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JPH0778830A - Semiconductor manufacturing equipment - Google Patents

Semiconductor manufacturing equipment

Info

Publication number
JPH0778830A
JPH0778830A JP22169993A JP22169993A JPH0778830A JP H0778830 A JPH0778830 A JP H0778830A JP 22169993 A JP22169993 A JP 22169993A JP 22169993 A JP22169993 A JP 22169993A JP H0778830 A JPH0778830 A JP H0778830A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat ray
absorbing plate
semiconductor manufacturing
manufacturing apparatus
heating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP22169993A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hisashi Miyashita
恒 宮下
Yutaka Kaneko
金子  豊
Shizunori Oyu
静憲 大湯
Sukeyoshi Tsunekawa
助芳 恒川
Takeshi Kimura
剛 木村
Mitsuo Tokuda
光雄 徳田
Kotaro Koizumi
浩太郎 小泉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP22169993A priority Critical patent/JPH0778830A/en
Publication of JPH0778830A publication Critical patent/JPH0778830A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To control uniformly and accurately the temperature of a semiconductor substrate. CONSTITUTION:An outer heat rays absorbing plate 4 has optical property which absorbs at least heat rays components of absorption wavelength band which a reaction vessel 2 has, out of heat rays for heating being outputted from a heat rays source 3, and transmits the other heat rays components. An inner heat rays absorbing plate 9 has optical property which absorbs radiation heat rays radiated from a semiconductor substrate 6 in a heated state, converts the absorbed rays into secondary heat rays, and again outputs them. Suitable combinations of the plates 4 and the plates 9 are arranged in the spaces inside and outside a reaction vessel. It is desirable for the inner heat rays absorbing plate to have optical property which practically transmits effective wavelength components in the heat rays for heating, or optical property which absorbs heat rays for heating and converts the rays into secondary heat rays.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造装置、特に
赤外線ランプ、ハロゲンランプ、セラミックヒータ等の
熱線源を使用するアニール装置、化学蒸着(CVD)装
置、不純物拡散装置その他の半導体製造装置に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus, in particular, an annealing apparatus using a heat source such as an infrared lamp, a halogen lamp, a ceramic heater, a chemical vapor deposition (CVD) apparatus, an impurity diffusion apparatus and other semiconductor manufacturing apparatuses. It is a thing.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体素子の性能を高め、かつ、そのば
らつきを少なくするためには、半導体素子の製造過程
中、半導体基板の温度を均一かつ正確に制御することが
必要であり、既に幾つかの対策が提案されている。
2. Description of the Related Art In order to improve the performance of a semiconductor device and reduce its variation, it is necessary to uniformly and accurately control the temperature of a semiconductor substrate during the manufacturing process of the semiconductor device. Measures have been proposed.

【0003】例えば特開平4−355911号公報記載
の半導体製造装置は、反応容器の一部に設けた第一の透
過窓を介して加熱用熱線を照射することによって半導体
基板を加熱し、かつ、反応容器の他の一部に設けた第二
の透過窓を介して基板温度の測定を行なうものである。
この装置によれば、特定波長範囲の検出用熱線成分を吸
収する光学的性質を有する材料をもって第一の透過窓を
構成すると共に、当該検出用熱線成分を透過する光学的
性質を有する材料をもって第二の透過窓を構成すること
により、加熱状態にある半導体基板から放射される輻射
熱線中に含まれている検出用熱線成分を選択的に検出し
て基板温度を測定(制御)することが出来る。
For example, a semiconductor manufacturing apparatus disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-355911 heats a semiconductor substrate by irradiating a heating heat ray through a first transmission window provided in a part of a reaction container, and The substrate temperature is measured through a second transmission window provided in another part of the reaction container.
According to this apparatus, the first transmission window is made of a material having an optical property of absorbing the detection heat ray component in the specific wavelength range, and the first transmission window is made of a material having an optical property of transmitting the detection heat ray component. By configuring the second transmission window, the substrate temperature can be measured (controlled) by selectively detecting the detection heat ray component contained in the radiant heat ray radiated from the heated semiconductor substrate. .

【0004】この従来装置は、加熱状態にある半導体基
板を保温するための手段を有するものではないため、半
導体基板から放散する熱量に相当する分だけ、加熱用熱
線を余分に照射してやることが必要となるほか、反応容
器及び熱線透過窓が加熱用熱線や半導体基板から放散さ
れる輻射熱線を吸収して異常に高温となり、これらの部
材から再放射される熱線中の検出用波長成分が雑音障害
となって基板温度を正確に測定することが出来ない点で
問題がある。
Since this conventional apparatus does not have means for keeping the temperature of the semiconductor substrate in a heated state, it is necessary to additionally irradiate the heating wire for heating by an amount corresponding to the amount of heat radiated from the semiconductor substrate. In addition, the reaction container and the heat ray transmission window absorb the heat rays for heating and the radiation rays emitted from the semiconductor substrate, causing an abnormally high temperature, and the detection wavelength component in the heat rays re-radiated from these members causes noise interference. Therefore, there is a problem in that the substrate temperature cannot be accurately measured.

