JPS6215816A - 赤外線加熱装置 - Google Patents
赤外線加熱装置Info
- Publication number
- JPS6215816A JPS6215816A JP15459285A JP15459285A JPS6215816A JP S6215816 A JPS6215816 A JP S6215816A JP 15459285 A JP15459285 A JP 15459285A JP 15459285 A JP15459285 A JP 15459285A JP S6215816 A JPS6215816 A JP S6215816A
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- JP
- Japan
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- susceptor
- infrared
- temperature
- semiconductor wafer
- radiation thermometer
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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】
産業上の利用分野
本発明は、半導体工業で利用される半導体ウニ・・の赤
外線加熱装置の温度制御に関するものである。
外線加熱装置の温度制御に関するものである。
従来の技術
半導体工業において利用される半導体ウエノ・の赤外線
加熱装置に気相成長装置がある。この装置は、反応ガス
分子を半導体ウエノ・表面で熱により分解析出させ、多
結晶シリコン等の薄膜を形成させるものであるが、こう
して形成される薄膜の堆積速度及び膜質は、ウエノ・の
表面温度に大きく影響される。従って、良質の気相成長
膜を再現性よく得るためては、ウェハ表面の温度を均一
に保持するとともに、高精度の温度制御が必要となる。
加熱装置に気相成長装置がある。この装置は、反応ガス
分子を半導体ウエノ・表面で熱により分解析出させ、多
結晶シリコン等の薄膜を形成させるものであるが、こう
して形成される薄膜の堆積速度及び膜質は、ウエノ・の
表面温度に大きく影響される。従って、良質の気相成長
膜を再現性よく得るためては、ウェハ表面の温度を均一
に保持するとともに、高精度の温度制御が必要となる。
従来からの温度制御手段として、一定パワーを負荷する
方式（オープンループ制御）と、装置内の温度を検知し
ての温度制御方式（クローズループ制御）がある。前者
においては、温度安定化までに時間がかかり、一定温度
になったとしても温度題があった。一方、後者のクロー
ズループ制御では、温度検出に熱電対を用いた場合熱電
対による汚染、接触不良、溝外光の直接吸収による影響
等の問題があった。温度検出に赤外線輻射温度計を用い
る場合には、汚染することはないが、赤外線ランプの波
長（０，４μｍ〜４μｍ）と測定波長がオーバラップし
ていれば、赤外線ランプの直接光または反射光を受ける
場合測定不可能になる。この影響をさけるため、測定波
長を長波長側（４μｍ以上）にずらした場合、石英ガラ
スで吸収され、石英チャンバ外からの温度測定が不能と
なる。
方式（オープンループ制御）と、装置内の温度を検知し
ての温度制御方式（クローズループ制御）がある。前者
においては、温度安定化までに時間がかかり、一定温度
になったとしても温度題があった。一方、後者のクロー
ズループ制御では、温度検出に熱電対を用いた場合熱電
対による汚染、接触不良、溝外光の直接吸収による影響
等の問題があった。温度検出に赤外線輻射温度計を用い
る場合には、汚染することはないが、赤外線ランプの波
長（０，４μｍ〜４μｍ）と測定波長がオーバラップし
ていれば、赤外線ランプの直接光または反射光を受ける
場合測定不可能になる。この影響をさけるため、測定波
長を長波長側（４μｍ以上）にずらした場合、石英ガラ
スで吸収され、石英チャンバ外からの温度測定が不能と
なる。
そこで、上記の欠点を改善するものとして、例えば特開
昭５９−１１２６１１号公報に示されるように、サセプ
ターの裏面より加熱して、サセプター上方に設置した赤
外線輻射温度計により半導体ウェハの温度を測定する方
法が提案されている。
昭５９−１１２６１１号公報に示されるように、サセプ
ターの裏面より加熱して、サセプター上方に設置した赤
外線輻射温度計により半導体ウェハの温度を測定する方
