JPH118204A - 高速ランプ加熱処理装置 - Google Patents
高速ランプ加熱処理装置Info
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- JPH118204A JPH118204A JP9191725A JP19172597A JPH118204A JP H118204 A JPH118204 A JP H118204A JP 9191725 A JP9191725 A JP 9191725A JP 19172597 A JP19172597 A JP 19172597A JP H118204 A JPH118204 A JP H118204A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】半導体ＩＣ製造工程の高速加熱処理において、
昇温途中でも従来方式による処理よりも良いウエハー内
温度分布制御ができる高速加熱処理装置とする。また、
温度校正を簡単に短時間で済むようにようにする。 【解決手段】円形状のランプを同心円状に配置し、ラン
プを分割することで、円周方向の微妙な温度変化または
ウエハーの中心対称でない時の温度分布の制御も可能と
した。また、温度校正をコンピューターにより自動的に
行い温度校正表を作って記憶し、加熱時には高速でウエ
ハー内温度分布が均一になる各ランプへの供給電力を温
度校正表から読み出せる高速加熱処理装置である。
昇温途中でも従来方式による処理よりも良いウエハー内
温度分布制御ができる高速加熱処理装置とする。また、
温度校正を簡単に短時間で済むようにようにする。 【解決手段】円形状のランプを同心円状に配置し、ラン
プを分割することで、円周方向の微妙な温度変化または
ウエハーの中心対称でない時の温度分布の制御も可能と
した。また、温度校正をコンピューターにより自動的に
行い温度校正表を作って記憶し、加熱時には高速でウエ
ハー内温度分布が均一になる各ランプへの供給電力を温
度校正表から読み出せる高速加熱処理装置である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体ＩＣ製造工程
または液晶パネル製造工程で、高速加熱処理工程、ある
いは薄膜製造工程で使用する高速ランプ加熱処理装置に
関するものである。
または液晶パネル製造工程で、高速加熱処理工程、ある
いは薄膜製造工程で使用する高速ランプ加熱処理装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の高速ランプ加熱処理装置は直線型
ランプを用いているため、特に円形の被加熱物を均一な
温度分布に制御することは難しかった。半導体ＩＣ製造
に用いられるシリコンウエハー（以下ウエハー）は円形
で、加熱した場合、その温度分布は同心円状になる。直
線型ランプで円形のウエハーを均一加熱する場合の温度
分布制御は難しく、そのため、市販装置ではウエハーの
上下に直線型ランプを直交するように配置して加熱する
方法が一般的である。（’９４最新半導体プロセス技術
／プレスジャーナル刊／ｐ２６４）このような従来の方
式では温度制御できる範囲は所詮矩形であることに変わ
りなく、同心円状になるウエハーの温度分布を均一にす
ることは難しかった。これは主に、ウエハーの放熱分布
も同心円状のなるため、これを従来の高速ランプ加熱処
理装置のような直線型ランプで、同心円状の放熱分布を
制御することは原理的に困難である。
ランプを用いているため、特に円形の被加熱物を均一な
温度分布に制御することは難しかった。半導体ＩＣ製造
に用いられるシリコンウエハー（以下ウエハー）は円形
で、加熱した場合、その温度分布は同心円状になる。直
線型ランプで円形のウエハーを均一加熱する場合の温度
分布制御は難しく、そのため、市販装置ではウエハーの
上下に直線型ランプを直交するように配置して加熱する
方法が一般的である。（’９４最新半導体プロセス技術
／プレスジャーナル刊／ｐ２６４）このような従来の方
式では温度制御できる範囲は所詮矩形であることに変わ
りなく、同心円状になるウエハーの温度分布を均一にす
ることは難しかった。これは主に、ウエハーの放熱分布
も同心円状のなるため、これを従来の高速ランプ加熱処
理装置のような直線型ランプで、同心円状の放熱分布を
制御することは原理的に困難である。
【０００３】特に、高速加熱（数十度／秒程度以上）に
よる温度上昇中のウエハー内温度分布を均一にするため
には、簡単にこの同心円状の温度分布を最適に制御でき
る方式でなくてはならないが、従来の直線型ランプを用
いたものでは限界があった。又、豆電球状ランプを多数
個並べ加熱処理する装置があるが、加熱均一性を得るた
めランプ個数が非常に多く、その制御は繁雑で難しく、
かつランプ供給電力制御器が多く必要でありコストも高
かった。また、量産で実際にウエハーを処理する前にダ
ミーウエハーに熱電対を付けて加熱し、均一な温度分布
が得られるようなランプへの供給電力を調べる温度校正
