JPH06242840A - 枚葉式熱処理装置および熱処理温度モニタ方法 - Google Patents
枚葉式熱処理装置および熱処理温度モニタ方法Info
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- JPH06242840A JPH06242840A JP3011593A JP3011593A JPH06242840A JP H06242840 A JPH06242840 A JP H06242840A JP 3011593 A JP3011593 A JP 3011593A JP 3011593 A JP3011593 A JP 3011593A JP H06242840 A JPH06242840 A JP H06242840A
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- heat
- heat treatment
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Abstract
(57)【要約】
【構成】被熱処理基板1の熱処理温度をモニタする温度
測定端子5,7,9,10,11が被熱処理基板1に接
しない部分に複数箇所設置され、それぞれの箇所の温度
変化を計算機処理して実際の熱処理温度とし、その温度
をフィードバックして加熱源2からのエネルギを制御す
る。また、エネルギ透過率を変えたエネルギ導入部8を
設ける。 【効果】実際の被熱処理基板の構造や膜構成の状態に左
右されずに正確な温度モニタが可能になり、従来に比べ
て均一かつ熱処理の高精度化ができる。
測定端子5,7,9,10,11が被熱処理基板1に接
しない部分に複数箇所設置され、それぞれの箇所の温度
変化を計算機処理して実際の熱処理温度とし、その温度
をフィードバックして加熱源2からのエネルギを制御す
る。また、エネルギ透過率を変えたエネルギ導入部8を
設ける。 【効果】実際の被熱処理基板の構造や膜構成の状態に左
右されずに正確な温度モニタが可能になり、従来に比べ
て均一かつ熱処理の高精度化ができる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、種々の工程を経て種々
の膜および構造を有する被熱処理基板の熱処理温度をモ
ニタできる熱処理温度モニタ方法および枚葉式熱処理装
置に関する。
の膜および構造を有する被熱処理基板の熱処理温度をモ
ニタできる熱処理温度モニタ方法および枚葉式熱処理装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の枚葉式熱処理装置は、特開昭63−
170916号,特開平2−63294号,特開平2−178928号,特
開平2−39525号,特開昭59−121832号,特開平2−24922
7号公報に記載のように、また、米国AG社製ハロゲン
ランプアニール装置(HEATーPULS)や米国PE
AK社製アークランプアニール装置(ALPシリーズ)
等のように、加熱源としてランプやカーボンヒータを用
いて被熱処理基板を熱処理するような構造となってい
た。
170916号,特開平2−63294号,特開平2−178928号,特
開平2−39525号,特開昭59−121832号,特開平2−24922
7号公報に記載のように、また、米国AG社製ハロゲン
ランプアニール装置(HEATーPULS)や米国PE
AK社製アークランプアニール装置(ALPシリーズ)
等のように、加熱源としてランプやカーボンヒータを用
いて被熱処理基板を熱処理するような構造となってい
た。
【0003】このような熱処理装置での温度モニタ方式
は、従来、ランプ加熱源の場合、(1)被熱処理基板近
傍の珪素片に埋め込まれた熱電対を用いたり、(2)被
熱処理基板の表面または裏面から放射される赤外光を赤
外放射温度計でモニタする方法を用いたり、さらに、
(3)被熱処理基板の表面または裏面に接触するような
熱電対を用いたりしている。
は、従来、ランプ加熱源の場合、(1)被熱処理基板近
傍の珪素片に埋め込まれた熱電対を用いたり、(2)被
熱処理基板の表面または裏面から放射される赤外光を赤
外放射温度計でモニタする方法を用いたり、さらに、
(3)被熱処理基板の表面または裏面に接触するような
熱電対を用いたりしている。
【0004】また、最近では、(4)被熱処理基板の表
面または裏面からのある波長の赤外線の放射率を補正し
た上で別の波長の赤外光を赤外放射温度計でモニタする
方法の他に、(5)被熱処理基板の熱膨張をモニタして
温度を測定する方法や(6)被熱処理基板に接触した二
つの端子間での伝搬波の速度をモニタする方法などが提
案されている。尚、これらの温度モニタは、被熱処理基
板の1点モニタあるいは設定された領域の平均的な部分
のモニタとなっている。
面または裏面からのある波長の赤外線の放射率を補正し
た上で別の波長の赤外光を赤外放射温度計でモニタする
方法の他に、(5)被熱処理基板の熱膨張をモニタして
温度を測定する方法や(6)被熱処理基板に接触した二
