JPH047820B2 - - Google Patents
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- JPH047820B2 JPH047820B2 JP59084134A JP8413484A JPH047820B2 JP H047820 B2 JPH047820 B2 JP H047820B2 JP 59084134 A JP59084134 A JP 59084134A JP 8413484 A JP8413484 A JP 8413484A JP H047820 B2 JPH047820 B2 JP H047820B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
- G01K1/08—Protective devices, e.g. casings
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は光加熱炉、特に光による半導体基板加
熱炉用の温度測定装置に関する。
熱炉用の温度測定装置に関する。
近年、光加熱炉による半導体基板のアニーリン
グが広く実施されるようになつてきた。その理由
は、光加熱によるアニーリングは抵抗加熱による
アニーリングに比べ、アニーリング時間が短かく
てすむ結果、超LSIのごとく非常に浅い接合を要
求する半導体デバイスのイオン注入後のアニール
では熱拡散による不純物の再分布が避けられると
いう非常なメリツトがある。又、レーザーアニー
リング等のビームアニーリングに比べても、温度
の均一性、アニーリングによるダメージが少いと
いう点で光加熱によるアニーリングは有望視され
ている。
グが広く実施されるようになつてきた。その理由
は、光加熱によるアニーリングは抵抗加熱による
アニーリングに比べ、アニーリング時間が短かく
てすむ結果、超LSIのごとく非常に浅い接合を要
求する半導体デバイスのイオン注入後のアニール
では熱拡散による不純物の再分布が避けられると
いう非常なメリツトがある。又、レーザーアニー
リング等のビームアニーリングに比べても、温度
の均一性、アニーリングによるダメージが少いと
いう点で光加熱によるアニーリングは有望視され
ている。
一方、現状の光加熱炉用の温度測定装置として
は通常の石英又はアルミナで作られた保護管中
に、例えば、白金一白金ロジウムの熱電対を挿入
した温度測定装置が使用されているのが現状であ
る。
は通常の石英又はアルミナで作られた保護管中
に、例えば、白金一白金ロジウムの熱電対を挿入
した温度測定装置が使用されているのが現状であ
る。
この場合は、例えば、波長が0.8μの光により加
熱される場合には、シリコン半導体基板の波長
0.8μの光に対する吸収係数が約103cm-1であるの
に対し、前記石英又はアルミナの光に対する吸収
係数は数cm-1である。かくのごとく、シリコン半
導体基板と石英又はアルミナの保護管に対する光
の吸収係数が相違するために、半導体基板の温度
と実測された温度との間に差を生ずる。
熱される場合には、シリコン半導体基板の波長
0.8μの光に対する吸収係数が約103cm-1であるの
に対し、前記石英又はアルミナの光に対する吸収
係数は数cm-1である。かくのごとく、シリコン半
導体基板と石英又はアルミナの保護管に対する光
の吸収係数が相違するために、半導体基板の温度
と実測された温度との間に差を生ずる。
このため、実際に処理している半導体基板の温
度を正確に知ることができないばかりか、半導体
基板の温度をコントロールすることが困難である
という欠点がある。
度を正確に知ることができないばかりか、半導体
基板の温度をコントロールすることが困難である
という欠点がある。
また、特開昭56−94750号公報には、熱電対の
保護管にシリコンやその他、赤外線を透過しやす
い物質を採用する技術が開示されているが、たと
えば、シリコンを用いた場合、保護管のシリコン
と、熱電対に使用している金属とが反応して、シ
リサイドを形成し、熱電対の劣化や、起電力の変
化をひき起こしたりするという、欠点があつた。
保護管にシリコンやその他、赤外線を透過しやす
い物質を採用する技術が開示されているが、たと
えば、シリコンを用いた場合、保護管のシリコン
と、熱電対に使用している金属とが反応して、シ
リサイドを形成し、熱電対の劣化や、起電力の変
化をひき起こしたりするという、欠点があつた。
本発明は、以上のような従来の問題点を解決
し、シリコン半導体基板の正確な温度を測定する
装置を提供するとともに、熱電対の劣化等も防ぐ