【0005】一方、特開平5−5183号公報記載の半
導体製造装置は、反応容器の内部に加熱用熱線の拡散板
を配設することによって加熱用熱線の均一化を図るもの
であるが、加熱用熱線の均一化を実現することが出来た
としても、加熱状態にある半導体基板各部から放射され
る輻射熱線までを均一化するものではないため、基板温
度の分布にばらつきが生ずることを完全に防止すること
が出来ない点で問題がある。また、前記従来装置の場合
と同様、加熱状態の半導体基板を保温するための手段を
持たないものであるため、半導体基板から放散する熱量
に相当する分だけ、加熱用熱線を余分に照射してやる必
要がある。
On the other hand, the semiconductor manufacturing apparatus described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-5183 aims at making the heating heating wire uniform by disposing a diffusion plate for the heating heating wire inside the reaction vessel. Even if the heat rays for use can be made uniform, it does not even out the radiant heat rays radiated from each part of the semiconductor substrate in a heated state, so that variations in the substrate temperature distribution are completely eliminated. There is a problem in that it cannot be prevented. Further, as in the case of the conventional device, since it does not have a means for keeping the temperature of the semiconductor substrate in a heated state, it is necessary to irradiate the heating wire with an extra amount corresponding to the amount of heat radiated from the semiconductor substrate. There is.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前記
従来技術の諸問題を解消し、半導体基板の温度を均一か
つ正確に制御することが出来る改良された熱線加熱型の
半導体製造装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art and to provide an improved hot wire heating type semiconductor manufacturing apparatus capable of uniformly and accurately controlling the temperature of a semiconductor substrate. To provide.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】前記課題は、特定波長範
囲の熱線成分を吸収するための熱線吸収板を反応容器外
部の加熱用熱線通過空間及び半導体基板近傍の反応容器
内部空間のいずれか一方又は双方に配設することによっ
て解決することが出来る。熱線吸収板は、反応容器の外
部及び内部の双方に配設することが望ましいが、反応容
器の外部又は内部のいずれか一方に配設することよって
も或る程度の効果を期待することが可能である。
The above object is to provide a heat ray absorbing plate for absorbing a heat ray component in a specific wavelength range in either a heating heat ray passing space outside the reaction vessel or a reaction vessel inner space near the semiconductor substrate. Alternatively, it can be solved by disposing them on both sides. It is desirable to dispose the heat ray absorption plate both outside and inside the reaction vessel, but it is possible to expect some effect by disposing it either inside or outside the reaction vessel. Is.

【0008】反応容器の外部空間に配設する熱線吸収板
(以下「外部熱線吸収板」という)は、熱線源から照射
された加熱用熱線のうち、少なくとも反応容器が有する
吸収波長帯域の熱線成分を吸収し、その他の熱線成分を
透過させるような光学的性質を有するものであることが
望ましく、このような光学的性質は、石英ガラス製の反
応容器を使用した場合、石英ガラス、高シリカガラス及
び硼珪酸ガラスのいずれか1種をもって外部熱線吸収板
を構成することによって実現することが可能である。
The heat ray absorbing plate (hereinafter referred to as "external heat ray absorbing plate") disposed in the outer space of the reaction vessel is a heat ray component of at least the absorption wavelength band of the reaction vessel among the heat rays for heating emitted from the heat ray source. It is desirable to have an optical property of absorbing quartz and transmitting other heat ray components. Such optical property is such that when a reaction vessel made of quartz glass is used, quartz glass, high silica glass It can be realized by configuring the external heat ray absorbing plate with any one of borosilicate glass and borosilicate glass.

【0009】外部熱線吸収板は、熱線源から照射された
加熱用熱線を拡散して透過させるための部材としても機
能するものであり、かつ、冷却用ガス流を流すための多
数の通気孔を有するものであることが望ましい。このよ
うな構造を採用すると、半導体基板に対する加熱用熱線
の照射量を均一化することが出来るほか、適当な冷却手
段を組み合わせて使用することにより、外部熱線吸収板
の異常加熱を未然に防止することが出来るからである。
The external heat ray absorbing plate functions also as a member for diffusing and transmitting the heat ray for heating emitted from the heat ray source, and has a large number of vent holes for letting a cooling gas flow. It is desirable to have one. By adopting such a structure, the irradiation amount of the heating heat ray to the semiconductor substrate can be made uniform, and the abnormal heating of the external heat ray absorbing plate can be prevented in advance by using the appropriate cooling means in combination. Because you can.

【0010】一方、反応容器の内部空間に配設する熱線
吸収板(以下「内部熱線吸収板」という)は、熱線源か
ら照射された加熱用熱線中の有効波長成分を実質的に透
過させるような光学的性質に加え、加熱状態にある半導
体基板から放射された輻射熱線を吸収し、二次熱線に変
換して再放射するような光学的性質を有するものである
ことが望ましい。このような光学的性質は、石英ガラ
ス、高シリカガラス及び硼珪酸ガラスのいずれか1種を
もって内部熱線吸収板を構成することによって実現する
ことが出来る。
On the other hand, the heat ray absorbing plate (hereinafter referred to as "internal heat ray absorbing plate") arranged in the inner space of the reaction vessel is designed to substantially transmit the effective wavelength component in the heating heat ray irradiated from the heat ray source. In addition to such optical properties, it is desirable to have such optical properties that it absorbs radiant heat rays radiated from a semiconductor substrate in a heated state, converts them into secondary heat rays, and radiates them again. Such optical properties can be realized by configuring the internal heat ray absorbing plate with any one of quartz glass, high silica glass and borosilicate glass.

