JP2002353153A - 熱処理方法及び熱処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 反応容器の外に設けたヒ−タにより反応容器
内に配置された半導体ウエハを加熱し、処理ガスを反応
容器内に供給して熱処理を行うにあたり、ウエハを反応
容器内に搬入した後、反応容器内の温度を速やかにプロ
セス温度まで昇温し安定させること、及び昇温制御の調
整にかかるオペレ−タの負担を軽減すること。 【解決手段】 反応容器内の内部温度とヒ−タの温度で
ある外部温度とを所定の混合割合で補間しその補間値と
温度設定値との偏差分に応じた出力値を得る第１の演算
部と、内部温度をメジャ−ル−プで取り込みかつ外部温
度をマイナ−ル−プで取り込むカスケ−ド制御部である
第２の演算部と、を設け、昇温工程においてはじめは第
１の演算部の出力値を用い、途中で第２の演算部の出力
値を補間してその割合を徐々に大きくし、最後に第２の
演算部の出力値を１００％用いるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体ウエ
ハなどの被処理体に対して熱処理を行う熱処理方法及び
熱処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）
に対してＣＶＤ（chemical vapor deposition)による成
膜処理や酸化、拡散処理などといった熱処理をバッチで
行う装置として縦型熱処理装置がある。この装置は加熱
炉内に縦型の反応容器を設け、反応容器の下端開口部を
開閉する蓋体の上にウエハ保持具を搭載してこのウエハ
保持具に多数のウエハを棚状に保持し、蓋体の上昇によ
りウエハ保持具を反応容器内に搬入した後、所定の熱処
理を行うものである。

【０００３】反応容器内の温度制御については、図８に
示すように反応容器９の中に設けた内部熱電対９１及び
反応容器９の外のヒ−タ９０近傍に設けた外部熱電対９
２を用い、温度コントロ−ラ９３によりこれら熱電対９
１、９２の温度検出値と温度設定値とを比較しその比較
結果に基づいてヒ−タ９０の発熱量（供給電力）が制御
される。温度コントロ−ラ９３にて出力される温度設定
値のプロファイルは、図９の実線で示すようにウエハＷ
を搭載したウエハボ−ト９４を反応容器内に搬入すると
きには例えば６００℃前後の温度（Ｔａ）とし、その後
所定のプロセス温度（Ｔｂ）まで大きくしてそのプロセ
ス温度（Ｔｂ）を維持した後、所定の温度まで降温する
ように設定されている。

【０００４】ここで温度コントロ−ラ９３の構成につい
て述べると、温度コントロ−ラ９３は図８に示すように
外部熱電対９２の温度検出値（外部温度検出値）を重視
した制御を行うための第１の演算部９５と、カスケ−ド
制御を行うための第２の演算部９６と、これら演算部９
５、９６の一方の出力値を選択するためのスイッチ部９
７を備えている。第１の演算部９５は、例えば外部温度
検出値を１００％用いて演算を行う場合もあるが、内部
熱電対９１で検出された温度検出値（内部温度検出値）
と前記外部温度検出値とを所定の比率で線形補間して温
度検出値を得ると共に、この温度検出値と温度設定値と
を比較し、その偏差分を積分して出力値を得る場合もあ
る。また第２の演算部９６は、前記内部温度検出値と温
度設定値とを比較し、その偏差分を増幅して設定信号を
得ると共にこの設定信号と前記外部温度検出値とを比較
し、その偏差分を積分して出力値を得るものである。

【０００５】そして搬入時の温度Ｔａからプロセス温度
Ｔｂまで昇温する工程においては、先ず第１の演算部９
５の出力値に基づいてヒ−タ９０の供給電力を制御し、
次にスイッチ部９７を切り替えて第２の演算部９６の出
力値に基づいてヒ−タ９０の供給電力を制御するように
している。

