JPS6135516A - 半導体の熱処理制御方法 - Google Patents
半導体の熱処理制御方法Info
- Publication number
- JPS6135516A JPS6135516A JP15523284A JP15523284A JPS6135516A JP S6135516 A JPS6135516 A JP S6135516A JP 15523284 A JP15523284 A JP 15523284A JP 15523284 A JP15523284 A JP 15523284A JP S6135516 A JPS6135516 A JP S6135516A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- heat treatment
- intensity
- wafer
- control method
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Recrystallisation Techniques (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は半導体素子製造プロセスに於ける熱処理に係り
、特に枚葉式短時間熱処理の制御性を高めるに好適なモ
ニタリング方法及びそのための装置に関する。
、特に枚葉式短時間熱処理の制御性を高めるに好適なモ
ニタリング方法及びそのための装置に関する。
従来の電気炉を用いた熱処理に於ては、電気炉の温度及
び処理時間のみを制御しており、熱処理過程にある物質
の変成、変質を直接的にモニタすることはなされていな
い。しかし、特公昭５８−４０３３１号及び５８−４０
３３２号に記載のように、結晶構造の乱れの程度をラマ
ン分光測定により直接モニタして熱処理の制御を行なう
ことがイオン打込み層のレーザーアニーリングのような
場合には可能であることが知られている。ラマン分光測
定は右投な情報を持たらすが、信号強度が弱く、適用対
象が限られるため、迅速かつ簡便なモニタリングとして
用いるには制約がある。
び処理時間のみを制御しており、熱処理過程にある物質
の変成、変質を直接的にモニタすることはなされていな
い。しかし、特公昭５８−４０３３１号及び５８−４０
３３２号に記載のように、結晶構造の乱れの程度をラマ
ン分光測定により直接モニタして熱処理の制御を行なう
ことがイオン打込み層のレーザーアニーリングのような
場合には可能であることが知られている。ラマン分光測
定は右投な情報を持たらすが、信号強度が弱く、適用対
象が限られるため、迅速かつ簡便なモニタリングとして
用いるには制約がある。
本発明の目的は、秒オーダーの短時間熱処理を制御する
に際し、被処理物体の状態に関する情報をホ速にモニタ
して制御の確度を向上させるための簡便な光学的モニタ
リングの方策を提供することにある。
に際し、被処理物体の状態に関する情報をホ速にモニタ
して制御の確度を向上させるための簡便な光学的モニタ
リングの方策を提供することにある。
枚葉式短時間熱処理の制御のためのモニタリングは光学
的手段による非接触かつ迅速な測定であることが必要で
ある。
的手段による非接触かつ迅速な測定であることが必要で
ある。
本発明は信号強度の大きい、透過光９反射光、あるいは
弾性散乱光の強度測定が簡便であり、被処理物質の熱処
理による変化の情報を０．１ 秒以下の応答速度でモニ
タできることを見出したことに基づいている。
弾性散乱光の強度測定が簡便であり、被処理物質の熱処
理による変化の情報を０．１ 秒以下の応答速度でモニ
タできることを見出したことに基づいている。
以下、本発明の実施例を図面を参照しながら詳細に説明
する。
する。
第１図は本実施例に用いた短時間熱処理装置の概略構成
を示したものである。加熱源は最大入力電力５４ＫＷの
一平面内に並べたハロゲンランプ列１であり、石英壁２
，２′を隔てて被処理Ｓｉウェハ３がハロゲンランプ列
１と対向して置かれている。Ｓｉウェハ３のハロゲンラ
ンプ列１に対向していない他の面の中心部約１００μｍ
径の領域には４８８ｎｍのＡｒレーザー光４が偏光子５
を通して照射されており、その反射光は５０ＫＨｚの共
振特性を有するストレスモジュレータ６および偏光子（
検出子）７を経て光検出ｇＩ８によってその強度が測定
される。また、レーザー光４の照射されているＳｉウェ
ハ３のハロゲンランプ列１と反対側には集光レンズ９が
置かれており、このレンズ９によって集光された散乱光
は分光器１０を通り、分光器１０の焦点面にあるダイオ
ードアレー光検出器１１により、そのスペクトルが測定
される。更に、Ｓｉウェハ３のハロゲンランプ列１の反
射側には１〜２μｍの波長光に最大感度を有する赤外線
強度検出器１２が設置されている。
を示したものである。加熱源は最大入力電力５４ＫＷの
