JPH08139046A - 熱処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 輻射熱を用いた熱処理装置において、半導体
ウエハの面内における加熱温度の均一性を向上させる。 【構成】 ランプ５ａを用いた半導体ウエハ３のアッシ
ング装置１ａにおいて、ランプ５ａと半導体ウエハ３と
の間に、複数の微細な凹凸が表面に形成された隔壁板８
を介在させ、ランプ５ａから放射された赤外線を分散さ
せ半導体ウエハ３の主面内に均一に照射させるようにし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱処理装置技術に関
し、例えば半導体集積回路装置の製造工程において使用
する輻射熱を用いた熱処理装置に適用して有効な技術に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路装置の製造においては、
例えば酸化膜形成工程、不純物拡散工程、ＣＶＤ（Chem
ical Vapor Deposition)法による絶縁膜形成工程および
結晶欠陥等の回復処理工程等、種々の熱処理工程が重要
な役割を果たしている。

【０００３】その半導体ウエハの熱処理方法には、例え
ば次の２つの方法がある。その１つは、抵抗発熱体を埋
設したステージ上に半導体ウエハを載置することにより
半導体ウエハを加熱する方法である。他の１つは、赤外
線、紫外線またはハロゲンランプ等を用いて半導体ウエ
ハを加熱する輻射熱加熱方法である。

【０００４】抵抗発熱体を用いた加熱方法の場合は、多
くのウエハ処理装置において用いられており、ステージ
材質の熱伝導により半導体ウエハをある程度均一に加熱
することができるが、半導体ウエハの裏面がステージに
接触するため異物の付着が避けられないという問題があ
る。

【０００５】これに対して半導体ウエハを１ｍｍ以下の
突起物によって支持した状態で加熱する、いわゆるプロ
キシミティ加熱方法があるが、この場合、半導体ウエハ
を発熱体から離して配置するので加熱応答性が劣るとい
う問題がある。

【０００６】一方、輻射熱加熱方法は、半導体ウエハを
発熱源から放射された熱エネルギーによって加熱する方
法であり、半導体ウエハをもともと発熱体から離して配
置した状態で加熱処理する方法なので、上記した異物の
問題および加熱応答性の問題を避けることができる。

【０００７】なお、アニール装置については、例えば工
業調査会、平成４年１１月２０日発行、「超ＬＳＩ製造
・試験装置ガイドブック １９９３年版・電子材料別
冊」Ｐ８６〜Ｐ９１に記載があり、種々のアニール装置
について説明されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記した輻
射熱加熱方法においては、半導体ウエハ面内を均一に加
熱するのが困難であるという問題がある。このため、発
熱源であるランプを複数並設する技術もあるが、その場
合でも所望の温度均一性を確保するのが難しいという問
題がある。

【０００９】本発明の目的は、輻射熱を用いた熱処理に
おいて、被加熱物の面内における加熱温度の均一性を向
上させることのできる技術を提供することにある。

【００１０】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、明細書の記述および添付図面から明らかにな
るであろう。

【００１１】

【課題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、
以下のとおりである。

【００１２】すなわち、本発明の熱処理装置は、発熱体
から放射される熱線によって被加熱物に対して熱処理を
施す熱処理装置であって、前記発熱体と前記被加熱物と
の間に、前記熱線を通過させ、かつ、表面の少なくとも
一部に複数の微細な凹凸を有する物体を介在させたもの
である。

【００１３】

【作用】上記した本発明の熱処理装置によれば、発熱体
から放射された熱線を物体に形成された複数の微細な凹
凸によって屈折させ、その進行方向を変えることができ
る。そして、その熱線を分散させ被加熱物の面内に均一
に照射することができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

【００１５】（実施例１）図１は本発明の一実施例であ
る熱処理装置の構成を説明するための説明図、図２は図
１の熱処理装置の要部断面図である。

【００１６】本実施例１の熱処理装置は、例えば図１に
示すアッシング装置１ａである。このアッシング装置１
ａは、処理室２内の半導体ウエハ（被加熱物）３上に形
成された図示しないフォトレジスト（以下、単にレジス
トという）膜を、オゾンガス等のような反応ガス雰囲気
中において熱化学反応によって除去する装置である。