法が提案されている。
かかる装置を第３図に示す。反応室１の内部には、半導
体ウエノ・２を載置するサセプター３がサセプター支持
体４で支持されており、反応室の底部は透明石英ガラス
５で構成され、その下方に赤外線ランプ６が設置されて
いる。また、反応室１の上部中央は、透明石英からなる
覗き息子で構成され、その上方より赤外線輻射温度計８
が覗き窓７を介して半導体ウニ・１１を覗くよう設置さ
れている。
体ウエノ・２を載置するサセプター３がサセプター支持
体４で支持されており、反応室の底部は透明石英ガラス
５で構成され、その下方に赤外線ランプ６が設置されて
いる。また、反応室１の上部中央は、透明石英からなる
覗き息子で構成され、その上方より赤外線輻射温度計８
が覗き窓７を介して半導体ウニ・１１を覗くよう設置さ
れている。
反応室１の側壁には反応ガ誠供給口９と排出口１０が設
けられている。
けられている。
発明が解決しようとする問題点
しかしながら上記のような構成では、半導体ウェハの温
度を均一にするとともに反応ガスを半導体ウニ・・の全
面に均等に接触させるだめに不可欠な、サセプターの回
転を得るためには、サセプターをターンテーブルとし、
サセプターの周辺部又はサセプターに固定されサセプタ
ーと同軸に回転する円板状部材の周辺部に、歯車等を接
触させて回転駆動させることが必要になり、次のような
問題点を生ずる。
度を均一にするとともに反応ガスを半導体ウニ・・の全
面に均等に接触させるだめに不可欠な、サセプターの回
転を得るためには、サセプターをターンテーブルとし、
サセプターの周辺部又はサセプターに固定されサセプタ
ーと同軸に回転する円板状部材の周辺部に、歯車等を接
触させて回転駆動させることが必要になり、次のような
問題点を生ずる。
（１）サセプターとサセプター支持体の間の回転摺動部
や歯車等の接触部からダストが発生し易く、半導体ウニ
・・上に不純物として付着する。
や歯車等の接触部からダストが発生し易く、半導体ウニ
・・上に不純物として付着する。
（２）サセプターを回転させるための歯車等をサセプタ
ー支持体の上方すなわち反応室側に配すると、反応ガス
の流れが乱れて膜厚の均一性に影響し、赤外線ランプ側
に配すると加熱の均一性に影響を与える。
ー支持体の上方すなわち反応室側に配すると、反応ガス
の流れが乱れて膜厚の均一性に影響し、赤外線ランプ側
に配すると加熱の均一性に影響を与える。
（３）歯車等にも反応物が付着し、それが堆積して落下
し、半導体ウェハに付着するおそれがある。
し、半導体ウェハに付着するおそれがある。
そこで本発明は、サセプターを回転させた場合でも精度
のよい温度制御を可能にして、膜厚および膜質の均一性
、再現性のすぐれた気相成長膜を形成できる半導体ウニ
・・の赤外線加熱装置を提供するものである。
のよい温度制御を可能にして、膜厚および膜質の均一性
、再現性のすぐれた気相成長膜を形成できる半導体ウニ
・・の赤外線加熱装置を提供するものである。
問題点を解決するための手段
上記問題点を解決するために本発明の赤外線加熱装置は
、赤外線ランプを半導体ウエノ・を載置するサセプター
の上方に設け、サセプターを、内部に貫通孔を有し回転
手段を備えたサセプター回転軸で保持し、サセプター回
転軸の下方に設けた赤外線輻射温度計でサセプター回転
軸の貫通孔を介して、サセプターあるいは半導体ウエノ
１の温度を測定する構成にしたものである。
、赤外線ランプを半導体ウエノ・を載置するサセプター
の上方に設け、サセプターを、内部に貫通孔を有し回転
手段を備えたサセプター回転軸で保持し、サセプター回
転軸の下方に設けた赤外線輻射温度計でサセプター回転
軸の貫通孔を介して、サセプターあるいは半導体ウエノ
１の温度を測定する構成にしたものである。
作 用
本発明は上記した構成によって、赤外線ランプの直接光
および半導体ウェハ等の反射光を受けずに、サセプター
あるいは半導体ウェハの温度が測定できるため、正確な
温度制御が可能になるとともに、サセプターを回転でき
るため、形成した気相成長膜の膜厚および膜質の均一性
も良好なものとなる。
および半導体ウェハ等の反射光を受けずに、サセプター
あるいは半導体ウェハの温度が測定できるため、正確な
温度制御が可能になるとともに、サセプターを回転でき
るため、形成した気相成長膜の膜厚および膜質の均一性
も良好なものとなる。
実施例
以下、本発明の一実施例の気相成長装置について図面を
参照しながら説明する。
参照しながら説明する。
第１図は、本発明の気相成長装置の断面図である。
第１図におりて、反応室１１は、内部に水冷溝（図示せ
