(57)【要約】【課題】表面に素子が形成された基板の急速加熱において温度のレイアウト依存性を抑制できる加熱を行うこと。【解決手段】本発明は、所定の素子が表面側に形成されるウェハＳを加熱対象としたランプ加熱装置１において、ウェハＳの表面側および裏面側の両方に配置される加熱用ランプ１１、１２と、ウェハＳの表面側に配置され、ウェハＳの表面と側面とを囲む状態に配置されるランプシールド２０とを備えるもので、このランプシールド２０によって、ウェハＳの表面側に配置された加熱用ランプ１１からの光を吸収しつつ、輻射熱をウェハＳの表面に効率良く伝えるようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の素子が表面側に形成される基板を加熱対象としたランプ加熱装置において、
前記基板の表面側および裏面側の両方に配置される加熱用ランプと、
前記基板の表面側に配置され、前記基板の表面と側面とを囲む状態に配置されるシールド部材と
を備えることを特徴とするランプ加熱装置。
【請求項２】
前記加熱用ランプを収納するチャンバと、
前記チャンバの内壁に設けられる反射板とを備えており、
前記シールド部材は、前記基板の表面側に配置された加熱用ランプから出射される光が直接もしくは前記反射板で反射して前記基板の表面に到達しないよう前記基板を囲んで配置される
ことを特徴とする請求項１記載のランプ加熱装置。
【請求項３】
前記シールド部材は、
前記基板の表面側を覆う表面側シールド部と、
前記基板の側面側を覆う側面側シールド部とから構成され、
前記側面側シールド部が前記基板の側面の裏面側端部以上を覆うよう配置される
ことを特徴とする請求項１記載のランプ加熱装置。
【請求項４】
前記シールド部材は、前記基板の表面側に配置された加熱用ランプからの光を吸収して輻射熱を前記基板の表面に伝える材質によって構成される
ことを特徴とする請求項１記載のランプ加熱装置。
【請求項５】
前記シールド部材は、ＳｉＣによって構成される
ことを特徴とする請求項１記載のランプ加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の素子を形成した基板に対して加熱用ランプから光を照射して急速加熱を行うランプ加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＲＴＰ（Rapid Thermal Process）技術はShallow Junction形成、サリサイド形成などＬＳＩ製造に広く用いられている。ＲＴＰは、主にランプ加熱が用いられている。ランプ加熱はランプからの光をウェハが吸収することによりなされる。
【０００３】
図２は、従来のランプ加熱装置を説明する模式断面図である。ウェハＳは上下に石英板２２の張られたチャンバ１０内に運ばれ、チャンバ１０の開口部が閉じられた後に、チャンバの上部および下部にある加熱用ランプ１１、１２で加熱される構造となっている。加熱用ランプ１１、１２から出射されるランプ光(赤外光)は石英板２２を透過する。加熱用ランプ１１、１２の後方には反射板２１が取り付けられておりランプ光を効率よくウェハＳに照射できるような構造になっている。ウェハＳの下部には温度測定用のパイロメータ２３が取り付けられており、通常は閉ループ制御にて加熱処理される。
【０００４】
従来のランプ加熱装置としては、光照射熱処理温度のウェハ面内均一性を向上させるため、ウェハの表面側と裏面側とで別個の処理室を設け、ウェハの裏面側の処理室のみに光源を設ける構成がある。また、特許文献１では、ウェハの表面温度を均一にする観点から、処理容器に収納されたウェハの上面側と下面側とに均熱板を設ける構成が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−３２１５４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、ランプ加熱はランプからの光をウェハが吸収することによってなされ、高速昇降温に有効な技術である。しかし、次のような問題がある。すなわち、ウェハ面上にはさまざまなパターンレイアウトが存在し、それぞれが違った膜構造、不純物濃度を持っている。したがって、局所的に光の吸収量（処理温度）が異なるという現象が生じる。つまり、温度のレイアウト依存性が生じることになる。
