JP3177722B2 - 高速熱処理炉の温度制御装置 - Google Patents
高速熱処理炉の温度制御装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、高速熱処理炉の温度
制御装置に関するものである。
制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体製造工程においては、被処
理体である半導体ウエハ（以下にウエハという）の表面
に薄膜や酸化膜を積層したり、あるいは不純物の拡散等
を行うために、ＣＶＤ装置、酸化膜形成装置、あるいは
拡散装置等が用いられている。そして、この種の装置の
１つとして、複数枚のウエハを垂直方向に配列保持し
て、高温加熱した反応容器等のプロセスチューブ（処理
室）内に収容すると共に、処理室内に導入される反応ガ
スによって処理する縦型の熱処理炉が使用されている。
理体である半導体ウエハ（以下にウエハという）の表面
に薄膜や酸化膜を積層したり、あるいは不純物の拡散等
を行うために、ＣＶＤ装置、酸化膜形成装置、あるいは
拡散装置等が用いられている。そして、この種の装置の
１つとして、複数枚のウエハを垂直方向に配列保持し
て、高温加熱した反応容器等のプロセスチューブ（処理
室）内に収容すると共に、処理室内に導入される反応ガ
スによって処理する縦型の熱処理炉が使用されている。
【０００３】上記縦型熱処理炉は、図３に示すように、
石英ガラス等からなる有底筒状のプロセスチューブ１
と、底部を上面にして直立されたこのプロセスチューブ
１との間に隙間２をおいて包囲すると共に、その内壁面
に加熱手段としてのヒータ３を有する断熱性の炉本体４
と、複数のウエハＷを垂直方向に配列保持する石英製の
ウエハボート５と、このウエハボート５を昇降する昇降
機構６とで主要部が構成されている。この場合、隙間２
には供給口７と排気口８が開設され、プロセスチューブ
１内には反応ガス導入管９が挿入されると共に、排気管
１０が接続されている。また、ウエハボート５は、ウエ
ハＷを多段状に保持する保持部５ａの下に保温筒１１を
介して蓋体１２を設けており、この蓋体１２がプロセス
チューブ１の開口を塞ぐことによってプロセスチューブ
１内が密封されるように構成されている。これにより、
プロセスチューブ１を排気管１０を用いて真空引きし、
更に排気管１０からの排気を行いつつ反応ガス導入管９
から所定の反応ガスをプロセスチューブ１内に供給する
ことができる。
石英ガラス等からなる有底筒状のプロセスチューブ１
と、底部を上面にして直立されたこのプロセスチューブ
１との間に隙間２をおいて包囲すると共に、その内壁面
に加熱手段としてのヒータ３を有する断熱性の炉本体４
と、複数のウエハＷを垂直方向に配列保持する石英製の
ウエハボート５と、このウエハボート５を昇降する昇降
機構６とで主要部が構成されている。この場合、隙間２
には供給口７と排気口８が開設され、プロセスチューブ
１内には反応ガス導入管９が挿入されると共に、排気管
１０が接続されている。また、ウエハボート５は、ウエ
ハＷを多段状に保持する保持部５ａの下に保温筒１１を
介して蓋体１２を設けており、この蓋体１２がプロセス
チューブ１の開口を塞ぐことによってプロセスチューブ
１内が密封されるように構成されている。これにより、
プロセスチューブ１を排気管１０を用いて真空引きし、
更に排気管１０からの排気を行いつつ反応ガス導入管９
から所定の反応ガスをプロセスチューブ１内に供給する
ことができる。
【０００４】上記のように構成される縦型熱処理炉を用
いてウエハＷ表面の不純物拡散処理を行うには、まず、
供給口７及び排気口８のシャッタ１３ａ，１３ｂを閉じ
た状態にして、ウエハボート５を上昇させてウエハＷを
プロセスチューブ１内に収容する。次に、ヒータ３によ
ってプロセスチューブ１内を所定温度に加熱した後、反
応ガス導入管９から反応ガスをプロセスチューブ１内に
供給してウエハＷ表面の不純物拡散処理を行うことがで
きる。
いてウエハＷ表面の不純物拡散処理を行うには、まず、
供給口７及び排気口８のシャッタ１３ａ，１３ｂを閉じ
た状態にして、ウエハボート５を上昇させてウエハＷを
プロセスチューブ１内に収容する。次に、ヒータ３によ
ってプロセスチューブ１内を所定温度に加熱した後、反
応ガス導入管９から反応ガスをプロセスチューブ１内に
供給してウエハＷ表面の不純物拡散処理を行うことがで
きる。
【０００５】ところで、集積回路の高速化、高集積化等
に伴ってウエハＷ表面の拡散深さを浅くする傾向が高ま