一平面内に並べたハロゲンランプ列１であり、石英壁２
，２′を隔てて被処理Ｓｉウェハ３がハロゲンランプ列
１と対向して置かれている。Ｓｉウェハ３のハロゲンラ
ンプ列１に対向していない他の面の中心部約１００μｍ
径の領域には４８８ｎｍのＡｒレーザー光４が偏光子５
を通して照射されており、その反射光は５０ＫＨｚの共
振特性を有するストレスモジュレータ６および偏光子（
検出子）７を経て光検出ｇＩ８によってその強度が測定
される。また、レーザー光４の照射されているＳｉウェ
ハ３のハロゲンランプ列１と反対側には集光レンズ９が
置かれており、このレンズ９によって集光された散乱光
は分光器１０を通り、分光器１０の焦点面にあるダイオ
ードアレー光検出器１１により、そのスペクトルが測定
される。更に、Ｓｉウェハ３のハロゲンランプ列１の反
射側には１〜２μｍの波長光に最大感度を有する赤外線
強度検出器１２が設置されている。
このほか、本実施例に用いた短時間熱処理装置には１石
英壁２，２′の間に約０．２秒で出入するシャッター１
３があり、ハロゲンランプ列ｉからの加熱光を瞬時遮断
できる。また、光検出器８゜１１．１２の信号はシャッ
ター１３の動きと連動しうつリアルタイムで小型計算機
１４により処理され、計算機１４はその処理結果に基づ
き、ハロゲンランプ列１の入力を制御するようになって
いる。
英壁２，２′の間に約０．２秒で出入するシャッター１
３があり、ハロゲンランプ列ｉからの加熱光を瞬時遮断
できる。また、光検出器８゜１１．１２の信号はシャッ
ター１３の動きと連動しうつリアルタイムで小型計算機
１４により処理され、計算機１４はその処理結果に基づ
き、ハロゲンランプ列１の入力を制御するようになって
いる。
第２図は、ハロゲンランプ列１から出た光がウェハ３を
透過した後の強度の時間変化を赤外線検出器１２により
モニタした結果の一例である。この例では、Ｓｉウェハ
３はＰ型（１１１）の結晶であり、ハロゲンランプ列１
に対向している面にはＰイオンを２５’ｋ ｅＶＶＳ２
Ｘ １０”ｌａ＆だケイオン打込みしており、もう一方
の面はＡＱが２００ｎｍ蒸着しである。このときの熱処
理温度は７００℃である。第２図に於て１時間Ｔ１に於
て検出された光強度が階段状に増加しているのは、蒸着
したＡＱの合金化が完了した時点に対応している。
透過した後の強度の時間変化を赤外線検出器１２により
モニタした結果の一例である。この例では、Ｓｉウェハ
３はＰ型（１１１）の結晶であり、ハロゲンランプ列１
に対向している面にはＰイオンを２５’ｋ ｅＶＶＳ２
Ｘ １０”ｌａ＆だケイオン打込みしており、もう一方
の面はＡＱが２００ｎｍ蒸着しである。このときの熱処
理温度は７００℃である。第２図に於て１時間Ｔ１に於
て検出された光強度が階段状に増加しているのは、蒸着
したＡＱの合金化が完了した時点に対応している。
この場合のモニタリングの応答時間は約１０ｍ５で、合
金化反応を殆んど時間遅れなしに検出できた。
金化反応を殆んど時間遅れなしに検出できた。
第３図は、Ａｒレーザー光４が照射されたウェハ３の部
分からのレーリー散乱光強度の時間変化をダイオードア
レー検出器１１によって測定した結果の一例である。こ
の例では、ウェハ３はｎ型（１００）結晶基板上に、減
圧ＣＶＤ法により５７０℃で１６０ｎｍ厚のＳｉ層を付
着させた後。
分からのレーリー散乱光強度の時間変化をダイオードア
レー検出器１１によって測定した結果の一例である。こ
の例では、ウェハ３はｎ型（１００）結晶基板上に、減
圧ＣＶＤ法により５７０℃で１６０ｎｍ厚のＳｉ層を付
着させた後。
Ａｓイオンを１．５ ＸＩＯ口／ａＪ、８０ｋｅＶで
イオン打込みしたものである。このときの熱処理温度は
９５０℃であった。別途行なった実験により、結晶性回
復（結晶化）の程度を示すラマン分光スペクトルのＴｏ
フォノンピーク強度との良い対応が見られることから、
第３図の強度変化は結晶性回復の度合を示すものである
ことが分った。
イオン打込みしたものである。このときの熱処理温度は
９５０℃であった。別途行なった実験により、結晶性回
復（結晶化）の程度を示すラマン分光スペクトルのＴｏ
フォノンピーク強度との良い対応が見られることから、
第３図の強度変化は結晶性回復の度合を示すものである
ことが分った。
この測定の応答時間は０．０５秒程度である。この例と
同一の熱処理過程をＡｒレーザー光４の反射光強度をス
トレスモジュレータ６を用いテノ偏光測定として行なっ
てみると、２０μｓの応答時間で結晶性回復のモニタリ
ングが可能であることが分った。
同一の熱処理過程をＡｒレーザー光４の反射光強度をス
トレスモジュレータ６を用いテノ偏光測定として行なっ
てみると、２０μｓの応答時間で結晶性回復のモニタリ
ングが可能であることが分った。
これ等の実施例に示した如く、道通光２弾性散乱光ある
いは、反射光の強度は熱処理過程の進行に伴ない、充分
