TWI528012B - 熱處理裝置及熱處理裝置之溫度測定方法 - Google Patents
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Description
本揭示係關於一種熱處理裝置以及熱處理裝置之溫度測定方法。
於半導體元件之製造上，為了對被處理體例如半導體晶圓施以氧化、擴散、CVD、退火等熱處理係使用各種熱處理裝置。其中之一，已知有可一次做多數片熱處理之直立型熱處理裝置。此直立型熱處理裝置係具備有：石英製處理容器，其下部具有開口部；蓋體，係對該處理容器之開口部進行開閉；保持具，係設置於該蓋體上，將複數片被處理體於上下方向上以既定間隔加以保持；以及爐本體，係裝設有加熱器，此加熱器係設置於前述處理容器之周圍，對搬入處理容器內之前述被處理體進行加熱。
另一方面，以往為了高精度控制爐本體內之溫度，也開發出一種技術，係將爐本體內之空間區劃為複數區域，於各區域內設置爐內溫度感應器，並將加熱器按照各區域加以分割，來細部地控制各區域之溫度。
當爐本體內區劃為複數區域而對各區域進行細部控制之情況，必須於各區域設置爐內溫度感應器。做為如此之爐內溫度感應器係使用K熱電偶或是R熱電偶，但K熱電偶在面臨測定溫度大幅變化之情況，席
貝克係數(相對於溫度變化發生電動勢之程度)有時會改變，當測定溫度出現變化之情況必須對來自K熱電偶之電動勢進行校正。
另一方面，R熱電偶或是S熱電偶之席貝克係數雖無變化，然此等R熱電偶或是S熱電偶昂貴，會造成成本增加。
本揭示係考慮如此之點所得者，其目的在於提供一種熱處理裝置以及熱處理裝置之溫度測定方法，係具有包含熱電偶之複數爐內溫度感應器，且無須因應情況對於來自各熱電偶之測定溫度進行校正，再者可謀求降低設置成本。
本實施形態係一種熱處理裝置，係具備有：爐本體，係於內周面設有加熱部；處理容器，係配置於爐本體內，於爐本體之間形成含有複數區域之空間，並於內部收納複數被處理體；爐內溫度感應器，係對應於空間之各區域而設置者；爐內溫度運算部，係基於來自各爐內溫度感應器之訊號來算出爐內溫度；以及控制部，係基於由爐內溫度運算部所算出之爐內溫度來控制加熱部；其中，於空間當中之基準區域所設置之爐內溫度感應器係包含有由R熱電偶或是S熱電偶所構成之第1熱電偶、以及由此等熱電偶以外之熱電偶所構成之第2熱電偶，而於其他區域所設置之爐內溫度感應器係包含有第2熱電偶；此外，爐內溫度運
算部係具有：電動勢差電路，係連接於基準區域之第2熱電偶與其他區域之第2熱電偶，而算出基準區域與其他區域之溫度差；第1熱電偶電動勢測定電路，係連接於基準區域之第1熱電偶，基於來自此第1熱電偶之第1訊號來算出基準區域之溫度；以及，加法器，係連接於第1熱電偶電動勢測定電路以及對應於其他區域之電動勢差電路，將來自第1熱電偶電動勢測定電路之第2訊號與來自該電動勢差電路的第3訊號做加法運算以算出其他區域之溫度。
本實施形態係一種熱處理裝置，係具備有：爐本體，係於內周面設有加熱部；處理容器，係配置於爐本體內，在爐本體之間形成空間，且於內部形成有複數區域並收納複數被處理體；處理容器內溫度感應器，係對應於處理容器之各區域而設置者；處理容器內溫度運算部，係基於來自各處理容器內溫度感應器之訊號來算出處理容器內溫度；以及控制部，係基於由處理容器內溫度運算部所算出之處理容器內溫度來控制加熱部；其中，於處理容器內當中之基準區域所設置之處理容器內溫度感應器係包含有由R熱電偶或是S熱電偶所構成之第1熱電偶、以及由此等熱電偶以外之熱電偶所構成之第2熱電偶，而於其他區域所設置之處理容器內溫度感應器係包含有第2熱電偶；此外，處理容器內溫度運算部係具有：電動勢差電路，係連接於基準區域之第2熱電偶與其他區域之第2熱電偶，而算出基準區域與其他區域之溫度差；第1熱
電偶電動勢測定電路，係連接於基準區域之第1熱電偶，基於來自此第1熱電偶之第1訊號來算出基準區域之溫度；以及，加法器，係連接於第1熱電偶電動勢測定電路以及對應於其他區域之電動勢差電路，將來自第1熱電偶電動勢測定電路之第2訊號與來自該電動勢差電路之第3訊號做加法運算以算出其他區域之溫度。
