(57)【要約】【課題】半導体ウェハの面内、ウェハ間、及びロット間で半導体ウェハの温度がばらつくことを抑制できる半導体製造装置を提供する。【解決手段】本発明に係る半導体製造装置は、内部に半導体ウェハ１が搬入されるチャンバー１０と、チャンバー１０の周囲に位置し、放射光によりチャンバー１０に搬入された半導体ウェハ１を加熱するランプ４０と、チャンバー１０内で半導体ウェハ１を支持するウェハ支持部材２０と、ウェハ支持部材２０に固定されており、ランプ４０からの放射光を透過しない物質により形成されており、ランプ４０からの放射光により加熱される被加熱部材３０と、被加熱部材３０の温度を測定する温度計５２と、温度計５２の測定結果に基づいてランプ４０の出力を制御する制御部５０とを具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に半導体ウェハが搬入されるチャンバーと、
前記チャンバーの周囲に位置し、前記チャンバーに搬入された半導体ウェハを放射光により加熱するランプと、
前記チャンバー内で半導体ウェハを支持するウェハ支持部材と、
前記ウェハ支持部材に固定されており、前記放射光を透過しない物質により形成されており、前記放射光により加熱される被加熱部材と、
前記被加熱部材の温度を測定する温度計と、
前記温度計の測定結果に基づいて前記ランプの出力を制御する制御部と、
を具備する半導体製造装置。
【請求項２】
前記温度計は熱電対型温度計であり、先端が前記被加熱部材に当接又は挿入されている請求項１に記載の半導体製造装置。
【請求項３】
前記温度計は放射温度計である請求項１に記載の半導体製造装置。
【請求項４】
前記被加熱部材は、前記半導体ウェハと同一の材料により形成されている請求項１に記載の半導体製造装置。
【請求項５】
前記半導体ウェハは、上面に半導体装置が形成され、
前記被加熱部材は、前記半導体ウェハの下面と前記チャンバーの間に配置されている請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体製造装置。
【請求項６】
前記被加熱部材は、前記半導体ウェハの端面に対面する位置に配置されている請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体製造装置。
【請求項７】
チャンバー及び該チャンバーの周囲に位置するランプを具備する半導体製造装置を用いた半導体装置の製造方法であって、
前記ランプからの放射光を透過しない物質により形成され、前記放射光により加熱される被加熱部材を、半導体ウェハを支持する支持部材に取り付け、
チャンバーの内部で半導体ウェハを前記支持部材によって支持された状態にして、
前記放射光により、前記半導体ウェハ及び前記被加熱部材を加熱し、
前記被加熱部材の温度を測定し、該測定結果に基づいて前記ランプの出力を制御しつつ、前記半導体ウェハを熱処理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、半導体ウェハを熱処理する半導体製造装置及び半導体装置の製造方法に関する。特に本発明は、半導体ウェハの面内、ウェハ間、及びロット間で半導体ウェハの温度がばらつくことを抑制できる半導体製造装置及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５（Ａ）は、従来の半導体製造装置の構成の第１例を説明するための断面概略図である。本図に示す半導体製造装置は、ハロゲンランプ１４０で半導体ウェハ１００を加熱することにより、半導体ウェハ１００に熱処理を行う装置である。半導体ウェハ１００は、石英製の支持部材１２０に支持された状態で、石英チャンバー１１０の内部に搬入されている。
【０００３】
半導体ウェハ１００の端部には、熱電対型温度計１５２の先端が当接している。熱電対型温度計１５２の測定結果は制御部１５０に出力される。制御部１５０は、熱電対型温度計１５２の測定結果に基づいて、ハロゲンランプ４０の出力を制御する（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
図５（Ｂ）は、従来の半導体製造装置の構成の第２例を説明するための断面図である。本図に示す半導体製造装置は、熱電対型温度計１５２の代わりに放射温度計１５４が用いられている点を除いて、上記した第１例と同様の構成を有している。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１６３０７０号公報（第３段落）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記した第１例に係る半導体製造装置では、熱電対型温度計の先端を半導体ウェハに当接させている。このため、半導体ウェハのうち熱電対型温度計の先端が当接している部分の温度は、他の部分と比べて低くなっていた。
【０００７】
また、一般的に半導体の放射率は、半導体に含まれる不純物の濃度によって変化する。また半導体ウェハに導入された不純物の濃度は、ウェハ間又はロット間である程度ばらつく。このため、上記した第２例に係る半導体製造装置では、半導体ウェハの温度がウェハ間又はロット間でばらついていた。
【０００８】
