KR20180083258A - 열처리 장치 및 온도 제어 방법 - Google Patents

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KR20180083258A
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 단시간에 미리 정해진 온도로 수속시키는 것이 가능한 열처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
일 실시형태의 열처리 장치는, 기판을 수용하는 처리 용기와, 상기 처리 용기에 수용되는 상기 기판을 가열하는 히터를 가지며, 상기 처리 용기의 주위에 설치된 노 본체와, 상기 처리 용기와 상기 노 본체 사이의 공간에 냉매를 공급하는 블로어와, 상기 블로어에 연속적으로 통전하는 연속 운전 모드와, 상기 블로어에 통전과 통전 정지를 반복하는 간헐 운전 모드를 가지며, 지시 전압에 기초하여 상기 블로어의 구동을 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 제어부는, 상기 지시 전압이 0 V보다 크고, 미리 정해진 역치 전압보다 작은 경우, 상기 블로어를 간헐 운전 모드로 구동시킨다.

Description

열처리 장치 및 온도 제어 방법{HEAT TREATMENT APPARATUS AND TEMPERATURE CONTROL METHOD}
본 발명은, 열처리 장치 및 온도 제어 방법에 관한 것이다.
종래부터, 복수 장의 반도체 웨이퍼 등의 기판에 일괄적으로 열처리를 행하는 것이 가능한 종형 열처리 장치가 알려져 있다.
종형 열처리 장치로서는, 복수 장의 기판을 높이 방향으로 미리 정해진 간격으로 유지하는 기판 유지구를 수용하는 처리 용기와, 처리 용기의 주위에 설치되고, 처리 용기 내에 반입된 기판을 가열하는 히터를 포함하는 노(爐) 본체를 구비하는 장치가 알려져 있다. 히터로서는, 에너지 절약화의 관점에서 높은 단열 성능을 갖는, 소위, 에너지 절약 히터가 사용되는 경우가 있다.
그런데, 에너지 절약 히터를 사용하는 경우, 높은 단열 성능에 의해 노내 온도가 쉽게 낮아지지 않기 때문에, 온도 제어성이 악화된다. 그래서, 노 본체 내에 공기 등의 냉매를 공급하여 처리 용기를 강제적으로 냉각시키는 블로어가 이용된다(예컨대, 특허문헌 1 참조). 블로어를 이용함으로써 노내 온도를 낮추는 시간을 단축할 수 있어, 온도 제어성이 향상된다.
[특허문헌 1] 일본 특허 제5893280호 공보
그러나, 히터 및 블로어를 이용하여 노내 온도를 제어하는 방법에서는, 블로어를 정지시켰을 때에 온도가 일시적으로 변동하는 경우가 있다. 이것은, 블로어의 정지 전후에서 풍량이 크게 변화되기 때문이다. 특히, 사이즈가 큰 블로어를 이용하는 경우, 블로어를 저회전으로 구동시키면 고부하가 되어 정지할 우려가 있기 때문에, 저풍량의 상태를 실현하는 것이 곤란하다. 이 때문에, 블로어의 정지 전후에서의 풍량의 변화가 보다 커져, 블로어를 정지시켰을 때의 온도 변동이 보다 커진다.
이와 같이 온도 변동이 생기면, 노내 온도를, 열처리의 목표 온도 등의 미리 정해진 온도로 수속시키는 데 필요한 시간이 길어진다.
그래서, 상기 과제를 감안하여, 단시간에 미리 정해진 온도로 수속시키는 것이 가능한 열처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 양태에 따른 열처리 장치는, 기판을 수용하는 처리 용기와, 상기 처리 용기에 수용되는 상기 기판을 가열하는 히터를 가지며, 상기 처리 용기의 주위에 설치된 노 본체와, 상기 처리 용기와 상기 노 본체 사이의 공간에 냉매를 공급하는 블로어와, 상기 블로어에 연속적으로 통전하는 연속 운전 모드와, 상기 블로어에 통전과 통전 정지를 반복하는 간헐 운전 모드를 가지며, 지시 전압에 기초하여 상기 블로어의 구동을 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 제어부는, 상기 지시 전압이 0 V보다 크고, 미리 정해진 역치 전압보다 작은 경우, 상기 블로어를 간헐 운전 모드로 구동시킨다.
개시된 열처리 장치에 따르면, 단시간에 미리 정해진 온도로 수속시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 열처리 장치의 개략도.
도 2는 연속 운전 모드 및 간헐 운전 모드를 설명하기 위한 도면.
도 3은 제2 지시 전압의 파형 패턴의 일례를 나타낸 도면.
도 4는 제2 지시 전압의 파형 패턴의 다른 예를 나타낸 도면.
도 5는 통전 시간/(통전 시간+통전 정지 시간)과 풍량의 관계를 나타낸 도면.