【0011】内部熱線吸収板は、前記の光学的性質に代
え、熱線源から照射された加熱用熱線及び加熱状態にあ
る半導体基板から放射された輻射熱線を吸収し、二次熱
線に変換して再放射するような光学的性質を有するもの
であっても良い。このような光学的性質は、炭素、シリ
コン、炭化シリコン、窒化シリコン及び金属又は金属酸
化物の表面に石英ガラス被覆又はセラミックス被覆を施
した素材のいずれか1種をもって内部熱線吸収板を構成
することによって実現することが出来る。
The internal heat ray absorbing plate absorbs the heat ray for heating emitted from the heat ray source and the radiant heat ray radiated from the semiconductor substrate in the heated state instead of the above-mentioned optical property, and converts it into a secondary heat ray. It may have an optical property of re-radiating. Such an optical property is that the internal heat ray absorbing plate is made of any one of carbon, silicon, silicon carbide, silicon nitride, and a material in which a quartz glass coating or a ceramic coating is applied to the surface of metal or metal oxide. Can be realized by

【0012】[0012]

【作用】石英ガラス製の反応容器を使用し、かつ、石英
ガラス、高シリカガラス及び硼珪酸ガラスのいずれか1
種からなる外部熱線吸収板を使用した場合は、反応容器
及び外部熱線吸収板の熱線吸収波長帯域がいずれも3μ
m前後となるため、熱線源から照射された加熱用熱線
は、3μm前後の熱線成分が外部熱線吸収板によって吸
収された後、反応容器を透過して半導体基板に到達す
る。このため、反応容器が徒に熱エネルギを吸収して異
常に高温になることがなく、基板温度の正確な測定を阻
害する不所望の二次熱線の放射を有効に防止することが
出来る。
[Function] A reaction vessel made of quartz glass is used, and any one of quartz glass, high silica glass and borosilicate glass is used.
When an external heat ray absorbing plate made of seed is used, the heat ray absorbing wavelength band of the reaction vessel and the external heat ray absorbing plate are both 3 μm.
Since the heating heat ray emitted from the heat ray source is about 3 m, the heat ray component of about 3 μm is absorbed by the external heat ray absorbing plate and then passes through the reaction container to reach the semiconductor substrate. For this reason, the reaction container does not excessively absorb heat energy and become abnormally high in temperature, and it is possible to effectively prevent the emission of undesired secondary heat rays that hinder the accurate measurement of the substrate temperature.

【0013】加熱用熱線に含まれている3μm前後の熱
線成分が外部熱線吸収板によって吸収されたとしても、
同吸収板を透過した後の加熱用熱線には、半導体基板の
加熱に有効である例えば1μm前後の熱線成分が含まれ
ているため、基板加熱に支障を来すようなことはない。
なお、外部熱線吸収板は、熱線源と反応容器との間の加
熱用熱線通過空間の全断面を占めるように配置するのが
理想的であるが、通常は、同空間の全断面の8割を占め
る程度であれば、その性能を充分に発揮させることが可
能である。
Even if the heat ray component of about 3 μm contained in the heat ray for heating is absorbed by the external heat ray absorbing plate,
Since the heating heat ray after passing through the absorption plate contains a heat ray component of about 1 μm, which is effective for heating the semiconductor substrate, it does not hinder the heating of the substrate.
The external heat ray absorbing plate is ideally arranged so as to occupy the entire cross section of the heating heat ray passage space between the heat ray source and the reaction vessel, but normally 80% of the entire cross section of the space is provided. As long as it occupies, the performance can be fully exhibited.

【0014】一方、内部熱線吸収板は、石英ガラス、高
シリカガラス及び硼珪酸ガラスのいずれか1種をもって
構成した場合、加熱状態にある半導体基板から放散され
た輻射熱線(通常3μm前後)を吸収して高温となり、
4μm前後の二次熱線を再放射して半導体基板を保温す
る。この結果、基板温度の分布が均一化し、比較的弱い
加熱用熱線によって所望の基板温度を得ることが可能と
なる。
On the other hand, when the internal heat ray absorbing plate is made of any one of quartz glass, high silica glass and borosilicate glass, it absorbs radiant heat rays (usually around 3 μm) radiated from the heated semiconductor substrate. Then becomes high temperature,
The semiconductor substrate is kept warm by re-radiating a secondary heat ray of about 4 μm. As a result, the distribution of the substrate temperature becomes uniform, and it becomes possible to obtain a desired substrate temperature with a relatively weak heating wire.

