KR100907598B1 - 종형 열처리 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 종형 열처리 장치는 처리 영역(A1)을 갖는 처리 용기(5)를 포함한다. 처리 영역(A1)은 상하 방향에 간격을 두고 유지된 복수매의 피처리 기판(W)을 수용하도록 설정된다. 장치는 또한, 처리 용기(5)를 포위하도록 배치된 전기 히터(15)를 갖는 가열로(8)와, 가열로(8) 내에 냉각 가스를 송풍하는 전기 송풍기(16)를 포함한다. 제어부(22)는 처리 영역(A1)을 목표 온도로 수렴시키기 위해 히터(15)에 급전하여 목표 온도의 바로 아래의 소정 온도까지 처리 영역을 가열한다. 소정 온도가 된 시점에서 히터(15)로의 급전을 저하시키는 동시에, 송풍기(16)에 의해 공급되는 냉각 가스에 의해 처리 영역(A1)을 강제적으로 냉각한다.
처리 영역, 피처리 기판, 처리 용기, 히터, 가열로, 송풍기
Description
본 발명은 종형 열처리 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 특히 반도체 처리 기술에 관한 것이다. 여기서, 반도체 처리라 함은, 반도체 웨이퍼나 LCD(Liquid crystal display)나 FPD(Flat Panel Display)용 유리 기판 등의 피처리 기판 상에 반도체층, 절연층, 도전층 등을 소정의 패턴으로 형성함으로써 상기 피처리 기판 상에 반도체 디바이스나, 반도체 디바이스에 접속되는 배선, 전극 등을 포함하는 구조물을 제조하기 위해 실시되는 다양한 처리를 의미한다.
반도체 디바이스의 제조에 있어서는, 피처리 기판, 예를 들어 반도체 웨이퍼에 CVD(Chemical Vapor Deposition), 산화, 확산, 개질, 어닐링, 에칭 등의 처리를 실시하기 위해 각종 처리 장치가 이용된다. 이러한 종류의 처리 장치로서, 다수매의 웨이퍼를 한번에 열처리하는 종형 열처리 장치가 알려져 있다. 통상, 종형 열처리 장치는 웨이퍼를 수납하기 위한 기밀한 종형의 처리 용기를 갖는다. 처리 용기의 바닥부에는 로드 포트가 형성되고, 이것은 엘리베이터에 의해 승강되는 덮개에 의해 선택적으로 개방 및 폐쇄된다. 처리 용기 내에 있어서 웨이퍼는 웨이퍼 보트라 불리는 유지구에 의해 서로 간격을 두고 적층된 상태로 유지된다. 처리 용 기를 포위하도록 가열로가 배치된다.
또한, 종형 열처리 장치로서, 가열로 내로 공기를 송풍하여 처리 용기를 강제적으로 공냉하기 위한 송풍기를 구비한 것도 있다(예를 들어, 일본 특허 공개 2002-305189호 공보 참조). 송풍기는 열처리 종료 후에 웨이퍼 및 처리 용기를 신속하게 냉각하기 위해 이용된다.
그런데, 열처리로서, 예를 들어 웨이퍼에 저유전율의 막을 형성하는 경우와 같이 저온 영역, 예를 들어 100 내지 500 ℃에서의 열처리가 있다. 이 저온 영역에서의 열처리의 경우, 얼마나 신속하게 소정의 열처리 온도로 승온ㆍ수렴시키는지가 과제가 된다. 저온용 열처리 장치로서, 열 응답성을 양호하게 하기 위해 석영제의 처리 용기를 사용하지 않고 금속제의 처리실을 갖는 열처리 장치를 사용하는 것이 제안되어 있다. 한편, 열처리시에 수지형의 부착물이 발생하는 경우에는 클리닝이나 교환이 용이한 석영제의 처리 용기를 사용하는 것이 바람직하다.
그러나, 석영제의 처리 용기와 같은 열용량이 큰 처리 용기의 경우, 저온 영역에서의 승온 회복에 있어서의 목표 온도로의 수렴 시간이 오래 걸린다. 이 경우, TAT(Turn Around Time)의 단축이나 처리량의 향상에 영향을 미친다.