도 6은 블로어를 정지시켰을 때의 온도 변동을 나타낸 도면.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일 구성에 대해서는 동일 부호를 붙임으로써 중복된 설명을 생략한다.
(열처리 장치)
우선, 본 발명의 실시형태에 따른 열처리 장치의 일례에 대해서 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 열처리 장치의 개략도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 열처리 장치(1)는, 기판, 예컨대 반도체 웨이퍼(이하 단순히 「웨이퍼(W)」라고 함)를 한번에 다수매 수용하여 산화, 확산, 감압 CVD 등의 열처리를 행할 수 있는 종형의 열처리로(10)를 구비한다. 열처리로(10)는, 처리 용기(12)와, 노 본체(14)를 구비한다.
처리 용기(12)는, 노 본체(14) 내에 배치되고, 노 본체(14)와의 사이에 공간(P)을 형성한다. 처리 용기(12)는, 웨이퍼(W)를 수용하여 열처리하기 위한 용기이다. 처리 용기(12)는, 예컨대 석영에 의해 형성되어 있다
노 본체(14)는, 단열재(16)와, 히터(18)를 갖는다. 단열재(16)는, 처리 용기(12)의 주위에 설치되어 있고, 원통형으로 형성되어 있다. 단열재(16)는, 에너지 절약화의 관점에서, 높은 단열 성능을 갖는 재료에 의해 형성되어 있는 것이 바람직하고, 예컨대 실리카, 알루미나 또는 규산알루미나를 포함하는 무기질 섬유에 의해 형성되어 있다. 히터(18)는, 단열재(16)의 내주면을 따라 나선형으로 배치된 발열 저항체에 의해 형성되어 있다. 히터(18)는, 처리 용기(12) 내의 웨이퍼(W)를 가열한다. 히터(18)에는, 예컨대 사이리스터(20)가 접속되어 있다.
노 본체(14)에는, 배열계(22)와, 강제 냉각 수단(24)이 마련되어 있다.
배열계(22)는, 처리 용기(12)와 노 본체(14) 사이의 공간(P) 내의 분위기를 외부로 배출한다. 배열계(22)는, 예컨대 노 본체(14)의 상부에 설치된 배기구(26)를 갖는다. 배기구(26)에는, 공간(P) 내의 공기 등의 냉매를 배기하는 냉매 배기 라인(40)이 접속되어 있다.
강제 냉각 수단(24)은, 처리 용기(12)의 높이 방향의 복수의 위치로부터 공간(P) 내로 공기 등의 냉매를 공급하여 웨이퍼(W)를 강제적으로 냉각시킨다. 강제 냉각 수단(24)은, 처리 용기(12)의 높이 방향을 따라 설치된 복수의 냉매 취출(blow-out) 구멍(28)을 갖는다. 냉매 취출 구멍(28)은, 단열재(16)의 중심 경사 방향으로 냉매를 취출하여 공간(P)의 둘레 방향으로 선회류를 일으킨다. 냉매 취출 구멍(28)은, 히터(18)의 단열재(16)에 있어서의 상하에 인접한 부분 사이에, 단열재(16)를 직경 방향의 내외로 관통시키도록 형성되어 있다. 이에 따라, 히터(18)에 방해되지 않고 냉매를 공간(P)으로 분출할 수 있다. 냉매 취출 구멍(28)은, 냉매 공급 덕트(30)를 통해 냉매 공급 라인(50)에 접속되어 있다.
냉매 배기 라인(40)과 냉매 공급 라인(50)은 서로 연결되고, 연결부에는 냉매 공급용 및 냉매 배기용 블로어(70)가 마련되어 있다. 블로어(70)는, 인버터 구동부(72)를 갖고 있고, 후술하는 온도 컨트롤러(100)로부터의 제2 지시 전압에 따른 회전수로 구동한다. 블로어(70)의 회전수가 변화함으로써, 냉매 공급 라인(50)을 통해 공간(P)으로 분출되는 냉매의 풍량이 변화된다. 구체적으로는, 제2 지시 전압을 작게 하면, 블로어(70)의 회전수가 적어지고, 냉매 공급 라인(50)을 통해 공간(P)으로 분출되는 냉매의 풍량이 적어진다. 한편, 제2 지시 전압을 크게 하면, 블로어(70)의 회전수가 많아지고, 냉매 공급 라인(50)을 통해 공간(P)으로 분출되는 냉매의 풍량이 많아진다.
냉매 배기 라인(40)에는, 열교환기(42), 제1 버터플라이 밸브(44) 및 제1 구멍 밸브(46)가 설치되어 있다. 열교환기(42)는, 공간(P)으로부터 배기된 온도가 상승한 냉매를 냉각시킨다. 제1 버터플라이 밸브(44) 및 제1 구멍 밸브(46)는, 모두 자유자재로 개폐 조정할 수 있도록 되어 있다.