本實施形態係一種熱處理裝置之溫度測定方法，係包含有下述製程：藉由該熱處理裝置之爐內溫度運算部以接收來自複數爐內溫度感應器之複數訊號之製程，其中該複數爐內溫度感應器係和該熱處理裝置中在爐本體與處理容器之間所形成之空間的複數區域相對應來設置，該複數區域係具有基準區域以及其他區域，於該基準區域所設置之爐內溫度感應器係包含有由R熱電偶或是S熱電偶所構成之第1熱電偶、以及由此等熱電偶以外之熱電偶所構成之第2熱電偶，於該其他區域所設置之爐內溫度感應器係包含第2熱電偶；藉由該爐內溫度運算部之電動勢差電路而基於來自基準區域之第2熱電偶之第1訊號以及來自其他區域之第2熱電偶之第2訊號來計算基準區域與其他區域之間之溫度差，基於該計算後之溫度差來算出第4訊號之製程；藉由該爐內溫度運算部之第1熱電偶電動勢測定電路而基於來自基準區域之第1熱電偶之第3訊號來計算基準區域之溫度，基於該計算後之溫度來算出第5訊號之製程；以及，藉由該爐內溫度運算
部之加法器來接收第4訊號與第5訊號並對此等訊號進行加法運算，以計算其他區域之溫度之製程。
本實施形態係一種熱處理裝置之溫度測定方法，係包含有下述製程：藉由該熱處理裝置之處理容器內溫度運算部接收來自複數處理容器內溫度感應器之複數訊號之製程，其中該複數處理容器內溫度感應器係分別對應於該處理容器之複數區域而設置，於該熱處理裝置之爐本體與處理容器之間形成有空間，該複數區域係具有基準區域以及其他區域，於該基準區域所設置之處理容器內溫度感應器係包含有由R熱電偶或是S熱電偶所構成之第1熱電偶、以及由此等熱電偶以外之熱電偶所構成之第2熱電偶，於該其他區域所設置之處理容器內溫度感應器係包含有第2熱電偶；藉由該處理容器內溫度運算部之電動勢差電路而基於來自基準區域之第2熱電偶之第1訊號以及來自其他區域之第2熱電偶之第2訊號來計算基準區域與其他區域之間之溫度差，基於該計算後之溫度差來算出第4訊號之製程；藉由該處理容器內溫度運算部之第1熱電偶電動勢測定電路而基於來自基準區域之第1熱電偶之第3訊號來計算基準區域之溫度，基於該計算後之溫度來算出第5訊號之製程；以及藉由該處理容器內溫度運算部之加法器來接收第4訊號與第5訊號，將此等訊號做加法運算以計算其他區域之溫度之製程。
以下，參見圖式來針對本揭示之實施形態做說明。
於圖1中，直立型熱處理裝置1係具備有直立型熱處理爐2，可將被處理體例如半導體晶圓w一次收容多數片並施以氧化、擴散、減壓CVD等熱處理。此熱處理爐2係具備有：爐本體5，於內周面設有發熱電阻體(加熱器)18A；以及處理容器3，係配置於爐本體5內，與爐本體5之間形成空間33，且用以收容晶圓w來進行熱處理。
此外爐本體5和處理容器3之間的空間33係沿著縱向區劃為複數單位區域(也簡稱為區域)，例如被區劃為10個單位區域A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8、A9、A10。此外加熱器18A係對應於此10個單位區域A1、...A10而分別設置，再者於各單位區域A1、...A10係設有後述之爐內溫度感應器50以測定該單位區域A1、...A10之溫度。此外，各爐內溫度感應器50係經由訊號線50a而連接於後述之溫度運算部50A。
同樣地於處理容器3內也沿著縱向區劃為複數單位區域(也簡稱為區域)，例如被區劃為10個單位區域A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8、A9、A10，再者於各單位區域A1、...A10設有處理容器內溫度感應器55以測定該單位區域A1、...A10之溫度。各處理容器內溫度感應器55係由處理容器內溫度感應器支撐具
56所支撐，且經由訊號線55a來連接於溫度運算部50A。
此外爐本體5係由底板(base plate)6所支撐，於此底板6係形成有將處理容器3從下方插入上方之開口部7。此外於底板6之開口部7係以將底板6與處理容器3之間的間隙加以被覆的方式設有未圖示之隔熱材。
處理容器3係石英製物，具有上端封閉、下端以爐口3a的形式呈現開口之縱長圓筒狀形狀。於處理容器3之下端係形成有朝外之凸緣3b，凸緣3b係經由未圖示之凸緣押板而被支撐於上述底板6。此外於處理容器3係設有：從下側部將處理氣體、惰性氣體等導入處理容器3內之導入埠(導入口)8以及用以將處理容器3內之氣體加以排氣之未圖示之排氣埠(排氣口)。於導入埠8連接有氣體供給源(未圖示)，於排氣埠則連接有排氣系統(未圖示)，此排氣系統具備有真空泵而可進行減壓控制至例如133×600Pa~133×10-2Pa程度。此外於導入埠8連接有往處理容器3內延伸之氣體供給管8a，於此氣體供給管8a形成有氣體供給孔8b。