つの端子間での伝搬波の速度をモニタする方法などが提
案されている。尚、これらの温度モニタは、被熱処理基
板の1点モニタあるいは設定された領域の平均的な部分
のモニタとなっている。
【0005】一方、カーボンヒータ加熱を用いた場合の
温度モニタ方式は、(7)カーボンヒータの温度そのも
のをモニタして、被熱処理基板の温度はモニタしていな
い。
温度モニタ方式は、(7)カーボンヒータの温度そのも
のをモニタして、被熱処理基板の温度はモニタしていな
い。
【0006】また、従来の枚葉式熱処理装置での被熱処
理基板内の処理温度均一性を向上する方法は、主に被熱
処理基板の周辺からの熱放散の影響を補正するようにし
ている。例えば、(8)加熱源であるランプ光強度を周
辺で大きくする方法や(9)周辺に補助加熱源を設ける
方法がある。
理基板内の処理温度均一性を向上する方法は、主に被熱
処理基板の周辺からの熱放散の影響を補正するようにし
ている。例えば、(8)加熱源であるランプ光強度を周
辺で大きくする方法や(9)周辺に補助加熱源を設ける
方法がある。
【0007】被熱処理基板周辺のランプ光強度を大きく
する方法には、(10)ランプを各領域に分けて配置して
周辺に近いランプの光エネルギを大きくする方法や、
(11)被熱処理基板とランプとの間に設けた石英製の窓
に光散乱用のけがき線を設けて基板中心付近で光散乱を
多くする方法などがある。
する方法には、(10)ランプを各領域に分けて配置して
周辺に近いランプの光エネルギを大きくする方法や、
(11)被熱処理基板とランプとの間に設けた石英製の窓
に光散乱用のけがき線を設けて基板中心付近で光散乱を
多くする方法などがある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来の温度モニタ方法
では、以下のような問題がある。すなわち、まず、(1)
の方法では、実際の被熱処理基板と珪素片との大きさや
基板表面および裏面に形成された種々の膜の有無によ
り、同じ加熱エネルギを供給しても到達温度が異なるた
め温度上昇速度などが異なり正確な温度制御が困難であ
る。また、(2)の方法では、モニタする面の状態が種
々の膜によって変化すると、正確な温度モニタができな
くなってしまう。このようなモニタ面の赤外線放射率の
差を補正する目的で、(4)のように2波長の赤外線を
用いて温度モニタする方法が提案されているが、非常に
高精度の赤外線放射率補正が必要となるため、提案され
てからかなりの年数を経ても実現されていないのが現状
である。
では、以下のような問題がある。すなわち、まず、(1)
の方法では、実際の被熱処理基板と珪素片との大きさや
基板表面および裏面に形成された種々の膜の有無によ
り、同じ加熱エネルギを供給しても到達温度が異なるた
め温度上昇速度などが異なり正確な温度制御が困難であ
る。また、(2)の方法では、モニタする面の状態が種
々の膜によって変化すると、正確な温度モニタができな
くなってしまう。このようなモニタ面の赤外線放射率の
差を補正する目的で、(4)のように2波長の赤外線を
用いて温度モニタする方法が提案されているが、非常に
高精度の赤外線放射率補正が必要となるため、提案され
てからかなりの年数を経ても実現されていないのが現状
である。
【0009】このような、赤外線放射率によって温度モ
ニタする方法では、上記のような問題の他に、実際の被
熱処理基板には種々の構造や種々の膜形成があるため、
温度によって上記被熱処理基板が変形して温度モニタす
る領域に傾きが生じて、赤外線モニタの光学軸からずれ
てしまい正確な赤外線放射率補正が不可能になるという
問題もある。
ニタする方法では、上記のような問題の他に、実際の被
熱処理基板には種々の構造や種々の膜形成があるため、
温度によって上記被熱処理基板が変形して温度モニタす
る領域に傾きが生じて、赤外線モニタの光学軸からずれ
てしまい正確な赤外線放射率補正が不可能になるという
問題もある。
【0010】次に、(3)の方法では、熱電対と被熱処
理基板との接触が常に同じにならないと正確な温度を計
測することができない。例えば、実際の被熱処理基板に
は種々の構造や種々の膜形成があるため、温度によって
上記基板が反り量が異なり、温度によって上記接触の状
態が変化してしまう。さらに、(5),(6)の方法で
も、実際の被熱処理基板に種々の構造や種々の膜形成が
あるが故の基板の変形や反りを生じると、正確な熱膨張
の様子や伝搬波の速度を正確にモニタできなくなる。な
お、(7)の方法では、被熱処理基板の正確な温度把握
ができないことは自明である。
理基板との接触が常に同じにならないと正確な温度を計
測することができない。例えば、実際の被熱処理基板に
は種々の構造や種々の膜形成があるため、温度によって
上記基板が反り量が異なり、温度によって上記接触の状
態が変化してしまう。さらに、(5),(6)の方法で
も、実際の被熱処理基板に種々の構造や種々の膜形成が
あるが故の基板の変形や反りを生じると、正確な熱膨張
の様子や伝搬波の速度を正確にモニタできなくなる。な
