JPH01309318A

JPH01309318A - 熱処理装置及び熱処理方法

Info

Publication number: JPH01309318A
Application number: JP1037831A
Authority: JP
Inventors: Masaru Nakao; 賢中尾
Original assignee: Tokyo Electron Sagami Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Sagami Ltd
Priority date: 1988-02-24
Filing date: 1989-02-17
Publication date: 1989-12-13

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）従来、例えば半導体装置の製造に熱処理装置が使用され
ている。熱処理装置には、横型設置方式や縦型設置方式
のものが使用されている。而して、熱処理装置を構成す
るプロセスチューブ内に、被処理体のウェハを１枚又は
多数枚１列又は複数列収容する。そして、プロセスチュ
ーブの外囲気に同軸的に設けられた円筒状ヒータによる
加熱によってウェハに所定の熱処理を施す。この場合、
プロセスチューブ内の設置位置の異なる各々の全ウェハ
に面内均一な熱処理を施すために、一定の温度分布を有
する均熱領域をプロセスチューブ内に形成することが要
求される。

従来の熱処理装置は、プロセスチューブ内の所定の２〜
３箇所に温度センサを設けている。そして、これらの温
度センサの出力値と、予め所定の均熱領域がプロセスチ
ューブ内に形成される場合の各温度センサ部分での所望
する出力値とを比較する。次いで、実際の熱処理時の温
度センサの出力値が予め定められた理想の出力値に近づ
くように、ヒータによる加熱の仕方をコンピュータを用
いて制御していた。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、各温度センサは、プロセスチューブ内の
所定位置に固定されている。このため、各温度センサ間
の温度については、温度センサによる実測値ではなく、
２端の温度センサ指示値から経験的に予測される温度と
推定して、ヒータによるプロセスチューブ内の温度制御
を行っていた。

ところが、種々の実験を行ったところ、この各温度セン
サ間の温度が、理想的な均熱領域をプロセスチューブ内
に形成する場合に、大きく影響していることが明らかと
なった。特に、半導体装置が高集積度のものとなり、か
つ、その製造工程が複雑になるに従って、この傾向は顕
著なものとなった・本発明の目的は、プロセスチューブの内部温度の測定を
正確に行い、かつ、内部温度の制御を高い精度でしかも
容易に行うことができる熱処理装置を提供することにあ
る。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）すなわち、本発明は、多数枚のウェハを設けたボートを
プロセスチューブ内に設け、このプロセスチューブを囲
繞する如く設けられたヒータにより上記ウェハを熱処理
する装置において、上記プロセスチューブ内のウェハ配
列方向に移動可能に設けられた温度測定素子を具備した
ことを特徴とする熱処理装置を得るものである。

（作　用）このような手段を講じたことにより、次のような作用を
呈する。プロセスチューブ内に配列される多数のウェハ
配列方向に温度測定素子を移動させ、連続的に温度分布
を測定し、所望する温度分布を形成し、高集積度半導体
素子２歩留りの向上を可能ならしめたものである。

（実施例）以下、本発明装置の一実施例につき、図面を参照して説
明する。

第１図は、本発明の一実施例の熱処理装置の構成を示す
説明図である。図中（１）は、プロセスチューブである
。このプロセスチューブのは、縦型のものであり、円筒
状をなしている。プロセスチューブ■の上部中央部分に
は、酸化反応ガスを内部に流入させるための細管（１ａ
）が形成されている。

酸化反応ガスとしては、例えばＨ２ガスと０２ガスを燃
焼化合させて生成した水蒸気が使用される。

このプロセス系は酸化炉として多数の公報で周知である
。プロセスチューブ（ト）の材質は、処理温度に応じて
選択されるが、この実施例では石英ガラス或いはＳｉＣ
を使用するのが好ましい。プロセスチューブ■内には、
プロセスチューブ■と同じ材質で形成された内筒（１２
）が昇降機０によって昇降自在に設けられている。円筒
（１２）は１反応時の異物付着物が、プロセスチューブ
内壁に直接付着するのを防止する作用と、ヒータ熱に対
する均熱作用を有し、少なくとも均熱領域には存在しベ
ース（１３）上に立設されている。ベース（１３）上に
は、被処理体の半導体ウェハ（１４）を多数夫々平行に
平面状に搭載したウェハボート（図示せず）が載置され
るようになっている。プロセスチューブ■の上部には、
第２図に示す如く、三つの小孔（ｌｂ）　（ｌｃ）（１
ｄ）が穿設されている。夫々の小孔（ｌｂ）　（Ｉｃ）
　（Ｉｄ）から第１の温度測定素子■（３）（イ）が内
１（１２）内に垂下されている。勿論必要に応じて下部
から温度測定素子■■（イ）を挿設してもよい。この各
温度測定素子■（３）Ｑ’Ｄは、夫々の温度検出部を内
筒（１２）内の予め設定された均熱領域の下方領域、中
央領域。

