JPH0552445B2 - - Google Patents
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- JPH0552445B2 JPH0552445B2 JP17341584A JP17341584A JPH0552445B2 JP H0552445 B2 JPH0552445 B2 JP H0552445B2 JP 17341584 A JP17341584 A JP 17341584A JP 17341584 A JP17341584 A JP 17341584A JP H0552445 B2 JPH0552445 B2 JP H0552445B2
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- temperature
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Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明は加熱処理技術に関するもので、加熱装
置および反応を伴う加熱反応処理装置に適用して
有効な技術である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field] The present invention relates to a heat treatment technology, and is a technology that is effective when applied to a heating device and a heat reaction treatment device that involves a reaction.
特に熱放射を利用した温度計測(放射温度計
測)装置を用いて、自動的に加熱処理物体の温度
計測を行ない、その結果に応じ、自動的に加熱エ
ネルギー量を制御し、高精度に加熱処理する装置
に関する。 In particular, a temperature measurement device that uses thermal radiation (radiation temperature measurement) is used to automatically measure the temperature of the heated object, and according to the results, the amount of heating energy is automatically controlled to perform heat treatment with high precision. related to a device for
従来から、加熱処理装置における温度計測手段
として、放射温度計による温度計測法が非接触形
温度計として高温領域の溶鋼炉内の温度計測をは
じめ、最近では中温領域であるプラズマ処理装置
内の温度計測等の、種々の形で使用されている。
Conventionally, temperature measurement methods using radiation thermometers have been used as temperature measurement means in heat treatment equipment. Non-contact thermometers have been used to measure the temperature in steel melting furnaces in the high temperature range, and recently, they have been used to measure the temperature in plasma processing equipment in the medium temperature range. It is used in various ways such as measurement.
しかし、放射温度計による温度計測では温度計
測物体である加熱処理物体の材質あるいは表面状
態等により、加熱処理物体からの熱放射エネルギ
ー量が異なり、精度良い温度計測は出来ない。 However, in temperature measurement using a radiation thermometer, the amount of thermal radiation energy from the heat-treated object varies depending on the material, surface condition, etc. of the heat-treated object, which is the temperature measurement object, and it is not possible to accurately measure temperature.
また、精度良く温度計測するには温度計測物体
に応じ、温度変換補正量である放射率値を設定
し、補正を行なわなければならない。 Furthermore, in order to accurately measure temperature, it is necessary to set an emissivity value, which is a temperature conversion correction amount, and perform correction according to the temperature measurement object.
従来、この設定すべき放射率値は作業者が試行
的にサーモペイント、熱電対等の他の温度計測手
段により、比較計測し、求めかつ放射温度計に設
定していた。(常温における物体の放射率につい
ては、たとえば1979年10月1日付工業調査会発行
の電子材料115頁にも記載されている。)
特に、1983年11月15日付工業調査会発行の電子
材料別冊45頁以降に記載されているような半導体
製造加熱処理装置(結晶成長処理装置、不純物拡
散処理装置、結晶アニール処理装置、パシベーシ
ヨン膜生成処理装置、ホトレジストベーキング処
理装置等、種々の加熱処理または反応を伴う加熱
反応処理装置)において、加熱処理時の半導体結
晶または半導体ウエハ(薄板)の温度計測手段と
して、放射温度計を用いる場合、品種、製造工程
および加熱処理温度により物性および表面状態が
変化することから、温度計測物体である半導体結
晶または半導体ウエハの放射率値が変化する。 Conventionally, the emissivity value to be set has been determined on a trial basis by an operator using other temperature measuring means such as thermo paint or a thermocouple, and then determined and set on the radiation thermometer. (The emissivity of objects at room temperature is also described, for example, on page 115 of the Electronic Materials published by the Industrial Research Institute on October 1, 1979.) In particular, the electronic materials supplementary volume published by the Industrial Research Institute on November 15, 1983. Semiconductor manufacturing heat treatment equipment (crystal growth treatment equipment, impurity diffusion treatment equipment, crystal annealing treatment equipment, passivation film generation treatment equipment, photoresist baking treatment equipment, etc.) as described from page 45 onwards can perform various heat treatments or reactions. When using a radiation thermometer as a means of measuring the temperature of a semiconductor crystal or semiconductor wafer (thin plate) during heat treatment in a thermal reaction processing device (accompanied by thermal reaction processing equipment), the physical properties and surface condition may change depending on the product, manufacturing process, and heat treatment temperature. Therefore, the emissivity value of the semiconductor crystal or semiconductor wafer, which is the temperature measurement object, changes.
このため、高精度な温度計測を行なうには、そ
れぞれの状態に応じて、最適な放射率設定を行な
わなければならないという問題点を生じることが
本発明者により、明らかにされた。 For this reason, the inventor of the present invention has clarified that in order to perform highly accurate temperature measurement, a problem arises in that the optimum emissivity must be set depending on each state.
つまり、加熱処理物である半導体ウエハ等の温
度を放射温度計で計測し、その結果に応じ、加熱
エネルギー量を制御し、所定温度に精度良く自動
制御することが困難であることが判明した。 In other words, it has been found that it is difficult to measure the temperature of a semiconductor wafer or the like, which is a heat-treated object, with a radiation thermometer, control the amount of heating energy according to the result, and automatically control the temperature to a predetermined temperature with high precision.
最近、半導体製造加熱処理装置の加熱源とし
て、高周波加熱源、マイクロ波加熱源、レーザ加
熱源、電子ビーム加熱源等が多用されている。 Recently, high frequency heating sources, microwave heating sources, laser heating sources, electron beam heating sources, and the like have been frequently used as heating sources for semiconductor manufacturing heat treatment equipment.