技術を提供することを目的としている。
し、シリコン半導体基板の正確な温度を測定する
装置を提供するとともに、熱電対の劣化等も防ぐ
技術を提供することを目的としている。
本発明は、保護管６と、内部に熱電対を有する
中空長円筒状の光加熱炉用温度測定装置におい
て、該保護管６が高純度シリコンから成り、かつ
その少なくとも内面には、酸化膜が施されている
ことを特徴とする。
中空長円筒状の光加熱炉用温度測定装置におい
て、該保護管６が高純度シリコンから成り、かつ
その少なくとも内面には、酸化膜が施されている
ことを特徴とする。
さらに別には、光加熱炉内の雰囲気に腐食性の
高い状態が採用された場合を想定して、保護管そ
のものと熱電対を、この雰囲気から保護するため
に、酸化膜を保護管の外面にも施したことを特徴
とする。
高い状態が採用された場合を想定して、保護管そ
のものと熱電対を、この雰囲気から保護するため
に、酸化膜を保護管の外面にも施したことを特徴
とする。
以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明す
る。
る。
第１図は光加熱炉の概念断面図、第２図は、従
来の温度測定装置の一実施例を示す断面図、第３
図、および第４図は本発明による温度測定装置の
一実施例を示す断面図である。
来の温度測定装置の一実施例を示す断面図、第３
図、および第４図は本発明による温度測定装置の
一実施例を示す断面図である。
１は加熱用電源、２は反射鏡、３は半導体基
板、４はペデスタル、５は温度測定装置、６は保
護管、７は熱電対、８，９は保護膜を示す。
板、４はペデスタル、５は温度測定装置、６は保
護管、７は熱電対、８，９は保護膜を示す。
半導体基板、例えばシリコン半導体基板を光加
熱し、アニーリングする場合、該基板３をペデス
タル４上に乗せ、炉１１中に装入し、加熱光源
１、例えばキセノンランプで加熱する。この場
合、温度測定装置５を炉１１中に挿入し、該測定
装置５の高さを該基板３とほゞ同じ高さにしてお
く、該温度測定装置５は例えば第２図に示すごと
く、外径３〜10mm、長さ20〜200mmの高純度シリ
コンより成る中空長円筒状の保護管６とその中に
挿入されている熱電対７より成つている。該保護
管６の先端１０は円形又は角形で密閉されてい
る。保護管６の内面には、酸化膜が形成されてい
る。又、該高純度シリコンは通常半導体デバイス
に使用される程度の高純度のものでよい。
熱し、アニーリングする場合、該基板３をペデス
タル４上に乗せ、炉１１中に装入し、加熱光源
１、例えばキセノンランプで加熱する。この場
合、温度測定装置５を炉１１中に挿入し、該測定
装置５の高さを該基板３とほゞ同じ高さにしてお
く、該温度測定装置５は例えば第２図に示すごと
く、外径３〜10mm、長さ20〜200mmの高純度シリ
コンより成る中空長円筒状の保護管６とその中に
挿入されている熱電対７より成つている。該保護
管６の先端１０は円形又は角形で密閉されてい
る。保護管６の内面には、酸化膜が形成されてい
る。又、該高純度シリコンは通常半導体デバイス
に使用される程度の高純度のものでよい。
参考例
本実施例は、多結晶シリコン、およびアルミ
ナ、ならびに石英の保護管よりなる各々の場合の
実験を行つた。
ナ、ならびに石英の保護管よりなる各々の場合の
実験を行つた。
該多結晶シリコン保護管は第２図に示す。
該保護管は外径３〜10mmの多結晶シリコンより
成つている。該多結晶シリコンは通常半導体デバ
イスに使用される程度の高純度のものが望まし
い。
成つている。該多結晶シリコンは通常半導体デバ
イスに使用される程度の高純度のものが望まし
い。
該多結晶シリコン保護管６の作成方法は直径５
〜12mm、長さ20〜200mmのムクの多結晶シリコン
棒の表面を研削又はエツチングすることにより表
面仕上をし、その後、ドリリングにより３〜６mm
の孔あけをする。先端部は丸形又は角形に研削又
はエツチング仕上をすることにより作られる。
〜12mm、長さ20〜200mmのムクの多結晶シリコン
棒の表面を研削又はエツチングすることにより表
面仕上をし、その後、ドリリングにより３〜６mm
の孔あけをする。先端部は丸形又は角形に研削又
はエツチング仕上をすることにより作られる。
実験方法は、前記多結晶シリコン、およびアル
ミナ、ならびに石英の各々の保護管６中に熱電
対、例えば、白金一白金ロジウムの熱電対を挿入
し、第１図に示した加熱炉中の位置に装入して温
度を測定した。
ミナ、ならびに石英の各々の保護管６中に熱電
対、例えば、白金一白金ロジウムの熱電対を挿入
し、第１図に示した加熱炉中の位置に装入して温
