JP2002110582A - 半導体基板熱処理装置 - Google Patents
半導体基板熱処理装置Info
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Abstract
処理装置を提供する。 【解決手段】 装着された半導体基板3を熱処理するた
めに加熱するハロゲンランプ14と、ハロゲンランプ1
4からの光により加熱された半導体基板3から放射され
る光を石英ロッド7に取り込むことによって半導体基板
3の温度を測定する放射温度計11とを含む熱処理装置
であって、石英ロッド7に対して周設され、光を吸収す
る空腔17を備えたことを特徴とする半導体基板熱処理
装置を提供する。
Description
理する半導体基板熱処理装置に関するものである。
のCVD装置やアニール装置として使用される急速加熱
熱処理(Rapid Thermal Process)装置の構成を示す図
である。図1に示されるように、急速加熱熱処理装置は
ハロゲンランプを含む加熱源1と、加熱処理の対象とさ
れるウェーハ3を支持するガードリング5と、ボトムプ
レート8に取り付けられた石英ロッド7と、石英ロッド
7で検出されたウェーハ3からの放射光を伝送する光フ
ァイバ9と、光ファイバに接続された放射温度計11と
を備える。
装置は、装着されたウェーハ3を上記ハロゲンランプか
らの放射光により、室温から例えば100℃/secの
速さで、例えば1000℃まで加熱する。
から放射された光を石英ロッド7で検出し、該検出され
た光に応じてウェーハ3の温度を検出する。
急速加熱熱処理装置においては、ウェーハ3の温度は石
英ロッド7で検出された光に応じて計測されるため、図
1に示されるように加熱源1から放射された光の一部か
らなる迷光10がウェーハ3とボトムプレート8との間
を多重反射して石英ロッド7に入射されると、ウェーハ
3から放射された光以外の光をも検出することになるた
め、正確にウェーハ3の温度を計測することができない
という問題がある。
多重反射が生じる範囲は不確定であるため、正確な放射
率の補正式を作ることもできない。
を解消するためになされたもので、精度の高い温度測定
を実現する熱処理装置を提供することを目的とする。
板を熱処理する半導体基板熱処理装置であって、半導体
基板の一方の面に光を照射して半導体基板を加熱する加
熱手段と、半導体基板の他方の面との間で反射キャビテ
ィを形成するよう半導体基板に対向して配設された反射
プレートと、反射プレートに設けられ、加熱手段により
加熱された半導体基板から放射される光を取り込むこと
によって半導体基板の温度を測定する温度測定手段と、
温度測定手段に対して周設され、反射キャビティ内に生
じた乱反射光を吸収する光吸収手段、または反射キャビ
ティ内に生じた乱反射光の反射を抑制する光反射抑制手
段とを備えたことを特徴とする半導体基板熱処理装置を
提供することにより達成される。このような手段によれ
ば、温度測定手段に入射する乱反射光(迷光)を事前に
光吸収手段により吸収し、または、光反射抑制手段によ
り該乱反射光(迷光)の反射を抑制することにより、該
乱反射光の温度測定手段への入射を回避することができ
る。
る空腔からなるものとすれば、乱反射光を効果的に吸収
することができる。ここで該空腔においては、温度測定
手段における上記光の取りこみ口の半径をrとし、真空
中での開口数をsinθとするとき、半導体基板からr
/tanθ以下の距離だけ離れた位置に配設され、空腔
の半導体基板からの該距離をDとするとき、温度測定手
段からDtanθの2n倍(nは自然数)の距離だけ離
れた位置に配設されるのが望ましい。またさらには、該
空腔の開口半径はDtanθ以上の値とするのが望まし
い。
と深さを有する溝からなるものとすることによっても、
該溝に上記乱反射光を閉じ込めることにより該乱反射光