が必要である。従来の高速ランプ加熱処理装置は、円形
のウエハーを直線型ランプで加熱するため、前述のよう
に精密なウエハー内温度制御は難しく、温度校正には時
間がかかった。
よる温度上昇中のウエハー内温度分布を均一にするため
には、簡単にこの同心円状の温度分布を最適に制御でき
る方式でなくてはならないが、従来の直線型ランプを用
いたものでは限界があった。又、豆電球状ランプを多数
個並べ加熱処理する装置があるが、加熱均一性を得るた
めランプ個数が非常に多く、その制御は繁雑で難しく、
かつランプ供給電力制御器が多く必要でありコストも高
かった。また、量産で実際にウエハーを処理する前にダ
ミーウエハーに熱電対を付けて加熱し、均一な温度分布
が得られるようなランプへの供給電力を調べる温度校正
が必要である。従来の高速ランプ加熱処理装置は、円形
のウエハーを直線型ランプで加熱するため、前述のよう
に精密なウエハー内温度制御は難しく、温度校正には時
間がかかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】半導体ＩＣ製造工程の
高速処理において、円形の被加熱物（ウエハー）を処理
するのに直線型ランプで加熱処理するため、精密なウエ
ハー内温度分布制御が難しく限界がある。
高速処理において、円形の被加熱物（ウエハー）を処理
するのに直線型ランプで加熱処理するため、精密なウエ
ハー内温度分布制御が難しく限界がある。
【０００５】また、高速加熱処理装置では、量産で実際
にウエハーを処理する前にダミーウエハーに熱電対を付
けて加熱し、均一な温度分布が得られるようなランプへ
の供給電力を調べる温度校正が必要である。従来の高速
ランプ加熱処理装置は、円形のウエハーを直線型ランプ
で加熱するため、前述のように精密なウエハー内温度制
御は難しく、温度校正には時間がかかった。
にウエハーを処理する前にダミーウエハーに熱電対を付
けて加熱し、均一な温度分布が得られるようなランプへ
の供給電力を調べる温度校正が必要である。従来の高速
ランプ加熱処理装置は、円形のウエハーを直線型ランプ
で加熱するため、前述のように精密なウエハー内温度制
御は難しく、温度校正には時間がかかった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項１〜５の発明は円形の被加熱物（ウエハー）
を加熱し、温度分布を制御するために最適な円形状ラン
プを同心円状に配置した高速ランプ加熱処理装置とし
た。また、円形状ランプの周囲に直線型ランプを平面状
または非平面上に配置しても良い。請求項６の発明は円
形状ランプを分割することで、ウエハーの半径方向の温
度分布制御のみでなく、円周方向の微妙な温度変化また
はウエハーの中心対称でない時の温度分布の制御も可能
とした。
に、請求項１〜５の発明は円形の被加熱物（ウエハー）
を加熱し、温度分布を制御するために最適な円形状ラン
プを同心円状に配置した高速ランプ加熱処理装置とし
た。また、円形状ランプの周囲に直線型ランプを平面状
または非平面上に配置しても良い。請求項６の発明は円
形状ランプを分割することで、ウエハーの半径方向の温
度分布制御のみでなく、円周方向の微妙な温度変化また
はウエハーの中心対称でない時の温度分布の制御も可能
とした。
【０００７】請求項７の発明は、高速加熱処理で正確に
均一な温度分布が得られるかを予め確かめ、その際の各
ランプへの供給電力を調べ、かつ加熱時に高速でフィー
ドバックをかけねばならないが、これをコンピューター
を用いて自動的に行い、簡単にしかも迅速に行えるよう
にした。
均一な温度分布が得られるかを予め確かめ、その際の各
ランプへの供給電力を調べ、かつ加熱時に高速でフィー
ドバックをかけねばならないが、これをコンピューター
を用いて自動的に行い、簡単にしかも迅速に行えるよう
にした。
【０００８】
【発明の実施の形態】請求項１〜請求項６の発明による
高速ランプ加熱処理装置は円形状ランプを同心円状に配
置し、各ランプへの供給電力を個別に制御するため、各
ランプ毎に電力制御器を持つ。高速加熱処理の繰り返し
を行う前に、熱電対埋め込みウエハーを用いて温度校正
を行う。温度校正は、まず、ウエハー上で照射光強度が
均一となるような各ランプ供給電力を計算し、その最
大、最小値を前記の各ランプ毎の電力制御器に加える。
この場合、実際のウエハー内温度分布はウエハー端から
の放熱により、ウエハー端温度が下がった凸状分布にな
る。次に可能な最大最小の温度範囲内で５０℃または１
００℃間隔の各温度で熱電対埋め込みウエハーを加熱
し、ウエハー中心温度とウエハー端温度の差が凸状温度
分布と同一な凹状ウエハー内温度分布になるような各ラ
ンプ電力を計算し、その値を前記の各ランプ毎の電力制
御器に加える。この２つの凹凸状の温度分布の中間の温
度分布が得られるような各ランプ電力（凹凸温度分布に
なる各ランプの電力の平均値）を加えて、その時のウエ
ハー内温度分布を測定する。得られたウエハー内温度分
布（各ランプ電力分布）をもう一度前に得られている凹
