JPH04165290A

JPH04165290A - 熱処理装置

Info

Publication number: JPH04165290A
Application number: JP29275790A
Authority: JP
Inventors: Fujio Suzuki; 鈴木　富士雄
Original assignee: Tokyo Electron Sagami Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Sagami Ltd
Priority date: 1990-10-30
Filing date: 1990-10-30
Publication date: 1992-06-11
Anticipated expiration: 2015-02-14
Also published as: JP3009204B2

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。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、熱処理装置に関する。

（従来の技術）一般に、半導体デバイスの製造工程における成膜工程や
熱拡散工程では、例えば被処理物である半導体ウェハを
多数収容する反応管の周囲に、ヒータを配置して構成し
たバッチ式の熱処理装置が使用されている。

このようなバッチ式熱処理装置においては、反応管の外
部や内部に温度検出器例えば熱電対を配置し、これら熱
電対からの検出信号を順次温度測定回路に送り、各熱電
対の配置位置の温度を測定し、これら測定温度に基づい
てヒータに印加する電力を制御することが行われており
、これにより反応管内の温度を所定の温度に制御してい
る。

また、上記反応管内の温度分布の均一性を向上させるた
めに、上記反応管内を複数の領域に分割すると共に、各
領域毎にそれぞれ熱電対を設置し、これら熱電対による
測定温度によって各領域毎にヒータに印加する電力を制
御することが行われている。このような場合、各領域毎
にそれぞれ１本の熱電対が設置される。

（発明が解決しようとする課題）ところで、上述したような熱電対は、それ自体高温雰囲
気に長期開明されると、破断やショート等あ故障が起こ
るという問題を有しており、−船釣にはセラミックス製
の保護管内に収納された状態で設置されているものの、
熱電対の高温雰囲気に対する十分な保護効果は得られて
おらず、故障発生の危険性を存していた。

例えば、上述したような複数の熱電対によって温度制御
を行っている熱処理装置において、１本の熱電対に破断
やショート等が起こった場合においては、ヒータに対し
て異常な電力供給が行われたり、逆にヒータに対する電
力供給が停止されてしまうため、被処理体に対する所定
の温度雰囲気を保持することができず、　１ｒ：１１８
分の半導体ウェハ全てが不良となる可能性があるという
問題があった。

そして、バッチ式の熱処理装置においては、通常１０ッ
ト当り　１００枚〜２００枚の半導体ウニ／％を一度に
処理することができるように設計されており、熱電対の
故障によって１０ツト全ての半導体ウェハが不良となる
と、大きな損害が生じるという改善点を有していた。

本発明は、このような従来技術の課題に対処するために
なされたもので、熱電対のような温度検出器が万一故障
した際にも、温度異常を発生させることなく、正常な運
転を継続して行うことを可能にした熱処理装置を提供す
ることを目的としている。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）すなわち本発明の熱処理装置は、複数の被処理物を収容
する反応容器と、この反応容器を囲繞する如く設けられ
た加熱機構と、前記反応容器内の温度を検出する温度検
出器とを具備する熱処理装置において、前記温度検出器
は、主温度検出器と予備温度検出器とからなり、これら
主温度検出器および予備温度検出器双方で温度測定を行
うと共に、前記主温度検出器に異常が発生した時、該主
温度検出器から予備温度検出器へ切替えるよう構成した
ことを特徴としている。

（作　用）本発明の熱処理装置においては、温度検出器は主温度検
出器と予備温度検出器とを有しており、通常は主温度検
出器による測定データにしたがって反応容器内の温度制
御が行われる。また、予備温度検出器においても、温度
測定のみは主温度検出器と同様に実施しているため、主
温度検出器が故障した際に、瞬時に正常な予備温度検出
器による温度制御に切り替えることができるので、反応
管内の温度に異常を来すことがない。

（実施例）以下、本発明の熱処理装置の実施例について図面を参照
して説明する。

第１図に示すように、この実施例のバッチ式熱処理装置
ｆ１は、例えば円筒形状の石英等からなる反応管２の周
囲に、加熱用と−タ３が配置されて構成されており、上
記反応管２内に例えばウェハボート４に収納された多数
の半導体ウェハ５が収容され、所望の熱処理が施される
。

上記熱処理装置１では、例えば反応管２の長手方向に５
分割された領域Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅ毎にヒータ３に印加
する電力を制御し、これらの領域Ａ−Ｅ毎に反応管２内
の温度を制御する、５ゾ一ン温度制御方式を採用してい
る。

そして、上記５ゾ一ン温度制御方式を実施するために、
反応管２外部の加熱用ヒータ３の近傍には、各領域Ａ、
Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅ毎に外部用温度検出器例えば熱電対６が
それぞれ設置されている。