냉매 공급 라인(50)에는, 제2 버터플라이 밸브(52) 및 제2 구멍 밸브(54)가 설치되어 있다. 제2 버터플라이 밸브(52) 및 제2 구멍 밸브(54)는, 모두 자유자재로 개폐 조정할 수 있도록 되어 있다.
이와 같이 구성된 배열계(22), 냉매 배기 라인(40), 열교환기(42), 블로어(70) 및 냉매 공급 라인(50) 및 강제 냉각 수단(24)에 의해, 처리 용기(12)와 노 본체(14) 사이의 공간(P)에 냉매를 공급하여 웨이퍼(W)를 강제적으로 냉각시킬 수 있다. 이에 따라, 예컨대 웨이퍼(W)에 미리 정해진 열처리를 행한 후, 처리 용기(12) 내로부터 웨이퍼(W)를 반출 가능한 노내 온도로 온도를 낮출 때, 노내 온도를 신속히 낮출 수 있다. 또한, 예컨대 웨이퍼(W)에 미리 정해진 열처리를 행한 후, 노내 온도를 낮추어 온도가 상이한 열처리를 행할 때, 노내 온도를 신속히 낮출 수 있다. 그 결과, 처리의 신속화나 스루풋의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 도시한 예에서는, 냉매 배기 라인(40)과 냉매 공급 라인(50)이 서로 연결되어 클로즈계 냉매 공급/배기 라인을 형성하고 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 예컨대, 냉매 배기 라인(40)과 냉매 공급 라인(50)이 각각 독립적으로 오픈계 냉매 공급/배기 라인을 형성하고 있어도 좋다.
처리 용기(12) 내에는, 온도 센서(90)가 설치되어 있다. 온도 센서(90)는, 처리 용기(12) 내의 온도를 검출한다. 온도 센서(90)는, 예컨대 열전대이다. 도시한 예에서는, 처리 용기(12)의 높이 방향으로 미리 정해진 간격을 가지며 3개의 온도 센서(90)가 설치되어 있다. 이에 따라, 처리 용기(12)의 높이 방향에 있어서의 온도 분포를 검출할 수 있다. 온도 센서(90)로 검출된 검출 신호는, 신호 라인(92)을 통해 후술하는 온도 컨트롤러(100)로 보내진다.
또한, 열처리 장치(1)에는, 히터(18) 및 블로어(70)를 제어함으로써, 노내 온도를 조정하는 온도 컨트롤러(100)가 설치되어 있다.
(온도 컨트롤러)
다음에, 온도 컨트롤러(100)에 의한 블로어(70)의 제어(온도 제어 방법)의 일례에 대해서 설명한다.
온도 컨트롤러(100)는, 온도 센서(90)로부터의 검출 신호에 기초하여, 히터(18) 및 블로어(70)를 제어한다.
구체적으로는, 온도 컨트롤러(100)는, 열처리의 목표 온도 등의 미리 정해진 온도와, 온도 센서(90)로부터의 검출 신호에 기초하여, 사이리스터(20)에 미리 정해진 신호를 출력함으로써, 히터(18)를 제어한다. 또한, 온도 컨트롤러(100)는, 제1 지시 전압에 기초하여 산출되는 제2 지시 전압을, 제1 시간(예컨대 1초)마다 인버터 구동부(72)에 출력함으로써, 블로어(70)를 제어한다. 제1 지시 전압은, 예컨대 열처리의 목표 온도 등의 미리 정해진 온도와, 온도 센서(90)로부터의 검출 신호에 기초하여 산출된다.
온도 컨트롤러(100)는, 블로어(70)에 연속적으로 통전하는 연속 운전 모드와, 블로어(70)에 통전과 통전 정지를 반복하는 간헐 운전 모드를 갖는다. 온도 컨트롤러(100)는, 제1 지시 전압이 0 V보다 크고, 미리 정해진 역치 전압보다 작은 경우, 블로어(70)를 간헐 운전 모드로 구동시킨다. 미리 정해진 역치 전압은, 블로어(70)의 최저 지시 전압에 기초하여 정해지는 전압으로서, 예컨대 블로어(70)의 최저 지시 전압인 것이 바람직하다. 이에 따라, 블로어(70)를 최저 지시 전압으로 동작시켰을 때의 풍량보다 작은 풍량으로 공간(P)에 냉매를 공급할 수 있다. 또한, 미리 정해진 역치 전압은, 블로어(70)의 최저 지시 전압에 마진을 갖도록 정해지는 전압이어도 좋다. 또한, 블로어(70)의 최저 지시 전압은, 블로어(70)의 종류에 따라 정해지는 값으로서, 예컨대 블로어(70)의 사양서 등을 참조함으로써 취득할 수 있다.
