專利名稱：熱處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及對于半導(dǎo)體晶片等基片進(jìn)行熱處理的熱處理裝置。
背景技術(shù)：
有在半導(dǎo)體器件的制造工序中使用的、對多個半導(dǎo)體晶片(以下稱為晶片)成批進(jìn)行由例如CVD(化學(xué)汽相淀積)產(chǎn)生的成膜處理或氧化、擴(kuò)散處理熱處理裝置。該裝置使多個晶片以架狀保持在稱為晶片舟的保持器具中，其后例如將上述保持器具從下方側(cè)搬入到立式熱處理爐內(nèi)，使處理氣氛成為規(guī)定的溫度的加熱氣氛，進(jìn)行熱處理。一般認(rèn)為熱處理爐是這樣構(gòu)成的，將被加熱區(qū)域上下分割成多個，為了使各個區(qū)域能夠控制溫度，配備多個加熱裝置和各自對應(yīng)的溫度控制裝置。
可是，本發(fā)明人一直在研究使用作為加熱裝置的碳金屬絲加熱器的如圖8所示的立式熱處理加熱裝置。圖8中，標(biāo)號101是下方側(cè)開口的反應(yīng)容器，在其周圍，例如設(shè)置分割成上下3段的加熱器200。加熱器200由加熱大部分熱處理區(qū)域的主加熱器202和在其上下設(shè)置的副加熱器201、203構(gòu)成。對于該裝置，將以架狀保持多個晶片W的晶片舟103通過開口部102被搬入到反應(yīng)管101內(nèi)時，在該晶片舟103的下端設(shè)置的蓋體104堵塞開口部102，將反應(yīng)管101內(nèi)加熱到規(guī)定溫度，進(jìn)行規(guī)定的熱處理。
另外，為了分別檢測各加熱器200承擔(dān)的熱處理氣氛的溫度，在反應(yīng)管101內(nèi)側(cè)，分別設(shè)置內(nèi)部熱電偶300(301-303)，還有在鄰近各加熱器200的部位分別設(shè)置外部熱熱電偶400(401-403)，以便將由各熱電偶300、400得到的溫度檢測值讀取到在各個加熱器200(201-203)設(shè)置的控制部500(501-503)。即，控制部500(501-503)基于上述溫度檢測值和在各段設(shè)定的溫度目標(biāo)值，有可能分別進(jìn)行對應(yīng)的各個加熱器200(201-203)的發(fā)熱量控制。
可是，搬入晶片舟103時，下部側(cè)的副加熱器203附近，受到通過開口部102流入到反應(yīng)管101內(nèi)的外部氣氛氣的影響，與主加熱器202附近相比，溫度降低。在這樣的狀況下，從開口部102搬入冷(比反應(yīng)管101內(nèi)的氣氛溫度低)的晶片W和晶片舟103時，首先副加熱器203附近的溫度進(jìn)一步降低，而且隨著晶片舟103上升，主加熱器202附近及其上部側(cè)的副加熱器201附近也受到影響而溫度下降。
因而，加熱器200附近的溫度越在上部側(cè)越高，另外，由于晶片W和晶片舟103的溫度隨著其位置上升，通過加熱器200加溫而徐徐升高，所以在加熱器200附近的上下方向的溫度分布根據(jù)晶片舟103的位置，就會每時每刻在變化。為此，由于下端部側(cè)的副加熱器203附近的溫度因晶片舟103的搬入而急劇下降，所以控制部503起作用以使對副加熱器203的電力投入增大。與此相對，主加熱器202附近的溫度由于晶片舟103的投入而降低，由于其程度比副加熱器203附近少，由控制部502產(chǎn)生的電力投入量沒有那么大。由此，主加熱器202的溫度控制和副加熱器203的溫度控制相互不同，而且根據(jù)在加熱器200附近的上下方向的溫度分布的變化，其不同法也變化，進(jìn)一步地雙方的區(qū)域溫度變化相互影響。