본 발명의 목적은, 저온 영역에서의 승온 회복에 있어서의 목표 온도로의 수렴 시간을 단축할 수 있어 TAT의 단축 및 처리량의 향상을 도모할 수 있는 종형 열처리 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 제1 시점은 종형 열처리 장치이며,
처리 영역을 갖는 처리 용기로서, 상기 처리 영역은 상하 방향에 간격을 두고 유지된 복수매의 피처리 기판을 수용하도록 설정되는 처리 용기와,
상기 처리 용기를 포위하도록 배치된 가열로로서, 상기 가열로는 상기 처리 영역을 상기 처리 용기의 외측으로부터 가열하는 전기 히터를 갖는 가열로와,
상기 가열로 내에 냉각 가스를 송풍하는 전기 송풍기로서, 상기 냉각 가스는 상기 처리 영역을 상기 처리 용기의 외측으로부터 냉각하는 전기 송풍기와,
상기 처리 영역 내의 온도를 검지하는 온도 센서와,
상기 온도 센서의 검출 데이터를 기초로 하여 상기 히터 및 상기 송풍기를 제어하는 제어부를 구비하고,
상기 제어부는 상기 처리 영역을 초기 온도로부터 상기 초기 온도보다도 높고 또한 100 내지 500 ℃인 범위 내의 목표 온도로 변경하는 온도 제어를 행할 때, 상기 처리 영역을 상기 목표 온도로 수렴시키기 위해,
상기 히터에 제1 공급량 이상으로 급전함으로써, 상기 목표 온도의 바로 아래의 소정 온도까지 상기 처리 영역을 가열하는 공정과,
상기 소정 온도가 된 시점에서 상기 히터로의 급전을 상기 제1 공급량 미만으로 저하시키는 공정과,
계속해서, 상기 히터로의 급전을 상기 제1 공급량 미만으로 한 상태에서, 상기 송풍기에 의해 공급되는 상기 냉각 가스에 의해 상기 처리 영역을 강제적으로 냉각하는 공정을 실행한다.
본 발명의 제2 시점은 종형 열처리 장치의 제어 방법이며,
상기 장치는,
처리 영역을 갖는 처리 용기로서, 상기 처리 영역은 상하 방향에 간격을 두고 유지된 복수매의 피처리 기판을 수용하도록 설정되는 처리 용기와,
상기 처리 용기를 포위하도록 배치된 가열로로서, 상기 가열로는 상기 처리 영역을 상기 처리 용기의 외측으로부터 가열하는 전기 히터를 갖는 가열로와,
상기 가열로 내에 냉각 가스를 송풍하는 전기 송풍기로서, 상기 냉각 가스는 상기 처리 영역을 상기 처리 용기의 외측으로부터 냉각하는 전기 송풍기를 구비하고,
상기 방법은, 상기 처리 영역을 초기 온도로부터 상기 초기 온도보다도 높고 또한 100 내지 500 ℃인 범위 내의 목표 온도로 변경하는 온도 제어를 행할 때, 상기 처리 영역을 상기 목표 온도로 수렴시키기 위해,
상기 히터에 제1 공급량 이상으로 급전함으로써 상기 목표 온도의 바로 아래의 소정 온도까지 상기 처리 영역을 가열하는 공정과,
상기 소정 온도가 된 시점에서 상기 히터로의 급전을 상기 제1 공급량 미만으로 저하시키는 공정과,
계속해서, 상기 히터로의 급전을 상기 제1 공급량 미만으로 한 상태에서, 상기 송풍기에 의해 공급되는 상기 냉각 가스에 의해 상기 처리 영역을 강제적으로 냉각하는 공정을 구비한다.
도1은 본 발명의 실시 형태에 관한 종형 열처리 장치를 개략적으로 도시하는 종단면도이다.
도2는 가스를 순환 사용하는 경우의 도1에 도시하는 장치의 온도 제어계를 개략적으로 도시하는 블럭도이다.
도3은 히터의 제어의 일예를 설명하기 위한 도면이다.
도4는 히터 및 송풍기를 공통의 제어량에 의해 제어하는 일예를 설명하기 위한 도면이다.
도5a는 저온 영역 승온 회복을 실시하기 위한 제어 방법의 일예에 있어서의 시간-온도 특성을 나타내는 도면이다.
도5b는 도5a의 예에 있어서의 시간-급전 특성을 나타내는 도면이다.
이하에, 본 발명의 실시 형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 대략 동일한 기능 및 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는 동일부호를 붙이고, 중복 설명은 필요한 경우에만 행한다.
도1은 본 발명의 실시 형태에 관한 종형 열처리 장치를 개략적으로 도시하는 종단면도이다. 도1에 도시한 바와 같이, 종형 열처리 장치(1)는 하단부가 개방된 원통체형으로 이루어진 종형의 처리 용기(5)를 갖는다. 처리 용기(5)의 하단부에는 플랜지(9)가 형성되고, 이 플랜지(9)가 베이스 플레이트(10)에 지지 부재(도시하지 않음)를 거쳐서 지지된다.