【0015】なお、炭素、シリコン、炭化シリコン、窒
化シリコン及び金属又は金属酸化物の表面に石英ガラス
被覆又はセラミックス被覆を施した素材のいずれか1種
をもって内部熱線吸収板を構成した場合は、加熱用熱線
が透過しないため、当該熱線による半導体基板の直接加
熱が出来なくなるが、内部熱線吸収板が加熱用熱線の熱
エネルギを吸収して高温となって4μm前後の二次熱線
を再放射するため、当該二次熱線を利用して半導体基板
を加熱することが充分可能である。半導体基板の保温効
果は、この場合も同様である。
When the internal heat ray absorbing plate is made of any one of carbon, silicon, silicon carbide, silicon nitride, and a material in which the surface of the metal or metal oxide is coated with quartz glass or ceramics, Since the heating heat ray does not penetrate, the semiconductor substrate cannot be directly heated by the heat ray, but the internal heat ray absorbing plate absorbs the heat energy of the heating heat ray and becomes a high temperature and re-radiates the secondary heat ray of about 4 μm. It is sufficiently possible to heat the semiconductor substrate using the secondary heating wire. The heat retaining effect of the semiconductor substrate is the same in this case as well.

【0016】内部熱線吸収板は、熱線透過型、熱線遮断
型のいずれの場合も、熱線源から照射された加熱用熱線
が通過する反応容器内部空間に配設して使用することが
可能であるが、本発明者等の試作実験の結果によれば、
半導体基板の一方の表面側の反応容器外部空間に熱線源
を配設し、同基板の他方の表面側(熱線源と反対側)の
反応容器内部空間に内部熱線吸収板を配設した場合、よ
り満足すべき保温効果を得ることが出来た。
In both cases of the heat ray transmitting type and the heat ray blocking type, the internal heat ray absorbing plate can be arranged and used in the internal space of the reaction vessel through which the heating heat ray emitted from the heat ray source passes. However, according to the results of the trial production experiments by the present inventors,
When a heat ray source is arranged in the reaction vessel outside space on one surface side of the semiconductor substrate, and an internal heat ray absorbing plate is arranged in the reaction vessel inside space on the other surface side of the substrate (the opposite side to the heat ray source), It was possible to obtain a more satisfactory heat retention effect.

【0017】[0017]

【実施例】【Example】

〈実施例1〉本発明に係る半導体製造装置の一実施例を
図1に示す。装置本体1は、図に示すように中空構造に
なっており、その中央部分に石英ガラス製の反応容器2
が配設されている。反応容器2の上側空間及び下側空間
には、複数の熱線照射ランプ3(例えばハロゲンラン
プ)が上下交差するような形で平行に並べて配置されて
いる。詳細図示せざるも、装置本体1内部の天井及び床
面には、金コートを施した樋状のアルミ合金製凹面反射
鏡が配設されており、熱線照射ランプ3から照射された
加熱用熱線を効率良く反応容器2に向けて集光するよう
になっている。
<Embodiment 1> FIG. 1 shows an embodiment of a semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention. The apparatus main body 1 has a hollow structure as shown in the figure, and a quartz glass reaction container 2 is provided at the center thereof.
Is provided. In the upper space and the lower space of the reaction container 2, a plurality of heat ray irradiation lamps 3 (for example, halogen lamps) are arranged in parallel so as to vertically intersect. Although not shown in detail, a gutter-shaped aluminum alloy concave reflecting mirror with a gold coating is provided on the ceiling and floor inside the apparatus body 1, and the heating heat rays emitted from the heat ray irradiation lamp 3 are provided. Are efficiently focused toward the reaction container 2.

【0018】外部熱線吸収板4は、熱線照射ランプ3と
反応容器2との間の上下空間(加熱用熱線通過空間)に
それぞれ配置されている。本実施例の場合、外部熱線吸
収板4は、熱線拡散用の磨りガラス面をその表面に形成
した石英ガラス製のものを使用し、かつ、その全面に
は、冷却用窒素ガスを流すための多数の通気孔5を形成
した。被加工物である半導体基板6は、反応容器2の底
部に設置した熱線透過型の基板支持台7上にガードリン
グ8を添えて装填した。内部熱線吸収板9は、外部熱線
吸収板4と同様、石英ガラス製のものを使用し、半導体
基板6の下側近傍の反応容器2内部に配置した。内部熱
線吸収板9は、必要に応じて基板6の両側にサンドイッ
チ状に配設することも可能である。
The external heat ray absorbing plates 4 are arranged in the upper and lower spaces (heat ray passing space) between the heat ray irradiation lamp 3 and the reaction vessel 2, respectively. In the case of the present embodiment, the external heat ray absorbing plate 4 is made of quartz glass having a ground glass surface for heat ray diffusion formed on the surface thereof, and a nitrogen gas for cooling is flowed over the entire surface thereof. A large number of vent holes 5 were formed. The semiconductor substrate 6, which is a workpiece, was loaded on the heat ray transmission type substrate support 7 installed at the bottom of the reaction vessel 2 with the guard ring 8 attached. The internal heat ray absorbing plate 9 was made of quartz glass like the external heat ray absorbing plate 4, and was placed inside the reaction vessel 2 near the lower side of the semiconductor substrate 6. The internal heat ray absorbing plates 9 can be arranged in a sandwich shape on both sides of the substrate 6 as required.