於處理容器3之下方，封閉處理容器3之爐口3a的蓋體10係設置成可藉由未圖示之升降機構來升降移動。於此蓋體10之上部係載置有做為爐口保溫機構之保溫筒11，於該保溫筒11之上部係載置有做為保持具之石英製舟12，可將直徑300mm之晶圓w以多
數片例如100~150片程度在上下方向上以既定間隔來搭載。於蓋體10設有使得舟12繞軸心旋轉之旋轉機構13。舟12係藉由蓋體10之下降移動而從處理容器3內往下方之加載區(未圖示)內被搬出(卸載)，於晶圓w之更換後，藉由蓋體10之上升移動而被搬入(加載)至處理容器3內。
上述爐本體5係具有：圓筒狀隔熱材16；以及溝槽狀架部17，係於該隔熱材16之內周面在軸向(圖示例中為上下方向)上多段形成；並沿著各架部17配置有加熱器元件(加熱線、發熱電阻體)18，其構成於各單位區域A1、...A10所設之加熱器18A。隔熱材16係由例如含有氧化矽、氧化鋁或是矽酸鋁之無機質纖維所構成。
於上述圓筒狀隔熱材16之內周面，與之同圓心之環狀溝槽部21係於軸向上以既定間距來多段形成，於相鄰之上部溝槽部21與下部溝槽部21之間形成有連續於圓周方向上之環狀的上述架部17。於上述溝槽部21之加熱器元件18的上部與下部、以及溝槽部21之內壁與加熱器元件18之間係設有可允許加熱器元件18之熱膨脹收縮以及徑向移動的充分之間隙，此外於強制冷卻時，自爐本體5之冷卻媒體導入部40流入空間33內之冷卻媒體可藉由此等間隙而迴繞至加熱器元件18的背面，可有效地冷卻加熱器元件18。此外，做為如此之冷卻媒體可考慮空氣、氮氣。
於各單位區域A1、...A10所設之加熱器18A，在構成此加熱器18A之加熱器元件18處接合著端子板22a、22b，經由以徑向貫通隔熱材16的方式所設之端子板22a、22b而連接於外部之加熱器輸出部18B。
為了保持爐本體5之隔熱材16的形狀並補強隔熱材16，如圖1所示般，隔熱材16之外周面係以金屬製例如不鏽鋼製之外皮(外層)30所被覆著。於隔熱材16之頂部設有將其被覆之上部隔熱材31，於此上部隔熱材31之上部設有覆蓋外皮30頂部(上端部)之不鏽鋼製頂板32。
另一方面，雖舉出使用帶狀發熱電阻體做為加熱器元件18並收納於架部17內之例子，惟加熱器元件18不限於如此之構造，亦可使用其他各種構造之加熱元件。
此外，如上述般於爐本體5與處理容器3之間所形成之空間33係被區劃為10個單位區域A1、...A10，於各單位區域A1、...A10設置有感測該單位區域A1、...A10內溫度的溫度感應器(爐內溫度感應器)50，來自此溫度感應器50之感測訊號係經由訊號線50a而被送往後述之溫度運算部50A，於該溫度運算部50A計算爐內溫度。此外於溫度運算部50A所計算出之爐內溫度係被送往控制裝置(控制部)51。於此情況，溫度運算部50A係發揮爐內溫度運算部50A的功能，以檢測爐本體5與處理容器3之間的空間33之溫度。
另一方面，於各單位區域A1、...A10所設置之溫度感應器50係連接於溫度運算部50A。針對此溫度運算部50A詳述之。
溫度感應器50係如上述般設置於空間33之各單位區域A1、...A10以檢測單位區域A1、...A10內之溫度。
由各單位區域A1、...A10之溫度感應器50所檢測到之感測訊號係經由訊號線50a而被送往溫度運算部50A來計算各單位區域A1、...A10之爐內溫度，由溫度運算部50A所計算得的爐內溫度係被送往控制裝置51。此控制裝置51在升溫過程、降溫過程或是溫度穩定時係縮短對於既定目標溫度之收斂時間，且高精度地接近目標溫度。
其次利用圖4，針對於空間33內之各單位區域A1、...A10所設置之爐內溫度感應器50與溫度運算部50A(基於來自此爐內溫度感應器50之訊號來計算爐內溫度)詳述如下。
如圖4所示般，各單位區域A1、...A10當中最下方之單位區域A1係成為基準區域，其他單位區域A2、...A10係成為其他區域。此外，於圖4中雖針對單位區域A1、...A10當中之單位區域A1、A2、A3、A4詳述之，然即使是單位區域A5、A6、A7、A8、A9、A10也具有和基準區域A1以外之其他區域A2、A3、A4大致相同之構成。