처리 용기(5)는 내열성이 높은 석영으로 일체적으로 형성된다. 처리 용기(5)는 상하 방향에 간격을 두고 유지된 복수매의 반도체 웨이퍼(W)를 수용하도록 설정된 처리 영역(A1)을 내부에 갖는다. 처리 영역(A1)에 대응하는 처리 용기(5)의 몸통부(5b)는, 그 상하의 상부(5a) 및 하부(5c)보다도 얇아지도록 형성된다. 구체적으로는 몸통부(5b)의 두께(t)는 2 내지 6 ㎜, 바람직하게는 2 내지 4 ㎜이고, 몸통부(5b)와 상부(5a) 및 하부(5c)의 두께의 차는 4 ㎜ 이하이다. 예를 들어, 몸통부(5b)의 두께(t)는 4 ㎜ 정도, 상부(5a) 및 하부(5c)의 두께는 6 ㎜ 정도로 설정된다. 이에 의해, 종래에 비해 몸통부(5b)의 열용량이 작아져 처리 영역(A1)의 고속 가열 및 냉각이 가능해진다.
처리 용기(5)의 천정부에는 개방된 배기구(4)가 형성된다. 배기구(4)에는, 예를 들어 직각으로 횡방향으로 굴곡된 배기 노즐이 형성되고, 여기에 압력 제어 밸브나 진공 펌프 등을 갖는 배기계(GE)가 접속된다. 배기부(GE)에 의해 처리 용기(5) 내의 분위기를 진공 배기하는 동시에 소정의 진공도로 설정할 수 있다.
처리 용기(5)의 하단부의 플랜지(9)를 관통하여 처리 용기(5) 내로 가스를 도입하기 위한 복수의 가스 노즐(3)이 배치된다. 가스 노즐(3)은 처리 가스나 불활성 가스(예를 들어 N2 가스)의 가스원을 갖는 가스 공급부(GS)에 접속된다.
처리 용기(5)의 하단부에는 덮개(6)에 의해 개폐되는 로드 포트(2)가 형성된다. 로드 포트(2)를 통해 처리 용기(5) 내에 웨이퍼 유지구(웨이퍼 보트)(7)가 로드 및 언로드된다. 유지구(7)는 석영제이고, 반도체 웨이퍼(W)를 다단에 소정의 피치로 적재할 수 있다. 본 실시 형태의 경우에 있어서, 유지구(7)에는, 예를 들어 25매 정도의 직경이 300 ㎜인 웨이퍼(W)를 대략 등피치로 다단에 지지 가능해진 다.
유지구(7)는 하부 중앙에 1개의 다리부(11)를 갖는다. 다리부(11)의 하단부는 덮개(6)의 중앙에 배치된 회전 기구(12)에 접속된다. 회전 기구(12)에 의해, 웨이퍼(W)의 처리 중 유지구(7)가 회전된다. 덮개(6) 상에는 로드 포트(2)로부터의 방열을 억제하기 위해, 다리부(11)를 포위하도록 면형의 하부 히터(13)가 배치된다.
덮개(6)는, 예를 들어 보트 엘리베이터 등의 승강 기구(도시하지 않음)에 지지된 아암(도시하지 않음)의 선단부에 부착된다. 승강 기구에 의해 처리 용기(5) 내와, 그 하방의 작업 공간인 로딩 영역(도시하지 않음)과의 사이에서 유지구(7) 및 덮개(6) 등이 일체적으로 승강된다. 로딩 영역 내에는 유지구(7)에 웨이퍼(W)를 이동 탑재하기 위한 이동 탑재 기구(도시하지 않음)가 배치된다.
처리 용기(5)는 처리 용기(5)를 가열하기 위한 가열로(8)에 의해 포위 및 커버된다. 가열로(8)는 원통형의 커버(14)와 그 내부에 배치된 전기 히터(15)를 포함한다. 커버(14)는 처리 용기(5)의 형상에 맞추어 상하에 개구부를 갖지만, 이들은 바람직하게는 실질적으로 폐색된다.
히터(15)는, 예를 들어 저항 발열체로 이루어지고, 커버(14)의 내벽면을 따라 주위 방향에 배치된다. 즉, 히터(15)는 처리 영역(A1)을 처리 용기(5)의 외측으로부터 가열한다. 히터(15)는 처리 영역(A1)을 상하로 분할한 복수의 영역마다 별개의 가열 제어를 할 수 있도록 영역마다 분할하여 배치된다. 히터(15)는, 예를 들어 석영관에 카본 와이어를 통해 이루어지는 것으로 할 수 있다.