の温度測定手段への入射を回避することができる。
の最近接距離が温度測定手段における半導体基板までの
最近接距離より短いと共に、所定の溝を有する突設体か
らなるものとすれば、上記乱反射光を効果的に閉じ込め
ることができると共に、製造がし易い半導体基板熱処理
装置を得ることができる。
態を図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符
号は同一又は相当部分を示す。 [実施の形態1]図2は、本発明の実施の形態1に係る
急速加熱熱処理装置の構成を示す図である。図2に示さ
れるように、本実施の形態1に係る急速加熱熱処理装置
は、ハロゲンランプ14に供給する電力を調整するハロ
ゲンランプハウス13と、ハロゲンランプ14と、ウェ
ーハ3を熱処理するチャンバ20と、放射温度計11と
を備える。なお、ウェーハ3を加熱する手段として、上
記のようなランプの代わりに、抵抗へ電流を流すことに
よる発熱を利用する抵抗加熱源を備えることとしても良
い。
すると共にSiCからなるガードリング5と、ウェーハ
3が装着されたガードリング5を回転させるためのベア
リング15と、ボトムプレート8と、ボトムプレート8
に具設されると共にウェーハ3から放射された光を検出
する石英ロッド7と、ボトムプレート8を冷却するため
の水冷部19と、ボトムプレート8に埋設された空腔1
7とを含む。なお、上記石英ロッド7は放射温度計11
に光ファイバ9により接続され、上記チャンバ20の内
部は真空状態とされる。
る急速加熱熱処理装置においては、石英ロッド7の周辺
に空腔17を設け、あらゆる隙間からウェーハ3とボト
ムプレート8との間で多重反射しつつ石英ロッド7へ向
かって侵入する迷光10を吸収させる。すなわち、ウェ
ーハ3の正確な温度を測定するためには、石英ロッド7
には上記のようにウェーハ3から放射される光だけが入
射されることが望ましい。従って、上記のような空腔1
7によりハロゲンランプ14から放射された光などに起
因する迷光10を吸収させることによって、ウェーハ3
の温度測定の精度を向上させることができる。
熱熱処理装置においては、測定されたウェーハ3の温度
に応じてハロゲンランプハウス13がハロゲンランプ1
4へ供給する電力を調整し、ウェーハ3に対する加熱の
度合いを制御するため、上記のようにウェーハ3に対す
る温度測定の精度が高められることにより、急速加熱熱
処理装置における該熱処理の温度に関する精度を向上さ
せることができる。
詳しく説明する。図3は、図1に示された空腔17の構
成を示す図である。図3に示されるように、空腔17の
内曲面18aは黒色硬質アルマイト処理がなされ、溝面
18bは研磨処理がなされる。なお、ボトムプレート8
の面21は研磨される。
径を示し、θは石英ロッド7の臨界角(石英ロッド7の
開口数がsinθ)、Dはウェーハ3とボトムプレート
8との距離、Rは石英ロッド7と空腔17との中心間距
離、Lは空腔17の開口部の幅(開口幅)をそれぞれ示
す。
されるように石英ロッド7の周囲に点在させても良い
し、断面が図2及び図3に示されるような形状を有し、
図5に示されるように石英ロッド7を囲むようなドーナ
ツ型のものとしても良い。
ものとするためには、まず距離Dが石英ロッド7の半径
rと上記θとにより求められるr/tanθ以下の値と
される。そして次に、Rは図3に示されたr’の自然数
倍、すなわちnを自然数とするときn・r’(=n・D
・tanθ)により求められる値とされる。なお、Rは
(r+L/2)より大きな値とされる。そしてさらに、
上記Lは2Dtanθ以上の値とされる。
大きな値とすれば、Rの値によらず多重反射により侵入
する迷光10を空腔17内に吸収することができる。な
お、Lを2Dtanθの値とするときには、Rは上記の
ようにn・D・tanθにより求められる値とするのが
最も有効である。ここで、nが小さいほど、すなわち空