ず）が施されたステンレスよシなる壁面部材１２と、上
部に設けた透明石英プレート１３とから構成され、前記
壁面部材１２の底部中央は突出しており、その最下部は
透明石英製の測温窓１４が設けられている。上記透明石
英プレート１３と測温窓１４は、○リング等の既知のガ
スシール手段を介して、壁面部材１２に固定されている
。
ず）が施されたステンレスよシなる壁面部材１２と、上
部に設けた透明石英プレート１３とから構成され、前記
壁面部材１２の底部中央は突出しており、その最下部は
透明石英製の測温窓１４が設けられている。上記透明石
英プレート１３と測温窓１４は、○リング等の既知のガ
スシール手段を介して、壁面部材１２に固定されている
。
前記壁面部材１２の側壁一端には、図示しない反応ガス
供給装置と接続した反応ガス供給口１５を設け、他端に
は図示しないロータリーポンプなどの真空排気装置と連
結した排気口１６が設けである。まだ、前記反応室１１
には、半導体ウエノ・１７を載置するＳｉＣでコーティ
ングされたグラファイトよりなるサセプター１８が設置
され、このサセプター１８は、石英製のサセプター回転
軸１９で支持されている。このサセプター回転軸１９は
回転可能に壁面部材１２の底壁突出部に挿入されておシ
、サセプター回転軸１９を回転させる手段は以下に示す
構成になっている。即ち、前記サセプター回転軸１９の
下端外周には磁石２０が取付けられ、前記測温窓１４の
下方には磁石２ｏとの間で磁気継手を構成する磁石２１
がギヤ２２と一体となって設けられており、その横手に
設けた駆動モータ２３とギヤ２４により磁石２１は回転
自在になっている。なお、サセプター回転軸１９、磁石
２０．ギヤ２２および磁石２１はすべて中央に貫通孔を
有しており、磁石２１の下方に備えた赤外線輻射温度計
２５は、これらの貫通孔を通してサセプター１８の裏面
を覗けるようになっている。
供給装置と接続した反応ガス供給口１５を設け、他端に
は図示しないロータリーポンプなどの真空排気装置と連
結した排気口１６が設けである。まだ、前記反応室１１
には、半導体ウエノ・１７を載置するＳｉＣでコーティ
ングされたグラファイトよりなるサセプター１８が設置
され、このサセプター１８は、石英製のサセプター回転
軸１９で支持されている。このサセプター回転軸１９は
回転可能に壁面部材１２の底壁突出部に挿入されておシ
、サセプター回転軸１９を回転させる手段は以下に示す
構成になっている。即ち、前記サセプター回転軸１９の
下端外周には磁石２０が取付けられ、前記測温窓１４の
下方には磁石２ｏとの間で磁気継手を構成する磁石２１
がギヤ２２と一体となって設けられており、その横手に
設けた駆動モータ２３とギヤ２４により磁石２１は回転
自在になっている。なお、サセプター回転軸１９、磁石
２０．ギヤ２２および磁石２１はすべて中央に貫通孔を
有しており、磁石２１の下方に備えた赤外線輻射温度計
２５は、これらの貫通孔を通してサセプター１８の裏面
を覗けるようになっている。
また透明石英プレート１３の上方には赤外線ランプ２６
が設置されている。
が設置されている。
上記構成による気相成長装置において、その動作を多結
晶シリコンの成長気相成長装置に適用した場合を例にと
り説明する。まず、半導体ウエノ・１７をサセプター１
８の上面に載置する。次に駆動モータ２３を作動させギ
ヤ２４．２２を連絡して磁石２１を回転させると、磁石
２０およびサセプター回転軸１９を介してサセプター１
８が回転する。さらに、反応室１１の空気を排気した後
、モノシラン等の反応ガスを所定の圧力で反応ガス供給
口１５から反応室１１に導入する。この際、半導体ウェ
ハ１７を６００°Ｃ以上の所望の温度に
１加熱するため、サセプター１８の裏面温度を赤外線輻
射温度計２６で測定し、赤外線ランプ２６に供給する電
力パワーを制御する。この場合、半導体ウェハ１７に比
ベサセプタ−１８は赤外光に対する吸収率が高く、熱容
量が大きいために、半導体ウェハ１７はサセプター１８
とほぼ同じ温度になり、また、赤外線輻射温度計２５は
赤外線ランプ自身の赤外光を直接受けることがないので
測定した温度は大略半導体ウェハの温度とほぼ同じ温度
を示していることになる。以上のことより高精度の温度
制御が可能になり、膜厚および膜質の均一性、再現性の
すぐれた多結晶シリコンを成長させることができるので
ある。事実、オープンループ制御では成長させた多結晶
シリコンの膜厚再現性（連続４回成長時）が±１２チで
あったものが、本発明の温度制御方式に変えることによ
