JP4244501B2 - 熱処理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は熱処理装置に関し、より詳細には、例えばウェ−ハにエピタキシャル成長処理、エッチング処理等を施す際に用いられる熱処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ウェ−ハの表面を傷付けず、かつチャンバ内の雰囲気を汚染することなくウェ−ハ等の表面温度を非接触で測定し得るため、従来より熱処理装置には放射温度計がよく用いられている。
図７は放射温度計が設置された従来のこの種熱処理装置を模式的に示した断面図であり、図中３１ａはチャンバを示している。チャンバ３１ａは赤外線を透過する例えば石英ガラス等の材料を用いて断面視略長円形状に形成されている。チャンバ３１ａの左右端部にはガスの供給口３１ｂ、排出口３１ｃがそれぞれ形成されており、供給口３１ｂより供給された所定のガス３２はチャンバ３１ａ内を通ってウェ−ハ３３に至り、排出口３１ｃより排出されるようになっている。チャンバ３１ａ内の所定箇所には支持台３１ｄが配設されており、支持台３１ｄは駆動手段（図示せず）により回転させられるようになっている。また支持台３１ｄ上にはワークとしての略円板形状をしたウェ−ハ３３が載置されている。これらチャンバ３１ａ、供給口３１ｂ、排出口３１ｃ、支持台３１ｄ等を含んで装置本体３１が構成されている。
【０００３】
チャンバ３１ａ外側の上方及び下方には、加熱手段３４としての赤外線ランプ３４ａ、３４ｂがそれぞれ設置されており、これら赤外線ランプ３４ａ、３４ｂは配線３５ａ、３５ｂを介して電力供給手段３５にそれぞれ接続されている。この電力供給手段３５は信号線３６ｂを介し、電力供給制御部３６ａを含んで構成された制御手段３６に接続されている。一方、チャンバ３１ａ外側におけるウェ−ハ３３上方の所定箇所には、温度測定手段としての放射温度計３７が配設されており、この放射温度計３７は信号線３７ａを介して制御手段３６に接続されている。
【０００４】
ウェ−ハ３３の上面より放射された放射光３３ａがチャンバ３１ａ（透過部位３１ｅ）を透過して放射温度計３７に入射されると、放射光３３ａの輝度信号、ウェ−ハ３３の放射率等に基づき、放射温度計３７によりウェ−ハ３３上面の測定温度Ｔm が求められ、この信号ｓ1 が信号線３７ａを通って制御手段３６に伝送される。そして制御手段３６における電力供給制御部３６ａにより、この測定温度Ｔm と予め設定しておいた目標温度ＴM との偏差に基づいて必要電力量Ｐが演算され、この信号Ｐが信号線３６ｂを介して電力供給手段３５に伝送される。するとこの信号Ｐに基づき、電力供給手段３５より所定の電力量Ｐ1 、Ｐ2 （ただし、Ｐ1 ＋Ｐ2 ＝Ｐ）が配線３５ａ、３５ｂを介して赤外線ランプ３４ａ、３４ｂにそれぞれ分配・供給されるようになっている。これら装置本体３１、加熱手段３４、電力供給手段３５、制御手段３６、放射温度計３７等を含んで熱処理装置３０が構成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図８は従来の熱処理装置３０を用い、支持台３１ｄを完全に水平に調整し、同一の加熱パターンにより、１枚ずつ合計７枚のウェ−ハ３３（共に図７）にエピタキシャル成長処理を施した後、チャンバクリーニングを施す（以下、同一の操業条件により所定枚数のウェ−ハ３３に連続的に熱処理を施した後、チャンバクリーニングを施すまでの１工程を１チャンスと定義する）。そしてこれらの工程を繰り返し連続的に行った際における測定温度の変化を示したグラフである。図中×印はウェ−ハ３３上面の測定温度Ｔm 、○印は別に設けた熱電対温度計（図示せず）により計測した支持台３１ｄ下面の測定温度Ｔp を示している。
【０００６】
図８より明らかなように、放射温度計３７（図７）により計測したウェ−ハ３３上面の測定温度Ｔm は常時所定値（約１１２５℃）近傍に維持されている。一方、熱電対温度計により計測した支持台３１ｄ下面の測定温度Ｔp は、ウェ−ハ３３の処理枚数が１枚より７枚に増えるにつれて約１１２５℃より約１１２９℃まで次第に上昇し、この後、チャンバクリーニングを施すことにより再び元の約１１２５℃に戻っている。これはウェ−ハ３３を１枚処理するたびに、透過箇所３１ｅ近傍における放射光３３ａ（共に図７）の透過率が次第に低下し、ウェ−ハ３３上面の温度が見掛け上低くなる。すると、目標温度（約１１２５℃）を確保するために余分の電力が加熱手段３４（図７）に供給され、この結果、支持台３１ｄ下面の温度Ｔp が実質的に上昇することを示している。
【０００７】
図９は従来の熱処理装置３０を用い、支持台３１ｄを完全に水平に調整し、テスト的に常時所定の電力量Ｐを加熱手段３４に供給した状態で、１枚ずつ合計計７枚のウェ−ハ３３（共に図７）にエピタキシャル成長処理を施した後、チャンバクリーニングを施す。そしてこれらの工程を繰り返し連続的に行った際における測定温度の変化を示したグラフである。図中×印はウェ−ハ３３上面の測定温度Ｔm 、○印は別に設けた熱電対温度計（図示せず）により計測した支持台３１ｄ（図７）下面の測定温度Ｔp を示している。
【０００８】
図９より明らかなように、熱電対温度計により計測した支持台３１ｄ下面の測定温度Ｔp は常時略１１２５℃になっている。一方、放射温度計３７（図７）により計測したウェ−ハ３３上面の測定温度Ｔm は、ウェ−ハ３３の処理枚数が１枚より７枚に増えるにつれて約１１２５℃より約１１１８℃まで次第に下降し、この後、チャンバクリーニングを施すことにより再び元の約１１２５℃に戻っている。これはウェ−ハ３３を処理するたびに、透過箇所３１ｅにおける放射光３３ａ（共に図７）の透過率が次第に低下し、ウェ−ハ３３上面の測定温度Ｔm が見掛け上低くなることを裏付けている。
【０００９】
図１０は従来の熱処理装置３０を用い、支持台３１ｄ上にウェ−ハ３３を僅かに傾けて載置し、この支持台３１ｄを回転させつつ、所定の加熱パターンにより１枚のウェ−ハ３３（共に図７）にエピタキシャル成長処理を施した際における温度変化を示したグラフである。図中（Ａ）は目標温度ＴM 、（Ｂ）はウェ−ハ３３上面の測定温度Ｔm 、（Ｃ）は別に設けた熱電対温度計（図示せず）により計測した支持台３１ｄ下面の測定温度Ｔp を示している。
【００１０】
図１０より明らかなように、ウェ−ハ３３上面の測定温度Ｔm と、目標温度ＴM 、支持台３１ｄ下面の測定温度Ｔp とは一致しておらず、またウェ−ハ３３上面の測定温度Ｔm は周期的に小さい変動を繰り返している。この周期的変動は支持台３１ｄの回転周期と同調しており、ウェ−ハ３３が僅かに傾いていると、ウェ−ハ３３表面が鏡面であるため、放射温度計３７による測定温度Ｔm が周期的に変動し易いことを示している。
【００１１】