これらの加熱源による加熱処理を精度よく制御
するには放射温度計等のような非接触状態で加熱
処理物自体の温度計測を行ないその温度計測結果
に基づいて、加熱エネルギー量を制御する必要が
ある。 In order to accurately control the heat treatment using these heat sources, it is necessary to measure the temperature of the heated object itself using a non-contact method such as a radiation thermometer, and then control the amount of heating energy based on the temperature measurement results. be.
この方式を実現するには、前述した問題点が大
きな課題となることが判明した。 It has been found that the above-mentioned problems pose major challenges in realizing this method.
本発明の目的は、加熱できるあらゆる物体を所
定温度に高精度で加熱する加熱処理もしくは反応
を伴う加熱処置装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a heat treatment device that involves heat treatment or reaction that heats any heatable object to a predetermined temperature with high precision.
本発明の前記目的と新規な特徴は本明細書の記
述および図面から明らかになるであろう。 The above objects and novel features of the present invention will become apparent from the description and drawings herein.
本願において開示される発明のうち、代表的な
ものの概要を簡単に説明すれば下記の通りであ
る。
A brief overview of typical inventions disclosed in this application is as follows.
すなわち、加熱処理物体の温度計測手段とし
て、加熱処理物体に異なる2つの放射エネルギー
を照射し、この時に加熱処理物体から放出される
放射エネルギーの差△E′と前記異なる2つの放射
エネルギーの差△Eとの比である光学的補正係数
k=△E′/△Eと加熱処理物体の放射率εとの関
係が一次式ε=A−B(k)(A、Bは係数)の関係
にある。 That is, as a means for measuring the temperature of a heat-treated object, the heat-treated object is irradiated with two different radiant energies, and the difference △E' between the radiant energies emitted from the heat-treated object at this time and the difference △ between the two different radiant energies are measured. The relationship between the optical correction coefficient k = △E'/△E, which is the ratio of be.
上述した原理に基づいて、加熱処理物に照射す
る異なる2つの放射エネルギーを計測すると同時
に、加熱処理物体から放射された放射エネルギー
を計測し、その値に基き、演算処理し、加熱処理
物体の放射率を求めると同時に温度値を演算し求
める。 Based on the above-mentioned principle, two different types of radiant energy irradiated to the heat-treated object are measured, and at the same time, the radiant energy radiated from the heat-treated object is measured, and based on the values, arithmetic processing is performed and the radiation of the heat-treated object is measured. Calculate and find the temperature value at the same time as finding the rate.
上述した処理を自動的に処理する機能を備えた
放射温度計を加熱処理装置に備え、漸時放射率値
が変化する加熱処理物体の温度を高精度に計測す
る。 The heat treatment apparatus is equipped with a radiation thermometer having a function of automatically performing the above-described process, and the temperature of the heat treatment object whose emissivity value gradually changes is measured with high precision.
本発明ではこの高精度に計測された温度計測情
報に基づいて加熱処理物体に供給する加熱エネル
ギー量を制御し、所定温度に精度よく加熱処理す
る加熱処理装置を実現する。 The present invention realizes a heat treatment apparatus that controls the amount of heating energy supplied to a heat treatment object based on this highly accurately measured temperature measurement information, and performs heat treatment to a predetermined temperature with high accuracy.
以下、本発明の内容を具体的に説明する。 Hereinafter, the content of the present invention will be specifically explained.
第1図は、本発明の原理説明図である。図にお
いて、1は放射検出器、2は放射源、3は加源処
理されるような測定物体、4は測定物体3を囲む
壁、5は必要に応じて設けられる放射源2の放射
エネルギーをさえぎるシヤツタで、放射検出器1
と放射源2とは、測定物体3の表面の法線Nに対
し互いにθの方向に配置されている。
FIG. 1 is a diagram explaining the principle of the present invention. In the figure, 1 is a radiation detector, 2 is a radiation source, 3 is a measurement object that is subjected to source processing, 4 is a wall surrounding the measurement object 3, and 5 is a radiation energy source of the radiation source 2 provided as necessary. Due to the blocking shutter, radiation detector 1
and the radiation source 2 are arranged in the direction of θ with respect to the normal N to the surface of the measuring object 3.
測定物体3の温度をT、放射率をε、反射率を
ρ、放射源2の温度をTr1,Tr2、放射率をεr、
壁4の温度をTw、放射検出器1の出力信号をE
(S)、温度Tの黒体の放射エネルギーをE(T)とす
る。 The temperature of the measurement object 3 is T, the emissivity is ε, the reflectance is ρ, the temperature of the radiation source 2 is Tr 1 , Tr 2 , the emissivity is ε r ,
The temperature of wall 4 is Tw, and the output signal of radiation detector 1 is E.
(S), and the radiant energy of a blackbody at temperature T is E(T).
放射源2の異なる2つの放射エネルギーについ
ての放射検出器1の検出出力をE(S1),E(S2)
とすれば次式が成り立つ。 The detection outputs of the radiation detector 1 for two different radiant energies of the radiation source 2 are expressed as E(S 1 ) and E(S 2 ).
Then, the following formula holds true.