っている。浅い拡散深さを制御するためには、被処理体
であるウエハＷを短時間で所定温度以上（例えば１００
０℃）まで上昇させると共に、強制冷却によって所定の
温度勾配すなわち所定温度（例えば５００℃）の保持時
間及び温度降下時間を制御する必要がある。そのため、
従来では、供給口７や排気口８にファン１４を接続させ
て強制的に隙間２内に冷却空気を導入する方法が考えら
れている。
に伴ってウエハＷ表面の拡散深さを浅くする傾向が高ま
っている。浅い拡散深さを制御するためには、被処理体
であるウエハＷを短時間で所定温度以上（例えば１００
０℃）まで上昇させると共に、強制冷却によって所定の
温度勾配すなわち所定温度（例えば５００℃）の保持時
間及び温度降下時間を制御する必要がある。そのため、
従来では、供給口７や排気口８にファン１４を接続させ
て強制的に隙間２内に冷却空気を導入する方法が考えら
れている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ファン
１４を用いて強制的に冷却すると、図４に示すように、
ウエハＷの温度とヒータ３の温度（具体的にはヒータ部
に設けた熱電対の温度）との温度差が著しく、ウエハＷ
とヒータ３が同温度（２５℃）になるまで長時間（２０
分）もかかる。したがって、ウエハＷの温度を所定温度
（５００℃）に維持するには、図５に示すように、ファ
ン１４によって強制空冷して５００℃に冷却した後、フ
ァン１４のＯＮ、ＯＦＦ動作を繰り返して所定温度時間
の保持及び温度降下時間の制御（降温制御）を行う必要
がある。そのため、ファンのＯＮ、ＯＦＦ操作を頻繁に
行う必要があると共に、降温制御に多くの時間を要し、
生産能率が低下するという問題があった。
１４を用いて強制的に冷却すると、図４に示すように、
ウエハＷの温度とヒータ３の温度（具体的にはヒータ部
に設けた熱電対の温度）との温度差が著しく、ウエハＷ
とヒータ３が同温度（２５℃）になるまで長時間（２０
分）もかかる。したがって、ウエハＷの温度を所定温度
（５００℃）に維持するには、図５に示すように、ファ
ン１４によって強制空冷して５００℃に冷却した後、フ
ァン１４のＯＮ、ＯＦＦ動作を繰り返して所定温度時間
の保持及び温度降下時間の制御（降温制御）を行う必要
がある。そのため、ファンのＯＮ、ＯＦＦ操作を頻繁に
行う必要があると共に、降温制御に多くの時間を要し、
生産能率が低下するという問題があった。
【０００７】また、この種の縦型熱処理炉においては、
同時に多数枚のウエハを処理するため、上部、中間、下
部に位置するウエハ同士に温度差が生じてしまい、均一
な温度下で処理が行えず、歩留まりの低下を招くという
問題もあった。
同時に多数枚のウエハを処理するため、上部、中間、下
部に位置するウエハ同士に温度差が生じてしまい、均一
な温度下で処理が行えず、歩留まりの低下を招くという
問題もあった。
【０００８】この発明は上記事情に鑑みなされたもの
で、被処理体を均一な温度下で降温制御して、スループ
ットの向上及び歩留まりの向上を図れるようにした高速
熱処理炉の温度制御装置を提供することを目的とするも
のである。
で、被処理体を均一な温度下で降温制御して、スループ
ットの向上及び歩留まりの向上を図れるようにした高速
熱処理炉の温度制御装置を提供することを目的とするも
のである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の高速熱処理炉の温度制御装置は、複
数の被処理体を垂直方向に配列収容する処理室を所定温
度より高温に加熱した後、強制冷却と加熱によって所定
の温度に冷却する高速熱処理炉において、上記被処理体
の配列方向に沿って分割配置される複数の加熱手段と、
これら加熱手段に配置される複数の温度検出手段と、上
記強制冷却を司る供給ファン及び排気ファンと、これら
ファンの送風容量を変換する風量変換手段と、上記処理
室内に垂直に配置される石英管内に挿入されて、上記被
処理体の近傍の複数箇所に垂直に配置される複数の温度
検出手段と、予め記憶された上記被処理体の複数箇所の
温度、分割配置された上記複数の加熱手段の温度及び上
記石英管内の複数の温度検出手段の温度と、上記石英管
内の複数の温度検出手段及び上記複数の加熱手段の温度
検出手段からの温度データとに基いて上記加熱手段の温
度制御及び上記供給及び排気ファンによる冷却空気の送
風容量を変換する風量変換手段の制御を行う制御手段と
を具備することを特徴とするものである。