上記した熱処理装置３０においては、上述したように、エピタキシャル成長処理やエッチング処理工程中、ガス３２やウェ−ハ３３からの分解成分がウェ−ハ３３上面やチャンバ３１ａ内壁部に付着・積層し易い。するとチャンバ３１ａや、鏡面状のウェ−ハ３３上面がくもり、チャンバ３１ａの透過率やウェ−ハ３３の放射率が低下し易い。しかもこの付着積層物（図示せず）の厚さや付着箇所は、チャンバ３１ａ内壁部の温度及び使用回数、ガス３２の種類、流速及び流通経路、あるいは付着積層物の除去（チャンバクリーニング）タイミング等により変動し易く、ウェ−ハ３３上面の温度を常時正確に測定することが困難である。また、支持台３１ｄを回転させた場合、ウェ−ハ３３が僅かに傾くと、ウェ−ハ３３上面の温度を正確に測定することが難しく、また回転する支持台３１ｄ下面の温度を熱電対温度計を用いて正確に計測することが困難である。これらの結果、加熱手段３４に適正な電力量Ｐを供給することが難しく、ウェ−ハ３３上面の温度Ｔm を目標値ＴM に近づけることが困難となり、エピタキシャル成長やエッチング処理後におけるウェ−ハ３３の品質が不安定になるおそれがあるという課題があった。
【００１２】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、ウェ−ハの温度を常時正確に測定することができ、ウェ−ハを所定温度に維持しつつ、ウェ−ハにエピタキシャル成長やエッチング処理を施すことができ、この結果、ウェ−ハの半導体としての品質を確保することができる熱処理装置を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段及びその効果】
図７に示した装置本体３１では、支持台３１ｄの下面側よりも、ウェ−ハ３３の上面側を流れるガス３２の流量を比較的に多く設定する一方、赤外線ランプ３４ｂよりも、赤外線ランプ３４ａへの供給電力量Ｐ1 を比較的に多く設定すると、チャンバ３１ａ下面側への分解物の付着・積層を比較的抑制し得ることとなる。
【００１４】
又図１１は、図１０に示したウェ−ハ上面の測定温度Ｔm における２サイクル部分を詳細に示した部分拡大曲線図である。これより明らかなように、支持台３１ｄの回転につれて生じるウェ−ハ３３（共に図７）上面の測定温度Ｔm は略ｓｉｎ曲線となっている。したがってこれを打ち消す補正を行うと、回転する支持台３１ｄ上にウェ−ハ３３が水平に取り付けられていない場合であっても、ウェ−ハ３３上面の温度を正確に測定し得ることとなる。
本発明者等は上記知見に基づき、本発明を完成するに至った。
【００１５】
上記目的を達成するために本発明に係る熱処理装置（１）は、加熱手段と、該加熱手段へ電力を供給する電力供給手段と、前記加熱手段への電力供給量を制御する制御手段と、赤外線を透過する部材を通してワークの温度を測定する第１の温度測定手段とを含んで構成された熱処理装置において、前記制御手段が、前記第１の温度測定手段からの出力、前記加熱手段への電力供給量及び／又は前記第１の温度測定手段とは異なる第２の温度測定手段からの出力に基づいて、前記第１の温度測定手段からの出力を学習・修正させる学習・修正部を備えていることを特徴としている。
【００１６】
上記した熱処理装置（１）によれば、前記制御手段が、前記第１の温度測定手段からの出力、前記加熱手段への電力供給量及び／又は前記第１の温度測定手段とは異なる第２の温度測定手段からの出力に基づいて、前記第１の温度測定手段からの出力を学習・修正させる学習・修正部を備えているので、前記部材に付着・積層物が付着したり、あるいは前記部材の赤外線透過性能が劣化した場合においても、前記ワークの温度を常時正確に測定することができ、前記ワークがウェ−ハであっても、該ウェ−ハの温度を目標温度に維持しつつ、これにエピタキシャル成長やエッチング処理を確実に施すことができ、この結果、ウェ−ハの半導体品質を確保することができる。
【００１７】
また本発明に係る熱処理装置（２）は、加熱手段と、該加熱手段へ電力を供給する電力供給手段と、前記加熱手段への電力供給量を制御する制御手段と、赤外線を透過する部材を通してワークの温度を測定する第１の温度測定手段とを含んで構成された熱処理装置において、前記制御手段が、ワークの回転に伴って前記第１の温度測定手段の出力に現れるワークの傾きにより生じるｓｉｎ曲線成分を打ち消すように制御する回転成分打消部を備えていることを特徴としている。
上記した熱処理装置（２）によれば、前記制御手段が、ワークの回転に伴って前記第１の温度測定手段の出力に現れるワークの傾きにより生じるｓｉｎ曲線成分を打ち消すように制御する回転成分打消部を備えているので、前記ワークを回転させる場合においても、該ワークの温度を常時正確に測定することができ、上記熱処理装置（１）と略同様の効果を得ることができる。
【００１８】
また本発明に係る熱処理装置（３）は、加熱手段と、該加熱手段へ電力を供給する電力供給手段と、前記加熱手段への電力供給量を制御する制御手段と、赤外線を透過する部材を通してワークの温度を測定する第１の温度測定手段とを含んで構成された熱処理装置において、前記制御手段が、前記第１の温度測定手段からの出力、前記加熱手段への電力供給量及び／又は前記第１の温度測定手段とは異なる第２の温度測定手段からの出力に基づいて、前記第１の温度測定手段からの出力を学習・修正させる学習・修正部を備えると共に、ワークの回転に伴って前記第１の温度測定手段の出力に現れる周期的変動信号成分を打ち消すように制御する回転成分打消部を備えていることを特徴としている。
【００１９】
上記した熱処理装置（３）によれば、前記制御手段が、前記第１の温度測定手段からの出力、前記加熱手段への電力供給量及び／又は前記第１の温度測定手段とは異なる第２の温度測定手段からの出力に基づいて、前記第１の温度測定手段からの出力を学習・修正させる学習・修正部を備えると共に、ワークの回転に伴って前記第１の温度測定手段の出力に現れる周期的変動信号成分を打ち消すように制御する回転成分打消部を備えているので、上記熱処理装置（１）及び（２）の相乗作用により、一層の効果を得ることができる。
【００２０】
また本発明に係る熱処理装置（４）は、上記熱処理装置（１）〜（３）において、前記加熱手段が、赤外線を透過する部材の外側に設置されると共に、赤外線を用いてワークを加熱するように構成されていることを特徴としている。
上記した熱処理装置（４）によれば、前記加熱手段が、赤外線を透過する部材の外側に設置されると共に、赤外線を用いてワークを加熱するように構成されているので、該ワークが前記加熱手段により汚染されるのを確実に阻止することができ、熱処理後における前記ワークの品質を確保することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る熱処理装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、従来例と同一機能を有する構成部品には同一の符号を付すこととする。