腔17が石英ロッド7に近い位置に配設されるほど、石
英ロッド7の採光による温度測定の精度を高めることが
できる。
速加熱熱処理装置によれば、石英ロッド7へ入射する一
種のノイズとしての迷光が、入射前に空腔17により吸
収されるため、放射温度計11による温度測定の精度を
高めることができる。 [実施の形態2]図6は、本発明の実施の形態2に係る
急速加熱熱処理装置の構成を示す図である。図6に示さ
れるように、本実施の形態2に係る急速加熱熱処理装置
は、上記実施の形態1に係る急速加熱熱処理装置と同様
に、ランプあるいは抵抗などを含む加熱源1と、ウェー
ハ3を支持するガードリング5と、ボトムプレート12
と、ボトムプレート12に具設された石英ロッド7と、
放射温度計11と、石英ロッド7と放射温度計11とを
接続する光ファイバ9とを備える。
処理装置においては、ボトムプレート12における石英
ロッド7の周辺に、所定の開口幅と深さを有する溝22
が形成される。ここで、溝22の開口幅と位置は、上記
実施の形態1における空腔17と同様に決定される。
2Dtanθより大きな値とする場合には、溝22が形
成される位置によらず多重反射により侵入する迷光10
を溝22内に閉じ込めることができる。なお、該開口幅
を上記2Dtanθの値とするときには、溝22を石英
ロッド7からn・D・tanθだけ離れた位置に形成す
るのが最も有効である。ここで、nが小さいほど、すな
わち溝22が石英ロッド7に近い位置に形成されるほ
ど、石英ロッド7の採光による温度測定の精度を高める
ことができ、溝22の深さは深いほど迷光10を確実に
閉じ込めることができる。
に示された凹部23を設けても良い。ここで、凹部23
は黒色アルマイト処理された内曲面18aを有する空腔
と、該空腔の上部における反射率を高めるためのアルミ
ウム反射板27とにより構成され、空腔に導かれた迷光
が効果的に吸収される。
れたV字型の溝29をボトムプレートに形成することと
しても良い。なお上記における溝22及び溝29は、加
工が容易であるというメリットがある。 [実施の形態3]図8は、本発明の実施の形態3に係る
急速加熱熱処理装置の構成を示す図である。図8に示さ
れるように、本実施の形態3に係る急速加熱熱処理装置
は、図6に示された実施の形態2に係る急速加熱熱処理
装置と同様な構成を有するが、ボトムプレート30に溝
32が形成された土手状の突設体31が、石英ロッド7
の周辺に設けられる点で相違するものである。ここで、
図8に示されるように、突設体31とウェーハ3との最
近接距離をD1、ガードリング5とボトムプレート30
との最近接距離をD2とすれば、D1はD2より小さな
値とされる。
設けることにより、図3に示された距離Dを実質的に小
さくすることができるため、2Dtanθにより算出さ
れる開口部の幅Lの下限もより小さな値とすることがで
きる。従って、図8に示されるように、該突設体31に
該下限以上の幅を有する溝32を形成することによっ
て、図3に示された実施の形態1に係る空腔17と同様
な効果を得ることができる。なお、上記溝32の深さは
深いほど迷光10の閉じ込めに有効であることは、上記
溝22と同様である。また、上記のような構造を有する
突設体31は、石英ロッド7の周辺のみならず、ガード
リング5の下部に形成しても有効である。
成された本実施の形態3に係る急速加熱熱処理装置は、
上記実施の形態1及び2に係る急速加熱熱処理装置と同
様な効果を奏するが、さらに該突設体31は図3に示さ
れた空腔17に比して、ボトムプレート30において形
成し易いというメリットがある。
処理装置によれば、温度測定手段に入射する乱反射光を
事前に光吸収手段によって吸収し、または、該乱反射光
の反射を抑制することにより、該乱反射光の温度測定手
段への入射を回避して温度測定手段による半導体基板に
対する温度測定の精度を高め、温度に関して精度の高い
半導体基板に対する熱処理を実行することができる。
