JP2729283B2

JP2729283B2 - Lamp annealing furnace temperature controller

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Publication number: JP2729283B2
Application number: JP61106728A
Authority: JP
Inventors: 真二三好; 俊彦大道
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1986-05-12
Filing date: 1986-05-12
Publication date: 1998-03-18
Anticipated expiration: 2013-03-18
Also published as: JPS62266385A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、半導体のウエーハプロセスにおけるイオン
注入層の活性化、リンシリケートガラスのリフロー、金
属のアニール、Siと金属のオーミツクコンタクトの形成
等に使用されるランプアニール炉（光加熱装置）の温度
制御装置に関するものである。〔従来の技術〕従来のランプアニール炉は、第10図に示すように平板
状反射板１に面して、棒状のタングステン・ハロゲンラ
ンプ（以下ランプと略する）2,2‥‥が平行に配置され
（反射板１の表面は、反射効果を高めるため、各ランプ
に対して曲面状に加工してもよい。）、この反射板１と
ランプ２の組が上下或いは左右に離間して設置され、そ
れらの間に石英ガラス製のプロセスチユーブが配置され
たものである。イオン注入された半導体ウエーハ４は、プロセスチユ
ーブ３内に収容された石英製サセプタ５上に載置され、
この状態でランプ２を照射して加熱される。一方、プロ
セスチユーブ３とふた６とからなる処理用空気に処理用
ガスの導入排出が行われ、ウエーハ４が処理される。第11図はウエーハの加熱処理におけるウエーハ温度の
目標パターンの一例で、ウエーハの温度は温度上昇開始
後約８秒で約1000℃の定温域に達し、同じく約30秒後か
ら徐々に冷却する。このパターンはランプ出力を制御す
ることによつて得られる。ところで、ランプ出力の制御方式には開ループ制御方
式と閉ループ制御方式とがあり、各々つぎのように実施
される。１）開ループ制御方式実験的に求められたランプ出力パターンに従つて実施
される制御方式で、例えば第12図に示すように、ランプ
出力を最初は大きく、一定時間後はそれより小さくかつ
漸減するように制御する。２）閉ループ制御方式熱電対などの温度センサをウエーハに接触させ、ウエ
ーハの温度を測定しながらランプ出力を目標のパターン
に合致させるように制御する。〔発明が解決しようとする問題点〕従来のランプアニール炉の温度制御装置において、ラ
ンプ出力は上記の２方式のいずれかに従つて制御されて
いたが、それらの方式は下記のような問題を含んでい
た。１）開ループ制御方式における問題点ウエーハ温度はランプより与えられるエネルギによつ
て決定されるが、ａ）ウエーハの初期温度、吸収率が異なると同一のエ
ネルギを与えても温度上昇の状態が異なり、被加熱物が
或る温度に達する時間は様々に変化する。すなわち、制
御対象の状態は時々刻々変化するので、再現性のよいパ
ターンを達成することはできない。ｂ）プロセスチユーブや処理用のガスの初期温度が異
なると同一のエネルギを与えても温度上昇の状態が異な
る。等の理由により、第11図に示すような目標パターンを得
ることができなかつた。２）熱電対を用いた閉ループ制御方式における問題点熱電対を用いて物体の温度を測定する場合、熱電対と
物体とが熱平衡に達していることが前提となるが、ラン
プアニール炉による加熱ではウエーハの温度上昇が短時
間で行われ、熱電対とウエーハは熱平衡に達せず、熱電
対は正確なウエーハ温度を示さない。したがつて、熱電対の出力を基にランプの出力を制御
して目標パターンに合致した熱電対出力を得たとして
も、それは熱電対の温度を制御しただけのことで、実際
のウエーハ温度のパターンは目標パターンに合致しない
ことになる。そこで、閉ループ制御方式および熱電対を用いた閉ル
ープ制御方式における上記の問題点を回避するため、熱
平衡のための時間を必要としない放射温度計を使用し、
ウエーハ温度を測定しながらランプ出力を目標パターン
に従つて制御しようとすると、下記のような問題が起こ
つてくる。３）放射温度計を用いた閉ループ制御方式における問
題点放射温度計で物体の温度を測定する場合、被測定物が
その波長帯の温度で不透明で、測定物体の周りに熱放射
源がない場合は問題がないが、ランプアニール炉の処理
対象の一つであるSiは、赤外領域で（500℃位まで）半
透明物体であり、またプロセスチユーブ自体も温度が上
昇するので、そこからの熱放射が測定物（Si）を通過し
て放射温度計に入射する。その結果放射温度計は被測定
物の温度を正確に指示しない。また一般的に放射温度計の測定範囲には限界があり、
被測定物の昇温過程の全域にわたつて測定することは困
難である。そこで、放射温度計が周囲からの熱放射により温度測
定誤差を生じやすい赤外領域では、前記誤差を補正しつ
つ開ループ制御を行い、それ以降では閉ループ制御を行
うことにより、これらの問題点は一応解決することがで
きる。４）上記のように、従来の各制御方式の問題点を解決
して温度プロフアイルの再現性を得るには、開ループ制
御と閉ループ制御との組み合わせが不可欠であるが、そ
れでも、ウエーハの種類、ウエーハの表面状態の違い、
さらにその他シリサイド形成等、種々多様な処理に対し
て再現性のよい処理を行うためには、上記の制御装置で
はなお不十分であつて、処理単位ごとに制御パラメータ
（iP,P,i,D等）を調整することのできる装置が必要とな
る。〔問題点を解決するための手段〕本発明によれば、ランプアニール炉の温度制御装置
を、被加熱体を加熱するランプ群、ランプ出力を制御す
るサイリスタ制御装置等のランプ制御装置、被加熱体の
温度を測定する放射温度計、放射温度計の出力を受けラ
ンプ出力制御装置に信号を送出する演算装置および処理
単位ごとの制御パターンを入力する入力装置から構成
し、前記入力装置に入力された設定値に従つて加熱開始
時点に目標とする温度に関連して定めた一定のランプ出
力を行い、被加熱体が不透明体になる所定の閉ループ制
御開始温度に達するまでは一定値を維持するか、あるい
は予め定めたパターンに従つて出力を制御（開ループ制
御）し、それ以降は目標のパターンに一致させるように
ランプ出力を制御する（閉ループ制御）ことにより、処
理単位にそれぞれ適合した温度プロフアイルを再現し、
