JPH01146280A - 高精度赤外線加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は半導体ウェハ等を高精度に加熱するに使用され
る高精度赤外線加熱装置に関する。

（従来の技術） 従来、赤外線加熱装置として、例えば第１図に見られる
ように、石英製ベルジャａを基台すに伏せて外部と遮断
された加熱室Ｃを形成し、その室内に半導体ウェハ等の
ワークｄを載せて昇降する支持台ｅと、傾斜した反射面
ｆを有する反射板ｇとを設け、該加熱室Ｃの外部に設け
た複数本の赤外線ランプ等の加熱ランプｈがらの光線を
石英製ベルジャａからなる透光窓を介してワークｄへと
照射することにより該ワークｄを加熱するようにしたも
のが知られてｔ）る（実開昭６１−８８９３６号公報）
。また、半導体ウェハのワークｄを加熱する場合、例え
ばｍ２図に示すような各加熱ランプｈ、ｈの夫々にサイ
リスタｉを介して電源ｊに接続し、各サイリスタｉを、
温度プログラマにで設定した温度にワークｄが加熱され
るように一括して制御する装置によって行なうことも例
えば特開昭６１−１９９６３１号公報に於いて公知であ
り、この場合、ワークｄの温度を測定する熱電対等のワ
ーク温度検出器ｌを設け、その出力を冷接点補償器ｍを
介して増幅及びＰＩＤＩＤ制御回路差動増幅器０の一方
の入力端子に入力させ、該増６幅器Ｏの他方の入力端子
に特性補正回路ｐを介して前記温度プログラマｋに接続
し、更に増幅及びＰＩＤＩＤ制御回路差力端子をトリガ
回路ｑを介して前記サイリスタｉのゲートに接続すると
共に該トリガ回路ｑを該サイリスタｉの出力を調整する
調整回路ｒに接続しである。

この第２図示の装置は、ワーク温度検出器ｌの温度信号
出力と温度プログラマにの基準電圧を比較調整してＰＩ
ＤＩＤ制御回路差出力される加熱量増加指令信号により
各トリガ回路ｑが作動し、各サイリスタｉのゲートを一
斉に開き、加熱ランプｈの出力が増加してワークｄの温
度即ちワーク温度検出器ｌで検出される温度が上昇する
。そしてこの検出器ｌの温度信号と温度プログラマにの
基準電圧との偏差が零になると、ＰＩＤＩＤ制御回路差
の制御出力が小さくなり、その結果加熱ランプｈの出力
が減少し、ワークｄの温度の過上昇を防ぐように作動す
る。従って温度プログラマｋに任意の高速温度上昇や短
時間高温保持のプログラムに基づく信号を発生させるこ
とにより、そのプログラムパターンに沿った熱処理をワ
ークｄに施すことが出来る。

（発明が解決しようとする問題点） 前記従来のものでは、ワークｄを高速加熱する時、加熱
ランプｈに電源ｊからの出力電力を投入しても、加熱ラ
ンプｈが温度プログラマｋからの制御信号レベルに対応
する安定した出力状態になるまでに約１秒を必要とする
。同時にそのレベルに到達するまでの過渡時に於ける個
々の加熱ランプｈの出力状態には防ぎようのないバラツ
キがあり、このバラツキがワークｄへの照射のバラつき
となるのでワークｄの温度分布が不均一になる原因とな
っており、しかもこのバラつきはワークｄを高温保持状
態としようとするとき温度不均一を生ずるので好ましく
ない。またこのバラつきを補正しようとするときは、個
々の加熱ランプｈの出力調整をサイリスタｉの調整回路
ｒを操作して長時間掛けて行なわなければならない不便
があった。