도 2는 연속 운전 모드 및 간헐 운전 모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 2의 (a)는 제1 지시 전압과 온도의 관계를 나타내고 있다. 도 2의 (a) 중, 횡축은 시간[분]을 나타내고, 좌측의 종축은 온도[℃]를 나타내며, 우측의 종축은 제1 지시 전압[V]을 나타내고 있다. 또한, 도 2의 (a) 중, 특성선 α1은 제1 지시 전압[V]을 나타내고, 특성선 α3은 노내 설정 온도[℃]를 나타내며, 특성선 α4는 노내 온도를 나타내고 있다.
도 2의 (b)는 제2 지시 전압과 온도의 관계를 나타내고 있다. 도 2의 (b) 중, 횡축은 시간[분]을 나타내고, 좌측의 종축은 온도[℃]를 나타내며, 우측의 종축은 제2 지시 전압[V]을 나타내고 있다. 또한, 도 2의 (b) 중, 특성선 α2는 제2 지시 전압[V]을 나타내고, 특성선 α3은 노내 설정 온도[℃]를 나타내며, 특성선 α4는 노내 온도를 나타내고 있다.
또한, 도 2의 (a) 및 도 2의 (b)에 있어서는, 미리 정해진 역치 전압이 블로어(70)의 최저 지시 전압과 같은 0.5 V인 경우를 예를 들어 설명한다.
온도 컨트롤러(100)는, 예컨대 노내 온도를 300℃에서 400℃로 승온시키는 경우, 히터(18) 및 블로어(70)를 제어한다. 구체적으로는, 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 승온을 시작한 후, 제1 지시 전압이 0 V보다 크고, 미리 정해진 역치 전압인 0.5 V보다 작아지면(도시한 예에서는 약 13분), 온도 컨트롤러(100)는, 블로어(70)를 간헐 운전 모드로 구동시킨다. 이 때, 온도 컨트롤러(100)는, 제1 지시 전압에 기초하여, 블로어(70)로 출력하는 제2 지시 전압을 산출하고, 산출된 제2 지시 전압을 블로어(70)로 출력함으로써, 블로어(70)를 간헐 운전 모드로 구동시킨다. 또한, 제2 지시 전압의 산출 방법에 대해서는 후술한다.
계속해서, 제1 지시 전압이 미리 정해진 역치 전압인 0.5 V 이상이 되면(도시한 예에서는 약 14분), 온도 컨트롤러(100)는, 블로어(70)를 연속 운전 모드로 구동시킨다. 이 때, 온도 컨트롤러(100)는, 제1 지시 전압을 제2 지시 전압으로 하여 블로어(70)에 출력함으로써, 블로어(70)를 연속 운전 모드로 구동시킨다.
계속해서, 제1 지시 전압이 미리 정해진 역치 전압인 0.5 V보다 작아지면(도시한 예에서는 약 26분), 온도 컨트롤러(100)는, 블로어(70)를 간헐 운전 모드로 구동시킨다. 이 때, 온도 컨트롤러(100)는, 제1 지시 전압에 기초하여, 블로어(70)로 출력하는 제2 지시 전압을 산출하고, 제2 지시 전압을 블로어(70)에 출력함으로써, 블로어(70)를 간헐 운전 모드로 구동시킨다. 또한, 제2 지시 전압의 산출 방법에 대해서는 후술한다.
계속해서, 제1 지시 전압이 0 V가 되면(도시한 예에서는 약 30분), 온도 컨트롤러(100)는, 블로어(70)를 정지시킨다.
다음에, 간헐 운전 모드에 있어서의 제2 지시 전압의 산출 방법의 일례에 대해서 설명한다.
간헐 운전 모드에서는, 온도 컨트롤러(100)는, 제1 시간(예컨대 1초)보다 긴 제2 시간(예컨대 4초)을 1단위로 하여, 블로어(70)의 제어를 행한다.
도 3은 제2 지시 전압의 파형 패턴의 일례를 나타낸 도면이다. 도 3의 (a), 도 3의 (b), 도 3의 (c), 도 3의 (d) 및 도 3의 (e)는, 각각 제1 지시 전압이 0.500 V, 0.375 V, 0.250 V, 0.125 V 및 0.000 V인 경우에 있어서의 인버터 구동부(72)에 출력하는 제2 지시 전압의 파형을 나타내고 있다. 도 3의 (a)에서 도 3의 (e)에 있어서의 횡축은 시간을 나타내고, 종축은 전압[V]을 나타내고 있다. 또한, 도 3의 (a) 내지 도 3의 (e)에 있어서의 시각 t0, t1, t2, t3, t4는 예컨대 각각 0초, 1초, 2초, 3초, 4초이다.
온도 컨트롤러(100)는, 제1 지시 전압이 0.500 V인 경우, 예컨대 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 시각 t0, t1, t2, t3에 있어서 인버터 구동부(72)에 대하여 0.5 V를 출력한다.