【0019】反応ガス及びパージガスは、図面左側のガ
ス導入系(図示せず)から反応容器2内に導入し、同容
器を通過させた後、図面右側のガス排気系(図示せず)
を用いて排気した。また、図示せざるも、装置本体1の
壁の内部には通水路が設けられており、装置の使用中、
当該通水路に冷却水を通すことによって装置本体1を冷
却した。基板6の温度は、装置本体1の下側に放射温度
計10を配置し、観測窓11を介して測定した。測定デ
ータは、電力制御装置12に転送し、同データに基づい
て熱線照射ランプ3に供給する電力を制御した。
The reaction gas and the purge gas are introduced into the reaction vessel 2 from a gas introduction system (not shown) on the left side of the drawing, and after passing through the same vessel, a gas exhaust system (not shown) on the right side of the drawing.
Was evacuated using. Further, although not shown, a water passage is provided inside the wall of the apparatus main body 1, and during use of the apparatus,
The apparatus body 1 was cooled by passing cooling water through the water passage. The temperature of the substrate 6 was measured through the observation window 11 by disposing the radiation thermometer 10 below the device body 1. The measurement data was transferred to the power control device 12, and the power supplied to the heat ray irradiation lamp 3 was controlled based on the data.

【0020】このほか、装置の使用中、装置本体1と反
応容器2との間の隙間に冷却用窒素ガスを吹き込み、当
該ガスを反応容器2、外部熱線吸収板4(通気孔5)、
熱線照射ランプ3の順に循環させた。外部熱線吸収板4
の冷却は、不所望な二次熱線の放射を抑制するのに有効
であり、反応容器2の冷却は、加熱用熱線照射の障害と
なる金属汚染を減少させるのに有効である。外部熱線吸
収板4の冷却は、同吸収板にガラス製の通水管を取り付
けて行なうことも可能である。なお、半導体基板6の加
熱温度が500℃程度である場合は、硼珪酸ガラスをも
って外部熱線吸収板4を構成することも可能である。
In addition, during use of the apparatus, a cooling nitrogen gas is blown into the gap between the apparatus main body 1 and the reaction vessel 2, and the gas is fed to the reaction vessel 2, the external heat ray absorbing plate 4 (vent hole 5),
The heat ray irradiation lamp 3 was circulated in this order. External heat ray absorbing plate 4
Is effective in suppressing undesired radiation of secondary heat rays, and the cooling of the reaction vessel 2 is effective in reducing metal contamination which is an obstacle to heating heat ray irradiation. The external heat ray absorbing plate 4 can be cooled by attaching a water pipe made of glass to the absorbing plate. When the heating temperature of the semiconductor substrate 6 is about 500 ° C., the external heat ray absorbing plate 4 can be made of borosilicate glass.

【0021】このような製造装置により、未加工のシリ
コン基板を反応容器2内に装填して1000℃の温度で
アニール処理を行なった。先ず、外部熱線吸収板4及び
内部熱線吸収板9の双方を取り外した状態でアニール処
理を行なったところ、各アニール処理ごとの基板温度の
ばらつき(再現性)は、約5℃であった。次に、外部熱
線吸収板4のみ又は内部熱線吸収板9のみを取り付けた
状態で同様のアニール処理を行なったところ、前者の場
合は、基板温度のばらつきを1℃前後に改善することが
でき、後者の場合は、基板温度のばらつきを3℃前後に
改善することが出来た。最後に、内部熱線吸収板4及び
内部熱線吸収板9の双方を取り付けた状態で同様のアニ
ール処理を行なったところ、基板温度のばらつきを確実
に1℃以下に改善することが出来た。このほか、ポリシ
リコン膜を表面に形成したシリコン基板及びイオンドー
プを表面に施したシリコン基板を用いて同様のアニール
処理を行なったところ、外部熱線吸収板4及び/又は内
部熱線吸収板9を使用した場合とこれらの部材を使用し
ない場合の基板温度のばらつきの差は、更に大きくなる
ことを確認した。
With such a manufacturing apparatus, an unprocessed silicon substrate was loaded into the reaction vessel 2 and annealed at a temperature of 1000.degree. First, when the annealing treatment was performed with both the external heat ray absorbing plate 4 and the internal heat ray absorbing plate 9 removed, the variation (reproducibility) of the substrate temperature for each annealing treatment was about 5 ° C. Next, when the same annealing treatment was performed with only the external heat ray absorbing plate 4 or only the internal heat ray absorbing plate 9 attached, in the former case, the variation in substrate temperature can be improved to around 1 ° C. In the latter case, the variation in substrate temperature could be improved to around 3 ° C. Finally, when the same annealing process was performed with both the internal heat ray absorbing plate 4 and the internal heat ray absorbing plate 9 attached, the variation in the substrate temperature could be reliably reduced to 1 ° C. or less. In addition, when the same annealing treatment was performed using a silicon substrate having a polysilicon film formed on its surface and a silicon substrate having its surface doped with ions, the external heat ray absorbing plate 4 and / or the internal heat ray absorbing plate 9 was used. It was confirmed that the difference in the variation in the substrate temperature between the case of using the above and the case of not using these members was further increased.