に、請求項１記載の高速熱処理炉の温度制御装置は、複
数の被処理体を垂直方向に配列収容する処理室を所定温
度より高温に加熱した後、強制冷却と加熱によって所定
の温度に冷却する高速熱処理炉において、上記被処理体
の配列方向に沿って分割配置される複数の加熱手段と、
これら加熱手段に配置される複数の温度検出手段と、上
記強制冷却を司る供給ファン及び排気ファンと、これら
ファンの送風容量を変換する風量変換手段と、上記処理
室内に垂直に配置される石英管内に挿入されて、上記被
処理体の近傍の複数箇所に垂直に配置される複数の温度
検出手段と、予め記憶された上記被処理体の複数箇所の
温度、分割配置された上記複数の加熱手段の温度及び上
記石英管内の複数の温度検出手段の温度と、上記石英管
内の複数の温度検出手段及び上記複数の加熱手段の温度
検出手段からの温度データとに基いて上記加熱手段の温
度制御及び上記供給及び排気ファンによる冷却空気の送
風容量を変換する風量変換手段の制御を行う制御手段と
を具備することを特徴とするものである。
【００１０】上記高速熱処理炉の温度制御装置におい
て、上記処理室と、この処理室との間に隙間をおいて処
理室を包囲する炉本体との下部に、環状空間を設け、上
記環状空間の周方向の等間隔部位に、供給ファンの供給
口を設けると共に、各供給口に上記隙間内に略垂直に突
入するノズルを接続してなる方が好ましい（請求項
２）。
て、上記処理室と、この処理室との間に隙間をおいて処
理室を包囲する炉本体との下部に、環状空間を設け、上
記環状空間の周方向の等間隔部位に、供給ファンの供給
口を設けると共に、各供給口に上記隙間内に略垂直に突
入するノズルを接続してなる方が好ましい（請求項
２）。
【００１１】
【作用】この発明によれば、複数に分割された加熱手段
によって被処理体を所定温度より高い温度まで加熱した
後、供給ファン及び排気ファンによって強制的に所定温
度まで冷却する際、予め記憶された被処理体の複数箇所
の温度、分割配置された複数の加熱手段の温度及び石英
管内の複数の温度検出手段の温度と、石英管内の複数の
温度検出手段及び複数の加熱手段の温度検出手段からの
温度データとに基いて加熱手段を制御すると共に、供給
ファン及び排気ファンの送風容量を制御することによ
り、被処理体の冷却温度を均一にすることができる。
によって被処理体を所定温度より高い温度まで加熱した
後、供給ファン及び排気ファンによって強制的に所定温
度まで冷却する際、予め記憶された被処理体の複数箇所
の温度、分割配置された複数の加熱手段の温度及び石英
管内の複数の温度検出手段の温度と、石英管内の複数の
温度検出手段及び複数の加熱手段の温度検出手段からの
温度データとに基いて加熱手段を制御すると共に、供給
ファン及び排気ファンの送風容量を制御することによ
り、被処理体の冷却温度を均一にすることができる。
【００１２】
【実施例】以下にこの発明の実施例を図面に基いて詳細
に説明する。ここでは、この発明の温度制御装置を半導
体ウエハの縦型高速熱処理炉に適用した場合について説
明する。なお、図３に示した従来の熱処理炉と同じ部分
には同一符号を付して説明する。
に説明する。ここでは、この発明の温度制御装置を半導
体ウエハの縦型高速熱処理炉に適用した場合について説
明する。なお、図３に示した従来の熱処理炉と同じ部分
には同一符号を付して説明する。
【００１３】図１はこの発明の実施例の温度制御装置を
具備する縦型高速熱処理炉の断面図が示されている。
具備する縦型高速熱処理炉の断面図が示されている。
【００１４】上記高速熱処理炉は、石英ガラス等からな
る有底筒状のプロセスチューブ１と、底部を上面にして
直立されたこのプロセスチューブ１との間に隙間２をお
いて包囲すると共に、その内壁面に加熱手段としてのヒ
ータ３を有する断熱性の炉本体４と、複数のウエハＷを
垂直方向に配列保持する石英製のウエハボート５と、こ
のウエハボート５を昇降する昇降機構６とで主要部が構
成されている。そして、上記隙間２に連通する供給口７
と排気口８に、それぞれ冷却空気の供給ファン１５と排
気ファン１６を接続して、隙間２内に強制的に冷却空気
を供給し得るように構成されている。更に、高速熱処理
炉には、ウエハＷの処理中の降温制御を行うこの発明の
温度制御装置が具備されている。
る有底筒状のプロセスチューブ１と、底部を上面にして
直立されたこのプロセスチューブ１との間に隙間２をお
いて包囲すると共に、その内壁面に加熱手段としてのヒ
ータ３を有する断熱性の炉本体４と、複数のウエハＷを