基準區域A1之爐內溫度感應器50係包含有：由席貝克係數鮮因熱履歷而變化之昂貴的R熱電偶或是
S熱電偶所構成之第1熱電偶81；由R熱電偶或是S熱電偶以外的廉價N熱電偶、K熱電偶、E熱電偶、J熱電偶等所構成之第2熱電偶82。此外，圖4中基於方便說明起見，第1熱電偶81係顯示了R熱電偶，第2熱電偶係顯示了K熱電偶。
此外於其他區域A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8、A9、A10之爐內溫度感應器50係包含由廉價的N熱電偶、K熱電偶或是E熱電偶等所構成之第2熱電偶82。
此處，關於構成第1熱電偶81之R熱電偶以及S熱電偶、構成第2熱電偶82之N熱電偶、K熱電偶、E熱電偶以及J熱電偶，其特性如表1所示。
此處，表1係顯示規格化後之熱電偶種類與特徴。
此外溫度運算部50A係具備有：電動勢差電路83，係經由冷接點90來連接於基準區域A1之第2熱電偶82以及其他區域A2、...A10之第2熱電偶82，而算出基準區域A1與其他區域A2、...A10之溫度差；以及，第1熱電偶電動勢測定電路84，係連接於基準區域A1之第1熱電偶，基於來自此第1熱電偶之訊號來算出基準區域之溫度。
此外來自第1熱電偶電動勢測定電路84之訊號係藉由第1變換器85變換為第2熱電偶用的訊號，由第1變換器85所變換之訊號以及來自對應於其他區域A2、...A10之電動勢差電路83的訊號係由加法器86做加法運算來算出其他區域A2、...A10之溫度。
圖4中，第1熱電偶81係具有正極側之配線R-TC+與負極側之配線R-TC-，第2熱電偶82係具有正極側之配線K-TC+與負極側之配線K-TC-。
其次，針對如此所構成之熱處理裝置之作用來說明。
首先，於舟12內搭載晶圓w，將搭載有晶圓w之舟12載置於蓋體10之保溫筒11上。之後，舟12藉由蓋體10之上升移動而被搬入處理容器3內。
其次，控制裝置51係控制加熱器輸出部18B來對各單位區域A1、...A10內之加熱器18A進行輸出控制，對爐本體5與處理容器3之間的空間33進行加熱，而對搭載於處理容器3內之舟12的晶圓w施以必要之熱處理。
其間，由各單位區域A1、...A10之溫度感應器50所檢測之感測訊號係經由訊號線50a而被送往溫度運算部50A來算出各單位區域A1、...A10之爐內溫度，由溫度運算部50A所算出之爐內溫度係被送往控制裝置51。
控制裝置51係基於各單位區域A1、...A10之爐內溫度來對加熱器輸出部18B進行輸出控制，對各單位區域A1、...A10之加熱器18A之加熱器元件18進行通電。
其次，針對溫度運算部50A之溫度測定方法詳述如下。
如圖4所示般，首先，基於來自基準區域A1之第2熱電偶82以及各其他區域A2、...A10之第2熱電偶82的訊號，藉由對應之電動勢差電路8來算出基準區域A1與其他區域A2、...A10之溫度差。具體而言，藉
由各個電動勢差電路83來算出K-TC電動勢之電動勢差的冷接點補償值(經冷接點校正過之電動勢差)。
其次，基於來自基準區域A1之第1熱電偶81的訊號，藉由第1熱電偶電動勢測定電路84來算出基準區域之溫度。具體而言，藉由第1熱電偶電動勢測定電路84來算出R-TC電動勢之冷接點補償值。
其次，來自第1熱電偶電動勢測定電路84之訊號(R-TC電動勢)係由第1變換器85來變換為第2熱電偶用的訊號(K-TC電動勢)，由第1變換器85所變換過之訊號以及來自對應於各其他區域A2、...A10之電動勢差電路83的訊號係由加法器86做加法運算。
其次，經加法器86做加法運算後之訊號(K-TC電動勢)係被輸入到溫度變換器87。然後藉由此溫度變換器87來算出與各其他區域A2、...A10相對應之溫度。
另一方面，來自第1熱電偶電動勢測定電路84之訊號(R-TC電動勢)係被輸入至溫度變換器87，藉由此溫度變換器87來算出與基準區域A1相對應之溫度。
依據本實施形態，僅於基準區域A1設置席貝克係數變化量小之昂貴的第1熱電偶81，並於基準區域A1以及其他區域A2、...A10設置廉價的第2熱電偶82，藉由對應於各其他區域A2、...A10之電動勢差電路83來算出基準區域A1與其他區域A2、...A10之間之溫度差。然後，使用第1熱電偶81來算出基準區域A1之溫度，而基於基準區域A1之溫度與由電動勢差電路83