【０００６】このように出力値を切り替える理由は次の
通りである。即ち第１の演算部９５の出力値に基づいて
温度制御を行う場合には、外部温度検出値（ヒ−タ９０
の温度）の影響が大きいので反応容器９内の温度が目標
温度であるプロセス温度Ｔｂ付近になっても緩やかに上
昇し、目標温度Ｔｂよりも低い温度に収束しようとす
る。一方カスケ−ド制御を行う場合には内部温度検出値
の影響が大きいので、反応容器９内の温度は目標温度Ｔ
ｂに収束しようとするが、温度設定値と内部温度検出値
との偏差分が大きいためヒ−タ９０への供給電力が大き
く、このため目標温度Ｔｂを大きく越えてその後に波を
打って目標温度Ｔｂに収束しようとする現象（オ−バシ
ュ−ト）が起きてしまう。従って昇温工程において初め
は第１の演算部９５の出力値を用いて制御（外部温度制
御）を行い、反応容器９内の温度がある程度目標温度Ｔ
ｂに近付いたときにカスケ−ド制御を行うようにしてい
るのである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】第１の演算部９５によ
る制御からカスケ−ド制御への切り替わりのタイミング
はオペレ−タが設定し、内部温度検出値がより早く安定
するタイミングを探すようにしている。

【０００８】しかしながら制御方式をいきなり切り替え
ると切り替えのショックで温度が乱れ、その乱れが温度
の早期安定化を阻む場合もある。また切り替わりのタイ
ミングが早すぎると、内部温度検出値が低いうちにカス
ケ−ド制御が行われるので、ヒ−タ９０への供給電力が
大きくなってオ−バシュ−トが起こり、反応容器９内の
温度が安定するまでに長い時間がかかる。これに対して
切り替わりのタイミングが遅すぎると、反応容器９内の
昇温が遅くなり、やはり反応容器９内の温度が安定する
までに長い時間がかかる。

【０００９】縦型熱処理装置を運転するにあたっては、
熱処理の種類やウエハの種類などに応じて目標温度がま
ちまちであり、また装置をメンテナンスした後に温度制
御の調整をする場合もある。そして前記タイミングを見
つけるためには反応容器９内を実際に昇温しなければな
らず、タイミングが見つかるまで反応容器９内の昇降温
を繰り返さなければならないことなどから、オペレ−タ
が前記タイミングを見付け出す作業は繁雑であり、大き
な負担になる。またオペレ−タの調整が悪いと、反応容
器内の温度が安定するまでに長い時間がかかり、スル−
プットが低下してしまう。

【００１０】本発明はこのような事情に基づいてなされ
たものであり、その目的は、被処理体を反応容器内にて
熱処理を行うにあたって、反応容器内の温度を速やかに
目標温度に安定させることができる技術を提供すること
にある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の熱処理方法は、
被処理体が配置された反応容器内を、当該反応容器の外
に設けた加熱部により加熱すると共に反応容器内に処理
ガスを導入して熱処理を行う熱処理方法において、外部
温度検出値と内部温度設定値を所定の比率で補間し、温
度設定値との偏差分から外部温度制御のための第１の出
力値を得る工程と、内部温度検出値と温度設定値の偏差
分を算出し、外部温度検出値と比較してカスケード制御
のための第２の出力値を得る工程と、前記第１の出力値
と第２の出力値とを線形補間してその補間値を加熱部の
発熱量の制御信号として出力する工程と、を含むことを
特徴とする。

【００１２】この発明において第１の演算は、例えば加
熱部の温度検出値を重視する温度制御を行うための演算
であり、第２の演算は、例えば反応容器の内部の温度検
出値を重視する温度制御を行うための演算である。

【００１３】昇温工程において、一の温度制御方式から
他の温度制御方式にいきなり切り替えると切り替え時の
ショックにより反応容器内の温度が乱れるし、また切り
替えの最適なタイミングを探す手間がかかるが、本発明
のように昇温工程において第１の出力値と第２の出力値
の補間比率を有する領域を有するようにすれば、第１の
出力値及び第２の出力値が混在する領域、つまり一の温
度制御方式及び他の温度制御方式が双方が制御温度に影
響を与える領域（補間制御の領域）が形成されるので、
切り替え時のショックが抑えられるし、また切り替えの
タイミングを設定する負担が軽減される。なお昇温工程
において第２の出力値の補間比率を徐々に大きくするこ
ともできる。ここで徐々に大きくするという意味は、一
の温度制御方式で昇温を開始し、後で他の温度制御方式
を用い、途中で両方の温度制御方式が補間されていると
ころがあれば、例えば１：１の比率で補間されている領
域があれば、その比率が徐々に変わらない場合も含まれ
る。つまりここでいう意味は、一の温度制御方式から他
の温度制御方式にいきなり移行せず、両方式が制御温度
に影響を与える制御領域（補間制御の領域）が介在して
いるということである。