垂直方向に配列保持する石英製のウエハボート５と、こ
のウエハボート５を昇降する昇降機構６とで主要部が構
成されている。そして、上記隙間２に連通する供給口７
と排気口８に、それぞれ冷却空気の供給ファン１５と排
気ファン１６を接続して、隙間２内に強制的に冷却空気
を供給し得るように構成されている。更に、高速熱処理
炉には、ウエハＷの処理中の降温制御を行うこの発明の
温度制御装置が具備されている。
【００１５】この発明の温度制御装置は、ウエハＷの配
列方向に沿って複数（上部、中央部及び下部）に分割配
置される加熱手段としての上部ヒータ３ａ，中央部ヒー
タ３ｂ及び下部ヒータ３ｃと、供給ファン１５及び排気
ファン１６に取り付けられた風量変換手段としてのイン
バータ２８，２９と、プロセスチューブ１内に垂直に配
置される石英管１７内に挿入されてのウエハボート５に
て保持されるウエハＷの近傍の複数箇所（上部、中央部
及び下部）に配置される温度検出手段である内部上方熱
電対１８ａ，内部中央部熱電対１８ｂ及び内部下方熱電
対１８ｃと、これら内部熱電対１８ａ〜１８ｃからの検
出温度信号を受けて上記ヒータ３ａ〜３ｃ及びインバー
タ２８，２９を制御する制御手段である温度コントロー
ラ２０とで構成されている。この場合、各ヒータ３ａ〜
３ｃの温度は各ヒータ３ａ〜３ｃの近傍位置に配置され
る温度検出手段であるヒータ部熱電対１９ａ〜１９ｃに
よって検出され、その検出温度信号は温度コントローラ
２０に入力されるようになっている。この温度コントロ
ーラ２０は、内部に図示しないマイクロコンピュータが
内蔵され、プログラムによって予め実験によって収集し
た上部、中央部及び下部のウエハの温度と、上記ヒータ
部熱電対１９ａ〜１９ｃの温度及び内部熱電対１８ａ〜
１８ｃの温度を収集した温度データをメモリ２１に記憶
し、これら記憶された温度データと、各熱電対１８ａ〜
１８ｃ，１９ａ〜１９ｃから得られた温度データとを基
にヒータ電源２２を制御すると共に、インバータ２８,
２９を周波数制御、すなわち供給ファン１５及び排気フ
ァン１６の回転数を変化して冷却空気の供給量を制御す
るように構成されている。
列方向に沿って複数（上部、中央部及び下部）に分割配
置される加熱手段としての上部ヒータ３ａ，中央部ヒー
タ３ｂ及び下部ヒータ３ｃと、供給ファン１５及び排気
ファン１６に取り付けられた風量変換手段としてのイン
バータ２８，２９と、プロセスチューブ１内に垂直に配
置される石英管１７内に挿入されてのウエハボート５に
て保持されるウエハＷの近傍の複数箇所（上部、中央部
及び下部）に配置される温度検出手段である内部上方熱
電対１８ａ，内部中央部熱電対１８ｂ及び内部下方熱電
対１８ｃと、これら内部熱電対１８ａ〜１８ｃからの検
出温度信号を受けて上記ヒータ３ａ〜３ｃ及びインバー
タ２８，２９を制御する制御手段である温度コントロー
ラ２０とで構成されている。この場合、各ヒータ３ａ〜
３ｃの温度は各ヒータ３ａ〜３ｃの近傍位置に配置され
る温度検出手段であるヒータ部熱電対１９ａ〜１９ｃに
よって検出され、その検出温度信号は温度コントローラ
２０に入力されるようになっている。この温度コントロ
ーラ２０は、内部に図示しないマイクロコンピュータが
内蔵され、プログラムによって予め実験によって収集し
た上部、中央部及び下部のウエハの温度と、上記ヒータ
部熱電対１９ａ〜１９ｃの温度及び内部熱電対１８ａ〜
１８ｃの温度を収集した温度データをメモリ２１に記憶
し、これら記憶された温度データと、各熱電対１８ａ〜
１８ｃ，１９ａ〜１９ｃから得られた温度データとを基
にヒータ電源２２を制御すると共に、インバータ２８,
２９を周波数制御、すなわち供給ファン１５及び排気フ
ァン１６の回転数を変化して冷却空気の供給量を制御す
るように構成されている。
【００１６】一方、上記プロセスチューブ１と炉本体４
との間に設けられる隙間２に連通する供給口７は、炉本
体４の下部に設けられた環状空間２３の周方向に等間隔
に設けられる複数、例えば８個設けられており、そし
て、これら供給口７には、図１に示すように、隙間２内
に略垂直に突入するノズル２４が接続されて、供給ファ
ン１５から供給される冷却空気が垂直方向に延びるプロ
セスチューブ１の外壁面に沿って上昇すると共に、均一
に隙間２内に流れるようになっている。また、排気口８
はシャッタ１３ｂ及びダクト２５を介して工場等に設備
される排気ダクト２６に接続されている。なお、ダクト
２５には、冷却に供されて高温度になった排気空気を室
温まで冷却する熱交換器２７と、排気空気を円滑に排気