這樣的溫度控制狀態(tài)不同的現(xiàn)象在上端部側(cè)的副加熱器201和主加熱器202之間也會產(chǎn)生，結(jié)果就產(chǎn)生了對于在晶片舟103的搬入(裝載)結(jié)束后的各加熱器200附近的溫度穩(wěn)定化花費時間這樣的問題。搬入晶片舟103后，通常將反應(yīng)管101內(nèi)部升溫直至規(guī)定的處理溫度，如果升溫前反應(yīng)管101內(nèi)的溫度不穩(wěn)定，則由于升溫后的溫度穩(wěn)定化需要花費時間，最終生產(chǎn)率就會降低。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型是基于這樣的事實而做的，其目的在于提供在分割成多個區(qū)域的熱處理氣氛氣內(nèi)進(jìn)行基片的處理時，可以使各個區(qū)域的溫度快速地穩(wěn)定且可以謀求生產(chǎn)率提高的技術(shù)。
本實用新型是一種熱處理裝置，配備有分割成多個區(qū)域的反應(yīng)容器、在支持多個基片的同時搬入到反應(yīng)容器內(nèi)的基片保持器具、在各個區(qū)域設(shè)置的加熱裝置、在各個區(qū)域設(shè)置的溫度檢測部和在各個區(qū)域設(shè)置且獨立控制各加熱裝置的控制部，其特征在于，對應(yīng)于一個區(qū)域的控制部，具有第一運算部，在上述基片搬入時，基于該對應(yīng)于一個區(qū)域的溫度檢測部的溫度檢測值，以對應(yīng)于其它區(qū)域的溫度檢測部的溫度檢測值為溫度目標(biāo)值進(jìn)行運算，以其運算結(jié)果作為加熱裝置的控制信號而輸出。
本實用新型是一種熱處理裝置，其特征在于溫度檢測部包含檢測加熱裝置附近的溫度的第1溫度檢測部，對應(yīng)于上述其它區(qū)域的溫度檢測部的溫度檢測值是第1溫度檢測部的溫度檢測值。
本實用新型是一種加熱處理裝置，其特征在于溫度檢測部包含檢測反應(yīng)容器內(nèi)的溫度的第2溫度檢測部，對應(yīng)于上述其它區(qū)域的溫度檢測部的溫度檢測值是第2溫度檢測部的溫度檢測值。
本實用新型是一種熱處理裝置，其特征在于對應(yīng)于一個區(qū)域的控制部，進(jìn)一步具有在熱處理該基片時，第2運算部基于在該區(qū)域設(shè)定的溫度目標(biāo)值和對應(yīng)于該區(qū)域的溫度檢測部的溫度檢測值進(jìn)行運算，以其運算結(jié)果作為加熱裝置的控制信號而輸出的。
本實用新型是一種熱處理裝置，其特征在于溫度檢測部具有檢測加熱裝置附近溫度的第1溫度檢測部和檢測反應(yīng)容器內(nèi)溫度的第2溫度檢測部，對應(yīng)于一個區(qū)域的控制部的第1運算部在基片搬入時，以對應(yīng)于其它區(qū)域的第1溫度檢測部或者第2溫度檢測部的溫度檢測值為溫度目標(biāo)值進(jìn)行運算，以其運算結(jié)果作為加熱裝置的控制信號而輸出，對應(yīng)于一個區(qū)域的控制部進(jìn)一步具有第2運算部在熱處理基片時基于在該區(qū)域設(shè)定的溫度目標(biāo)值和對應(yīng)于該區(qū)域的第1溫度檢測部和第2溫度檢測部的各溫度檢測值進(jìn)行運算，以其運算結(jié)果作為加熱裝置的控制信號而輸出的。