お、(7)の方法では、被熱処理基板の正確な温度把握
ができないことは自明である。
【0011】このように、従来の温度モニタ方法では、
実際の被熱処理基板の構造や膜構成の状態によって正確
な実際の温度のモニタができないという大きな問題があ
った。
実際の被熱処理基板の構造や膜構成の状態によって正確
な実際の温度のモニタができないという大きな問題があ
った。
【0012】これらの温度モニタは、被熱処理基板の1
点モニタあるいは設定された領域の平均的な部分のモニ
タとなっているが、実際の被熱処理基板にある温度分布
の1点または上記平均的な部分しか評価できていない。
このような方法で被熱処理基板全体の温度をモニタする
には、基板の温度分布を均一にするしか方法はない。但
し、このような方法を基板全体で実施すればそれは可能
になるが、この方法では現実性がなく、ここでは考えに
入れない。
点モニタあるいは設定された領域の平均的な部分のモニ
タとなっているが、実際の被熱処理基板にある温度分布
の1点または上記平均的な部分しか評価できていない。
このような方法で被熱処理基板全体の温度をモニタする
には、基板の温度分布を均一にするしか方法はない。但
し、このような方法を基板全体で実施すればそれは可能
になるが、この方法では現実性がなく、ここでは考えに
入れない。
【0013】温度均一性向上方法の問題点について、以
下に述べる。まず、(8),(9)の方法では、非常に
大まかな温度分布改善になるが、細かな温度分布制御が
不可能である。また、(10)の方法では、細かな温度分
布も制御できるが、けがき線の幅によってより細かな温
度分布ができてしまう。更に、(8)〜(11)の方法で
は、ランプ寿命やランプ個体差によって変動する光強度
分布を改善することが非常に困難となる。例えば、(1
1)の方法のけがき線を用いる場合には、ランプ交換毎
にけがき線を追加しなければならず、その繰返しを続け
るとけがき線による温度分布制御が困難となり、上記石
英製の窓まで交換する必要がでてくる。このように、従
来の被熱処理基板の温度分布を均一にする方法では、ラ
ンプの個体差による均一性の補正が非常に煩雑になると
いう問題がある。
下に述べる。まず、(8),(9)の方法では、非常に
大まかな温度分布改善になるが、細かな温度分布制御が
不可能である。また、(10)の方法では、細かな温度分
布も制御できるが、けがき線の幅によってより細かな温
度分布ができてしまう。更に、(8)〜(11)の方法で
は、ランプ寿命やランプ個体差によって変動する光強度
分布を改善することが非常に困難となる。例えば、(1
1)の方法のけがき線を用いる場合には、ランプ交換毎
にけがき線を追加しなければならず、その繰返しを続け
るとけがき線による温度分布制御が困難となり、上記石
英製の窓まで交換する必要がでてくる。このように、従
来の被熱処理基板の温度分布を均一にする方法では、ラ
ンプの個体差による均一性の補正が非常に煩雑になると
いう問題がある。
【0014】本発明の目的は、実際の被熱処理基板の構
造や膜構成の状態に左右されずに正確な温度モニタが可
能で、かつ、熱処理温度分布の均一性向上が容易な枚葉
式熱処理装置および熱処理温度モニタ方法を提供するこ
とにある。
造や膜構成の状態に左右されずに正確な温度モニタが可
能で、かつ、熱処理温度分布の均一性向上が容易な枚葉
式熱処理装置および熱処理温度モニタ方法を提供するこ
とにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、図1に示すように、被熱処理基板1の熱処
理温度をモニタする温度測定端子が被熱処理基板に接し
ない部分に複数箇所設置され、それぞれの箇所の温度変
化を計算機処理して実際の熱処理温度とし、その温度を
フィードバックして加熱源2からのエネルギを制御する
ような熱処理温度モニタ方法を採用する。ここで、上記
温度測定端子の設置箇所は、枚葉式熱処理容器3の熱処
理雰囲気導入部4の近傍5,容器3の熱処理雰囲気排気
部6の近傍7,加熱源2と被熱処理基板1との間に構成
されるエネルギ導入部8の中9,容器3の所定の箇所1
0、および、容器3内の所定の箇所11の何れかから選
ばれる。また、それぞれの温度測定端子の設置箇所の温
度変化に加えて、容器3内の圧力および雰囲気の種類お
よび流量の情報を考慮にいれて実際の熱処理温度を計算
機処理する方法を採用する。
するために、図1に示すように、被熱処理基板1の熱処
理温度をモニタする温度測定端子が被熱処理基板に接し
ない部分に複数箇所設置され、それぞれの箇所の温度変
化を計算機処理して実際の熱処理温度とし、その温度を
フィードバックして加熱源2からのエネルギを制御する
ような熱処理温度モニタ方法を採用する。ここで、上記
温度測定端子の設置箇所は、枚葉式熱処理容器3の熱処
理雰囲気導入部4の近傍5,容器3の熱処理雰囲気排気
部6の近傍7,加熱源2と被熱処理基板1との間に構成
されるエネルギ導入部8の中9,容器3の所定の箇所1
0、および、容器3内の所定の箇所11の何れかから選
