(57)【要約】      （修正有）【課題】ランプ式の半導体ウェハ熱処理装置において、消費電力を少なくする。【解決手段】半導体ウェハ熱処理装置は、半導体ウェハ１を載置するステージ１２と、ステージ１２の上方を移動可能であり、半導体ウェハ１を加熱するランプ式の加熱機構２０とを具備する。加熱機構２０が有する加熱源は、横幅が半導体ウェハ１より短く、縦幅が半導体ウェハ１より長く、加熱機構２０を横幅に略平行な方向に案内する案内機構２２が設けられている。ステージ１２は、ガス供給口３０から供給される不活性ガスの噴出力を、回転の動力源として回転する。【選択図】図１
2006165221.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェハを載置するステージと、
前記ステージの上方を移動可能であり、前記半導体ウェハを加熱するランプ式の加熱機構と、
を具備する半導体ウェハ熱処理装置。
【請求項２】
前記加熱機構が有する加熱源は、横幅が前記半導体ウェハより短く、縦幅が前記半導体ウェハより長く、
更に、前記加熱機構を前記横幅に略平行な方向に案内する案内機構を具備する請求項１に記載の半導体ウェハ熱処理装置。
【請求項３】
前記ステージの周囲に配置された補助加熱機構を更に具備する請求項１又は２に記載の半導体ウェハ熱処理装置。
【請求項４】
前記ステージを回転させる回転機構を更に具備する請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体ウェハ熱処理装置。
【請求項５】
前記半導体ウェハに不活性ガスを供給するガス供給口を具備し、
前記回転機構は、前記ガス供給口から供給される不活性ガスが吹き付けられて回転する回転部材を有する請求項４に記載の半導体ウェハ熱処理装置。
【請求項６】
半導体ウェハを載置するステージと、
前記ステージを回転させる回転機構と、
前記ステージ上の前記半導体ウェハの全面を加熱する加熱機構と、
前記半導体ウェハに不活性ガスを供給するガス供給口と、
を具備し、
前記回転機構は、前記ガス供給口から供給される不活性ガスが吹き付けられて回転する回転部材を有する半導体ウェハ熱処理装置。
【請求項７】
前記ガス供給口は、前記ステージの下方に位置し、
前記回転部材は、ステージの回転軸又は前記ステージの下面に、前記回転軸と同心となるように設けられている請求項５又は６に記載の半導体ウェハ熱処理装置。
【請求項８】
半導体ウェハを載置するステージと、
前記ステージの上方に位置し、前記半導体ウェハの全面を加熱する加熱機構と、
前記ステージの周囲に位置し、前記半導体ウェハの周辺部を加熱する補助加熱機構と、
を具備する半導体ウェハ熱処理装置。
【請求項９】
半導体ウェハの上方に位置し、横幅が前記半導体ウェハより短く、縦幅が前記半導体ウェハより長い加熱機構と、
半導体ウェハを載置するステージと、
前記ステージを回転させる回転機構と、
を具備する半導体ウェハ熱処理装置。
【請求項１０】
ランプ式の加熱機構を、移動機構を用いて前記半導体ウェハ上を移動させることにより、前記半導体ウェハの全面を加熱する、半導体ウェハの熱処理方法。
【請求項１１】
半導体ウェハを載置したステージを、前記半導体ウェハの周囲に不活性ガスを供給するガス供給口からのガス噴出力により回転させつつ、前記半導体ウェハを加熱する、半導体ウェハの熱処理方法。
【請求項１２】
不純物が導入された半導体ウェハを熱処理して活性化する工程を具備し、
前記半導体ウェハを熱処理する工程において、ランプ式の加熱機構を、移動機構を用いて前記半導体ウェハ上を移動させることにより、前記半導体ウェハの全面を加熱する、半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハ熱処理装置、半導体ウェハの熱処理方法、及び半導体装置の製造方法に関する。特に本発明は、消費電力の量を少なくすることができる半導体ウェハ熱処理装置、半導体ウェハの熱処理方法、及び半導体装置の製造方法に関する。また本発明は、半導体ウェハの外周部を浮き上がりにくくした半導体ウェハ熱処理装置、半導体ウェハの熱処理方法、及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５は、従来の半導体ウェハ熱処理装置の構成の一例を説明する為の断面図である。本図に示す半導体ウェハ熱処理装置はランプ式のアニール装置であり、ランプユニット１２０を有している。ランプユニット１２０は、下面の平面形状が略円形であり、下面全面に、複数のハロゲンランプ１２１を有している。ランプユニット１２０の下方には、石英製のチャンバー１１０が配置されている。チャンバー１１０の内部には、シリコンウェハ１０１を載置するためのステージ１１２が設けられている。ステージ１１２の平面形状は略円形であり、回転軸１１２ａを中心に、モーター（図示せず）によって、例えば６０ｒｐｍで回転する。