【００１４】本発明をより具体的に説明すると、第１の
演算は、加熱部の温度検出値またはこれに反応容器の内
部の温度検出値を一定の割合で加味して得た温度検出値
と温度設定値とを比較し、その偏差分に応じた第１の出
力値を得るための演算である。

【００１５】また第２の演算は、反応容器の内部の温度
検出値と温度設定値とを比較し、その偏差分に応じた設
定信号を得ると共にこの設定信号と加熱部の温度検出値
とを比較し、その偏差分に応じた第２の出力値を得るた
めの演算である。第２の出力値の補間比率を徐々に大き
くする工程の初めの段階は第２の出力値の補間比率が例
えば０％であり、第２の出力値の補間比率を徐々に大き
くする工程の終りの段階は第２の出力値の補間比率が例
えば１００％である。また第２の出力値の補間比率の変
更は、例えば内部温度検出値及び温度設定値の温度差
と、補間比率との関係示すデ−タをメモリに記憶してお
き、前記温度差とデ−タとを参照して補間比率を調整す
ることにより行うことができる。

【００１６】更に本発明は熱処理装置としても成り立つ
ものであり、具体的には本発明の熱処理装置は被処理体
が配置された反応容器内を、当該反応容器の外に設けた
加熱部により加熱すると供に反応容器内に処理ガスを導
入して熱処理を行う熱処理装置において、温度検出値と
温度設定値とに基づいて第１の演算を行って第１の出力
値を得る第１の演算部と、温度検出値と温度設定値とに
基づいて第１の演算とは異なる第２の演算を行って第２
の出力値を得る第２の演算部と、前記第１の出力値と第
２の出力値とを補間しその補間値を加熱部の発熱量の制
御信号として出力する制御信号出力部と、前記反応容器
の内部温度が大きくなるにつれて前記制御信号出力部に
おける第２の出力値の補間比率が徐々に大きくなるよう
に補間比率を調整するための補間比率調整部と、を備え
たことを特徴とする。

【００１７】更に他の発明の熱処理装置は、前記反応容
器の内部の温度を検出する内部温度検出部と、前記加熱
部の温度を検出する外部温度検出部と、少なくとも加熱
部の温度検出値と温度設定値とに基づいて加熱部の温度
検出値を重視する温度制御を行うための第１の演算を行
って第１の出力値を得る第１の演算部と、少なくとも反
応容器の内部の温度検出値と温度設定値とに基づいて反
応容器の内部の温度検出値を重視した温度制御を行うた
めの第２の演算を行って第２の出力値を得る第２の演算
部と、前記第１の出力値と第２の出力値とを補間しその
補間値を加熱部の発熱量の制御信号として出力する制御
信号出力部と、前記反応容器の内部温度が大きくなるに
つれて前記制御信号出力部における第２の出力値の補間
比率が徐々に大きくなるように補間比率を調整するため
の補間比率調整部と、を備えたことを特徴とする。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は本発明を縦型熱処理装置に
適用した実施の形態の全体構成図である。先ずこの縦型
熱処理装置の全体構成について簡単に述べておくと、こ
の装置は、例えば両端が開口している内管１ａ及び上端
が閉塞している外管１ｂからなる例えば石英製の二重構
造の反応管１を備えている。反応管１の周囲には筒状の
断熱体２１がベ−ス体２２に固定して設けられ、この断
熱体２１の内側には抵抗発熱体からなるヒ−タ３ａ、３
ｂ、３ｃが例えば上下に複数分割して設けられている。
分割数は例えば５段とされるが、この例では便宜上３段
分割（３ａ、３ｂ、３ｃ）の構成を記載してある。ヒ−
タ３ａ、３ｂ、３ｃとしては、例えば線径１０ミクロン
前後の高純度のカ−ボンファイバの束を複数用いて編み
込むことにより形成されたカ−ボンワイヤをセラミック
ス、例えば外径が十数ミリの透明な石英管の中に封止し
たものを用いることができ、例えば断熱体２１の周方向
に沿って波型に形成される。なおヒ−タ３ａ、３ｂ、３
ｃはこれに限定されるものではなく例えば鉄−タンタル
−カ−ボン合金などの金属体であってもよい。