り±４％と飛躍的に向上した。また、サセプターを回転
させずに成長させた多結晶シリコンの膜厚均一性が±１
ｏチであったものが、サセプターに回転機構を持たせる
ことで±５優に改善することができた。
晶シリコンの成長気相成長装置に適用した場合を例にと
り説明する。まず、半導体ウエノ・１７をサセプター１
８の上面に載置する。次に駆動モータ２３を作動させギ
ヤ２４．２２を連絡して磁石２１を回転させると、磁石
２０およびサセプター回転軸１９を介してサセプター１
８が回転する。さらに、反応室１１の空気を排気した後
、モノシラン等の反応ガスを所定の圧力で反応ガス供給
口１５から反応室１１に導入する。この際、半導体ウェ
ハ１７を６００°Ｃ以上の所望の温度に
１加熱するため、サセプター１８の裏面温度を赤外線輻
射温度計２６で測定し、赤外線ランプ２６に供給する電
力パワーを制御する。この場合、半導体ウェハ１７に比
ベサセプタ−１８は赤外光に対する吸収率が高く、熱容
量が大きいために、半導体ウェハ１７はサセプター１８
とほぼ同じ温度になり、また、赤外線輻射温度計２５は
赤外線ランプ自身の赤外光を直接受けることがないので
測定した温度は大略半導体ウェハの温度とほぼ同じ温度
を示していることになる。以上のことより高精度の温度
制御が可能になり、膜厚および膜質の均一性、再現性の
すぐれた多結晶シリコンを成長させることができるので
ある。事実、オープンループ制御では成長させた多結晶
シリコンの膜厚再現性（連続４回成長時）が±１２チで
あったものが、本発明の温度制御方式に変えることによ
り±４％と飛躍的に向上した。また、サセプターを回転
させずに成長させた多結晶シリコンの膜厚均一性が±１
ｏチであったものが、サセプターに回転機構を持たせる
ことで±５優に改善することができた。
なお、本実施例では赤外線輻射温度計でサセプターの裏
面の温度を測定し温度制御を行なったが、第２図に示す
ようにサセプター２７も中心部に貫通孔をもたせ、半導
体ウニ・・２日の裏面温度を直接測定してもよい。また
、本実施例ではサセプターはＳｉＣコートのカーボンサ
セプターを用い、サセプター回転軸に石英を使用したが
それらの材質は上記実施例に用いたものに限定されず使
用可能である。また、本実施例において赤外線輻射温度
計はサセプターの下方に位置させ直接覗けるよう設置し
たが、光ファイバーを石英からなる保護管を通してサセ
プターの直下に導き、他の位置で測定することも可能で
ある。
面の温度を測定し温度制御を行なったが、第２図に示す
ようにサセプター２７も中心部に貫通孔をもたせ、半導
体ウニ・・２日の裏面温度を直接測定してもよい。また
、本実施例ではサセプターはＳｉＣコートのカーボンサ
セプターを用い、サセプター回転軸に石英を使用したが
それらの材質は上記実施例に用いたものに限定されず使
用可能である。また、本実施例において赤外線輻射温度
計はサセプターの下方に位置させ直接覗けるよう設置し
たが、光ファイバーを石英からなる保護管を通してサセ
プターの直下に導き、他の位置で測定することも可能で
ある。
また、本実施例では多結晶シリコンの気相成長装置に適
用したものであるが、他の薄膜形成用の気相成長装置、
アニール装置等にも適用できる。
用したものであるが、他の薄膜形成用の気相成長装置、
アニール装置等にも適用できる。
発明の効果
以上のように本発明は、赤外線ランプを上方に設け、回
転手段を有したサセプターの温度をサセプターの下方よ
り赤外線ランプの直接光を受けずに測定し温度制御を行
なうため、半導体ウエノ・の温度の均一性や反応ガスの
半導体ウエノ・への接触の均一性をそこなうことなく、
しかも高精度の温度制御が可能であり、例えば気相成長
装置に適用した場合、半導体ウェハ上に均一な膜を再現
性よく成長させることができるという効果を発揮するも
のである。
転手段を有したサセプターの温度をサセプターの下方よ
り赤外線ランプの直接光を受けずに測定し温度制御を行
なうため、半導体ウエノ・の温度の均一性や反応ガスの
半導体ウエノ・への接触の均一性をそこなうことなく、
しかも高精度の温度制御が可能であり、例えば気相成長
装置に適用した場合、半導体ウェハ上に均一な膜を再現
性よく成長させることができるという効果を発揮するも
のである。
第１図は本発明の一実施例の気相成長装置の正面断面図
、第２図は本発明の他の実施例に用いたサセプターの正
面断面図、第３図は従来の気相成長装置の正面断面図で
ある。 １７・・・・・・半導体ウェハ、１８・・・・・・サセ
プター、１９・・・・・・サセプター回転軸、２０．２