本實用新型是一種熱處理裝置，其特征在于，對應(yīng)于一個區(qū)域的控制部的第1運算部基于校正值與對應(yīng)于其它區(qū)域的溫度檢測部的溫度檢測值相加的值與對應(yīng)于該區(qū)域的溫度檢測部的溫度檢測值的偏差進(jìn)行運算，以其運算結(jié)果作為加熱裝置的控制信號而輸出。
本實用新型是一種熱處理裝置，其特征在于，對應(yīng)于一個區(qū)域的控制部的第1運算部在熱處理基片時，使用在一個區(qū)域設(shè)定的溫度目標(biāo)值和對應(yīng)于其它區(qū)域的溫度目標(biāo)值的偏差為校正值。
本實用新型是一種熱處理裝置，其特征在于，對應(yīng)于一個區(qū)域的控制部的第1運算部基于上述偏差乘以規(guī)定的比例得到的值進(jìn)行運算。
本實用新型是一種熱處理裝置，其特征在于，反應(yīng)容器被構(gòu)成為立式的同時，從反應(yīng)容器的下方側(cè)搬入基片保持器具，反應(yīng)容器內(nèi)在上下方向被至少分割成3段，上述的一個區(qū)域是最下段區(qū)域，上述其它區(qū)域是最上段以外的區(qū)域。
本實用新型是一種熱處理方法，將支持多個基片的基片保持器具搬入到被分割成多個區(qū)域的反應(yīng)容器內(nèi)，通過分別對應(yīng)于上述多個區(qū)域的加熱裝置加熱各區(qū)域，其特征在于包括檢測對應(yīng)于各區(qū)域的溫度的工序和基于溫度目標(biāo)值以及各個區(qū)域的溫度檢測值控制各加熱裝置的工序，在搬入上述基片保持器具時，用對應(yīng)于其它區(qū)域的溫度檢測值作為一個區(qū)域的溫度目標(biāo)值，來控制加熱裝置。
本實用新型是一種加熱方法，其特征在于在搬入上述基片保持器具時，在一個區(qū)域的溫度目標(biāo)值由對應(yīng)于其它區(qū)域的溫度檢測值加上校正值算得的值構(gòu)成。
本實用新型是一種熱處理方法，其特征在于在搬入上述基片保持器具時，將在熱處理基片時的一個區(qū)域中設(shè)定的溫度目標(biāo)值和對應(yīng)于其它區(qū)域的溫度目標(biāo)值的差用作校正值。
本實用新型是一種加熱方法，其特征在于在搬入上述基片保持器具時，控制對應(yīng)于上述一個區(qū)域的加熱裝置時，基于將該區(qū)域的溫度檢測值和由對應(yīng)于其它區(qū)域的溫度檢測值求得的溫度目標(biāo)值或者溫度目標(biāo)值加上校正值算得的值的偏差乘以規(guī)定的比例得到的值進(jìn)行運算。
根據(jù)本實用新型，在將基片搬入到反應(yīng)容器內(nèi)時，由于一個區(qū)域的溫度控制跟蹤其它區(qū)域的溫度控制，所以在搬入基片后，快速地使反應(yīng)容器內(nèi)的溫度穩(wěn)定。例如其后使反應(yīng)器內(nèi)的溫度升溫直至處理溫度時，快速地穩(wěn)定到處理溫度。另外，本實用新型在基片搬入時的各區(qū)域的溫度與處理時的各區(qū)域的溫度相同的場合也適用。


圖1是表示本實用新型的熱處理裝置的實施方式的縱斷面圖。
圖2是表示根據(jù)本實施方式使用的控制部及其關(guān)聯(lián)部位的方框圖。
圖3是表示在上述控制部內(nèi)設(shè)置的第1運算部的內(nèi)部構(gòu)成的方框圖。
