本実施例によれば、治具本体２３は、光透過性の
石英によって形成されているため、ウェハ２に対して下
方のランプ８からの照射も効率的に行われる。

〔実施例３〕 第５図は本発明の更に他の実施例であるウェハ用保持治
具の支持突起部分を示す部分断面図である。

本実施例のウェハ保持用治具３１においても、前記実施
例２と同様に、支持突起３２ｃがシリコンあるいはシリ
コンカーバイドにより形成されており、治具本体３３は
石英で形成されたものである。なお図示を省略したが、
他の支持突起も同様の構造である。これらの支持突起３
２ｃは、第５図に示すように、その途中部分にくびれ部
３４を有しており、このくびれ部３４の部分における支
持突起３２ｃの幅断面積が著しく小さくなっている。そ
のため、ウェハ２に比して熱吸収率の低い石英で構成さ
れた治具本体３３側にウェハ２の熱が伝導されることを
抑制でき、熱放出によるウェハ２の部分的な温度低下を
防止できるようになっている。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。たとえば、ウェハ２につ
いては、シリコンからなるもののみを説明したが、ガリ
ウムーヒ素を主材料とするウェハであってもよい。この
場合には、ウェハ保持用治具における支持突起等のウェ
ハとの接触部材もガリウムーヒ素あるいはこれに近似し
た熱吸収率を有するもので構成することが望ましい。

また、実施例では、ウェハを一枚ずつ保持する治具のみ
について説明したが、多数枚のウェハを同時に保持する
ウェハ保持用治具であってもよい。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその利用分野である、いわゆるランプアニールに用い
られるウェハ保持用治具に適用した場合について説明し
たが、これに限定されるものではなく、たとえば横置き
型、あるいは縦置き型の拡散装置に用いられるウェハ保
持用治具にも適用可能である。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである
。

すなわち、少なくとも被処理物と接触される部位を被処
理物と同等もしくは近似した熱吸収率を有する材質で形
成した熱処理用治具構造とすることにより、加熱処理下
においてウェハと治具との間に温度差を生じることがな
く、そのため治具との接触に起因する温度分布の不均一
が防止され、信頼性の高い熱処理を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるウェハ保持用治具を示
す第２１１！ＪのＩ−１線における水平断面図、第２図
は前記実施例のウェハ用治具を示す平面図、 第３図は前記実施例のウェハ用治具をランプアニール装
置に装着した場合を示す説明図、第４図は本発明の他の
実施例であるウェハ保持用治具を示す水平断面図、 第５図はさらに他の実施例であるウェハ保持用治具を示
す部分断面図である。 １・・・ウェハ保持用治具、２・・・ウェハ（被処理物
）、３・・・治具本体、４ａ、４ｂ、４Ｃ・・・支持突
起、５ａ、５ｂ、５ｃ・・・支持面、６・・・ランプア
ニール装置、７・・・チャンバ、８・・・ハロゲンラン
フ’群、９・・・供給口、２１・・・ウェハ保持用治具
、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ・・・支持突起、２３・・・
治具本体、３１・・・ウェハ保持用治具、３２ｃ・・・
支持突起、３３・・・治具本体、３４・・・くびれ部、
Ａ・・・処理域、Ｄ＋　、　Ｄ２　、０ｓ　　・・・出
力分配部、Ｎ・・・不活性流体、Ｓ、　、　Ｓ２　、　
　Ｓ、　　・・・センサ出力検知器、Ｐ・・・制御部、
ＯＦ・・・オリエンテーションフラット。 第　　２　　図 ４ａ告−’ＩＣＢＱｔＬ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、加熱環境下で処理される被処理物を支持する熱処理
   用治具であって、少なくとも被処理物と接触される部位
   が前記被処理物と同等もしくは近似した熱吸収率を有す
   ることを特徴とする熱処理用治具。 ２、前記被処理物の周縁部を点接触で支持することを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の熱処理用治具。 ３、前記被処理物がシリコン半導体ウェハであり、この
   シリコン半導体ウェハと接触する支持突起がシリコンも
   しくはシリコンカーバイドで形成されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の熱処理
   用治具。