凸温度分布との中間の温度分布が得られる各ランプ電力
を計算して各ランプに電力を加えてウエハー内温度分布
を測定する。以下同様にして、ウエハー内温度分布が０
に近ずくまで繰り返す。これらの操作は全てコンピュー
ターで行い、最初にウエハーが均一なランプ照射光分布
となるような各ランプ電力を計算し、コンピューターに
インプットする以外は自動的に行える。これらの各温度
で測定されたウエハー内最良温度分布とランプへの供給
電力および温度安定制御定数（Ｐ、Ｉ、Ｄ）を表にした
ものをコンピューターに記憶しておく。この表は各温度
に対してランプ電力、ＰＩＤ各定数ともＴの関数であ
り、各不連続データーをＴに関する連続関数上の点に一
致させることはコンピューターでは容易にできることが
知られている。これらの連続関数から逆に任意のＴに対
してランプ電力、ＰＩＤ各定数が求められるようにした
表を温度校正表とする。
高速ランプ加熱処理装置は円形状ランプを同心円状に配
置し、各ランプへの供給電力を個別に制御するため、各
ランプ毎に電力制御器を持つ。高速加熱処理の繰り返し
を行う前に、熱電対埋め込みウエハーを用いて温度校正
を行う。温度校正は、まず、ウエハー上で照射光強度が
均一となるような各ランプ供給電力を計算し、その最
大、最小値を前記の各ランプ毎の電力制御器に加える。
この場合、実際のウエハー内温度分布はウエハー端から
の放熱により、ウエハー端温度が下がった凸状分布にな
る。次に可能な最大最小の温度範囲内で５０℃または１
００℃間隔の各温度で熱電対埋め込みウエハーを加熱
し、ウエハー中心温度とウエハー端温度の差が凸状温度
分布と同一な凹状ウエハー内温度分布になるような各ラ
ンプ電力を計算し、その値を前記の各ランプ毎の電力制
御器に加える。この２つの凹凸状の温度分布の中間の温
度分布が得られるような各ランプ電力（凹凸温度分布に
なる各ランプの電力の平均値）を加えて、その時のウエ
ハー内温度分布を測定する。得られたウエハー内温度分
布（各ランプ電力分布）をもう一度前に得られている凹
凸温度分布との中間の温度分布が得られる各ランプ電力
を計算して各ランプに電力を加えてウエハー内温度分布
を測定する。以下同様にして、ウエハー内温度分布が０
に近ずくまで繰り返す。これらの操作は全てコンピュー
ターで行い、最初にウエハーが均一なランプ照射光分布
となるような各ランプ電力を計算し、コンピューターに
インプットする以外は自動的に行える。これらの各温度
で測定されたウエハー内最良温度分布とランプへの供給
電力および温度安定制御定数（Ｐ、Ｉ、Ｄ）を表にした
ものをコンピューターに記憶しておく。この表は各温度
に対してランプ電力、ＰＩＤ各定数ともＴの関数であ
り、各不連続データーをＴに関する連続関数上の点に一
致させることはコンピューターでは容易にできることが
知られている。これらの連続関数から逆に任意のＴに対
してランプ電力、ＰＩＤ各定数が求められるようにした
表を温度校正表とする。
【０００９】請求項７の発明によれば量産用ウエハーを
熱処理する際は、接触式熱電対または非接触式温度計で
ウエハー温度を測定し、設定温度に従ってコンピュータ
ーから最良ウエハー温度分布が得られる各ランプへのパ
ワー分布を前述の温度校正表から読み出し、自動的に加
熱処理される。
熱処理する際は、接触式熱電対または非接触式温度計で
ウエハー温度を測定し、設定温度に従ってコンピュータ
ーから最良ウエハー温度分布が得られる各ランプへのパ
ワー分布を前述の温度校正表から読み出し、自動的に加
熱処理される。
【００１０】
【実施例】以下、添付図面に従って一実施例を説明す
る。図１，２の１は円形状ランプ、２はランプへの電流
導入のための電極、３は水冷のランプ光反射板、４はラ
ンプ光透過石英ガラスである。５がランプ光で加熱され
るウエハー、６，７はそれぞれウエハー中心と端部表面
及び裏面の中心温度を測定するための非接触式光ファイ
バー温度計の温度検知部、８はウエハー裏面中央の温度
測定用接触式熱電対である。
る。図１，２の１は円形状ランプ、２はランプへの電流
導入のための電極、３は水冷のランプ光反射板、４はラ
ンプ光透過石英ガラスである。５がランプ光で加熱され
るウエハー、６，７はそれぞれウエハー中心と端部表面
及び裏面の中心温度を測定するための非接触式光ファイ
バー温度計の温度検知部、８はウエハー裏面中央の温度
測定用接触式熱電対である。
【００１１】１つの円形状ランプはそれぞれ電力制御器
に接続され、各電力制御器はウエハー温度測定器６，
７，８で測定した温度を電圧または電流に変換した信号
により、各ランプへの電力を出力する。各ランプの電力
制御器への前記信号は各設定温度での電力制御器への最
適な電圧または電流と比較することにより設定温度にウ
エハーを加熱することができる。
に接続され、各電力制御器はウエハー温度測定器６，
７，８で測定した温度を電圧または電流に変換した信号
により、各ランプへの電力を出力する。各ランプの電力
制御器への前記信号は各設定温度での電力制御器への最