図１は実施の形態に係る熱処理装置を模式的に示したブロック図であり、図中３１、３４、３５、３７は図７に示したものと同様の装置本体、加熱手段、電力供給手段、放射温度計をそれぞれ示している。この第１の温度測定手段としての放射温度計３７は信号線１３ａを介して学習・修正部１２ａに接続されている。一方、装置本体３１における支持台３１ｄ下方の所定箇所には、第２の温度測定手段としての放射温度計１１が配設されており、この放射温度計１１は信号線１３ｂを介して学習・修正部１２ａに接続されている。また学習・修正部１２ａは回転成分打消部１２ｂに接続され、回転成分打消部１２ｂは電力供給制御部１２ｃに接続されている。これら学習・修正部１２ａ、回転成分打消部１２ｂ、電力供給制御部１２ｃ等を含んで制御手段１２が構成されている。制御手段１２の記憶部（図示せず）には、下記の数１〜数３や係数ｋ1 、ｋ2 、β、γ等の設定値等が記憶されている。また電力供給制御部１２ｃは、信号線１３ｃを介して電力供給手段３５に接続されている。
【００２２】
【数１】
【００２３】
【数２】
【００２４】
【数３】
ウェ−ハ３３の上面より放射された放射光３３ａがチャンバ３１ａ（透過部位３１ｅ）を透過して放射温度計３７に入射すると、放射光３３ａの輝度信号、ウェ−ハ３３の放射率等に基づき、放射温度計３７によりウェ−ハ３３上面の測定温度Ｔmiが求められ、この信号ｓ1 が信号線１３ａを通って学習・修正部１２ａに伝送される。一方、支持台３１ｄの下面より放射された放射光１１ａがチャンバ３１ａ（部位３１ｆ）を透過して放射温度計１１に入射すると、放射光１１ａの輝度信号、支持台３１ｄの放射率等に基づき、放射温度計１１により支持台３１ｄ下面の測定温度Ｔp が求められ、この信号ｓ2 が信号線１３ｂを通って制御手段１２に伝送される。すると制御手段１２により、信号ｓ1 、ｓ2 、数１〜数５等に基づいてウェ−ハ３３上面の制御温度Ｔ、Ｔi が演算され、この制御温度Ｔ、Ｔi と目標温度ＴM との偏差に基づいて供給電力量Ｐが演算されるようになっている。その他の構成は図７に示したものと略同様であるので、ここではその構成の詳細な説明は省略することとする。これら放射温度計１１、３７、制御手段１２、装置本体３１、加熱手段３４、電力供給手段３５等を含んで熱処理装置１０が構成されている。
【００２５】
図２は、図１に示した制御手段１２の行う動作を概略的に示したフローチャートである。動作を開始すると、ステップ（以下、Ｓと記す）１において信号ｓ1 （測定温度Ｔmi）が入力されたか否かを判断し、入力されていないと判断すると元に戻る。一方、信号ｓ1 が入力されたと判断すると、Ｓ２において信号ｓ2 （温度測定値Ｔp ）が入力されたか否かを判断し、入力されたと判断すると、ｎチャンス時における操業条件（△Ｔp 、Ｎ、Ｔmi、Ｐ、供給ガス３２（図１）の流量等）、記憶している信号ｓ1 、ｓ2 データ、予め設定・記憶した係数ｋ1 、ｋ2 、β、γ等を呼び出した後（Ｓ３）、Ｓ５に進む。他方、信号ｓ2 が入力されていないと判断すると、ｎチャンス時における操業条件（△Ｔp 、Ｎ、Ｔmi、Ｐ、供給ガス３２の流量等）、記憶している信号ｓ1 のデータ、予め別に設定・記憶した係数ｋ1 、ｋ2 、γ（ただし、ｋ1 ＝０、ｋ2 ＝ｋ2 ’、γ＝γ’）を呼び出した後（Ｓ４）、Ｓ５に進む。
【００２６】
次にこれらの条件、データ、係数等を数１、数２に導入し、（ｎ＋１）チャンス時における制御温度Ｔi を求めた後（Ｓ５）、Ｓ６において支持台３１ｄ（図１）が回転しているか否かを判断する。そして回転していると判断すると、数３により制御温度Ｔを求める（Ｓ７）。次にこの制御温度Ｔと目標温度ＴM との偏差に基づいて必要電力量Ｐを求めた後（Ｓ８）、Ｓ１０に進む。一方、Ｓ６において支持台３１ｄが回転していないと判断すると、制御温度Ｔi と目標温度ＴM との偏差に基づいて必要電力量Ｐを求めた後（Ｓ９）、Ｓ１０に進む。次にＳ１０において（ｎ＋１）チャンスの工程が終了したか否かを判断し、終了していないと判断すると、Ｓ１に戻る。他方、（ｎ＋１）チャンスの工程が終了したと判断すると、ｎチャンス時における操業条件、記憶した信号ｓ1 、ｓ2 データ等を（ｎ＋１）チャンスのものに更新した後（Ｓ１１）、動作を終了する。
【００２７】
上記説明から明らかなように、実施の形態に係る熱処理装置１０では、制御手段１２が、放射温度計３７からの出力ｓ1 、加熱手段３４への電力供給量Ｐ及び放射温度計１１からの出力ｓ2 に基づいて、放射温度計３７からの出力ｓ1 を学習・修正させる学習・修正部１２ａを備えているので、チャンバ３１ａにガス成分等が付着・積層したり、あるいはチャンバ３１ａの赤外線透過性能が劣化した場合においても、ウェ−ハ３３の温度を常時正確に測定することができ、ウェ−ハ３３を目標温度ＴM に維持しつつ、これにエピタキシャル成長やエッチング処理を確実に施すことができ、この結果、ウェ−ハ３３の半導体品質を確保することができる。
【００２８】
又制御手段１２が、ウェ−ハ３３の回転に伴って放射温度計３７の出力ｓ1 に現れるｓｉｎ曲線成分を打ち消すように制御する回転成分打消部１２ｂを備えているので、ウェ−ハ３３を回転させる場合においても、ウェ−ハ３３の温度を常時正確に測定することができ、上記したものと略同様の効果を得ることができる。
【００２９】
又制御手段１２が、放射温度計３７の出力ｓ1 、加熱手段３４への電力供給量Ｐ及び放射温度計１１からの出力ｓ2 に基づいて、放射温度計３７からの出力ｓ1 を学習・修正させる学習・修正部を備えると共に、ウェ−ハ３３の回転に伴って放射温度計３７の出力ｓ1 に現れるｓｉｎ曲線成分を打ち消すように制御する回転成分打消部１２ｂを備えているので、上記したものの相乗作用により、一層の効果を得ることができる。
【００３０】
又加熱手段３４が、赤外線を透過するチャンバ３１ａの外側に設置されると共に、赤外線ランプ３４ａ、３４ｂによりウェ−ハ３３を加熱するように構成されているので、ウェ−ハ３３が加熱手段３４により汚染されるのを確実に阻止することができ、熱処理後におけるウェ−ハ３３の品質を確保することができる。
【００３１】
尚、実施の形態に係る熱処理装置１０では、ワークとしてウェ−ハ３３を用いた場合について説明したが、ワークは何らウェ−ハ３３に限定されるものではない。
【００３２】
又、実施の形態に係る熱処理装置１０では、チャンバ３１ａ全体が石英ガラス等の赤外線透過材料を用いて形成されている場合について説明したが、別の実施の形態では、少なくともチャンバ３１ａにおける放射光１１ａ、３３ａの透過部位３１ｅ、３１ｆや赤外線ランプ３４ａ、３４ｂの近傍が石英ガラス等により形成されたものであってもよい。
【００３３】
又、実施の形態に係る熱処理装置１０では、第２の温度測定手段として放射温度計１１を用い、支持台３１ｄ下面の温度を測定する場合について説明したが、別の実施の形態では、チャンバ３１ａ内に埋め込まれた壁面温度計であってもよい。
【００３４】
又、実施の形態に係る熱処理装置１０では、放射温度計１１が配設されている場合について説明したが、別の実施の形態では放射温度計１１が配設されていなくともよく、この場合、図２に示したフローチャートにおけるＳ４の実行により対応することができる。
【００３５】
又、実施の形態に係る熱処理装置１０では、支持台３１ｄが回転可能な場合について説明したが、別の実施の形態では支持台３１ｄが固定されていてもよく、この場合、図２に示したフローチャートにおけるＳ９の実行により対応することができる。