커버(14)는 내부에 냉각수가 순환되는 수냉 재킷으로서 구성된다. 대신에, 커버(14)는 원통형의 단열재 커버로 할 수 있다. 단, 열 응답성의 점에서는 수냉 재킷형의 쪽이 바람직하다.
가열로(8)에는 가열로(8) 내에 냉각 가스, 예를 들어 공기를 송풍하는 송풍기(블로워)(16)가 접속된다. 즉, 냉각 가스는 처리 영역(A1)을 처리 용기(5)의 외측으로부터 냉각한다. 가열로(8)의 하부에는 송풍기(16)로부터 유도된 송풍관(17)이 접속된다. 가열로(8)의 상부에는 가열로(8) 내의 가스를 배출하는 배기관(18)이 접속된다.
가열로(8) 내의 가스는 배기관(18)으로부터 열교환기(19)를 거쳐서 공장 배기계로 배출할 수 있다. 대신에, 가열로(8) 내의 가스는 공장 배기계로 배출하지 않고 순환 사용할 수 있다.
도2는 가스를 순환 사용하는 경우의 도1에 도시하는 장치의 온도 제어계를 개략적으로 도시하는 블럭도이다. 도2에 도시한 바와 같이, 가열로(8) 내의 가스는 열교환기(19)에서의 열교환 후에 송풍기(16)의 흡인측으로 복귀되어 순환 사용된다. 이 경우, 에어 필터(20)를 거쳐서 순환시키는 것이 바람직하다. 에어 필터(20)는 송풍기(16)의 불어내는 측에 배치되는 것이 바람직하지만, 송풍기(16)의 흡입측에만 배치해도 좋다. 열교환기(19)는 가열로(8)로부터의 발열을 이용하기 위해 배치된다.
처리 용기(5)의 처리 영역(A1) 내에는 처리 온도를 검출하기 위한 온도 센서(21)가 배치된다. 온도 센서(21)에 의한 검출 신호 혹은 검출 데이터는 온도 제어 기(22)로 피드백된다. 온도 제어기(22)에는 설정 온도(목표 온도)에 대해 효율적으로 저온 영역 승온 회복을 실행하기 위해, 히터(15) 및 송풍기(16)를 제어하기 위한 프로그램(시퀀스)이 설치된다. 전기 히터(15)는 온도 제어기(22)로부터의 신호에 의해 전력 제어기, 예를 들어 사이리스터(23)를 거쳐서 제어된다. 전기 송풍기(16)는 온도 제어기(22)로부터의 신호에 의해 전력 제어기, 예를 들어 인버터(24)를 거쳐서 제어된다.
여기서, 처리 용기(5)의 처리 영역(A1)을 초기 온도로부터 초기 온도보다도 높고 또한 저온 영역(100 내지 500 ℃인 범위 내)의 목표 온도로 변경하는 온도 제어를 행하는 경우를 상정한다. 이 경우, 온도 제어기(22)는 온도 센서(21)의 검출 데이터를 기초로 하여 히터(15) 및 송풍기(16)를 제어하고, 처리 영역(A1)을 목표 온도로 단시간에 수렴시킨다. 이에 의해, 저온 영역 승온 회복에 있어서 목표 온도로 수렴시키는 수렴 시간의 단축화 내지 제어성의 개선을 도모할 수 있다.
이로 인해, 보다 구체적으로는, 온도 제어기(22)는 다음과 같은 공정을 실행할 수 있다. 즉, 우선, 히터(15)에 제1 공급량 이상으로 급전함으로써 목표 온도의 바로 아래의 소정 온도까지 처리 영역(A1)을 가열한다. 이 소정 온도가 된 시점에서 히터(15)로의 급전을 제1 공급량 미만으로 저하시킨다. 계속해서, 히터(15)로의 급전을 제1 공급량 미만으로 한 상태에서, 송풍기(16)에 의해 공급되는 냉각 가스에 의해 처리 영역(A1)을 강제적으로 냉각한다. 그 후, 히터(15)로의 급전을 증가시킴으로써 처리 영역(A1)을 목표 온도로 유지할 수 있고, 이때 필요에 따라서 송풍기(16)로의 급전을 저하시킨다.