【００１７】半導体ウエハ３は、例えばシリコン（Ｓ
ｉ）単結晶からなる平面略円形状の薄板であり、その主
面を上に向けて載置台４上の突起部４ａによって点接触
状態で支持されている。

【００１８】半導体ウエハ３の主面上方には、例えばハ
ロゲンランプ等のようなランプ（発熱体）５ａが複数並
設されている。このランプ５ａ群を取り囲み、ランプ室
６を形成する筐体７ａの内壁面には反射板（図示せず）
が設置されている。

【００１９】この反射板は、照射された光を半導体ウエ
ハ３側に反射するための機能部である。これにより、熱
処理の効率および半導体ウエハ３の主面内における加熱
温度の均一性を向上させることが可能となっている。

【００２０】このランプ５ａと、半導体ウエハ３との間
には、例えば透明な石英等からなる隔壁板（物体）８が
設置されている。そして、本実施例１のアッシング装置
１ａにおいては、この隔壁板８の表面に、図２に示すよ
うな複数の微細な凹凸が形成されている。

【００２１】これにより、本実施例１においは、アッシ
ング処理に際して、ランプ５ａから放射された熱線を、
図２の矢印で示すように、隔壁板８に形成された複数の
微細な凹凸によって屈折させ、その進行方向を変えるこ
とができ、その熱線を分散させ半導体ウエハ３の主面内
に均一に照射することが可能になっている。

【００２２】なお、隔壁板８の表面の複数の微細な凹凸
は、例えば金剛砂またはべんがら等を用いてすり磨くこ
とによって形成されている。

【００２３】図１のアッシング装置１ａにおいて、反応
ガスはガス導入管（ガス供給手段）９を通じて処理室２
内に供給されるようになっている。反応ガスは、例えば
オゾンガスが用いられる。また、処理室２内の反応ガス
は、排気管１０を通じてアッシング装置１ａの外部に排
出されるようになっている。

【００２４】このようなアッシング装置１ａを用いてレ
ジストアッシング処理を行う場合、例えば以下のように
する。

【００２５】まず、処理室２内の所定の位置に半導体ウ
エハ３を設定した後、ランプ５ａの電源を入れ、ランプ
５ａから放射された赤外線（熱線）を隔壁板８を介して
半導体ウエハ３に照射することにより、半導体ウエハ３
の主面およびその近傍を加熱する。この半導体ウエハ３
の主面およびその近傍の加熱温度は、例えば３００℃程
度である。

【００２６】この際、本実施例１においては、その赤外
線が隔壁板８の表面に形成された複数の微細な凹凸によ
って分散され半導体ウエハ３の主面内に均一に照射され
る。これにより、半導体ウエハ３の主面内における加熱
温度を均一にすることができるので、半導体ウエハ３の
全体の温度分布を均一にすることが可能となっている。

【００２７】続いて、例えばオゾンガス等のような反応
ガスを、ガス導入管９を通じて処理室２内に導入し、そ
の反応ガスを半導体ウエハ３の主面上に供給する。これ
により、半導体ウエハ３の主面上において熱化学反応を
生じさせ、これにより半導体ウエハ３の主面上のレジス
トを除去する。

【００２８】この際、本実施例１においては、半導体ウ
エハ３の主面内における加熱温度を均一にすることがで
きるので、半導体ウエハ３の主面内におけるレジストア
ッシング処理を均一に行うことが可能となっている。

【００２９】このように、本実施例１によれば、以下の
効果を得ることが可能となる。

【００３０】(1).ランプ５ａから放射された赤外線を隔
壁板８を介して半導体ウエハ３の主面に照射することに
より、その赤外線を隔壁板８の表面に形成された複数の
微細な凹凸によって屈折させ、その進行方向を変えるこ
とができる。そして、その赤外線を分散させ半導体ウエ
ハ３の主面内に均一に照射することが可能となる。

【００３１】(2).ランプ５ａ群を取り囲む筐体７ａの内
壁面に反射板を設置したことにより、熱処理の効率およ
び半導体ウエハ３の主面内における加熱温度の均一性を
向上させることが可能となる。