【００３６】
【実施例及び比較例】
以下、実施例に係る熱処理装置を用いて試料にエピタキシャル成長処理を施し、測定温度、供給電力量、ウェ−ハの比抵抗の変化を調査した結果について説明する。
装置、試料は図１に示した熱処理装置１０、ウェ−ハ３３をそれぞれ用いた。実験条件としては、補正係数β＝１．２、忘却係数ｋ1 ＝１、忘却係数ｋ2 ＝０、１チャンスにおける放射温度計１１の測定温度変化量△Ｔｐ＝４、目標温度ＴM ＝１１２５℃を選んだ。すると制御温度Ｔi は、制御手段により下記の数４、数５にしたがって自動的に演算される。
【００３７】
【数４】
【００３８】
【数５】
また支持台を固定している場合、下記の数６、数７によりサイクルＴｐ、振幅Ａを演算し、振幅Ａの閾値がＡmax 以下であるときに制御温度Ｔi からＡｓｉｎ（２π／Ｔｐ×ｔ）を差し引き、制御温度Ｔを求めた。ただし、図１１における温度微分値Ｔ’がゼロのときの時刻ｔ4 から時間を計測し、ｔ4 ＋Ｔｐ／４により位相を求めた。
【００３９】
【数６】
【００４０】
【数７】
尚比較例としては、熱処理装置１０を用いて制御手段１２（図１）を作動させ
ない場合、あるいは図７に示した従来の熱処理装置３０を用いた場合を選んだ。
【００４１】
図３は実施例に係る熱処理装置１０（支持台３１ｄは固定）を用いて制御手段１２を作動させた場合、あるいは作動させない場合における温度とウェ−ハ３３の処理枚数との関係を比較して示したグラフであり、図中×印は放射温度計３７により計測したウェ−ハ３３上面の測定温度Ｔmi、○印は放射温度計１１により計測した支持台３１ｄ下面の測定温度Ｔp 、▲印は制御手段１２（共に図１）を作動させたときの制御温度Ｔi を示している。また図４は、図３に示した制御手段を作動させた場合、あるいは作動させない場合における各ウェ−ハの比抵抗を示したグラフである。
【００４２】
図３、図４より明らかなように、制御手段１２を作動させた実施例に係る装置の場合（ウェ−ハ処理枚数が１５〜２８枚のとき）、ウェ−ハの測定温度Ｔmiは各チャンネル内で右下がりとなっているが、これを補正した制御温度Ｔi は目標温度ＴM に近似し、かつ比抵抗のマイナス側への変動率は小さくなっている。一方、制御手段１２を作動させない比較例に係る装置の場合（ウェ−ハ処理枚数が１〜１４枚のとき）、ウェ−ハの測定温度Ｔm は目標温度ＴM に近似しているが、実際温度に近い支持台下面の測定温度Ｔp は各チャンネル内で右上りであり、目標温度ＴM よりオーバーしており、かつ比抵抗のマイナス側への変動率が大きくなっている。
【００４３】
図５は実施例に係る熱処理装置１０（図１、支持台は回転）を用いて１枚のウェ−ハにエピタキシャル成長処理を施した場合における温度（ａ）、供給電力量（ｂ）の変化をそれぞれ示したグラフである。また図６は比較例に係る熱処理装置３０（図７、支持台は回転）を用いて１枚のウェ−ハにエピタキシャル成長処理を施した場合における温度（ａ）、供給電力量（ｂ）の変化をそれぞれ示したグラフである。
【００４４】
図５より明らかなように、実施例に係る装置の場合、変動量を抽出した後において、制御温度Ｔはウェ−ハ支持の際の水平度の影響が小さくなっており、かつ供給電力量Ｐの変動も少ない。一方、図６より明らかなように、比較例に係る装置の場合、測定温度Ｔm はウェ−ハ支持の際の水平度の影響が大きくなっており、かつ供給電力量Ｐの変動も多い。
【００４５】
上記結果から明らかなように、実施例に係る熱処理装置１０では、ウェ−ハ３３の温度を常時正確に測定することができ、ウェ−ハ３３を目標温度ＴM に維持しつつ、これにエピタキシャル成長処理を確実に施すことができ、この結果、各ウェ−ハ３３ごとの比抵抗のばらつきを減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る熱処理装置の実施の形態を模式的に示した断面図である。
【図２】実施の形態に係る熱処理装置における制御手段の行う動作を概略的に示したフローチャートである。
【図３】実施例に係る熱処理装置（支持台は固定）を用い、制御手段を作動させない場合、または作動させた場合における温度とウェ−ハ処理枚数との関係を示したグラフであり、図中×印は第１の放射温度計により計測したウェ−ハ上面の測定温度、○印は第２の放射温度計により計測した支持台下面の測定温度、▲印は制御手段を作動させたときの制御温度を示している。
【図４】図３に示した制御手段を作動させた場合、あるいは作動させない場合における各ウェ−ハの比抵抗の変動を示したグラフである。
【図５】実施例に係る熱処理装置（支持台は回転）を用いて１枚のウェ−ハにエピタキシャル成長処理を施した場合における温度（ａ）、供給電力量（ｂ）の変化をそれぞれ示したグラフである。
【図６】比較例に係る熱処理装置（支持台は回転）を用いて１枚のウェ−ハにエピタキシャル成長処理を施した場合における温度（ａ）、供給電力量（ｂ）の変化をそれぞれ示したグラフである。
【図７】放射温度計が設置された従来の熱処理装置を模式的に示した断面図である。
【図８】従来の熱処理装置を用い、支持台を回転させることなく、同一の加熱パターンにより、１枚ずつ合計７枚のウェ−ハにエピタキシャル成長処理を施した後、チャンバクリーニングを施し、これらの工程を繰り返し連続的に行った際における測定温度の変化を示したグラフであり、図中×印はウェ−ハ上面の測定温度、○印は別に設けた熱電対温度計により計測した支持台下面の測定温度を示している。
【図９】従来の熱処理装置を用い、支持台を回転させることなく、テスト的に常時所定の電力量を加熱手段に供給した状態で、１枚ずつ合計計７枚のウェ−ハにエピタキシャル成長処理を施した後、チャンバクリーニングを施し、これらの工程を繰り返し連続的に行った際における測定温度の変化を示したグラフであり、図中×印はウェ−ハ上面の測定温度、○印は別に設けた熱電対温度計により計測した支持台下面の測定温度を示している。
【図１０】従来の熱処理装置を用い、支持台上にウェ−ハを僅かに傾けて載置し、この支持台を回転させつつ、所定の加熱パターンにより１枚のウェ−ハにエピタキシャル成長処理を施した際における温度変化を示したグラフであり、図中（Ａ）は目標温度、（Ｂ）はウェ−ハ上面の測定温度、（Ｃ）は別に設けた熱電対温度計により計測した支持台下面の測定温度を示している。
【図１１】図１０に示したウェ−ハ上面の測定温度（Ｂ）における２サイクル部分を模式的に示した部分拡大曲線図であり、（ａ）は温度Ｔ−時間ｔのｓｉｎ曲線、（ｂ）は温度微分Ｔ′−時間ｔのｃｏｓ曲線を示している。
【符号の説明】
１０ 熱処理装置
１１、３７ 放射温度計
１２ 制御手段
１２ａ 学習・修正部
１２ｂ 回転成分打消部
１２ｃ 電力供給制御部
３１ａ チャンバ
３３ ウェ−ハ
３４ 加熱手段
３５ 電力供給手段
ｓ1 、ｓ2 信号
Ｐ 電力供給量
【発明の属する技術分野】