【０００３】
ステージ１１２の内部には、径方向に沿って複数の温度計１１４が埋め込まれており、これら複数の温度計１１４の測定結果が、複数のハロゲンランプ１２１それぞれの出力にフィードバックされることにより、シリコンウェハ１０１が均一に加熱されるようになっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した従来の半導体ウェハ熱処理装置は、消費される電気が大きく、その削減が望まれている。また、半導体ウェハを上面から加熱しているため、ウェハの外周部が熱応力によって浮き上がることがあった。
【０００５】
本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、消費電力の量を少なくすることができる半導体ウェハ熱処理装置、半導体ウェハの加熱方法、及び半導体装置の製造方法を提供することにある。また本発明は、半導体ウェハの外周部を浮き上がりにくくした半導体ウェハ熱処理装置、半導体ウェハの加熱方法、及び半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明にかかる半導体ウェハ熱処理装置は、半導体ウェハを載置するステージと、
前記ステージの上方を移動可能であり、前記半導体ウェハを加熱するランプ式の加熱機構とを具備する。
【０００７】
この半導体ウェハ熱処理装置によれば、ランプ式の加熱機構は、ステージの上方を移動可能であるため、従来と比べて小さくても、半導体ウェハの全面を加熱することができる。従って、従来と比べて加熱機構で消費される電力量を削減することができる。
【０００８】
加熱機構が有する加熱源は、横幅が半導体ウェハより短く、縦幅が半導体ウェハより長く、更に、加熱機構を横幅に略平行な方向に案内する案内機構を具備してもよい。
【０００９】
ステージの周囲に配置された補助加熱機構を更に具備してもよい。これにより、半導体ウェハの周辺部は、補助加熱機構により加熱されるため、従来と比べて浮き上がりにくくなる。
【００１０】
ステージを回転させる回転機構を更に具備してもよい。このようにすると、半導体ウェハは更に均一に加熱される。なお、半導体ウェハに不活性ガスを供給するガス供給口を具備し、回転機構は、ガス供給口から供給される不活性ガスが吹き付けられて回転する回転部材を有してもよい。このようにすると、ステージを回転させるためのモーターが不要になるため、更に消費電力を削減することができる。
【００１１】
本発明に係る半導体装置は、半導体ウェハを載置するステージと、
前記ステージを回転させる回転機構と、
前記ステージ上の前記半導体ウェハの全面を加熱する加熱機構と、
前記半導体ウェハに不活性ガスを供給するガス供給口と、
を具備し、
前記回転機構は、前記ガス供給口から供給される不活性ガスが吹き付けられて回転する回転部材を有する。
【００１２】
ガス供給口は、ステージの下方に位置し、回転部材は、ステージの回転軸又はステージの下面に、回転軸と同心となるように設けられていてもよい。
【００１３】
本発明に係る他の半導体ウェハ熱処理装置は、半導体ウェハを載置するステージと、
前記ステージの上方に位置し、前記半導体ウェハの全面を加熱する加熱機構と、
前記ステージの周囲に位置し、前記半導体ウェハの周辺部を加熱する補助加熱機構とを具備する。
【００１４】
この半導体ウェハ熱処理装置によれば、半導体ウェハの周辺部は、補助加熱機構によって加熱されるため、従来と比べて半導体ウェハの周辺部の浮き上がりが抑制される。
【００１５】
本発明に係る他の半導体ウェハ熱処理装置は、半導体ウェハの上方に位置し、横幅が前記半導体ウェハより短く、縦幅が前記半導体ウェハより長い加熱機構と、
半導体ウェハを載置するステージと、
前記ステージを回転させる回転機構とを具備する。
【００１６】
この半導体ウェハ熱処理装置によれば、加熱機構の横幅が半導体ウェハより短くても、半導体ウェハが回転するため、半導体ウェハの全面が加熱機構によって加熱される。従って、従来と比べて加熱機構が消費する電力の量を削減することができる。
【００１７】
本発明に係る半導体ウェハの熱処理方法は、ランプ式の加熱機構を、移動機構を用いて前記半導体ウェハ上を移動させることにより、前記半導体ウェハの全面を加熱する。
【００１８】
本発明に係る半導体ウェハの熱処理方法は、半導体ウェハを載置したステージを、前記半導体ウェハの周囲に不活性ガスを供給するガス供給口からのガス噴出力により回転させつつ、前記半導体ウェハを加熱する。
【００１９】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、不純物が導入された半導体ウェハを熱処理して活性化する工程を具備し、