また、反応管２の内部にも、各領域Ａ、ＥＳＣ。

Ｄ、Ｅ毎にそれぞれ内部用温度検出器例えば熱電対７が
設置されている。

ここで、外部用熱電対６は、第２図に示すように、主熱
電対６ａと予備熱電対６ｂとを有しており、これら主熱
電対６ａと予備熱電対６ｂとにより、はぼ同一の温度測
定を実施することが可能なように、これらは同一の保護
管８内に収容されて構成されている。また、各熱電対６
ａ、６ｂ、７には、数１０ＭΩの抵抗９ｂを介して電源
９ａがそれぞれに接続されており、上記各熱電対６ａ、
６ｂ、７が破断した時、所定の電圧が熱電対の一方の配
線に印加されるように構成されている。

また、各熱電対６ａ、６ｂ、７は、補償導線１０を介し
て熱電対の冷接点となる接続器１０と接続されている。

この際、外部用熱電対６のうち、主熱電対６ａはそれぞ
れ第１の接続器１１ａと、予備熱電対６ｂはそれぞれ第
２の接続器１１ｂと接続されており、内部用熱電対７は
それぞれ第３の接続器１１ｃと接続されている。各接続
器１１ａ、ｌｌｂ、１２ｃには、これら接続器自体の温
度測定を行うための補償用温度センサ１２がそれぞれ設
置されている。

各熱電対６ａ、６ｂ、７からの検出信号は、第３図に示
すように、上記補償用温度センサ１２からの出力信号と
共に、信号切替え手段例えば半導体アナログマルチプレ
クサ１．３　ａ　、　１３　ｂ　、　　１３Ｃに通常の
導線例えばフラットケーブル１４によって送られる。ま
た、上記各マルチプレクサ１３ａ、１３ｂ、１３ｃには
、上記各熱電対６ａ１６ｂ、７からの検出信号等と共に
、２つの基準信号例えばハ１定対象に応じた最大温度に
相当する電圧ＣＯＩと、零電圧Ｃ８２とがそれぞれ人力
されている。

これら基準信号Ｃ８１、ＣＯ２は、後述する温度ｆｌｌ
ｌ＋定回路を定圧路るためのものである。

そして、各マルチプレクサ１３ａ、１３ｂ、１３ｃは、
温度測定回路２０と接続されており、これらマルチプレ
クサ１３に入力された熱電対６　ａ　ｓ６ｂ、７からの
検出信号０１〜ＣＩ８等は、各マルチプレクサ１３ａ、
１３ｂ、１３ｃて切り替えられて、順次温度測定回路２
０側に送られる。

上記温度測定回路２０は、３台のマルチプレクサ１３ａ
、１．３　ｂ、１３ｃからの信号を切り替えるスイッチ
２１．２２と、検出信号等を増幅するだめのアンプ２３
と、Ａ／Ｄコンバータ２４と、検出信号や基準信号等を
温度に変換する演算式や基準信号Ｃ６１、ＣＯ２に基づ
いて温度測定した電圧値の補正を行う演算式等が記憶さ
れているＲＯＭ２５と、これら演算過程での出力値を一
時記怪するＲＡＭ２６と、上記ＲＯＭ２５に記憶されて
いる演算式に基づいて検出信号を補正しつつ温度に変換
して測定温度として出力し、かつ測定温度に基づいて加
熱用ヒータ３に印加する電力値の指令信号等を出力する
と共に、上記外部用熱電対６のうち主熱電対６ａもしく
は予備熱電対６ａによる測定温度のいずれに基づいて温
度制御を行うかを決定するＣＰＵ２７と、上記指令信号
に応じて加熱用ヒータ３への印加電力を制御する５ＣＲ
２８等とから構成されている。

なお、上記温度補正は、例えば基準信号Ｃ８３、ＣＯ２
を測定した際の出力電圧値と測定温度値に相当する電圧
値との差に基づいた比例計算によって行うことができる
。

次に、上記主熱電対６ａおよび予備熱電対６ｂを用いた
温度制御についてについて説明する。

各検出信号０１〜ＣＩ８は、マルチプレクサ１３によっ
て切り替えられて順次温度測定回路２０へと送られる。

温度測定回路２０による温度測定は、まず反応管２を長
手方向に５分割した各領域Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｈにそれぞ
れ設置された外部用主熱電対６ａからの検出信号（Ｃ２
〜ｃｂ　）に基づく温度測定が行われ、次いで上記各領
域ＡＳＢ、Ｃ。

Ｄ、Ｅにそれぞれ設置された外部用予備熱電対６ｂから
の検出信号（Ｃｓ　’＝　Ｃ＋□）に基づく温度測定が
行われる。この後、上記各領域Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ。