ばれる。また、それぞれの温度測定端子の設置箇所の温
度変化に加えて、容器3内の圧力および雰囲気の種類お
よび流量の情報を考慮にいれて実際の熱処理温度を計算
機処理する方法を採用する。
【0016】実際に計算機処理する場合には、予めそれ
ぞれの温度測定端子の設置箇所の温度や容器内の圧力お
よび雰囲気の種類および流量等の環境データと実際の熱
処理温度との関係を計算機に記憶させておく必要があ
る。このような関係は図2に示すような方法で得ること
が出来る。ここでは、基板温度,ガスおよび圧力等が予
め設定された初期設定シーケンスに従って熱電対付きの
被熱処理基板を加熱処理してデータを取り込む。その際
に、それぞれの温度測定端子の設置箇所の温度や容器内
の圧力および雰囲気の種類および流量等の環境データの
他に加熱処理時の加熱源エネルギ(パワー)を情報とし
て環境データ群に記憶させる。ここでは、初期設定シー
ケンスと得られた環境データとをセットで記憶させる。
このような手順の処理を異なる初期設定シーケンスで繰
り返して種々の環境データを取り込み記憶させておく。
ぞれの温度測定端子の設置箇所の温度や容器内の圧力お
よび雰囲気の種類および流量等の環境データと実際の熱
処理温度との関係を計算機に記憶させておく必要があ
る。このような関係は図2に示すような方法で得ること
が出来る。ここでは、基板温度,ガスおよび圧力等が予
め設定された初期設定シーケンスに従って熱電対付きの
被熱処理基板を加熱処理してデータを取り込む。その際
に、それぞれの温度測定端子の設置箇所の温度や容器内
の圧力および雰囲気の種類および流量等の環境データの
他に加熱処理時の加熱源エネルギ(パワー)を情報とし
て環境データ群に記憶させる。ここでは、初期設定シー
ケンスと得られた環境データとをセットで記憶させる。
このような手順の処理を異なる初期設定シーケンスで繰
り返して種々の環境データを取り込み記憶させておく。
【0017】実際の熱処理を行う場合には、図3に示す
ように行う。行おうとする熱処理の設定シーケンスに基
づきそのシーケンスに合った環境データをメモリから読
み込む。ここで設定したシーケンスが初期設定に無い場
合には、メモリ内のデータを用いて設定シーケンスに合
った環境データを計算機処理で作成し、それを実際の加
熱処理に用いる。次に、計算機処理により実際の環境デ
ータと比較して加熱に必要なパワーを求める。この時点
で熱処理が開始され、その処理により変化した環境デー
タを基に新たなパワー設定を行って処理を進める。
ように行う。行おうとする熱処理の設定シーケンスに基
づきそのシーケンスに合った環境データをメモリから読
み込む。ここで設定したシーケンスが初期設定に無い場
合には、メモリ内のデータを用いて設定シーケンスに合
った環境データを計算機処理で作成し、それを実際の加
熱処理に用いる。次に、計算機処理により実際の環境デ
ータと比較して加熱に必要なパワーを求める。この時点
で熱処理が開始され、その処理により変化した環境デー
タを基に新たなパワー設定を行って処理を進める。
【0018】また、本発明では、被熱処理基板1の均一
な温度モニタを実現するために、新たに被熱処理基板1
内の温度分布を均一にするための、加熱源2からのエネ
ルギ分布を補正するためのエネルギ導入部8の上にエネ
ルギ導入分布の制御が可能なエネルギ透過率を変えたエ
ネルギ導入部12を設ける。このようにして被熱処理基
板1の熱処理温度分布は均一なものとして扱い、被熱処
理基板1の周辺の温度環境をこのような温度測定端子か
らの情報によって判断する。
な温度モニタを実現するために、新たに被熱処理基板1
内の温度分布を均一にするための、加熱源2からのエネ
ルギ分布を補正するためのエネルギ導入部8の上にエネ
ルギ導入分布の制御が可能なエネルギ透過率を変えたエ
ネルギ導入部12を設ける。このようにして被熱処理基
板1の熱処理温度分布は均一なものとして扱い、被熱処
理基板1の周辺の温度環境をこのような温度測定端子か
らの情報によって判断する。
【0019】
【作用】図1に示すように、被熱処理基板1の熱処理温
度をモニタする温度測定端子が被熱処理基板に接しない
ため、被熱処理基板1の構造や膜構成に左右されること
がない。また、枚葉式熱処理容器3の熱処理雰囲気導入
部4の近傍5,容器3の熱処理雰囲気排気部6の近傍
7,加熱源2と被熱処理基板1との間に構成されるエネ
ルギ導入部8の中9,容器3の所定の箇所10、およ
び、容器3内の所定の箇所11の複数箇所で、被熱処理
基板1の周囲温度環境をモニタすることで、容器3内に
設置された直後の被熱処理基板1の状態までモニタでき
るので供給エネルギの初期状態も設定できる。さらに、
容器3内の圧力および雰囲気の種類および流量の情報も
モニタすることでより正確な環境モニタが可能となる。
度をモニタする温度測定端子が被熱処理基板に接しない
ため、被熱処理基板1の構造や膜構成に左右されること
がない。また、枚葉式熱処理容器3の熱処理雰囲気導入
部4の近傍5,容器3の熱処理雰囲気排気部6の近傍
7,加熱源2と被熱処理基板1との間に構成されるエネ