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、半導体ウェハの面内、ウェハ間、及びロット間で半導体ウェハの温度がばらつくことを抑制できる半導体製造装置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】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明に係る半導体製造装置は、内部に半導体ウェハが搬入されるチャンバーと、
前記チャンバーの周囲に位置し、前記チャンバーに搬入された半導体ウェハを放射光により加熱するランプと、
前記チャンバー内で半導体ウェハを支持するウェハ支持部材と、
前記ウェハ支持部材に固定されており、前記ランプからの放射光を透過しない物質により形成されており、前記ランプからの放射光により加熱される被加熱部材と、
前記被加熱部材の温度を測定する温度計と、
前記温度計の測定結果に基づいて前記ランプの出力を制御する制御部とを具備する。
【００１０】
この半導体製造装置によれば、前記制御部は、前記被加熱部材の温度の測定結果に基づいて前記ランプの出力を制御している。このため、前記半導体ウェハに熱電対型温度計の先端を当接させる必要がないため、前記半導体ウェハから熱電対型温度計に熱が逃げず、その結果、前記半導体ウェハの温度に面内ばらつきが生じることを抑制できる。また、前記被加熱部材には不純物が導入される必要がないため、前記被加熱部材の放射率がばらつくことを抑制できる。従って、半導体ウェハの温度がウェハ間又はロット間でばらつくことを抑制できる。
【００１１】
前記温度計は熱電対型温度計であってもよい。この場合、先端が前記被加熱部材に当接又は挿入されている。また前記温度計は、放射温度計であってもよい。前記被加熱部材は、前記半導体ウェハと同一の材料により形成されていてもよい。
【００１２】
前記半導体ウェハは、上面に半導体装置が形成されている場合、前記被加熱部材は、例えば前記半導体ウェハの下面と前記チャンバーの間に配置される。また、前記被加熱部材は、前記半導体ウェハの端面に対面する位置に配置されていてもよい。
【００１３】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、チャンバー及び該チャンバーの周囲に位置するランプを具備する半導体製造装置を用いた半導体装置の製造方法であって、
前記ランプからの放射光を透過しない物質により形成され、前記放射光により加熱される被加熱部材を、半導体ウェハを支持する支持部材に取り付け、
チャンバーの内部で半導体ウェハを前記支持部材によって支持された状態にして、
前記放射光により、前記半導体ウェハ及び前記被加熱部材を加熱し、
前記被加熱部材の温度を測定し、該測定結果に基づいて前記ランプの出力を制御しつつ、前記半導体ウェハを熱処理する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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。本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法は、半導体ウェハを熱処理する工程を有している。図１（Ａ）は第１の実施形態に用いられる半導体製造装置の平面概略図である。本図に示す半導体製造装置は、石英チャンバー１０の内部に位置する半導体ウェハ１をハロゲンランプで加熱することにより、半導体ウェハ１に熱処理を行う装置である。半導体ウェハ１の上面に歯半導体装置が形成される。石英チャンバー１０には、不活性ガス供給口１１及び排気口１２が設けられている。半導体ウェハ１を熱処理するときには、石英チャンバー１０の内部は不活性雰囲気になる。また石英チャンバー１０には、半導体ウェハ１の搬入及び搬出を行う為の搬入口１３ａ及び蓋１３が設けられている。なお、本図においては説明のためにハロゲンランプの図示を省略している。
【００１５】
図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＡ−Ａ´断面図である。本図及び図１（Ａ）に示すように、石英チャンバー１０の内部に位置する半導体ウェハ１は、被加熱部材３０によって下面が支持されている。被加熱部材３０は、石英チャンバー１０の内部に配置された支持部材２０によって支持されている。支持部材２０は石英製であり、板状の本体に支持突起２２を複数設けた構成である。支持突起２２は、それぞれ被加熱部材３０の縁を下方から支えている。また支持部材２０の板状の本体には、略円形の開口部が形成されている。この開口部の半径は、半導体ウェハの半径より僅かに小さい程度である。支持突起２２は、この開口部の縁に沿って配置されている。
【００１６】
被加熱部材３０は板状の部材であり、例えば半導体ウェハ１と同一の半導体（例えばシリコン）により形成されているが、ハロゲンランプ４０からの放射光を透過せず、ハロゲンランプ４０からの放射光により加熱される物質であれば、他の物質（例えばＳｉＣ基板又はセラミック）により形成されていても良い。被加熱部材３０平面形状は半導体ウェハ１の平面形状と略同様である。被加熱部材３０の上面には、半導体ウェハ１を下方から支持する支持突起３２が複数設けられている。
【００１７】
本図に示す例では、ハロゲンランプ４０は半導体ウェハ１の上方及び被加熱部材３０の下方それぞれに配置されている。この場合、半導体ウェハ１の上方に位置するハロゲンランプ４０から半導体ウェハ１の上面までの距離と、被加熱部材３０の下方に位置するハロゲンランプ４０と被加熱部材３０の下面までの距離は略同じであるのが好ましい。