【００１９】内管１ａ及び外管１ｂは下部側にて筒状の
マニホ−ルド２３の上に支持され、このマニホ−ルド２
３には、内管１ａの内側の下部領域に供給口が開口する
ようにガス供給管２４が設けられると共に、内管１ａと
外管１ｂとの間から排気するように図示しない真空ポン
プに一端側が接続された排気管２５が接続されている。
この例では内管１ａ、外管１ｂ及びマニホ−ルド２３に
より反応容器が構成される。

【００２０】更にマニホ−ルド２３の下端開口部を塞ぐ
ように蓋体１１が設けられており、この蓋体１１はボ−
トエレベ−タ１２の上に設けられている。蓋体１１の上
には駆動部１３により回転軸１４を介して回転台１５が
設けられ、この回転台１５の上には例えば保温筒からな
る断熱ユニット１６を介して基板保持具であるウエハボ
−ト１７が搭載されている。ウエハボ−ト１７は、多数
の基板であるウエハＷを棚状に載置できるように構成さ
れている。

【００２１】マニホールド２３側面からは、熱電対用の
細い石英管４０が内管１１ａ内の熱処理雰囲気に立ち上
げられて貫通しており、この石英管４０内には、例えば
３段に分割された各ヒ−タ３ａ、３ｂ、３ｃが加熱する
熱処理雰囲気の温度を夫々検出するように内部温度検出
部である３個の内部熱電対４ａ、４ｂ、４ｃが設けれて
いる。また内管１ａと外管１ｂとの間におけるヒ−タ３
ａ、３ｂ、３ｃの近傍には、夫々ヒ−タ３ａ、３ｂ、３
ｃの温度を夫々検出する外部温度検出部である外部熱電
対５ａ、５ｂ、５ｃが設けられている。

【００２２】そして各段のヒ−タ３ａ、３ｂ、３ｃ毎に
発熱量を制御するための制御部６ａ、６ｂ、６ｃが設け
られており、各制御部６ａ、６ｂ、６ｃは、例えば内部
熱電対４ａ、４ｂ、４ｃによる温度検出値及び外部熱電
対５ａ、５ｂ、５ｃによる温度検出値と温度設定値とに
基づいてヒ−タ３ａ、３ｂ、３ｃの供給電力を制御して
発熱量を制御するように構成される。なお内部熱電対４
ａ、４ｂ、４ｃの信号線は、マニホールド２３の外にお
ける石英管４０から引き出されているが、図１では便宜
的に記載してある。

【００２３】各制御部６ａ、６ｂ、６ｃの構成は同じな
ので、そのうちの一つについて図２を参照しながら説明
する。制御部６は、内管１ａ内の熱処理雰囲気の温度設
定値を出力する温度設定値出力部６１と、第１の演算部
７Ａと、第２の演算部７Ｂと、制御信号出力部６２と、
補間比率調整部６３とを備えている。温度設定値出力部
６１は、内管１ａ内の熱処理雰囲気の温度設定値を出力
する温度設定値出力部であり、各タイミングにおける温
度設定値の集合値である温度パタ−ンが記憶されてい
る。この温度パタ−ンは、図３の実線で示すようにウエ
ハＷの搬入時には温度設定値Ｔ１が出力され、ウエハＷ
の搬入後に温度目標値（プロセス温度）である温度設定
値Ｔ２に向かって大きくなり、プロセス終了後にＴ１に
向かって降温するように設定されている。

【００２４】図２における第１の演算部７Ａは、内部温
度検出値Ｔｉと外部温度検出値Ｔｏとを所定（一定）の
比率で補間する（所定の比率で加算する）。つまりｘ
（０≦ｘ≦１）を補間比率（ｘは一定）とするとＴｉ・
ｘ＋Ｔｏ（１−ｘ）の演算を行う補間部７１と、温度設
定値と補間部７１からの出力値とを比較して偏差分を取
り出す比較演算部７２と、この比較演算部７２の比較結
果（動作信号）を調節して第１の出力値Ａを出力する調
節部７３とを備えている。第１の演算部７Ａは、例えば
外部温度検出値Ｔｏの影響の大きい温度制御を行うため
のものであるから、Ｔ０の補間比率は任意の値とされ、
好ましくは５０％〜１００％とされる。

