JPS6060713A - 赤外線加熱方法 - Google Patents
赤外線加熱方法Info
- Publication number
- JPS6060713A JPS6060713A JP58169987A JP16998783A JPS6060713A JP S6060713 A JPS6060713 A JP S6060713A JP 58169987 A JP58169987 A JP 58169987A JP 16998783 A JP16998783 A JP 16998783A JP S6060713 A JPS6060713 A JP S6060713A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- heating
- annealing process
- furnace
- power
- 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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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/38—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials characterised by treatments done after the formation of the materials
- H10P14/3802—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth
Landscapes
- Recrystallisation Techniques (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】
イ、産業上の利用分野
この発明は半導体ウェー八を赤外線ランプで高温加熱す
る装置等に利用される赤外線加熱方法に関する。
る装置等に利用される赤外線加熱方法に関する。
口、従来技術
例えば半導体ウェー八を赤外線で加熱するには、イオン
注入後やポリシリコン層形成後のアニール処理の他に、
ポリシリコン層の低抵抗化、再結晶化、半導体ウェーハ
表裏面へのアルミニウム等のメタルのシンタリング（焼
結）やアロイ合金化などがあり、このような赤外線加熱
手段には一般に電気炉が使用されている。しかし、最近
の半導体技術における素子のＶＬＳ Ｉ化による高密度
・高精度化に伴い電気炉による加熱では半導体ウェーハ
内での高濃度不純物領域における不純物の電気的活性化
などに限界が見え始めている。
注入後やポリシリコン層形成後のアニール処理の他に、
ポリシリコン層の低抵抗化、再結晶化、半導体ウェーハ
表裏面へのアルミニウム等のメタルのシンタリング（焼
結）やアロイ合金化などがあり、このような赤外線加熱
手段には一般に電気炉が使用されている。しかし、最近
の半導体技術における素子のＶＬＳ Ｉ化による高密度
・高精度化に伴い電気炉による加熱では半導体ウェーハ
内での高濃度不純物領域における不純物の電気的活性化
などに限界が見え始めている。
そこで新しいアニール法としてレーザアニール法や電子
ビームアニール法、赤外線アニール法などが文献等で報
告され、その中で半導体ウェーへのように広面積のもの
を同時に均一加熱するに有効で実用段階に入っているも
のに赤外線アニール法がある。この赤外線アニール法に
よる半導体ウェーハアニール装置例を第１図及び第２図
により説明すると、（１）は加熱炉、（２）及び（３）
は加熱炉（１）内の上部及び下部に設置した赤外線ラン
プ群で、例えば上部赤外線ランプ群（２）は４灯の直線
状赤外線うンプ（４）（４）−を並列配置したものであ
り、下部赤外線ランプ群（３）は５灯の直線状赤外線ラ
ンプ（４）（４）−・を並列配置したものである。（５
）及び（６）は上部及び下部赤外線ランプ群（２）、（
３）の上方及び下方に配置された反射ブロックで、上部
反射ブロック（５）の下面には４列の、下部反射ブロッ
ク（６）の上面には５列の横断面放物線形の樋状反射鏡
（７）（７）−が形成されて各々の焦点位置に１灯ずつ
の赤外線ランプ（４）（４）−−一一一が設置される。
ビームアニール法、赤外線アニール法などが文献等で報
告され、その中で半導体ウェーへのように広面積のもの
を同時に均一加熱するに有効で実用段階に入っているも
のに赤外線アニール法がある。この赤外線アニール法に
よる半導体ウェーハアニール装置例を第１図及び第２図
により説明すると、（１）は加熱炉、（２）及び（３）
は加熱炉（１）内の上部及び下部に設置した赤外線ラン
プ群で、例えば上部赤外線ランプ群（２）は４灯の直線
状赤外線うンプ（４）（４）−を並列配置したものであ
り、下部赤外線ランプ群（３）は５灯の直線状赤外線ラ
ンプ（４）（４）−・を並列配置したものである。（５
）及び（６）は上部及び下部赤外線ランプ群（２）、（
３）の上方及び下方に配置された反射ブロックで、上部
反射ブロック（５）の下面には４列の、下部反射ブロッ
ク（６）の上面には５列の横断面放物線形の樋状反射鏡