適切な加熱処理を行うことができる。入力装置の一部であるデジタルスイツチにて開ループ
制御時の出力パワー（iP）および閉ループ制御時の制御
パラメータ（P,i,D）を設定することにより開ループ、
閉ループ制御時のパラメータ（iP,P,i,D）を処理単位ご
とに調整し、被加熱物に適合した加熱処理を施すことが
できる。〔実施例〕第１図はランプアニール炉における放射温度計９およ
び熱電対10の設置状況を示す縦断側面図である。炉は、
第10図を参照して説明した従来の炉と同様に、平板状反
射面１とランプ２の組が上下または左右に離間して設置
され、それらの間にプロセスチユーブ３が配置され、さ
らにその中にウエーハ４を載置したサセプタ５が収容さ
れたものである。ウエーハ４の温度を測定するため、プロセスチユーブ
３の側面の開口には中空管が溶接され、その他端は取付
具８を介して放射温度計９に連結され、放射温度計９
は、プロセスチユーブ３の前記開口から中空管７を通し
て、半導体ウエーハ４からの放射光を受光するようにな
つている。第２図は目標パターンの一例を示す図で、閉ループ開
始温度Ｔ₁から約ｔ₁秒後に定温域温度Ｔ₂に達し、ｔ₂秒
後から温度が漸減するパターンである。第３図は半導体ウエーハ４の温度を制御する温度制御
装置のブロツク図である。温度制御装置は、放射温度
計、プロセスチユーブの壁面温度を測定する熱電対、演
算装置、ランプ出力制御装置およびランプ群より構成さ
れ、各ブロツクの機能は次のとおりである。１）放射温度計半導体ウエーハ４の放射光を受光し、ウエーハ温度に
対応した信号を出力する。２）熱電対プロセスチユーブ３の壁面温度に対応した信号を出力
する。３）演算装置放射温度計９の出力が一定値に達するまでは、ランプ
群が一定の出力か或いは予め定めたパターンに従つた出
力を発生するようにランプ出力制御装置を制御する。加
熱開始時点のプロセスチユーブの壁面温度により、目標
とする温度に関連して定めた一定のランプ出力を補正
し、放射温度計９の出力が一定値に達するまでの時間が
一定となるようにランプ出力制御装置を制御する。放射温度計の出力が一定値に達した以降は、目標のパ
ターンに一致させるようにランプ出力制御装置を制御す
る。４）ランプ出力制御装置演算装置の指示に従つてランプ群の出力を制御する
が、具体的にはサイリスタやトライアツクによつてラン
プの電流を制御する。第４図ａは演算装置の実施例のブロツク図である。こ
の演算装置はアンプ、A/Dコンバータ、入力装置、デジ
タルスイツチ入力回路、マイクロコンピユータ、D/Aコ
ンバータおよび表示装置より構成され、その各ブロツク
の機能は次のとおりである。１）マイクロコンピユータ後述する機能がプログラムにより入力され、そのROM
領域に蓄えられている。２） A/Dコンバータ放射温度計の出力（アンプ１経由）および熱電対の起
電力に対応する出力（アンプ２経由）をA/D変換し、マ
イクロコンピユータに送出する。３） D/Aコンバータマイクロコンピユータの出力をD/A変換し、ランプ出
力制御装置に送る。４）入力装置処理条件の設定、目標パターンの設定、制御パラメー
タの設定を行う。５）表示装置入力装置からデータを入力する場合の表示や、マイク
ロコンピユータの内部状態の表示を行う。第４図ｂは入力装置の一部で、処理単位（処理No.）
ごとに制御パラメータの調整を行う場合のブロツク図で
ある。つぎに、マイクロコンピユータの動作について説明す
る。入力装置より、処理条件（設定温度、時間等）が入
力されると、マイクロコンピユータ内のROMに記憶され
た条件により処理の目標パターン、制御パラメータ（iP
₀,P,i,D）が決定され、RAMに書き込まれる。処理目的に対してデジタルスイツチ（第４図ｂ）に
より、該当する処理NO.に対して、開ループ制御時の初
期出力（iP₀）、閉ループ制御時の制御パラメータ（P,
i,D）等が入力されると、で決定されたRAMの内容が更
新され、以降処理NO.の指定により、更新された条件で
処理が行われる。第５図は上記処理のフローチヤートを示す。処理NO.が指定され、スタートスイツチが押される
と、マイクロコンピユータはRAM内に設定（あるいは更
新）された内容により初期出力を発生するように指令
し、放射温度計の出力が一定温度に達するまでは初期出
力を出力し、開ループ制御が行われる。一定温度に達すると、目標パターンに一致させるよ
うにPiD演算を行い、演算結果をD/Aコンバータに出力
し、閉ループ制御が行われ、処理が完了すればスタート
前の状態に戻る。第６図ｂはPiD演算の方法を示す。ここでＴ_rtは目標パターン上の時刻ｔにおける温度デ
ータ、Ｔ_itは時刻ｔにおける放射温度計の出力である。
ｅ_t，_t，_t,M_tなどは図中に示すとおりの計算式で定
義される。第７図は第６図のの変形実施例である。ａ）は一定温度に達するまでの
間、たとえば時刻ｔ_i1で初期出力から出力Ｐ₁に、時刻
ｔ_i2で出力Ｐ₂に‥‥のような、予め定められたパター
ンで出力を制御する方法、ｂ）は閉ループ制御の開始
を、前述の一定温度でなく放射温度計が温度上昇を開始
したことをもつて行う方法、ｃ）は閉ループ制御の開始
を、放射温度計の温度上昇開始後一定温度幅以上上昇し
たとき、例えば温度Ｔ_itが上昇開始後Ｔ_it0から温度Ｔ_c
だけ上昇した温度Ｔ_it0＋Ｔ_c以上になつたときをもつて
行う方法をそれぞれ示す。これらの方法の中、ｂ）,c）の場合、目標の温度パタ
ーンの基本は第11図で与えられるが、閉ループ制御の開
始温度が例えばＴ_Xであり、このとき初期出力の出力後
ｔ_X′秒後経過しているとすると、ｔ_X′秒をあらためて
ｔ_X秒とし、Ｔ_X以上の温度範囲の温度パターンを目標パ
ターンとして用いる。第８図は第６図ａ）にプロセスチユーブの壁面温度に
より初期出力を算出補正（iP演算）する機能を加えたも
のであり、働きは第６図と同様である。第９図にiP演算の方法を示す。ここでＴ_chはプロセス
チユーブの壁面温度、Ｔ_Rは設定処理温度、Ｔ′は予め
定めた定数、iP₀は予め定めた定数（チユーブの壁面温
度が常温）、iPは初期出力算出値（補正値）をそれぞれ
示し、iPは図中の計算式で算出される。〔発明の効果〕本発明は一定温度まで開ループ制御を行い、それ以降
目標パターンに従う閉ループ制御を行うことにより、１）放射温度計を被加熱部が不透明物体になる或る温
度以上から制御に使用して閉ループ制御を行うため、所
期の正しい温度制御を行うことができる。２）所期状態の違いによる温度Ｔ₁（第２図参照）ま
での上昇時間は無視され、所期状態の違いがこの時間内
に吸収され、温度Ｔ₁以上の制御に悪影響を及ぼさない
（熱処理として意味のある温度は一定温度Ｔ₂から−100
〜−200℃の範囲でそれ以下は影響がない）。３）常に一定温度Ｔ₁（第２図）以上の範囲に対してP
iDの係数が調整される。即ち、初期状態の影響が取り除