ルギ導入部8の中9,容器3の所定の箇所10、およ
び、容器3内の所定の箇所11の複数箇所で、被熱処理
基板1の周囲温度環境をモニタすることで、容器3内に
設置された直後の被熱処理基板1の状態までモニタでき
るので供給エネルギの初期状態も設定できる。さらに、
容器3内の圧力および雰囲気の種類および流量の情報も
モニタすることでより正確な環境モニタが可能となる。
【0020】このような温度および雰囲気の情報を、加
熱源2からのエネルギを制御できる主計算機に送り、計
算処理をすることで被熱処理基板1の実際の温度を瞬時
に判断できるようになる。この被熱処理基板1の実際の
温度の判断は、図2を用いて説明したように、予め組み
入れられた各環境モニタの情報と予め組み入れられた被
熱処理基板1の温度との相関から求めて行うことができ
る。
熱源2からのエネルギを制御できる主計算機に送り、計
算処理をすることで被熱処理基板1の実際の温度を瞬時
に判断できるようになる。この被熱処理基板1の実際の
温度の判断は、図2を用いて説明したように、予め組み
入れられた各環境モニタの情報と予め組み入れられた被
熱処理基板1の温度との相関から求めて行うことができ
る。
【0021】また、処理中の環境データと設定シーケン
スとの間でこのような相関が得られなくなった場合、加
熱源のエネルギが変動していると判断できるため加熱源
の寿命モニタも可能となる。従って、加熱源を交換した
のち、前回の加熱源を用いたときのパワーから変動した
分を補正することにより、前回の環境データをそのまま
用いることが出来る。このような加熱源を交換した場
合、図2で説明したような初期設定シーケンス処理を1
回行えばパワー変動分を補正できる。
スとの間でこのような相関が得られなくなった場合、加
熱源のエネルギが変動していると判断できるため加熱源
の寿命モニタも可能となる。従って、加熱源を交換した
のち、前回の加熱源を用いたときのパワーから変動した
分を補正することにより、前回の環境データをそのまま
用いることが出来る。このような加熱源を交換した場
合、図2で説明したような初期設定シーケンス処理を1
回行えばパワー変動分を補正できる。
【0022】尚、この予め組み入れられた各環境モニタ
の情報と予め組み入れられた被熱処理基板1の温度との
相関は、被熱処理基板1内の温度分布を均一にした上で
行う。これにより被熱処理基板の温度分布を均一なもの
として取扱うことができ、より高精度の環境モニタが可
能となる。その際、加熱源2からのエネルギ分布を補正
するためのエネルギ導入部のエネルギ導入分布の制御が
可能なエネルギ透過率を変えたエネルギ導入部12を設
けることにより、被熱処理基板1の温度分布を簡単に制
御できるようになる。このように簡単に温度分布を制御
できるので、このような加熱源(例えばランプ)の交換
に伴う加熱源の固体差を補正するのが簡単になる。
の情報と予め組み入れられた被熱処理基板1の温度との
相関は、被熱処理基板1内の温度分布を均一にした上で
行う。これにより被熱処理基板の温度分布を均一なもの
として取扱うことができ、より高精度の環境モニタが可
能となる。その際、加熱源2からのエネルギ分布を補正
するためのエネルギ導入部のエネルギ導入分布の制御が
可能なエネルギ透過率を変えたエネルギ導入部12を設
けることにより、被熱処理基板1の温度分布を簡単に制
御できるようになる。このように簡単に温度分布を制御
できるので、このような加熱源(例えばランプ)の交換
に伴う加熱源の固体差を補正するのが簡単になる。
【0023】
【実施例】以下、本発明の実施例を図4ないし図10を
用いて説明する。
用いて説明する。
【0024】本発明を実施した枚葉式熱処理装置の熱処
理容器の構造および容器に付随する各部品の配置図を図
4に示す。容器を構成する部品は大きくステンレス製箱
16と加熱用ランプからの光を導入する石英製窓17か
ら構成される。まず、ステンレス製箱16には、被熱処
理基板18を支持する四つの石英製ピン19,容器内に
雰囲気ガスを導入する四つのガス導入部20,容器内か
らガスを排気したり容器内を真空排気できる四つのガス
排気部21,容器内の圧力計測部22,水冷されたステ
ンレス製箱16に埋め込まれた四つの熱電対23,容器
内の温度を測定する四つの熱電対24,上記ガス導入部
近傍に設置された四つの熱電対25、および、上記ガス
排気部近傍に設置された四つの熱電対26を設けた。
理容器の構造および容器に付随する各部品の配置図を図
4に示す。容器を構成する部品は大きくステンレス製箱
16と加熱用ランプからの光を導入する石英製窓17か
ら構成される。まず、ステンレス製箱16には、被熱処
理基板18を支持する四つの石英製ピン19,容器内に
雰囲気ガスを導入する四つのガス導入部20,容器内か
らガスを排気したり容器内を真空排気できる四つのガス
排気部21,容器内の圧力計測部22,水冷されたステ
ンレス製箱16に埋め込まれた四つの熱電対23,容器
内の温度を測定する四つの熱電対24,上記ガス導入部
近傍に設置された四つの熱電対25、および、上記ガス