ダクト２６に吸引する排気ファン１６が介設されてい
る。
との間に設けられる隙間２に連通する供給口７は、炉本
体４の下部に設けられた環状空間２３の周方向に等間隔
に設けられる複数、例えば８個設けられており、そし
て、これら供給口７には、図１に示すように、隙間２内
に略垂直に突入するノズル２４が接続されて、供給ファ
ン１５から供給される冷却空気が垂直方向に延びるプロ
セスチューブ１の外壁面に沿って上昇すると共に、均一
に隙間２内に流れるようになっている。また、排気口８
はシャッタ１３ｂ及びダクト２５を介して工場等に設備
される排気ダクト２６に接続されている。なお、ダクト
２５には、冷却に供されて高温度になった排気空気を室
温まで冷却する熱交換器２７と、排気空気を円滑に排気
ダクト２６に吸引する排気ファン１６が介設されてい
る。
【００１７】また、上記プロセスチューブ１内には反応
ガス導入管９が挿入されており、この反応ガス導入管９
の垂直方向に適宜間隔をおいて設けられたガス導入孔９
ａからプロセスチューブ１内に均一に反応ガスが供給さ
れるように構成されている。また、プロセスチューブ１
内には排気管１０が接続されており、この排気管１０に
接続する図示しない真空ポンプ等の吸引手段によってプ
ロセスチューブ１内が真空引きされると共に、反応ガス
の排気を行えるように構成されている。
ガス導入管９が挿入されており、この反応ガス導入管９
の垂直方向に適宜間隔をおいて設けられたガス導入孔９
ａからプロセスチューブ１内に均一に反応ガスが供給さ
れるように構成されている。また、プロセスチューブ１
内には排気管１０が接続されており、この排気管１０に
接続する図示しない真空ポンプ等の吸引手段によってプ
ロセスチューブ１内が真空引きされると共に、反応ガス
の排気を行えるように構成されている。
【００１８】一方、上記ウエハボート５は、ウエハＷを
多段状に保持する保持部５ａの下に保温筒１１を介して
石英製の蓋体１２を設けており、この蓋体１２がプロセ
スチューブ１の開口を塞ぐことによって蓋体１２に周設
されたＯリング１２ａによってプロセスチューブ１内が
密封されるように構成されている。したがって、プロセ
スチューブ１内を排気管１０を用いて真空引きし、更に
排気管１０からの排気を行いつつ反応ガス導入管９から
所定の反応ガスをプロセスチューブ１内に供給すること
ができる。
多段状に保持する保持部５ａの下に保温筒１１を介して
石英製の蓋体１２を設けており、この蓋体１２がプロセ
スチューブ１の開口を塞ぐことによって蓋体１２に周設
されたＯリング１２ａによってプロセスチューブ１内が
密封されるように構成されている。したがって、プロセ
スチューブ１内を排気管１０を用いて真空引きし、更に
排気管１０からの排気を行いつつ反応ガス導入管９から
所定の反応ガスをプロセスチューブ１内に供給すること
ができる。
【００１９】次に、高速熱処理炉とこの発明の温度制御
装置の動作態様について説明する。
装置の動作態様について説明する。
【００２０】まず、供給口７及び排気口８のシャッタ１
３ａ，１３ｂを閉じて供給口７と排気口８を塞ぐ。そし
て、昇降機構６の駆動によってウエハボート５を上昇さ
せてウエハボート５をプロセスチューブ１内に挿入す
る。次に、ヒータ電源２２をＯＮにしてヒータ３ａ〜３
ｃによりプロセスチューブ１内を所定温度（５００℃）
より高い温度（例えば１０００℃）に加熱した後、シャ
ッタ１３ａ，１３ｂを開いて供給口７と排気口８を開放
すると共に、供給ファン１５と排気ファン１６を駆動さ
せて隙間２内に外気を導入してプロセスチューブ１及び
ウエハＷを強制的に冷却する。この際、ウエハＷ近傍の
温度が内部上方熱電対１８ａ，内部中央熱電対１８ｂ及
び内部下方熱電対１８ｃによって検出され、また、ヒー
タ部熱電対１９ａ〜１９ｃにより上部ヒータ３ａ，中部
ヒータ３ｂ，下部ヒータ３ｃの温度が検出され、これら
の検出温度信号が温度コントローラ２０に伝達され、こ
れらの検出温度情報に基いてヒータ電源２２からの電力
供給量が制御されて上部ヒータ３ａ，中央部ヒータ３
ｂ，下部ヒータ３ｃが温度制御される（図２参照）。す
なわち、ウエハＷの温度は、図２に示すように、中央部
が一番高く、次に下方部、上方部の順となるので、これ
ら各部の温度を内部熱電対１８ａ〜１８ｃによって検出
し、その検出温度に基いてヒータ３ａ〜３ｃの加熱温度
を制御することによって各部のウエハＷの温度を均一に
することができる。また、同様に検出温度情報に基いて
温度コントローラ２０によりインバータ２８,２９が制