かれた範囲での調整により、調整段階と実際の処理段階
での再現性がよい。４）開ループ制御時の初期出力について、プロセスチ
ユーブー壁温度によつて補正を施すことにより、閉ルー
プ制御に移行する温度が一定となり、閉ループ移行後の
処理の再現性がよく、プロセスチユーブが熱平衡に達
し、また被加熱物の初期温度を一定かつ一定の間隔で処
理すると同様の結果が得られる。すなわち、プロセスチユーブの壁面温度、ウエーハ初
期温度等の処理初期条件に影響されずに、閉ループ開始
温度以降の再現性のよい温度制御を行うことができる。５）開ループ制御時の初期出力（iP₀）および閉ルー
プ制御時のパラメータ（P,i,D）が処理単位ごとに容易
に調整できるため、種々多様な処理に対して再現性のよ
い処理が行える。等の顕著な効果を奏することができる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to activation of an ion implantation layer in a semiconductor wafer process, reflow of phosphorus silicate glass, annealing of a metal, formation of an ohmic contact between Si and a metal, and the like. The present invention relates to a temperature control device for a lamp annealing furnace (light heating device) used in the present invention. [Prior Art] In a conventional lamp annealing furnace, as shown in FIG. 10, a bar-shaped tungsten-halogen lamp (hereinafter abbreviated as a lamp) 2,2 ‥‥ is parallel to a flat reflector 1 as shown in FIG. (The surface of the reflection plate 1 may be processed into a curved surface for each lamp in order to enhance the reflection effect.) The combination of the reflection plate 1 and the lamp 2 is vertically or horizontally separated. And a process tube made of quartz glass is arranged between them. The ion-implanted semiconductor wafer 4 is placed on a quartz susceptor 5 housed in a process tube 3,
In this state, the lamp 2 is irradiated and heated. On the other hand, the processing gas is introduced and discharged into the processing air composed of the process tube 3 and the lid 6, and the wafer 4 is processed. FIG. 11 shows an example of a target pattern of the wafer temperature in the wafer heat treatment. The wafer temperature reaches a constant temperature range of about 1000 ° C. in about 8 seconds after the temperature rise, and gradually cools down after about 30 seconds. This pattern is obtained by controlling the lamp power. By the way, there are an open-loop control system and a closed-loop control system in the lamp output control system, which are respectively implemented as follows. 1) Open loop control method This is a control method implemented in accordance with an experimentally determined lamp output pattern. For example, as shown in FIG. 12, the lamp output is initially large, and after a certain time, it is smaller and gradually reduced. To control. 2) Closed loop control method A temperature sensor such as a thermocouple is brought into contact with the wafer, and the lamp output is controlled to match a target pattern while measuring the temperature of the wafer. [Problems to be Solved by the Invention] In a conventional temperature control apparatus for a lamp annealing furnace, the lamp output is controlled according to one of the above two methods. However, those methods have the following problems. Included. 