JPH08340007A - 基板の熱処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱処理炉内へ供給される複数種類のガスの混
合比を正確に制御し、熱処理炉内を常に安定したガス雰
囲気とすることができる装置を提供する。 【構成】 熱処理炉の炉本体10内のガス濃度を測定する
ガス濃度計56を設け、その測定結果に基づいて炉本体内
へ供給される複数種類のガスの混合比が予め設定された
混合比となるように流量調節弁48、50、52を調整し、ガ
ス供給配管42、44、46を通して送給される各ガスの流量
を調節する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えばランプアニー
ル装置やＣＶＤ装置などのように、活性又は不活性なガ
スを熱処理炉内へ導入して基板に対しアニール、酸窒
化、成膜等の熱処理を施す基板の熱処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の基板の熱処理装置、例えばラン
プアニール装置においては、石英ガラス等によって扁平
状に形成された熱処理炉内へ、その一側面に形成された
開口を通して基板を１枚ずつ搬入し、蓋体によって開口
を閉塞した後、ガス供給ユニットから酸素、窒素、アル
ゴン、アンモニア、一酸化窒素などの活性又は不活性な
ガスを熱処理炉内へ導入し、熱処理炉内に収容された基
板に対して熱処理を施すようにしている。そして、窒素
と酸素、或いはアルゴンと酸素といったように２種類以
上のガスを混合し、その混合ガスを熱処理炉内へ導入し
てアニールを行なう場合、従来は、それぞれのガスの流
量を所定の比率となるように調節して、熱処理炉内へ導
入されるガスの混合比を制御するようにしていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の制御方式は、ガス供給ユニットにおいてそれぞ
れのガスの流量を調節し、それぞれ所定の流量に調節さ
れた２種類以上のガスを混合して熱処理炉内へ導入す
る、といったものであり、実際に熱処理炉内へ供給され
た混合ガスが所望の混合比となっているかどうかについ
ては信頼性に欠ける、といった問題点がある。また、特
に低濃度のガスを他のガスと混合して熱処理炉内へ供給
するようなとき、例えば窒素と酸素との混合ガスを熱処
理炉内へ供給する場合において酸素の濃度を１００ｐｐ
ｍといった低濃度に調節しようとするときは、ガスの流
量を調節することだけで混合ガスの混合比を制御するこ
とは難しく、安定性の点で問題がある。そして、一度ガ
スの流量を調節した後は、熱処理炉内へ導入される混合
ガスの実際の混合比が予め設定された混合比になってい
なかったとしても、そのまま熱処理が続けられることと
なる。

【０００４】基板の熱処理装置において、上記したよう
に、熱処理炉内へ供給される複数種類のガスの混合比が
正しく設定通りの値になっていなかったり不安定であっ
たりすると、基板の熱処理品質が低下したり、各基板間
で品質が不均一になったりする。

【０００５】この発明は、以上のような事情に鑑みてな
されたものであり、熱処理炉内へ供給される複数種類の
ガスの実際の混合比を正確に制御し、低濃度のガスを他
のガスと混合して供給するようなときでも、熱処理炉内
を安定したガス雰囲気とすることができ、もって熱処理
品質の向上と均一化を図ることができる基板の熱処理装
置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、被処理基板
を収容する熱処理炉と、この熱処理炉内へ複数のガス供
給源からそれぞれ異なった種類のガスを予め設定された
混合比で供給するガス供給手段とを備えた基板の熱処理
装置において、前記ガス供給手段に、ガスの流量を調節
する流量調節手段を設けるとともに、前記熱処理炉内へ
供給される複数種類のガスの混合比を、ガス濃度を測定
して検出する混合比検出手段と、この混合比検出手段に
よる検出結果に基づいて、前記熱処理炉内へ供給される
複数種類のガスの混合比が予め設定された混合比となる
ように前記ガス供給手段の前記流量調節手段を制御する
制御手段とを設けたことを特徴とする。

【０００７】請求項２に係る発明では、熱処理炉内へ供
給される複数種類のガスを混合する混合室を設けるよう
にした。

【０００８】

【作用】上記構成の基板の熱処理装置では、混合比検出
手段により、熱処理炉内へ供給される複数種類のガスの
１つもしくは２以上のガス濃度が測定されて実際の混合
比が検出され、制御手段により、その検出結果に基づい
てガス供給手段の流量調節手段が制御され、混合比検出
手段によって検出された混合比が予め設定された混合比
に一致するように、各ガスの流量が調節される。このよ
うに、熱処理炉内へ供給されるガスの濃度を直接に測定
して実際の混合比を検出し、その検出結果をフィードバ
ックしてガス流量を調節するようにしているので、熱処
理炉内へ供給される混合ガスの混合比が設定通りに正確
に制御され、また、低濃度のガスを他のガスと混合して
供給するような場合でも、熱処理炉内が安定したガス雰
囲気となる。