度を測定した。
この場合の測定結果を第５図に示す。
第５図は、本参考例および従来の温度測定装置
の特性、即ち前記３種類の保護管を用いた場合の
時間と熱電対が示す温度の関係を示している。横
軸は時間（sec）、縦軸は熱電対の示す温度（℃）
であり、曲線Ａは高純度シリコン保護管を用い測
定した結果であり、曲線Ｂはアルミナ保護管を用
いた結果であり、曲線Ｃは石英保護管を用いた結
果を示している。
の特性、即ち前記３種類の保護管を用いた場合の
時間と熱電対が示す温度の関係を示している。横
軸は時間（sec）、縦軸は熱電対の示す温度（℃）
であり、曲線Ａは高純度シリコン保護管を用い測
定した結果であり、曲線Ｂはアルミナ保護管を用
いた結果であり、曲線Ｃは石英保護管を用いた結
果を示している。
本実施例では、ランプパワー30kw、光ピーク
波長は約1.0μである。
波長は約1.0μである。
本参考例のランプアニールでは第５図から明ら
かなように、熱電対保護管の温度、即ち熱電対の
示す温度は、石英保護管、アルミナ保護管、高純
度シリコン保護管の順に高くなる。
かなように、熱電対保護管の温度、即ち熱電対の
示す温度は、石英保護管、アルミナ保護管、高純
度シリコン保護管の順に高くなる。
この結果より、高純度シリコンを保護管とする
熱電対の示す温度が実際に処理されるシリコンの
半導体基板の温度に最も近いことがわかる。
熱電対の示す温度が実際に処理されるシリコンの
半導体基板の温度に最も近いことがわかる。
又、第５図のＡ，Ｂ，Ｃの各曲線の傾斜状態か
らもわかるごとく、アルミナ又は石英の保護管を
用いた場合には、保護管の温度が半導体基板の温
度よりも低いために、半導体基板からの輻射又は
雰囲気を介しての伝導による温度上昇があり、実
際に半導体基板を処理している時間内にも上昇し
続け安定しない。然るに高純度シリコン保護管を
用いた場合は、短時間に安定することがわかる。
らもわかるごとく、アルミナ又は石英の保護管を
用いた場合には、保護管の温度が半導体基板の温
度よりも低いために、半導体基板からの輻射又は
雰囲気を介しての伝導による温度上昇があり、実
際に半導体基板を処理している時間内にも上昇し
続け安定しない。然るに高純度シリコン保護管を
用いた場合は、短時間に安定することがわかる。
以上の結果より、光加熱炉で用いられる光の波
長領域では多結晶シリコンの光の吸収がシリコン
半導体基板の光の吸収にほぼ同じであること、又
熱伝導も同様に半導体基板の熱伝導とほぼ同じで
あることにより、従来の石英又はアルミナの保護
管に比べて、温度測定は格段に安定し、正確であ
つた。
長領域では多結晶シリコンの光の吸収がシリコン
半導体基板の光の吸収にほぼ同じであること、又
熱伝導も同様に半導体基板の熱伝導とほぼ同じで
あることにより、従来の石英又はアルミナの保護
管に比べて、温度測定は格段に安定し、正確であ
つた。
実施例 １
本実施例は、内面が酸化膜でおおわれた高純度
シリコン、およびアルミナ、ならびに石英の保護
管よりなる各々の場合の実験を前記参考例１と同
様に行つた。
シリコン、およびアルミナ、ならびに石英の保護
管よりなる各々の場合の実験を前記参考例１と同
様に行つた。
該内面が酸化膜でおおわれた高純度シリコン保
護管は第３図に示すごとく、前記参考例１の多結
晶シリコン保護管の内面に厚さ1μm以下のシリコ
ン酸化膜９を保護膜として生成させたものであ
る。
護管は第３図に示すごとく、前記参考例１の多結
晶シリコン保護管の内面に厚さ1μm以下のシリコ
ン酸化膜９を保護膜として生成させたものであ
る。
この場合のシリコン酸化膜９は参考例１の多結
晶シリコン保護管６を熱酸化することにより生成
させることができる。該熱酸化は例えば900℃〜
1200℃に加熱された炉中に該保護管を置き、ドラ
イ酸素又は水蒸気を送入し、0.5〜２時間加熱す
ることにより生成することができる。
晶シリコン保護管６を熱酸化することにより生成
させることができる。該熱酸化は例えば900℃〜
1200℃に加熱された炉中に該保護管を置き、ドラ
イ酸素又は水蒸気を送入し、0.5〜２時間加熱す
ることにより生成することができる。
その後、該保護管外面のみを弗酸に浸漬して、
酸化膜を除去する。
酸化膜を除去する。
かくすれば、該保護管の内面のみに保護膜を生
成させることができる。
成させることができる。
参考例のごとく、多結晶シリコンのみを保護管
として、高温で測定に使用することも可能である
が、この場合は、保護管のシリコンと熱電対が接
触した際に、シリコンと熱電対に使用される金属
とが反応してシリサイドを形成し、熱電対の熱起