【０００７】
温度のレイアウト依存性が生じた場合の問題点を例として挙げる。Ｎｉサリサイド形成のアニールにランプ加熱を使用した場合、パターンによって加熱温度が異なることにより、あるパターンで局所的に温度が上昇した状態でＮｉサリサイドが異常に成長することがある。近年、デバイスの微細化に伴い拡散層も薄くなってきており、Ｎｉサリサイドの異常成長はJunction Leakの原因となる場合がある。
【０００８】
また、特許文献１に示すように、ウェハの上下にＳｉＣのLINER（均熱板）を置く方法も提案されているが、ウェハ表面側への回り込みは防げない。このようなランプ加熱の問題点を解決するために、ヒータ加熱による熱対流や熱輻射による方法も考えられているが、これらの加熱方式では高速昇温が難しいという問題が残る。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、このような課題を解決するために成されたものである。すなわち、本発明は、所定の素子が表面側に形成される基板を加熱対象としたランプ加熱装置において、基板の表面側および裏面側の両方に配置される加熱用ランプと、基板の表面側に配置され、基板の表面と側面とを囲む状態に配置されるシールド部材とを備えるものである。
【００１０】
このような本発明では、所定の素子が形成された基板の表面側に配置された加熱用ランプからの光をシールド部材によって吸収し、基板の表面側には加熱用ランプからの光を直接当てずにシールド部材からの輻射熱によって加熱する。一方、基板の裏面側には裏面側に配置した加熱用ランプからの光を直接当てることができる。これにより、所定の素子が形成された基板の表面側における加熱温度の均一化を図りつつ、基板の裏面側から急速に加熱を行うことができるようになる。
【００１１】
ここで、本発明のランプ加熱装置としては、加熱用ランプを収納するチャンバと、チャンバの内壁に設けられる反射板とを備えており、シールド部材が、基板の表面側に配置された加熱用ランプから出射される光が直接もしくは反射板で反射して基板の表面に到達しないよう基板を囲んで配置されるものである。
【００１２】
これにより、基板の表面側に配置した加熱用ランプから出射される光のうち、直接基板の表面に向かうものと、反射板で反射して基板の表面に向かうものとの両方をシールド部材で遮ることができ、基板の表面側の加熱温度を不均一にする要因を排除できるようになる。
【００１３】
上記シールド部材の構成を実現するため、本発明では、シールド部材として、基板の表面側を覆う表面側シールド部と、基板の側面側を覆う側面側シールド部とから構成し、側面側シールド部が基板の側面の裏面側端部以上を覆うよう配置するものである。これにより、基板の表面側に配置された加熱用ランプからの光が側面側から回り込んでくることを防止できるようになる。
【００１４】
また、シールド部材として、基板の表面側に配置された加熱用ランプからの光を吸収して輻射熱を基板の表面に伝える材質（例えばＳｉＣ）によって構成することで、基板の表面側に配置された加熱用ランプからの光を吸収しつつ、輻射熱を基板の表面に効率良く伝えることができる。
【発明の効果】
【００１５】
したがって、本発明によれば、次のような効果がある。すなわち、ランプ加熱時に生じる、ウェハの膜構造およびパターンに依存した光の吸収量の違いによる、処理温度のレイアウト依存性を抑制することが可能となる。例えば、Ｎｉサリサイド形成のアニールにランプ加熱を使用した場合、パターンによって加熱温度が異なることがなくなるので、あるパターンで局所的に温度が上昇してＮｉシリサイドが異常に成長することを防止できる。これにより、信頼性の高い半導体装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。なお、以下で説明する実施の形態の構成は単に例示であり、本発明をその実施の形態の構成に限定することを意図するものではない。
【００１７】
図１は、本実施形態に係るランプ加熱装置の構成を示す模式断面図である。すなわち、本実施形態のランプ加熱装置１は、加熱対象となるウェハ（基板）Ｓの表面側および裏面側の両方に配置される加熱用ランプ１１、１２と、ウェハＳの表面側に配置され、ウェハＳの表面と側面とを囲む状態に配置されるランプシールド２０とを主要構成として備えている。なお、ここでウェハＳの表面とは主要な素子が形成される面のことを言う。