御されて供給ファン１５及び排気ファン１６による冷却
空気の供給量が制御されるので、ウエハＷの降温制御を
より一層正確に行うことができる。
３ａ，１３ｂを閉じて供給口７と排気口８を塞ぐ。そし
て、昇降機構６の駆動によってウエハボート５を上昇さ
せてウエハボート５をプロセスチューブ１内に挿入す
る。次に、ヒータ電源２２をＯＮにしてヒータ３ａ〜３
ｃによりプロセスチューブ１内を所定温度（５００℃）
より高い温度（例えば１０００℃）に加熱した後、シャ
ッタ１３ａ，１３ｂを開いて供給口７と排気口８を開放
すると共に、供給ファン１５と排気ファン１６を駆動さ
せて隙間２内に外気を導入してプロセスチューブ１及び
ウエハＷを強制的に冷却する。この際、ウエハＷ近傍の
温度が内部上方熱電対１８ａ，内部中央熱電対１８ｂ及
び内部下方熱電対１８ｃによって検出され、また、ヒー
タ部熱電対１９ａ〜１９ｃにより上部ヒータ３ａ，中部
ヒータ３ｂ，下部ヒータ３ｃの温度が検出され、これら
の検出温度信号が温度コントローラ２０に伝達され、こ
れらの検出温度情報に基いてヒータ電源２２からの電力
供給量が制御されて上部ヒータ３ａ，中央部ヒータ３
ｂ，下部ヒータ３ｃが温度制御される（図２参照）。す
なわち、ウエハＷの温度は、図２に示すように、中央部
が一番高く、次に下方部、上方部の順となるので、これ
ら各部の温度を内部熱電対１８ａ〜１８ｃによって検出
し、その検出温度に基いてヒータ３ａ〜３ｃの加熱温度
を制御することによって各部のウエハＷの温度を均一に
することができる。また、同様に検出温度情報に基いて
温度コントローラ２０によりインバータ２８,２９が制
御されて供給ファン１５及び排気ファン１６による冷却
空気の供給量が制御されるので、ウエハＷの降温制御を
より一層正確に行うことができる。
【００２１】このようにして、ウエハの温度を所定温度
に保持した状態で、反応ガス導入管９から反応ガスをプ
ロセスチューブ１内に供給してウエハ表面に不純物の拡
散処理を行う。この拡散処理が終了した後、ヒータ電源
２２をＯＦＦにして、プロセスチューブ１内に例えば窒
素（Ｎ2 ）パージガスを導入してパージを行う。そし
て、プロセスチューブ１内の温度が所定温度（２５℃）
まで低下した後、昇降機構６を駆動させてウエハボート
５を下降させてウエハＷを取り出して処理作業は終了す
る。
に保持した状態で、反応ガス導入管９から反応ガスをプ
ロセスチューブ１内に供給してウエハ表面に不純物の拡
散処理を行う。この拡散処理が終了した後、ヒータ電源
２２をＯＦＦにして、プロセスチューブ１内に例えば窒
素（Ｎ2 ）パージガスを導入してパージを行う。そし
て、プロセスチューブ１内の温度が所定温度（２５℃）
まで低下した後、昇降機構６を駆動させてウエハボート
５を下降させてウエハＷを取り出して処理作業は終了す
る。
【００２２】上記実施例では、加熱手段及び温度検出手
段を３分割されたヒータ３ａ〜３ｃ及び内部熱電対１８
ａ〜１８ｃにて形成する場合について説明したが、加熱
手段と温度検出手段は必ずしも３分割である必要はな
く、複数に分割されるものであれば２分割、あるいは４
分割以上であってもよい。また、上記実施例では、この
発明の温度制御装置を半導体ウエハの熱処理装置に適用
した場合について説明したが、半導体ウエハ以外の例え
ばガラス基板、ＬＣＤ基板等の被処理体の熱処理装置に
も適用できることは勿論である。
段を３分割されたヒータ３ａ〜３ｃ及び内部熱電対１８
ａ〜１８ｃにて形成する場合について説明したが、加熱
手段と温度検出手段は必ずしも３分割である必要はな
く、複数に分割されるものであれば２分割、あるいは４
分割以上であってもよい。また、上記実施例では、この
発明の温度制御装置を半導体ウエハの熱処理装置に適用
した場合について説明したが、半導体ウエハ以外の例え
ばガラス基板、ＬＣＤ基板等の被処理体の熱処理装置に
も適用できることは勿論である。
【００２３】
【発明の効果】以上に説明したように、この発明の処理
装置によれば、上記のように構成されているので、以下
のような効果が得られる。
装置によれば、上記のように構成されているので、以下
のような効果が得られる。
【００２４】１）請求項１記載の温度制御装置によれ
ば、複数に分割された加熱手段によって被処理体を所定
温度より高い温度まで加熱した後、供給ファン及び排気
ファンによって強制的に所定温度まで冷却する際、予め
記憶された被処理体の複数箇所の温度、分割配置された
複数の加熱手段の温度及び石英管内の複数の温度検出手