E(S1)=εE(T)+αρεrE(Tr1)
+βρE(Tw) ……(1)
E(S2)=εE(T)+αρεrE(Tr2)
+βρE(Tw) ……(2)
ここで、αは放射源2から放射される放射エネ
ルギーが測定物3を反射して放射検出器1に入射
する割合、βは壁4からの放射エネルギーが測定
物体3を反射して放射検出器1に入射する割合
で、α+β=1である。 E(S 1 )=εE(T)+αρε r E(Tr 1 ) +βρE(Tw) ……(1) E(S 2 )=εE(T)+αρε r E(Tr 2 ) +βρE(Tw) ……( 2) Here, α is the rate at which the radiant energy emitted from the radiation source 2 reflects off the measurement object 3 and enters the radiation detector 1, and β is the rate at which the radiant energy from the wall 4 reflects off the measurement object 3 and is emitted. The rate of incidence on the detector 1 is α+β=1.
つまり、(1)、(2)式の右辺第1項は測定物体3自
体からの放射エネルギー、第2項は放射源2から
の放射エネルギー、第3項は壁4からの放射エネ
ルギーの寄与分である。ここで(1)、(2)式を辺々差
し引くと次式となる。 In other words, the first term on the right side of equations (1) and (2) is the radiant energy from the measuring object 3 itself, the second term is the radiant energy from the radiation source 2, and the third term is the contribution of the radiant energy from the wall 4. It is. Here, by subtracting equations (1) and (2), we get the following equation.
E(S1)−E(S2)=αρ{εrE(Tr1)
−εrE(Tr2)}
αρ=E(S1)−E(S2)/εrE(Tr1)−εrE(T
r2)……(3)
また、シヤツタ5を開閉し、開のときは(1)式、
閉のとき、(2)式は、
E(S2)=εE(T)+ρE(Tw)
=εE(T)+αρE(Tw)+βρE(Tw) ……(4)
となり、(3)式は、
αρ=ξE(S1)−E(S2)/εrE(Tr1)−E(Tw
)……(5)
となる。 E(S 1 )−E(S 2 )=αρ{ε r E(Tr 1 ) −ε r E(Tr 2 )} αρ=E(S 1 )−E(S 2 )/ε r E(Tr 1 )−ε r E(T
r 2 )...(3) Also, when shutter 5 is opened and closed, equation (1) is used when it is open.
When closed, equation (2) becomes E(S 2 ) = εE(T) + ρE (Tw) = εE(T) + αρE (Tw) + βρE (Tw) ...(4), and equation (3) becomes, αρ=ξE(S 1 )−E(S 2 )/ε r E(Tr 1 )−E(Tw
)...(5) becomes.
ここで、(3)、(5)式の左辺を光学的補正係数kと
おき、その右辺(△E′/△E)から測定で求める
ことができるものである。 Here, let the left side of equations (3) and (5) be the optical correction coefficient k, which can be determined by measurement from the right side (ΔE'/ΔE).
ここで、k=αρと放射率εとの関係は、次式
で示すような1次の関係式にあることが実験によ
り見い出された。 Here, it has been found through experiments that the relationship between k=αρ and emissivity ε is a linear relational expression as shown in the following equation.
ε=A−Bk=A−B(αρ) ……(6)
この関係を図示すると、第2図で示すように、
金属M1のグループと、非金属M2のクループとい
うように、物体の種別により、異なつた直線とな
る。係数A(A1、A2、……)、B(B1、B2、……)
は測定物体の種別ごとにあらかじめ実験で求めて
おく。 ε=A-Bk=A-B(αρ)...(6) To illustrate this relationship, as shown in Figure 2,
There are different straight lines depending on the type of object, such as a group of metal M 1 and a croup of non-metal M 2 . Coefficients A (A 1 , A 2 , ...), B (B 1 , B 2 , ...)
is determined in advance through experiments for each type of object to be measured.
ここで、(1)式または(2)式を書き換えると、
E(T)=E(S1)={αρεrE(Tr1)+βρE(Tw)
}/ε
……(7)
となり、(6)式で求めたε、(3)式で求めたαρの値、
βρ=ρ−αρから求めた値を代入すれば、温度T
が求まる。 Here, if we rewrite equation (1) or (2), E(T)=E(S 1 )={αρε r E(Tr 1 )+βρE(Tw)
}/ε ...(7), and the value of ε obtained from equation (6), αρ obtained from equation (3),
By substituting the value obtained from βρ=ρ−αρ, the temperature T
is found.
また、ε+ρ=1であることから、(4)式より
E(T)=E(S2)−(1−ε)E(Tw)/ε ……(8)
となり、この(8)式に(6)式から求めた放射率εを代
入し、測定物体の温度Tが求まる。 Also, since ε+ρ=1, E(T)=E(S 2 )−(1−ε)E(Tw)/ε ……(8) from equation (4), and this equation (8) By substituting the emissivity ε obtained from equation (6), the temperature T of the measuring object is found.
なお、以上の式で、壁4の温度Twが十分小さ
ければ、Twは省略することができる。 Note that in the above equation, if the temperature Tw of the wall 4 is sufficiently small, Tw can be omitted.
第3図は本発明の加熱制御装置の基本構成を示
す。加熱制御装置の構成から説明すると、炉壁1
01内に加熱処理物102を配する。加熱処理物
102には加熱源制御出力部103の加熱源制御
出力値104に応じ、加熱源105から、所定量
の加熱エネルギー106が供給される。
FIG. 3 shows the basic configuration of the heating control device of the present invention. To explain the configuration of the heating control device, the furnace wall 1
A heat-treated object 102 is placed inside the chamber. A predetermined amount of heating energy 106 is supplied to the heat-treated object 102 from a heating source 105 according to a heating source control output value 104 of a heating source control output section 103 .