排気部近傍に設置された四つの熱電対26を設けた。
【0025】また、ステンレス製箱16にシールを介し
て設置される石英製窓17は、容器内の圧力変化に耐え
られるように厚い(2cm)の石英板27とランプ光強度
分布を制御するように光の透過度分布を持つ均一性制御
窓28の2枚で構成される。なお、上記厚い石英板27
には、石英板27の温度測定のために四つの熱電対29
を埋め込んだ。ここで、厚い石英板27に埋め込まれた
熱電対29は、被熱処理基板18へのランプ光を遮らな
いように配置した。
て設置される石英製窓17は、容器内の圧力変化に耐え
られるように厚い(2cm)の石英板27とランプ光強度
分布を制御するように光の透過度分布を持つ均一性制御
窓28の2枚で構成される。なお、上記厚い石英板27
には、石英板27の温度測定のために四つの熱電対29
を埋め込んだ。ここで、厚い石英板27に埋め込まれた
熱電対29は、被熱処理基板18へのランプ光を遮らな
いように配置した。
【0026】石英ピン19は、ピン自身による被熱処理
基板18の温度変動がないように非常に細い(0.5mm
φ)ものとした。また、ガス導入部20は、図5に示す
ように、制御用の計算機からの信号でガスの切り換えが
でき、かつ、マスフロー制御ができるようにして、ガス
種類とガス流量を判断している。圧力計測部22には、
大気圧以上でも大気圧以下でも圧力が測定できるように
2種類のセンサを設け、その情報を制御用計算機30に
転送している。
基板18の温度変動がないように非常に細い(0.5mm
φ)ものとした。また、ガス導入部20は、図5に示す
ように、制御用の計算機からの信号でガスの切り換えが
でき、かつ、マスフロー制御ができるようにして、ガス
種類とガス流量を判断している。圧力計測部22には、
大気圧以上でも大気圧以下でも圧力が測定できるように
2種類のセンサを設け、その情報を制御用計算機30に
転送している。
【0027】ステンレス製箱16に埋め込まれた熱電対
23は、保護用の石英管の中に埋め込み、その端子は、
制御用の計算機30に接続している。また、他の熱電対
も、熱電対からの金属汚染が無いように保護用の石英管
に埋め込み、これらの端子も上記と同様計算機30に接
続している。このような環境情報を判断して実際の被熱
処理基板18の温度を計算機30内部で求め、それをラ
ンプ31の光強度を制御する電源部32にフィードバッ
クをかける。
23は、保護用の石英管の中に埋め込み、その端子は、
制御用の計算機30に接続している。また、他の熱電対
も、熱電対からの金属汚染が無いように保護用の石英管
に埋め込み、これらの端子も上記と同様計算機30に接
続している。このような環境情報を判断して実際の被熱
処理基板18の温度を計算機30内部で求め、それをラ
ンプ31の光強度を制御する電源部32にフィードバッ
クをかける。
【0028】均一性制御窓28は、図6に示すように、
被熱処理基板18の処理温度が均一になるようにランプ
光の透過度分布を持っている。なお、この透過度は、図
7に示すように均一性制御窓28を研磨する研磨剤の粒
径により制御した。この透過度制御では、透過度を5〜
100%の範囲で制御できる。この様な透過度制御は、
液晶板の水冷できるようにして石英板で挾みこんだもの
でも可能であった。この均一性制御窓28を用いて被熱
処理基板16に到達するランプ光強度分布を変えて、被
熱処理基板18の温度分布を均一にした。具体的な均一
性は、6インチ基板内で±2℃以内である。
被熱処理基板18の処理温度が均一になるようにランプ
光の透過度分布を持っている。なお、この透過度は、図
7に示すように均一性制御窓28を研磨する研磨剤の粒
径により制御した。この透過度制御では、透過度を5〜
100%の範囲で制御できる。この様な透過度制御は、
液晶板の水冷できるようにして石英板で挾みこんだもの
でも可能であった。この均一性制御窓28を用いて被熱
処理基板16に到達するランプ光強度分布を変えて、被
熱処理基板18の温度分布を均一にした。具体的な均一
性は、6インチ基板内で±2℃以内である。
【0029】この装置を用いて、まず、熱電対を埋め込
んだ種々の構造および種々の積層膜を有する被熱処理基
板18を熱処理し、図8ないし図10に示すように様々
な状況下で環境モニタの情報を計算機30に取り込み、
基礎データとした。
んだ種々の構造および種々の積層膜を有する被熱処理基
板18を熱処理し、図8ないし図10に示すように様々
な状況下で環境モニタの情報を計算機30に取り込み、
基礎データとした。
【0030】図8は、ガス種,ガス流量および圧力を一
定にして、第1の初期設定シーケンスである温度シーケ
ンス33の処理を複数回繰り返したときのランプエネル
ギやそれぞれの箇所での温度の変化を示したものであ
る。1回目の処理の場合34を基準に処理回数が増える
に従いランプエネルギやそれぞれの箇所での温度は3
5,36,37の順で変化して行く。
定にして、第1の初期設定シーケンスである温度シーケ
ンス33の処理を複数回繰り返したときのランプエネル
ギやそれぞれの箇所での温度の変化を示したものであ