本発明は、・こうした従来の問題点を解決し、ワークを
均一に加熱することの可能な高精度赤外線加熱装置を提
供することを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明では、外部と遮断された加熱室の一側に透光窓を
設け、該加熱室の外部に設けた複数個の加熱ランプの赤
外線を該透光窓を介して加熱室内のワークへと導いてこ
れを加熱するようにしたものに於いて、該加熱室と各加
熱ランプとの間に該赤外線の遮光と露光を制御するシャ
ッタ装置を設けることにより前記問題点を解決するよう
にした。該シャッタ装置を、ワーク温度検出器と加熱ラ
ンプの温度制御を行なう温度プログラマとに接続したシ
ャッタ作動制御回路により自動的に迅速に開閉制御する
ことが出来る。

（作　用） 加熱室内にワークを設け、該加熱室の外部に設けた複数
個の加熱ランプに電力を投入してこれを発光させること
は従来のものと同様であるが、該加熱ランプの出力状態
が一定となるまでの間、該加熱室と加熱ランプとの間に
設けたシャッタ装置を閉じ、加熱ランプの出力が安定し
てから該シャッタ装置を開き、加熱ランプの赤外線を透
光窓を介してワークへと導くことが出来るので、各加熱
ランプからの略−様な赤外線によりワークを均一に加熱
することが出来る。

また所定の加熱が終了すると加熱ランプへの電力を遮断
すると同時にシャッタ装置を閉じ、各加熱ランプによっ
てバラつきのある残光による赤外線を遮断することが出
来、ワークに施された均一加熱状態を残光により狂わせ
ることがない。

（実施例） 本発明の実施例を図面第３図に基づき説明するに、同図
に於いて符号（１）は透明石英製の透光窓（２）を嵌め
込んだチャンバーブロック（３）と、フランプ（４）及
び固定シャフト（５）によりｇＢ繞されて構成された加
熱室を示し、該加熱室（１）内には該固定シャフト（５
）の端部の筒形の固定ブロック（６）に固定して保持具
（７）を設け、これに半導体ウェハ等の加熱処理される
ワーク（８）が載せられる。

（９）は該固定ブロック（６）の筒内を塞ぐと共にワー
ク（８）を外部より透視するための覗窓、ａＯは加熱室
（１）内の雰囲気を調整するためにチャンバーブロック
（３）に取付けた真空排気口である。

該加熱室（１）の外方には反射鏡（１１ａ）を備えた保
持具Ｇｌ）を設け、これに赤外線ランプ或いはアークラ
ンプからなる複数本の加熱ランプ（ＩＺを透光窓（２）
に対向して設けるようにした。各加熱ランプ（１２＋の
夫々はサイリスタ（１３を介して電源（ｌ＠に夫々接続
され、各サイリスタａ３のゲートをトリガ回路ａ９を介
して増幅及びＰＩＤ制御回路ａＧに接続するようにした
。（１７）はトリガ回路（１５）に接続した調整回路、
ａεは増幅及びＰＩＤ制御回路Ｉ′ＩＯに設けた差動増
幅器で、該差動増幅器（１１１０の一方の入力端子に特
性補正回路ａ９を介して温度プログラマ■を接続すると
共にもう一方の入力端子に冷接点補償器■を介してワー
ク（８）に取付けた熱電対或いは放射温度計等のワーク
温度検出器■に接続するようにした。

各加熱ランプ■は、温度プログラマ■からの入力信号に
より一斉に点灯し、赤外線を放射し始めるが、各加熱ラ
ンプ（ＩＺの赤外線放射出力が安定するまでの時間には
バラつきがあり、前記したワーク（８）を均熱出来ない
不都合があるので、加熱室（１）と各加熱ランプ（ＩＤ
との間にシャッタ装置■を設けて各加熱ランプ（ＩＺか
らワーク（８）への赤外線の露光と遮光を制御するよう
にした。該シャッタ装置■は開放窓Ｑを形成した板状体
■とこれを側方に高速で往復動させる駆動部■とで構成
され、該駆動部■の駆動を、温度プログラマ■、増幅及
びＰＩＤ制御回路（ＩＯ、ワーク温度検出器■に閉回路
で接続されたシャッタ作動制御回路■からの信号により
制御するようにした。