（７）（７）−が形成されて各々の焦点位置に１灯ずつ
の赤外線ランプ（４）（４）−−一一一が設置される。
（８）は上下の各赤外線ランプ群（２）、（３）の中間
に適宜搬入される被加熱物である半導体ウェーハ、（９
）は半導体ウェーハ（８）を保持して加熱炉（１）の内
外に搬入・搬出する石英製ホルダーである。
に適宜搬入される被加熱物である半導体ウェーハ、（９
）は半導体ウェーハ（８）を保持して加熱炉（１）の内
外に搬入・搬出する石英製ホルダーである。
半導体ウェーハ（８）のアニールに上部赤外線ランプ群
（２）の各赤外線ランプ（４）（４）−および下部赤外
線ランプ群（３）の各赤外線ランプ（４）（４）−・−
を同一パワーで同時点灯させることにより表裏両面を同
時に、又は順次に所定の温度まで輻射加熱して行われる
。アニール処理が完了すると各赤外線ランプ（４）（４
）−−一一一を消灯して加熱炉（１）から処理済み半導
体ウェーハ（８）を取出し、次に新しい半導体ウェーハ
（８）を加熱炉（１）内に搬入して上述動作が繰り返さ
れる。
（２）の各赤外線ランプ（４）（４）−および下部赤外
線ランプ群（３）の各赤外線ランプ（４）（４）−・−
を同一パワーで同時点灯させることにより表裏両面を同
時に、又は順次に所定の温度まで輻射加熱して行われる
。アニール処理が完了すると各赤外線ランプ（４）（４
）−−一一一を消灯して加熱炉（１）から処理済み半導
体ウェーハ（８）を取出し、次に新しい半導体ウェーハ
（８）を加熱炉（１）内に搬入して上述動作が繰り返さ
れる。
ハ８発明が解決しようとする問題点
ところで、半導体ウェーハ（８）のアニール処理時にお
ける赤外線ランプ（４）（４Ｌ−の点灯は１回のアニー
ル処理毎に同一パターンの電力・時間コントロールで行
われている。しかし、この１パターンの加熱方法は制御
的・装置的に容易であるが、アニール用加熱炉（１）内
における加熱方法としては次の問題があった。
ける赤外線ランプ（４）（４Ｌ−の点灯は１回のアニー
ル処理毎に同一パターンの電力・時間コントロールで行
われている。しかし、この１パターンの加熱方法は制御
的・装置的に容易であるが、アニール用加熱炉（１）内
における加熱方法としては次の問題があった。
即ち、アニール用加熱炉（１）は小さな限られた熱容量
を持つため、前回のアニール処理時に発生した熱が十分
に発散されず一部が炉内に籠って、短時間後に行われる
次回のアニール処理時における炉内温度の初期値が前回
の初期値より高くなることがある。逆に前回のアニール
処理完了後、長い時間放置すると次回のアニール処理時
の炉内温度の初期値は前回の初期値より低くなることが
ある。このように毎回のアニール処理時の炉内温度の初
期値に差があって毎回同一パターンで加熱すると、炉内
温度の初期値の差に応じ毎回のアニール処理温度に差が
生じて半導体ウェーハ（８）のアニール不良を招き、こ
れが赤外線アニール法の信頼性を低下させていた。
を持つため、前回のアニール処理時に発生した熱が十分
に発散されず一部が炉内に籠って、短時間後に行われる
次回のアニール処理時における炉内温度の初期値が前回
の初期値より高くなることがある。逆に前回のアニール
処理完了後、長い時間放置すると次回のアニール処理時
の炉内温度の初期値は前回の初期値より低くなることが
ある。このように毎回のアニール処理時の炉内温度の初
期値に差があって毎回同一パターンで加熱すると、炉内
温度の初期値の差に応じ毎回のアニール処理温度に差が
生じて半導体ウェーハ（８）のアニール不良を招き、こ
れが赤外線アニール法の信頼性を低下させていた。
上記問題の解決策として、加熱炉（１）内外に強力な冷
却手段を装備させて１回のアニール処理毎に炉内を高速
冷却して一定温度にしてから次のアニール処理を開始す
る炉内温度コントロールが考えられる。しかし、これで
は装備的に大掛りとなり、而も毎回のアニール処理の時
間間隔を大きくとる必要があって作業インデックス的に
不利である。また別の解決策として、炉内の温度を逐一
検出し、この検出信号から赤外線ランプ（４）（４）−
・の点灯時間をコントロールして半導体ウェーハ（８）
の加熱温度を一定に保つことが考えられるが、この場合
は１回のアニール処理における半導体ウェーハ（８）の
加熱上昇時間が数秒以下と短いため、この短時間内の炉
内温度の変化に十分に追従する極めて応答性の良い温度
センサが現存せず実行不可能である。
却手段を装備させて１回のアニール処理毎に炉内を高速
冷却して一定温度にしてから次のアニール処理を開始す
る炉内温度コントロールが考えられる。しかし、これで
は装備的に大掛りとなり、而も毎回のアニール処理の時
間間隔を大きくとる必要があって作業インデックス的に
不利である。また別の解決策として、炉内の温度を逐一
検出し、この検出信号から赤外線ランプ（４）（４）−
・の点灯時間をコントロールして半導体ウェーハ（８）
の加熱温度を一定に保つことが考えられるが、この場合
は１回のアニール処理における半導体ウェーハ（８）の
加熱上昇時間が数秒以下と短いため、この短時間内の炉
内温度の変化に十分に追従する極めて応答性の良い温度
センサが現存せず実行不可能である。