電力が変化してしまう恐れがある。この点、シリ
コン酸化膜でおおわれた多結晶シリコンを用いた
場合には、シリコン酸化膜は高温でも安定である
から、化学反応をおこすことがなく、従つて、熱
起電力の変化はなくて、安定で正確な温度測定が
できる。然し、あまり厚いシリコン酸化膜をつけ
ると、シリコン酸化膜は熱伝導がおそいから適当
でない。酸化膜が1μm以下であれば、熱電対の応
答がおくれることはない。
として、高温で測定に使用することも可能である
が、この場合は、保護管のシリコンと熱電対が接
触した際に、シリコンと熱電対に使用される金属
とが反応してシリサイドを形成し、熱電対の熱起
電力が変化してしまう恐れがある。この点、シリ
コン酸化膜でおおわれた多結晶シリコンを用いた
場合には、シリコン酸化膜は高温でも安定である
から、化学反応をおこすことがなく、従つて、熱
起電力の変化はなくて、安定で正確な温度測定が
できる。然し、あまり厚いシリコン酸化膜をつけ
ると、シリコン酸化膜は熱伝導がおそいから適当
でない。酸化膜が1μm以下であれば、熱電対の応
答がおくれることはない。
本実施例による測定結果は第５図における曲線
Ａ，Ｂ，Ｃとほぼ同様であり、参考例とほぼ同様
の効果が得られた。即ち内面が酸化膜でおおわれ
た高純度シリコン保護管は従来の石英又はアルミ
ナ保護管に比べて、温度測定は格段に安定し、正
確であつた。
Ａ，Ｂ，Ｃとほぼ同様であり、参考例とほぼ同様
の効果が得られた。即ち内面が酸化膜でおおわれ
た高純度シリコン保護管は従来の石英又はアルミ
ナ保護管に比べて、温度測定は格段に安定し、正
確であつた。
実施例 ２
本実施例は、内面および外面がシリコン酸化膜
でおおわれている高純度シリコンおよびアルミ
ナ、ならびに石英の保護管よりなる各々の場合の
実験を前記参考例と同様に行つた。
でおおわれている高純度シリコンおよびアルミ
ナ、ならびに石英の保護管よりなる各々の場合の
実験を前記参考例と同様に行つた。
該内面および外面が酸化膜でおおわれた高純度
シリコン保護管は第４図の示すごとく、前記実施
例１の多結晶シリコン保護管の多結晶シリコンの
内面および外面に各々厚さ1μm以下のシリコン酸
化膜8.9を生成させたものである。
シリコン保護管は第４図の示すごとく、前記実施
例１の多結晶シリコン保護管の多結晶シリコンの
内面および外面に各々厚さ1μm以下のシリコン酸
化膜8.9を生成させたものである。
この場合のシリコン酸化膜8.9は参考例の多結
晶シリコン保護管を熱酸化することにより生成さ
せることができる。該熱酸化は例えば900℃〜
1200℃に加熱された炉中に該保護管を置き、ドラ
イ酸素又は水蒸気を送入し、0.5〜２時間加熱す
ることにより生成することができる。かくすれ
ば、該保護管６の多結晶シリコンの内面は保護膜
により、前記実施例１と同様にシリコンと熱電対
金属とが反応することなく、安定した正確な温度
測定ができる。又、外面は同様の保護膜によつ
て、光加熱炉１１内での雰囲気ガス例えば、H2，
HC等から保護管６の多結晶シリコン部分を保
護することができる。
晶シリコン保護管を熱酸化することにより生成さ
せることができる。該熱酸化は例えば900℃〜
1200℃に加熱された炉中に該保護管を置き、ドラ
イ酸素又は水蒸気を送入し、0.5〜２時間加熱す
ることにより生成することができる。かくすれ
ば、該保護管６の多結晶シリコンの内面は保護膜
により、前記実施例１と同様にシリコンと熱電対
金属とが反応することなく、安定した正確な温度
測定ができる。又、外面は同様の保護膜によつ
て、光加熱炉１１内での雰囲気ガス例えば、H2，
HC等から保護管６の多結晶シリコン部分を保
護することができる。
この場合、実施例１と同様に、酸化膜厚が1μm
以下であれば熱電対の応答がおくれることがな
い。
以下であれば熱電対の応答がおくれることがな
い。
本実施例による測定結果は第５図における曲線
Ａ，Ｂ，Ｃとほぼ同様であり、参考例とほぼ同様
の効果が得られた。即ち、内面および外面が酸化
膜でおおわれた高純度シリコン保護管は石英又は
アルミナ保護管に比べて温度測定は格段に安定
し、正確であつた。
Ａ，Ｂ，Ｃとほぼ同様であり、参考例とほぼ同様
の効果が得られた。即ち、内面および外面が酸化
膜でおおわれた高純度シリコン保護管は石英又は
アルミナ保護管に比べて温度測定は格段に安定
し、正確であつた。
尚、以上述べた各実施例からもわかるごとく、
本発明による温度測定装置を作成するための加工
は容易である。
本発明による温度測定装置を作成するための加工
は容易である。
以上詳述したごとく、本発明の温度測定装置に