【0022】本実験では、熱線源から照射された加熱用
熱線中の有効波長成分を実質的に透過する光学的性質を
有する石英ガラスをもって構成した内部熱線吸収板9を
使用したが、当該吸収板は、加熱用熱線を透過しない素
材、例えばシリコンをもって構成することも可能であ
る。但し、この場合は、図1に示すように、内部熱線吸
収板9に温度検出用の透孔13を設ける必要がある。透
孔13の存在は、その直径が適正である限り、内部熱線
吸収板9としての機能に実質的な影響を及ぼすものでは
ない。
In this experiment, the internal heat ray absorbing plate 9 made of quartz glass having an optical property of substantially transmitting the effective wavelength component in the heating heat ray irradiated from the heat ray source was used. Can be made of a material that does not transmit the heating rays, for example, silicon. However, in this case, as shown in FIG. 1, it is necessary to provide a through hole 13 for temperature detection in the internal heat ray absorbing plate 9. The presence of the through holes 13 does not substantially affect the function of the internal heat ray absorbing plate 9 as long as the diameter thereof is appropriate.

【0023】外部熱線吸収板4に形成した磨りガラス面
(拡散面)は、加熱用熱線を均一化するように機能す
る。本発明者等の実験結果によれば、基板6上における
加熱用熱線の照射均一度〔(最大照度−最小照度)/平
均照度×100%〕は、拡散面を設けない場合、約5%
であったものが、拡散面を設けることによって約3%に
改善することが出来た。同種の効果は、反応容器の外面
又は内面に適当な拡散面を形成することによっても得る
ことが可能であるが、反応容器の圧力耐性の低下や清浄
化作業の困難を伴うため、あまり好ましくない。
The frosted glass surface (diffusing surface) formed on the external heat ray absorbing plate 4 functions to make the heating heat rays uniform. According to the experimental results of the present inventors, the irradiation uniformity of the heating heat ray on the substrate 6 [(maximum illuminance-minimum illuminance) / average illuminance × 100%] is about 5% when the diffusion surface is not provided.
However, it was possible to improve it to about 3% by providing a diffusion surface. The same effect can be obtained by forming an appropriate diffusion surface on the outer surface or the inner surface of the reaction container, but it is not preferable because it lowers the pressure resistance of the reaction container and makes cleaning operation difficult. .

【0024】図1に示した半導体製造装置は、CVD装
置としても使用することが可能である。本発明者等は、
内部熱線吸収板9を取り外し、外部熱線吸収板4のみを
取り付けた装置を使用し、モノシランガス、ジシランガ
ス等の反応ガスを含ませたキャリアガスを反応容器2内
に導入することにより、シリコン基板の上にポリシリコ
ン膜を形成する実験を行なった。但し、特開平3−40
423号公報記載の方法により、観測窓11の部分に純
キャリアガスを流して反応容器2の曇りを防止した。
The semiconductor manufacturing apparatus shown in FIG. 1 can also be used as a CVD apparatus. The present inventors
By removing the internal heat ray absorption plate 9 and using only the external heat ray absorption plate 4 installed in the reaction vessel 2 by introducing a carrier gas containing a reaction gas such as monosilane gas or disilane gas, An experiment for forming a polysilicon film was conducted. However, JP-A-3-40
According to the method described in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 423, pure carrier gas was flowed through the observation window 11 to prevent the reaction container 2 from becoming cloudy.

【0025】実験の結果、基板温度の目標値650℃に
対し、約3℃の良好なばらつきを得ることが出来た。な
お、外部熱線吸収板4をも取り外した装置を使用して同
様の実験を行なったところ、基板温度のばらつきは、約
10℃に低下した。リン化合物等の不純物ドープ用ガス
を使用して同様の実験を行なったが、結果は、同様であ
った。
As a result of the experiment, it was possible to obtain a good variation of about 3 ° C. with respect to the target value of the substrate temperature of 650 ° C. When a similar experiment was conducted using an apparatus in which the external heat ray absorbing plate 4 was also removed, the variation in substrate temperature decreased to about 10 ° C. A similar experiment was conducted using an impurity doping gas such as a phosphorus compound, but the results were the same.

【0026】〈実施例2〉図2は、シリコン基板の上に
シリコン酸化膜を形成する場合の本発明の別の実施例を
示す。本実施例では、反応容器2の上側空間に低圧水銀
ランプ20(紫外線ランプ)を配置し、反応容器2の下
側空間にハロゲンランプ3(熱線照射ランプ)を配置し
た。その他の構造は、実施例1の場合と実質的に同一で
あり、実施例1と同一又は類似の部材は、図1と同一の
符号を付して示してある。なお、この場合は、内部熱線
吸収板9を取り外して使用した。
<Embodiment 2> FIG. 2 shows another embodiment of the present invention in which a silicon oxide film is formed on a silicon substrate. In this example, the low-pressure mercury lamp 20 (ultraviolet lamp) was arranged in the upper space of the reaction vessel 2, and the halogen lamp 3 (heat ray irradiation lamp) was arranged in the lower space of the reaction vessel 2. The other structure is substantially the same as that of the first embodiment, and the same or similar members as in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in FIG. In this case, the internal heat ray absorbing plate 9 was removed and used.