【００２５】第２の演算部７Ｂは、温度設定値と内部温
度検出値Ｔｉとを比較して偏差分を取り出す比較演算部
７４と、この比較演算部７４からの偏差分を調節して次
段の制御信号を生成する調節部７５と、この調節部７５
からの制御信号を設定信号として当該設定信号と外部温
度検出値Ｔｏとを比較して偏差分を取り出す比較演算部
７６と、この比較演算部７６からの偏差分をを調節して
第２の出力値Ｂを出力する調節部７７とを備えている。
前記調節部７３、７５、７７は、例えば積分動作を行う
増幅部により構成される。

【００２６】制御信号出力部６２は、第１の演算部７Ａ
の出力値（第１の出力値）Ａと第２の演算部７Ｂの出力
値（第２の出力値）Ｂとを補間し、その補間された結果
の値（「補間値」という）をヒ−タ５の発熱量の制御信
号、この例では、電源部３１からヒ−タ３に供給される
電力を制御するためのスイッチ部３２の制御信号として
出力される。具体的にはこの制御信号出力部６２は、ｙ
（０≦ｙ≦１）を補間比率とするとＡ・ｙ＋Ｂ（１−
ｙ）の演算を行う機能を備えている。

【００２７】補間比率調整部６３は、温度設定値と内部
温度検出値Ｔｉとの温度差（絶対値）Ｐと、補間比率ｙ
と、の関係を示すテ−ブルを格納した記憶部を含んでお
り、例えば比較演算部７４で取り出された偏差分に対応
する補間比率ｙを前記テ−ブルから読みだして制御信号
出力部６２の補間比率ｙとする機能を備えている。図４
Ａは、温度差Ｐとｙとの関係を示すテ−ブルのイメ−ジ
を示す図であり、同図には、第１の出力値Ａ及び第２の
出力値Ｂの夫々について補間比率を示してある。内部温
度検出値Ｔｉが小さい時（温度差Ｐが大きい時）にはｙ
は「１」であり、第１の出力値Ａが１００％制御信号と
して用いられる。そして内部温度検出値Ｔｉが大きくな
ってくると（温度差Ｐが小さくなってくると）、徐々に
ｙが小さくなり、更に内部温度検出値Ｔｉが大きくなっ
て温度設定値に近付くと、ｙが「０」となって第２の出
力値Ｂが１００％制御信号として用いられるようにな
る。温度差Ｐと補間比率ｙとの関係については、図４Ａ
に示したように直線的にｙが変化するようにしてもよい
が、図４Ｂに示したようにカ−ブを描いてｙが変化する
ようにしてもよい。

【００２８】制御部６は、実際には例えばＣＰＵ、プロ
グラムを格納したＲＯＭ、及び温度設定値を記憶したメ
モリなどにより構成され、また各演算はプログラムによ
りソフト的に行われるが、図２ではイメ−ジ構成を模式
的に記載してある。

【００２９】次に上述実施の形態の作用について説明す
る。先ず反応容器（反応管１及びマニホ−ルド２３）の
下方側でウエハボ−ト１７に被処理体である多数のウエ
ハＷを移載して棚状に保持し、ボ−トエレベ−タ１２を
上昇させてウエハボ−ト１７を反応容器内に搬入する。
このとき図３に示すように温度設定値はＴ１例えば６０
０℃前後になっているが、ウエハボ−ト１７の搬入後に
温度設定値がＴ２例えば８００℃に向かって大きくな
る。

【００３０】ここで温度設定値と内部温度検出値Ｔｉと
の温度差（絶対値）Ｐと補間比率ｙとの関係について
は、例えば温度差Ｐが６℃よりも大きければ第１の出力
値Ａが１００％用いられ、温度差Ｐが３℃〜６℃であれ
ば例えば図４Ａに示すテ−ブルに従って第１の出力値Ａ
及び第２の出力値Ｂが補間され、温度差Ｐが３℃よりも
小さければ第２の出力値Ｂが１００％用いられる。この
場合図５に示すように内部温度検出値Ｔｉが、温度差Ｐ
が６℃になる７９４℃（ＴＡ）に至るまでは、第１の出
力値Ａが１００％制御信号として制御信号出力部６２か
ら出力されてヒ−タ３ａ、３ｂ、３ｃの供給電力が制御
される。