이러한 저온 영역 승온 회복을 실현하기 위한 제1 제어 방법으로서, 온도 제어기(22)는 소정 온도까지 처리 영역(A1)을 가열하는 공정으로부터 처리 영역(A1)을 강제적으로 냉각하는 공정에 걸쳐 송풍기(16)로의 급전을 일정하게 유지할 수 있다. 따라서, 온도 제어기(22)는, 이 동안에는 히터(15)로의 급전을 증감하는 조정만을 행한다.
도3은 이 제1 제어 방법에 있어서의, 히터의 제어의 일예를 설명하기 위한 도면이다. 이 경우, 송풍기(16)로의 급전으로부터는 독립되고, 히터(15)로의 급전이 온도 제어기(22)로부터 출력되는 제어량에 따라서 제어된다.
구체적으로는, 저온 영역 승온 회복에 있어서 송풍기(16)의 풍량을 일정(예를 들어 1 ㎥/분)하게 한 상태에서, 히터(15)에 목표 온도의 직전[처리 영역(A1)이 목표 온도의 바로 아래의 소정 온도가 되는 시점]까지 급전한 후 히터(15)로의 급전을 저하시켜 웨이퍼(W)의 온도를 목표 온도로 수렴시킨다. 소정 온도는 목표 온도보다도, 바람직하게는 20 내지 80 ℃ 낮아지도록 설정된다. 또한, 송풍기(16)의 풍량은, 급속 강온시에는, 예를 들어 7 ㎥/분으로 설정할 수 있다.
상술한 저온 영역 승강 회복을 실현하기 위한 제2 제어 방법으로서, 온도 제어기(22)는 소정 온도까지 처리 영역(A1)을 가열하는 공정보다도, 처리 영역(A1)을 강제적으로 냉각하는 공정에 있어서 송풍기(16)로의 급전을 증가시킬 수 있다. 따라서, 온도 제어기(22)는 이 동안에 히터(15) 및 송풍기(16)의 양자로의 급전을 증감하는 조정을 행한다.
도4는 이 제2 제어 방법에 있어서의 히터 및 송풍기를 공통의 제어량에 의해 제어하는 일예를 설명하기 위한 도면이다. 이 경우, 온도 제어기(22)는 하나의 제어량에 의해 히터(15) 및 송풍기(16)로의 급전을 제어한다. 이 제어량은 플러스 방향의 절대치의 증가에 의해 히터(15)로의 급전을 증가시키고, 마이너스 방향의 절대치의 증가에 의해 송풍기(16)로의 급전을 증가시킨다.
도5a는 저온 영역 승온 회복을 실시하기 위한 제2 제어 방법의 일예에 있어서의 시간-온도 특성을 나타내는 도면이다. 도5b는 도5a의 예에 있어서의 시간-급전 특성을 나타내는 도면이다. 도5a 및 도5b에 도시한 바와 같이, 히터(15)에 목표 온도의 직전[처리 영역(A1)이 목표 온도의 바로 아래의 소정 온도가 되는 시점]까지 급전한 후 히터(15)로의 급전을 저하시키는 동시에 송풍기(16)로의 급전을 증가시켜 처리 용기(5)를 강제적으로 냉각하고, 웨이퍼(W)의 온도를 목표 온도로 수렴시킨다. 이 경우에도 소정 온도는 목표 온도보다도, 바람직하게는 20 내지 80 ℃ 낮아지도록 설정된다.
도5a 및 도5b에 나타내는 예에서는, 설정 온도(목표 온도)의 바로 아래의 소정 온도까지 처리 영역(A1)을 가열하는 공정에 있어서 히터(15)로 급전하는 한편, 송풍기(16)로의 급전은 0(정지)으로 한다. 처리 영역(A1)이 소정 온도가 된 시점에서 히터(15)로의 급전을 0으로 떨어뜨리는(정지) 동시에 송풍기(16)로 급전하고, 가열로(8) 내 및 처리 용기(5)를 강제 공냉함으로써 승온에 브레이크를 건다. 그리고, 목표 온도의 가장 근방(전후)이 되면, 송풍기(16)로의 급전을 0으로 떨어뜨리는(정지) 동시에 처리 영역(A1)을 목표 온도로 유지하기 위해 히터(15)로의 급전을 재개한다.
