JPH09246200A - 熱処理方法および輻射加熱装置 - Google Patents
熱処理方法および輻射加熱装置Info
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- JPH09246200A JPH09246200A JP8083327A JP8332796A JPH09246200A JP H09246200 A JPH09246200 A JP H09246200A JP 8083327 A JP8083327 A JP 8083327A JP 8332796 A JP8332796 A JP 8332796A JP H09246200 A JPH09246200 A JP H09246200A
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- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
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-
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-
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 温度検出器として放射温度計を用いた輻射加
熱装置によって被処理体を加熱処理する場合において、
被処理体のドーパント濃度または抵抗率にかかわらず、
被処理体の温度を真に所望する温度にして加熱処理する
ことができる熱処理方法および輻射加熱装置を提供す
る。 【解決手段】 温度検出器として放射温度計を用いた輻
射加熱装置によって被処理体を加熱処理する方法におい
て、前記被処理体のドーパント濃度または抵抗率に応じ
て温度の補正を行うことにより、前記被処理体の温度を
真に所望する温度にして加熱処理する。および温度制御
器に、予め被処理体のドーパント濃度または抵抗率を入
力し、この被処理体のドーパント濃度または抵抗率に応
じて放射温度計によって検出した温度を修正演算して真
の被処理体の温度を算出し、この算出値をもとに被処理
体の温度制御をすることができるようにした輻射加熱装
置。
熱装置によって被処理体を加熱処理する場合において、
被処理体のドーパント濃度または抵抗率にかかわらず、
被処理体の温度を真に所望する温度にして加熱処理する
ことができる熱処理方法および輻射加熱装置を提供す
る。 【解決手段】 温度検出器として放射温度計を用いた輻
射加熱装置によって被処理体を加熱処理する方法におい
て、前記被処理体のドーパント濃度または抵抗率に応じ
て温度の補正を行うことにより、前記被処理体の温度を
真に所望する温度にして加熱処理する。および温度制御
器に、予め被処理体のドーパント濃度または抵抗率を入
力し、この被処理体のドーパント濃度または抵抗率に応
じて放射温度計によって検出した温度を修正演算して真
の被処理体の温度を算出し、この算出値をもとに被処理
体の温度制御をすることができるようにした輻射加熱装
置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、輻射加熱装置で被
処理体を加熱処理する場合において、特には低抵抗の半
導体シリコン単結晶基板に種々の熱処理、ＣＶＤ膜成
長、エピタキシャル成長等を行う場合において、被処理
体を真に所望の温度として加熱処理することができる方
法および輻射加熱装置に関するものである。
処理体を加熱処理する場合において、特には低抵抗の半
導体シリコン単結晶基板に種々の熱処理、ＣＶＤ膜成
長、エピタキシャル成長等を行う場合において、被処理
体を真に所望の温度として加熱処理することができる方
法および輻射加熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスは、例えばシリコン単結
晶基板、化合物半導体単結晶基板等を被処理体として、
これに種々の熱処理を施すことによって製造されてい
る。そして、これらの被処理体に種々の熱処理、ＣＶＤ
膜成長、エピタキシャル成長等を行う場合、輻射加熱装
置が用いられることも多い。
晶基板、化合物半導体単結晶基板等を被処理体として、
これに種々の熱処理を施すことによって製造されてい
る。そして、これらの被処理体に種々の熱処理、ＣＶＤ
膜成長、エピタキシャル成長等を行う場合、輻射加熱装
置が用いられることも多い。
【０００３】従来から用いられている輻射加熱装置の概
略の構成を図１に示した。この輻射加熱装置１は、例え
ば透明石英でできた反応容器８中に半導体基板等の被処
理体２を収容し、該反応容器外に配置された輻射加熱ユ
ニット３から被処理体２に輻射光によるエネルギーを照
射することによって、被処理体を加熱することができる
ようになっている。前記輻射加熱ユニットは、例えばハ
ロゲンランプ、赤外線ランプ等の輻射加熱ランプ９と輻
射光の方向性を強化するための鏡面１０から構成され
る。
略の構成を図１に示した。この輻射加熱装置１は、例え
ば透明石英でできた反応容器８中に半導体基板等の被処
理体２を収容し、該反応容器外に配置された輻射加熱ユ
ニット３から被処理体２に輻射光によるエネルギーを照
射することによって、被処理体を加熱することができる
ようになっている。前記輻射加熱ユニットは、例えばハ
ロゲンランプ、赤外線ランプ等の輻射加熱ランプ９と輻
射光の方向性を強化するための鏡面１０から構成され
る。
【０００４】被処理体の温度の検出には、熱電対または
放射温度計が用いられるが、反応容器外から測定できる
ので、放射温度計を用いるのが便利である。放射温度計
は、検出器５と温度変換器６から構成され、被処理体か
ら発せられる輻射光を検出器５がとらえ、その強度を温
度変換器６に送って温度に換算する。得られた温度（実
際は、温度に相当する電圧または電流値）は、温度制御
器７に出力され、放射温度計によって検出された温度と
予め入力された設定温度（予め設定して温度制御器に入
力する温度）とが等しくなるように輻射加熱ランプ９に
供給する電力を調整することによって、被処理体２が所
望の温度に維持されるようになっている。
放射温度計が用いられるが、反応容器外から測定できる
ので、放射温度計を用いるのが便利である。放射温度計
は、検出器５と温度変換器６から構成され、被処理体か