【００３１】第１の出力値Ａによる制御は外部温度検出
値を重視したいわば「外部温度制御」であるので、反応
容器の内部温度は目標温度に近付くと昇温が緩やかにな
る。そして内部温度（内部温度検出値Ｔｉ）が７９４℃
（ＴＡ）以上になると、昇温するにつれて第１の出力値
Ａの比率が徐々に小さくなり、第２の出力値Ｂの比率が
増えてくる。第２の出力値Ｂによる制御は内部温度検出
値を重視したカスケ−ド制御であるが、両者の補間制御
領域の初めの頃はカスケ−ド制御の割合が小さいので、
内部温度が目標温度に向かって急上昇しようとする傾向
は小さい。しかし温度上昇に伴ってカスケ−ド制御の割
合が大きくなるので、内部温度が目標温度に向かって急
上昇しようとする傾向が徐々に大きくなっていき、７９
７℃（ＴＢ）を越えると、カスケ−ド制御の割合が１０
０％になるので、内部温度が目標温度に向かって急上昇
しようとするが、この段階では内部温度が目標温度にか
なり近付いているため、実質的なオ−バシュ−トが起こ
らず速やかに目標温度に安定する。そして内部温度が目
標温度であるプロセス温度に安定した後、ガス供給管２
４から所定の処理ガス例えば成膜ガスが反応容器内に供
給されると共に排気管２５を介して図示しない真空ポン
プにより所定の真空度に維持され、ウエハボ−ト１７が
駆動部１３により回転しながらウエハＷに対して熱処理
例えば成膜処理が行われる。しかる後、温度設定値が小
さくなって反応容器内が降温し、ボ−トエレベ−タ１２
が降下してウエハボ−ト１７が搬出される。

【００３２】上述実施の形態によれば、外部温度検出値
を重視した制御から内部温度検出値を重視したカスケ−
ド制御にいきなり切り替えるのではなく、両者が温度制
御に影響を与える混在した状態を作り出し、徐々にカス
ケ−ド制御に切り替えているので、切り替え時のショッ
ク（温度の乱れ）が抑えられ、速やかに目標温度に安定
させることができ、スル−プットの向上を図ることがで
きる。

【００３３】また従来のように切り替えのタイミングを
いわは点で行うと、その１点の位置により昇温の状態が
大きく左右されるので調整が難しいが、両温度制御方式
が混在した状態を介在させることにより、例えば図４
Ａ、４Ｂに示すような切り替えパタ−ンを決めておけば
昇温パタ−ンや目標温度が異なっても順応できるため、
調整作業における負担が小さい。

【００３４】上述の例では、第１の出力値Ａが１００％
の状態から第２の出力値Ｂが１００％の状態に切り替え
ているが、初め第１の出力値Ａに第２の出力値Ｂが補完
的に（相対的に割合が小さく）補間されている一の制御
方式を用い、次いで第２の出力値Ｂの補間比率が徐々に
大きくなって、最後に第２の出力値Ｂに第１の出力値Ａ
が補完的に（相対的に割合が小さく）補間されている他
の制御方式に落ち着く場合も本発明の権利範囲に含まれ
る。また補間比率の変化については、図４Ａ、４Ｂに示
したパタ−ンに限らず例えば階段状に第２の出力値Ｂの
補間比率を増やすようにしてもよい。なお本発明はバッ
チ式の熱処理装置に限らず枚葉式の熱処理装置に適用し
てもよい。

【００３５】（実施例）ここでコンピュ−タを使ってシ
ミュレ−ションした結果を図６に示しておく。この例
は、反応容器の内部温度を室温から目標温度である４０
０℃まで昇温させた場合の内部温度検出値と外部温度検
出値とを示すものであり、温度差Ｐが１０℃よりも大き
ければ第１の出力値Ａが１００％用いられ、温度差Ｐが
２℃〜１０℃であれば例えば図４Ａに示すテ−ブルに従
って第１の出力値Ａ及び第２の出力値Ｂが補間され、温
度差Ｐが２℃よりも小さければ第２の出力値Ｂが１００
％用いられるという条件設定がされている。