또한, 온도 컨트롤러(100)는, 제1 지시 전압이 0.375 V인 경우, 예컨대 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 시각 t0, t1, t2에 있어서 인버터 구동부(72)에 대하여 0.5 V를 출력하고, 시각 t3에 있어서 인버터 구동부(72)에 대하여 0 V를 출력한다. 또한, 온도 컨트롤러(100)는, 4개의 시각 중, 어느 3개의 시각에 있어서 인버터 구동부(72)에 대하여 0.5 V를 출력하고, 나머지 하나의 시각에 있어서 인버터 구동부(72)에 대하여 0 V를 출력하면 되며, 그 타이밍은 도 3의 (b)의 예에 한정되지 않는다.
또한, 온도 컨트롤러(100)는, 제1 지시 전압이 0.250 V인 경우, 예컨대 도 3의 (c)에 도시된 바와 같이, 시각 t0, t2에 있어서 인버터 구동부(72)에 대하여 0.5 V를 출력하고, 시각 t1, t3에 있어서 인버터 구동부(72)에 대하여 0 V를 출력한다. 또한, 온도 컨트롤러(100)는, 4개의 시각 중, 어느 2개의 시각에 있어서 인버터 구동부(72)에 대하여 0.5 V를 출력하고, 나머지 2개의 시각에 있어서 인버터 구동부(72)에 대하여 0 V를 출력하면 되며, 그 타이밍은 도 3의 (c)의 예에 한정되지 않는다.
또한, 온도 컨트롤러(100)는, 제1 지시 전압이 0.125 V인 경우, 예컨대 도 3의 (d)에 도시된 바와 같이, 시각 t0에 있어서 인버터 구동부(72)에 대하여 0.5 V를 출력하고, 시각 t1, t2, t3에 있어서 인버터 구동부(72)에 대하여 0 V를 출력한다. 또한, 온도 컨트롤러(100)는, 4개의 시각 중, 어느 하나의 시각에 있어서 인버터 구동부(72)에 대하여 0.5 V를 출력하고, 나머지 3개의 시각에 있어서 인버터 구동부(72)에 대하여 0 V를 출력하면 되며, 그 타이밍은 도 3의 (d)의 예에 한정되지 않는다.
또한, 온도 컨트롤러(100)는, 제1 지시 전압이 0.000 V인 경우, 예컨대 도 3의 (e)에 도시된 바와 같이, 시각 t0, t1, t2, t3에 있어서 인버터 구동부(72)에 대하여 0 V를 출력한다.
다음에, 간헐 운전 모드에 있어서의 제2 지시 전압의 산출 방법의 다른 예에 대해서 설명한다.
온도 컨트롤러(100)는, 이하의 방법을 이용하여 인버터 구동부(72)에 제2 지시 전압을 출력한다. 이하, 제1 시간을 T1, 제2 시간을 T2, 미리 정해진 역치 전압을 X로 하고, 시각 t0에 있어서의 제1 지시 전압을 X1, 시각 t1로부터 제2 시간 T2가 경과한 시각 t4에 있어서의 제1 지시 전압을 X2로 한다.
우선, 미리 정해진 역치 전압 X를, 제2 시간 T2와 제1 시간 T1과의 비(T2/T1)로 제산함으로써, 분해능 Xr을 산출한다.
계속해서, 시각 t0에 있어서의 제1 지시 전압 X1을, 분해능 Xr로 제산하고, 제산했을 때의 나머지 Y1을 산출한다.
계속해서, 인버터 구동부(72)에 출력하는 전압 파형이, 제1 지시 전압 X1로부터 나머지 Y1을 감산했을 때의 값(X1-Y1)에 대응하는 파형이 되는 제2 지시 전압을 출력한다.
계속해서, 시각 t4에 있어서의 제1 지시 전압 X2에 나머지 Y1을 가산한 값(X2+Y1)을, 분해능 Xr로 제산하고, 제산했을 때의 나머지 Y2를 산출한다.
계속해서, 인버터 구동부(72)에 출력하는 전압 파형이, 제1 지시 전압 X2에 나머지 Y1을 가산한 값으로부터 나머지 Y2를 감산했을 때의 값(X2+Y1-Y2)에 대응하는 파형이 되는 제2 지시 전압을 출력한다.
이후, 시각 t0으로부터 제2 시간 T2가 n회(n은 2 이상의 정수) 경과한 시각에 있어서도, 동일한 방법에 의해, 인버터 구동부(72)에 제2 지시 전압을 출력한다.