ら発せられる輻射光を検出器５がとらえ、その強度を温
度変換器６に送って温度に換算する。得られた温度（実
際は、温度に相当する電圧または電流値）は、温度制御
器７に出力され、放射温度計によって検出された温度と
予め入力された設定温度（予め設定して温度制御器に入
力する温度）とが等しくなるように輻射加熱ランプ９に
供給する電力を調整することによって、被処理体２が所
望の温度に維持されるようになっている。
【０００５】このような輻射加熱装置によって、被処理
体を熱処理する方法としては、例えば半導体基板２の表
面側にキャリアガスと反応原料からなる反応ガス４を流
しつつ、輻射加熱ユニット３で半導体基板２を所望の温
度、例えば８００℃〜１２００℃に加熱すれば、反応ガ
ス４の化学反応により、半導体結晶基板２の表面に所望
の薄膜を成長させることができる。
体を熱処理する方法としては、例えば半導体基板２の表
面側にキャリアガスと反応原料からなる反応ガス４を流
しつつ、輻射加熱ユニット３で半導体基板２を所望の温
度、例えば８００℃〜１２００℃に加熱すれば、反応ガ
ス４の化学反応により、半導体結晶基板２の表面に所望
の薄膜を成長させることができる。
【０００６】この場合、当然ながら熱処理が施される被
処理体の温度が、実際に所望の温度となっていなけれ
ば、作製される薄膜の厚さ、電気特性、結晶性等の種々
の品質特性が、所望のものとはならない。また、処理さ
れる被処理体の性質によって、実際の到達温度が影響さ
れ、設定温度とのずれを生ずると、作製される薄膜の品
質特性のバラツキとなって現れることになる。これは、
上記薄膜の成長の場合に限られず、被処理体に熱処理を
加える場合に共通した問題である。したがって、被処理
体に熱処理をする場合、被処理体の所望温度と実際の温
度を一致させることが重要で、特に上記輻射加熱装置に
おいて、温度の検出に放射温度計を用いた場合のよう
に、被処理体の温度を直接測定するのではなく、反応容
器外から間接的に測定する方法において注意する必要が
ある。
処理体の温度が、実際に所望の温度となっていなけれ
ば、作製される薄膜の厚さ、電気特性、結晶性等の種々
の品質特性が、所望のものとはならない。また、処理さ
れる被処理体の性質によって、実際の到達温度が影響さ
れ、設定温度とのずれを生ずると、作製される薄膜の品
質特性のバラツキとなって現れることになる。これは、
上記薄膜の成長の場合に限られず、被処理体に熱処理を
加える場合に共通した問題である。したがって、被処理
体に熱処理をする場合、被処理体の所望温度と実際の温
度を一致させることが重要で、特に上記輻射加熱装置に
おいて、温度の検出に放射温度計を用いた場合のよう
に、被処理体の温度を直接測定するのではなく、反応容
器外から間接的に測定する方法において注意する必要が
ある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】前記図１に代表される
輻射加熱装置を用いた従来の熱処理方法では、被処理体
の設定温度は、温度制御器の制御回路に所望値を入力す
ることにより行われており、被処理体の性質、特に被処
理体の抵抗率あるいはドーパント濃度といったファクタ
ーについては、被処理体の到達温度とは無関係とされ、
全く考慮されていなかった。したがって、これら被処理
体の抵抗率あるいはドーパント濃度にかかわらず、被処
理体の設定温度は決定され、その設定値通りの温度で被
処理体の熱処理がなされているものと信じられていた。
輻射加熱装置を用いた従来の熱処理方法では、被処理体
の設定温度は、温度制御器の制御回路に所望値を入力す
ることにより行われており、被処理体の性質、特に被処
理体の抵抗率あるいはドーパント濃度といったファクタ
ーについては、被処理体の到達温度とは無関係とされ、
全く考慮されていなかった。したがって、これら被処理
体の抵抗率あるいはドーパント濃度にかかわらず、被処
理体の設定温度は決定され、その設定値通りの温度で被
処理体の熱処理がなされているものと信じられていた。
【０００８】ところが、近年ではマイクロプロセッサ用
のシリコン半導体単結晶薄膜のエピタキシャル成長によ
る製造においては、ｐ型で極めて低い抵抗率（０．０１
Ω・ｃｍ以下）のシリコン半導体単結晶基板が好んで用
いられるようになり、同一の製造条件の下で製造したは
ずの単結晶薄膜の特性が、従来用いられてきた抵抗率
（０．０１Ω・ｃｍ〜１０Ω・ｃｍ）の基板上に製造し
たものと、上記極めて低い抵抗率の基板上に製造したも
のとでは異なることが判明した。
のシリコン半導体単結晶薄膜のエピタキシャル成長によ
る製造においては、ｐ型で極めて低い抵抗率（０．０１
Ω・ｃｍ以下）のシリコン半導体単結晶基板が好んで用
いられるようになり、同一の製造条件の下で製造したは
ずの単結晶薄膜の特性が、従来用いられてきた抵抗率
（０．０１Ω・ｃｍ〜１０Ω・ｃｍ）の基板上に製造し
たものと、上記極めて低い抵抗率の基板上に製造したも
のとでは異なることが判明した。
【０００９】すなわち、被処理体たる基板の抵抗率また
はドーパント濃度によって、エピタキシャル成長という
熱処理の条件が影響されており、これは被処理体の抵抗
率あるいはドーパント濃度によって、該被処理体の輻射
率が変わり、これに起因して放射温度計の測定値に、被
処理体の実温度との不一致が生じているためであること
がわかった。
はドーパント濃度によって、エピタキシャル成長という
熱処理の条件が影響されており、これは被処理体の抵抗
率あるいはドーパント濃度によって、該被処理体の輻射
率が変わり、これに起因して放射温度計の測定値に、被
処理体の実温度との不一致が生じているためであること
がわかった。
【００１０】本発明は、このような問題点に鑑みなされ
たもので、温度検出器として放射温度計を用いた輻射加
熱装置によって被処理体を加熱処理する場合において、
被処理体のドーパント濃度または抵抗率にかかわらず、
被処理体の温度を真に所望する温度にして加熱処理する
ことができる熱処理方法および輻射加熱装置を提供する
ことを目的とする。
たもので、温度検出器として放射温度計を用いた輻射加
熱装置によって被処理体を加熱処理する場合において、
被処理体のドーパント濃度または抵抗率にかかわらず、
被処理体の温度を真に所望する温度にして加熱処理する
ことができる熱処理方法および輻射加熱装置を提供する