【００３６】また実際の縦型熱処理装置を使って反応容
器の内部温度を昇温した結果を図７に示しておく。この
例は、反応容器の内部温度を室温から目標温度である８
００℃付近まで昇温させた場合の内部温度検出値と外部
温度検出値とを示すものであり、温度差Ｐが１０℃より
も大きければ第１の出力値Ａが１００％用いられ、温度
差Ｐが２℃〜１０℃であれば例えば図４Ａに示すテ−ブ
ルに従って第１の出力値Ａ及び第２の出力値Ｂが補間さ
れ、温度差Ｐが２℃よりも小さければ第２の出力値Ｂが
１００％用いられるという条件設定がされている。

【００３７】いずれの例からも内部温度がオ−バシュ−
トをせずに速やかに目標温度に安定することが分かる。

【００３８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、反応容器
内を目標温度に昇温するにあたって一の温度制御方式か
ら他の温度制御方式に切り替えるときに両温度制御方式
が制御温度に影響を与える補間制御領域を形成している
ので温度制御方式の切り替え時のショック（温度の乱
れ）が抑えられ、速やかに目標温度に安定させることが
でき、スル−プットの向上を図ることができる。更にま
た切り替え時のショックが抑えられることから、従来の
ように切り替えのタイミングの最適なポイントを探す負
担が軽減される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態である縦型熱処理装置を示
す縦断側面図である。

【図２】本発明の実施の形態で用いられる制御部を示す
ブロック図である。

【図３】本発明の実施の形態における温度設定値のパタ
−ンと温度制御の手法とを対応付けて示す説明図であ
る。

【図４】本発明の実施の形態で用いられる記憶部に記憶
されたデ−タの一例を示す説明図である。

【図５】本発明の実施の形態による方法で温度制御を行
った場合の内部温度検出値と外部温度検出値との推移を
示す説明図である。

【図６】本発明の効果を確認するためのシミュレ−ショ
ンの結果を示す説明図である。

【図７】本発明の効果を確認するための実験結果を示す
説明図である。

【図８】従来の縦型熱処理装置における温度制御系の一
例を示すブロック図である。

【図９】従来の縦型熱処理装置において制御手法により
反応容器内の温度の推移が変わる様子を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１ａ 内管 １ｂ 外管 １ 反応管 １１ 蓋体 １７ ウエハボ−ト ２３ マニホ−ルド ２４ ガス供給管 ２５ 排気管 ３（３ａ，３ｂ，３ｃ） ヒ−タ ３２ スイッチ部 ４（４ａ，４ｂ，４ｃ） 内部熱電対 ５（５ａ，５ｂ，５ｃ） 外部熱電対 ６（６ａ，６ｂ，６ｃ） 制御部 ６１ 温度設定出力部 ６２ 制御信号出力部 ７Ａ 第１の演算部 ７Ｂ 第２の演算部