適な電圧または電流と比較することにより設定温度にウ
エハーを加熱することができる。
【００１２】１つの円形状ランプはそれぞれ電力制御器
を持つが、ウエハー中心対称の温度分布が予想される場
合は、１円周状で２本以上、複数に分割してあっても、
ランプを電気的並列接続として電力制御器は１つにでき
る。
を持つが、ウエハー中心対称の温度分布が予想される場
合は、１円周状で２本以上、複数に分割してあっても、
ランプを電気的並列接続として電力制御器は１つにでき
る。
【００１３】１つの円形状ランプを分割して各々のラン
プに１つずつ電力制御器を接続する目的は、特にガスを
流してウエハーを加熱処理する場合の温度分布を制御す
るためである。ガス流れの上流側のウエハー部温度は下
がるため、円形状ランプを分割しておき、非接触光ファ
イバー式温度計６でウエハーのガス上流側のウエハー部
の温度を電圧または電流に変換した信号で上流側のラン
プ１ａ、１ｂの供給電力を電力制御器で制御すれば、ウ
エハー内の温度を制御できる。この実施例では外周２本
のランプを３分割しているが、さらに細かくランプを分
割して温度制御の精密度を上げることもできる。
プに１つずつ電力制御器を接続する目的は、特にガスを
流してウエハーを加熱処理する場合の温度分布を制御す
るためである。ガス流れの上流側のウエハー部温度は下
がるため、円形状ランプを分割しておき、非接触光ファ
イバー式温度計６でウエハーのガス上流側のウエハー部
の温度を電圧または電流に変換した信号で上流側のラン
プ１ａ、１ｂの供給電力を電力制御器で制御すれば、ウ
エハー内の温度を制御できる。この実施例では外周２本
のランプを３分割しているが、さらに細かくランプを分
割して温度制御の精密度を上げることもできる。
【００１４】図３〜７に従って温度校正法の実施例につ
いて説明する。図３，４，６，７の横軸Ｘは、加熱され
るウエハー上でのウエハー中心を通る水平方向の位置
Ｘ、図３，６の縦軸は各ランプへの供給電力をランプ長
で割った各ランプの平均電力Ｐである。図４，５，７の
縦軸はウエハー上の温度Ｔを示す。各プロットのＸ軸の
範囲は図３，６ではランプ径３３８ｍｍ（外径）である
からＸ０を中心として±１６９ｍｍ、図４，７ではウエ
ハー径２００ｍｍのためＸ０を中心として±１００ｍｍ
である。
いて説明する。図３，４，６，７の横軸Ｘは、加熱され
るウエハー上でのウエハー中心を通る水平方向の位置
Ｘ、図３，６の縦軸は各ランプへの供給電力をランプ長
で割った各ランプの平均電力Ｐである。図４，５，７の
縦軸はウエハー上の温度Ｔを示す。各プロットのＸ軸の
範囲は図３，６ではランプ径３３８ｍｍ（外径）である
からＸ０を中心として±１６９ｍｍ、図４，７ではウエ
ハー径２００ｍｍのためＸ０を中心として±１００ｍｍ
である。
【００１５】まず、ウエハー内のランプ照射密度を一定
となるように、各ランプへの電力を各ランプ長で割った
平均電力がランプ間で同一となるようにして電力を供給
してウエハーを加熱する。その時の各ランプの平均電力
の最大（Ｐｍａｘ）、最小（Ｐｍｉｎ）をＸ軸方向にプ
ロットしたグラフが図３である。
となるように、各ランプへの電力を各ランプ長で割った
平均電力がランプ間で同一となるようにして電力を供給
してウエハーを加熱する。その時の各ランプの平均電力
の最大（Ｐｍａｘ）、最小（Ｐｍｉｎ）をＸ軸方向にプ
ロットしたグラフが図３である。
【００１６】図３のＰｍａｘ，Ｐｍｉｎに対して熱電対
埋め込みウエハーを使ってウエハー内各点の温度を測定
し、ウエハー上温度分布（それぞれ温度分布Ｔｍａｘ
（Ｘ）、Ｔｍｉｎ（Ｘ））をプロットしたのが図４であ
る。ウエハー端からの放熱があるため、図のようにウエ
ハー端での温度は下がる。また、高温ほどウエハー端か
らの放熱は大きくなる。
埋め込みウエハーを使ってウエハー内各点の温度を測定
し、ウエハー上温度分布（それぞれ温度分布Ｔｍａｘ
（Ｘ）、Ｔｍｉｎ（Ｘ））をプロットしたのが図４であ
る。ウエハー端からの放熱があるため、図のようにウエ
ハー端での温度は下がる。また、高温ほどウエハー端か
らの放熱は大きくなる。
【００１７】φ２００ウエハーを加熱する場合、中心は
Ｘ０＝１０（ｃｍ）、ウエハー端をＸｅ＝２０（ｃｍ）
と表せば、図４のＴｍａｘ（Ｘ）、Ｔｍｉｎ（Ｘ）の温
度分布での最高温度及び最低温度をそれぞれＴ０ｍａｘ
（＝Ｔｍａｘ（Ｘ０）），Ｔｅｍａｘ（Ｔｍａｘ（Ｘ
ｅ）），Ｔ０ｍｉｎ（＝Ｔｍｉｎ（Ｘ０））、Ｔｅｍｉ
ｎ（＝Ｔｍｉｎ（Ｘｅ））とする。横軸をランプ平均電
力Ｐ、縦軸をウエハー上温度Ｔとして、図５のようなグ
ラフが得られる。図５のグラフから、各ランプ間の平均
電力は一定として平均電力を変化させた時のウエハー中
心とウエハー端温度が判る。また、ウエハーの部分的昇
温のために必要な個別ランプの供給電力の目安を与え
る。ただし、このデーターに従ってウエハー端温度を補
正するためにウエハー端を照射するランプの電力を増加
させるとウエハー中心は端に比べて放熱が小さいため、
ウエハー中心付近の温度が上がり、部分的にランプの電