ことを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明者らは輻射加熱装置で被処理体を熱処理する
場合において、被処理体のドーパント濃度または抵抗率
に応じて熱処理条件あるいは測定データを調整すること
としたもので、本発明の請求項１に記載した発明は、温
度検出器として放射温度計を用いた輻射加熱装置によっ
て被処理体を加熱処理する方法において、前記被処理体
のドーパント濃度または抵抗率に応じて温度の補正を行
うことにより、前記被処理体の温度を真に所望する温度
にして加熱処理することを特徴とする。このように、従
来熱処理の条件としては全く勘案されていなかった、被
処理体のドーパント濃度または抵抗率に応じて温度に修
正を加えることによって、被処理体を真に所望温度とし
て熱処理することができ、製造される薄膜等も所望の品
質特性をもつものとなる。
め、本発明者らは輻射加熱装置で被処理体を熱処理する
場合において、被処理体のドーパント濃度または抵抗率
に応じて熱処理条件あるいは測定データを調整すること
としたもので、本発明の請求項１に記載した発明は、温
度検出器として放射温度計を用いた輻射加熱装置によっ
て被処理体を加熱処理する方法において、前記被処理体
のドーパント濃度または抵抗率に応じて温度の補正を行
うことにより、前記被処理体の温度を真に所望する温度
にして加熱処理することを特徴とする。このように、従
来熱処理の条件としては全く勘案されていなかった、被
処理体のドーパント濃度または抵抗率に応じて温度に修
正を加えることによって、被処理体を真に所望温度とし
て熱処理することができ、製造される薄膜等も所望の品
質特性をもつものとなる。
【００１２】また、本発明の請求項２に記載した発明
は、請求項１記載の熱処理方法であって、前記温度の補
正は、前記被処理体のドーパント濃度または抵抗率に対
して予め求めた該被処理体の実温度と放射温度計の測定
値との差に応じて、被処理体の到達温度の設定値を変更
することにより行なうことを特徴とする。さらに、本発
明の請求項３に記載した発明は、請求項１記載の熱処理
方法であって、前記温度の補正は、前記被処理体のドー
パント濃度または抵抗率に対して予め求めた該被処理体
の実温度と放射温度計の測定値との差に応じて、放射温
度計の測定値に修正を加えることにより行なうことを特
徴とする。
は、請求項１記載の熱処理方法であって、前記温度の補
正は、前記被処理体のドーパント濃度または抵抗率に対
して予め求めた該被処理体の実温度と放射温度計の測定
値との差に応じて、被処理体の到達温度の設定値を変更
することにより行なうことを特徴とする。さらに、本発
明の請求項３に記載した発明は、請求項１記載の熱処理
方法であって、前記温度の補正は、前記被処理体のドー
パント濃度または抵抗率に対して予め求めた該被処理体
の実温度と放射温度計の測定値との差に応じて、放射温
度計の測定値に修正を加えることにより行なうことを特
徴とする。
【００１３】このように、温度の補正方法としては、制
御する温度の設定値を変更し、その設定値に温度制御す
ることによって、被処理体を実際の所望温度に制御する
ことができるし、また、放射温度計が検出した測定値に
修正を加え、真の温度として、その温度に被処理体を制
御してもよい。
御する温度の設定値を変更し、その設定値に温度制御す
ることによって、被処理体を実際の所望温度に制御する
ことができるし、また、放射温度計が検出した測定値に
修正を加え、真の温度として、その温度に被処理体を制
御してもよい。
【００１４】さらに、本発明の請求項４、請求項５、請
求項６に記載した発明は、請求項１ないし請求項３のい
ずれか１項に記載の熱処理方法であって、前記被処理体
はシリコン単結晶基板であり、そのドーパント濃度は、
１×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 以上、該ドーパントのシ
リコンに対する最大溶解度以下である（請求項４）、前
記被処理体はｐ型シリコン単結晶基板であり、ドーパン
トのシリコンに対する最大溶解度以下の範囲内で、その
抵抗率は０．０１Ω・ｃｍ以下である（請求項５）、前
記熱処理は、シリコン単結晶基板上にシリコン単結晶薄
膜を気相成長させる（請求項６）、ことをそれぞれ特徴
とする。
求項６に記載した発明は、請求項１ないし請求項３のい
ずれか１項に記載の熱処理方法であって、前記被処理体
はシリコン単結晶基板であり、そのドーパント濃度は、
１×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 以上、該ドーパントのシ
リコンに対する最大溶解度以下である（請求項４）、前
記被処理体はｐ型シリコン単結晶基板であり、ドーパン
トのシリコンに対する最大溶解度以下の範囲内で、その
抵抗率は０．０１Ω・ｃｍ以下である（請求項５）、前
記熱処理は、シリコン単結晶基板上にシリコン単結晶薄
膜を気相成長させる（請求項６）、ことをそれぞれ特徴
とする。
【００１５】このように、本発明の熱処理方法は、ドー
パントを高濃度にドープしたシリコン単結晶基板を被処
理体として熱処理をする場合に、基板のドーパント濃度
または抵抗率によって輻射率が変化するために、その修
正をするのに有効であり、特にはシリコン単結晶基板上
にシリコン単結晶薄膜を気相成長させる場合には、製造
される薄膜には高度の品質特性が要求されるので、熱処
理温度が真に所望の温度になっていることが要求され
る。
パントを高濃度にドープしたシリコン単結晶基板を被処
理体として熱処理をする場合に、基板のドーパント濃度
または抵抗率によって輻射率が変化するために、その修
正をするのに有効であり、特にはシリコン単結晶基板上
にシリコン単結晶薄膜を気相成長させる場合には、製造
される薄膜には高度の品質特性が要求されるので、熱処
理温度が真に所望の温度になっていることが要求され
る。
【００１６】次に、本発明の請求項７、請求項８に記載
した発明は、少なくとも被処理体を収容する反応容器
と、被処理体を加熱する輻射加熱ランプと、被処理体の
温度を検出する放射温度計と、放射温度計によって検出
された温度と予め入力された設定温度とが等しくなるよ
うに輻射加熱ランプに供給する電力を調整する温度制御
器と、からなる輻射加熱装置であって、前記温度制御器
に、予め被処理体のドーパント濃度または抵抗率を入力
し、この被処理体のドーパント濃度または抵抗率に応じ
て、前記放射温度計によって検出した温度を修正演算し
