JPH09219438A - サンプル支持用治具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＧａＡｓのように温度差が与えられることに
よりスリップ線が発生するサンプルに対し、スリップ線
を発生させることなく熱処理を実施できるサンプル支持
用治具を提供する。 【解決手段】 シリコン或はカーボンのように吸熱性の
高い材料によって形成された円盤状体によって構成さ
れ、その円盤状体の一方の面にサンプルを収納する凹穴
１１を設け、更に円盤状体に温度センサ１２を固着して
構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は例えば各種の半導
体素子を試作し、又は製造する場合等において、半導体
基板等のサンプルを加熱処理することに利用する熱処理
装置用のサンプル支持用治具に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば半導体素子を試作する等の分野で
はサンプルを加熱処理する場合、サンプルの変質を防ぐ
ことができることから熱光源型の加熱処理装置がよく用
いられている。図４にその概略の構成を示す。図中１は
例えばハロゲンランプのような熱光源を示す。この熱光
源１が石英ガラスによって形成された透明な槽２の周縁
に多数配置され、槽２の内部に向って光線を照射し、槽
２内に配置したサンプル３を加熱する。

【０００３】サンプル３は石英の板で構成される石英ト
レー４に支持されて槽２内に配置される。石英トレー４
は可動ドア５によって水平な姿勢に支持され、可動ドア
５が槽２の開口部を塞ぐ位置に移動した状態でサンプル
３が槽２内の所定位置に運ばれる。６は可動ドア５を開
閉操作する把手を示す。石英トレー４は図５に示すよう
に透孔４Ａを有し、この透孔４Ａの周縁から支持用突片
４Ｂが突出して設けられ、この支持用突片４Ｂにサンプ
ル３を乗せて支持する構造とされる。この種の加熱処理
装置では一般にサンプル３の温度を測定し、単位時間当
り一定の温度上昇速度でサンプル３の温度が上昇するよ
うに熱光源１に与える電力量を制御する制御装置が設け
られている。

【０００４】サンプル３の温度を検出する温度センサと
しては例えば図４に示す例では放射温度計７を設置し、
この放射温度計７によってサンプル３の温度を無接触で
測定するか或はサンプル３に直接熱電対等の温度センサ
を接触させ、サンプル３の温度を測定する方法もある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の熱処理装置によ
って例えばサンプルとして例えばＧａＡｓから成る基板
を熱処理した場合、サンプル３の周縁に図６に示すよう
にスリップ線３Ａと呼ばれるキレツが発生し、サンプル
３は実用に耐えない状態になってしまう欠点がある。Ｇ
ａＡｓから成る基板は熱に弱く、スリップ線３Ａが発生
しないように熱処理するには温度の上昇速度をかなり遅
くしなければならない。温度の上昇速度を遅く採った場
合には熱光源型熱処理装置を用いた利点が半減し、例え
ば前工程でイオン注入した不純物が長い時間の加熱によ
って広い範囲に拡散し、サンプル３の物性を変質させて
しまう不都合が生じる。

【０００６】この発明の目的は熱に弱いサンプルであっ
ても、スリップ線等の不都合を生じることなく、短時間
に熱処理を実施することができる熱処理装置を提供しよ
うとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明では吸熱性を持
つ材料によって構成したサンプル支持用治具を設ける。
吸熱性を持つ材料としては例えばシリコン或はカーボン
のような材料が考えられる。サンプル支持用治具は治具
内の温度分布を均一化するために円盤形状とされ、その
一方の面のほぼ中央にサンプルを収納するための凹穴を
形成し、この凹穴にサンプルを落し込んでサンプルを支
持させる。凹穴はサンプルの形状よりわずかに大きい程
度に選定し、凹穴の内壁面を可及的にサンプルの外周面
に近ずけて配置する。

【０００８】このように構成したサンプル支持用治具を
用いてサンプルを支持することによりサンプルの温度は
サンプル支持用治具の温度とほぼ同一温度で上昇するも
のと考えられる。この結果、サンプル内の温度分布は均
一化され、スリップ線の発生を抑えることができる。ま
た、この発明では温度センサをサンプル支持用治具に固
定し、サンプル支持治具の温度を正確に測定できる構造
とする。従って、この構造とすることにより、サンプル
支持用治具の温度を正確に測定できるから、熱光源の加
熱上昇速度を安定に且つ正確に制御することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１にこの発明によるサンプル支
持用治具の一実施例を示す。図１に示す１０はこの発明
によるサンプル支持用治具を指す。この発明によるサン
プル支持用治具１０は例えばシリコン或はカーボンのよ
うな基板によって構成することができる。例えばシリコ
ンから成る半導体基板を図２に示すように円盤状に形成
し、一方の面にサンプル３を収納するための凹穴１１を
形成する。この凹穴１１の形状はサンプル３の外周形状
よりわずかに大きい程度に形成し、サンプル３の外周面
が凹穴１１の内壁面に近接して配置されるように保持す
る。凹穴１１の深さ方向の寸法はサンプル３の厚みが少
なくとも１／２程度は沈む程度、サンプル支持用治具１
０の厚みに余裕があればサンプル３が全て沈み込む深さ
に選定するのが望ましい。

