JPH0787184B2 - 熱処理装置 - Google Patents
熱処理装置Info
- Publication number
- JPH0787184B2 JPH0787184B2 JP61285834A JP28583486A JPH0787184B2 JP H0787184 B2 JPH0787184 B2 JP H0787184B2 JP 61285834 A JP61285834 A JP 61285834A JP 28583486 A JP28583486 A JP 28583486A JP H0787184 B2 JPH0787184 B2 JP H0787184B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- reaction tube
- heat treatment
- temperature detector
- treatment apparatus
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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、半導体ウエハ等の被処理基板を加熱して、不
純物拡散、薄膜形成、アニール等を行なう熱処理装置に
関する。
純物拡散、薄膜形成、アニール等を行なう熱処理装置に
関する。
（従来の技術） 一般に、半導体ウエハ等の被処理基板を加熱して、不純
物拡散、薄膜形成、アニール等を行う熱処理装置は、例
えば円筒形状に形成された石英等からなる反応管の周囲
をSiC等からなる均熱管等で覆い、その周囲にヒータ素
線および断熱材等を配置した構成とされている。
物拡散、薄膜形成、アニール等を行う熱処理装置は、例
えば円筒形状に形成された石英等からなる反応管の周囲
をSiC等からなる均熱管等で覆い、その周囲にヒータ素
線および断熱材等を配置した構成とされている。
そして、反応管外部に配置された温度検出器からの信号
により、制御装置からヒータに印加する電力を制御し
て、反応管内の温度を所定の温度に制御する。
により、制御装置からヒータに印加する電力を制御し
て、反応管内の温度を所定の温度に制御する。
なお、このような温度の制御は、反応管の長手方向に例
えば３つに分割された領域ごとに行なわれることが多
い。
えば３つに分割された領域ごとに行なわれることが多
い。
（発明が解決しようとする問題点） 上述の熱処理装置では、半導体ウエハを投入する場合、
反応管内は予め熱処理を行なう温度またはその近傍の温
度にて安定させられている。例えば800℃で反応管内温
度が安定しているとすると、ここに半導体ウエハを投入
した場合、半導体ウエハの枚数、サイズ、投入速度にも
よるが、一般に反応管内温度は、100℃〜200℃低下す
る。
反応管内は予め熱処理を行なう温度またはその近傍の温
度にて安定させられている。例えば800℃で反応管内温
度が安定しているとすると、ここに半導体ウエハを投入
した場合、半導体ウエハの枚数、サイズ、投入速度にも
よるが、一般に反応管内温度は、100℃〜200℃低下す
る。
しかしながら、反応管内温度制御に使用している温度検
出用の熱電対は、反応管の外側、ヒータ素線の近傍にあ
り、半導体ウエハ投入により反応管内温度が著しく低下
しても、ほとんど影響を受けず、ヒータ電力は変化しな
い。このため、反応管内温度が半導体ウエハの熱処理に
必要な設定温度まで回復するには、１時間以上かかって
しまい、装置のスループット上好ましくない。また、一
度に100〜200枚の半導体ウエハを処理するため、半導体
ウエハの置かれた位置により個々の半導体ウエハの熱履
歴が異なり、均一な熱処理が不可能となる。このため、
デバイスとしての均一性に悪影響を与える他、素子の歩
留りにも影響することになる。
出用の熱電対は、反応管の外側、ヒータ素線の近傍にあ
り、半導体ウエハ投入により反応管内温度が著しく低下
しても、ほとんど影響を受けず、ヒータ電力は変化しな
い。このため、反応管内温度が半導体ウエハの熱処理に
必要な設定温度まで回復するには、１時間以上かかって
しまい、装置のスループット上好ましくない。また、一
度に100〜200枚の半導体ウエハを処理するため、半導体
ウエハの置かれた位置により個々の半導体ウエハの熱履
歴が異なり、均一な熱処理が不可能となる。このため、
デバイスとしての均一性に悪影響を与える他、素子の歩
留りにも影響することになる。
ここで、半導体ウエハ投入後の反応管内の温度低下を速
やかに検出して、適切な電力制御を行なうために、温度
検出器を反応管内にセットするという方法が考えられ
る。しかしここで問題となるのは、反応管内外の温度変
化に５分〜10分の時間的ズレがあることである。このた
め低下した反応管内の温度を設定温度まで回復するため
にヒータ電力は増加するものの内部温度が設定温度に到
達した頃には、外部温度は、逆に100℃〜200℃程度設定
温度を通り過ぎており、内部温度も設定温度を越えてオ
ーバシュートしてしまう。その後温度コントローラは、
内部温度に基づいて電力をカットし温度を下げ始める
が、内部温度が設定温度まで降下した時は、外部温度は
降下してしまい、今度は、アンダーシュートしてしま
う。このように反応管内部に温度検出器をセットした場
合でも、オーバシュート、アンダーシュートを繰返し、
安定するまでには外部温度検出器にて制御する以上に時