1) Problems in the open-loop control method The wafer temperature is determined by the energy supplied from the lamp. A) If the initial energy and the absorption rate of the wafer are different, the state of temperature rise differs even if the same energy is applied. The time required for the object to reach a certain temperature varies in various ways. That is, since the state of the control object changes every moment, a pattern with good reproducibility cannot be achieved. b) If the initial temperature of the process tube or the processing gas is different, the state of temperature rise will be different even if the same energy is applied. For the reasons described above, the target pattern as shown in FIG. 11 cannot be obtained. 2) Problems in closed-loop control using thermocouples When measuring the temperature of an object using a thermocouple, it is assumed that the thermocouple and the object have reached thermal equilibrium. The temperature of the wafer rises in a short time, the thermocouple and the wafer do not reach thermal equilibrium, and the thermocouple does not show an accurate wafer temperature. Therefore, even if the output of the lamp is controlled based on the output of the thermocouple to obtain a thermocouple output that matches the target pattern, it is only that the temperature of the thermocouple is controlled, and the actual wafer temperature is not controlled. The pattern will not match the target pattern. Therefore, in order to avoid the above-mentioned problems in the closed-loop control method and the closed-loop control method using a thermocouple, a radiation thermometer that does not require time for thermal equilibrium is used,
If the lamp output is controlled in accordance with the target pattern while measuring the wafer temperature, the following problems occur. 3) Problems in the closed-loop control method using a radiation thermometer When measuring the temperature of an object with a radiation thermometer, the object to be measured is opaque at the temperature of the wavelength band, and there is no heat radiation source around the measurement object. Although there is no problem, one of the objects to be treated in the lamp annealing furnace is a translucent object in the infrared region (up to about 500 ° C), and the temperature of the process tube itself rises. Thermal radiation passes through the object to be measured (Si) and enters the radiation thermometer. As a result, the radiation thermometer does not accurately indicate the temperature of the device under test. In general, the measurement range of a radiation thermometer is limited,
It is difficult to measure over the entire area of the temperature rise process of the measured object. Therefore, in the infrared region where a radiation thermometer easily causes a temperature measurement error due to heat radiation from the surroundings, open loop control is performed while correcting the error, and thereafter closed loop control is performed. We can solve it. 4) As described above, a combination of open-loop control and closed-loop control is indispensable to solve the problems of the conventional control methods and obtain reproducibility of the temperature profile. , The difference in the surface condition of the wafer,