上方領域に位置付けて固定されている。これらの下方領
域、中央領域、上方領域によってウェハ（１４）に熱処
理を施す均熱領域が形成されている。

第１の温度測定素子■■（４）は、例えばサーモカップ
ルで構成されている。

また、ベース（１３）を貫挿して第２の温度測定素子０
が立設されている。この温度測定素子■はプロセスチュ
ーブα）の対向側や９０度間隔で立設できる。この温度
測定素子■の先端部の温度検出部は、内筒（１２）の内
壁に沿って少なくとも上記均熱領域を鉛直方向に移動可
能になっている。すなわち、この温度検出部は、第３図
に示す昇降機アーム（６ａ）の動作に従って昇降動する
。そして、温度測定素子■は、第４図Ａ及び第４図Ｂに
示す如く、ベース（１３）に貫装されたガイド筒（１５
）内を挿通し、かつ、昇降機アーム（６ａ）の側部に取
付けられた第５図に示す取付具（１６ａ）　（１６ｂ）
　（１６ｃ）によって保持されている。このため、昇降
アーム（６ａ）が上昇して内筒（１２）をプロセスチュ
ーブ（１）の所定位置に収容すると、ベース（１３）の
部分を第４図Ａに示す如く、止め具（１７）によって支
持し、内筒（１２）をプロセスチューブのに固定する。

然る後、昇降アーム（６ａ）を降下させることにより、
温度測定素子（ハ）を内筒（１２）の内壁に沿って降下
させる。つまり、第２の温度測定素子■は、内筒（１２
）の均熱領域の上方、中央、下方の各部に沿って連続的
に昇降動する。勿論適当な間隔で断続移動可能にしても
よい。

このため、第２の温度測定素子■により均熱領域の全域
に亘って連続した温度測定ができるようになっている。

第２の温度測定素子（ハ）は１例えばサーモカップルで
構成されている。

而して、所定枚数のウェハ（１４）を搭載したボートを
内筒（１２）内に収容し、昇降機０により内筒（１２）
をプロセスチューブω内に収容する。次に、プロセスチ
ューブ■の外側に設けられた加熱半熱例えば抵抗加熱型
ヒータ（］８）によりプロセスチューブ（ト）内の予め
定められた均熱領域を所定温度に加熱する。

次いで、第１の温度測定素子■（３）（４）により内筒
（１２）内の上方、中央、下方の各部の温度を測定する
。得られた測定温度に基づく所定の信号を第１図に示す
制御コンピュータ（２０）に供給する。

一方、第２の温度測定素子■を昇降機■によって鉛直方
向に降下させながら、内筒（１２）の均熱領域の上方か
ら下方に至る全域の温度を測定する。

得られた測定温度に基づく所定の信号を制御コンピュー
タ（２０）に供給する。第２の温度測定素子■の降下速
度は１例えば３０ｍｍ／秒に設定する。この測定移動は
反応前後、必要に応じて反応期間実行させてもよい。

このようにして制御コンピュータ（２０）により、均熱
領域内の上方、中央、下方の各部の温度とこれらの上方
−中央間、中央−下方間の中間部分の温度分布とを決定
する。この結果、均熱領域の全長に亘る温度分布を調べ
る。次に、この実測値に基づく均熱領域の温度分布と、
理論的に計算できる理想の温度分布とを制御コンピュー
タ（２０）で比較し、両分布の差に対応した昇温信号或
いは降温信号を、制御コンピュータ（２０）からヒータ
（１８）に出力する。

このようにしてプロセスチューブ■の内部温度の測定を
正確に行い、かつ、内部温度の制御を高い精度でしかも
容易に行うことができる。均熱領域が予め定められた温
度分布に設定後、所望期間熱処理する。

なお、この実施例では、第２の温度測定素子■の昇降動
と内筒（１２）の昇降動を同じ昇降機０で行うものを示
したが、両者に別々の昇降機を設けても良いことは勿論
である。上記昇降動は連続的でも断続的でもよい。また
、この第２の温度測定素子０の昇降動を手動操作によっ
て行っても良い。

また、第２の温度測定素子０による均熱領域の全長に亘
る温度測定は、温度測定素子■の上昇時に行っても良い
し、降下、上昇の組合せ動作後にそれらの平均値で行っ
ても良い。

また、上記温度測定素子■からの出力データをレコーダ
ー等に入力して記録しても良い。

また、本発明は、横型の熱処理装置にも適用できること
は勿論である。

更に、プロセスチューブは、酸化炉、拡散炉等からなる
炉を構成するものでも良い。

以上述べたようにこの実施例によれば、プロセスチュー
ブ内に配列された多数枚の被処理体の配列方向に沿って
、温度測定素子を移動自在に設けている。この温度測定
素子によりプロセスチューブ内の熱処理領域における温
度分布を連続的に正確に測定する。その結果、プロセス
チューブの内部温度の制御を高い精度で、がっ、容易に
行うことが可能となる。そのため、プロセスチューブ内
の温度を所望する温度に設定することができ、歩留まり
の向上を可能とすることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、多数のウェハ配列方向に移動する温度
測定素子を設けるので、当該時点における温度分布を測
定でき、プロセスチューブ内を所望の温度に設定できる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を説明するための熱処理
装置の構成図、第２図は第１図熱処理装置の各温度測定
素子の配置状態を示す斜視図、第３図は第１図プロセス
チューブの温度測定素子を昇降させる機構の説明図、第
４図は第１図の温度測定素子説明図、第５図は第４回部
度測定素子の取付は説明図である。１・・・プロセスチューブ２．３．４・・第１の温度測定素子５・・・第２の温度測定素子Ｉ４・・ウェハ１８・ヒータ２０・・・制御コンピュータ

Claims

【特許請求の範囲】

　多数枚のウェハを設けたボートをプロセスチューブ内
に設け、このプロセスチューブを囲繞する如く設けられ
たヒータにより上記ウェハを熱処理する装置において、
上記プロセスチューブ内のウェハ配列方向に移動可能に
設けられた温度測定素子を具備したことを特徴とする熱
処理装置。