다음에, 제1 시간 T1이 1초, 제2 시간 T2가 4초, 역치 전압 X가 0.500 V인 경우를 예를 들어 구체적으로 설명한다. 도 4는 제2 지시 전압의 파형 패턴의 다른 예를 나타낸 도면이다. 도 4의 (a) 및 도 4의 (b)는 각각 제1 지시 전압이 0.438 V 및 0.313 V인 경우에 있어서의 인버터 구동부(72)에 출력하는 제2 지시 전압의 파형 패턴을 나타내고 있다. 도 4의 (a) 및 도 4의 (b)에 있어서의 횡축은 시간을 나타내고, 종축은 전압(V)을 나타내고 있다. 또한, 도 4의 (a) 및 도 4의 (b)에 있어서의 시각 t0, t1, t2, t3, t4, t5, t6, t7, t8은 예컨대 각각 0초, 1초, 2초, 3초, 4초, 5초, 6초, 7초, 8초이다.
처음에, 시각 t0에 있어서의 제1 지시 전압 X1이 0.438 V, 시각 t4에 있어서의 제1 지시 전압 X2가 0.438 V인 경우에 대해서 설명한다.
우선, 역치 전압 X(0.500 V)를, 제2 시간 T2(4초)와 제1 시간 T1(1초)의 비(4초/1초)로 제산함으로써, 분해능 Xr을 산출한다. 이 때, 분해능 Xr은 0.125 V로 산출된다.
계속해서, 시각 t0에 있어서의 제1 지시 전압 X1(0.438 V)을, 분해능 Xr(0.125 V)로 제산하고, 제산했을 때의 나머지 Y1을 산출한다. 이 때, 나머지 Y1은 0.063 V로 산출된다.
계속해서, 도 4의 (a)의 좌측에 도시된 바와 같이, 인버터 구동부(72)에 출력하는 전압 파형이, 제1 지시 전압 X1(0.438 V)로부터 나머지 Y1(0.063 V)을 감산했을 때의 값(0.375 V)에 대응하는 파형이 되는 제2 지시 전압을 출력한다. 구체적으로는, 온도 컨트롤러(100)는, 시각 t0, t1, t2에 있어서 인버터 구동부(72)에 대하여 0.5 V를 출력하고, 시각 t3에 있어서 인버터 구동부(72)에 대하여 0 V를 출력한다.
계속해서, 시각 t4에 있어서의 제1 지시 전압 X2(0.438 V)에 나머지 Y1(0.063 V)을 가산한 값(0.501 V)을, 분해능 Xr(0.125 V)로 제산하고, 제산했을 때의 나머지 Y2를 산출한다. 이 때, 나머지 Y2는 0.001 V로 산출된다.
계속해서, 도 4의 (a)의 우측에 도시된 바와 같이, 인버터 구동부(72)에 출력하는 전압 파형이, 제1 지시 전압 X2에 나머지 Y1을 가산한 값(0.501 V)으로부터 나머지 Y2(0.001 V)를 감산했을 때의 값(0.500 V)에 대응하는 파형이 되는 제2 지시 전압을 출력한다. 구체적으로는, 온도 컨트롤러(100)는, 시각 t4, t5, t6, t7에 있어서 인버터 구동부(72)에 대하여 0.5 V를 출력한다.
다음에, 시각 t0에 있어서의 제1 지시 전압 X1이 0.313 V, 시각 t4에 있어서의 제1 지시 전압 X2가 0.313 V인 경우에 대해서 설명한다.
우선, 역치 전압 X(0.500 V)를, 제2 시간 T2(4초)와 제1 시간 T1(1초)의 비(4초/1초)로 제산함으로써, 분해능 Xr을 산출한다. 이 때, 분해능 Xr은 0.125 V로 산출된다.
계속해서, 시각 t0에 있어서의 제1 지시 전압 X1(0.313 V)을, 분해능 Xr(0.125 V)로 제산하고, 제산했을 때의 나머지 Y1을 산출한다. 이 때, 나머지 Y1은 0.063 V로 산출된다.
계속해서, 도 4의 (b)의 좌측에 도시된 바와 같이, 인버터 구동부(72)에 출력하는 전압 파형이, 제1 지시 전압 X1(0.313 V)로부터 나머지 Y1(0.063 V)을 감산했을 때의 값(0.250 V)에 대응하는 파형이 되는 제2 지시 전압을 출력한다. 구체적으로는, 시각 t0, t2에 있어서 인버터 구동부(72)에 대하여 0.5 V를 출력하고, 시각 t1, t3에 있어서 인버터 구동부(72)에 대하여 0 V를 출력한다.
계속해서, 시각 t4에 있어서의 제1 지시 전압 X2(0.313 V)에 나머지 Y1(0.063 V)을 가산한 값(0.376 V)을, 분해능 Xr(0.125 V)로 제산하고, 제산했을 때의 나머지 Y2를 산출한다. 이 때, 나머지 Y2는 0.001 V로 산출된다.