圖4是表示在上述控制部內(nèi)設(shè)置的第2運算部的內(nèi)部構(gòu)成的方框圖。
圖5是表示本實施方式中的溫度的經(jīng)時變化和使用的運算部的關(guān)系的作用說明圖。
圖6是用于說明上述第1運算部的作用的作用說明圖。
圖7是表示晶片舟搬入時的各外部熱電偶的溫度變化情況的特性圖。
圖8是表示以往的熱處理裝置的全體構(gòu)造的縱斷面圖。
具體實施方式
圖1是將本實用新型適用于立式熱處理裝置的實施方式的全體構(gòu)成圖。首先，對于該立式熱處理裝置的全體構(gòu)成進(jìn)行簡單描述，該裝置例如裝備有由例如兩端開口的內(nèi)管1a和上端閉塞的外管1b構(gòu)成的例如石英制雙重構(gòu)造的反應(yīng)管1。反應(yīng)管1內(nèi)在上下方向被劃分為3個區(qū)域Z1、Z2、Z3。在反應(yīng)管1的周圍，筒狀的絕熱體21設(shè)置固定到基體22上，在該絕熱體21的內(nèi)側(cè)設(shè)置有作為加熱裝置的例如由電阻發(fā)熱體構(gòu)成的加熱器3和爐頂加熱器31。加熱器3例如上下分割3段(3a、3b、3c)，設(shè)置在絕熱體21的側(cè)壁，爐頂加熱器31設(shè)置在爐頂部位。而且加熱器3a對應(yīng)于區(qū)域Z1，加熱器3b對應(yīng)于區(qū)域Z2，加熱器3c對應(yīng)于區(qū)域Z3分別設(shè)置。
加熱器3(3a-3c)中的中段區(qū)域Z2的加熱器3b如圖1所示形成反應(yīng)管1內(nèi)大部分的熱處理氣氛，可以說是主加熱器，在其上下配置的加熱器3a和3c分別形成反應(yīng)管1的上端部和下端部的熱處理氣氛，可以說是比主加熱器3b小的小型副加熱器。作為加熱器3的材料，例如可以使用將通過使用多個線徑約10微米的高純度的碳纖維束編織形成的碳金屬絲密封在陶瓷如外徑十幾個毫米的透明石英管中的材料。另外，加熱器3不限于此，例如鐵—鉭—碳合金等金屬體也可以。
內(nèi)管1a和外管1b在下部側(cè)支持在筒狀的歧管23上，在該歧管23設(shè)置供氣管24以使供給口在內(nèi)管1a的內(nèi)側(cè)的下部區(qū)域開口，同時連接排氣管25以便從內(nèi)管1a和外管1b之間排氣，排氣管25的一端側(cè)連接到?jīng)]有圖示的真空泵上。在該例中，由內(nèi)管1a、外管1b和歧管23構(gòu)成反應(yīng)容器。
進(jìn)一步地，設(shè)置蓋體11以便歧管23的下端開口部堵塞，該蓋體11設(shè)置在晶片架的升降機(jī)12上。在蓋體11上連接保溫單元13和在晶片架的升降機(jī)12上設(shè)置的驅(qū)動部14，設(shè)置貫通保溫單元13內(nèi)部而設(shè)置的旋轉(zhuǎn)軸15和構(gòu)成利用該旋轉(zhuǎn)軸15而旋轉(zhuǎn)自由地保持其下端的基片保持器具的晶片舟16。晶片舟16的構(gòu)成能夠架狀保持作為多個基片的晶片W，另外，保溫單元13的構(gòu)成組合了石英翅片等絕熱單元13a和發(fā)熱體單元13b等。