本発明は熱処理装置に関し、より詳細には、例えばウェ−ハにエピタキシャル成長処理、エッチング処理等を施す際に用いられる熱処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ウェ−ハの表面を傷付けず、かつチャンバ内の雰囲気を汚染することなくウェ−ハ等の表面温度を非接触で測定し得るため、従来より熱処理装置には放射温度計がよく用いられている。
図７は放射温度計が設置された従来のこの種熱処理装置を模式的に示した断面図であり、図中３１ａはチャンバを示している。チャンバ３１ａは赤外線を透過する例えば石英ガラス等の材料を用いて断面視略長円形状に形成されている。チャンバ３１ａの左右端部にはガスの供給口３１ｂ、排出口３１ｃがそれぞれ形成されており、供給口３１ｂより供給された所定のガス３２はチャンバ３１ａ内を通ってウェ−ハ３３に至り、排出口３１ｃより排出されるようになっている。チャンバ３１ａ内の所定箇所には支持台３１ｄが配設されており、支持台３１ｄは駆動手段（図示せず）により回転させられるようになっている。また支持台３１ｄ上にはワークとしての略円板形状をしたウェ−ハ３３が載置されている。これらチャンバ３１ａ、供給口３１ｂ、排出口３１ｃ、支持台３１ｄ等を含んで装置本体３１が構成されている。
【０００３】
チャンバ３１ａ外側の上方及び下方には、加熱手段３４としての赤外線ランプ３４ａ、３４ｂがそれぞれ設置されており、これら赤外線ランプ３４ａ、３４ｂは配線３５ａ、３５ｂを介して電力供給手段３５にそれぞれ接続されている。この電力供給手段３５は信号線３６ｂを介し、電力供給制御部３６ａを含んで構成された制御手段３６に接続されている。一方、チャンバ３１ａ外側におけるウェ−ハ３３上方の所定箇所には、温度測定手段としての放射温度計３７が配設されており、この放射温度計３７は信号線３７ａを介して制御手段３６に接続されている。
【０００４】
ウェ−ハ３３の上面より放射された放射光３３ａがチャンバ３１ａ（透過部位３１ｅ）を透過して放射温度計３７に入射されると、放射光３３ａの輝度信号、ウェ−ハ３３の放射率等に基づき、放射温度計３７によりウェ−ハ３３上面の測定温度Ｔm が求められ、この信号ｓ1 が信号線３７ａを通って制御手段３６に伝送される。そして制御手段３６における電力供給制御部３６ａにより、この測定温度Ｔm と予め設定しておいた目標温度ＴM との偏差に基づいて必要電力量Ｐが演算され、この信号Ｐが信号線３６ｂを介して電力供給手段３５に伝送される。するとこの信号Ｐに基づき、電力供給手段３５より所定の電力量Ｐ1 、Ｐ2 （ただし、Ｐ1 ＋Ｐ2 ＝Ｐ）が配線３５ａ、３５ｂを介して赤外線ランプ３４ａ、３４ｂにそれぞれ分配・供給されるようになっている。これら装置本体３１、加熱手段３４、電力供給手段３５、制御手段３６、放射温度計３７等を含んで熱処理装置３０が構成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図８は従来の熱処理装置３０を用い、支持台３１ｄを完全に水平に調整し、同一の加熱パターンにより、１枚ずつ合計７枚のウェ−ハ３３（共に図７）にエピタキシャル成長処理を施した後、チャンバクリーニングを施す（以下、同一の操業条件により所定枚数のウェ−ハ３３に連続的に熱処理を施した後、チャンバクリーニングを施すまでの１工程を１チャンスと定義する）。そしてこれらの工程を繰り返し連続的に行った際における測定温度の変化を示したグラフである。図中×印はウェ−ハ３３上面の測定温度Ｔm 、○印は別に設けた熱電対温度計（図示せず）により計測した支持台３１ｄ下面の測定温度Ｔp を示している。
【０００６】
図８より明らかなように、放射温度計３７（図７）により計測したウェ−ハ３３上面の測定温度Ｔm は常時所定値（約１１２５℃）近傍に維持されている。一方、熱電対温度計により計測した支持台３１ｄ下面の測定温度Ｔp は、ウェ−ハ３３の処理枚数が１枚より７枚に増えるにつれて約１１２５℃より約１１２９℃まで次第に上昇し、この後、チャンバクリーニングを施すことにより再び元の約１１２５℃に戻っている。これはウェ−ハ３３を１枚処理するたびに、透過箇所３１ｅ近傍における放射光３３ａ（共に図７）の透過率が次第に低下し、ウェ−ハ３３上面の温度が見掛け上低くなる。すると、目標温度（約１１２５℃）を確保するために余分の電力が加熱手段３４（図７）に供給され、この結果、支持台３１ｄ下面の温度Ｔp が実質的に上昇することを示している。
【０００７】
図９は従来の熱処理装置３０を用い、支持台３１ｄを完全に水平に調整し、テスト的に常時所定の電力量Ｐを加熱手段３４に供給した状態で、１枚ずつ合計計７枚のウェ−ハ３３（共に図７）にエピタキシャル成長処理を施した後、チャンバクリーニングを施す。そしてこれらの工程を繰り返し連続的に行った際における測定温度の変化を示したグラフである。図中×印はウェ−ハ３３上面の測定温度Ｔm 、○印は別に設けた熱電対温度計（図示せず）により計測した支持台３１ｄ（図７）下面の測定温度Ｔp を示している。
【０００８】
図９より明らかなように、熱電対温度計により計測した支持台３１ｄ下面の測定温度Ｔp は常時略１１２５℃になっている。一方、放射温度計３７（図７）により計測したウェ−ハ３３上面の測定温度Ｔm は、ウェ−ハ３３の処理枚数が１枚より７枚に増えるにつれて約１１２５℃より約１１１８℃まで次第に下降し、この後、チャンバクリーニングを施すことにより再び元の約１１２５℃に戻っている。これはウェ−ハ３３を処理するたびに、透過箇所３１ｅにおける放射光３３ａ（共に図７）の透過率が次第に低下し、ウェ−ハ３３上面の測定温度Ｔm が見掛け上低くなることを裏付けている。
【０００９】
図１０は従来の熱処理装置３０を用い、支持台３１ｄ上にウェ−ハ３３を僅かに傾けて載置し、この支持台３１ｄを回転させつつ、所定の加熱パターンにより１枚のウェ−ハ３３（共に図７）にエピタキシャル成長処理を施した際における温度変化を示したグラフである。図中（Ａ）は目標温度ＴM 、（Ｂ）はウェ−ハ３３上面の測定温度Ｔm 、（Ｃ）は別に設けた熱電対温度計（図示せず）により計測した支持台３１ｄ下面の測定温度Ｔp を示している。
【００１０】
図１０より明らかなように、ウェ−ハ３３上面の測定温度Ｔm と、目標温度ＴM 、支持台３１ｄ下面の測定温度Ｔp とは一致しておらず、またウェ−ハ３３上面の測定温度Ｔm は周期的に小さい変動を繰り返している。この周期的変動は支持台３１ｄの回転周期と同調しており、ウェ−ハ３３が僅かに傾いていると、ウェ−ハ３３表面が鏡面であるため、放射温度計３７による測定温度Ｔm が周期的に変動し易いことを示している。
【００１１】