Furthermore, in order to perform a process with good reproducibility for various other processes such as silicide formation, the above-described control device is still insufficient, and the control parameters (iP, P, i, D ) Is required. [Means for Solving the Problems] According to the present invention, a lamp control device such as a lamp group for heating an object to be heated, a thyristor control device for controlling a lamp output, etc. A radiation thermometer for measuring the temperature of the body, an arithmetic device for receiving the output of the radiation thermometer and sending a signal to a lamp output control device, and an input device for inputting a control pattern for each processing unit, are inputted to the input device. In accordance with the set value, at the start of heating, a constant lamp output determined in relation to a target temperature is performed, and the constant value is maintained until a predetermined closed-loop control start temperature at which the object to be heated becomes opaque. Alternatively, the output is controlled according to a predetermined pattern (open loop control), and thereafter, the lamp output is controlled so as to match the target pattern (closed loop control). By reproducing the temperature profile adapted to each processing unit,
Appropriate heat treatment can be performed. By setting the output power (iP) at the time of open loop control and the control parameters (P, i, D) at the time of closed loop control with a digital switch which is a part of the input device,
The parameters (iP, P, i, D) at the time of the closed loop control are adjusted for each processing unit, and the heating processing suitable for the object to be heated can be performed. Embodiment FIG. 1 is a vertical sectional side view showing the installation state of a radiation thermometer 9 and a thermocouple 10 in a lamp annealing furnace. The furnace is
As in the case of the conventional furnace described with reference to FIG. 10, a set of a flat reflecting surface 1 and a lamp 2 are installed vertically or horizontally separated from each other, and a process tube 3 is arranged between them. The susceptor 5 on which the wafer 4 is placed is housed. In order to measure the temperature of the wafer 4, a hollow tube is welded to the opening on the side surface of the process tube 3, and the other end is connected to a radiation thermometer 9 via a fitting 8.