상술한 바와 같이, 상기 실시 형태에 관한 종형 열처리 장치(1)에 따르면, 저온 영역에서의 승온 회복에 있어서의 수렴 시간을 단축할 수 있어 TAT의 단축 및 처리량의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 처리 용기(5)의 몸통부(5b)의 두께가 다른 부분의 두께보다도 얇게 형성되기 때문에, 처리 용기(5)의 크기를 바꾸지 않고 열용량을 감소시킬 수 있어 수렴 시간의 단축을 더 도모할 수 있다. 또한, 처리 용기(5)의 몸통부(5b)를 얇게 함으로써 자연 강온에 의한 강온 성능의 향상 및 강제 공냉에 의한 강온 성능의 향상을 더 도모할 수 있고, 이러한 점도 TAT 및 처리량의 향상에 효과를 초래한다.
또한, 저온 영역 승온 회복을 실현하기 위한 상술한 제1 및 제2 제어 방법에 따르면, 저온 영역에서의 승온 회복에 있어서의 수렴 시간을 단축할 수 있어 TAT의 단축 및 처리량의 향상을 도모할 수 있다. 특히, 저온 영역 승온 회복을 실현하기 위한 상술한 제2 제어 방법에서는, 온도 제어기(22)는 소정 온도까지 처리 영역(A1)을 가열하는 공정보다도, 처리 영역(A1)을 강제적으로 냉각하는 공정에 있어서 송풍기(16)로의 급전을 증가시킨다. 이로 인해, 승온 회복에 있어서의 제어성이 제1 제어 방법보다도 더 개선된다. 이에 의해, 도5a에 도시한 바와 같이, 저온 영역에서의 승온 회복에 있어서의 수렴 시간을 더 단축하는 것이 가능해져 TAT의 단축 및 처리량의 향상을 도모할 수 있다.
<제1 제어 방법에 관한 실험>
저온 영역 승온 회복을 실현하기 위한 상술한 제1 제어 방법을 사용하여 실험을 행하였다. 제1 실험에 있어서, 승온 비율 30 ℃/분으로 실온(25 ℃ 정도)으 로부터 150 ℃로 처리 영역(A1)의 온도를 변화시켰다. 제1 제어 방법에 관한 제1 실시예에서는 두께가 얇은 튜브 t ＝ 4 ㎜, 강제 공냉 온(ON) : 풍량 1 ㎥/분의 조건을 사용하였다. 또한, 제1 비교예로서, 종래 튜브 t ＝ 6 ㎜, 강제 공냉 오프(OFF)의 조건을 사용한 것 이외에는 제1 실시예와 동일한 조건으로 실험을 행하였다. 그 결과, 제1 실시예는 제1 비교예와 비교하여 수렴 시간을 20 ％(5.5분) 단축할 수 있었다.
또한, 제2 실험에 있어서, 승온 비율 30 ℃/분으로 200 ℃로부터 400 ℃로 처리 영역(A1)의 온도를 변화시켰다. 제1 제어 방법에 관한 제2 실시예에서는 두께가 얇은 튜브 t ＝ 4 ㎜, 강제 공냉 온 : 풍량 1 ㎥/분의 조건을 사용하였다. 또한, 제2 비교예로서, 종래 튜브 t ＝ 6 ㎜, 강제 공냉 오프의 조건을 사용한 것 이외에는 제2 실시예와 동일한 조건으로 실험을 행하였다. 그 결과, 제2 실시예는 제2 비교예와 비교하여 수렴 시간을 23.6 ％(1.5분) 단축할 수 있었다.
본 발명에 관한 종형 열처리 장치 및 그 제어 방법에 따르면, 저온 영역에서의 승온 회복에 있어서의 목표 온도로의 수렴 시간을 단축하여 TAT의 단축 및 처리량의 향상을 도모할 수 있다.