一方、加熱処理物102には、放射源制御出力
部107の放射源制御出力値108に応じて、放
射源109から放射エネルギー110が照射され
る。その時、加熱処理物102からの放射エネル
ギー111を放射検出器112で検出する。 On the other hand, the heat-treated object 102 is irradiated with radiant energy 110 from a radiation source 109 according to a radiation source control output value 108 of a radiation source control output unit 107 . At this time, radiation energy 111 from the heat-treated object 102 is detected by a radiation detector 112 .
演算処理部113では全体制御部114からの
加熱処理物102の種別情報115、放射源放射
エネルギー情報116、検出放射エネルギー情報
117、炉壁温度情報118に基づいて、前述放
射温度計原理で説明したように加熱処理物102
の放射率を自動的に演算し、自動的に放射率補正
を行ない、加熱処理物102の温度値を求め、計
測温度情報119として全体制御部114に伝送
する。 The arithmetic processing unit 113 uses the type information 115 of the heated object 102, the radiation source radiant energy information 116, the detected radiant energy information 117, and the furnace wall temperature information 118 from the overall control unit 114 to perform the calculation based on the radiation thermometer principle described above. The heat treated product 102
The temperature value of the heat-treated object 102 is determined by automatically calculating the emissivity of the heated object 102 and transmitting it to the overall control unit 114 as measured temperature information 119.
全体制御部114は外部入力である加熱処理部
102の種別設定情報120、設定温度情報12
1、並びに放射源109から照射する2つの異な
る放射エネルギー設定情報122を取込み、それ
らの情報を放射源制御出力部107、演算処理部
113に伝送する。同時に演算処理部113で演
算された計測温度情報119と加熱処理物102
の設定温度情報121との差を比較演算し、加熱
処理物102を所定温度に制御するために、加熱
源制御出力部103に最適出力情報123を提供
する。 The overall control unit 114 receives external inputs such as type setting information 120 and set temperature information 12 of the heating processing unit 102.
1 and two different radiant energy setting information 122 emitted from the radiation source 109 and transmits the information to the radiation source control output section 107 and the arithmetic processing section 113. Measured temperature information 119 and the heated object 102 simultaneously calculated by the calculation processing unit 113
The optimum output information 123 is provided to the heating source control output section 103 in order to control the heated object 102 to a predetermined temperature.
次に本発明の加熱制御装置の原理について説明
する。 Next, the principle of the heating control device of the present invention will be explained.
加熱処理物102が決定すると、加熱処理物1
02に応じ、前述の係数A、Bのような種別設定
情報120が加熱すべき設定温度情報121並び
に放射源109から照射する少なくとも2つの異
なる放射エネルギー設定情報122を設定する。 When the heat-treated object 102 is determined, the heat-treated object 1
02, type setting information 120 such as the coefficients A and B described above sets setting temperature information 121 to be heated and at least two different radiant energy setting information 122 irradiated from the radiation source 109.
この状態で加熱制御装置を始動させると、放射
源106から2つの異なる放射エネルギー110
が照射される。 When the heating control device is started in this state, two different radiant energies 110 are generated from the radiation source 106.
is irradiated.
同時に、この時に加熱処理物102からの前述
のE(S1),E(S2)に相当する放射エネルギー1
11を放射検出器112で検出する。 At the same time, at this time, radiant energy 1 corresponding to the above-mentioned E(S 1 ) and E(S 2 ) from the heat-treated object 102
11 is detected by a radiation detector 112.
このようにして、放射検出器112の検出出力
E(S1),E(S2)、炉壁101の温度Tw、放射源
109の温度Tr1,Tr2種別に応じた係数A、B
の各情報は演算処理部113に供給され、次のよ
うな演算が行われる。 In this way, the detection outputs E(S 1 ) and E(S 2 ) of the radiation detector 112, the temperature Tw of the furnace wall 101, the temperatures Tr 1 and Tr 2 of the radiation source 109, and the coefficients A and B according to the type.
Each piece of information is supplied to the calculation processing unit 113, and the following calculations are performed.
つまり、放射源109の温度Tr1,Tr2、炉壁
101の温度Twは、E(Tr1),E(Tr2),E
(Tw)に変換され、放射率Erを考慮し、前述の
(3)、(5)式のような演算を行つて、補正係数k=
αρを求める。次に、この補正係数kと、係数A、
Bとから(6)式の演算を行つて放射率εを求める。
そして、この放射率εから(7)、(8)式の演算を行つ
て温度Tを求める。 That is, the temperatures Tr 1 and Tr 2 of the radiation source 109 and the temperature Tw of the furnace wall 101 are E(Tr 1 ), E(Tr 2 ), E
(Tw) and considering the emissivity Er, the above
By performing calculations such as equations (3) and (5), the correction coefficient k=
Find αρ. Next, this correction coefficient k, coefficient A,
Calculate Equation (6) from B to find the emissivity ε.
Then, the temperature T is determined by calculating equations (7) and (8) from this emissivity ε.
このようにして求められた被加熱物体102の
温度Tとなる計測温度情報119と設定温度情報
121が全体制御部114で比較演算され、その
結果に応じ、加熱源制御出力部103からの加熱
源制御出力値104を制御し、加熱処理物102
を所定温度に精度よく制御する。 The measured temperature information 119 and the set temperature information 121, which are the temperature T of the heated object 102 obtained in this way, are compared and calculated in the overall control section 114, and according to the result, the heating source from the heating source control output section 103 is The control output value 104 is controlled, and the heated object 102
precisely control the temperature to a predetermined temperature.