て真の被処理体の温度を算出し、この算出値をもとに被
処理体の温度制御をすることができるようにした（請求
項７）、前記放射温度計は、予め入力された被処理体の
ドーパント濃度または抵抗率に応じて、検出した温度を
修正演算して真の被処理体の温度を算出し、この算出値
を温度制御器に出力するようにした（請求項８）、こと
をそれぞれ特徴とする。
した発明は、少なくとも被処理体を収容する反応容器
と、被処理体を加熱する輻射加熱ランプと、被処理体の
温度を検出する放射温度計と、放射温度計によって検出
された温度と予め入力された設定温度とが等しくなるよ
うに輻射加熱ランプに供給する電力を調整する温度制御
器と、からなる輻射加熱装置であって、前記温度制御器
に、予め被処理体のドーパント濃度または抵抗率を入力
し、この被処理体のドーパント濃度または抵抗率に応じ
て、前記放射温度計によって検出した温度を修正演算し
て真の被処理体の温度を算出し、この算出値をもとに被
処理体の温度制御をすることができるようにした（請求
項７）、前記放射温度計は、予め入力された被処理体の
ドーパント濃度または抵抗率に応じて、検出した温度を
修正演算して真の被処理体の温度を算出し、この算出値
を温度制御器に出力するようにした（請求項８）、こと
をそれぞれ特徴とする。
【００１７】このように、温度検出器として放射温度計
を用いた輻射加熱装置において、予め温度制御器あるい
は放射温度計の温度変換器に被処理体のドーパント濃度
または抵抗率を入力し、これらの値に応じて検出した温
度を修正演算して制御することができるものとすれば、
例え低抵抗の被処理体であっても、これらの影響を受け
ることなく、被処理体を真に所望温度で熱処理すること
ができる。
を用いた輻射加熱装置において、予め温度制御器あるい
は放射温度計の温度変換器に被処理体のドーパント濃度
または抵抗率を入力し、これらの値に応じて検出した温
度を修正演算して制御することができるものとすれば、
例え低抵抗の被処理体であっても、これらの影響を受け
ることなく、被処理体を真に所望温度で熱処理すること
ができる。
【００１８】以下、本発明を更に詳細に説明するが、本
発明はこれらに限定されるものではない。本発明者ら
は、被処理体たる基板の抵抗率と輻射光との関係を調査
したところ、近年好んで用いられるようになった低抵抗
率（０．０１Ω・ｃｍ以下）のシリコン半導体単結晶基
板においては、従来用いられてきた抵抗率（０．０１Ω
・ｃｍ〜１０Ω・ｃｍ）のシリコン半導体単結晶基板よ
りも光の吸収率（すなわち輻射率）が大きいことがわか
った。これにより、シリコン半導体単結晶基板の抵抗率
またはドーパント濃度が、熱処理時に放射温度計が検出
する測定値に影響していることがわかり、したがってこ
のような低抵抗の基板を熱処理する場合、基板は設定温
度と異なった温度で熱処理されており、これがために製
造されるエピタキシャル薄膜等の特性に変動を来してい
ることがわかった。
発明はこれらに限定されるものではない。本発明者ら
は、被処理体たる基板の抵抗率と輻射光との関係を調査
したところ、近年好んで用いられるようになった低抵抗
率（０．０１Ω・ｃｍ以下）のシリコン半導体単結晶基
板においては、従来用いられてきた抵抗率（０．０１Ω
・ｃｍ〜１０Ω・ｃｍ）のシリコン半導体単結晶基板よ
りも光の吸収率（すなわち輻射率）が大きいことがわか
った。これにより、シリコン半導体単結晶基板の抵抗率
またはドーパント濃度が、熱処理時に放射温度計が検出
する測定値に影響していることがわかり、したがってこ
のような低抵抗の基板を熱処理する場合、基板は設定温
度と異なった温度で熱処理されており、これがために製
造されるエピタキシャル薄膜等の特性に変動を来してい
ることがわかった。
【００１９】すなわち、前述のように放射温度計は検出
器と温度変換器から構成され、被処理体から発せられる
輻射光を検出器がとらえ、その強度を温度変換器に送っ
て温度に換算する。この温度の換算は、温度変換器に被
処理体の放射率（吸収率）を入力し、これを使って温度
の算出が行われるのであるが、この放射率は通常一定値
として温度変換器に記憶されている。したがって、被処
理体たる基板の放射率が、基板のドーパント濃度または
抵抗率によって変わるようなことがあると、正確な温度
の換算ができなくなり、放射温度計の検出温度と、実際
の被処理体の温度とに不一致が生じることになるのであ
る。
器と温度変換器から構成され、被処理体から発せられる
輻射光を検出器がとらえ、その強度を温度変換器に送っ
て温度に換算する。この温度の換算は、温度変換器に被
処理体の放射率（吸収率）を入力し、これを使って温度
の算出が行われるのであるが、この放射率は通常一定値
として温度変換器に記憶されている。したがって、被処
理体たる基板の放射率が、基板のドーパント濃度または
抵抗率によって変わるようなことがあると、正確な温度
の換算ができなくなり、放射温度計の検出温度と、実際
の被処理体の温度とに不一致が生じることになるのであ
る。
【００２０】そこで、本発明者らは、被処理体のドーパ
ント濃度または抵抗率に応じて温度に補正を加えること
で、簡単にかつ正確に被処理体を所望温度で熱処理する
ことを着想し、本発明を完成させたものである。
ント濃度または抵抗率に応じて温度に補正を加えること
で、簡単にかつ正確に被処理体を所望温度で熱処理する
ことを着想し、本発明を完成させたものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図１を参照しながら詳細に説明する。本発明の輻射
加熱装置は、従来の輻射加熱装置と同様に、例えば透明
石英でできた反応容器８中に半導体基板等の被処理体２
を収容し、該反応容器外に配置された輻射加熱ユニット
３から被処理体２に輻射光によるエネルギーを照射する
ことによって、被処理体を加熱することができるように
なっている。前記輻射加熱ユニットは、例えばハロゲン
ランプ、赤外線ランプ等の輻射加熱ランプ９と輻射光の
方向性を強化するための鏡面１０から構成される。被処
理体の温度の検出には、反応容器８の外に配置される放
射温度計が用いられている。放射温度計は、検出器５と
温度変換器６から構成され、被処理体から発せられる輻
射光を検出器５がとらえ、その強度を温度変換器６に送
って温度に換算する。得られた温度は、温度制御器７に
出力され、放射温度計によって検出された温度と温度制