よれば、光加熱炉における従来の温度測定装置よ
り格段に安定した、正確な温度測定ができる大き
な効果がある。
よれば、光加熱炉における従来の温度測定装置よ
り格段に安定した、正確な温度測定ができる大き
な効果がある。
第１図は光加熱装置の概念断面図であり、第２
図は、従来の温度測定装置の一参考例を示す断面
図であり、第３図および第４図は本発明による温
度測定装置の一実施例を示す断面図であり、第５
図は本発明の実施例による測定結果と従来法によ
る測定結果を示す表である。
図は、従来の温度測定装置の一参考例を示す断面
図であり、第３図および第４図は本発明による温
度測定装置の一実施例を示す断面図であり、第５
図は本発明の実施例による測定結果と従来法によ
る測定結果を示す表である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 保護管６と、内部に熱電対を有する中空長円
筒状の光加熱炉用温度測定装置において、該保護
管６が高純度シリコンから成り、かつ該保護管６
の内面が、シリコン酸化膜でおおわれていること
を特徴とする温度測定装置。 ２ 該保護管６の高純度シリコンの内面および外
面がシリコン酸化膜でおおわれていることを特徴
とする特許請求の範囲第１項の温度測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8413484A JPS60228932A (ja) | 1984-04-27 | 1984-04-27 | 光加熱炉用温度測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8413484A JPS60228932A (ja) | 1984-04-27 | 1984-04-27 | 光加熱炉用温度測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60228932A JPS60228932A (ja) | 1985-11-14 |
| JPH047820B2 true JPH047820B2 (ja) | 1992-02-13 |
Family
ID=13822025
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8413484A Granted JPS60228932A (ja) | 1984-04-27 | 1984-04-27 | 光加熱炉用温度測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60228932A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62163323A (ja) * | 1986-01-14 | 1987-07-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 赤外線加熱装置 |
| JPH0633387Y2 (ja) * | 1986-06-13 | 1994-08-31 | 日本碍子株式会社 | 熱電対 |
| JPH10239165A (ja) * | 1997-02-27 | 1998-09-11 | Sony Corp | 基板の温度測定器、基板の温度を測定する方法および基板の加熱方法 |
| JP4557499B2 (ja) * | 2003-04-07 | 2010-10-06 | 株式会社日立国際電気 | 基板処理装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5694750A (en) * | 1979-12-28 | 1981-07-31 | Nippon Instr Kk | Heating treatment device |
-
1984
- 1984-04-27 JP JP8413484A patent/JPS60228932A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5694750A (en) * | 1979-12-28 | 1981-07-31 | Nippon Instr Kk | Heating treatment device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60228932A (ja) | 1985-11-14 |
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