速い応答速度で追随して変化し。
いは、反射光の強度は熱処理過程の進行に伴ない、充分
速い応答速度で追随して変化し。
熱処理過程の完了後一定値に落着く、それ故、この変化
の過程をモニタすることにより、アニール処理が不足で
あったり、不必要に過剰であったりすることを避けるこ
とができる。とくに、秒オーグーの短時間熱処理に於て
は、被処理ウェハのサイズ等により、必ずしも熱処理時
の昇降温特性が一定であるとは限らず、被処理ウェハ依
存性かある場合があるので１本発明の如き直接的な現象
のモニタリングが重要である。短時間熱処理のυ・とつ
の目的が、不純物の再分布等の拡散を抑制するために必
要最小限の熱処理とすることにあるからである。
の過程をモニタすることにより、アニール処理が不足で
あったり、不必要に過剰であったりすることを避けるこ
とができる。とくに、秒オーグーの短時間熱処理に於て
は、被処理ウェハのサイズ等により、必ずしも熱処理時
の昇降温特性が一定であるとは限らず、被処理ウェハ依
存性かある場合があるので１本発明の如き直接的な現象
のモニタリングが重要である。短時間熱処理のυ・とつ
の目的が、不純物の再分布等の拡散を抑制するために必
要最小限の熱処理とすることにあるからである。
尚、上記実施例に於てはランプ加熱について説明したが
、加熱源がヒーター、電子線、マイクロ波等の他のもの
でも同様のモニタリングが可能であり、装置構成も第１
図に示したものに限定されるものでないことは云うまで
もない、但し、加熱源が適当な波長の光を有しない場合
に透過光ａ１り定を行なうには別の光源を必要とするこ
とは自明で ゛あろう。
、加熱源がヒーター、電子線、マイクロ波等の他のもの
でも同様のモニタリングが可能であり、装置構成も第１
図に示したものに限定されるものでないことは云うまで
もない、但し、加熱源が適当な波長の光を有しない場合
に透過光ａ１り定を行なうには別の光源を必要とするこ
とは自明で ゛あろう。
また１本実施例に於ては、被処理ウェハがバターニング
されていない場合について説明したか。
されていない場合について説明したか。
バターニングされている場合には、プローブ光が照射さ
れる部分（ウェハ中心部とは限らない）あるいは、検出
器に到達する光の源となる部分のバターニングを避け、
熱処理を施したい部分と同一の単一な構造とすることが
望ましい。場合によっては、ウェハ内部にそのような部
分を設は雌いときに、ウェハ近傍に別個のモニタ材料を
置き、該モニタ材料を測定することも右投となる。とく
に、透過光９反射光を輻射光と合せて、あるいは単独に
温度モニタとする場合はそうである。
れる部分（ウェハ中心部とは限らない）あるいは、検出
器に到達する光の源となる部分のバターニングを避け、
熱処理を施したい部分と同一の単一な構造とすることが
望ましい。場合によっては、ウェハ内部にそのような部
分を設は雌いときに、ウェハ近傍に別個のモニタ材料を
置き、該モニタ材料を測定することも右投となる。とく
に、透過光９反射光を輻射光と合せて、あるいは単独に
温度モニタとする場合はそうである。
また、加熱源から出る光がモニタリングを妨害するもの
である場合には、第１図に示したシャッター１３等で瞬
時（０，１−０，２程度度）加熱源から出る光を遮断し
、その間にモニタリングを行なうことも口」能であるこ
とを付■しておく。
である場合には、第１図に示したシャッター１３等で瞬
時（０，１−０，２程度度）加熱源から出る光を遮断し
、その間にモニタリングを行なうことも口」能であるこ
とを付■しておく。
本発明によれば、０．１程度度以下の応答速度で、熱動
］！ｌ！過程にある被処理ウェハの状態を非接触でモニ
タすることができ１秒オーダーの短時間熱処理に於て重
要であるところの、必要最小限の熱処理が完了したこと
を迅速に検知し、１秒以内の誤差で処理を終了させるこ
とができるので、短時間熱処理の制御確度を向上させる
との効果がある。
］！ｌ！過程にある被処理ウェハの状態を非接触でモニ
タすることができ１秒オーダーの短時間熱処理に於て重
要であるところの、必要最小限の熱処理が完了したこと
を迅速に検知し、１秒以内の誤差で処理を終了させるこ
とができるので、短時間熱処理の制御確度を向上させる
との効果がある。
第１図は本発明に係わる短時間熱処理装置の実施例を示
す装置構成概略図、第２図は透過光強度測定による合金
化過程のモニタリング例を示す図、第３図は散乱光強度
測定による結晶性回復過程のモニタリング例を示す図で
ある。
す装置構成概略図、第２図は透過光強度測定による合金
化過程のモニタリング例を示す図、第３図は散乱光強度
測定による結晶性回復過程のモニタリング例を示す図で
ある。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ランプ光、ヒータ熱輻射、電子線、マイクロ波を加
熱源とする枚葉式熱処理装置を用いて、被処理ウェハ材