在內(nèi)管11a設(shè)置熱電偶用的細(xì)石英管40，在該石英管40內(nèi)，例如設(shè)置作為在各個區(qū)域Z1-Z3內(nèi)的內(nèi)部溫度檢測部的3個內(nèi)部熱電偶(第2溫度檢測部)4(4a、4b、4c)，以便分別檢測分成3段的各加熱器3(3a、3b、3c)承擔(dān)的區(qū)域Z1、Z2、Z3的溫度。另外，在加熱器3(3a、3b、3c)附近，外部熱電偶(第1溫度檢測部)5(5a、5b、5c)設(shè)置在各區(qū)域Z1-Z3中，該熱電偶是分別檢測加熱器3(3a、3b、3c)的溫度的外部溫度檢測部。
而且，對應(yīng)于各段的區(qū)域Z1-Z3的加熱器3(3a、3b、3c)，設(shè)置用于控制供應(yīng)電力的電力供應(yīng)部20(20a、20b、20c)以及各個電力供應(yīng)部20(20a、20b、20c)的供應(yīng)電力并控制各加熱器3(3a、3b、3c)的發(fā)熱量的控制部6、7、8。對于后面詳細(xì)敘述的關(guān)聯(lián)部位的布線構(gòu)成做簡單說明，內(nèi)部熱電偶4(4a、4b、4c)和外部熱電偶5(5a、5b、5c)連接到各自對應(yīng)的各段的區(qū)域Z1-Z3的任一一個控制部6、7、8，從在加熱器3b承擔(dān)的中段區(qū)域Z2設(shè)置的外部熱電偶5b延伸的信號在中途分支，不僅連接到控制部7，也連接到控制部6和8。另外，在絕熱體21的爐頂部設(shè)置的爐頂加熱器3的構(gòu)成和加熱器3(3a、3b、3c)一樣，也設(shè)置熱電偶32，從控制部33通過電力供應(yīng)部34，通過控制對加熱器31的給電量，進(jìn)行發(fā)熱量的調(diào)節(jié)。
在加熱器3(3a、3b、3c)和與其連接的控制部6、7、8中，之所以形成如上的布線構(gòu)造，是因為在各段區(qū)域Z1-Z3中分別控制加熱器3時，在其它部位利用對應(yīng)于構(gòu)成主加熱器的加熱器3b的外部熱電偶5b的溫度檢測值，在加熱器3a和3c中進(jìn)行所謂的跟蹤控制時，使轉(zhuǎn)換運用成為可能。以下一邊參照圖2，一邊對于構(gòu)成本實施方式的要點的加熱器3的控制系統(tǒng)的構(gòu)成進(jìn)行說明。
首先，控制部6、8有必要如上所述根據(jù)情況使用2個運算方法。為此，控制部6具有第1運算部61和第2運算部62，控制部8具有第1運算部81和第2運算部82。沒有轉(zhuǎn)換運算方法的必要的控制部7只有第2運算部72(71方便地空缺)。即，控制部6、8進(jìn)行跟蹤控制部7(正確地，跟蹤由控制部7承擔(dān)的區(qū)域Z2得到的溫度檢測值)的運算時，使用控制部6、8的第1運算部61、68。為此，從上述外部熱電偶5b延伸的信號線分別在控制部6連接到第1運算部61，在控制部8連接到第1運算部81。
另一方面，第2運算部62、72、82為了基于由在對應(yīng)的每個區(qū)域Z1-Z3設(shè)置的內(nèi)部熱電偶4(4a、4b、4c)和外部熱電偶5(5a、5b、5c)得到的溫度檢測值和分別在各區(qū)域Z1-Z3專用設(shè)定的溫度目標(biāo)值進(jìn)行運算，在第2運算部62(72，82)連接內(nèi)部熱電偶4a(4b，4c)、外部熱電偶5a(5b，5c)和目標(biāo)值輸出部63(73，83)。而且在第1運算部61、81或者第2運算部62、72、82輸出的運算結(jié)果是作為控制信號輸出到電力供應(yīng)部20(20a、20b、20c)。另外，控制部6(8)通過轉(zhuǎn)換部64(84)能夠使用或選擇第1運算部61(81)或者第2運算部62(82)。