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理体が配置された反応容器内を、当
   該反応容器の外に設けた加熱部により加熱すると共に反
   応容器内に処理ガスを導入して熱処理を行う熱処理方法
   において、 外部温度検出値と内部温度設定値を所定の比率で補間
   し、温度設定値との偏差分から外部温度制御のための第
   １の出力値を得る工程と、 内部温度検出値と温度設定値の偏差分を算出し、外部温
   度検出値と比較してカスケード制御のための第２の出力
   値を得る工程と、 前記第１の出力値と第２の出力値とを線形補間してその
   補間値を加熱部の発熱量の制御信号として出力する工程
   と、を含むことを特徴とする熱処理方法。
2. 【請求項２】 被処理体が配置された反応容器を、当該
   反応容器の外に設けた加熱部により加熱すると供に反応
   容器内に処理ガスを導入して熱処理を行う熱処理方法に
   おいて、 昇温工程の初期において、外部温度検出値と内部温度検
   出値を所定の比率で補間し温度設定値との偏差分から得
   られる第１の出力値によって外部温度制御を行う段階
   と、 昇温工程の終期において、内部温度検出値と温度設定値
   の偏差分を算出し外部温度検出値と比較して得られる第
   ２の出力値によってカスケード制御を行う段階と、 前記第１の出力値による外部温度制御と前記第２の出力
   値によるカスケード制御の間に、第１の出力値と第２の
   出力値を補間して補間制御を行う段階と、を含むことを
   特徴とする熱処理方法。
3. 【請求項３】 前記第１の出力値と前記第２の出力値の
   補間は、内部温度検出値と設定温度の温度差に対応する
   所定の補間比率を用いることを特徴とする請求項１また
   は２に記載の熱処理方法。
4. 【請求項４】 前記補間比率は、少なくとも一つの固定
   された値であることを特徴とする請求項３に記載の熱処
   理方法。
5. 【請求項５】 前記補間比率は、内部温度検出値と設定
   温度の温度差に対応して変化することを特徴とする請求
   項３に記載の熱処理方法。
6. 【請求項６】 昇温工程の初期の段階では、前記第２の
   出力値の補間比率は０％であることを特徴とする請求項
   １または２に記載の熱処理方法。
7. 【請求項７】 昇温工程の終期の段階では、前記第２の
   出力値の補間比率は１００％であることを特徴とする請
   求項１または２に記載の熱処理方法。
8. 【請求項８】 被処理体が配置された反応容器内を、当
   該反応容器の外に設けた加熱部により加熱すると供に反
   応容器内に処理ガスを導入して熱処理を行う熱処理装置
   において、 温度検出値と温度設定値とに基づいて第１の演算を行っ
   て第１の出力値を得る第１の演算部と、 温度検出値と温度設定値とに基づいて第１の演算とは異
   なる第２の演算を行って第２の出力値を得る第２の演算
   部と、 前記第１の出力値と第２の出力値とを補間しその補間値
   を加熱部の発熱量の制御信号として出力する制御信号出
   力部と、 前記反応容器の内部温度が大きくなるにつれて前記制御
   信号出力部における第２の出力値の補間比率が徐々に大
   きくなるように補間比率を調整するための補間比率調整
   部と、を備えたことを特徴とする熱処理装置。
9. 【請求項９】 被処理体が配置された反応容器内を、当
   該反応容器の外に設けた加熱部により加熱すると共に反
   応容器内に処理ガスを導入して熱処理を行う熱処理装置
   において、 前記反応容器の内部の温度を検出する内部温度検出部
   と、 前記加熱部の温度を検出する外部温度検出部と、 少なくとも加熱部の温度検出値と温度設定値とに基づい
   て加熱部の温度検出値を重視する温度制御を行うための
   第１の演算を行って第１の出力値を得る第１の演算部
   と、 少なくとも反応容器の内部の温度検出値と温度設定値と
   に基づいて反応容器の内部の温度検出値を重視した温度
   制御を行うための第２の演算を行って第２の出力値を得
   る第２の演算部と、 前記第１の出力値と第２の出力値とを補間しその補間値
   を加熱部の発熱量の制御信号として出力する制御信号出
   力部と、 前記反応容器の内部温度が大きくなるにつれて前記制御
   信号出力部における第２の出力値の補間比率が徐々に大
   きくなるように補間比率を調整するための補間比率調整
   部と、を備えたことを特徴とする熱処理装置。
10. 【請求項１０】 第１の演算部は、加熱部の温度検出値
    またはこれに反応容器の内部の温度検出値を補間した温
    度検出値と温度設定値とを比較し、その偏差分に応じた
    第１の出力値を得る演算を行うものである請求項８また
    は９記載の熱処理装置。
11. 【請求項１１】 第２の演算部は、反応容器の内部の温
    度検出値と温度設定値とを比較し、その偏差分に応じた
    設定信号を得ると共にこの設定信号と加熱部の温度設定
    値とを比較し、その偏差分に応じた第２の出力値を得る
    演算を行うものである請求項８、９または１０記載の熱
    処理装置。
12. 【請求項１２】 補間比率調整部は、反応容器の内部の
    温度検出値及び温度設定値の差と、補間比率との関係示
    すデータを記憶した手段を含むことを特徴とする請求項
    ８ないし１１のいずれかに記載の熱処理装置。
13. 【請求項１３】 補間比率調整部は、第２の出力値の補
    間比率が０％から徐々に大きくなるように構成されてい
    ることを特徴とする請求項８ないし１２のいずれかに記
    載の熱処理装置。
14. 【請求項１４】 補間比率調整部は、第２の出力値の補
    間比率が１００％に向かって徐々に大きくなるように構
    成されていることを特徴とする請求項８ないし１３のい
    ずれかに記載の熱処理装置。