段の温度と、石英管内の複数の温度検出手段及び複数の
加熱手段の温度検出手段からの温度データとに基いて加
熱手段を制御すると共に、供給ファン及び排気ファンの
送風容量を制御するので、被処理体の急速冷却状況に応
じた温度制御を正確に行うことができる。したがって、
スループットの向上及び歩留まりの向上を図ることがで
きる。
ば、複数に分割された加熱手段によって被処理体を所定
温度より高い温度まで加熱した後、供給ファン及び排気
ファンによって強制的に所定温度まで冷却する際、予め
記憶された被処理体の複数箇所の温度、分割配置された
複数の加熱手段の温度及び石英管内の複数の温度検出手
段の温度と、石英管内の複数の温度検出手段及び複数の
加熱手段の温度検出手段からの温度データとに基いて加
熱手段を制御すると共に、供給ファン及び排気ファンの
送風容量を制御するので、被処理体の急速冷却状況に応
じた温度制御を正確に行うことができる。したがって、
スループットの向上及び歩留まりの向上を図ることがで
きる。
【００２５】２）請求項２記載の温度制御装置によれ
ば、処理室と、この処理室との間に隙間をおいて処理室
を包囲する炉本体との下部に、環状空間を設け、環状空
間の周方向の等間隔部位に、供給ファンの供給口を設け
ると共に、各供給口に隙間内に略対直に突入するノズル
を接続することにより、供給ファンから供給される冷却
空気が処理室の外壁面に沿って垂直方向に上昇するの
で、供給される冷却空気を隙間内に均一に流れるように
できる。したがって、スループットの向上及び歩留まり
の向上を図ることができる。
ば、処理室と、この処理室との間に隙間をおいて処理室
を包囲する炉本体との下部に、環状空間を設け、環状空
間の周方向の等間隔部位に、供給ファンの供給口を設け
ると共に、各供給口に隙間内に略対直に突入するノズル
を接続することにより、供給ファンから供給される冷却
空気が処理室の外壁面に沿って垂直方向に上昇するの
で、供給される冷却空気を隙間内に均一に流れるように
できる。したがって、スループットの向上及び歩留まり
の向上を図ることができる。
【図１】この発明の実施例の温度制御装置を有する高速
熱処理炉を示す断面図である。
熱処理炉を示す断面図である。
【図２】この発明における加熱手段と温度検出手段によ
る温度制御方法を示すグラフである。
る温度制御方法を示すグラフである。
【図３】従来の縦型熱処理炉を示す断面図である。
【図４】従来の高速熱処理炉の冷却時における被処理体
と加熱部の温度と時間の関係を示すグラフである。
と加熱部の温度と時間の関係を示すグラフである。
【図５】従来の高速熱処理炉における温度制御方法を示
すグラフである。
すグラフである。
１ プロセスチューブ（処理室） ２ 隙間 ３ａ 上部ヒータ（加熱手段） ３ｂ 中央部ヒータ（加熱手段） ３ｃ 下部ヒータ（加熱手段） ４ 炉本体 １５ 供給ファン １６ 排気ファン １８ａ 内部上方熱電対 １８ｂ 内部中央熱電対 １８ｃ 内部下方熱電対 ２０ 温度コントローラ（制御手段） ２２ ヒータ電源 ２８，２９ インバータ（風量変換手段） Ｗ 半導体ウエハ（被処理体）
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/205 H01L 21/22 511
Claims (2)
- 【請求項１】 複数の被処理体を垂直方向に配列収容す
る処理室を所定温度より高温に加熱した後、強制冷却と
加熱によって所定の温度に冷却する高速熱処理炉におい
て、 上記被処理体の配列方向に沿って分割配置される複数の
加熱手段と、これら加熱手段に配置される複数の温度検
出手段と、上記強制冷却を司る供給ファン及び排気ファ
ンと、これらファンの送風容量を変換する風量変換手段
と、上記処理室内に垂直に配置される石英管内に挿入さ
れて、上記被処理体の近傍の複数箇所に垂直に配置され
る複数の温度検出手段と、予め記憶された上記被処理体
の複数箇所の温度、分割配置された上記複数の加熱手段
の温度及び上記石英管内の複数の温度検出手段の温度
と、上記石英管内の複数の温度検出手段及び上記複数の
加熱手段の温度検出手段からの温度データとに基いて上
記加熱手段の温度制御及び上記供給及び排気ファンによ
る冷却空気の送風容量を変換する風量変換手段の制御を
行う制御手段とを具備することを特徴とする高速熱処理
炉の温度制御装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の高速熱処理炉の温度制御