계속해서, 도 4의 (b)의 우측에 도시된 바와 같이, 인버터 구동부(72)에 출력하는 전압 파형이, 제1 지시 전압 X2에 나머지 Y1을 가산한 값(0.376 V)으로부터 나머지 Y2(0.001 V)를 감산했을 때의 값(0.375 V)에 대응하는 파형이 되는 제2 지시 전압을 출력한다. 시각 t4, t5, t6에 있어서 인버터 구동부(72)에 대하여 0.5 V를 출력하고, 시각 t7에 있어서 인버터 구동부(72)에 대하여 0 V를 출력한다.
다음에, 전술한 온도 제어 방법을 이용하여 블로어(70)를 제어했을 때의 간헐 운전 모드의 통전 시간/(통전 시간+통전 정지 시간)과 블로어(70)의 풍량과의 관계에 대해서 설명한다. 도 5는 통전 시간/(통전 시간+통전 정지 시간)과 풍량과의 관계를 나타낸 도면이다. 도 5 중, 횡축은 간헐 운전 모드에 있어서의 통전 시간과 통전 정지 시간의 합에 대한 통전 시간의 비율을 나타내고, 종축은 풍량[m3/분]을 나타내고 있다. 또한, 도 5 중, 통전 시간에 있어서의 제2 지시 전압은 모두 0.7 V이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 통전 시간/(통전 시간+통전 정지 시간)이 1인 경우, 즉, 연속 운전 모드의 경우, 풍량은 0.2[m3/분] 정도이다.
이것에 대하여, 통전 시간/(통전 시간+통전 정지 시간)이 3/4인 경우, 예컨대 통전 시간이 3초, 통전 정지 시간이 1초인 경우, 풍량은 0.14[m3/분] 정도이다.
또한, 통전 시간/(통전 시간+통전 정지 시간)이 1/2인 경우, 예컨대 통전 시간이 2초, 통전 정지 시간이 2초인 경우, 풍량은 0.1[m3/분] 정도이다.
또한, 통전 시간/(통전 시간+통전 정지 시간)이 1/4인 경우, 예컨대 통전 시간이 1초, 통전 정지 시간이 3초인 경우, 풍량은 0.08[m3/분] 정도이다.
이와 같이, 통전 시간/(통전 시간+통전 정지 시간)을 변화시킴으로써, 연속 운전 모드로 블로어(70)를 동작시켰을 때의 블로어(70)의 풍량보다 낮은 풍량으로 블로어(70)를 동작시킬 수 있는 것을 알 수 있다.
실시예
실시예에서는, 온도 컨트롤러(100)에 의해 히터(18) 및 블로어(70)를 제어함으로써, 노내 온도를 열처리의 목표 온도(800℃)까지 승온시키고, 그 후, 블로어(70)를 정지시켰을 때의 노내 온도의 변동을 확인하였다.
도 6은 블로어를 정지시켰을 때의 온도 변동을 나타낸 도면이다. 도 6 중, 횡축은 시간[분]을 나타내고, 종축은 온도[℃]를 나타내고 있다. 또한, 도 6 중, 특성선 β1은, 블로어(70)를 간헐 운전 모드(통전 시간/통전 정지 시간=1초/3초)로 미리 정해진 시간 구동시킨 후, 블로어(70)를 정지시켰을 때의 온도 변동을 나타내고 있다. 특성선 β2는 블로어(70)를 간헐 운전 모드(통전 시간/통전 정지 시간=1초/1초)로 미리 정해진 시간 구동시킨 후, 블로어(70)를 정지시켰을 때의 온도 변동을 나타내고 있다. 특성선 β3은, 블로어(70)를 간헐 운전 모드(통전 시간/통전 정지 시간=3초/1초)로 미리 정해진 시간 구동시킨 후, 블로어(70)를 정지시켰을 때의 온도 변동을 나타내고 있다. 특성선 β4는 블로어(70)를 간헐 운전시키지 않고 정지시켰을 때의 온도 변동을 나타내고 있다. 또한, 도 6에 있어서는, 블로어(70)를 정지시킨 시각을 ts로서 나타내고 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 블로어(70)를 간헐 운전 모드(통전 시간/통전 정지 시간=1초/3초)로 미리 정해진 시간 구동시킨 후, 정지시켰을 때의 온도 변동은, 0.1℃ 이하였다(특성선 β1 참조). 또한, 목표 온도로 수속하는 시간은, 10분 정도였다.
또한, 블로어(70)를 간헐 운전 모드(통전 시간/통전 정지 시간=1초/1초)로 미리 정해진 시간 구동시킨 후, 정지시켰을 때의 온도 변동은, 0.4℃ 이하였다(특성선 β2 참조). 또한, 목표 온도로 수속하는 시간은, 20분 정도였다.
또한, 블로어(70)를 간헐 운전 모드(통전 시간/통전 정지 시간=3초/1초)로 미리 정해진 시간 구동시킨 후, 정지시켰을 때의 온도 변동은, 0.7℃ 이하였다(특성선 β3 참조). 또한, 목표 온도로 수속하는 시간은, 23분 정도였다.