被加熱物体102の種別設定情報はあらかじめ
記憶手段に記憶し、種別に従つて読み出すとよ
い。 It is preferable that the type setting information of the heated object 102 is stored in advance in a storage means and read out according to the type.
実施例 1
第4図は本発明の一実施例による半導体ウエハ
を加熱処理するシヤツタ補助熱源機能付加熱装置
の概略図である。Embodiment 1 FIG. 4 is a schematic diagram of a heating apparatus with a shutter auxiliary heat source function for heat-treating a semiconductor wafer according to an embodiment of the present invention.
装置構成から説明すると、炉体201の中央に
はモータ202により回転されるステーズ203
か配設されており、このステージ203上に加熱
対象物である半導体ウエハ204がセツトされて
いる。 To explain the device configuration, in the center of the furnace body 201 there is a stage 203 rotated by a motor 202.
A semiconductor wafer 204, which is an object to be heated, is set on this stage 203.
一方、炉体201にはマイクロ波発生部205
から、マイクロ波出力部206で設定される出力
のマイクロ波207が発生され、半導体ウエハ2
04が加熱される。 On the other hand, the furnace body 201 has a microwave generator 205.
A microwave 207 with an output set in a microwave output unit 206 is generated from the semiconductor wafer 2.
04 is heated.
炉体201上にはシヤツタがあり、シヤツタ駆
動部209により開閉動する。さらにシヤツタ2
08上方にはヒータ210があり、ヒータ出力制
御部211により、所定温度に制御されている。 A shutter is provided on the furnace body 201, and is opened and closed by a shutter drive section 209. Furthermore, Shyatsuta 2
There is a heater 210 above 08, and the temperature is controlled to a predetermined temperature by a heater output control section 211.
また、半導体ウエハ204から放出される放射
エネルギー量は放射検出器212により計測され
る。 Further, the amount of radiant energy emitted from the semiconductor wafer 204 is measured by the radiation detector 212.
一方、演算処理部213ではシヤツタ208の
シヤツタ温度情報214、ヒータ210のヒータ
温度情報215、半導体ウエハ204からの放射
エネルギー情報216および全体制御部217か
らの半導体ウエハ204の種別情報218を取組
み半導体ウエハ204の放射率を求めると同時に
温度値を求め、半導体ウエハ温度情報219とし
て全体制御部217に提供する。 On the other hand, the arithmetic processing unit 213 processes the shutter temperature information 214 of the shutter 208, the heater temperature information 215 of the heater 210, the radiant energy information 216 from the semiconductor wafer 204, and the type information 218 of the semiconductor wafer 204 from the overall control unit 217. At the same time as determining the emissivity of 204, the temperature value is determined and provided to the overall control unit 217 as semiconductor wafer temperature information 219.
全体制御部217では外部入力である半導体ウ
エハ204の種別情報218を取り込み、演算処
理部213に情報を提供する。また、半導体ウエ
ハ204の設定温度情報220と演算成理部21
3からの半導体ウエハ温度情報219で比較演算
し、マイクロ波出力部206に最適なマイクロ波
出力情報221を提供する。さらに、モータ回転
数設定情報222に応じ、モータ202を駆動さ
せステージ203を所定回転数で回転制御する。
またヒータ温度設定情報203によりヒータ出力
制御部211を介してヒータ210の温度が一定
に保たれる。 The overall control unit 217 takes in type information 218 of the semiconductor wafer 204 which is an external input, and provides the information to the arithmetic processing unit 213 . Further, the set temperature information 220 of the semiconductor wafer 204 and the arithmetic logic unit 21
Comparative calculations are performed using the semiconductor wafer temperature information 219 from 3, and optimum microwave output information 221 is provided to the microwave output section 206. Furthermore, according to the motor rotation speed setting information 222, the motor 202 is driven to control the rotation of the stage 203 at a predetermined rotation speed.
Further, the temperature of the heater 210 is kept constant via the heater output control section 211 based on the heater temperature setting information 203.
次に、本装置により、半導体ウエハ204を加
熱する方法について説明する。 Next, a method of heating the semiconductor wafer 204 using this apparatus will be explained.
半導体ウエハ204をステージ203にセツト
し、全体制御部217に半導体ウエハ種別情報2
18、半導体ウエハ設定温度情報220、モータ
回転数設定情報222をセツトし、始動させる
と、モータ202が所定回転数で回転される。 The semiconductor wafer 204 is set on the stage 203, and the semiconductor wafer type information 2 is sent to the overall control unit 217.
18. When the semiconductor wafer temperature setting information 220 and the motor rotation speed setting information 222 are set and started, the motor 202 is rotated at a predetermined rotation speed.
次に2つの異なる放射源をシヤツタ開閉により
得る方法について説明する。つまり、シヤツタ2
08が開き、ヒータ210の放射エネルギーが半
導体ウエハ204に照射される。この時、半導体
ウエハ204からの放射エネルギーを放射検出器
212で計測し、放射エネルギー情報216とし
て、演算処理部213に取り組む、同時にヒータ
温度情報215も取り込む。 Next, a method of obtaining two different radiation sources by opening and closing the shutter will be explained. In other words, shutter 2
08 is opened, and the semiconductor wafer 204 is irradiated with radiant energy from the heater 210. At this time, radiant energy from the semiconductor wafer 204 is measured by a radiation detector 212 and sent to the arithmetic processing unit 213 as radiant energy information 216, and heater temperature information 215 is also taken in at the same time.