上記した熱処理装置３０においては、上述したように、エピタキシャル成長処理やエッチング処理工程中、ガス３２やウェ−ハ３３からの分解成分がウェ−ハ３３上面やチャンバ３１ａ内壁部に付着・積層し易い。するとチャンバ３１ａや、鏡面状のウェ−ハ３３上面がくもり、チャンバ３１ａの透過率やウェ−ハ３３の放射率が低下し易い。しかもこの付着積層物（図示せず）の厚さや付着箇所は、チャンバ３１ａ内壁部の温度及び使用回数、ガス３２の種類、流速及び流通経路、あるいは付着積層物の除去（チャンバクリーニング）タイミング等により変動し易く、ウェ−ハ３３上面の温度を常時正確に測定することが困難である。また、支持台３１ｄを回転させた場合、ウェ−ハ３３が僅かに傾くと、ウェ−ハ３３上面の温度を正確に測定することが難しく、また回転する支持台３１ｄ下面の温度を熱電対温度計を用いて正確に計測することが困難である。これらの結果、加熱手段３４に適正な電力量Ｐを供給することが難しく、ウェ−ハ３３上面の温度Ｔm を目標値ＴM に近づけることが困難となり、エピタキシャル成長やエッチング処理後におけるウェ−ハ３３の品質が不安定になるおそれがあるという課題があった。
【００１２】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、ウェ−ハの温度を常時正確に測定することができ、ウェ−ハを所定温度に維持しつつ、ウェ−ハにエピタキシャル成長やエッチング処理を施すことができ、この結果、ウェ−ハの半導体としての品質を確保することができる熱処理装置を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段及びその効果】
図７に示した装置本体３１では、支持台３１ｄの下面側よりも、ウェ−ハ３３の上面側を流れるガス３２の流量を比較的に多く設定する一方、赤外線ランプ３４ｂよりも、赤外線ランプ３４ａへの供給電力量Ｐ1 を比較的に多く設定すると、チャンバ３１ａ下面側への分解物の付着・積層を比較的抑制し得ることとなる。
【００１４】
又図１１は、図１０に示したウェ−ハ上面の測定温度Ｔm における２サイクル部分を詳細に示した部分拡大曲線図である。これより明らかなように、支持台３１ｄの回転につれて生じるウェ−ハ３３（共に図７）上面の測定温度Ｔm は略ｓｉｎ曲線となっている。したがってこれを打ち消す補正を行うと、回転する支持台３１ｄ上にウェ−ハ３３が水平に取り付けられていない場合であっても、ウェ−ハ３３上面の温度を正確に測定し得ることとなる。
本発明者等は上記知見に基づき、本発明を完成するに至った。
【００１５】
上記目的を達成するために本発明に係る熱処理装置（１）は、加熱手段と、該加熱手段へ電力を供給する電力供給手段と、前記加熱手段への電力供給量を制御する制御手段と、赤外線を透過する部材を通してワークの温度を測定する第１の温度測定手段とを含んで構成された熱処理装置において、前記制御手段が、前記第１の温度測定手段からの出力、前記加熱手段への電力供給量及び／又は前記第１の温度測定手段とは異なる第２の温度測定手段からの出力に基づいて、前記第１の温度測定手段からの出力を学習・修正させる学習・修正部を備えていることを特徴としている。
【００１６】
上記した熱処理装置（１）によれば、前記制御手段が、前記第１の温度測定手段からの出力、前記加熱手段への電力供給量及び／又は前記第１の温度測定手段とは異なる第２の温度測定手段からの出力に基づいて、前記第１の温度測定手段からの出力を学習・修正させる学習・修正部を備えているので、前記部材に付着・積層物が付着したり、あるいは前記部材の赤外線透過性能が劣化した場合においても、前記ワークの温度を常時正確に測定することができ、前記ワークがウェ−ハであっても、該ウェ−ハの温度を目標温度に維持しつつ、これにエピタキシャル成長やエッチング処理を確実に施すことができ、この結果、ウェ−ハの半導体品質を確保することができる。
【００１７】
また本発明に係る熱処理装置（２）は、加熱手段と、該加熱手段へ電力を供給する電力供給手段と、前記加熱手段への電力供給量を制御する制御手段と、赤外線を透過する部材を通してワークの温度を測定する第１の温度測定手段とを含んで構成された熱処理装置において、前記制御手段が、ワークの回転に伴って前記第１の温度測定手段の出力に現れるワークの傾きにより生じるｓｉｎ曲線成分を打ち消すように制御する回転成分打消部を備えていることを特徴としている。
上記した熱処理装置（２）によれば、前記制御手段が、ワークの回転に伴って前記第１の温度測定手段の出力に現れるワークの傾きにより生じるｓｉｎ曲線成分を打ち消すように制御する回転成分打消部を備えているので、前記ワークを回転させる場合においても、該ワークの温度を常時正確に測定することができ、上記熱処理装置（１）と略同様の効果を得ることができる。
【００１８】
また本発明に係る熱処理装置（３）は、加熱手段と、該加熱手段へ電力を供給する電力供給手段と、前記加熱手段への電力供給量を制御する制御手段と、赤外線を透過する部材を通してワークの温度を測定する第１の温度測定手段とを含んで構成された熱処理装置において、前記制御手段が、前記第１の温度測定手段からの出力、前記加熱手段への電力供給量及び／又は前記第１の温度測定手段とは異なる第２の温度測定手段からの出力に基づいて、前記第１の温度測定手段からの出力を学習・修正させる学習・修正部を備えると共に、ワークの回転に伴って前記第１の温度測定手段の出力に現れる周期的変動信号成分を打ち消すように制御する回転成分打消部を備えていることを特徴としている。
【００１９】
上記した熱処理装置（３）によれば、前記制御手段が、前記第１の温度測定手段からの出力、前記加熱手段への電力供給量及び／又は前記第１の温度測定手段とは異なる第２の温度測定手段からの出力に基づいて、前記第１の温度測定手段からの出力を学習・修正させる学習・修正部を備えると共に、ワークの回転に伴って前記第１の温度測定手段の出力に現れる周期的変動信号成分を打ち消すように制御する回転成分打消部を備えているので、上記熱処理装置（１）及び（２）の相乗作用により、一層の効果を得ることができる。
【００２０】
また本発明に係る熱処理装置（４）は、上記熱処理装置（１）〜（３）において、前記加熱手段が、赤外線を透過する部材の外側に設置されると共に、赤外線を用いてワークを加熱するように構成されていることを特徴としている。
上記した熱処理装置（４）によれば、前記加熱手段が、赤外線を透過する部材の外側に設置されると共に、赤外線を用いてワークを加熱するように構成されているので、該ワークが前記加熱手段により汚染されるのを確実に阻止することができ、熱処理後における前記ワークの品質を確保することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る熱処理装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、従来例と同一機能を有する構成部品には同一の符号を付すこととする。
図１は実施の形態に係る熱処理装置を模式的に示したブロック図であり、図中３１、３４、３５、３７は図７に示したものと同様の装置本体、加熱手段、電力供給手段、放射温度計をそれぞれ示している。この第１の温度測定手段としての放射温度計３７は信号線１３ａを介して学習・修正部１２ａに接続されている。一方、装置本体３１における支持台３１ｄ下方の所定箇所には、第２の温度測定手段としての放射温度計１１が配設されており、この放射温度計１１は信号線１３ｂを介して学習・修正部１２ａに接続されている。また学習・修正部１２ａは回転成分打消部１２ｂに接続され、回転成分打消部１２ｂは電力供給制御部１２ｃに接続されている。これら学習・修正部１２ａ、回転成分打消部１２ｂ、電力供給制御部１２ｃ等を含んで制御手段１２が構成されている。制御手段１２の記憶部（図示せず）には、下記の数１〜数３や係数ｋ1 、ｋ2 、β、γ等の設定値等が記憶されている。また電力供給制御部１２ｃは、信号線１３ｃを介して電力供給手段３５に接続されている。