이것에 대하여, 블로어(70)를 간헐 운전 모드로 전환하지 않고 정지시켰을 때의 온도 변동은, 1.0℃ 이상이었다(특성선 β4 참조). 또한, 목표 온도로 수속하는 시간은, 28분 정도였다.
이상의 결과로부터, 블로어(70)를 간헐 운전 모드로 미리 정해진 시간 구동시킨 후, 정지시킴으로써, 블로어(70)를 간헐 운전 모드로 전환하지 않고 정지시키는 것보다 온도 변동을 작게 할 수 있다.
또한, 블로어(70)를 간헐 운전 모드로 미리 정해진 시간 구동시킨 후, 정지시킴으로써, 블로어(70)를 간헐 운전 모드로 전환하지 않고 정지시키는 것보다 목표 온도로 수속하는 시간을 단축할 수 있다.
또한, 간헐 운전 모드에 있어서의 통전 시간/통전 정지 시간을 작게 할수록, 블로어(70)를 정지시켰을 때의 온도 변동을 작게 할 수 있다. 또한, 통전 시간이 통전 정지 시간보다 짧은 경우에는, 블로어(70)를 정지시켰을 때의 온도 변동이 거의 보이지 않는다. 이것으로부터, 간헐 운전 모드에 있어서의 통전 시간은, 통전 정지 시간보다 짧은 것이 특히 바람직하다.
또한, 상기한 실시형태에 있어서, 온도 컨트롤러(100)는 제어부의 일례이다.
이상, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해서 설명하였지만, 상기 내용은, 발명의 내용을 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 범위 내에서 여러 가지 변형 및 개량이 가능하다.
상기한 실시형태에서는, 기판으로서 반도체 웨이퍼를 예를 들어 설명하였지만, 이것에 한정되지 않고, 유리 기판, LCD 기판, 세라믹 기판 등에도 본 발명을 적용할 수 있다.
상기한 실시형태에서는, 복수 장의 웨이퍼에 일괄적으로 열처리를 행하는 배치식 열처리 장치를 예를 들어 설명하였지만, 이것에 한정되지 않고, 1장씩 열처리를 행하는 매엽식 열처리 장치에도 본 발명을 적용할 수 있다.
1 : 열처리 장치 12 : 처리 용기
14 : 노 본체 18 : 히터
70 : 블로어 100 : 온도 컨트롤러
W : 웨이퍼

Claims (8)

  1. 기판을 수용하는 처리 용기와,
    상기 처리 용기에 수용되는 상기 기판을 가열하는 히터를 가지며, 상기 처리 용기의 주위에 설치된 노 본체와,
    상기 처리 용기와 상기 노 본체 사이의 공간에 냉매를 공급하는 블로어(blower)와,
    상기 블로어에 연속적으로 통전하는 연속 운전 모드와, 상기 블로어에 통전과 통전 정지를 반복하는 간헐 운전 모드를 가지며, 지시 전압에 기초하여 상기 블로어의 구동을 제어하는 제어부
    를 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 지시 전압이 0 V보다 크고, 미리 정해진 역치 전압보다 작은 경우, 상기 블로어를 간헐 운전 모드로 구동시키는 것인, 열처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 블로어가 상기 연속 운전 모드로 구동되고 있을 때에, 상기 지시 전압이 상기 역치 전압보다 작아진 경우, 상기 간헐 운전 모드로 전환되는 것인, 열처리 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 역치 전압은, 상기 블로어의 최저 지시 전압에 기초하여 정해지는 것인, 열처리 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 역치 전압은, 상기 블로어의 최저 지시 전압인 것인, 열처리 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 노 본체 내의 온도를 검출하는 온도 센서를 가지며,
    상기 제어부는, 상기 온도 센서에 의해 검출되는 온도에 기초하여, 상기 지시 전압을 산출하는 것인, 열처리 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 간헐 운전 모드에 있어서의 통전 시간은, 통전 정지 시간보다 짧은 것인, 열처리 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 처리 용기의 높이 방향의 복수의 위치로부터 상기 공간에 상기 냉매를 공급하는 복수의 취출 구멍을 구비하는, 열처리 장치.
  8. 기판을 수용하는 처리 용기와, 상기 처리 용기에 수용되는 상기 기판을 가열하는 히터를 가지며, 상기 처리 용기의 주위에 설치된 노 본체와, 상기 처리 용기와 상기 노 본체 사이의 공간에 냉매를 공급하는 블로어를 구비하는 열처리 장치를 이용하여, 상기 노 본체 내의 온도를 제어하는 온도 제어 방법으로서,
    상기 블로어에 대한 지시 전압이 0 V보다 크고, 역치 전압보다 작은 경우, 상기 블로어에 통전과 통전 정지를 반복하는 간헐 운전 모드로 상기 블로어를 구동시키는 온도 제어 방법.
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