前記半導体ウェハを熱処理する工程において、ランプ式の加熱機構を、移動機構を用いて前記半導体ウェハ上を移動させることにより、前記半導体ウェハの全面を加熱する。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１（Ａ）は、第１の実施形態に係るランプ式の半導体ウェハ熱処理装置の平面図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。この半導体ウェハ熱処理装置は、石英製のチャンバー１０の内部に、シリコンウェハ１を載置する窒化シリコン製のステージ１２を有している。チャンバー１０の内部には、図示しない配管を経由して不活性ガス（例えば窒素）が導入される。ステージ１２は円板状であり、その下面中心には回転軸１２ａが固定されている。回転軸１２ａは、モーター（図示せず）に繋がっており、このモーターによって回転軸１２ａ及びステージ１２は、例えば３０ｒｐｍ以上１２０ｒｐｍ以下の速度で回転する。
【００２１】
チャンバー１０の上方には、長尺状のランプユニット２０が配置されている。ランプユニット２０の幅はシリコンウェハ１の直径より短く、長さはチャンバー１０より長い。ランプユニット２０は、複数のハロゲンランプを長手方向に連続して配置した構造をしている。ランプユニット２０は、図示しない動力源により、チャンバー１０の周囲に配置されたガイドレール２２に沿って、ステージ１２の上方をランプユニット２０の幅方向に往復移動する。これにより、ランプユニット２０は、シリコンウェハ１の全面を加熱することができる。ランプユニット２０の移動速度は、図示しない制御部によって制御されており、例えばシリコンウェハ１の加熱温度によって変わる。
【００２２】
チャンバー１０は、直方体の上部を４方に広げた形状をしている。広がった部分１０ａの下方には、それぞれ補助ハロゲンランプ１６が全周にわたって配置されている。補助ハロゲンランプ１６は、ステージ１２上のシリコンウェハ１の周辺部を補助的に加熱することにより、シリコンウェハ１の周辺部の浮き上がりを抑制する。なお、補助ハロゲンランプ１６は、それぞれ図示しない制御部によって制御されている。
【００２３】
また、ステージ１２の内部には、複数の温度計１４が埋め込まれている。これらの温度計１４は、ステージ１２の温度分布を測定するためのものであり、その測定結果は制御部（図示せず）に出力される。制御部は、ステージ１２の温度分布を、ランプユニット２０が有する複数のハロゲンランプそれぞれの出力、及びランプユニット２０の移動にフィードバックし、ステージ１２の温度が均一になるようにする。
【００２４】
なお、この半導体ウェハ熱処理装置は、半導体装置の製造工程のうち、例えば半導体ウェハに導入された不純物を活性化するための熱処理工程、又はポリシリコン配線とその上に形成されたチタンとを反応させてサリサイド化させるための熱処理工程に用いられる。不純物が導入された領域としては、例えばソース及びドレインとして機能する不純物領域、及びこの不純物領域に隣接する低濃度不純物領域（ＬＤＤ領域）がある。
【００２５】
以上のように、本実施形態によれば、ランプユニット２０を、シリコンウェハ１の上方を往復移動させている。このため、ランプユニット２０が有するハロゲンランプの幅はシリコンウェハ１の直径より短くしても、シリコンウェハ１の全面が加熱される。従って、従来と比べてハロゲンランプが消費する電力量を少なくすることができる。
【００２６】
また、シリコンウェハ１を載置するステージ１２の内部に、複数の温度計１４を設けてステージ１２の温度分布を測定している。そして、この温度分布が均一になるように制御部がハロゲンランプの出力及びランプユニット２０の移動を制御する。従って、シリコンウェハ１の全面を均一に加熱することができる。
また、シリコンウェハ１の周辺部は、補助ハロゲンランプ１６によって加熱されているため、シリコンウェハ１の周辺部の浮き上がりを抑制することができる。
【００２７】
図２は、第２の実施形態に係る半導体ウェハ熱処理装置の構成を説明する為の断面図である。本実施形態に係る半導体ウェハ熱処理装置の構成及び動作は、ステージ１２が不活性ガス（例えば窒素）の噴出力を動力源としている点を除いて、第１の実施形態と同一である。以下、第１の実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
【００２８】
本実施形態において、チャンバー１０の側面には、不活性ガスをチャンバー１０内に導入する配管３０が取り付けられている。配管３０の先端はチャンバー１０の内部に延伸し、ステージ１２の下面近傍に位置している。
【００２９】