装置において、 上記処理室と、この処理室との間に隙間をおいて処理室
を包囲する炉本体との下部に、環状空間を設け、上記環
状空間の周方向の等間隔部位に、供給ファンの供給口を
設けると共に、各供給口に上記隙間内に略垂直に突入す
るノズルを接続してなることを特徴とする高速熱処理炉
の温度制御装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16861593A JP3177722B2 (ja) | 1993-06-15 | 1993-06-15 | 高速熱処理炉の温度制御装置 |
| US08/259,180 US5616264A (en) | 1993-06-15 | 1994-06-13 | Method and apparatus for controlling temperature in rapid heat treatment system |
| KR1019940013531A KR100241293B1 (ko) | 1993-06-15 | 1994-06-15 | 고속열처리로의 온도제어방법 및 그 장치 |
| TW085206395U TW354192U (en) | 1993-06-15 | 1994-08-17 | High speed heat treatment mechanism |
| TW84107432A TW294825B (ja) | 1993-06-15 | 1994-08-17 | |
| TW83107562A TW288156B (ja) | 1993-06-15 | 1994-08-17 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16861593A JP3177722B2 (ja) | 1993-06-15 | 1993-06-15 | 高速熱処理炉の温度制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH076955A JPH076955A (ja) | 1995-01-10 |
| JP3177722B2 true JP3177722B2 (ja) | 2001-06-18 |
Family
ID=15871346
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16861593A Expired - Fee Related JP3177722B2 (ja) | 1993-06-15 | 1993-06-15 | 高速熱処理炉の温度制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3177722B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4365017B2 (ja) | 2000-08-23 | 2009-11-18 | 東京エレクトロン株式会社 | 熱処理装置の降温レート制御方法および熱処理装置 |
| JP4610771B2 (ja) * | 2001-04-05 | 2011-01-12 | 東京エレクトロン株式会社 | 縦型熱処理装置およびその強制空冷方法 |
| JP5312765B2 (ja) * | 2007-01-26 | 2013-10-09 | 株式会社日立国際電気 | 基板処理方法及び半導体製造装置 |
| JP5510991B2 (ja) * | 2007-09-06 | 2014-06-04 | 株式会社日立国際電気 | 半導体製造装置及び基板処理方法 |
| CN102230727A (zh) * | 2011-06-01 | 2011-11-02 | 北京七星华创电子股份有限公司 | 立式炉冷却控制系统及方法 |
| JP2013062361A (ja) * | 2011-09-13 | 2013-04-04 | Tokyo Electron Ltd | 熱処理装置、温度制御システム、熱処理方法、温度制御方法及びその熱処理方法又はその温度制御方法を実行させるためのプログラムを記録した記録媒体 |
-
1993
- 1993-06-15 JP JP16861593A patent/JP3177722B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH076955A (ja) | 1995-01-10 |
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