Ｅにそれぞれ設置された内部用熱電対７からの検出信号
（Ｃ５４〜Ｃ２８）に基づく温度測定が行われる。

このように、外部用熱電対６による温度測定は、主熱電
対６ａおよび予備熱雷対６ｂそれぞれによって絶えず行
われる。

外部用熱電対６による温度制御は、通常は第４図に示す
ように、主熱電対６ａによって行われるようＣＰＵ２７
によって制御されている（第４図−１Ｏ１）。また、外
部用主熱雷対６ａからの検出信号（Ｃ２〜ｃｂ　）に基
づく温度測定の際には、外部用主熱電対６ａの故障の有
無が判定される（第４図−１Ｏ２）。

ここで、外部用主熱電対６ａに故障が発生した際には、
外部用予備熱電対６ｂからの検出信号（ｔ、ｓ〜Ｃ＋　
２）による測定温度に基づいて温度制御が行われるよう
に、予め定められたＣＰＵ２７による処理で自動的に切
り替わる（第４図−１Ｏ３）。

外部用主熱電対６ａの故障の有無は、主熱電対６ａが破
断した際には電源９ａの電圧に基づく異常に高い温度が
出力され、主熱電対６ａがショートした際には熱起電力
が発生しなくなって室温程度の温度が出力されるため、
急激な温度変化によりＣＰＵ２７の予め定められた処理
により瞬時に判定することが可能である。

このようにして、外部用主熱電対６ａに故障が発生した
際には、外部用予備熱電対６ｂによって温度制御が行わ
れる。また、外部用予備熱電対６ｂにより温度制御が行
われている際には、予備熱電対６ｂの故障の有無が判定
され（第４図−１Ｏ４）、予備熱電対６ｂも故障した際
には、ＣＰＵ２７の予め定められた処理により加熱用ヒ
ータ３への電力供給が停止される（第４図−１Ｏ５）。

また、主熱電対６ａが故障したとき、ＣＰＵ２７の予め
定められた処理により温度測定回路２０の図示しない表
示部に表示されるように構成されている。

なお、上記した外部用熱電対６と内部用熱電対７とによ
る反応管２内の温度制御は、例えば内部用熱電対７から
の出力温度値と外部用熱電対６からの出力温度値との平
均値を所定の比率によって演算し、この平均値に応じて
加熱用ヒータ３に印加する電力を制御することにより行
う。

このように、上記実施例の熱処理装置１においては、外
部用熱電対６を主熱電対６ａと予備熱電対６ｂとで構成
し、これら主および予備熱電対６ａ、６ｂ双方により随
時温度測定を行うと共に、主熱電対６ａが故障した際に
は、瞬時に予備熱電対６ｂによる温度制御に切り替える
ようにしているため、たとえ主熱電対６ａが故障したと
しても、加熱用ヒータ３へ異常な電力供給が行われるこ
とがなく、また加熱用ヒータ３への電力供給を停止する
必要もない。したがって、　１０ット当り　１００枚〜
２００枚という多量の半導体ウェハを処理するバッチ式
の熱処理装置において、熱電対の故障による不良発生を
防止することが可能となる。

なお、上記実施例においては、外部用熱電対６のみに対
して予備熱電対６ｂを設置した例について説明したが、
当然ながら内部用熱電対７についても予備熱電対を設置
してもよい。

［発明の効果］以上説明したように、本発明の熱処理装置によれば、熱
電対等の温度検出器が故障した際にも、温度異常を発生
させることなく、正常な運転を継続して行うことが可能
となる。よって、温度検出器が故障した際の多量な不良
発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のバッチ式熱処理装置の概略
構成を示す図、第２図はその熱電対の構造を示す図、第
３図はその温度測定回路を示す図、第４図は主熱電対と
予備熱電対とによる温度制御方法を示すフローチャート
である。１・・・・・・熱処理装置、２・・・・・・反応管、３
・・・・・・加熱用ヒータ、６・・・・・・外部用熱電
対、６ａ・・・・・・主熱電対、６ｂ・・・・・・予備
熱電対、７・・・山内部用熱電対、１０・・・・・・補
償導線、１１・・・・・・接続器、１３・・・・・・マ
ルチプレクサ、２０・・・・・・温度測定回路。第１図

Claims

【特許請求の範囲】複数の被処理物を収容する反応容器と、この反応容器を
囲繞する如く設けられた加熱機構と、前記反応容器内の
温度を検出する温度検出器とを具備する熱処理装置にお
いて、前記温度検出器は、主温度検出器と予備温度検出器とか
らなり、これら主温度検出器および予備温度検出器双方
で温度測定を行うと共に、前記主温度検出器に異常が発
生した時、該主温度検出器から予備温度検出器へ切替え
るよう構成したことを特徴とする熱処理装置。