ステージ１２の下面には歯車状の回転部材１２ｂが設けられている。回転部材１２ｂの歯は、配管３０から供給される不活性ガスが吹き付けられて回転するように、板状になっている。
【００３０】
そして、半導体ウェハ熱処理装置を動作させるとき、配管３０からチャンバー１０内部に不活性ガスが供給される。このとき、配管３０から供給される不活性ガスは、回転部材１２ｂの歯を押して、回転軸１２ａを中心に、回転部材１２ｂ、ステージ１２及びシリコンウェハ１を回転させる。なお、配管３０単独では不活性ガスの供給量が不足する場合、チャンバー１０には、他の配管が設けられる。
【００３１】
本実施形態によっても第１の実施形態と同一の効果を得ることができる。また、ステージ１２の下面に、配管３０から供給される不活性ガスの噴出力を回転力に変換する歯車状の回転部材１２ｂを設けたため、ステージ１２を回転させるためのモーターが不要になる。従って、更に消費電力を削減することができる。
【００３２】
図３は、第３の実施形態に係る半導体ウェハ熱処理装置の構成を説明する為の断面図である。本実施形態に係る半導体ウェハ熱処理装置は、ヒーターの構成及び動作、ならびにチャンバー１０が略直方体である点を除いて、第２の実施形態と同一である。以下、第２の実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
【００３３】
本実施形態において、半導体ウェハ熱処理装置は、チャンバー１０の上方に略円板状のランプユニット２４を有している。ランプユニット２４は、下面の全面に分布する複数のハロゲンランプ（図示せず）を有しており、ステージ１２上のシリコンウェハ１の全面を同時に加熱することができる。これら複数のハロゲンランプは、複数のエリア単位でグループ化されており、これらグループごとに制御部（図示せず）によって制御される。
なお、本実施形態においても、補助ハロゲンランプ１６が設けられている。
【００３４】
本実施形態によっても、ステージ１２の下面に、配管３０から供給される不活性ガスの噴出力を回転力に変換する歯車状の回転部材１２ｂを設けたため、ステージ１２を回転させるためのモーターが不要になる。従って、更に消費電力を削減することができる。
また、補助ハロゲンランプ１６が設けられているため、ステージ１２上のシリコンウェハ１の周辺部が補助的に加熱され、シリコンウェハ１の周辺部の浮き上がりが抑制される。
【００３５】
図４（Ａ）は、第４の実施形態に係る半導体ウェハ熱処理装置の構成を説明する為の平面図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。本実施形態は、ランプユニット２０が、固定治具２６によって、ステージ１２の略中央部上に位置するように固定されている点を除いて、第２の実施形態と同一である。本実施形態では、配管３０から導入される不活性ガスによってステージ１２及びシリコンウェハ１が回転することにより、シリコンウェハ１の全面がランプユニット２０によって加熱される。他の構成は第２の実施形態と同一であるため、第２の実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。
【００３６】
本実施形態においても第２の実施形態と同一の効果を得ることができる。また、ランプユニット２０を往復移動させなくてもよいため、消費電力を更に削減することができる。
【００３７】
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】（Ａ）は、第１の実施形態に係るランプ式の半導体ウェハ熱処理装置の平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ断面図。
【図２】第２の実施形態に係る半導体ウェハ熱処理装置の構成を説明する為の断面図。
【図３】第３の実施形態に係る半導体ウェハ熱処理装置の構成を説明する為の断面図。
【図４】（Ａ）は、第４の実施形態に係るランプ式の半導体ウェハ熱処理装置の平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ断面図。
【図５】従来の半導体ウェハ熱処理装置の構成の一例を説明する為の断面図。
【符号の説明】
【００３９】
１，１０１…シリコンウェハ、１０，１１０…チャンバー、１２，１１２…ステージ，１２ａ，１１２ａ…回転軸、１２ｂ…回転部材、１４，１１４…温度計、１６…補助ハロゲンランプ、２０，２４，１２０…ランプユニット、２２…ガイドレール、２６…固定治具、３０…配管、１２１…ハロゲンランプ
【図１】
2006165221.tif 000003
【図２】
2006165221.tif 000004
【図３】
2006165221.tif 000005
【図４】
2006165221.tif 000006
【図５】
2006165221.tif 000007