る。1回目の処理の場合34を基準に処理回数が増える
に従いランプエネルギやそれぞれの箇所での温度は3
5,36,37の順で変化して行く。
【0031】また、他の初期設定シーケンスとして、図
9に示すように温度シーケンス38の場合も同様に基礎
データを取り込んだ。ここで、図9もガス種,ガス流量
および圧力を一定にした。
9に示すように温度シーケンス38の場合も同様に基礎
データを取り込んだ。ここで、図9もガス種,ガス流量
および圧力を一定にした。
【0032】さらに、図10に示すように、初期シーケ
ンスで温度シーケンス43は図9と同じようにし、ガス
流量を多くした場合44、被熱処理基板が加熱しにくく
なるためより大きなランプエネルギを必要とし、また、
被熱処理基板が加熱しにくなる分それぞれの箇所の温度
上昇が大きくなる。また、圧力を下げて熱処理を実施し
た場合45、ガスによる熱伝導が無い分被熱処理基板が
加熱しやすくなるためより小さなランプエネルギで済
み、また、その分それぞれの箇所の温度上昇も小さい。
このような様々な初期設定シーケンスで基礎データを取
り込んでいる。尚、この実施例では、被熱処理基板18
の構造および積層膜を変えても、実際の温度と環境モニ
タの情報に差は見られなかった。
ンスで温度シーケンス43は図9と同じようにし、ガス
流量を多くした場合44、被熱処理基板が加熱しにくく
なるためより大きなランプエネルギを必要とし、また、
被熱処理基板が加熱しにくなる分それぞれの箇所の温度
上昇が大きくなる。また、圧力を下げて熱処理を実施し
た場合45、ガスによる熱伝導が無い分被熱処理基板が
加熱しやすくなるためより小さなランプエネルギで済
み、また、その分それぞれの箇所の温度上昇も小さい。
このような様々な初期設定シーケンスで基礎データを取
り込んでいる。尚、この実施例では、被熱処理基板18
の構造および積層膜を変えても、実際の温度と環境モニ
タの情報に差は見られなかった。
【0033】本実施例によれば、実際の被熱処理基板の
構造や膜構成の状態に左右されずに正確な温度モニタが
可能になった。また、熱処理温度分布の均一性向上が容
易になり、均一かつ高精度の温度制御ができる枚葉式熱
処理装置を得ることができた。さらに、この装置を用い
て半導体装置を製造することにより、特性のばらつきの
少ない半導体装置を得ることができ、従来に比べて一段
と歩留りが向上できた。
構造や膜構成の状態に左右されずに正確な温度モニタが
可能になった。また、熱処理温度分布の均一性向上が容
易になり、均一かつ高精度の温度制御ができる枚葉式熱
処理装置を得ることができた。さらに、この装置を用い
て半導体装置を製造することにより、特性のばらつきの
少ない半導体装置を得ることができ、従来に比べて一段
と歩留りが向上できた。
【0034】
【発明の効果】本発明によれば、実際の被熱処理基板の
構造や膜構成の状態に左右されずに正確な温度モニタが
可能になり、均一な熱処理が可能になるので、従来に比
べて熱処理の高精度化に効果がある。これは、将来の半
導体装置製造プロセスの枚葉処理化に大きく貢献でき
る。
構造や膜構成の状態に左右されずに正確な温度モニタが
可能になり、均一な熱処理が可能になるので、従来に比
べて熱処理の高精度化に効果がある。これは、将来の半
導体装置製造プロセスの枚葉処理化に大きく貢献でき
る。
【図1】本発明の説明図。
【図2】本発明における環境データ取り込み方法の説明
図。
図。
【図3】本発明における実際の熱処理時の計算機処理内
容の説明図。
容の説明図。
【図4】本発明の実施例である枚葉式熱処理装置の熱処
理容器の斜視図。
理容器の斜視図。
【図5】本発明の実施例である枚葉式熱処理装置の環境
モニタ・温度制御図。
モニタ・温度制御図。
【図6】枚葉式熱処理装置に用いた均一性制御窓の透過
率分布図。
率分布図。
【図7】均一性制御窓の透過率とそれを研磨する研磨剤
の粒径との関係図。
の粒径との関係図。
【図8】初期設定シーケンスに基づいたランプエネルギ
および複数箇所での温度特性図。
および複数箇所での温度特性図。
【図9】初期設定シーケンスに基づいたランプエネルギ
および複数箇所での温度特性図。
および複数箇所での温度特性図。
【図10】ガス流量およびガス圧力を変えた場合のラン
プエネルギおよび複数箇所での温度特性図。
プエネルギおよび複数箇所での温度特性図。
1…被熱処理基板、2…加熱源(ランプ)、3…熱処理
容器、4,5,7,9,10,11…温度測定端子、6
…ガス排気部、8…エネルギ導入部(石英板)、12…均
一性制御窓、13…圧力測定部、14…ガス種切り替え
部、15…ガス流量設定部。
容器、4,5,7,9,10,11…温度測定端子、6
…ガス排気部、8…エネルギ導入部(石英板)、12…均
一性制御窓、13…圧力測定部、14…ガス種切り替え
部、15…ガス流量設定部。
Claims (5)
- 【請求項1】被熱処理基板の熱処理温度をモニタする測
定端子を被熱処理基板に接しない部分に複数箇所設置
し、それぞれの個所の温度変化を計算機処理して実際の