在此，說明第1運算部61、81的構(gòu)成，但由于它們具有同一的構(gòu)造，所以以第1運算部81為例，參照圖3進(jìn)行說明。圖3中標(biāo)號811是比較運算部，標(biāo)號812是校正值輸出部，比較運算部811以在中段區(qū)域Z2設(shè)置的外部熱電偶5b的溫度檢測值為溫度目標(biāo)值，相對于該溫度目標(biāo)值，加上由校正值輸出部812輸出的校正值，進(jìn)一步減去在下段區(qū)域Z3設(shè)置的外部電耦5c的溫度檢測值。上述校正值可以說是用于校正在中段區(qū)域Z2和下段區(qū)域Z3處理時的目標(biāo)溫度差的靜態(tài)校正要素。具體地說，該校正值例如作為由在后述的第2運算部72、82采用的目標(biāo)值輸出部73、83輸出的雙方的溫度目標(biāo)值的差值而求得。
在比較運算部811的輸出側(cè)設(shè)置乘法部813，相對于其輸出值(偏差)乘以規(guī)定系數(shù)k。如已述的，由于控制部8對應(yīng)的下段Z3離反應(yīng)管1a下方側(cè)開口部最近，易于受到隨晶片舟16一起流入的冷空氣的影響，和中段區(qū)域Z2相比，需要升溫的加熱輸出增加?？紤]這樣的情況，乘法部為了將來自比較運算部811的輸出的增加部分反映到輸出值，如上所述，相對于輸出值q1，進(jìn)行乘以規(guī)定的系數(shù)k的所謂的動態(tài)校正。在乘法部813中，系數(shù)k的值例如采用1.2(對應(yīng)于冷氣影響小的上段區(qū)域Z1的第1運算部61例如為0.8)。相對于該輸出值，進(jìn)行對于積分單元I1、比例單元P1、微分單元D1的各種運算(PID運算)，通過混合部814，按照上述偏差q1，輸出用于電力供應(yīng)的輸出值B1。
接著，說明第2運算部62、72、82的構(gòu)成，但由于和上述第1運算部的情況一樣，都具有相同的構(gòu)造，所以以第2運算部82為例，參照圖4進(jìn)行說明。該第2運算部82將內(nèi)部熱電偶4c的溫度檢測值編入到主回路，進(jìn)行將外部熱電偶5c的溫度檢測值編入到小回路的級取控制并得到控制信號B2，標(biāo)號821-824表示比較運算部、I1表示積分單元、P2表示比例單元、D2表示積分單元。
可是，到目前為止一直說明的控制部6實際上是由CPU、存儲程序的ROM和記錄溫度設(shè)定值的存儲器等構(gòu)成的，或是通過各運算程序運行軟件的，但本實施方式以硬件構(gòu)成進(jìn)行這樣的運算也可以。另外，從轉(zhuǎn)換部84(64)的第1運算部81(61)到第2運算部82(62)的轉(zhuǎn)換定時例如可以定為搬入晶片舟16后，在升溫前，檢測反應(yīng)容器內(nèi)的溫度穩(wěn)定時，或者搬入晶片舟16后，經(jīng)過規(guī)定時間后等，其相反的轉(zhuǎn)換定時例如可以定為加工后反應(yīng)容器內(nèi)降溫到規(guī)定的溫度時等。
下面，對于上述的實施方式的作用進(jìn)行說明。