【００２２】
【数１】
【数２】
【数３】
【００２５】
図２は、図１に示した制御手段１２の行う動作を概略的に示したフローチャートである。動作を開始すると、ステップ（以下、Ｓと記す）１において信号ｓ1 （測定温度Ｔmi）が入力されたか否かを判断し、入力されていないと判断すると元に戻る。一方、信号ｓ1 が入力されたと判断すると、Ｓ２において信号ｓ2 （温度測定値Ｔp ）が入力されたか否かを判断し、入力されたと判断すると、ｎチャンス時における操業条件（△Ｔp 、Ｎ、Ｔmi、Ｐ、供給ガス３２（図１）の流量等）、記憶している信号ｓ1 、ｓ2 データ、予め設定・記憶した係数ｋ1 、ｋ2 、β、γ等を呼び出した後（Ｓ３）、Ｓ５に進む。他方、信号ｓ2 が入力されていないと判断すると、ｎチャンス時における操業条件（△Ｔp 、Ｎ、Ｔmi、Ｐ、供給ガス３２の流量等）、記憶している信号ｓ1 のデータ、予め別に設定・記憶した係数ｋ1 、ｋ2 、γ（ただし、ｋ1 ＝０、ｋ2 ＝ｋ2 ’、γ＝γ’）を呼び出した後（Ｓ４）、Ｓ５に進む。
【００２６】
次にこれらの条件、データ、係数等を数１、数２に導入し、（ｎ＋１）チャンス時における制御温度Ｔi を求めた後（Ｓ５）、Ｓ６において支持台３１ｄ（図１）が回転しているか否かを判断する。そして回転していると判断すると、数３により制御温度Ｔを求める（Ｓ７）。次にこの制御温度Ｔと目標温度ＴM との偏差に基づいて必要電力量Ｐを求めた後（Ｓ８）、Ｓ１０に進む。一方、Ｓ６において支持台３１ｄが回転していないと判断すると、制御温度Ｔi と目標温度ＴM との偏差に基づいて必要電力量Ｐを求めた後（Ｓ９）、Ｓ１０に進む。次にＳ１０において（ｎ＋１）チャンスの工程が終了したか否かを判断し、終了していないと判断すると、Ｓ１に戻る。他方、（ｎ＋１）チャンスの工程が終了したと判断すると、ｎチャンス時における操業条件、記憶した信号ｓ1 、ｓ2 データ等を（ｎ＋１）チャンスのものに更新した後（Ｓ１１）、動作を終了する。
【００２７】
上記説明から明らかなように、実施の形態に係る熱処理装置１０では、制御手段１２が、放射温度計３７からの出力ｓ1 、加熱手段３４への電力供給量Ｐ及び放射温度計１１からの出力ｓ2 に基づいて、放射温度計３７からの出力ｓ1 を学習・修正させる学習・修正部１２ａを備えているので、チャンバ３１ａにガス成分等が付着・積層したり、あるいはチャンバ３１ａの赤外線透過性能が劣化した場合においても、ウェ−ハ３３の温度を常時正確に測定することができ、ウェ−ハ３３を目標温度ＴM に維持しつつ、これにエピタキシャル成長やエッチング処理を確実に施すことができ、この結果、ウェ−ハ３３の半導体品質を確保することができる。
【００２８】
又制御手段１２が、ウェ−ハ３３の回転に伴って放射温度計３７の出力ｓ1 に現れるｓｉｎ曲線成分を打ち消すように制御する回転成分打消部１２ｂを備えているので、ウェ−ハ３３を回転させる場合においても、ウェ−ハ３３の温度を常時正確に測定することができ、上記したものと略同様の効果を得ることができる。
【００２９】
又制御手段１２が、放射温度計３７の出力ｓ1 、加熱手段３４への電力供給量Ｐ及び放射温度計１１からの出力ｓ2 に基づいて、放射温度計３７からの出力ｓ1 を学習・修正させる学習・修正部を備えると共に、ウェ−ハ３３の回転に伴って放射温度計３７の出力ｓ1 に現れるｓｉｎ曲線成分を打ち消すように制御する回転成分打消部１２ｂを備えているので、上記したものの相乗作用により、一層の効果を得ることができる。
【００３０】
又加熱手段３４が、赤外線を透過するチャンバ３１ａの外側に設置されると共に、赤外線ランプ３４ａ、３４ｂによりウェ−ハ３３を加熱するように構成されているので、ウェ−ハ３３が加熱手段３４により汚染されるのを確実に阻止することができ、熱処理後におけるウェ−ハ３３の品質を確保することができる。
【００３１】
尚、実施の形態に係る熱処理装置１０では、ワークとしてウェ−ハ３３を用いた場合について説明したが、ワークは何らウェ−ハ３３に限定されるものではない。
【００３２】
又、実施の形態に係る熱処理装置１０では、チャンバ３１ａ全体が石英ガラス等の赤外線透過材料を用いて形成されている場合について説明したが、別の実施の形態では、少なくともチャンバ３１ａにおける放射光１１ａ、３３ａの透過部位３１ｅ、３１ｆや赤外線ランプ３４ａ、３４ｂの近傍が石英ガラス等により形成されたものであってもよい。
【００３３】
又、実施の形態に係る熱処理装置１０では、第２の温度測定手段として放射温度計１１を用い、支持台３１ｄ下面の温度を測定する場合について説明したが、別の実施の形態では、チャンバ３１ａ内に埋め込まれた壁面温度計であってもよい。
【００３４】
又、実施の形態に係る熱処理装置１０では、放射温度計１１が配設されている場合について説明したが、別の実施の形態では放射温度計１１が配設されていなくともよく、この場合、図２に示したフローチャートにおけるＳ４の実行により対応することができる。
【００３５】
又、実施の形態に係る熱処理装置１０では、支持台３１ｄが回転可能な場合について説明したが、別の実施の形態では支持台３１ｄが固定されていてもよく、この場合、図２に示したフローチャートにおけるＳ９の実行により対応することができる。
【００３６】
【実施例及び比較例】
以下、実施例に係る熱処理装置を用いて試料にエピタキシャル成長処理を施し、測定温度、供給電力量、ウェ−ハの比抵抗の変化を調査した結果について説明する。
装置、試料は図１に示した熱処理装置１０、ウェ−ハ３３をそれぞれ用いた。実験条件としては、補正係数β＝１．２、忘却係数ｋ1 ＝１、忘却係数ｋ2 ＝０、１チャンスにおける放射温度計１１の測定温度変化量△Ｔｐ＝４、目標温度ＴM ＝１１２５℃を選んだ。すると制御温度Ｔi は、制御手段により下記の数４、数５にしたがって自動的に演算される。
【００３７】
【数４】
【数５】
【００３９】
【数６】
【数７】
ない場合、あるいは図７に示した従来の熱処理装置３０を用いた場合を選んだ。
【００４１】
図３は実施例に係る熱処理装置１０（支持台３１ｄは固定）を用いて制御手段１２を作動させた場合、あるいは作動させない場合における温度とウェ−ハ３３の処理枚数との関係を比較して示したグラフであり、図中×印は放射温度計３７により計測したウェ−ハ３３上面の測定温度Ｔmi、○印は放射温度計１１により計測した支持台３１ｄ下面の測定温度Ｔp 、▲印は制御手段１２（共に図１）を作動させたときの制御温度Ｔi を示している。また図４は、図３に示した制御手段を作動させた場合、あるいは作動させない場合における各ウェ−ハの比抵抗を示したグラフである。