熱処理温度とし、その温度をフィードバックして加熱源
からのエネルギを制御することを特徴とする熱処理温度
モニタ方法。 - 【請求項2】請求項1において、熱処理温度をモニタす
る温度測定端子の設置箇所が、枚葉式熱処理容器の熱処
理雰囲気導入箇所,上記容器の熱処理雰囲気排気箇所,
加熱源と被熱処理基板との間に構成されるエネルギ導入
部,上記容器の所定の箇所,および、上記容器内の所定
の箇所の何れかから選ばれる熱処理温度モニタ方法。 - 【請求項3】請求項1において、上記それぞれの温度測
定端子の設置箇所の温度変化に加えて、上記容器内の圧
力および雰囲気の種類および流量をも考慮にいれて実際
の熱処理温度を計算機処理する熱処理温度モニタ方法。 - 【請求項4】請求項1,2または3において、上記被熱
処理基板の温度をモニタする枚葉式熱処理装置。 - 【請求項5】請求項1において、上記被熱処理基板の温
度モニタを行う際、被熱処理基板内の温度分布を均一に
するために、加熱源からのエネルギ分布を補正するため
の上記エネルギ導入部のエネルギ導入分布の制御を、エ
ネルギ透過率を変えたエネルギ導入部とする枚葉式熱処
理装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3011593A JPH06242840A (ja) | 1993-02-19 | 1993-02-19 | 枚葉式熱処理装置および熱処理温度モニタ方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3011593A JPH06242840A (ja) | 1993-02-19 | 1993-02-19 | 枚葉式熱処理装置および熱処理温度モニタ方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06242840A true JPH06242840A (ja) | 1994-09-02 |
Family
ID=12294789
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3011593A Pending JPH06242840A (ja) | 1993-02-19 | 1993-02-19 | 枚葉式熱処理装置および熱処理温度モニタ方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06242840A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003513442A (ja) * | 1999-10-28 | 2003-04-08 | シュテアク エルテーペー システムズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | サブストレートを熱処理する方法及び装置 |
WO2014046081A1 (ja) * | 2012-09-20 | 2014-03-27 | 株式会社日立国際電気 | 基板処理装置及び半導体装置の製造方法 |
JP2018534769A (ja) * | 2015-12-30 | 2018-11-22 | マットソン テクノロジー インコーポレイテッドMattson Technology, Inc. | ミリ秒アニールシステムのためのガスフロー制御 |
CN117471289A (zh) * | 2023-12-22 | 2024-01-30 | 前海晶方云(深圳)测试设备有限公司 | 芯片测试装置 |
-
1993
- 1993-02-19 JP JP3011593A patent/JPH06242840A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003513442A (ja) * | 1999-10-28 | 2003-04-08 | シュテアク エルテーペー システムズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | サブストレートを熱処理する方法及び装置 |
WO2014046081A1 (ja) * | 2012-09-20 | 2014-03-27 | 株式会社日立国際電気 | 基板処理装置及び半導体装置の製造方法 |
JP2018534769A (ja) * | 2015-12-30 | 2018-11-22 | マットソン テクノロジー インコーポレイテッドMattson Technology, Inc. | ミリ秒アニールシステムのためのガスフロー制御 |
CN117471289A (zh) * | 2023-12-22 | 2024-01-30 | 前海晶方云(深圳)测试设备有限公司 | 芯片测试装置 |
CN117471289B (zh) * | 2023-12-22 | 2024-04-19 | 前海晶方云(深圳)测试设备有限公司 | 芯片测试装置 |
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