間がかかってしまう。
やかに検出して、適切な電力制御を行なうために、温度
検出器を反応管内にセットするという方法が考えられ
る。しかしここで問題となるのは、反応管内外の温度変
化に５分〜10分の時間的ズレがあることである。このた
め低下した反応管内の温度を設定温度まで回復するため
にヒータ電力は増加するものの内部温度が設定温度に到
達した頃には、外部温度は、逆に100℃〜200℃程度設定
温度を通り過ぎており、内部温度も設定温度を越えてオ
ーバシュートしてしまう。その後温度コントローラは、
内部温度に基づいて電力をカットし温度を下げ始める
が、内部温度が設定温度まで降下した時は、外部温度は
降下してしまい、今度は、アンダーシュートしてしま
う。このように反応管内部に温度検出器をセットした場
合でも、オーバシュート、アンダーシュートを繰返し、
安定するまでには外部温度検出器にて制御する以上に時
間がかかってしまう。
このため上述の従来の熱処理装置では、例えば半導体ウ
エハのロードの際等に反応管内の温度が低下したような
場合、適切な温度制御ができず、反応管内の温度を所定
の設定温度に安定させるまでに時間を要し、熱処理装置
の稼働率が悪化するという問題があった。
エハのロードの際等に反応管内の温度が低下したような
場合、適切な温度制御ができず、反応管内の温度を所定
の設定温度に安定させるまでに時間を要し、熱処理装置
の稼働率が悪化するという問題があった。
本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもの
で、反応管内の温度を短時間で所望の設定温度に安定さ
せることができ、稼働率の向上を図ることのできる熱処
理装置を提供しようとするものである。
で、反応管内の温度を短時間で所望の設定温度に安定さ
せることができ、稼働率の向上を図ることのできる熱処
理装置を提供しようとするものである。
［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） すなわち本発明の熱処理装置は、反応管内に収容された
被処理基板を加熱するヒータと、前記反応管内部の温度
を検出する内部温度検出器と、前記反応管外部の温度を
検出する外部温度検出器と、前記内部温度検出器の出力
および前記外部温度検出器の出力を所定の比率で平均し
出力する回路部と、この回路部からの出力により前記ヒ
ータを制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
被処理基板を加熱するヒータと、前記反応管内部の温度
を検出する内部温度検出器と、前記反応管外部の温度を
検出する外部温度検出器と、前記内部温度検出器の出力
および前記外部温度検出器の出力を所定の比率で平均し
出力する回路部と、この回路部からの出力により前記ヒ
ータを制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
（作用） 本発明の熱処理装置では、被処理基板の収容されている
反応管内部の温度を検出する内部温度検出器と、反応管
外部の温度を検出する外部温度検出器と、これらの温度
検出器の出力を所定の比率で平均し出力する回路部と、
この回路部からの出力により反応管内を加熱するヒータ
を制御する制御手段とを備えている。
反応管内部の温度を検出する内部温度検出器と、反応管
外部の温度を検出する外部温度検出器と、これらの温度
検出器の出力を所定の比率で平均し出力する回路部と、
この回路部からの出力により反応管内を加熱するヒータ
を制御する制御手段とを備えている。
したがって、制御手段は、反応管内部の温度と、反応管
外部の温度すなわちヒータ近傍の温度を参照してヒータ
の温度を制御することができ、従来に比べて短時間で反
応管内を設置温度とすることができる。
外部の温度すなわちヒータ近傍の温度を参照してヒータ
の温度を制御することができ、従来に比べて短時間で反
応管内を設置温度とすることができる。
（実施例） 以下本発明の熱処理装置を半導体ウエハの熱処理炉に適
用した実施例を図面を参照して説明する。
用した実施例を図面を参照して説明する。
例えば円筒形状に形成された石英等からなる反応管１の
周囲を、例えばSiC等からなる均熱管２等で覆い、その
周囲に例えばアルミ合金等からなるヒータ素線３および
断熱材４等を配置した構成とされている。
周囲を、例えばSiC等からなる均熱管２等で覆い、その
周囲に例えばアルミ合金等からなるヒータ素線３および
断熱材４等を配置した構成とされている。
反応管１内部には、例えば熱電対等からなる内部温度検
出器5a、5b、5cが、反応管１の長手方向に間隔を設けて
それぞれ３個配置されており、反応管１外部のヒータ素
線３の近傍には、内部温度検出器5a、5b、5cが配置され
た位置に対応して、例えば熱電対等からなる外部温度検
出器6a、6b、6cが配置されている。
出器5a、5b、5cが、反応管１の長手方向に間隔を設けて
それぞれ３個配置されており、反応管１外部のヒータ素
線３の近傍には、内部温度検出器5a、5b、5cが配置され
た位置に対応して、例えば熱電対等からなる外部温度検
出器6a、6b、6cが配置されている。
内部温度検出器5aと外部温度検出器6a、内部温度検出器
5bと外部温度検出器6b、内部温度検出器5cと外部温度検
出器6cは、それぞれレシオミックス回路7a、7b、7cに接