力を増加させるのであるから図５のデーターからだけで
はウエハー内温度分布は均一にならない。
Ｘ０＝１０（ｃｍ）、ウエハー端をＸｅ＝２０（ｃｍ）
と表せば、図４のＴｍａｘ（Ｘ）、Ｔｍｉｎ（Ｘ）の温
度分布での最高温度及び最低温度をそれぞれＴ０ｍａｘ
（＝Ｔｍａｘ（Ｘ０）），Ｔｅｍａｘ（Ｔｍａｘ（Ｘ
ｅ）），Ｔ０ｍｉｎ（＝Ｔｍｉｎ（Ｘ０））、Ｔｅｍｉ
ｎ（＝Ｔｍｉｎ（Ｘｅ））とする。横軸をランプ平均電
力Ｐ、縦軸をウエハー上温度Ｔとして、図５のようなグ
ラフが得られる。図５のグラフから、各ランプ間の平均
電力は一定として平均電力を変化させた時のウエハー中
心とウエハー端温度が判る。また、ウエハーの部分的昇
温のために必要な個別ランプの供給電力の目安を与え
る。ただし、このデーターに従ってウエハー端温度を補
正するためにウエハー端を照射するランプの電力を増加
させるとウエハー中心は端に比べて放熱が小さいため、
ウエハー中心付近の温度が上がり、部分的にランプの電
力を増加させるのであるから図５のデーターからだけで
はウエハー内温度分布は均一にならない。
【００１８】次に、ウエハーを加熱制御したい温度範囲
のある温度Ｔ１にウエハー中心温度を設定する。図５か
らウエハー中心温度Ｔ１（＝Ｔ１（Ｘ０））に対する全
ランプに同一な平均電力ＰＴ１によりウエハーを加熱す
れば良く、その時の温度分布をＴ１（Ｘ）とする。Ｔ１
（Ｘ）に対応する各ランプへの電力分布をＰＴ１（Ｘ）
のように表し、今ＰＴ１一定であるから、図３の点線で
示すようにＰＴ１（Ｘ）＝ＰＴ１である。
のある温度Ｔ１にウエハー中心温度を設定する。図５か
らウエハー中心温度Ｔ１（＝Ｔ１（Ｘ０））に対する全
ランプに同一な平均電力ＰＴ１によりウエハーを加熱す
れば良く、その時の温度分布をＴ１（Ｘ）とする。Ｔ１
（Ｘ）に対応する各ランプへの電力分布をＰＴ１（Ｘ）
のように表し、今ＰＴ１一定であるから、図３の点線で
示すようにＰＴ１（Ｘ）＝ＰＴ１である。
【００１９】Ｔ１（Ｘ）はウエハー端で温度が下がって
いるので、今度はウエハー端の温度が上がった温度分布
を作る。そのために、ＰＴ１（Ｘ）に（０．００１ｋ
（Ｘ−Ｘ０）２＋１）をかけてランプ電力がウエハー中
心から端に向かって増加するようにする。ｋは正の整数
とする。Ｐ’Ｔ１（Ｘ）＝（０．００１ｋ（Ｘ−Ｘ０）
２＋１）ＰＴ１（Ｘ）に対応するウエハー内温度分布を
Ｔ１’（Ｘ）とする。Ｐ’Ｔ１（Ｘ）のランプ電力分布
でウエハーを加熱し、図７のグラフで示すように、ΔＴ
＝｜Ｔ１’（Ｘｅ）−Ｔ１’（Ｘ０）｜≧｜Ｔ１（Ｘ
ｅ）−Ｔ１（Ｘ０）｜となるまでｋを変化して加熱、温
度測定を繰り返す。得られた凹状のウエハー内温度分布
をＴ１’（Ｘ）、ランプ電力分布をＰＴ１’（Ｘ）とす
る。
いるので、今度はウエハー端の温度が上がった温度分布
を作る。そのために、ＰＴ１（Ｘ）に（０．００１ｋ
（Ｘ−Ｘ０）２＋１）をかけてランプ電力がウエハー中
心から端に向かって増加するようにする。ｋは正の整数
とする。Ｐ’Ｔ１（Ｘ）＝（０．００１ｋ（Ｘ−Ｘ０）
２＋１）ＰＴ１（Ｘ）に対応するウエハー内温度分布を
Ｔ１’（Ｘ）とする。Ｐ’Ｔ１（Ｘ）のランプ電力分布
でウエハーを加熱し、図７のグラフで示すように、ΔＴ
＝｜Ｔ１’（Ｘｅ）−Ｔ１’（Ｘ０）｜≧｜Ｔ１（Ｘ
ｅ）−Ｔ１（Ｘ０）｜となるまでｋを変化して加熱、温
度測定を繰り返す。得られた凹状のウエハー内温度分布
をＴ１’（Ｘ）、ランプ電力分布をＰＴ１’（Ｘ）とす
る。
【００２０】次に、２つの凹凸のウエハー内温度分布Ｔ
１（Ｘ）、Ｔ１’（Ｘ）の中間の温度分布となるような
ランプ電力分布を設定する。そのためには、それぞれの
温度分布に対応するランプ電力分布ＰＴ１（Ｘ）、Ｐ
Ｔ’１（Ｘ）のＸの各位置での平均のランプ電力を計算
し、ウエハーを加熱する。こうして得られたランプ電力
分布とウエハー内温度分布をそれぞれ図６，７で示すよ
うにＰ１Ｔ１（Ｘ）、Ｔ１１（Ｘ）とする。その次はＴ
１１（Ｘ）に対してＴ１（Ｘ）とＴ１’（Ｘ）それぞれ
の中間の２つの温度分布が得られるようなランプ電力分
布（ＰＴ１（Ｘ）とＰ１Ｔ１（Ｘ）の中間およびＰＴ
１’（Ｘ）とＰ１Ｔ１（Ｘ）の中間の電力分布にすれば
良い）で加熱し、ウエハー内温度分布を測定する。同様
にして、次々とＴ１１（Ｘ）に対して新しく得られた温
度分布との間の中間の温度分布を測定し、その温度分布
間の温度差が１℃まで続ける。こうして得られた温度分
布で、Ｔ１１（Ｘ）も含め、前述と同様のウエハー中心
温度と端温度の差ΔＴが最小の温度分布をＴｘ１（Ｘ）
とする。Ｔｘ１（Ｘ０）は初めのＴ１（Ｘ）に対して周
辺のランプ電力を増加させ、ウエハー中心のランプ電力
はそのままであるから、Ｔ１（Ｘ０）＜Ｔｘ１（Ｘ０）
となる。以上述べたように凹凸状のウエハー内温度分布
を作るのは、凸状のウエハー内温度分布から徐々に周辺
の温度を上げて平坦なウエハー内温度分布を作るよりも
精密度を上げるのが速いためである。前記のランプ電力
分布の式 Ｐ’Ｔ１（Ｘ）＝（０．００１ｋ（Ｘ−Ｘ０）２＋１）