所算出之基準區域A1與其他區域A2、...A10之溫度差來算出其他區域A2、...A10之溫度。因此，可降低熱電偶81、82之設置成本。
如以上所述，藉由控制裝置51來對加熱器輸出部18A進行輸出控制而個別地控制各單位區域A1、...A10之加熱器18A，藉此，於升降溫時T1可輕易地進行控制參數之調諧(圖2)。此外於溫度安定時T2可對爐本體5與處理容器3之間的空間33內做極細緻、均勻的控制(圖3)。
其次以圖5來針對基於來自在空間33內之各單位區域A1、...A10所設置之爐內溫度感應器50的訊號而計算爐內溫度的溫度運算部50A之變形例詳述如下。
如圖5所示般，各單位區域A1、...A10當中最下方的單位區域A1係成為基準區域，其他單位區域A2、...A10係成為其他區域。此外，於圖5中針對單位區域A1、...A10當中之單位區域A1、A2、A3、A4、做了詳述，惟即使是單位區域A5、A6、A7、A8、A9、A10也和基準區域A1以外之其他區域A2、A3、A4為大致同一構成。
基準區域A1之爐內溫度感應器50係包含有：由席貝克係數不易因熱履歷而變化之昂貴的R熱電偶或是S熱電偶所構成之第1熱電偶81、R熱電偶或是S熱電偶以外之廉價的N熱電偶、K熱電偶、E熱電偶、J熱電偶等所構成之第2熱電偶82。此外，圖5中基
於方便說明起見在第1熱電偶81方面係顯示了R熱電偶，在第2熱電偶方面係顯示了K熱電偶。
此外其他區域A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8、A9、A10之爐內溫度感應器50係包含有由廉價的N熱電偶、K熱電偶或是E熱電偶等所構成之第2熱電偶82。
此外溫度運算部50A係具備有：電動勢差電路83，係經由冷接點90來連接於基準區域A1之第2熱電偶82以及其他區域A2、...A10之第2熱電偶82，以算出基準區域A1與其他區域A2、...A10之溫度差；以及，第1熱電偶電動勢測定電路84，係連接於基準區域A1之第1熱電偶，基於來自此第1熱電偶之訊號以算出基準區域之溫度。
此外來自第1熱電偶電動勢測定電路84之訊號係被送往加法器86。此外，來自對應於其他區域A2、...A10之電動勢差電路83的訊號係藉由第2變換器89來變換為第1熱電偶用的訊號，來自第1熱電偶電力測定電路84之訊號與來自第2變換器89之訊號係由加法器86做加法運算以算出其他區域A2、...A10之溫度。
圖5中，第1熱電偶81係具有正極側之配線R-TC+與負極側之配線R-TC-，第2熱電偶82係具有正極側之配線K-TC+與負極側之配線K-TC-。
其次，利用圖5針對爐內溫度運算部50A之溫度測定方法詳述如下。
如圖5所示般，首先，基於來自基準區域A1之第2熱電偶82以及各其他區域A2、...A10之第2熱電偶82的訊號，藉由對應之電動勢差電路83來算出基準區域A1與其他區域A2、...A10之溫度差。具體而言，藉由各個電動勢差電路83來算出K-TC電動勢之冷接點補償值。
其次，基於來自基準區域A1之第1熱電偶81的訊號藉由第1熱電偶電動勢測定電路84來算出基準區域之溫度。具體而言，以第1熱電偶電動勢測定電路84來算出R-TC電動勢之冷接點補償值。
其次，來自第1熱電偶電動勢測定電路84之訊號(R-TC電動勢)係被送往加法器86。此外，來自對應於各其他區域A2、...A10之電動勢差電路83的訊號(K-TC電動勢)係藉由第2變換器89變換為第1熱電偶用的訊號(R-TC電動勢)，來自第1熱電偶電動勢測定電路84之訊號與來自第2變換器89之訊號係由加法器86做加法運算。
其次，由加法器86做加法運算後之訊號(K-TC電動勢)係被輸入至溫度變換器87。然後，藉由此溫度變換器87來算出對應於各其他區域A2、...A10之溫度。
另一方面，來自第1熱電偶電動勢測定電路84之訊號(R-TC電動勢)係被輸入至溫度變換器87，藉由此溫度變換器87來算出對應於基準區域A1之溫度。
如此般，依據本實施形態，僅於基準區域A1設置席貝克係數變化量小之昂貴的第1熱電偶81，而於基