【０００９】請求項２に記載された構成によれば、複数
種類のガスがより均一に混合されて熱処理炉内へ供給さ
れる。

【００１０】

【実施例】以下、この発明の好適な実施例について図面
を参照しながら説明する。

【００１１】図１は、この発明をランプアニール装置に
適用した１実施例を示し、装置の主要部の構成をガス配
管系と共に示す側面縦断面図である。このランプアニー
ル装置は、石英ガラス等によって扁平状で平面形状が矩
形に形成され、一側面が開口した炉本体１０と、ステン
レス鋼等の金属材によって加工形成され、炉本体１０の
開口側に一体的に付設された付設部１２とから熱処理炉
が構成されている。炉本体１０には、開口した側と反対
の一端側にガス導入部１４が配設されており、炉本体１
０の熱処理室１６内に基板Ｗが１枚ずつ収容されるよう
になっている。また、付設部１２は、熱処理室１６に連
通した前室１８を有し、一側面に開口２０が形成され、
その開口２０の近傍にガス排出部２２が配設されてい
る。ガス排出部２２は、内壁面に排気口２４を開設し、
排気管２６を介して排気口２４を図示しない排気ポンプ
に流路接続するようにして構成されている。付設部１２
の開口２０は、蓋体２８によって開閉自在に閉塞される
ようになっており、蓋体２８の内側面側には、図示を省
略しているが、基板Ｗを支持するサセプタ３０に連結し
た連結桿が固着されている。さらに、炉本体１０の外方
側には、上面炉壁及び下面炉壁にそれぞれ対向するよう
にかつ上下で互いに直交する方向に、それぞれ複数本の
加熱用ランプ３２が列設されている。また、ガス導入部
１４のガス供給口３４から炉本体１０へ至る流路の途中
には、複数種類、この実施例では窒素と酸素との２種類
のガスを十分に混合した後炉本体１０内へ導入するため
の混合室３６が介設されている。図中の３８は、シール
用のＯ−リングである。このランプアニール装置では、
ガス導入部１４を通して熱処理炉の熱処理室１６内へ導
入された混合ガス、例えば酸素と窒素との混合ガスが、
熱処理室１６内を基板Ｗの表面に沿って流れ、熱処理室
１６から前室１８内へ流入し、前室１８内へ流入したガ
スが、排気口２４を通って排出されるようになってい
る。

【００１２】上記熱処理炉のガス導入部１４のガス供給
口３４には、混合ガス供給配管４０が流路接続されてお
り、混合ガス供給配管４０には、小流量用酸素ガス供給
配管４２、大流量用酸素ガス供給配管４４及び窒素ガス
供給配管４６が互いに合流してそれぞれ流路接続されて
いる。小流量用酸素ガス供給配管４２は、小流量、例え
ば最大１０ｃｃ／ｍｉｎの流量の酸素ガスを供給するこ
とができる酸素ガス供給源に流路接続され、大流量用酸
素ガス供給配管４４は、大流量、例えば最大２０ ｌ／
ｍｉｎの流量の酸素ガスを供給することができる酸素ガ
ス供給源に流路接続されており、また、窒素ガス供給配
管４６は、大流量、例えば最大５０ ｌ／ｍｉｎの流量
の窒素ガスを供給することができる窒素ガス供給源に流
路接続されている。また、各ガス供給配管４２、４４、
４６には、流量調節弁４８、５０、５２がそれぞれ介挿
されている。そして、流量調節弁４８、５０、５２を制
御し、各ガス供給配管４２、４４、４６を通して供給さ
れるガスの流量を調節するためのマスフローコントロー
ラ５４が設けられている。小流量用及び大流量用の２つ
の酸素ガス供給配管４２、４４を設けているのは、大流
量用酸素ガス供給配管４４だけであると、酸素ガスの混
合比率が小さいときに酸素ガスの供給流量を微調節する
ことが難しく、小流量用酸素ガス供給配管４２を設けて
微調節を容易にするためである。これら小流量用及び大
流量用の２つの酸素ガス供給配管４２、４４は、混合比
に応じて択一的に使い分けられる。

【００１３】また、炉本体１０の内部には、酸素ガス濃
度計、例えば応答性の良いガルバニ式の酸素ガス濃度計
５６のプローブ管５８が挿入されており、この酸素ガス
濃度計５６により、炉本体１０内に導入された混合ガス
中の酸素ガス濃度が測定されるようになっている。酸素
ガス濃度計５６はＣＰＵ６０に接続されており、酸素ガ
ス濃度の検知信号がＣＰＵ６０へ入力される。ＣＰＵ６
０には、キーボード６２が接続されており、このキーボ
ード６２により、炉本体１０内に導入しようとする混合
ガス中の酸素と窒素との混合比をＣＰＵ６０に設定入力
する。この入力された設定混合比は、ＣＰＵ６０内のメ
モリに記憶される。そして、ＣＰＵ６０では、酸素ガス
濃度計５６の検知信号より炉本体１０内に導入された混
合ガスの実際の混合比が求められ、その実測混合比とメ
モリに記憶された設定混合比とが比較され、その差を無
くすようにＣＰＵ６０からマスフローコントローラ５４
へ制御信号が出力され、マスフローコントローラ５４に
よって流量調節弁４８、５０、５２が調整されるような
構成となっている。