【００３２】(3).上記(1),(2) により、半導体ウエハ３
の主面内における加熱温度の均一性を向上させることが
できるので、半導体ウエハ３全体の温度均一性を向上さ
せることができ、その主面内におけるレジストアッシン
グ処理の均一性を向上させることが可能となる。

【００３３】(4).上記(1) 〜(3) により、半導体ウエハ
３の主面内におけるレジストアッシング処理の過不足の
発生を低減することができるので、半導体集積回路装置
の信頼性および歩留りを向上させることが可能となる。

【００３４】（実施例２）図３は本発明の他の実施例で
ある熱処理装置の構成を説明するための説明図である。

【００３５】本実施例２の熱処理装置は、図３に示すよ
うに、半導体ウエハ３の裏面側から加熱する構造のアッ
シング装置１ｂである。

【００３６】半導体ウエハ３は、その主面を上に向け支
持部４ｂに支持された状態で処理室２内に収容されてい
る。半導体ウエハ３の裏面側、すなわち、半導体ウエハ
３の下方には、隔壁板８を介してランプ５ａが設置され
ている。また、本実施例２においても、ランプ室６にお
ける筐体７ａの内壁面には反射板（図示せず）が設置さ
れている。なお、５ｖは、ランプ５ａの電源を示してい
る。

【００３７】隔壁板８の表面には、前記実施例１と同様
に、複数の微細な凹凸が形成されている。したがって、
本実施例２のアッシング装置１ｂにおいても、前記実施
例１と同様、ランプ５ａから放射された赤外線を分散さ
せ半導体ウエハ３の裏面内において均一に照射すること
が可能となっている。

【００３８】レジストアッシング処理の方法は、前記実
施例１と同様である。すなわち、本実施例２において
も、ランプ５ａから放射された赤外線を隔壁板８を介し
て半導体ウエハ３の裏面側に照射する。そして、これに
より、その赤外線を分散させ半導体ウエハ３の裏面内に
おいて均一に照射することができるので、半導体ウエハ
３の全体の温度分布を均一にした状態で加熱処理するこ
とが可能となっている。したがって、本実施例２におい
ても前記実施例１と同様の効果を得ることが可能とな
る。

【００３９】（実施例３）図４は本発明の他の実施例で
ある熱処理装置の構成を説明するための説明図である。

【００４０】本実施例３の熱処理装置は、例えば図４に
示すアニール装置１ｃである。このアニール装置１ｃ
は、処理室２内の半導体ウエハ３に対して熱処理を施す
ための装置である。

【００４１】半導体ウエハ３は、その主面を上に向けて
載置台４上の突起部４ａによって点接触状態で支持され
ている。ランプ５ａは、半導体ウエハ３の主面上方およ
び裏面下方の両方に配置されている。すなわち、本実施
例３のアニール装置１ｃは、半導体ウエハ３の両面から
加熱することが可能な構造となっている。また、ランプ
室６内には、前記実施例１，２と同様に反射板１１が設
置されている。

【００４２】なお、中空管１２の一端側には、蓋１３が
着脱自在に装着されており、ここから半導体ウエハ３を
中空管１２内に搬入したり、中空管１２の外に搬出した
りすることが可能となっている。

【００４３】本実施例３においては、処理室２が、例え
ば石英等からなる中空管１２によって形成されている。
そして、その中空管１２の外側面の全面に、前記実施例
１，２と同様に複数の微細な凹凸が形成されている。こ
れにより、前記実施例１，２と同様の効果を得ることが
可能となっている。

【００４４】ただし、本実施例３においては、中空管１
２の内側面に凹凸が形成されていない。これは、中空管
１２の内側面にその凹凸があると、その凹凸部分に反応
生成物等のような異物が付着し易くなり、その異物に起
因する不良発生率が高くなるからである。

【００４５】このようなアニール装置１ｃを用いたアニ
ール処理は、処理室２内に、例えば窒素ガス等のような
不活性ガスを導入した後、ランプ５ａから放射した赤外
線を中空管１２を介して半導体ウエハ３に照射すること
によって行う。この際、本実施例３においても、その赤
外線が中空管１２に形成された複数の微細な凹凸によっ
て分散され半導体ウエハ３の主面および裏面の両方の面
内に均一に照射される。したがって、本実施例３におい
ても前記実施例１，２と同様の効果を得ることが可能と
なる。