続されており、レシオミックス回路7a、7b、7cは、温度
制御装置8a、8b、8cに接続されている。
5bと外部温度検出器6b、内部温度検出器5cと外部温度検
出器6cは、それぞれレシオミックス回路7a、7b、7cに接
続されており、レシオミックス回路7a、7b、7cは、温度
制御装置8a、8b、8cに接続されている。
そして、温度制御装置8a、8b、8cは、反応管１の長手方
向に３分割された領域1a、1b、1cごとにヒータ素線３に
印加する電力を制御して、これらの領域1a、1b、1cごと
に反応管１内の温度を制御する３ゾーン温度制御方式と
されている。
向に３分割された領域1a、1b、1cごとにヒータ素線３に
印加する電力を制御して、これらの領域1a、1b、1cごと
に反応管１内の温度を制御する３ゾーン温度制御方式と
されている。
上記構成のこの実施例の熱処理装置では、反応管１の一
端に配置された開口1dから例えばウエハボート９上に配
置された多数の半導体ウエハ10が反応管１の中央の領域
1b内に配置され、図示しないガス導入口および排気口等
から所定の反応ガスが反応管１内に流通されて、例えば
半導体ウエハ10表面に薄膜の形成等が行なわれる。
端に配置された開口1dから例えばウエハボート９上に配
置された多数の半導体ウエハ10が反応管１の中央の領域
1b内に配置され、図示しないガス導入口および排気口等
から所定の反応ガスが反応管１内に流通されて、例えば
半導体ウエハ10表面に薄膜の形成等が行なわれる。
このとき、反応管１内の温度は、レシオミックス回路7
a、7b、7cから入力される例えば１対１等の一定比率に
よって平均化された内部温度検出器5aと外部温度検出器
6a、内部温度検出器5bと外部温度検出器6b、内部温度検
出器5cと外部温度検出器6cの出力を参照信号として、温
度制御装置8a、8b、8cによって、領域1a、1b、1cごとに
制御される。
a、7b、7cから入力される例えば１対１等の一定比率に
よって平均化された内部温度検出器5aと外部温度検出器
6a、内部温度検出器5bと外部温度検出器6b、内部温度検
出器5cと外部温度検出器6cの出力を参照信号として、温
度制御装置8a、8b、8cによって、領域1a、1b、1cごとに
制御される。
ここで例えば領域1aにおける内部温度検出器5aと外部温
度検出器6aの起電力をそれぞれａ（μｖ）、ｂ（μ
ｖ）、この時の内外の比率をｙ％、ｚ％、とすると、レ
シオミックス回路7aの出力ｃ（μｖ）は以下に示す式で
与えられる。なお、他の領域についても同様である。
度検出器6aの起電力をそれぞれａ（μｖ）、ｂ（μ
ｖ）、この時の内外の比率をｙ％、ｚ％、とすると、レ
シオミックス回路7aの出力ｃ（μｖ）は以下に示す式で
与えられる。なお、他の領域についても同様である。
ｃ＝（ay＋bz）/100 ただしｙ＋ｚ＝100 第３図のグラフは、縦軸を温度、横軸を時間として、反
応管１内の設定温度400℃、６インチの半導体ウエハ150
枚を20分でセンターゾーン1bにロードした場合の上記説
明のこの実施例の熱処理装置と、従来の熱処理装置との
センターゾーン1bにおける温度リカバリーの違いを示し
ている。このグラフにおいて、実線Ａは上記実施例の熱
処理装置、点線Ｂは反応管１外部に外部温度検知器６を
備えた従来の熱処理装置のセンターゾーン1b内の温度変
化を示している。
応管１内の設定温度400℃、６インチの半導体ウエハ150
枚を20分でセンターゾーン1bにロードした場合の上記説
明のこの実施例の熱処理装置と、従来の熱処理装置との
センターゾーン1bにおける温度リカバリーの違いを示し
ている。このグラフにおいて、実線Ａは上記実施例の熱
処理装置、点線Ｂは反応管１外部に外部温度検知器６を
備えた従来の熱処理装置のセンターゾーン1b内の温度変
化を示している。
このグラフからわかるように、点線Ｂで示す反応管１外
部にのみ外部温度検知器６を備えた従来の熱処理装置で
は、反応管１内部の温度を参照していないため、反応管
１内部の温度変化に対して温度検知器６で検知する温度
変化に遅れが生じ、設定温度に安定するまで120分以上
を要する。
部にのみ外部温度検知器６を備えた従来の熱処理装置で
は、反応管１内部の温度を参照していないため、反応管
１内部の温度変化に対して温度検知器６で検知する温度
変化に遅れが生じ、設定温度に安定するまで120分以上
を要する。
一方上記実施例の熱処理装置では、センターゾーン1b内
の温度は、ほぼ60分程度で完全に設定温度とすることが
でき、従来の熱処理装置に比べて1/2程度の時間でセン
ターゾーン1b内の温度を安定させることができる。
の温度は、ほぼ60分程度で完全に設定温度とすることが
でき、従来の熱処理装置に比べて1/2程度の時間でセン
ターゾーン1b内の温度を安定させることができる。
［発明の効果］ 上述のように、本発明の熱処理装置では、反応管内の温
度を短時間で所望の設定温度に安定させることができ、
稼働率の向上を図ることができる。
度を短時間で所望の設定温度に安定させることができ、
稼働率の向上を図ることができる。
第１図は本発明の一実施例の熱処理装置を示す構成図、
第２図は第１図の要部を示す縦断面図、第３図は反応管
内の温度変化を示すグラフである。 １……反応管、３……ヒータ素線、5a、5b、5c……内部
温度検出器、6a、6b、6c……外部温度検出器、7a、7b、