ＰＴ１（Ｘ）において、ｋ＝１の変化でウエハー端での
ランプ電力変化は１０％であり、少しずつ平坦な温度分
布に近ずけるにはより細かくランプ電力分布を変化させ
ながらウエハー内温度分布を測定する必要があることが
判る。
１（Ｘ）、Ｔ１’（Ｘ）の中間の温度分布となるような
ランプ電力分布を設定する。そのためには、それぞれの
温度分布に対応するランプ電力分布ＰＴ１（Ｘ）、Ｐ
Ｔ’１（Ｘ）のＸの各位置での平均のランプ電力を計算
し、ウエハーを加熱する。こうして得られたランプ電力
分布とウエハー内温度分布をそれぞれ図６，７で示すよ
うにＰ１Ｔ１（Ｘ）、Ｔ１１（Ｘ）とする。その次はＴ
１１（Ｘ）に対してＴ１（Ｘ）とＴ１’（Ｘ）それぞれ
の中間の２つの温度分布が得られるようなランプ電力分
布（ＰＴ１（Ｘ）とＰ１Ｔ１（Ｘ）の中間およびＰＴ
１’（Ｘ）とＰ１Ｔ１（Ｘ）の中間の電力分布にすれば
良い）で加熱し、ウエハー内温度分布を測定する。同様
にして、次々とＴ１１（Ｘ）に対して新しく得られた温
度分布との間の中間の温度分布を測定し、その温度分布
間の温度差が１℃まで続ける。こうして得られた温度分
布で、Ｔ１１（Ｘ）も含め、前述と同様のウエハー中心
温度と端温度の差ΔＴが最小の温度分布をＴｘ１（Ｘ）
とする。Ｔｘ１（Ｘ０）は初めのＴ１（Ｘ）に対して周
辺のランプ電力を増加させ、ウエハー中心のランプ電力
はそのままであるから、Ｔ１（Ｘ０）＜Ｔｘ１（Ｘ０）
となる。以上述べたように凹凸状のウエハー内温度分布
を作るのは、凸状のウエハー内温度分布から徐々に周辺
の温度を上げて平坦なウエハー内温度分布を作るよりも
精密度を上げるのが速いためである。前記のランプ電力
分布の式 Ｐ’Ｔ１（Ｘ）＝（０．００１ｋ（Ｘ−Ｘ０）２＋１）
ＰＴ１（Ｘ）において、ｋ＝１の変化でウエハー端での
ランプ電力変化は１０％であり、少しずつ平坦な温度分
布に近ずけるにはより細かくランプ電力分布を変化させ
ながらウエハー内温度分布を測定する必要があることが
判る。
【００２１】初めの目標温度Ｔ１とは異なるＴｘ１でウ
エハー内温度均一な温度分布Ｔｘ１（Ｘ）とランプ電力
分布ＰＸＴ１（Ｘ）が得られる。このようにして４００
℃から１００℃ごとに８００℃までの間でウエハー内温
度均一な温度分布Ｔｘ（Ｘ）とランプ電力分布ＰＸ
（Ｘ）がそれぞれ得られる。各温度で、熱電対埋め込み
ウエハーによるウエハー中心温度、非接触式光ファイバ
ー温度計によるウエハー中心及び端温度を表にしてコン
ピューターに記憶する。ランプ電力、ＰＩＤ定数はウエ
ハー温度Ｔの関数になっているから、不連続データーに
一致する関数を求めれば、逆に任意の温度でのランプ電
力、ＰＩＤ定数が得られる。このようにして、設定温度
４００℃から１０℃間隔で８００℃までのランプ電力、
ＰＩＤ定数、及び各設定温度に対応する接触式、非接触
式温度計による温度を記録した温度校正表が完成する。
エハー内温度均一な温度分布Ｔｘ１（Ｘ）とランプ電力
分布ＰＸＴ１（Ｘ）が得られる。このようにして４００
℃から１００℃ごとに８００℃までの間でウエハー内温
度均一な温度分布Ｔｘ（Ｘ）とランプ電力分布ＰＸ
（Ｘ）がそれぞれ得られる。各温度で、熱電対埋め込み
ウエハーによるウエハー中心温度、非接触式光ファイバ
ー温度計によるウエハー中心及び端温度を表にしてコン
ピューターに記憶する。ランプ電力、ＰＩＤ定数はウエ
ハー温度Ｔの関数になっているから、不連続データーに
一致する関数を求めれば、逆に任意の温度でのランプ電
力、ＰＩＤ定数が得られる。このようにして、設定温度
４００℃から１０℃間隔で８００℃までのランプ電力、
ＰＩＤ定数、及び各設定温度に対応する接触式、非接触
式温度計による温度を記録した温度校正表が完成する。
【００２２】量産用ウエハーを加熱処理する時は、前記
熱電対埋め込みウエハーを取り出し、代わりに量産用ウ
エハーを置く。設定した各温度で、前記温度校正表から
最適な各ランプ供給電力に対応した前記信号が各ランプ
の電力制御器へウエハー上中心の一点を非接触式光ファ
イバー温度計６，７または接触式熱電対８で測定した温
度を元にして、コンピューターから出力される。一度温
度校正表を作ったウエハーと同じ放射率を持つウエハー
を繰り返し加熱処理する場合には、非接触式光ファイバ
ー温度計６または７の測定によるウエハー温度のみで、
前記温度校正表から各ランプへのウエハー内最良温度分
布になる電力出力が前記信号として読み出され、各ラン
プ電力が制御されるため、接触式熱電対８は使用しなく
ても良い。
熱電対埋め込みウエハーを取り出し、代わりに量産用ウ
エハーを置く。設定した各温度で、前記温度校正表から
最適な各ランプ供給電力に対応した前記信号が各ランプ
の電力制御器へウエハー上中心の一点を非接触式光ファ
イバー温度計６，７または接触式熱電対８で測定した温
度を元にして、コンピューターから出力される。一度温
度校正表を作ったウエハーと同じ放射率を持つウエハー
を繰り返し加熱処理する場合には、非接触式光ファイバ
ー温度計６または７の測定によるウエハー温度のみで、
