JPS6027115A - 光照射炉による半導体ウエハ−の熱処理法 - 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】 本発明は光照射炉による半纒体つヱノ・−の熱処理法に
関するものである。

最近、半導体ウヱノ・＝（以下単に「ウエノ・−」とい
う。）へ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得ること力・ら、不純物をイオン
状態にして加速してウヱノ・−に打ち込むイオン注入法
が使用−ｇｈでへている。このイオン注入法においては
、イオンが注入された移のウェハーの着面におけるＪ’
；！’凸状能が変化して荒りたものとなるため、この荒
引を消失せしめて良好な表面状部とするために、イオン
注入徒約１０００℃または千り以上の温度にウェハーを
加鶏処理する必要があり、この加熱処理は、注入婆れた
不絢（物の深？方向の濃度分布が臥拡散にエリ変化しな
いように短時間で行なわ斤は力げならない。また、生産
性を向上はせるためにもウェハーの急速加凱、急速冷却
が要トされている。

このような条ＨＰｒ　Ｋより、醋近、ウヱハーン・光照
射で加熱する方法が開発さね、この方法によねば、わず
か数秒間という短時間で１０００℃〜１４００°Ｃ１で
昇温か可能である。

ところで、＠、速加熱を可能とするために１−ｉｓ加熱
物の熱容量をできるだけ小さくすることか必要であるが
、このためウェハーは光照射炉内では熱伝導相が放射損
に比べて事実−ヒ無視で鋤るように熱的にアイソレーシ
ョンきれて保持される。そしてウェハーからの放射技に
比べ対流梢は小ざいため、光照射で加熱されるウェハー
の温度は光源および周囲からの顔射熱貴とウェハー表面
よりの放射熱量との平衡によって定まる。ところが実際
の光源の大きさは有限であるため、ウェハーの上下両面
を均一に光照射してもウェハーの端面に入射する光量は
一般には上下両面に比べて少く、このためウェハーの周
辺部の温度は中心部に比べて低くなり、その温度差は数
十℃〜５０℃以上におよび、温度勾配の生じる範囲も端
面よ０１０朋程度である′。この温度差がＰ因となって
ウェハーに「反り」や「スリップライン」が発生し、プ
ロセス上重要な物性値であるシート抵抗値や接合深場が
不均一となる不具合が生じる。

このようにウェハーに大きな「反り」が発生すると、後
の処理工程例えばフォトエツチング処理工程においてパ
ターン像が乱台るため支障をきたし、捷だ「スリップラ
イン」が発生すると、ウェハーそのものが半導体材料と
して使用し２！！ない無価値なものとなり重大々損失を
招くこととなる。

従来は、この温度差を解消するために、千にウェハーの
周辺部を加熱するよう釦、ウェハーの周辺近傍にリング
状のヒーターヲ設けるとか、Ｗはそれ自身光照射を受け
て昇温するようなリング状昇湛部材を配置するとか等、
補けＪ１加熱器をウェハー周辺近傍に配置して中央部と
周辺部の昇温の物−化を計ったり、ウェハーの中央部を
照射する光ｆ弱めるために、その中央部分の光透過性を
悪くしたフィルターを光源とウェハーとの間に配７１　
して、ウェハーの中央部の入射元朝を周辺部に比べて抑
制するなどの方法が研究をれ、また一部は実用イヒこれ
ている。

ところが、こｒらはいずれも構造か檀雑となる点が少々
問題であった。

そこで本発明け、節昨々方法Ｔ　Ｉ７二ノ・−の周辺部
と中央部とを均一に昇温することが可能な光叩射炉によ
るウヱノ・−の熱処理法を提倶することを目的とＬｌそ
の検ｂ￥け、ウヱノ・−の周辺部に沿って帯状に酸化被
膜を形成せしめ、その周辺部の反射出を低下プせること
によって周辺部が中央部より輻射熱を吸収しやすいよう
にして光照射することによりウェハーを熱処理すること
を特徴とするものである。

一般にあるもη質の鉄面に異種の薄膜を入射光の波長程
度の厚きで付着した場合、反射室は膜厚に従って変化す
るが、本発明（ｄこの効果を利用することに゛より効累
よく前記の目的を達成するものＴある。