【0027】モノシランガス及び笑気ガスからなる反応
ガスを反応容器2内に導入し、150℃の温度に維持し
たシリコン基板4に波長185nmの紫外線を照射する
ことによって、シリコン基板6上にシリコン酸化膜を形
成した。基板温度のばらつき(再現性)は、極めて良好
であって、所望の高品質を有するシリコン酸化膜を形成
することが出来た。なお、本実施例では、シリコン基板
を加熱するための熱線照射ランプ3としてハロゲンラン
プを使用したが、赤外線ランプやセラミックヒータを使
用することも可能である。
A reaction gas composed of monosilane gas and laughing gas is introduced into the reaction vessel 2, and the silicon substrate 4 maintained at a temperature of 150 ° C. is irradiated with ultraviolet rays having a wavelength of 185 nm to form a silicon oxide film on the silicon substrate 6. Was formed. The substrate temperature variation (reproducibility) was extremely good, and a silicon oxide film having a desired high quality could be formed. In this embodiment, the halogen lamp is used as the heat ray irradiation lamp 3 for heating the silicon substrate, but it is also possible to use an infrared lamp or a ceramic heater.

【0028】[0028]

【発明の効果】本発明に係る半導体製造装置では、反応
容器が吸収する波長帯域の熱線成分を外部熱線吸収板を
用いて除去(吸収)しているため、反応容器の昇温によ
る二次熱線の発生を防止した状態で半導体基板の温度を
正確に測定・制御することが出来るようになった。ま
た、内部熱線吸収板を用いて半導体基板を保温すること
が出来るため、比較的少ない電力で効率良く半導体基板
の温度を均一化にすることが可能である。
In the semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention, the heat ray component in the wavelength band absorbed by the reaction vessel is removed (absorbed) by using the external heat ray absorbing plate. It has become possible to accurately measure and control the temperature of the semiconductor substrate while preventing the occurrence of heat generation. Moreover, since the semiconductor substrate can be kept warm by using the internal heat ray absorbing plate, it is possible to efficiently make the temperature of the semiconductor substrate uniform with relatively little electric power.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の半導体製造装置の第一の実施例を示す
断面図。
FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of a semiconductor manufacturing apparatus of the present invention.

【図2】本発明の半導体製造装置の第二の実施例を示す
断面図。
FIG. 2 is a sectional view showing a second embodiment of the semiconductor manufacturing apparatus of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…装置本体、 2…反応容器、 3…熱線照射ランプ、 4…外部熱線吸収板、 5…通気孔、 6…半導体基板、 7…基板支持台、 8…ガードリング、 9…内部熱線吸収板、 10…放射温度計、 11…観測窓、 12…電力制御装置、 13…透孔、 20…紫外線ランプ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Device main body, 2 ... Reaction container, 3 ... Heat ray irradiation lamp, 4 ... External heat ray absorbing plate, 5 ... Vent hole, 6 ... Semiconductor substrate, 7 ... Substrate support base, 8 ... Guard ring, 9 ... Internal heat ray absorbing plate , 10 ... Radiation thermometer, 11 ... Observation window, 12 ... Power control device, 13 ... Through hole, 20 ... UV lamp.

フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/26 21/31 (72)発明者 恒川 助芳 東京都青梅市藤橋888番地 株式会社日立 製作所リビング機器事業部内 (72)発明者 木村 剛 東京都青梅市藤橋888番地 株式会社日立 製作所リビング機器事業部内 (72)発明者 徳田 光雄 東京都青梅市藤橋888番地 株式会社日立 製作所リビング機器事業部内 (72)発明者 小泉 浩太郎 東京都青梅市藤橋888番地 株式会社日立 製作所リビング機器事業部内Continuation of front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Reference number within the agency FI Technical display location H01L 21/26 21/31 (72) Inventor Sukeyoshi Tsunekawa 888 Fujihashi, Ome-shi, Tokyo Hitachi, Ltd. Living Equipment Co., Ltd. Within the business unit (72) Inventor Tsuyoshi Kimura 888 Fujihashi, Ome-shi, Tokyo Inside the Living Equipment Division, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Mitsuo Tokuda 888 Fujihashi, Ome-shi, Tokyo Within the Living Equipment Division, Hitachi, Ltd. (72) Invention Kotaro Koizumi 888 Fujibashi, Ome-shi, Tokyo Hitachi, Ltd. Living Equipment Division