Claims (24)
- 종형 열처리 장치이며,처리 영역을 갖는 처리 용기로서, 상기 처리 영역은 상하 방향에 간격을 두고 유지된 복수매의 피처리 기판을 수용하도록 설정되는 처리 용기와,상기 처리 용기를 포위하도록 배치된 가열로로서, 상기 가열로는 상기 처리 영역을 상기 처리 용기의 외측으로부터 가열하는 전기 히터를 갖는 가열로와,상기 가열로 내에 냉각 가스를 송풍하는 전기 송풍기로서, 상기 냉각 가스는 상기 처리 영역을 상기 처리 용기의 외측으로부터 냉각하는 전기 송풍기와,상기 처리 영역 내의 온도를 검지하는 온도 센서와,상기 온도 센서의 검출 데이터를 기초로 하여 상기 히터 및 상기 송풍기를 제어하는 제어부를 구비하고,상기 제어부는, 상기 처리 영역을 초기 온도로부터 상기 초기 온도보다도 높고 또한 100 내지 500 ℃인 범위 내의 목표 온도로 변경하는 온도 제어를 행하기 위해,상기 송풍기에 제1 피드량으로 급전하여 상기 냉각 가스를 송풍하는 동시에, 상기 히터에 제1 공급량으로 급전함으로써 상기 목표 온도 아래의 소정 온도까지 상기 처리 영역을 가열하는 공정과,상기 소정 온도가 된 시점으로부터 상기 송풍기에 상기 제1 피드량으로 급전하는 것을 유지하는 동시에, 상기 히터로의 급전을 상기 제1 공급량 미만의 제2 공급량으로 저하시킴으로써 상기 처리 영역을 상기 목표 온도로 수렴시키는 공정과,다음에, 상기 송풍기로의 급전을 상기 제1 피드량 미만의 값으로 저하시키는 한편, 상기 히터로의 급전을 상기 제2 공급량보다도 큰 값으로 증가시킴으로써 상기 처리 영역을 상기 목표 온도로 유지하는 공정을 실행하는 종형 열처리 장치.
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- 종형 열처리 장치이며,처리 영역을 갖는 처리 용기로서, 상기 처리 영역은 상하 방향에 간격을 두고 유지된 복수매의 피처리 기판을 수용하도록 설정되는 처리 용기와,상기 처리 용기를 포위하도록 배치된 가열로로서, 상기 가열로는 상기 처리 영역을 상기 처리 용기의 외측으로부터 가열하는 전기 히터를 갖는 가열로와,상기 가열로 내에 냉각 가스를 송풍하는 전기 송풍기로서, 상기 냉각 가스는 상기 처리 영역을 상기 처리 용기의 외측으로부터 냉각하는 전기 송풍기와,상기 처리 영역 내의 온도를 검지하는 온도 센서와,상기 온도 센서의 검출 데이터를 기초로 하여 상기 히터 및 상기 송풍기를 제어하는 제어부를 구비하고,상기 제어부는, 상기 처리 영역을 초기 온도로부터 상기 초기 온도보다도 높고 또한 100 내지 500 ℃인 범위 내의 목표 온도로 변경하는 온도 제어를 행하기 위해,하나의 제어량에 의해 상기 히터 및 상기 송풍기로의 급전을 제어하고, 플러스 방향의 절대치의 증가에 의해 상기 히터로의 급전을 증가시키고, 마이너스 방향의 절대치의 증가에 의해 상기 송풍기로의 급전을 증가시키도록 상기 제어량을 준비하는 공정과,상기 제어량에 따라서, 상기 송풍기로의 급전을 정지하는 동시에 상기 히터에 제1 공급량으로 급전함으로써 상기 목표 온도 아래의 소정 온도까지 상기 처리 영역을 가열하는 공정과,상기 소정 온도가 된 시점으로부터 상기 제어량에 따라서 상기 송풍기에 제1 피드량으로 급전하여 상기 냉각 가스를 송풍하는 동시에, 상기 히터로의 급전을 정지함으로써 상기 처리 영역을 상기 목표 온도로 수렴시키는 공정과,다음에, 상기 제어량에 따라서 상기 송풍기로의 급전을 정지하는 동시에, 상기 히터에 상기 제1 공급량보다도 작은 값으로 급전함으로써 상기 처리 영역을 상기 목표 온도로 유지하는 공정을 실행하는 종형 열처리 장치.
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- 제1항에 있어서, 상기 소정 온도는 상기 목표 온도보다도 20 내지 80 ℃ 낮은 종형 열처리 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 처리 용기는 상기 처리 영역에 대응하는 석영제의 몸통부와, 그 상하의 석영제의 상부 및 하부를 구비하고, 상기 몸통부는 상기 상부 및 상기 하부보다도 두께가 작은 종형 열처리 장치.
- 제10항에 있어서, 상기 몸통부와 상기 상부 및 상기 하부의 두께의 차는 4 ㎜ 이하인 종형 열처리 장치.