【００１０】サンプル支持用治具１０は図３に示すよう
に石英トレー４の透孔４Ａ内に支持し、従来と同様にし
て槽２（図４参照）内に装着される。サンプル支持用治
具１０を石英トレー４に装着するため、石英トレー４に
形成する透孔４Ａは、図５に示したサンプル３を直接支
持する場合より大きく形成し透孔４Ａにサンプル支持用
治具１０を支持する。

【００１１】サンプル支持用治具１０の材質はシリコン
或はカーボンを用いることができる。シリコン或はカー
ボンは黒色であり、材質的にも吸熱性を持つ。従ってサ
ンプル支持用治具１０は熱をよく吸収し、然も円盤形状
にしたからサンプル支持治具１０内の温度分布は均一化
される。この結果、サンプル３の周辺の温度、特にサン
プル３の周辺部と中心部分の温度差が発生し難くなるた
め、サンプル３はスリップ線の発生が抑えられる。従っ
て温度の上昇速度を比較的高速に立ち上げてもスリップ
線の発生は見られなかった。

【００１２】更に、この発明では温度センサ１２をサン
プル支持用治具１０に固着した構造を特徴とするもので
ある。温度センサ１２としては例えば熱電対、測温抵抗
体、薄膜型温度センサ等を用いることができる。図１の
例ではサンプル支持用治具１０に穴を形成し、この穴に
熱電対から成る温度センサ１２を挿入し、上部を耐熱セ
メントで固めた構造とした場合を示す。上記した何れの
型式の温度センサを用いるにしても、この発明によれば
温度センサ１２をサンプル支持用治具１０に固着し、サ
ンプル支持用治具１０の温度を正確に測定できるように
構成したものである。

【００１３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明では例え
ばシリコン或はカーボンのように吸熱性のある材料によ
ってサンプル支持用治具１０を構成し、このサンプル支
持用治具１０にサンプル３を支持させて熱処理装置に装
着し、熱処理を行なう構成としたから、サンプル支持用
治具１０は吸熱性を持つことから温度分布が均一化され
て温度が上昇するから、例えばＧａＡｓのような熱に弱
いサンプルであっても、スリップ線７を発生させること
なく、短時間に熱処理を施すこができる。

【００１４】従って例えばＧａＡｓから成る半導体層に
局部的に不純物をイオン注入し、この注入したイオンを
活性化させるための熱処理（アニール処理）を施したと
しても、熱処理を短時間に済ませることができるから、
不純物を拡散させてしまうことがない。つまり、サンプ
ルの物性的状態を安定に維持して熱処理を施すことがで
きる利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるサンプル支持用治具の一実施例
を示す断面図。

【図２】図１を上方から見た平面図。

【図３】この発明によるサンプル支持用治具を石英トレ
ーに装着した状態を説明するための平面図。

【図４】熱光源型が熱処理装置の概略の構成を説明する
ための断面図。

【図５】図４に示した熱光源型熱処理装置に用いられて
いる従来のサンプル支持装置の構造を説明するための平
面図。

【図６】サンプルに発生したスリップ線の発生状況を説
明するための平面図。

【符号の説明】

１ 熱光源 ２ 槽 ３ サンプル ４ 石英トレー ４Ａ 透孔 ４Ｂ 支持用突片 ５ 可動ドア １０ サンプル支持用治具 １１ 凹穴 １２ 温度センサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱光源から照射される光線によりサンプ
   ルを加熱し、サンプルを短時間に熱処理する熱処理装置
   に用いるサンプル支持用治具において、 吸熱性を持つ材料で形成された円盤状体によって構成さ
   れ、この円盤状体の一方の面の中央にサンプルを収納す
   る凹穴が形成され、この凹穴の外側の何れかに温度セン
   サを固着して構成したことを特徴とするサンプル支持用
   治具。
2. 【請求項２】 上記円盤状体をシリコン又はカーボンに
   よって形成したことを特徴とする請求項１記載のサンプ
   ル支持装置。