御器７に予め入力された設定温度とが等しくなるように
輻射加熱ランプ９に供給する電力を調整することによっ
て、被処理体２が所望の温度に維持されるようになって
いる。これらの点については、基本的には従来の装置と
変わらない。
て、図１を参照しながら詳細に説明する。本発明の輻射
加熱装置は、従来の輻射加熱装置と同様に、例えば透明
石英でできた反応容器８中に半導体基板等の被処理体２
を収容し、該反応容器外に配置された輻射加熱ユニット
３から被処理体２に輻射光によるエネルギーを照射する
ことによって、被処理体を加熱することができるように
なっている。前記輻射加熱ユニットは、例えばハロゲン
ランプ、赤外線ランプ等の輻射加熱ランプ９と輻射光の
方向性を強化するための鏡面１０から構成される。被処
理体の温度の検出には、反応容器８の外に配置される放
射温度計が用いられている。放射温度計は、検出器５と
温度変換器６から構成され、被処理体から発せられる輻
射光を検出器５がとらえ、その強度を温度変換器６に送
って温度に換算する。得られた温度は、温度制御器７に
出力され、放射温度計によって検出された温度と温度制
御器７に予め入力された設定温度とが等しくなるように
輻射加熱ランプ９に供給する電力を調整することによっ
て、被処理体２が所望の温度に維持されるようになって
いる。これらの点については、基本的には従来の装置と
変わらない。
【００２２】本発明の輻射加熱装置の特徴は、予め温度
制御器７あるいは放射温度計の温度変換器６に被処理体
のドーパント濃度または抵抗率を入力できるようにし、
この値に応じて検出した温度を修正演算して制御できる
点にある。
制御器７あるいは放射温度計の温度変換器６に被処理体
のドーパント濃度または抵抗率を入力できるようにし、
この値に応じて検出した温度を修正演算して制御できる
点にある。
【００２３】すなわち、本発明の装置の第一の実施形態
としては、温度制御器７に、被処理体２のドーパント濃
度または抵抗率を入力できるようにし、この予め入力さ
れた被処理体２のドーパント濃度または抵抗率に応じ
て、放射温度計から入力された温度（実際は、電流また
は電圧）を修正演算して真の被処理体の温度を割り出
し、得られた算出値と設定温度とが等しくなるように被
処理体の温度制御をすることができるようになってい
る。
としては、温度制御器７に、被処理体２のドーパント濃
度または抵抗率を入力できるようにし、この予め入力さ
れた被処理体２のドーパント濃度または抵抗率に応じ
て、放射温度計から入力された温度（実際は、電流また
は電圧）を修正演算して真の被処理体の温度を割り出
し、得られた算出値と設定温度とが等しくなるように被
処理体の温度制御をすることができるようになってい
る。
【００２４】次に、本発明の装置の第二の実施形態とし
ては、放射温度計の温度変換器６に、被処理体２のドー
パント濃度または抵抗率を入力できるようにし、この予
め入力された被処理体２のドーパント濃度または抵抗率
に応じて、検出器５から入力されたデータを温度変換器
６で温度に変換する際に、修正演算して真の被処理体の
温度を割り出し、この算出値を温度制御器７に出力する
ようにした。
ては、放射温度計の温度変換器６に、被処理体２のドー
パント濃度または抵抗率を入力できるようにし、この予
め入力された被処理体２のドーパント濃度または抵抗率
に応じて、検出器５から入力されたデータを温度変換器
６で温度に変換する際に、修正演算して真の被処理体の
温度を割り出し、この算出値を温度制御器７に出力する
ようにした。
【００２５】このような本発明の装置では、温度検出器
として放射温度計を用いた輻射加熱装置において、予め
温度制御器あるいは放射温度計の温度変換器に被処理体
のドーパント濃度または抵抗率を入力することができ、
これらの値に応じて検出した温度を修正演算して制御す
ることができるものとされるので、例え被処理体として
低抵抗の基板が用いられる場合であっても、これらの抵
抗率あるいはドーパント濃度の影響を受けることなく、
被処理体を常にしかも簡単に真の所望温度として熱処理
することができる。
として放射温度計を用いた輻射加熱装置において、予め
温度制御器あるいは放射温度計の温度変換器に被処理体
のドーパント濃度または抵抗率を入力することができ、
これらの値に応じて検出した温度を修正演算して制御す
ることができるものとされるので、例え被処理体として
低抵抗の基板が用いられる場合であっても、これらの抵
抗率あるいはドーパント濃度の影響を受けることなく、
被処理体を常にしかも簡単に真の所望温度として熱処理
することができる。
【００２６】次に、本発明の装置および熱処理方法にお
いて、被処理体をその抵抗率、ドーパント濃度にかかわ
らず、真に所望温度として熱処理するために必要な温度
の補正方法、補正値について、被処理体２として直径２
００ｍｍのシリコン単結晶基板を用い、これに反応ガス
として、クロロシランを水素をキャリアガスとして導入
しながら、輻射加熱ユニット３でシリコン単結晶基板を
約８００℃〜１２００℃に加熱することによって、シリ
コン単結晶基板上にシリコン単結晶薄膜のエピタキシャ
ル層を成長させる場合を例として説明する。
いて、被処理体をその抵抗率、ドーパント濃度にかかわ
らず、真に所望温度として熱処理するために必要な温度
の補正方法、補正値について、被処理体２として直径２
００ｍｍのシリコン単結晶基板を用い、これに反応ガス
として、クロロシランを水素をキャリアガスとして導入
しながら、輻射加熱ユニット３でシリコン単結晶基板を
約８００℃〜１２００℃に加熱することによって、シリ
コン単結晶基板上にシリコン単結晶薄膜のエピタキシャ
ル層を成長させる場合を例として説明する。
【００２７】まず、ドーパント濃度または抵抗率に応じ
て温度を補正するには、これらドーパント濃度または抵
抗率に対する補正量を示す検量線を作成する必要があ
る。そして、求められた検量線にしたがって温度を補正
すれば良いので、予めこのドーパント濃度または抵抗率
に対する補正量を、前記温度制御器７または放射温度計
の温度変換器６に入力しておけば、自動的に温度を補正
して真に所望する温度でシリコン単結晶基板２の熱処理
をすることができる。
て温度を補正するには、これらドーパント濃度または抵
抗率に対する補正量を示す検量線を作成する必要があ
る。そして、求められた検量線にしたがって温度を補正