次にシヤツタ208を閉じその時のシヤツタ2
08からの放射エネルギーが半導体ウエハ204
に照射され、この時の半導体ウエハ204からの
放射エネルギーを前述同様に計測し、演算処理部
213に取り込む。但し炉体201の温度は一定
とする。 Next, close the shutter 208 and the shutter 2 at that time
The radiant energy from 08 is applied to the semiconductor wafer 204.
The radiation energy from the semiconductor wafer 204 at this time is measured in the same manner as described above and is taken into the arithmetic processing unit 213. However, the temperature of the furnace body 201 is kept constant.
上記2つの異なる状態における「半導体ウエハ
204からの検出された放射エネルギー差」と
「ヒータ温度とシヤツタ温度差」との関係から、
前述放射温度計原理で説明したように半導体ウエ
ハ204の放射率を求める。さらにこの求められ
た放射率により、自動的に放射率補正を行ない、
半導体ウエハ204の温度を求め、半導体ウエハ
温度情報219として、全体制御部217に伝送
する。 From the relationship between the "difference in radiant energy detected from the semiconductor wafer 204" and the "difference between heater temperature and shutter temperature" in the above two different states,
The emissivity of the semiconductor wafer 204 is determined as explained in the radiation thermometer principle above. Furthermore, based on this determined emissivity, emissivity correction is automatically performed,
The temperature of the semiconductor wafer 204 is determined and transmitted to the overall control unit 217 as semiconductor wafer temperature information 219.
全体制御部217ではこの計測された半導体ウ
エハ温度情報219と、設定温度情報220と比
較し、その比較結果に応じ、最適なマイクロ波出
力情報221をマイクロ波出力部206に提供
し、マイクロ波出力部206からマイクロ波発生
部205に、前記相当出力を供給し、最適な出力
のマイクロ波207に発生し、半導体ウエハ20
4を加熱する。 The overall control unit 217 compares the measured semiconductor wafer temperature information 219 with the set temperature information 220, and according to the comparison result, provides the optimum microwave output information 221 to the microwave output unit 206, and outputs the microwave. The corresponding output is supplied from the section 206 to the microwave generating section 205, and a microwave 207 with an optimum output is generated to generate the microwave 207 on the semiconductor wafer 20.
Heat 4.
なお、半導体ウエハ204を精度良く加熱する
ために上述した温度計測結果に応じ、マイクロ波
出力値を制御するクローズドループ制御を行な
い、半導体ウエハ204を所定温度に精度良く加
熱する。 In order to heat the semiconductor wafer 204 with high precision, closed loop control is performed to control the microwave output value according to the temperature measurement results described above, and the semiconductor wafer 204 is heated to a predetermined temperature with high precision.
実施例 2
第5図は補助熱源から照射する放射エネルギー
に対して、半透明体である半導体ウエハを加熱処
理する反射板機能付加熱装置の概略図である。Embodiment 2 FIG. 5 is a schematic diagram of a thermal device with a reflector function for heating a semi-transparent semiconductor wafer with radiant energy irradiated from an auxiliary heat source.
本実施例が実施例1と特に異なることは下記3
項目である。 This example differs from Example 1 in the following three ways.
It is an item.
(1) 2つの異なる放射エネルギーを照射する放射
源として赤外線発光素子を用いたこと。(1) An infrared light-emitting element is used as a radiation source that emits two different radiant energies.
(2) 半導体ウエハ背面に補助放射源から照射する
放射エネルギーを反射する板状物を配し、放射
源から照射する放射エネルギーに対し、半透明
体である半導体ウエハを見掛け上不透明物体に
する効果を狙つている。(2) Placing a plate-shaped object on the back surface of the semiconductor wafer that reflects the radiant energy emitted from the auxiliary radiation source has the effect of turning the semiconductor wafer, which is a semitransparent object, into an apparently opaque object in response to the radiant energy emitted from the radiation source. is aiming for
(3) 加熱源として、電磁コイルより金属板上に誘
起されるうず電流抵抗損により、金属板を加熱
し、その加熱された金属板を加熱源としてい
る。(3) As a heating source, the metal plate is heated by eddy current resistance loss induced on the metal plate by an electromagnetic coil, and the heated metal plate is used as the heating source.
上記前提から、本実施例を簡単に説明する。 Based on the above premise, this embodiment will be briefly described.
炉体301内に電磁コイル302と金属板30
3から構成されている加熱源を有し、金属板30
3表面には補助所射源からの放射エネルギーを効
率よく反射するために金メツキ304が施されて
いる。その上に、補助放射源からの放射エネルギ
ーに対して半透明体である半導体ウエハ305が
セツトされている。 An electromagnetic coil 302 and a metal plate 30 are placed inside the furnace body 301.
3, the metal plate 30
Gold plating 304 is applied to the third surface to efficiently reflect the radiant energy from the auxiliary radiation source. A semiconductor wafer 305 is set thereon, which is semitransparent to the radiant energy from the auxiliary radiation source.
なお、半導体ウエハ305の加熱温度は発振電
源306の電力を調整することにより可能であ
る。 Note that the heating temperature of the semiconductor wafer 305 can be adjusted by adjusting the power of the oscillation power supply 306.
半導体ウエハ305の温度計測は赤外発光素子
群307aから発光させる赤外線量を発光電源3
07bにより制御し、半導体ウエハ305に作用
する2つの異なる放射エネルギー照射状態をつく
り、半導体ウエハ305に照射し、その際の発光
エネルギー量情報308と放射検出器309で検
出された半導体ウエハ305からの放射エネルギ
ー量310を基に演算処理部311で実施例1同
様に処理し、半導体ウエハ305の温度計測を行
なう。 To measure the temperature of the semiconductor wafer 305, the amount of infrared light emitted from the infrared light emitting element group 307a is measured by the light emitting power source 3.