【００４２】
図３、図４より明らかなように、制御手段１２を作動させた実施例に係る装置の場合（ウェ−ハ処理枚数が１５〜２８枚のとき）、ウェ−ハの測定温度Ｔmiは各チャンネル内で右下がりとなっているが、これを補正した制御温度Ｔi は目標温度ＴM に近似し、かつ比抵抗のマイナス側への変動率は小さくなっている。一方、制御手段１２を作動させない比較例に係る装置の場合（ウェ−ハ処理枚数が１〜１４枚のとき）、ウェ−ハの測定温度Ｔm は目標温度ＴM に近似しているが、実際温度に近い支持台下面の測定温度Ｔp は各チャンネル内で右上りであり、目標温度ＴM よりオーバーしており、かつ比抵抗のマイナス側への変動率が大きくなっている。
【００４３】
図５は実施例に係る熱処理装置１０（図１、支持台は回転）を用いて１枚のウェ−ハにエピタキシャル成長処理を施した場合における温度（ａ）、供給電力量（ｂ）の変化をそれぞれ示したグラフである。また図６は比較例に係る熱処理装置３０（図７、支持台は回転）を用いて１枚のウェ−ハにエピタキシャル成長処理を施した場合における温度（ａ）、供給電力量（ｂ）の変化をそれぞれ示したグラフである。
【００４４】
図５より明らかなように、実施例に係る装置の場合、変動量を抽出した後において、制御温度Ｔはウェ−ハ支持の際の水平度の影響が小さくなっており、かつ供給電力量Ｐの変動も少ない。一方、図６より明らかなように、比較例に係る装置の場合、測定温度Ｔm はウェ−ハ支持の際の水平度の影響が大きくなっており、かつ供給電力量Ｐの変動も多い。
【００４５】
上記結果から明らかなように、実施例に係る熱処理装置１０では、ウェ−ハ３３の温度を常時正確に測定することができ、ウェ−ハ３３を目標温度ＴM に維持しつつ、これにエピタキシャル成長処理を確実に施すことができ、この結果、各ウェ−ハ３３ごとの比抵抗のばらつきを減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る熱処理装置の実施の形態を模式的に示した断面図である。
【図２】実施の形態に係る熱処理装置における制御手段の行う動作を概略的に示したフローチャートである。
【図３】実施例に係る熱処理装置（支持台は固定）を用い、制御手段を作動させない場合、または作動させた場合における温度とウェ−ハ処理枚数との関係を示したグラフであり、図中×印は第１の放射温度計により計測したウェ−ハ上面の測定温度、○印は第２の放射温度計により計測した支持台下面の測定温度、▲印は制御手段を作動させたときの制御温度を示している。
【図４】図３に示した制御手段を作動させた場合、あるいは作動させない場合における各ウェ−ハの比抵抗の変動を示したグラフである。
【図５】実施例に係る熱処理装置（支持台は回転）を用いて１枚のウェ−ハにエピタキシャル成長処理を施した場合における温度（ａ）、供給電力量（ｂ）の変化をそれぞれ示したグラフである。
【図６】比較例に係る熱処理装置（支持台は回転）を用いて１枚のウェ−ハにエピタキシャル成長処理を施した場合における温度（ａ）、供給電力量（ｂ）の変化をそれぞれ示したグラフである。
【図７】放射温度計が設置された従来の熱処理装置を模式的に示した断面図である。
【図８】従来の熱処理装置を用い、支持台を回転させることなく、同一の加熱パターンにより、１枚ずつ合計７枚のウェ−ハにエピタキシャル成長処理を施した後、チャンバクリーニングを施し、これらの工程を繰り返し連続的に行った際における測定温度の変化を示したグラフであり、図中×印はウェ−ハ上面の測定温度、○印は別に設けた熱電対温度計により計測した支持台下面の測定温度を示している。
【図９】従来の熱処理装置を用い、支持台を回転させることなく、テスト的に常時所定の電力量を加熱手段に供給した状態で、１枚ずつ合計計７枚のウェ−ハにエピタキシャル成長処理を施した後、チャンバクリーニングを施し、これらの工程を繰り返し連続的に行った際における測定温度の変化を示したグラフであり、図中×印はウェ−ハ上面の測定温度、○印は別に設けた熱電対温度計により計測した支持台下面の測定温度を示している。
【図１０】従来の熱処理装置を用い、支持台上にウェ−ハを僅かに傾けて載置し、この支持台を回転させつつ、所定の加熱パターンにより１枚のウェ−ハにエピタキシャル成長処理を施した際における温度変化を示したグラフであり、図中（Ａ）は目標温度、（Ｂ）はウェ−ハ上面の測定温度、（Ｃ）は別に設けた熱電対温度計により計測した支持台下面の測定温度を示している。
【図１１】図１０に示したウェ−ハ上面の測定温度（Ｂ）における２サイクル部分を模式的に示した部分拡大曲線図であり、（ａ）は温度Ｔ−時間ｔのｓｉｎ曲線、（ｂ）は温度微分Ｔ′−時間ｔのｃｏｓ曲線を示している。
【符号の説明】
１０ 熱処理装置
１１、３７ 放射温度計
１２ 制御手段
１２ａ 学習・修正部
１２ｂ 回転成分打消部
１２ｃ 電力供給制御部
３１ａ チャンバ
３３ ウェ−ハ
３４ 加熱手段
３５ 電力供給手段
ｓ1 、ｓ2 信号
Ｐ 電力供給量
Claims (4)
- 加熱手段と、該加熱手段へ電力を供給する電力供給手段と、前記加熱手段への電力供給量を制御する制御手段と、赤外線を透過する部材を通してワークの温度を測定する第１の温度測定手段とを含んで構成された熱処理装置において、前記制御手段が、前記第１の温度測定手段からの出力、前記加熱手段への電力供給量及び／又は前記第１の温度測定手段とは異なる第２の温度測定手段からの出力に基づいて、前記第１の温度測定手段からの出力を学習・修正させる学習・修正部を備えていることを特徴とする熱処理装置。
- 加熱手段と、該加熱手段へ電力を供給する電力供給手段と、前記加熱手段への電力供給量を制御する制御手段と、赤外線を透過する部材を通してワークの温度を測定する第１の温度測定手段とを含んで構成された熱処理装置において、前記制御手段が、ワークの回転に伴って前記第１の温度測定手段の出力に現れるワークの傾きにより生じるｓｉｎ曲線成分を打ち消すように制御する回転成分打消部を備えていることを特徴とする熱処理装置。
- 加熱手段と、該加熱手段へ電力を供給する電力供給手段と、前記加熱手段への電力供給量を制御する制御手段と、赤外線を透過する部材を通してワークの温度を測定する第１の温度測定手段とを含んで構成された熱処理装置において、前記制御手段が、前記第１の温度測定手段からの出力、前記加熱手段への電力供給量及び／又は前記第１の温度測定手段とは異なる第２の温度測定手段からの出力に基づいて、前記第１の温度測定手段からの出力を学習・修正させる学習・修正部を備えると共に、ワークの回転に伴って前記第１の温度測定手段の出力に現れる周期的変動信号成分を打ち消すように制御する回転成分打消部を備えていることを特徴とする熱処理装置。
- 前記加熱手段が、赤外線を透過する部材の外側に設置されると共に、赤外線を用いてワークを加熱するように構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の熱処理装置。
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