準區域A1以及其他區域A2...A10設置康價的第2熱電偶82，藉由對應於各其他區域A2、...A10之電動勢差電路83來算出基準區域A1與其他區域A2、...A10之間之溫度差。然後使用第1熱電偶81來算出基準區域A1之溫度，基於基準區域A1之溫度與利用電動勢差電路83所算出之基準區域A1與其他區域A2、...A10之溫度差來算出其他區域A2、...A10之溫度。因此，可降低熱電偶81、82之設置成本。
本揭示之熱處理裝置的變形例
其次針對本揭示之熱處理裝置的變形例做說明。
於上述實施形態，顯示了基於設置在於爐本體5與處理容器3之間所形成之空間33的各單位區域A1、...A10的爐內溫度感應器50所送出之訊號，藉由溫度運算部50A算出爐內溫度之例，惟不限定於此，亦可基於設置在處理容器3內之各單位區域A1、...A10的處理容器內溫度感應器55所送出之訊號，而藉由溫度運算部50A來算出處理容器3內之溫度。於此情況，溫度運算部50A係發揮處理容器內溫度運算部之功能。
亦即如上述般，處理容器3內係被區劃為10個單位區域A1、...A10，於各單位區域A1、...A10設置感測該單位區域A1、...A10內之溫度的處理容器內溫度感應器55，來自此處理容器內溫度感應器55的感測訊號係經由訊號線55a被送往後述之溫度運算部50A，於此溫度運算部50A算出爐內溫度。然後由溫度運算
部50A所計算之爐內溫度係被送往控制裝置(控制部)51。此外於各單位區域A1、...A10所設置之處理容器內溫度感應器55係由處理容器內溫度感應器支撐具56所支撐著。
其次，針對圖6之本揭示變形例的熱處理裝置來說明。圖6係示意顯示本揭示變形例之熱處理裝置之圖。
圖6所示之熱處理裝置僅處理容器3之構造不同，其他之構成係和圖1至圖5所示熱處理裝置為大致相同。
亦即於圖1中係顯示了處理容器3由單管所構成之構成，惟不限定於此，處理容器3亦可具有由外筒3A以及配置於外筒3A內之內筒3B所構成之雙重管構造。
於圖6所示之熱處理裝置中，針對和圖1至圖5所示之熱處理裝置為相同部分係賦予相同符號而省略詳細說明。
此外於上述實施形態中，係顯示將爐本體5與處理容器3之間的空間33以及處理容器3內區劃為10個單位區域A1、...A10之例，惟不限定於此，亦可區劃為3個以上任意數之單位區域。於此情況，單位區域之數量愈多則本揭示之效果愈為提高。
此外，雖顯示了將上述空間33以及處理容器3內做均等區劃之例，惟不限定於，即使因應於此裝置
之使用狀態來將單位區域之寬度、位置形狀做各種變化，於本揭示之效果也不會有差異。
如以上所述，依據本揭示，在基準區域之爐內溫度感應器或是處理容器內溫度感應器方面使用昂貴的第1熱電偶以及廉價的第2熱電偶，在其他區域之爐內溫度感應器或是處理容器內溫度感應器方面使用廉價的第2熱電偶，再者基於來自基準區域之第2熱電偶的訊號與來自其他區域之第2熱電偶的訊號而利用電動勢差電路來算出電動勢差。其次，基於來自基準區域之第1熱電偶的訊號來測定基準區域之溫度，並基於來自其他區域之電動勢差電路的訊號與來自第1熱電偶的訊號而藉由加法器算出其他區域之溫度。因此，無須於各區域設置昂貴的第1熱電偶，且無須將來自各區域之第2熱電偶的訊號加以校正，可謀求設置成本之降低。
本揭示係基於2011年2月18日提出申請之日本專利申請第2011-033419號的優先權利益，該日本申請案之所有內容在此做為參考文獻來加入。
1‧‧‧直立型熱處理裝置
2‧‧‧直立型熱處理爐
3‧‧‧處理容器
3a‧‧‧爐口
3b‧‧‧內筒
3A‧‧‧外筒
3B‧‧‧內筒
5‧‧‧爐本體
6‧‧‧底板
7‧‧‧開口部
8‧‧‧導入埠
8a‧‧‧氣體供給管
8b‧‧‧氣體供給孔
10‧‧‧蓋體
11‧‧‧保溫筒
12‧‧‧石英製舟
13‧‧‧旋轉機構
16‧‧‧隔熱材
17‧‧‧架部
18,21‧‧‧加熱器元件
18A‧‧‧加熱器
18B‧‧‧加熱器輸出部
22a‧‧‧端子板
22b‧‧‧端子板
30‧‧‧外皮
31‧‧‧上部隔熱材
32‧‧‧頂板
33‧‧‧空間
40‧‧‧冷卻媒體導入部
50‧‧‧溫度感應器
50a‧‧‧訊號線
50A‧‧‧溫度運算部
51‧‧‧控制裝置
55‧‧‧溫度感應器
55a‧‧‧訊號線
56‧‧‧溫度感應器支撐具
81‧‧‧第1熱電偶