Is adapted to receive the radiated light from the semiconductor wafer 4 through the hollow tube 7 from the opening of the process tube 3. Figure 2 is a graph showing an example of a target pattern, reaching a constant temperature zone temperature T ₂ to about t ₁ seconds after the closed-loop start temperature T _1, a pattern of temperature is gradually reduced from ₂ seconds after t. FIG. 3 is a block diagram of a temperature control device for controlling the temperature of the semiconductor wafer 4. The temperature control device is composed of a radiation thermometer, a thermocouple for measuring the wall temperature of the process tube, a computing device, a lamp output control device, and a lamp group. The functions of each block are as follows. 1) Radiation thermometer The radiation thermometer receives the radiation light of the semiconductor wafer 4 and outputs a signal corresponding to the wafer temperature. 2) Output a signal corresponding to the wall temperature of the process tube 3. 3) Arithmetic unit The lamp output control unit is controlled so that the lamp group generates a constant output or an output according to a predetermined pattern until the output of the radiation thermometer 9 reaches a constant value. A constant lamp output determined in relation to a target temperature is corrected by the wall temperature of the process tube at the start of heating, and the lamp is controlled so that the time until the output of the radiation thermometer 9 reaches a constant value is constant. Control the output control device. After the output of the radiation thermometer reaches a certain value, the lamp output control device is controlled so as to match the target pattern. 4) Lamp output control device The output of the lamp group is controlled according to the instruction of the arithmetic unit. Specifically, the current of the lamp is controlled by a thyristor or a triac. FIG. 4a is a block diagram of an embodiment of the arithmetic unit. This arithmetic unit comprises an amplifier, an A / D converter, an input device, a digital switch input circuit, a microcomputer, a D / A converter, and a display device. The functions of each block are as follows. 1) Microcomputer A function described later is input by a program and its ROM
Stored in the area. 2) A / D converter The A / D converter converts the output of the radiation thermometer (via the amplifier 1) and the output corresponding to the electromotive force of the thermocouple (via the amplifier 2), and sends them to the micro computer. 3) D / A converter D / A converts the output of the micro computer and sends it to the lamp output controller. 4) Input device Sets processing conditions, sets target patterns, and sets control parameters. 5) Display device Displays when data is input from the input device, and displays the internal state of the microcomputer. FIG. 4b shows a part of the input device, and the processing unit (processing No.)
FIG. 6 is a block diagram in a case where control parameters are adjusted for each time. Next, the operation of the microcomputer will be described. When the processing conditions (set temperature, time, etc.) are input from the input device, the processing target pattern and control parameters (iP) are stored according to the conditions stored in the ROM in the microcomputer.