【００１８】
ランプ加熱装置１の全体としては、加熱用ランプ１１、１２および加熱対象のウェハＳを内部に配置するチャンバ１０と、チャンバ１０の内壁に取り付けられる反射板２１と、加熱用ランプ１１、１２とウェハＳとの間に配置される石英板２２と、温度測定用のパオロメータ２３とを備えている。
【００１９】
チャンバ１０は箱形もしくは円筒形であり、アルミニウム等の金属性もしくは石英等のガラス製で構成されている。チャンバ１０には開閉可能なウェハ導入用ドア１０ａが設けられており、このウェハ導入用ドア１０ａを開閉することでウェハＳのチャンバ１０内への搬入、チャンバ１０外への搬出を行う。
【００２０】
チャンバ１０内の下側の石英板２２の上にはサセプタ２４が取り付けられており、このサセプタ２４の上に加熱対象となるウェハＳが配置される。上下の石英板２２は、ウェハＳを加熱するための空間を仕切るもので、加熱用ランプ１１、１２から出射される光を十分透過できるようになっている。
【００２１】
また、加熱用ランプ１１、１２の周辺であるチャンバ１０の内面は反射板２１によって覆われているため、加熱用ランプ１１、１２から放射状に出射する光を反射板２１で反射させて、加熱対象となるウェハＳへ導くことができる。
【００２２】
なお、本実施形態においてチャンバ１０の側面には加熱用ランプは配置されていないので、ここは石英等のランプ光を透過する部材である必要はなく、水冷されたアルミニウムなどの金属でも可能である。つまり、チャンバ１０の上下面のみ石英板２１が必要である。
【００２３】
チャンバ１０のウェハＳの裏面側に当たる部分には温度測定用のパイロメータ２３が設置される。温度測定はパイロメータ２３の他にウェハＳに接触する熱電対で行う場合もある。
【００２４】
ウェハＳは、図の左側に示すチャンバ１０に設けられたウェハ導入用ドア１０ａから石英チャンバ１０に挿入される。挿入されたウェハＳは、チャンバ１０内で石英製のサセプタ２４によって支えられる。サセプタ２４はランプ光を透過させるために石英製となっている。また、温度の均一性に影響するため極力サセプタ２４とウェハＳとの接触面積を減らす必要があり、３点以上の点接触でウェハを支えている。
【００２５】
チャンバ１０内に置かれたウェハＳの表面側には円筒形のランプシールド２０が配置されている。ランプシールド２０は例えばＳｉＣ（シリコンカーバイド）やＣ（カーボン）によって構成される。また、ランプシールド２０はウェハＳと同様に石英製など土台２５により支えられている。ウェハＳの搬送時にはランプシールド２０が上方向に動くか、サセプタ２４が下方向に動くことによりランプシールド２０と搬送系とが干渉しないような構造となっている。また、搬送後はランプシールド２０内にウェハＳが入るようになる。
【００２６】
図２は、ランプシールドの構成を説明する模式斜視図である。ランプシールド２０は、ウェハＳの表面側を覆うための表面側シールド部２０ａと、ウェハＳの側面側を覆うための側面側シールド部２０ｂとから構成され、これらによってウェハＳの表面から側面にかけて囲むことができる円筒形を成している。
【００２７】
このランプシールド２０によって、ウェハＳの表面から側面の裏面側端部以上を覆うようになっており、ウェハＳの表面側に配置される加熱用ランプ１１からの光が直接もしくは反射して側面側から回り込んでウェハＳの表面に届かないよう防御することができる。
【００２８】
また、ランプシールド２０を支える土台２５は、側面側シールド部２０ｂの下端を支える断面視略Ｌ字型の基台であり、側面側シールド部２０ｂの円周に沿って設けられているが、一部に開口が設けられている。この開口部分よりウェハＳの出し入れを行うことができる。
【００２９】
ランプシールド２０によって囲まれる状態でウェハＳがチャンバ１０に入った後は、チャンバ１０のウェハ導入用ドア１０ａを閉める。ウェハ導入用ドア１０ａはチャンバ１０内の雰囲気の気密性を高めるために金属製でできている。ただし、金属汚染を防ぐために水冷など冷却がなされている。
【００３０】