二０問題点を解決するための手段
本発明は上記問題点に鑑み、これの解決手段として加熱
炉内に温度センサを配置してこれの電気的出力にて、例
えば加熱開始時の炉内温度を検出し、この検出信号に応
じ加熱炉内に設置した赤外線ランプに加える電力を増減
制御することを特徴とする。このようにすると加熱開始
時の炉内温度に差が在っても、この差を補正する如く赤
外線ランプは自動調整されたエネルギーで点灯して被加
熱物を所定の処理温度まで加熱する。また温度センサは
炉内温度を逐一検出するのでは無く、加熱開始時の一時
点での炉内温度を検出するだけでよいので応答性の優劣
はあまり問題にならず、実用化が容易である。
炉内に温度センサを配置してこれの電気的出力にて、例
えば加熱開始時の炉内温度を検出し、この検出信号に応
じ加熱炉内に設置した赤外線ランプに加える電力を増減
制御することを特徴とする。このようにすると加熱開始
時の炉内温度に差が在っても、この差を補正する如く赤
外線ランプは自動調整されたエネルギーで点灯して被加
熱物を所定の処理温度まで加熱する。また温度センサは
炉内温度を逐一検出するのでは無く、加熱開始時の一時
点での炉内温度を検出するだけでよいので応答性の優劣
はあまり問題にならず、実用化が容易である。
ホ、実施例
本発明を第１図及び第２図のアニール装置における加熱
方法に適用した具体的実施装置例を第３図を参照しなが
ら説明する。第３図において、（１０）は共通電源、（
１１）は共通電源（１０）から各赤外線ランプ群（２）
、（３）に供給される電力量の初期値を決めるプログラ
マ、（１２）はプログラマ（１１）のプログラム設定器
、（１３）は後述の演算回路、（１４）、（１５）は演
算回路（１３）から供給される共通電力量を各赤外線ラ
ンプ群（２）、（３）毎に分けて手動調整する電力比設
定器、（１６）、（１７）は各赤外線ランプ群（２）、
（３）の入力ゲートであるサイリスク、（１８）、（１
９）は各赤外線ランプ群（２）、（３）に供給される電
力を電力比設定器（１４）、（１５）で設定された値に
保持する電力コントローラである。（２０）は加熱炉（
１）内に設置された温度センサ、例えば熱電対で、その
電気出力は演算回路（１３）に送られる。
方法に適用した具体的実施装置例を第３図を参照しなが
ら説明する。第３図において、（１０）は共通電源、（
１１）は共通電源（１０）から各赤外線ランプ群（２）
、（３）に供給される電力量の初期値を決めるプログラ
マ、（１２）はプログラマ（１１）のプログラム設定器
、（１３）は後述の演算回路、（１４）、（１５）は演
算回路（１３）から供給される共通電力量を各赤外線ラ
ンプ群（２）、（３）毎に分けて手動調整する電力比設
定器、（１６）、（１７）は各赤外線ランプ群（２）、
（３）の入力ゲートであるサイリスク、（１８）、（１
９）は各赤外線ランプ群（２）、（３）に供給される電
力を電力比設定器（１４）、（１５）で設定された値に
保持する電力コントローラである。（２０）は加熱炉（
１）内に設置された温度センサ、例えば熱電対で、その
電気出力は演算回路（１３）に送られる。
演算回路（１３）は半導体ウェーハ（８）のアニール処
理を始める時の加熱炉（１）内の温度ＴＸと予め設定さ
れた基準温度ＴＯの差に比例して電力比設定器（１４）
、（１５）に供給される共通電力量を演算する回路で、
加熱処理時の炉内初期温度Ｔｘは熱電対（２０）で与え
られる。
理を始める時の加熱炉（１）内の温度ＴＸと予め設定さ
れた基準温度ＴＯの差に比例して電力比設定器（１４）
、（１５）に供給される共通電力量を演算する回路で、
加熱処理時の炉内初期温度Ｔｘは熱電対（２０）で与え
られる。
例えば、いま炉内温度Ｔｘが基準のＴｏであり、この時
演算回路（１３）の入力電力Ｗを一定時間出力して１回
のアニール処理を行うとする。
演算回路（１３）の入力電力Ｗを一定時間出力して１回
のアニール処理を行うとする。
この状態で２回目のアニール処理を行う時の初期の炉内
温度ＴｘがＴＯより高い場合はＴｏ−ＴｘＯ差に比例し
た割合で供給電力Ｗを減少させ、逆にＴｘがＴｏより低
い場合はＴ ｘ −Ｔ 。
温度ＴｘがＴＯより高い場合はＴｏ−ＴｘＯ差に比例し
た割合で供給電力Ｗを減少させ、逆にＴｘがＴｏより低
い場合はＴ ｘ −Ｔ 。
の差に比例した割合で供給電力Ｗを増大させて一定時間
出力し、半導体ウェーハ（８）を所定の温度まで加熱す
る。このようにするとアニール処理毎に炉内温度は初期
値ＴＸに応じた温度上昇勾配で一定値まで一定時間で上
昇し、従って常に同一条件下での良好なアニール処理が
実行できる。
出力し、半導体ウェーハ（８）を所定の温度まで加熱す
る。このようにするとアニール処理毎に炉内温度は初期
値ＴＸに応じた温度上昇勾配で一定値まで一定時間で上
昇し、従って常に同一条件下での良好なアニール処理が
実行できる。
尚、本発明は、その温度センサを、加熱開始時の炉内温
度検出専用に用いる必要はなく、例えば、加熱開始後の
一定時間後から検出するように設定してもよい。また本
発明は、半導体ウェーハのアニール装置における赤外線
加熱方法に限るものではない。
度検出専用に用いる必要はなく、例えば、加熱開始後の
一定時間後から検出するように設定してもよい。また本