₀ , P, i, D) are determined and written to RAM. A digital switch (FIG. 4b) is used for the processing purpose, an initial output (iP ₀ ) at the time of the open loop control, and a control parameter (P,
(i, D) and the like are input, the contents of the RAM determined by are updated, and thereafter, the processing is performed under the updated conditions by designating the processing number. FIG. 5 shows a flowchart of the above process. When the process No. is specified and the start switch is pressed, the microcomputer instructs to generate the initial output according to the contents set (or updated) in the RAM, and until the output of the radiation thermometer reaches a certain temperature. Outputs an initial output, and open loop control is performed. When the temperature reaches a certain temperature, PiD calculation is performed so as to match the target pattern, the calculation result is output to the D / A converter, closed loop control is performed, and when the processing is completed, the state returns to the state before the start. FIG. 6b shows a method of the PiD calculation. Here, T _rt is the temperature data at time t on the target pattern, and T _it is the output of the radiation thermometer at time t.
e _{_{_t,} t, t,} etc. M _t is defined by equation as shown in FIG. FIG. 7 is a diagram of FIG. This is a modification of the embodiment. a) a method of controlling the output in a predetermined pattern until the constant temperature is reached, for example, from the initial output at time t _i1 to the output P ₁ , and at time t _i2 to the output P ₂ , b) a method in which the closed-loop control is started with the fact that the radiation thermometer has started the temperature rise instead of the above-mentioned constant temperature, and c) is a method in which the closed-loop control is started after the temperature rise of the radiation thermometer has started. When the temperature rises by more than the width, for example, after the temperature T _it starts rising, the temperature T _{c is} _shifted from T _it0 to the temperature T _c.
Each of the methods will be described below when the temperature rises by more than _Tit0 + _Tc . Among these methods, in the case of b) and c), the basis of the target temperature pattern is given in FIG. 11, but the start temperature of the closed-loop control is, for example, T _X , and at this time, after the output of the initial output, t _X Assuming that the time elapses after 'seconds, t _x ' seconds is set to t _X seconds again, and a temperature pattern in a temperature range equal to or higher than T _X is used as a target pattern. FIG. 8 is obtained by adding a function of calculating and correcting the initial output (iP calculation) based on the wall temperature of the process tube to FIG. 6a), and the operation is the same as that of FIG. FIG. 9 shows an iP calculation method. Here T _ch the wall surface temperature of the process Ji Yubu, T _R is set processing temperature, T 'is a predetermined constant, iP ₀ is a predetermined constant (wall temperature of Chiyubu is normal temperature), iP initial output calculation value (correction Value), and iP is calculated by the calculation formula in the figure. [Effects of the Invention] The present invention performs open loop control up to a certain temperature, and thereafter performs closed loop control according to a target pattern. 1) Controlling a radiation thermometer from a certain temperature or higher at which a heated portion becomes an opaque object Since it is used to perform closed-loop control, it is possible to perform intended correct temperature control. 2) The rise time to the temperature T ₁ (see FIG. 2) due to the difference in the desired state is ignored, and the difference in the desired state is absorbed within this time, and does not adversely affect the control at the temperature T ₁ or higher ( temperature meaningful as the heat treatment from a constant temperature T ₂ -100
There is no effect below -200 ° C). 3) P for the range above the constant temperature T ₁ (Fig. 2)
The iD coefficient is adjusted. That is, the reproducibility in the adjustment stage and the actual processing stage is good by the adjustment in the range where the influence of the initial state is removed. 4) By correcting the initial output at the time of the open loop control by the process tube wall temperature, the temperature at which the process shifts to the closed loop control becomes constant, the process reproducibility after the closed loop transfer is improved, and the process tube is thermally balanced. , And the same result can be obtained by treating the initial temperature of the object to be heated at constant and constant intervals. That is, temperature control with good reproducibility after the closed-loop start temperature can be performed without being affected by processing initial conditions such as the wall temperature of the process tube and the initial temperature of the wafer. 5) Since the initial output (iP ₀ ) at the time of the open loop control and the parameters (P, i, D) at the time of the closed loop control can be easily adjusted for each processing unit, a process with high reproducibility for various processes can be performed. I can do it. And other remarkable effects.