82‧‧‧第2熱電偶
83‧‧‧電動勢差電路
84‧‧‧第1熱電偶電動勢測定電路
85‧‧‧第1變換器
86‧‧‧加法器
87‧‧‧溫度變換器
89‧‧‧第2變換器
90‧‧‧冷接點
A1~A10‧‧‧單位區域
W‧‧‧半導體晶圓
圖1係示意顯示本揭示之熱處理裝置之實施形態的縱截面圖。
圖2係顯示隨時間經過之爐本體內之溫度變化圖。
圖3係顯示爐本體之各單位區域之溫度的概略圖。
圖4係顯示溫度運算部之圖。
圖5係顯示溫度運算部之變形例之圖。
圖6係示意顯示本揭示之變形例之熱處理裝置之縱截面圖。
1‧‧‧直立型熱處理裝置
2‧‧‧直立型熱處理爐
3‧‧‧處理容器
3a‧‧‧爐口
3b‧‧‧內筒
5‧‧‧爐本體
6‧‧‧底板
7‧‧‧開口部
8‧‧‧導入埠
8a‧‧‧氣體供給管
8b‧‧‧氣體供給孔
10‧‧‧蓋體
11‧‧‧保溫筒
12‧‧‧石英製舟
13‧‧‧旋轉機構
16‧‧‧隔熱材
17‧‧‧架部
18,21‧‧‧加熱器元件
18A‧‧‧加熱器
18B‧‧‧加熱器輸出部
22a‧‧‧端子板
22b‧‧‧端子板
30‧‧‧外皮
31‧‧‧上部隔熱材
32‧‧‧頂板
33‧‧‧空間
40‧‧‧冷卻媒體導入部
50‧‧‧溫度感應器
50a‧‧‧訊號線
50A‧‧‧溫度運算部
51‧‧‧控制裝置
55‧‧‧溫度感應器
55a‧‧‧訊號線
56‧‧‧溫度感應器支撐具
W‧‧‧半導體晶圓
Claims (12)
- 一種熱處理裝置，係具備有：爐本體，係於內周面設有加熱部；處理容器，係配置於爐本體內，於爐本體之間形成含有複數區域之空間，並於內部收納複數被處理體；爐內溫度感應器，係對應於空間之各區域而設置者；爐內溫度運算部，係基於來自各爐內溫度感應器之訊號來算出爐內溫度；以及控制部，係基於由爐內溫度運算部所算出之爐內溫度來控制加熱部；於空間當中之基準區域所設置之爐內溫度感應器係包含有由R熱電偶或是S熱電偶所構成之第1熱電偶、以及由此等熱電偶以外之熱電偶所構成之第2熱電偶，而於其他區域所設置之爐內溫度感應器係包含有第2熱電偶；爐內溫度運算部係具有：電動勢差電路，係連接於基準區域之第2熱電偶與其他區域之第2熱電偶，而算出基準區域與其他區域之溫度差；第1熱電偶電動勢測定電路，係連接於基準區域之第1熱電偶，基於來自此第1熱電偶之第1訊號來算出基準區域之溫度；以及，加法器，係連接於第1熱電偶電動勢測定電路以及對應於其他區域之電動勢差電路，將來自第1熱電偶電動勢測定電路之第2訊號與來自該電動勢 差電路的第3訊號做加法運算以算出其他區域之溫度。
- 如申請專利範圍第1項之熱處理裝置，其中爐內溫度運算部係進一步具有將來自第1熱電偶電動勢測定電路之第2訊號變換為第2熱電偶用第4訊號之第1變換器，而來自第1變換器之第4訊號與來自對應於其他區域之電動勢差電路之第3訊號係由加法器做加法運算以算出其他區域之溫度。
- 如申請專利範圍第1項之熱處理裝置，其中爐內溫度運算部係進一步具有將來自電動勢差電路之第3訊號變換為第1熱電偶用第5訊號之第2變換器，而來自第1熱電偶電動勢測定電路之第2訊號與來自對應於其他區域之第2變換器之第5訊號係由加法器做加法運算以算出其他區域之溫度。
- 一種熱處理裝置，係具備有：爐本體，係於內周面設有加熱部；處理容器，係配置於爐本體內，在爐本體之間形成空間，且於內部形成有複數區域並收納複數被處理體；處理容器內溫度感應器，係對應於處理容器之各區域而設置者；處理容器內溫度運算部，係基於來自各處理容器內溫度感應器之訊號來算出處理容器內溫度；以及控制部，係基於由處理容器內溫度運算部所算出之處理容器內溫度來控制加熱部； 於處理容器內當中之基準區域所設置之處理容器內溫度感應器係包含有由R熱電偶或是S熱電偶所構成之第1熱電偶、以及由此等熱電偶以外之熱電偶所構成之第2熱電偶，而於其他區域所設置之處理容器內溫度感應器係包含有第2熱電偶；處理容器內溫度運算部係具有：電動勢差電路，係連接於基準區域之第2熱電偶與其他區域之第2熱電偶，而算出基準區域與其他區域之溫度差；第1熱電偶電動勢測定電路，係連接於基準區域之第1熱電偶，基於來自此第1熱電偶之第1訊號來算出基準區域之溫度；以及，加法器，係連接於第1熱電偶電動勢測定電路以及對應於其他區域之電動勢差電路，將來自第1熱電偶電動勢測定電路之第2訊號與來自該電動勢差電路之第3訊號做加法運算以算出其他區域之溫度。