すれば良いので、予めこのドーパント濃度または抵抗率
に対する補正量を、前記温度制御器７または放射温度計
の温度変換器６に入力しておけば、自動的に温度を補正
して真に所望する温度でシリコン単結晶基板２の熱処理
をすることができる。
【００２８】この場合、上述のように、ドーパント濃度
または抵抗率および検量線を温度制御器７または放射温
度計の温度変換器６に入力し、自動的に温度の補正をし
てもよいが、そもそもの到達温度の設定値を、上記検量
線に従い補正して温度制御器に入力しておいても、同様
の効果を奏することができる。
または抵抗率および検量線を温度制御器７または放射温
度計の温度変換器６に入力し、自動的に温度の補正をし
てもよいが、そもそもの到達温度の設定値を、上記検量
線に従い補正して温度制御器に入力しておいても、同様
の効果を奏することができる。
【００２９】検量線については、シリコン単結晶基板２
の抵抗率に対する温度補正値として、代表的な例を図２
に示した。これは、ｐ型のシリコン単結晶基板２の抵抗
率に対して放射温度計の測定値に加えられるべき、温度
補正量を示したものである。この検量線は、輻射加熱装
置において、温度検出器として熱電対と放射温度計を同
時に用い、熱電対についてはシリコン単結晶基板２に直
接接触させ、可能な限り基板の温度を直接測定するもの
とし、シリコン単結晶基板２を１１５０℃に加熱し、両
者の測定値を比較してその差から求めたものである。
の抵抗率に対する温度補正値として、代表的な例を図２
に示した。これは、ｐ型のシリコン単結晶基板２の抵抗
率に対して放射温度計の測定値に加えられるべき、温度
補正量を示したものである。この検量線は、輻射加熱装
置において、温度検出器として熱電対と放射温度計を同
時に用い、熱電対についてはシリコン単結晶基板２に直
接接触させ、可能な限り基板の温度を直接測定するもの
とし、シリコン単結晶基板２を１１５０℃に加熱し、両
者の測定値を比較してその差から求めたものである。
【００３０】この検量線を見ると、抵抗率が約０．０１
２Ω・ｃｍ以上では広い抵抗率範囲に渡って補正の必要
はないが、０．０１Ω・ｃｍ以下（ドーパント濃度１×
１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 以上）では、補正を行わない
と多い場合には１０℃以上の幅で温度のずれが生じるこ
とがわかる。
２Ω・ｃｍ以上では広い抵抗率範囲に渡って補正の必要
はないが、０．０１Ω・ｃｍ以下（ドーパント濃度１×
１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 以上）では、補正を行わない
と多い場合には１０℃以上の幅で温度のずれが生じるこ
とがわかる。
【００３１】したがって、温度検出器として放射温度計
を用いた輻射加熱装置によって、被処理体として近年特
に好んで用いられているシリコン単結晶基板で、抵抗率
が０．０１Ω・ｃｍ以下（ドーパント濃度、１×１０19
ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 以上、該ドーパントのシリコンに対
する最大溶解度以下）であるものを用い、これにシリコ
ン単結晶薄膜を気相成長させる、エピタキシャル層を成
長させる熱処理を行う場合には、図２の検量線にしたが
った温度の補正が必要であることがわかる。
を用いた輻射加熱装置によって、被処理体として近年特
に好んで用いられているシリコン単結晶基板で、抵抗率
が０．０１Ω・ｃｍ以下（ドーパント濃度、１×１０19
ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 以上、該ドーパントのシリコンに対
する最大溶解度以下）であるものを用い、これにシリコ
ン単結晶薄膜を気相成長させる、エピタキシャル層を成
長させる熱処理を行う場合には、図２の検量線にしたが
った温度の補正が必要であることがわかる。
【００３２】この場合、低抵抗率のシリコン単結晶基板
上に、これと異なる抵抗率のエピタキシャル層を成長さ
せる場合には、測定精度に新たな誤差を生じる原因にな
るとの疑問も生じ得る。確かに表面に成長するエピタキ
シャル層の放射率は、基板の放射率とは異なるものにな
るが、放射温度計が検出する輻射光は、被処理体たるシ
リコン単結晶基板全体からのものであるから、表面に成
長した薄膜の影響は、無視し得る程度に小さく、基板の
厚さに対して無視し得ないほどの、よほど成長層が厚い
場合にだけ勘案すれば良い。その場合においても、成長
させるエピタキシャル層の抵抗率および成長速度がわか
っているのであるから、時間に対する関数として簡単に
放射率を修正することができ、前記温度制御器または放
射温度計の温度変換器に入力しておき、修正演算させれ
ば良い。
上に、これと異なる抵抗率のエピタキシャル層を成長さ
せる場合には、測定精度に新たな誤差を生じる原因にな
るとの疑問も生じ得る。確かに表面に成長するエピタキ
シャル層の放射率は、基板の放射率とは異なるものにな
るが、放射温度計が検出する輻射光は、被処理体たるシ
リコン単結晶基板全体からのものであるから、表面に成
長した薄膜の影響は、無視し得る程度に小さく、基板の
厚さに対して無視し得ないほどの、よほど成長層が厚い
場合にだけ勘案すれば良い。その場合においても、成長
させるエピタキシャル層の抵抗率および成長速度がわか
っているのであるから、時間に対する関数として簡単に
放射率を修正することができ、前記温度制御器または放
射温度計の温度変換器に入力しておき、修正演算させれ
ば良い。
【００３３】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明
の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同
一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いか
なるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
るものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明
の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同
一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いか
なるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００３４】例えば、上記実施形態においては、温度の
補正の仕方につき、ドーパント濃度または抵抗率および
検量線を温度制御器７または放射温度計の温度変換器６
に入力し、自動的に温度の補正をする方法、そもそもの
到達温度の設定値を、検量線に従い補正して温度制御器
に入力する方法について例を挙げて説明したが、本発明
はこれには限定されず、同様の作用効果は、輻射加熱ラ
ンプに供給される電力に修正を加えたり、あるいは放射
温度計の温度変換器に入力されるシリコンの放射率に修
正を加える等によってもまったく同様の効果が得られ
る。
補正の仕方につき、ドーパント濃度または抵抗率および
検量線を温度制御器７または放射温度計の温度変換器６
に入力し、自動的に温度の補正をする方法、そもそもの
到達温度の設定値を、検量線に従い補正して温度制御器
に入力する方法について例を挙げて説明したが、本発明
はこれには限定されず、同様の作用効果は、輻射加熱ラ
ンプに供給される電力に修正を加えたり、あるいは放射
温度計の温度変換器に入力されるシリコンの放射率に修
正を加える等によってもまったく同様の効果が得られ
る。
【００３５】また、上記実施形態においては、直径２０
０ｍｍのシリコン単結晶基板にエピタキシャル層を成長
させる場合につき例を挙げて説明したが、本発明はこれ
には限定されず、同様の作用効果は、直径３００ｍｍ以
上あるいは４００ｍｍ以上といった大直径のシリコン単
結晶基板に熱処理を加える場合にもあてはまるし、逆に
１５０ｍｍ以下といったシリコン単結晶基板に適用して
も効果があることは言うまでもない。
０ｍｍのシリコン単結晶基板にエピタキシャル層を成長
させる場合につき例を挙げて説明したが、本発明はこれ
には限定されず、同様の作用効果は、直径３００ｍｍ以
上あるいは４００ｍｍ以上といった大直径のシリコン単
結晶基板に熱処理を加える場合にもあてはまるし、逆に
１５０ｍｍ以下といったシリコン単結晶基板に適用して
も効果があることは言うまでもない。
【００３６】また、上記実施形態では、検量線は、ｐ型
（ボロンドープ）のシリコン単結晶基板の抵抗率に対し
て、加えられるべき温度補正量を求める場合につき、例
をあげて説明したが、本発明はこれには限定されず、同
様の方法でｎ型（例えば、リン、アンチモン、ひ素ドー
プ）のシリコン単結晶基板に対して加えられるべき、温
度補正量を求めて検量線を作成し、本発明の作用効果を
発揮することができる。そして、検量線は、抵抗率に対
して求めるのではなく、用いたドーパント濃度に対して
求めても、同様な作用効果が得られることは言うまでも
ない。
（ボロンドープ）のシリコン単結晶基板の抵抗率に対し
て、加えられるべき温度補正量を求める場合につき、例
をあげて説明したが、本発明はこれには限定されず、同
様の方法でｎ型（例えば、リン、アンチモン、ひ素ドー
プ）のシリコン単結晶基板に対して加えられるべき、温
度補正量を求めて検量線を作成し、本発明の作用効果を
発揮することができる。そして、検量線は、抵抗率に対
して求めるのではなく、用いたドーパント濃度に対して
求めても、同様な作用効果が得られることは言うまでも
ない。
【００３７】また、本発明の装置で処理される被処理体
としても特に限定されるものではなく、本発明の装置が
適用可能なものであれば、半導体シリコン、種々の化合
物半導体の他、種々の酸化物単結晶等の熱処理をする場
合であってもよい。
としても特に限定されるものではなく、本発明の装置が
適用可能なものであれば、半導体シリコン、種々の化合
物半導体の他、種々の酸化物単結晶等の熱処理をする場
合であってもよい。
【００３８】また、本発明の装置で被処理体に加えられ
る熱処理についても特に限定されるものではない。例え
ば、エピタキシャル膜成長、ＣＶＤ膜成長の他、いわゆ
るアニール、水素熱処理、酸素熱処理、窒素熱処理、ド
ーパント拡散等のデバイス工程等種々の熱処理で用いる
ことができる。
る熱処理についても特に限定されるものではない。例え
ば、エピタキシャル膜成長、ＣＶＤ膜成長の他、いわゆ
るアニール、水素熱処理、酸素熱処理、窒素熱処理、ド
ーパント拡散等のデバイス工程等種々の熱処理で用いる
ことができる。
【００３９】また、本実施形態では被処理体２は、１枚
ずつ処理される、いわゆる枚葉式を採用しているが、一
度に複数枚を処理する場合であってもよい。この場合、
本発明の特許請求の範囲に言う「被処理体」とは、一度
に処理される被処理体の集合全体を指しており、それら
のドーパント濃度または抵抗率は同一または近似するも
のである必要がある。
ずつ処理される、いわゆる枚葉式を採用しているが、一
度に複数枚を処理する場合であってもよい。この場合、
本発明の特許請求の範囲に言う「被処理体」とは、一度
に処理される被処理体の集合全体を指しており、それら
のドーパント濃度または抵抗率は同一または近似するも
のである必要がある。
【００４０】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によって、
温度検出器として放射温度計を用いた輻射加熱装置によ
って被処理体を加熱処理する場合において、被処理体の
ドーパント濃度または抵抗率にかかわらず、被処理体の
温度を真に所望する温度にして加熱処理することができ
る熱処理方法および輻射加熱装置が提供される。したが
って、例え被処理体として低抵抗の基板が用いられる場
合であっても、これらの抵抗率あるいはドーパント濃度
の影響を受けることなく、被処理体を常にしかも簡単に
真の所望温度として熱処理することができる。したがっ
て特に、今後ますます高集積化、高精度化が進み、その
製造工程における熱処理の正確性が要求される、半導体
基板の種々の熱処理、ＣＶＤ膜成長、あるいはエピタキ
シャル膜成長等において、本発明の熱処理方法および輻
射加熱装置は利用価値が高い。
温度検出器として放射温度計を用いた輻射加熱装置によ
って被処理体を加熱処理する場合において、被処理体の
ドーパント濃度または抵抗率にかかわらず、被処理体の
温度を真に所望する温度にして加熱処理することができ
る熱処理方法および輻射加熱装置が提供される。したが
って、例え被処理体として低抵抗の基板が用いられる場
合であっても、これらの抵抗率あるいはドーパント濃度