以下に図面に示す実施例に基いて本発明を具体的に説明
する。

第１図は不発明を実施するだめの光照射炉の概略の説明
図であって、炉内にｄ長尺な）・ロゲ二／ランプηどよ
りなるランプ１が加地四間２多閂むよう妃上方および下
７ＩＶ七引ぞね平面状に密に並んで設けられている。ラ
ング１の背後にけそハぞハミラー３が設けられ、ランプ
１の発光が加執句間２に向けて照射シねるようになって
いるが、このミラー３には図示略の冷却水路が設けらね
て水冷されている。そして加弛空間２にｉｔ　−＜Ｉ、
？’、に開口を有する石英ガラスからなる容器４が白己
置芒す］ているが、その中央部に白を状の石−ケ１ガラ
スからなるウェハー支持器５が出り入れ自在に保持てれ
ている。

ウェハー６は支持器５の爪５ａによってう持をれて熱処
理されるが、このウェハー６は、直径４インチ　１ｊ？
Ｊさ０．５期のシリコンウヱノ・−に、注入エネルギー
４０　ＫｅＶで４ｘｘｄ”＋ル搦のホウ素イオンを打ち
込んだものであり、史に、表向には端面６ａ力・ら約５
＋＋＋ｍ巾の円環帯状の５ｉＯｚからなる酸化被膜７が
形成はれている。この嗜化被＋ｉ麹７の膜厚は約６００
ｎｍであって、反射惠が酸化被膜７の形成は名でｈなく
て、実質上清面研磨されている中央部のそれに比べて低
下する。第３［シ１はウェハー６表面にかける反射率、
輻射熱吸収号および温度を定性的に示したものであるが
、前記のφ件の酸化′ｖ５膜７を形成したときけ、周辺
部の反射率は約１０〜２５チ低下する。このためウェハ
ー６野面を均一に照射すると、ウヱハー６の嘔射熱吸収
量は周辺部が多くなり、周辺部の大きな熱放散を補償す
る。このウヱハー６を温度ｘ２ｏｏ″ｃＫｘｏ秒間保持
して加熱すると、従来のバー９化被＠７を形成りなＬ／
′１ものでは第３図の点線で示すように周辺部に温度勾
配が生じて１００℃にも及ぶ温度差かあったものが、不
実癩例では酸化被膜７の前述の効果により温度勾配がほ
とんど生じず、端面６ａ部分が中央部よりわずかに１５
℃はど低い力・、あるいは１５℃以内の温度差であった
。この結釆、ウヱハー６には「反り」や「スリップライ
ン」が発生せず、規格に合格するものを得ることができ
た。

この様に、本発明はウヱハーの周一辺部に沿って帯状に
酸化被膜を形成せＬめ、その同辺部の反射率を低下式せ
ることによって周ソノ部が中央部より輻射熱を吸収しや
すいようにしたので、補助加熱器などを必昇とすること
なくウヱハーを均一に昇温をせることができる。そして
、酸化被膜の物質と膜厚とを選定することにより、要求
はゎる放射率を容易に得ることか可能となり、操業条件
が界っても常に均一に昇温略せることができるとともに
、酸化被膜形成は従来より＃立さｈた技術を用いて間単
に灯うことができ、甘だ、ウヱハーの支持都榴造が簡単
になり、プロセスの１命ｊ化や崩産化にも適している。

従って、不発明によれＶｉ前筒中方法でウヱハーの周辺
部と中央部とを均一に昇温することか可能となり、「反
り−１や１スリツプライン」の生じないウヱハーを得る
ことがでへる熱処理法を提供で＠る。

【図面の簡単な説明】

第１図は不発明実施例に用いらｈる光照射炉の概略説明
図、第２図はウヱハーとウヱハー支持器の平面図、第３
図は特性値の定性説明図をそゎぞｈ示す。 １・・・ランプ　２・・・加熱空間　３・・・ミラー４
・・・容器　５・・・ウヱハー支持器６・・・ウヱハー
　７・・・酸化被膜 出願人　ウ／オ電櫛株式会仕 代理人　弁理士　田ル・寅之助

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体ウェハーの周辺部に沿って帯状に酸化神膜を形成
   せしめ、その周辺部の反射率全低下させることによって
   周辺部が中央部より輻射熱を吸収しやすいようにして光
   照射することにより熱処理することを特徴とする光照射
   炉による半導体ウェハーの熱処理法。