07b to create two different radiant energy irradiation states that act on the semiconductor wafer 305, irradiate the semiconductor wafer 305, and emit energy amount information 308 at that time and information from the semiconductor wafer 305 detected by the radiation detector 309. Based on the amount of radiant energy 310, the arithmetic processing unit 311 performs the same processing as in the first embodiment to measure the temperature of the semiconductor wafer 305.
上述したウエハ温度情報312と設定温度情報
313を前体制御部314で比較処理し、半導体
ウエハ305が所定温度に精度よく加熱できるよ
うに発振電源306を制御する。 The wafer temperature information 312 and the set temperature information 313 described above are compared and processed by the front body control unit 314, and the oscillation power supply 306 is controlled so that the semiconductor wafer 305 can be heated to a predetermined temperature with high accuracy.
(1) 本発明によれば、放射源から加熱処理物体に
少なくとも異なる2つの放射エネルギーを放射
したときの加熱処理物体からの放射エネルギー
の差と放射源が放射する異なる2つの放射エネ
ルギーに関する値の差との比である光学的補正
係数と、加熱処理物体の放射率値が1次の関係
式とされ、該1次の関係式の係数が記憶手段に
記憶された構成であるため、温度計測手段は、
記憶手段に記憶された1次の関係式に基づき加
熱処理物体を放射率補正して自動的に計測で
き、かつ放射率の異なる各種の加熱処理物体が
供給されても高精度な温度計測ができ、さら
に、制御手段はその温度計測結果に基づき、加
熱エネルギー量が制御できることから高精度な
加熱処理ができる。
(1) According to the present invention, when at least two different radiant energies are radiated from the radiation source to the heat-treated object, the difference in the radiant energy from the heat-treated object and the value regarding the two different radiant energies emitted by the radiation source. The optical correction coefficient, which is the ratio of the difference, and the emissivity value of the heat-treated object are a linear relational expression, and the coefficients of the linear relational expression are stored in the storage means, so temperature measurement is possible. The means are
The heat-treated object can be automatically measured by correcting the emissivity based on the linear relational expression stored in the storage means, and the temperature can be measured with high accuracy even when various heat-treated objects having different emissivities are supplied. Furthermore, since the control means can control the amount of heating energy based on the temperature measurement results, highly accurate heating processing can be performed.
(2) 上記(1)項から、高精度な加熱処理が実現し、
処理品質の向上、処理歩留の向上を伴ない、処
理コストの低減化という相乗効果が得られる。(2) From item (1) above, highly accurate heat treatment can be achieved,
Synergistic effects such as improved processing quality, increased processing yield, and reduced processing costs can be obtained.
以上、本発明者によつてなされた発明の実施例
にもとづき、具体的に説明したが、本発明は上記
実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸
脱しない範囲で種々の変形が可能であることはい
うまでもない。 Although the invention has been specifically explained above based on the embodiments of the invention made by the present inventor, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the invention. Needless to say, it is.
たとえば、加熱源として、レーザー光や電子ビ
ームあるいはプラズマ加熱等も可能であり、また
加熱のみではなく、加熱反応処理や、プラズマ反
応処理等の反応処理装置にも可能である。 For example, a laser beam, an electron beam, plasma heating, or the like can be used as a heating source, and not only heating but also a reaction treatment apparatus such as a thermal reaction treatment or a plasma reaction treatment can be used.
以上の説明では主として、本発明者によつてな
された発明をその背景となつ利用分野である半導
体製造装置に適用した場合について説明したが、
それに限定されるものではなく、たとえば表面熱
入れ装置や、フイルムのキユアベーク処理装置な
ど、冶金工業や、化学工業など種々の分野の工業
加熱に適用可能である。
The above explanation has mainly been about the case where the invention made by the present inventor is applied to semiconductor manufacturing equipment, which is the background field of application.
The present invention is not limited thereto, and can be applied to industrial heating in various fields such as surface heating equipment, film cure-bake processing equipment, metallurgical industry, chemical industry, and the like.
また、本明細書では加熱装置中心に説明した
が、加熱処理のみでなく、反応を伴う加熱処理装
置または、プラズマ反応処理等のように加熱現象
を伴ない、冷却等により一定温度に保ちながら、
反応処理を行なう必要性のある反応処理装置に関
しても本発明は有効的である。特に反応を伴う加
熱処理に関しては反応が進むに従い、漸時放射率
が変化することから本発明は加熱のみの処理装置
以上に有効的である。 In addition, in this specification, the description has focused on a heating device, but not only a heat treatment device but also a heat treatment device that involves a reaction, or a heat treatment device that involves a heating phenomenon such as a plasma reaction treatment, while maintaining a constant temperature by cooling etc.
The present invention is also effective for reaction treatment apparatuses that require reaction treatment. Particularly in the case of heat treatment accompanied by a reaction, the emissivity gradually changes as the reaction progresses, so the present invention is more effective than a treatment device that only uses heat.