の影響を受けることなく、被処理体を常にしかも簡単に
真の所望温度として熱処理することができる。したがっ
て特に、今後ますます高集積化、高精度化が進み、その
製造工程における熱処理の正確性が要求される、半導体
基板の種々の熱処理、ＣＶＤ膜成長、あるいはエピタキ
シャル膜成長等において、本発明の熱処理方法および輻
射加熱装置は利用価値が高い。
【図１】輻射加熱装置の概略構成図である。
【図２】本発明で、温度を補正する場合に用いる検量線
の一例で、抵抗率に対する温度補正値を示した図であ
る。
の一例で、抵抗率に対する温度補正値を示した図であ
る。
１…輻射加熱装置、 ２…被処理体、３
…輻射加熱ユニット、 ４…反応ガス、５…
検出器、 ６…温度変換器、７…
温度制御器、 ８…反応容器、９…輻
射加熱ランプ、 １０…鏡面。
…輻射加熱ユニット、 ４…反応ガス、５…
検出器、 ６…温度変換器、７…
温度制御器、 ８…反応容器、９…輻
射加熱ランプ、 １０…鏡面。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/205 Ｈ０１Ｌ 21/205 21/26 21/324 Ｄ 21/324 21/66 Ｔ 21/66 21/26 Ｌ (72)発明者 戸田 尚久 群馬県安中市磯部２丁目13番１号 信越半 導体株式会社磯部工場内 (72)発明者 羽深 等 群馬県安中市磯部２丁目13番１号 信越半 導体株式会社半導体磯部研究所内
Claims (8)
- 【請求項１】 温度検出器として放射温度計を用いた輻
射加熱装置によって被処理体を加熱処理する方法におい
て、前記被処理体のドーパント濃度または抵抗率に応じ
て温度の補正を行うことにより、前記被処理体の温度を
真に所望する温度にして加熱処理する、ことを特徴とす
る熱処理方法。 - 【請求項２】 前記温度の補正は、前記被処理体のドー
パント濃度または抵抗率に対して予め求めた該被処理体
の実温度と放射温度計の測定値との差に応じて、被処理
体の到達温度の設定値を変更することにより行なう、こ
とを特徴とする請求項１記載の熱処理方法。 - 【請求項３】 前記温度の補正は、前記被処理体のドー
パント濃度または抵抗率に対して予め求めた該被処理体
の実温度と放射温度計の測定値との差に応じて、放射温
度計の測定値に修正を加えることにより行なう、ことを
特徴とする請求項１記載の熱処理方法。 - 【請求項４】 前記被処理体はシリコン単結晶基板であ
り、そのドーパント濃度は、１×１０19ａｔｏｍｓ／ｃ
ｍ3 以上、該ドーパントのシリコンに対する最大溶解度
以下である、ことを特徴とする請求項１ないし請求項３
のいずれか１項に記載の熱処理方法。 - 【請求項５】 前記被処理体はｐ型シリコン単結晶基板
であり、ドーパントのシリコンに対する最大溶解度以下
の範囲内で、その抵抗率は０．０１Ω・ｃｍ以下であ
る、ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれ
か１項に記載の熱処理方法。 - 【請求項６】 前記熱処理は、シリコン単結晶基板上に
シリコン単結晶薄膜を気相成長させる、ことを特徴とす
る請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の熱処
理方法。 - 【請求項７】 少なくとも被処理体を収容する反応容器
と、被処理体を加熱する輻射加熱ランプと、被処理体の
温度を検出する放射温度計と、放射温度計によって検出
された温度と予め入力された設定温度とが等しくなるよ
うに輻射加熱ランプに供給する電力を調整する温度制御
器と、からなる輻射加熱装置において、 前記温度制御器に、予め被処理体のドーパント濃度また
は抵抗率を入力し、この被処理体のドーパント濃度また
は抵抗率に応じて、前記放射温度計によって検出した温
度を修正演算して真の被処理体の温度を算出し、この算
出値をもとに被処理体の温度制御をすることができるよ
うにした、ことを特徴とする輻射加熱装置。 - 【請求項８】 少なくとも被処理体を収容する反応容器
と、被処理体を加熱する輻射加熱ランプと、被処理体の
温度を検出する放射温度計と、放射温度計によって検出
された温度と予め入力された設定温度とが等しくなるよ
うに輻射加熱ランプに供給する電力を調整する温度制御
器と、からなる輻射加熱装置において、 前記放射温度計は、予め入力された被処理体のドーパン
ト濃度または抵抗率に応じて、検出した温度を修正演算
して真の被処理体の温度を算出し、この算出値を温度制
御器に出力するようにした、ことを特徴とする輻射加熱
装置。
Priority Applications (6)
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|---|---|---|---|
| JP8083327A JPH09246200A (ja) | 1996-03-12 | 1996-03-12 | 熱処理方法および輻射加熱装置 |
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| EP97905470A EP0910115A4 (en) | 1996-03-12 | 1997-03-10 | HEAT TREATMENT METHOD AND OVEN BASED ON RADIATION HEAT |
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|---|---|---|---|
| JP8083327A JPH09246200A (ja) | 1996-03-12 | 1996-03-12 | 熱処理方法および輻射加熱装置 |
Publications (1)
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| JP (1) | JPH09246200A (ja) |
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- 1997-03-10 WO PCT/JP1997/000734 patent/WO1997034318A1/ja not_active Application Discontinuation
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