前記温度校正表から各ランプへのウエハー内最良温度分
布になる電力出力が前記信号として読み出され、各ラン
プ電力が制御されるため、接触式熱電対８は使用しなく
ても良い。
【００２３】本発明の高速ランプ加熱処理装置で前記量
産用ウエハーを加熱処理する場合、最適な各ランプ供給
電力は非接触式光ファイバー温度計６，７によりウエハ
ー５の表裏の温度を測定することにより、ウエハー５の
表と裏をそれぞれ専用のランプで独立に異なった電力で
加熱する。前述の温度校正でもウエハーの表と裏のラン
プ供給電力分布は異なり、温度校正表にはそれぞれ別の
ランプ電力分布が記録される。そのため、従来よりも良
い温度均一性がウエハー５の表と裏で実現でき、ウエハ
ー５内またはウエハー５深さ方向の不純物分布の変化が
あるウエハー５、あるいは表裏の表面状態の異なるウエ
ハー５でも昇降温中の反りが発生しない。
産用ウエハーを加熱処理する場合、最適な各ランプ供給
電力は非接触式光ファイバー温度計６，７によりウエハ
ー５の表裏の温度を測定することにより、ウエハー５の
表と裏をそれぞれ専用のランプで独立に異なった電力で
加熱する。前述の温度校正でもウエハーの表と裏のラン
プ供給電力分布は異なり、温度校正表にはそれぞれ別の
ランプ電力分布が記録される。そのため、従来よりも良
い温度均一性がウエハー５の表と裏で実現でき、ウエハ
ー５内またはウエハー５深さ方向の不純物分布の変化が
あるウエハー５、あるいは表裏の表面状態の異なるウエ
ハー５でも昇降温中の反りが発生しない。
【００２４】ガス流れによりウエハーの上流部が冷却さ
れる場合は、非接触式光ファイバー温度計によりウエハ
ー表面端（ガス上流側）の温度を測定し、温度校正表に
記録されている設定温度でのウエハー表面端と比較し、
その差が０になるように図１のランプ１ａ、１ｂのラン
プ電力を独立に制御し、温度を均一にできる。
れる場合は、非接触式光ファイバー温度計によりウエハ
ー表面端（ガス上流側）の温度を測定し、温度校正表に
記録されている設定温度でのウエハー表面端と比較し、
その差が０になるように図１のランプ１ａ、１ｂのラン
プ電力を独立に制御し、温度を均一にできる。
【００２５】
【発明の効果】上述のように、本発明の高速ランプ加熱
処理装置により、請求項１〜６の発明によれば、特に円
形の被加熱物（ウエハー）を加熱処理する際、円形状ラ
ンプを使用するため、従来装置よりもウエハー内温度分
布が良くなった。
処理装置により、請求項１〜６の発明によれば、特に円
形の被加熱物（ウエハー）を加熱処理する際、円形状ラ
ンプを使用するため、従来装置よりもウエハー内温度分
布が良くなった。
【００２６】請求項７の発明によれば、高速加熱処理中
に最適なランプ電力をコンピューターから自動的に出力
するための温度校正表を用いるために、従来のものより
均一なウエハー内温度分布で、かつ昇降温中でも均一な
ウエハー内温度分布が得られる。
に最適なランプ電力をコンピューターから自動的に出力
するための温度校正表を用いるために、従来のものより
均一なウエハー内温度分布で、かつ昇降温中でも均一な
ウエハー内温度分布が得られる。
【図１】本発明の高速ランプ加熱処理装置に用いる円形
状ランプの一実施例を示す上面図である。
状ランプの一実施例を示す上面図である。
【図２】本発明の高速ランプ加熱処理装置の一実施例を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図３】温度校正で最初にランプに加える電力分布であ
る。
る。
【図４】温度校正で最初にランプに加えた電力分布での
ウエハー内温度分布である。
ウエハー内温度分布である。
【図５】ウエハー中心及び端温度とランプ平均電力との
関係図である。
関係図である。
【図６】温度Ｔ１で凹凸状とその中間のウエハー内温度
分布を与えるランプ電力分布図である。
分布を与えるランプ電力分布図である。
【図７】温度Ｔ１での凹凸状温度分布及びその中間温度
分布図である。
分布図である。
１．円形状ランプ ２．電極 ３．水冷ランプ光反射板 ４．ランプ光透過石英ガラス ５．ウエハー ６．ウエハー中央と端部表面温度測定用非接触式光ファ
イバー温度計温度検知部 ７．ウエハー中央裏面温度測定用非接触式光ファイバー
温度計温度検知部 ８．ウエハー中央裏面温度測定用の接触式熱電対
イバー温度計温度検知部 ７．ウエハー中央裏面温度測定用非接触式光ファイバー
温度計温度検知部 ８．ウエハー中央裏面温度測定用の接触式熱電対
Claims (7)
- 【請求項１】加熱用ランプが円形状ランプで、かつ平面
状で同心円状に一本以上配置した加熱ランプ配列を含む
ランプユニットを、試料の片面又は両面に配置し、加熱
処理を行うことを特徴とする高速ランプ加熱処理装置。 - 【請求項２】加熱用ランプが円形状ランプで、かつ非平
面状で同心円状に一本以上配置した加熱ランプ配列を含
む加熱ランプユニットを、試料の片面又は両面に配置
し、加熱処理を行うことを特徴とする高速ランプ加熱処
理装置。 - 【請求項３】請求項１のランプでウエハーの一面を加熱