【００１８】
被加熱部材３０には、熱電対型温度計５２の先端が挿入されている。熱電対型温度計５２の測定値は制御部５０に出力される。制御部５０は、熱電対型温度計５２の測定値に基づいてハロゲンランプ４０の出力を制御し、半導体ウェハ１の温度を所望の値で安定させる。
【００１９】
詳細には、制御部５０は、熱電対型温度計５２の測定値と半導体ウェハ１の温度の相関を示すデータを保持している。そして、制御部５０は、熱電対型温度計５２の測定値が、半導体ウェハ１の温度が所望の温度である場合の値になるように、ハロゲンランプ４０の出力を制御する。
【００２０】
以上、本発明の第１の実施形態によれば、制御部５０は、被加熱部材３０の温度の測定結果に基づいてハロゲンランプ４０の出力を制御している。このため、半導体ウェハ１に熱電対型温度計の先端を当接させる必要がないため、半導体ウェハ１から熱電対型温度計に熱が逃げず、その結果、半導体ウェハ１の温度に面内ばらつきが生じることを抑制できる。また、被加熱部材３０の温度は、熱電対型温度計５２によって測定されている。従って、半導体ウェハの温度がウェハ間又はロット間でばらつくことを抑制できる。
【００２１】
図２は、本発明の第２の実施形態に係る半導体製造装置の構成を説明するための断面図であり、第１の実施形態における図１（Ｂ）に相当する。本実施形態に係る半導体製造装置は、半導体ウェハ１が支持部材２０の支持突起２２によって支持されている点、支持部材２０に突起２３が設けられている点、及び突起２３の上端に被加熱部材３４が設けられており、熱電対型温度計５２の先端が被加熱部材３４の内部に挿入されている点を除いて、第１の実施形態に用いられる半導体製造装置と同様の構成である。以下、第１の実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
【００２２】
突起２３は、半導体ウェハ１の端面より半導体ウェハ１の中心から離れた位置に配置されており、かつ上端が支持突起２２の上端と略同じ高さを有している。被加熱部材３４は、半導体ウェハ１と略同じ高さに位置しており、半導体ウェハ１の端面と対面している。本図に示す例において、突起２３、被加熱部材３４、及び熱電対型温度計５２は複数設けられているが、それぞれ一つであっても良い。突起２３、被加熱部材３４、及び熱電対型温度計５２が複数設けられている場合、制御部５０は、複数の熱電対型温度計５２の測定値の平均値に基づいて、第１の実施形態で説明した制御を行う。
本実施形態によっても第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００２３】
図３は、本発明の第３の実施形態に係る半導体製造装置の構成を説明するための断面図であり、第１の実施形態における図１（Ｂ）に相当する。本実施形態に係る半導体製造装置は、熱電対型温度計５２の代わりに放射温度計５４を用いる点を除いて、第１の実施形態に用いられる半導体製造装置と同様の構成である。
【００２４】
被加熱部材３０には不純物が導入されておらず、被加熱部材３０の放射率は一定である。従って本実施形態によれば、半導体ウェハ１の温度がウェハ間又はロット間でばらつくことを抑制できる。また、放射温度計５４は非接触である為、半導体ウェハ１に面内ばらつきが生じることを抑制できる。
【００２５】
図４は、本発明の第４の実施形態に係る半導体製造装置の構成を説明するための断面図であり、第１の実施形態における図１（Ｂ）に相当する。本実施形態に係る半導体製造装置は、熱電対型温度計５２が被加熱部材３０に埋め込まれておらず、被加熱部材３０の端部に当接している点を除いて、第１の実施形態に用いられる半導体製造装置と同様の構成である。
本実施形態によっても第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００２６】
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】
【００２７】
【図１】（Ａ）は第１の実施形態に用いられる半導体製造装置の平面概略図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ´断面図。
【図２】第２の実施形態に係る半導体製造装置の構成を説明するための断面図。
【図３】第３の実施形態に係る半導体製造装置の構成を説明するための断面図。
【図４】第４の実施形態に係る半導体製造装置の構成を説明するための断面図。
【図５】（Ａ）は従来の半導体製造装置の構成の第１例を説明するための断面概略図、（Ｂ）は従来の半導体製造装置の構成の第２例を説明するための断面概略図
【符号の説明】
【００２８】
１，１００…半導体ウェハ、１０，１１０…石英チャンバー、１１…不活性ガス供給口、１２…排気口、１３…蓋、１３ａ…搬入口、２０，１２０…支持部材、２２，３２…支持突起、２３…突起、３０，３４…被加熱部材、４０，１４０…ハロゲンランプ、５０，１５０…制御部、５２，１５２…熱電対型温度計、５４，１５４…放射温度計
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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