第1図は放射温度計の原理図で、第2図は放射
温度計の放射率と補正係数の関係図である。第3
図は加熱制御装置の基本構成図であり、第4図は
実施例1によるシヤツタ補助熱源を用いた放射温
度計を有する加熱装置概略図である。第5図は実
施例2による放射源として赤外発光素子群を用い
ると同時に反射板を用いた放射温度計を有する加
熱装置概略図である。
1,112,212,309……放射検出器、
2,109,210……放射源、3……測定物
体、102……加熱処理物。
FIG. 1 is a diagram showing the principle of a radiation thermometer, and FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the emissivity and correction coefficient of the radiation thermometer. Third
This figure is a basic configuration diagram of a heating control device, and FIG. 4 is a schematic diagram of a heating device having a radiation thermometer using a shutter auxiliary heat source according to the first embodiment. FIG. 5 is a schematic diagram of a heating device according to Example 2, which uses an infrared light emitting element group as a radiation source and at the same time has a radiation thermometer using a reflection plate. 1,112,212,309...radiation detector,
2,109,210... Radiation source, 3... Measurement object, 102... Heat treated object.
Claims (1)
2つの放射エネルギーを放射したときの加熱処理
物体からの放射エネルギーの差と放射源が放射す
る異なる2つの放射エネルギーに関する値の差と
の比である光学的補正係数が加熱処理物体の放射
率と1次式の関係にあることに基いて放射率を求
め、この放射率から加熱処理物体の温度を求める
温度計測手段と、 前記加熱処理物体の放射率と光学的補正係数と
が1次の関係式であつて、その1次式の係数を加
熱処理物体の種別ごとに少なくとも1組記憶し、
温度計測手段に与える記憶手段と、 この温度計測手段により求められた加熱処理物
体の温度計測結果に基き加熱処理物体に供給され
る加熱エネルギーを制御して加熱処理物体を所定
温度に加熱する制御手段とを備えたことを特徴と
する加熱処理装置。 2 前記放射源として、放射源と加熱処理物体間
にシヤツタ構造を有し、シヤツタを開閉すること
により、2つの異なる放射エネルギーを放射する
ものを用いたことを特徴とする特許請求の範囲第
1項記載の加熱処理装置。 3 前記放射源として、放射する放射エネルギー
と放射波長が制御可能な赤外線発光素子を用いる
ことにより、波長帯を制御するとともに、2つの
異なる放射エネルギーを放射するものを用いたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の加熱
処理装置。 4 放射源から放射される放射エネルギー波長に
対して半透明な加熱処理物体を温度計測する手段
として、加熱処理物体を背面に前記放射エネルギ
ー波長帯に対して、反射可能な板状物を配し、前
記加熱処理物体を通過した放射エネルギーを反射
させ、半透明加熱処理物体を見掛け上不透明加熱
処理物体として、温度計測するようにしたことを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載の加熱処理
装置。[Claims] 1. A difference in radiant energy from a heat-treated object when at least two different radiant energies are radiated from a radiation source to a heat-treated object, and a difference in values regarding two different radiant energies emitted by the radiation source. a temperature measuring means for determining emissivity based on the fact that the optical correction coefficient, which is the ratio of The emissivity of the object to be treated and the optical correction coefficient are a linear relational expression, and at least one set of coefficients of the linear expression is stored for each type of the object to be heated,
A storage means for supplying the temperature measurement means to the temperature measurement means, and a control means for heating the heat treatment object to a predetermined temperature by controlling the heating energy supplied to the heat treatment object based on the temperature measurement result of the heat treatment object obtained by the temperature measurement means. A heat treatment device comprising: 2. Claim 1, characterized in that the radiation source has a shutter structure between the radiation source and the heat-treated object, and radiates two different radiant energies by opening and closing the shutter. The heat treatment apparatus described in Section 1. 3. A patent characterized in that the radiation source is an infrared light-emitting element that can control the radiant energy and the wavelength of the radiation, thereby controlling the wavelength band and emitting two different radiant energies. A heat treatment apparatus according to claim 1. 4. As a means for measuring the temperature of a heat-treated object that is translucent to the radiant energy wavelength emitted from the radiation source, a plate-like object that can reflect the radiant energy wavelength band is arranged on the back side of the heat-treated object. The heat treatment according to claim 1, wherein the temperature of the translucent heat-treated object is measured by reflecting the radiant energy that has passed through the heat-treated object so that the translucent heat-treated object appears to be an opaque heat-treated object. Device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17341584A JPS6154184A (en) | 1984-08-22 | 1984-08-22 | Heat treatment equipment |
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|---|---|---|---|
| JP17341584A JPS6154184A (en) | 1984-08-22 | 1984-08-22 | Heat treatment equipment |
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|---|---|
| JPS6154184A JPS6154184A (en) | 1986-03-18 |
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Family
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Family Applications (1)
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| JP17341584A Granted JPS6154184A (en) | 1984-08-22 | 1984-08-22 | Heat treatment equipment |
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Families Citing this family (4)
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|---|---|---|---|---|
| US4890933A (en) * | 1988-02-17 | 1990-01-02 | Itt Corporation | Transmission method to determine and control the temperature of wafers or thin layers with special application to semiconductors |
| JPH04106782U (en) * | 1991-02-28 | 1992-09-14 | スタンレー電気株式会社 | Ultrasonic obstacle detection device for vehicles |
| US6183127B1 (en) * | 1999-03-29 | 2001-02-06 | Eaton Corporation | System and method for the real time determination of the in situ emissivity of a workpiece during processing |
| JP6188145B2 (en) * | 2013-09-27 | 2017-08-30 | 株式会社日立国際電気 | Substrate processing apparatus, semiconductor device manufacturing method, and program |
-
1984
- 1984-08-22 JP JP17341584A patent/JPS6154184A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPS6154184A (en) | 1986-03-18 |
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