し、もう片方の面は直線型のランプで片面を加熱するこ
とを特徴とする高速ランプ加熱処理装置。 - 【請求項４】請求項２のランプでウエハーの一面を加熱
し、もう片方の面は直線型のランプで片面を加熱するこ
とを特徴とする高速ランプ加熱処理装置。 - 【請求項５】請求項１のランプでウエハーの一面を加熱
し、もう片方の面は請求項２のランプで片面を加熱する
ことを特徴とする高速ランプ加熱処理装置。 - 【請求項６】請求項１又は２の円形状ランプが円周内の
温度分布を制御できるように、同心円状に配置したラン
プのうちの一本または全部のランプが、１円周内で複数
に分割していることを特徴とする高速ランプ加熱処理装
置。 - 【請求項７】請求項１〜請求項６の円形状ランプを用い
た高速ランプ加熱処理装置において、被加熱物の各温度
での最良の均一加熱温度分布を得るための各ランプへ供
給する電力分布を、予め温度校正を行い、所望の温度で
のウエハー温度分布及び温度安定制御定数とともに温度
校正表としてコンピューターに記憶させておき、加熱処
理時には、設定温度での最適な各ランプへの供給電力分
布をウエハー上の一点を非接触式光ファイバー温度計ま
たは接触式熱電対で測定した温度を元にして、コンピュ
ーター内の温度校正表から読み出して加熱処理すること
を特徴とする高速ランプ加熱処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19172597A JP3911071B2 (ja) | 1997-06-13 | 1997-06-13 | 高速ランプ加熱処理装置及び高速ランプ加熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19172597A JP3911071B2 (ja) | 1997-06-13 | 1997-06-13 | 高速ランプ加熱処理装置及び高速ランプ加熱処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH118204A true JPH118204A (ja) | 1999-01-12 |
| JP3911071B2 JP3911071B2 (ja) | 2007-05-09 |
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ID=16279459
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19172597A Expired - Fee Related JP3911071B2 (ja) | 1997-06-13 | 1997-06-13 | 高速ランプ加熱処理装置及び高速ランプ加熱処理方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3911071B2 (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000072636A1 (de) * | 1999-05-21 | 2000-11-30 | Steag Rtp Systems Gmbh | Vorrichtung und verfahren zum thermischen behandeln von substraten |
| WO2001082348A1 (en) * | 2000-04-20 | 2001-11-01 | Tokyo Electron Limited | Thermal processing system |
| WO2001082349A1 (en) * | 2000-04-20 | 2001-11-01 | Tokyo Electron Limited | Thermal processing system and thermal processing method |
| EP1320124A1 (en) * | 2000-07-25 | 2003-06-18 | Tokyo Electron Limited | Method of determining heat treatment conditions |
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| WO2015013832A1 (en) | 2013-07-31 | 2015-02-05 | Oerlikon Advanced Technologies Ag | Radiation heater arangement |
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-
1997
- 1997-06-13 JP JP19172597A patent/JP3911071B2/ja not_active Expired - Fee Related
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