本発明装置は、例えばＧａＡｓ化合物半導体等の比較的
内部応力の大きい即ち不均一な温度加熱条件のもとてス
リップ等の発生し易いといわれる半導体ウェハの急速熱
処理に適用されるもので、この場合、まずＧａＡｓ半導
体ウェハのワーク（８）を加熱室（１）内の保持具（７
）に載せ、真空排気口ｌ′ＩＯからの排気により加熱室
（１）内を真空化し、シャッタ装置■を第３図示の如く
遮光状態としておく。次に、予めシャッタ作動制御回路
のに設定された熱処理モードに従い、温度プログラマ■
によりＰＩＤ制御回路（ＩＯを作動させ、該回路ａＯか
らの信号でトリガ回路（Ｉ５）を介してサイリスタ（ｌ
ｅが作動すると各加熱ランプ（＋２１が発光し、約１秒
後には安定した発光状態になる。発光が安定すると直ち
にシャッタ作動制御回路■からシャッタ装置■の駆動部
■へと信号が入力し、該シャッタ装置■の板状体■を第
３図の左方へ移動させ、該板状体■の開放窓Ｃ！Φ及び
加熱室（１）の透光窓（２）を介して各加熱ランプａつ
の赤外線がワーク（８）を均一に照射する。ワーク温度
検出器■で該ワーク（８）の温度が予め設定した温度に
達したことが検知されると、シャッタ作動制御回路■か
らシャッタ装置■に遮光作動するように指令を出し、ワ
ーク（８）への赤外線の照射を止める。

尚、該シャッタ作動制御回路のに用意した熱処理モード
が、ワーク（８）の温度を所定の温度にまで上げその温
度を保持するようなモードであるときは、ワーク（８）
の温度が所定の温度に達するとシャッタ作動制御回路■
から信号が温度プログラマ■に入力し、温度プログラマ
■の出力信号をその所定温度に等価な出力とすると共に
その出力信号とワーク温度検知器■からの信号とを差動
増幅器（Ｉｅで両信号の偏差が零となるようにＰＩＤ制
御する。これによって所定温度の保持に於いては、閉回
路制御作動により安定した加熱が行なわれ、予め温度プ
ログラマ■内に設定したタイマーの作用により一定時間
の加熱後に加熱ランプａつの発光を停止すると共にシャ
ッタ作動制御回路■にシャッタ装置■の遮光作動を行な
わせる指示を出し、加熱ランプ（＋２１の残留照射を遮
断してワーク（８）の温度を短時間所定温度に保持する
ことが出来る。

（発明の効果） 以上のように本発明によるときは、ワークを設ける加熱
室と複数本の加熱ランプとの間にシャッタ装置を設ける
ようにしたので、各加熱ランプの発光時或いは消光時の
バラつきによるワーク加熱の不均一を該シャッタ装置の
遮光、露光作動により防止出来、特にスリップし易いＧ
ａＡｓ半導体ウェハのワークの加熱に好都合である等の
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の赤外線加熱装置の断面図、第２図は従来
の赤外線加熱装置の制御回路線図、第３図は本発明の詳
細な説明線図である。 （１）・・・加熱室　　　　　（２）・・・透光窓（８
）・・・ワーク　　　　　■・・・加熱ランプ■・・・
温度プログラマ　の・・・ワーク温度検出器■・・・シ
ャッタ装置　　の・・・シャッタ作動制御回路第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、外部と遮断された加熱室の一側に透光窓を設け、該
   加熱室の外部に設けた複数個の加熱ランプの赤外線を該
   透光窓を介して加熱室内のワークへと導いてこれを加熱
   するようにしたものに於いて、該加熱室と各加熱ランプ
   との間に該赤外線の遮光と露光を制御するシャッタ装置
   を設けたことを特徴とする高精度赤外線加熱装置。 ２、前記シャッタ装置を、ワーク温度検出器と、加熱ラ
   ンプの温度制御を行なう温度プログラマとに接続したシ
   ッャタ作動制御回路により開閉作動制御することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の高精度赤外線加熱装
   置。