【図面の簡単な説明】第１図は本発明を実施例するための、放射温度計および
熱電対設置状況を示すランプアニール炉の縦断側面図。
第２図は目標パターンの一例を示す図。第３図は温度制
御装置のブロツク図。第４図は演算装置の実施例（マイ
クロコンピユータ化）を示すブロツク図。第５図は前記
マイクロコンピユータにおける入力処理のフローチヤー
ト。第６図はマイクロコンピユータにおける制御処理の
フローチヤート。第７図はその変型実施例を示すフロー
チヤート。第８図は初期出力の補正方法を含む実施例の
フローチヤート。第９図は初期出力補正方法を示すフロ
ーチヤート。第10図は従来のランプアニール炉を示す縦
断側面図。第11図は目標パターンの一例を示す線図。第
12図は従来の開ループ信号の一例を示す線図。１……反射板、２……ハロゲンランプ、３……プロセス
チユーブ、４……ウエーハ、５……サセプタ、６……ふ
た、７……中空管、８……取付具、９……放射温度計、
10……熱電対。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a longitudinal sectional side view of a lamp annealing furnace showing a radiation thermometer and a thermocouple installation state for embodying the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an example of a target pattern. FIG. 3 is a block diagram of the temperature control device. FIG. 4 is a block diagram showing an embodiment (microcomputer) of the arithmetic unit. FIG. 5 is a flow chart of the input processing in the microcomputer. FIG. 6 is a flowchart of control processing in the micro computer. FIG. 7 is a flow chart showing a modified embodiment thereof. FIG. 8 is a flowchart of an embodiment including a method of correcting an initial output. FIG. 9 is a flowchart showing an initial output correction method. FIG. 10 is a vertical sectional side view showing a conventional lamp annealing furnace. FIG. 11 is a diagram showing an example of a target pattern. No.
FIG. 12 is a diagram showing an example of a conventional open loop signal. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Reflection plate, 2 ... Halogen lamp, 3 ... Process tube, 4 ... Wafer, 5 ... Susceptor, 6 ... Lid, 7 ... Hollow tube, 8 ... Mounting tool, 9 ... Emission thermometer,
10 ... thermocouple.

フロントページの続き (56)参考文献特開昭59−99509（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−60713（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−137027（ＪＰ，Ａ)Continuation of front page (56) References JP-A-59-99509 (JP, A) JP-A-60-60713 (JP, A) JP-A-60-137027 (JP, A)

Claims

(57) [Claims] A lamp group that heats the object to be heated, a lamp output control device such as a thyristor control device that controls the lamp output, a radiation thermometer that measures the temperature of the object to be heated, and a signal that is output to the lamp output control device by receiving the output of the radiation thermometer It comprises an arithmetic unit for sending out and an input device for inputting a control pattern for each processing unit in advance, and outputs a fixed lamp output determined in relation to a target temperature at a heating start time according to a set value input to the input device. The above-mentioned constant value is maintained until the temperature of the object to be heated becomes a predetermined closed-loop control start temperature at which the object becomes opaque, or control is performed in accordance with a predetermined pattern (open-loop control). A temperature control device for a lamp annealing furnace, wherein a lamp output is controlled so as to cause the lamp output to be controlled (closed loop control). 2. Output power (iP) of the input device during open loop control
And open loop by having a digital switch for setting control parameters (P, i, D) at the time of closed loop control,
2. The temperature control device according to claim 1, wherein parameters (iP, P, i, D) at the time of closed loop control can be adjusted for each processing unit. 3. 3. The temperature control device according to claim 1, wherein the target pattern of the closed loop control uses a pattern in a temperature range higher than a closed loop control start temperature among predetermined patterns. 4. A thermocouple for measuring the wall temperature of the process tube is further provided, and the lamp output at the time of the open loop control performs a constant lamp output determined in relation to a target temperature. The temperature control device according to any one of claims 1 to 3, wherein the lamp output is corrected.