料の一部分またはその近傍にあるモニタ材料を透過した
光、或は、該材料表面からの反射光、散乱光のスペクト
ル中、該材料の変成、変質に係わるバンド領域にある光
強度又はその変化率の値が所定の値になるように、処理
の停止を含む熱処理の設定条件を制御することを特徴と
する半導体の熱処理制御方法。 ２、前記モニタ材料が熱処理を施さんとするウェハの一
部と同一の構造からなることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の半導体の熱処理制御方法。 ３、前記透過光、反射光及び散乱光もしくは、前記ウェ
ハ材料あるいはモニタ材料表面からの輻射光の測定を同
時に２つ以上組合せてモニタリングを行なうことを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の半導体の熱処理制御
方法。 ４、前記熱処理装置の加熱源がランプであつて、前記測
定対象とするバンド領域にある光を含んでいる場合に、
ランプの光を瞬時遮断した間に、上記測定を行なうこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体の熱処
理制御方法。 ５、前記熱処理装置の加熱源がランプもしくはヒーター
であつて、前記透過光の測定対象とするバンド領域にあ
る光を含んでいる場合に、前記加熱源を透過光測定の光
源として用いることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の半導体の熱処理制御方法。 ６、前記透過光、反射光、散乱光の光源として、主たる
加熱源とは別個の光源を用いることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の半導体の熱処理制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15523284A JPS6135516A (ja) | 1984-07-27 | 1984-07-27 | 半導体の熱処理制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15523284A JPS6135516A (ja) | 1984-07-27 | 1984-07-27 | 半導体の熱処理制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6135516A true JPS6135516A (ja) | 1986-02-20 |
Family
ID=15601418
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15523284A Pending JPS6135516A (ja) | 1984-07-27 | 1984-07-27 | 半導体の熱処理制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6135516A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62194138A (ja) * | 1986-02-20 | 1987-08-26 | Mitsubishi Electric Corp | 浴室用換気扇の自動運転装置 |
| JPS62266385A (ja) * | 1986-05-12 | 1987-11-19 | 光洋精工株式会社 | ランプアニ−ル炉の温度制御装置 |
| EP0367624A2 (en) * | 1988-11-03 | 1990-05-09 | Lasa Industries, Inc. | Method and apparatus for laser process control |
-
1984
- 1984-07-27 JP JP15523284A patent/JPS6135516A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62194138A (ja) * | 1986-02-20 | 1987-08-26 | Mitsubishi Electric Corp | 浴室用換気扇の自動運転装置 |
| JPS62266385A (ja) * | 1986-05-12 | 1987-11-19 | 光洋精工株式会社 | ランプアニ−ル炉の温度制御装置 |
| EP0367624A2 (en) * | 1988-11-03 | 1990-05-09 | Lasa Industries, Inc. | Method and apparatus for laser process control |
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