【００１４】このランプアニール装置では、熱処理中に
おいて、上記したように、炉本体１０内に導入された混
合ガスの酸素ガス濃度が酸素ガス濃度計５６によって直
接に測定され、その測定結果に基づいてＣＰＵ６０から
制御信号がマスフローコントローラ５４へ送られ、マス
フローコントローラ５４によって流量調節弁４８、５
０、５２が調整され、流量調節弁４８又は流量調節弁５
０により、小流量用酸素ガス供給配管４２又は大流量用
酸素ガス供給配管４４を通して送給される酸素ガスの流
量が調節されるとともに、流量調節弁５２により、窒素
ガス供給配管４６を通して送給される窒素ガスの流量が
調節され、混合ガス供給配管４０を通って送給される混
合ガス中の酸素と窒素との混合比が設定値通りになるよ
うに調整されて、その混合ガスがガス導入部１４のガス
供給口３４を通って炉本体１０内へ導入される、といっ
たクローズドループ制御が行なわれる。従って、酸素ガ
スの混合比率が１０ｐｐｍ〜９９％といった広い濃度範
囲にわたり、炉本体１０内へ供給される酸素と窒素との
混合ガスの混合比が設定通りに正確に制御され、炉本体
１０内に安定したガス雰囲気が現出される。さらに、一
連の処理プロセス中において、混合ガスの混合比を変化
させても、新しく設定された混合比に速やかに調整され
る。

【００１５】尚、上記実施例では、炉本体内部の酸素ガ
ス濃度を測定するようにしたが、混合ガスが炉本体に導
入される前に酸素ガス濃度を測定して混合ガスの混合比
を制御する構成とすることもできる。

【００１６】また、上記実施例では、この発明をランプ
アニール装置に適用した場合について説明したが、この
発明は、ランプアニール装置に限らず、活性又は不活性
な複数種類のガスを混合して熱処理炉内へ導入し、基板
を枚様式で熱処理する装置、例えばＣＶＤ装置等につい
ても同様に適用し得る。また、上記実施例では、酸素と
窒素との２種類のガスを混合して熱処理炉内へ導入する
ようにしたが、３種類以上のガスを混合して熱処理炉内
へ導入するような熱処理についても、この発明は同様に
適用し得る。さらに、熱処理炉の形状や構造などは、図
示例のものに限定されることはない。

【００１７】

【発明の効果】この発明は以上説明したように構成され
かつ作用するので、この発明に係る基板の熱処理装置を
使用すれば、熱処理炉内へ供給される複数種類のガスの
実際の混合比を正確に制御することができるとともに、
低濃度のガスを他のガスと混合して供給するようなとき
でも、熱処理炉内を安定したガス雰囲気とすることがで
き、さらに、一連の処理プロセス中において混合ガスの
混合比を変化させるような場合でも、容易かつ速やかに
対応することができる。従って、この発明は、基板の熱
処理品質の向上と均一化に大いに寄与し得るものであ
る。

【００１８】請求項２に記載された構成によれば、複数
種類のガスがより均一に混合されて熱処理炉内へ供給さ
れることになるので、熱処理品質をより向上させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明をランプアニール装置に適用した１実
施例を示し、装置の主要部の構成をガス配管系と共に示
す側面縦断面図である。

【符号の説明】

１０ 熱処理炉の炉本体 １４ ガス導入部 １６ 熱処理室 ２２ ガス排出部 ３０ サセプタ ３２ 加熱用ランプ ３４ ガス供給口 ３６ 混合室 ４０ 混合ガス供給配管 ４２、４４ 酸素ガス供給配管 ４６ 窒素ガス供給配管 ４８、５０、５２ 流量調節弁 ５４ マスフローコントローラ ５６ 酸素ガス濃度計 ６０ ＣＰＵ ６２ キーボード Ｗ 基板

フロントページの続き (72)発明者 近藤 泰章 京都市伏見区羽束師古川町322番地 大日 本スクリーン製造株式会社洛西工場内 (72)発明者 橋詰 彰夫 京都市伏見区羽束師古川町322番地 大日 本スクリーン製造株式会社洛西工場内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理基板を収容する熱処理炉と、 この熱処理炉内へ複数のガス供給源からそれぞれ異なっ
   た種類のガスを予め設定された混合比で供給するガス供
   給手段とを備えた基板の熱処理装置において、 前記ガス供給手段に、ガスの流量を調節する流量調節手
   段を設け、 前記熱処理炉内へ供給される複数種類のガスの混合比
   を、ガス濃度を測定して検出する混合比検出手段を設け
   るとともに、 前記混合比検出手段による検出結果に基づいて、前記熱
   処理炉内へ供給される複数種類のガスの混合比が予め設
   定された混合比となるように前記ガス供給手段の前記流
   量調節手段を制御する制御手段を設けたことを特徴とす
   る基板の熱処理装置。
2. 【請求項２】 熱処理炉内へ供給される複数種類のガス
   を混合する混合室が設けられた請求項１記載の基板の熱
   処理装置。