１・・・・・・磁石、２２ 、２４・・・・・・ギヤ、
２３・・・・・・駆動モータ、２６・・・・・・赤外線
輻射温度計、２６・・・・・・赤外線ランプ。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名＋ｒ
ｒ−−ｖ萼→ト→工八
、第２図は本発明の他の実施例に用いたサセプターの正
面断面図、第３図は従来の気相成長装置の正面断面図で
ある。 １７・・・・・・半導体ウェハ、１８・・・・・・サセ
プター、１９・・・・・・サセプター回転軸、２０．２
１・・・・・・磁石、２２ 、２４・・・・・・ギヤ、
２３・・・・・・駆動モータ、２６・・・・・・赤外線
輻射温度計、２６・・・・・・赤外線ランプ。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名＋ｒ
ｒ−−ｖ萼→ト→工八
Claims (2)
- （１）反応室の内部に位置し、半導体ウエハを載置する
サセプターと、前記反応室の外部に位置し、前記サセプ
ターの上方に設けた赤外線ランプと、内部に貫通孔を有
し前記サセプターを保持するサセプター回転軸と、前記
サセプターを回転させる手段と、前記サセプター回転軸
の下方に配置した赤外線輻射温度計とからなり、サセプ
ター回転軸の貫通孔を介して赤外線輻射温度計により、
サセプターもしくは半導体ウェハの温度を測定して温度
制御を行なうことを特徴とする赤外線加熱装置。 - （２）半導体ウェハの裏面が赤外線輻射温度計に対して
露出して支持するように、サセプターに貫通孔を設けた
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の赤外線加
熱装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15459285A JPS6215816A (ja) | 1985-07-12 | 1985-07-12 | 赤外線加熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15459285A JPS6215816A (ja) | 1985-07-12 | 1985-07-12 | 赤外線加熱装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6215816A true JPS6215816A (ja) | 1987-01-24 |
Family
ID=15587558
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15459285A Pending JPS6215816A (ja) | 1985-07-12 | 1985-07-12 | 赤外線加熱装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6215816A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63288041A (ja) * | 1987-05-20 | 1988-11-25 | Fujitsu Ltd | 気相成長膜表面の評価方法 |
| JPH0239525A (ja) * | 1988-07-29 | 1990-02-08 | Hitachi Ltd | 半導体熱処理装置 |
| US7978963B2 (en) | 2003-09-24 | 2011-07-12 | Tokyo Electron Limited | Thermal processing apparatus |
-
1985
- 1985-07-12 JP JP15459285A patent/JPS6215816A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63288041A (ja) * | 1987-05-20 | 1988-11-25 | Fujitsu Ltd | 気相成長膜表面の評価方法 |
| JPH0239525A (ja) * | 1988-07-29 | 1990-02-08 | Hitachi Ltd | 半導体熱処理装置 |
| US7978963B2 (en) | 2003-09-24 | 2011-07-12 | Tokyo Electron Limited | Thermal processing apparatus |
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