- 종형 열처리 장치의 제어 방법이며,상기 장치는,처리 영역을 갖는 처리 용기로서, 상기 처리 영역은 상하 방향에 간격을 두고 유지된 복수매의 피처리 기판을 수용하도록 설정되는 처리 용기와,상기 처리 용기를 포위하도록 배치된 가열로로서, 상기 가열로는 상기 처리 영역을 상기 처리 용기의 외측으로부터 가열하는 전기 히터를 갖는 가열로와,상기 가열로 내에 냉각 가스를 송풍하는 전기 송풍기로서, 상기 냉각 가스는 상기 처리 영역을 상기 처리 용기의 외측으로부터 냉각하는 전기 송풍기를 구비하고,상기 방법은, 상기 처리 영역을 초기 온도로부터 상기 초기 온도보다도 높고 또한 100 내지 500 ℃인 범위 내의 목표 온도로 변경하는 온도 제어를 행하기 위해,상기 송풍기에 제1 피드량으로 급전하여 상기 냉각 가스를 송풍하는 동시에, 상기 히터에 제1 공급량으로 급전함으로써 상기 목표 온도 아래의 소정 온도까지 상기 처리 영역을 가열하는 공정과,상기 소정 온도가 된 시점으로부터 상기 송풍기에 상기 제1 피드량으로 급전하는 것을 유지하는 동시에, 상기 히터로의 급전을 상기 제1 공급량 미만의 제2 공급량으로 저하시킴으로써 상기 처리 영역을 상기 목표 온도로 수렴시키는 공정과,다음에, 상기 히터로의 급전을 상기 제1 피드량 미만의 값으로 저하시키는 한편, 상기 히터로의 급전을 상기 제2 공급량보다도 큰 값으로 증가시킴으로써 상기 처리 영역을 상기 목표 온도로 유지하는 공정을 구비하는 종형 열처리 장치의 제어 방법.
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- 종형 열처리 장치의 제어 방법이며,상기 장치는,처리 영역을 갖는 처리 용기로서, 상기 처리 영역은 상하 방향에 간격을 두고 유지된 복수매의 피처리 기판을 수용하도록 설정되는 처리 용기와,상기 처리 용기를 포위하도록 배치된 가열로로서, 상기 가열로는 상기 처리 영역을 상기 처리 용기의 외측으로부터 가열하는 전기 히터를 갖는 가열로와,상기 가열로 내에 냉각 가스를 송풍하는 전기 송풍기로서, 상기 냉각 가스는 상기 처리 영역을 상기 처리 용기의 외측으로부터 냉각하는 전기 송풍기를 구비하고,상기 방법은, 상기 처리 영역을 초기 온도로부터 상기 초기 온도보다도 높고 또한 100 내지 500 ℃인 범위 내의 목표 온도로 변경하는 온도 제어를 행하기 위해,하나의 제어량에 의해 상기 히터 및 상기 송풍기로의 급전을 제어하고, 플러스 방향의 절대치의 증가에 의해 상기 히터로의 급전을 증가시키고, 마이너스 방향의 절대치의 증가에 의해 상기 송풍기로의 급전을 증가시키도록 상기 제어량을 준비하는 공정과,상기 제어량에 따라서 상기 송풍기로의 급전을 정지하는 동시에, 상기 히터에 제1 공급량으로 급전함으로써 상기 목표 온도 아래의 소정 온도까지 상기 처리 영역을 가열하는 공정과,상기 소정 온도가 된 시점으로부터 상기 제어량에 따라서 상기 송풍기에 제1 피드량으로 급전하여 상기 냉각 가스를 송풍하는 동시에, 상기 히터로의 급전을 정지함으로써 상기 처리 영역을 상기 목표 온도로 수렴시키는 공정과,다음에, 상기 제어량에 따라서 상기 송풍기로의 급전을 정지하는 동시에, 상기 히터에 상기 제1 공급량보다도 작은 값으로 급전함으로써 상기 처리 영역을 상기 목표 온도로 유지하는 공정을 구비하는 종형 열처리 장치의 제어 방법.
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- 제12항에 있어서, 상기 소정 온도는 상기 목표 온도보다도 20 내지 80 ℃ 낮은 종형 열처리 장치의 제어 방법.
- 제4항에 있어서, 상기 소정 온도는 상기 목표 온도보다도 20 내지 80 ℃ 낮은 종형 열처리 장치.
- 제4항에 있어서, 상기 처리 용기는 상기 처리 영역에 대응하는 석영제의 몸통부와, 그 상하의 석영제의 상부 및 하부를 구비하고, 상기 몸통부는 상기 상부 및 상기 하부보다도 두께가 작은 종형 열처리 장치.
- 제22항에 있어서, 상기 몸통부와 상기 상부 및 하부의 두께의 차는 4 ㎜인 종형 열처리 장치.
- 제15항에 있어서, 상기 소정 온도는 상기 목표 온도보다도 20 내지 80 ℃ 낮은 종형 열처리 장치의 제어 방법.
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