このようなランプ加熱装置１によってウェハＳの加熱を行うには、先ず、ウェハ導入ドア１０ａを開けて、ウェハＳをチャンバ１０内に搬入し、サセプタ２４の上に載置する。この際、ランプシールド２０が搬送系と干渉しないようにする。例えば、ランプシールド２０を上昇しておいたり、反対にサセプタ２４を下降しておいたりした状態でウェハＳを搬入する。また、ランプシールド２０の土台２５の開口部からウェハＳを挿入する。ウェハＳをサセプタ２４上に載置した後は、ランプシールド２０によってウェハＳの表面側および側面側を囲むように配置する。
【００３１】
次に、ウェハ導入用ドア１０ａを閉じて、プロセスガス導入口からチャンバ１０内にプロセスガスを送り込み、チャンバ１０内の雰囲気を置換した後、加熱用ランプ１１、１２に通電してランプ加熱を開始する。
【００３２】
このランプ加熱では、ウェハＳの裏面側には加熱用ランプ１２から出射する光が直接照射される。したがって、ウェハＳの裏面側はランプ光を吸収して高速で加熱される。この時、ウェハＳの裏面には素子のパターンが無い（もしくは非常に少ない）ので、パターンの影響によって局所的に温度の加熱が異なるというレイアウト依存性は起こらず、ウェハＳの面内を均一に加熱できる。
【００３３】
一方、素子のパターンが形成されたウェハＳの表面側はランプシールド２０によって覆われているため、表面側の加熱用ランプ１１から出射した光が直接照射されることはない。また、ウェハＳは円筒形のランプシールド２０内にあるので、チャンバ１１内の反射板２１で反射してきたランプ光がウェハＳの側面側から回り込んでウェハＳの表面まで達することもない。
【００３４】
ところで、ランプシールド２０自体は、例えばＳｉＣ製であるためランプ光の反射率が低い反面、ランプ光の吸収率が高いので高温になる。ウェハＳの表面側の加熱は高温になったＳｉＣ製のランプシールド２０からの輻射熱のみにより行われることになる。したがって、ウェハＳの表面は、ランプ光の吸収による加熱はなく、ランプシールド２０からの輻射熱のみによって加熱されることから、ウェハＳの表面の加熱もパターンレイアウトに依存なく加熱されることになる。
【００３５】
そして、ウェハＳの全体の温度はパイロメータ２３や熱電対などの温度モニターにより逐次検出されており、閉ループ制御により加熱用ランプ１１、１２のパワーを制御して加熱処理が行われる。
【００３６】
ここで、ランプシールド２０によってウェハＳの表面へランプ光が反射によって回り込むことを確実に防止するためには、ランプシールド２０とウェハＳの表面との隙間を極力小さくすることが望ましい。また、ランプシールド２０の側面側シールド部２０ａは、ウェハＳの側面の裏面側端部以上を覆うようにする。これにより、ランプ光の回り込みを更に防止することができる。
【００３７】
所定時間、加熱用ランプ１１、１２からランプ光を照射した後は、加熱用ランプ１１、１２への通電を止め、ウェハ導入用ドア１０ａを開けてチャンバ１０内からウェハＳを取り出す。
【００３８】
以上、本実施形態のランプ加熱装置１により、ウェハＳをレイアウト依存性無く急速に加熱することが可能となる。例えば、数秒の加熱によってウェハＳを１１００℃程度まで均一に加熱することができる。また、ウェハＳの表裏面から加熱されるので、片面のみの加熱にくらべて効率的に加熱される。さらに、ウェハＳの裏面にランプ光が直接照射され、このランプ光の吸収によって加熱が行われることから、昇温が従来の両面ランプ加熱に比べて遅くなることはない。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本実施形態に係るランプ加熱装置を説明する模式断面図である。
【図２】ランプシールドを説明する模式斜視図である。
【図３】従来例を説明する模式断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１…ランプ加熱装置、１０…チャンバ、１１…加熱用ランプ、１２…加熱用ランプ、２０…ランプシールド、２０ａ…表面側シールド部、２０ｂ…側面側シールド部、２１…反射板、２２…石英板、２３…パイロメータ、２４…サセプタ、２５…土台
【図１】
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【図２】
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【図３】
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