【００４６】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
１〜３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。

【００４７】例えば前記実施例１〜３においては、発熱
体をハロゲンランプと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種々変更可能であり、例え
ばアークランプでも良い。この場合を図５に示す。アニ
ール装置１ｄのランプ５ｂは、アークランプが用いられ
ている。ランプ室６の内壁面には反射板（図示せず）が
設けられている。ランプ５ｂと半導体ウエハ３の主面と
の間には、隔壁板８が設けられている。隔壁板８の表面
には、前記実施例１，２と同様に複数の微細な凹凸が形
成されている。

【００４８】また、前記実施例１〜３においては、複数
の微細な凹凸が隔壁板の表面全面または中空管の外側面
の全面に形成されている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、例えば隔壁板の表面の一部
または中空管の外側面の一部に形成しても良い。この
際、その複数の微細な凹凸を半導体ウエハを熱処理した
時の半導体ウエハ面内の温度分布に基づいて形成しても
良い。また、その温度分布に基づいて場所によって凹凸
の粗さ等を変えるようにしても良い。

【００４９】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背景となった利用分野であるアッシ
ング装置およびアニール装置に適用した場合について説
明したが、これに限定されず種々適用可能であり、例え
ばＣＶＤ装置またはエピタキシャル成長装置等のような
他の熱処理装置に適用することも可能である。

【００５０】

【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、
以下のとおりである。

【００５１】(1).本発明の半導体集積回路装置によれ
ば、発熱体から放射された熱線を物体に形成された複数
の微細な凹凸によって屈折させ、その進行方向を変える
ことができる。そして、その熱線を分散させ被加熱物の
面内に均一に照射することができる。したがって、被加
熱物の面内における加熱温度の均一性を向上させること
ができるので、被加熱物の全体の温度均一性を向上させ
ることができ、その面内における処理の均一性を向上さ
せることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である熱処理装置の構成を説
明するための説明図である。

【図２】図１の熱処理装置の要部断面図である。

【図３】本発明の他の実施例である熱処理装置の構成を
説明するための説明図である。

【図４】本発明の他の実施例である熱処理装置の構成を
説明するための説明図である。

【図５】本発明の他の実施例である熱処理装置の構成を
説明するための説明図である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ アッシング装置（熱処理装置） １ｃ，１ｄ アニール装置（熱処理装置） ２ 処理室 ３ 半導体ウエハ（被加熱物） ４ 載置台 ４ａ 突起部 ４ｂ 支持部 ５ａ，５ｂ ランプ（発熱体） ５ｖ 電源 ６ ランプ室 ７ａ 筐体 ８ 隔壁板（物体） ９ ガス導入管（ガス供給手段） １０ 排気管 １１ 反射板 １２ 中空管 １３ 蓋

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発熱体から放射される熱線によって被加
   熱物に対して熱処理を施す熱処理装置であって、前記発
   熱体と前記被加熱物との間に、前記熱線を通過させ、か
   つ、表面の少なくとも一部に複数の微細な凹凸を有する
   物体を介在させたことを特徴とする熱処理装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の熱処理装置において、前
   記熱線を前記被加熱物に対して反射する反射板を設けた
   ことを特徴とする熱処理装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の熱処理装置にお
   いて、前記発熱体が赤外線ランプであることを特徴とす
   る熱処理装置。
4. 【請求項４】 請求項１、２または３記載の熱処理装置
   において、前記物体が石英ガラスからなることを特徴と
   する熱処理装置。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか一項に記載の熱
   処理装置において、前記被加熱物が半導体ウエハである
   ことを特徴とする熱処理装置。
6. 【請求項６】 請求項５記載の熱処理装置は、前記半導
   体ウエハに対して加熱処理を施す空間を形成するための
   処理室内にオゾンガスを供給するためのガス供給手段を
   備え、前記半導体ウエハ上に形成されたフォトレジスト
   を熱化学反応によって除去するレジストアッシング機構
   を有することを特徴とする熱処理装置。