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】被加工物である半導体基板を収納するため
の熱線透過型反応容器と、当該反応容器の外側から半導
体基板の少なくとも一方の表面に加熱用熱線を照射する
ための熱線源とを備えた半導体製造装置において、特定
波長範囲の熱線成分を吸収するための熱線吸収板を反応
容器外部の加熱用熱線通過空間及び半導体基板近傍の反
応容器内部空間のいずれか一方又は双方に配設したこと
を特徴とする半導体製造装置。
1. A heat ray transmissive reaction container for accommodating a semiconductor substrate which is a workpiece, and a heat ray source for irradiating at least one surface of the semiconductor substrate with heating heat rays from the outside of the reaction container. In the provided semiconductor manufacturing apparatus, a heat ray absorbing plate for absorbing heat ray components in a specific wavelength range is provided in either or both of the heating ray passage space outside the reaction vessel and the reaction vessel inner space near the semiconductor substrate. A semiconductor manufacturing apparatus characterized by the above.
【請求項2】反応容器の外部空間に配設した熱線吸収板
は、熱線源から照射された加熱用熱線のうち、少なくと
も反応容器が有する吸収波長帯域の熱線成分を吸収し、
その他の熱線成分を透過させるような光学的性質を有す
るものであることを特徴とする請求項1に記載の半導体
製造装置。
2. The heat ray absorbing plate disposed in the outer space of the reaction vessel absorbs at least a heat ray component in an absorption wavelength band of the reaction vessel among heating heat rays emitted from a heat ray source,
The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1, which has an optical property of transmitting other heat ray components.
【請求項3】前記外部熱線吸収板は、熱線源から照射さ
れた加熱用熱線を拡散して透過させるための部材として
も機能するものであることを特徴とする請求項2に記載
の半導体製造装置。
3. The semiconductor manufacturing according to claim 2, wherein the external heat ray absorbing plate also functions as a member for diffusing and transmitting the heat ray for heating emitted from the heat ray source. apparatus.
【請求項4】前記外部熱線吸収板は、冷却用ガスを流す
ための多数の通気孔を有するものであることを特徴とす
る請求項2又は請求項3に記載の半導体製造装置。
4. The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 2, wherein the external heat ray absorbing plate has a large number of ventilation holes for flowing a cooling gas.
【請求項5】前記反応容器が石英ガラスをもって構成さ
れ、前記外部熱線吸収板が石英ガラス、高シリカガラス
及び硼珪酸ガラスのいずれか1種をもって構成されてい
ることを特徴とする請求項2乃至請求項4のいずれか一
に記載の半導体製造装置。
5. The reaction vessel is made of quartz glass, and the external heat ray absorbing plate is made of any one of quartz glass, high silica glass and borosilicate glass. The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 4.
【請求項6】反応容器の内部空間に配設した熱線吸収板
は、熱線源から照射された加熱用熱線中の有効波長成分
を実質的に透過させるような光学的性質に加え、加熱状
態にある半導体基板から放射された輻射熱線を吸収し、
二次熱線に変換して再放射するような光学的性質を有す
るものであることを特徴とする請求項1に記載の半導体
製造装置。
6. The heat ray absorbing plate disposed in the internal space of the reaction vessel has an optical property of substantially transmitting the effective wavelength component in the heat ray for heating irradiated from the heat ray source, and also has a heating state. Absorbs radiant heat rays emitted from a semiconductor substrate,
The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1, which has an optical property of being converted into a secondary heat ray and re-radiated.
【請求項7】前記内部熱線吸収板が石英ガラス、高シリ
カガラス及び硼珪酸ガラスのいずれか1種をもって構成
されていることを特徴とする請求項6に記載の半導体製
造装置。
7. The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 6, wherein the internal heat ray absorbing plate is made of any one of quartz glass, high silica glass and borosilicate glass.
【請求項8】反応容器の内部空間に配設した熱線吸収板
は、熱線源から照射された加熱用熱線及び加熱状態にあ
る半導体基板から放射された輻射熱線を吸収し、二次熱
線に変換して再放射するような光学的性質を有するもの
であることを特徴とする請求項7に記載の半導体製造装
置。
8. A heat ray absorbing plate disposed in the internal space of the reaction vessel absorbs the heat ray for heating applied from the heat ray source and the radiant heat ray emitted from the semiconductor substrate in the heated state, and converts it into a secondary heat ray. The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 7, wherein the semiconductor manufacturing apparatus has an optical property of being re-radiated.
【請求項9】前記内部熱線吸収板が炭素、シリコン、炭
化シリコン、窒化シリコン及び金属又は金属酸化物の表
面に石英ガラス被覆又はセラミックス被覆を施した素材
のいずれか1種をもって構成されていることを特徴とす
る請求項8に記載の半導体製造装置。
9. The internal heat ray absorbing plate is made of any one of carbon, silicon, silicon carbide, silicon nitride and a material in which a quartz glass coating or a ceramic coating is applied to the surface of metal or metal oxide. The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 8, wherein.
【請求項10】半導体基板の少なくとも一方の表面側の
反応容器外部空間に前記熱線源が配置され、当該熱線源
から照射された加熱用熱線が通過する反応容器内部空間
に前記内部熱線吸収板が配設されていることを特徴とす
る請求項5〜請求項9に記載の半導体製造装置。
10. The heat ray source is arranged in the reaction vessel outside space on at least one surface side of the semiconductor substrate, and the internal heat ray absorbing plate is provided in the reaction vessel inside space through which heating heat rays emitted from the heat ray source pass. The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 5, wherein the semiconductor manufacturing apparatus is provided.
【請求項11】半導体基板の一方の表面側の反応容器外
部空間に前記熱線源が配置され、半導体基板の他方の表
面側の反応容器内部空間に前記内部熱線吸収板が配設さ
れていることを特徴とする請求項5〜請求項9に記載の
半導体製造装置。
11. The heat ray source is arranged in a reaction container outside space on one surface side of a semiconductor substrate, and the internal heat ray absorbing plate is arranged in a reaction container inside space on the other surface side of a semiconductor substrate. The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 5, wherein:
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