発明は、半導体ウェーハのアニール装置における赤外線
加熱方法に限るものではない。
へ０発明の効果
以上の如く、本発明によれば加熱処理を繰り返し行う場
合、加熱炉内の温度の初期値が異なっていても、これを
温度センサで検出して赤外線ランプへの供給電力を制御
する簡単な回路の追加だけで十分に補正して加熱処理を
続行させることができ、各種加熱処理の信頼性改善が計
れる。また温度センサは加熱処理時の初期の炉内温度の
みを検出し出力するものでよいので応答性がほとんど問
題にならず、広範囲の温度セン号が適用できて実用的価
値の高い赤外線加熱方法が提供できる。
合、加熱炉内の温度の初期値が異なっていても、これを
温度センサで検出して赤外線ランプへの供給電力を制御
する簡単な回路の追加だけで十分に補正して加熱処理を
続行させることができ、各種加熱処理の信頼性改善が計
れる。また温度センサは加熱処理時の初期の炉内温度の
みを検出し出力するものでよいので応答性がほとんど問
題にならず、広範囲の温度セン号が適用できて実用的価
値の高い赤外線加熱方法が提供できる。
第１図は赤外線加熱装置の一例を示す概略断面図、第２
図は第１図のＡ−Ａ線に沿う断面図、第３図は本発明を
説明するための赤外線加熱回路別図である。 （１）−加熱炉、（４）−赤外線ランプ、（８） −被
加熱物、（２０） −・温度センサ。 第１図 県２図 郷３＠
図は第１図のＡ−Ａ線に沿う断面図、第３図は本発明を
説明するための赤外線加熱回路別図である。 （１）−加熱炉、（４）−赤外線ランプ、（８） −被
加熱物、（２０） −・温度センサ。 第１図 県２図 郷３＠
Claims (1)
- （１） 加熱炉内に設置した赤外線ランプより発生させ
る赤外線にて、前記加熱炉内に搬入された被加熱物を所
定の熱処理温度まで加熱するに際し、加熱炉内に温度セ
ンサを設置し、加熱開始時の加熱炉内温度を検出してそ
の検出信号に応じ前記赤外線ランプに加える電力を制御
することを特徴とする赤外線加熱方法。′
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58169987A JPS6060713A (ja) | 1983-09-13 | 1983-09-13 | 赤外線加熱方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58169987A JPS6060713A (ja) | 1983-09-13 | 1983-09-13 | 赤外線加熱方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6060713A true JPS6060713A (ja) | 1985-04-08 |
Family
ID=15896493
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58169987A Pending JPS6060713A (ja) | 1983-09-13 | 1983-09-13 | 赤外線加熱方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6060713A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6298722A (ja) * | 1985-10-25 | 1987-05-08 | Koyo Seiko Co Ltd | 光加熱装置の温度制御装置 |
| JPS62264847A (ja) * | 1986-05-08 | 1987-11-17 | Honda Motor Co Ltd | 左右対称なワ−クのｎｃ加工制御方法 |
| 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 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4948572A (ja) * | 1972-09-12 | 1974-05-10 |
-
1983
- 1983-09-13 JP JP58169987A patent/JPS6060713A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4948572A (ja) * | 1972-09-12 | 1974-05-10 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6298722A (ja) * | 1985-10-25 | 1987-05-08 | Koyo Seiko Co Ltd | 光加熱装置の温度制御装置 |
| JPS62264847A (ja) * | 1986-05-08 | 1987-11-17 | Honda Motor Co Ltd | 左右対称なワ−クのｎｃ加工制御方法 |
| 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 |
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