- 如申請專利範圍第4項之熱處理裝置，其中處理容器內溫度運算部係進一步具有將來自第1熱電偶電動勢測定電路之第2訊號變換為第2熱電偶用第4訊號之第1變換器，而來自第1變換器之第4訊號與來自對應於其他區域之電動勢差電路之第3訊號係由加法器做加法運算來算出其他區域之溫度。
- 如申請專利範圍第4項之熱處理裝置，其中處理容器內溫度運算部係進一步具有將來自電動勢差電路之第3訊號變換為第1熱電偶用第5訊號之第2變換器，而來自第1熱電偶電動勢測定電路之第2訊號 與來自對應於其他區域之第2變換器之第5訊號係由加法器做加法運算來算出其他區域之溫度。
- 一種熱處理裝置之溫度測定方法，係包含有下述製程：藉由該熱處理裝置之爐內溫度運算部以接收來自複數爐內溫度感應器之複數訊號之製程，其中該複數爐內溫度感應器係和該熱處理裝置中在爐本體與處理容器之間所形成之空間的複數區域相對應來設置，該複數區域係具有基準區域以及其他區域，於該基準區域所設置之爐內溫度感應器係包含有由R熱電偶或是S熱電偶所構成之第1熱電偶、以及由此等熱電偶以外之熱電偶所構成之第2熱電偶，於該其他區域所設置之爐內溫度感應器係包含第2熱電偶；藉由該爐內溫度運算部之電動勢差電路而基於來自基準區域之第2熱電偶之第1訊號以及來自其他區域之第2熱電偶之第2訊號來計算基準區域與其他區域之間之溫度差，基於該計算後之溫度差來算出第4訊號之製程；藉由該爐內溫度運算部之第1熱電偶電動勢測定電路而基於來自基準區域之第1熱電偶之第3訊號來計算基準區域之溫度，基於該計算後之溫度來算出第5訊號之製程；以及藉由該爐內溫度運算部之加法器來接收第4訊號與第5訊號並對此等訊號進行加法運算，以計算其他區域之溫度之製程。
- 如申請專利範圍第7項之熱處理裝置之溫度測定方法，係進一步具備有下述製程：藉由該爐內溫度運算部之第1變換器來將該第5訊號變換為第2熱電偶用第6訊號之製程；以及藉由加法器將來自該第1變換器之該第6訊號和該第4訊號做加法運算，以計算該其他區域之溫度之製程。
- 如申請專利範圍第7項之熱處理裝置之溫度測定方法，係進一步具備有下述製程：藉由該爐內溫度運算部之第2變換器來將該第4訊號變換為第1熱電偶用第7訊號之製程；以及藉由加法器將來自該第2變換器之該第7訊號和該第5訊號做加法運算，以計算該其他區域之溫度之製程。
- 一種熱處理裝置之溫度測定方法，係包含有下述製程：藉由該熱處理裝置之處理容器內溫度運算部接收來自複數處理容器內溫度感應器之複數訊號之製程，其中該複數處理容器內溫度感應器係分別對應於該處理容器之複數區域而設置，於該熱處理裝置之爐本體與處理容器之間形成有空間，該複數區域係具有基準區域以及其他區域，於該基準區域所設置之處理容器內溫度感應器係包含有由R熱電偶或是S熱電偶所構成之第1熱電偶、以及由此等熱電偶以外之熱電偶所構成之第2熱電偶，於該其他區域所設置之處理容器內溫度感應器 係包含有第2熱電偶；藉由該處理容器內溫度運算部之電動勢差電路而基於來自基準區域之第2熱電偶之第1訊號以及來自其他區域之第2熱電偶之第2訊號來計算基準區域與其他區域之間之溫度差，基於該計算後之溫度差來算出第4訊號之製程；藉由該處理容器內溫度運算部之第1熱電偶電動勢測定電路而基於來自基準區域之第1熱電偶之第3訊號來計算基準區域之溫度，基於該計算後之溫度來算出第5訊號之製程；以及藉由該處理容器內溫度運算部之加法器來接收第4訊號與第5訊號，將此等訊號做加法運算以計算其他區域之溫度之製程。
- 如申請專利範圍第10項之熱處理裝置之溫度測定方法，係進一步具備有下述製程：藉由該處理容器內溫度運算部之第1變換器來將該第5訊號變換為第2熱電偶用第6訊號之製程；以及藉由加法器將來自該第1變換器之該第6訊號和該第4訊號做加法運算，以計算該其他區域之溫度之製程。
- 如申請專利範圍第10項之熱處理裝置之溫度測定方法，係進一步具備有下述製程：藉由該處理容器內溫度運算部之第2變換器來將該第4訊號變換為第1熱電偶用第7訊號之製程； 藉由加法器將來自該第2變換器之該第7訊號和該第5訊號做加法運算，以計算該其他區域之溫度之製程。
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