7c……レシオミックス回路、8a、8b、8c……温度制御装
置。
第２図は第１図の要部を示す縦断面図、第３図は反応管
内の温度変化を示すグラフである。 １……反応管、３……ヒータ素線、5a、5b、5c……内部
温度検出器、6a、6b、6c……外部温度検出器、7a、7b、
7c……レシオミックス回路、8a、8b、8c……温度制御装
置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 下田 高広 東京都新宿区西新宿１丁目26番２号 東京 エレクトロン株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】反応管内に収容された被処理基板を加熱す
るヒータと、前記反応管内部の温度を検出する内部温度
検出器と、前記反応管外部の温度を検出する外部温度検
出器と、前記内部温度検出器の出力および前記外部温度
検出器の出力を所定の比率で平均し出力する回路部と、
この回路部からの出力により前記ヒータを制御する制御
手段とを備えたことを特徴とする熱処理装置。 - 【請求項２】反応管内を加熱するヒータの制御は、反応
管の長手方向に３分割された領域ごとに行なうよう構成
された特許請求の範囲第１項記載の熱処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61285834A JPH0787184B2 (ja) | 1986-11-29 | 1986-11-29 | 熱処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61285834A JPH0787184B2 (ja) | 1986-11-29 | 1986-11-29 | 熱処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63138726A JPS63138726A (ja) | 1988-06-10 |
| JPH0787184B2 true JPH0787184B2 (ja) | 1995-09-20 |
Family
ID=17696681
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61285834A Expired - Lifetime JPH0787184B2 (ja) | 1986-11-29 | 1986-11-29 | 熱処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0787184B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5273424A (en) * | 1990-03-23 | 1993-12-28 | Tokyo Electron Sagami Limited | Vertical heat treatment apparatus |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54154376A (en) * | 1978-05-26 | 1979-12-05 | Hitachi Ltd | Jig for detecting internal temperature of horizontal type heat treatment furnace |
| JPS5565327A (en) * | 1978-11-07 | 1980-05-16 | Mitsubishi Electric Corp | Automatic temperature control unit for heat treating furnace |
| JPS59100227A (ja) * | 1982-11-30 | 1984-06-09 | Trinity Ind Corp | 熱処理炉における炉内温度制御方法 |
-
1986
- 1986-11-29 JP JP61285834A patent/JPH0787184B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54154376A (en) * | 1978-05-26 | 1979-12-05 | Hitachi Ltd | Jig for detecting internal temperature of horizontal type heat treatment furnace |
| JPS5565327A (en) * | 1978-11-07 | 1980-05-16 | Mitsubishi Electric Corp | Automatic temperature control unit for heat treating furnace |
| JPS59100227A (ja) * | 1982-11-30 | 1984-06-09 | Trinity Ind Corp | 熱処理炉における炉内温度制御方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63138726A (ja) | 1988-06-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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