成する空腔からなるものとすれば、乱反射光を効果的に
吸収することができる。また、上記光吸収手段を所定の
開口半径と深さを有する溝からなるものとすることによ
っても、該溝に上記乱反射光を閉じ込めることにより該
乱反射光の温度測定手段への入射を回避することができ
るため、温度測定手段による温度測定の精度を高め、精
度の高い熱処理を半導体基板に対して施すことができ
る。
の最近接距離が温度測定手段における半導体基板までの
最近接距離より短いと共に、所定の溝を有する突設体か
らなるものとすれば、上記乱反射光を効果的に閉じ込め
ることができると共に、製造がし易い半導体基板熱処理
装置を得ることができるため、さらに製造コストを低減
することができる。
s)装置の構成を示す図である。
置の構成を示す図である。
である。
である。
置の構成を示す図である。
である。
置の構成を示す図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 半導体基板を熱処理する半導体基板熱処
理装置であって、 前記半導体基板の一方の面に光を照射して前記半導体基
板を加熱する加熱手段と、 前記半導体基板の他方の面との間で反射キャビティを形
成するよう前記半導体基板に対向して配設された反射プ
レートと、 前記反射プレートに設けられ、前記加熱手段により加熱
された前記半導体基板から放射される光を取り込むこと
によって前記半導体基板の温度を測定する温度測定手段
と、 前記温度測定手段に対して周設され、前記反射キャビテ
ィ内に生じた乱反射光を吸収する光吸収手段とを備えた
ことを特徴とする半導体基板熱処理装置。 - 【請求項2】 半導体基板を熱処理する半導体基板熱処
理装置であって、 前記半導体基板の一方の面に光を照射して前記半導体基
板を加熱する加熱手段と、 前記半導体基板の他方の面との間で反射キャビティを形
成するよう前記半導体基板に対向して配設された反射プ
レートと、 前記反射プレートに設けられ、前記加熱手段により加熱
された前記半導体基板から放射される光を取り込むこと
によって前記半導体基板の温度を測定する温度測定手段
と、 前記温度測定手段に対して周設され、前記反射キャビテ
ィ内に生じた乱反射光の反射を抑制する光反射抑制手段
とを備えたことを特徴とする半導体基板熱処理装置。 - 【請求項3】 前記光吸収手段は、黒体を構成する空腔
からなる請求項1に記載の半導体基板熱処理装置。 - 【請求項4】 前記空腔の開口半径は、前記温度測定手
段が前記光を取り込むときにおける真空中での開口数を
sinθとし、前記空腔の前記半導体基板からの距離を
Dとしたとき、Dtanθ以上の値とされる請求項3に
記載の半導体基板熱処理装置。 - 【請求項5】 前記空腔は、前記温度測定手段が前記光
を取り込むときにおける真空中での開口数をsinθと
し、前記空腔の前記半導体基板からの距離をDとしたと
き、前記温度測定手段からDtanθの2n倍(nは自
然数)の距離だけ離れた位置に配設される請求項3に記
載の半導体基板熱処理装置。 - 【請求項6】 前記空腔は、前記温度測定手段が前記光
を取り込むときにおける真空中での開口数をsinθと
し、前記温度測定手段における前記光の取り込み口の半
径をrとしたとき、前記半導体基板からr/tanθ以
下の距離だけ離れた位置に配設される請求項3に記載の
半導体基板熱処理装置。 - 【請求項7】 前記光吸収手段は、所定の開口半径と深
さを有する溝からなる請求項1に記載の半導体基板熱処
理装置。 - 【請求項8】 前記光吸収手段は、前記半導体基板まで
の最近接距離が前記温度測定手段における前記半導体基
板までの最近接距離より短いと共に、所定の溝を有する
突設体からなる請求項1に記載の半導体基板熱処理装
置。
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