對在上述裝置中的晶片W的加熱用在該反應(yīng)管1側(cè)方設(shè)置的加熱器3和在上部側(cè)設(shè)置的爐頂加熱器31進(jìn)行。本實施方式的要點由于在于分割而設(shè)置的加熱器3(3a、3b、3c)的控制方式，所以著眼于該要點參照圖5進(jìn)行說明。首先，將作為基片的晶片W裝載成架狀的晶片舟16在圖5的t1時刻，通過晶片舟的升降機(jī)12上升而開始被搬入到反應(yīng)容器(反應(yīng)管1和歧管23)。此時反應(yīng)管1內(nèi)加熱以便達(dá)到已經(jīng)規(guī)定的溫度例如約600℃，對應(yīng)于上下段區(qū)域Z1、Z3的控制部6、8在轉(zhuǎn)換部64、84可以選擇第1運算部61、81，以便如上所述跟蹤中段區(qū)域Z2的溫度控制。
首先晶片舟16的上端部一開始進(jìn)入反應(yīng)容器內(nèi)，則由于晶片舟16和晶片W分別位于反應(yīng)容器外而變冷，為此，作為副加熱器3c承擔(dān)的范圍的反應(yīng)容器的下段區(qū)域Z3的溫度暫且下降。另外作為主加熱器3b承擔(dān)的范圍的中段區(qū)域Z2的溫度也受到冷的晶片舟16的影響而降低，中段區(qū)域Z2的溫度下降比下段區(qū)域Z3的溫度下降程度小。而且，晶片舟16到達(dá)中段區(qū)域Z2時，該中段區(qū)域Z2的溫度也下降。由于此時晶片舟16和晶片W隨著上升而慢慢地電使反應(yīng)容器內(nèi)升溫，中段區(qū)域Z2比晶片舟16搬入前的溫度更低，但不如下段區(qū)域Z3低。
這樣，在晶片舟16搬入反應(yīng)容器內(nèi)時，下段區(qū)域Z3最冷，中段區(qū)域Z2也冷，上段區(qū)域Z1稍冷。由于外部熱電偶5c的溫度降低，所以對應(yīng)于下段區(qū)域Z3的控制部8向副加熱器3c的電力供應(yīng)將急劇增加，由于作為溫度目標(biāo)值的中段區(qū)域Z2的溫度檢測值也降低，但隨著該降低，向副加熱器3c的電力供應(yīng)量的增加稍微受到抑制。其后，隨著中段區(qū)域Z2的溫度檢測值的上升，下段的副加熱器3c的溫度上升。而且，在中段區(qū)域Z2，外部熱電偶5b的溫度超過溫度目標(biāo)值而成為過沖的狀態(tài)，以后，外部熱電偶5b的溫度朝著溫度目標(biāo)值下降。跟蹤像中段區(qū)域Z2這樣的溫度變化，控制對下段區(qū)域Z3的副加熱器3c的電力供應(yīng)量，使副加熱器3c的溫度與中段區(qū)域Z2的副加熱器3b的溫度的收斂一致而收斂為溫度目標(biāo)值。
另外，即使在上段區(qū)域Z1的副加熱器3a中，也跟蹤中段區(qū)域Z2的主加熱器3b的溫度的變化并控制電力供應(yīng)量，使副加熱器3a的溫度與中段區(qū)域Z2的主加熱器3b的溫度的收斂一致而收斂為溫度目標(biāo)值。另外，副加熱器3c(3a)收束的溫度如圖3所示，由于進(jìn)行中段區(qū)域Z2的溫度檢測值加上校正值的運算，所以例如在熱處理時(處理時)，如果下段區(qū)域Z3的溫度目標(biāo)值比中段區(qū)域Z2高例如10℃，則下段區(qū)域Z3的副加熱器3c收斂的溫度比主加熱器3b的溫度高10℃。
于是，在t2時刻晶片舟16的搬入結(jié)束直至t3時刻反應(yīng)容器內(nèi)的各區(qū)域的溫度穩(wěn)定時，控制部6、8從第1運算部61、81轉(zhuǎn)換到第2運算部62、82并進(jìn)行加熱器3a、3c的電力的控制。接著，從t3時刻開始升溫，加熱到規(guī)定的處理溫度后，在t4時刻(詳細(xì)地說，各區(qū)域穩(wěn)定到處理溫度后)，對于晶片W進(jìn)行熱處理。作為該熱處理的一個例子，可以列舉出例如將反應(yīng)容器內(nèi)維持在約800℃，在從氣體供應(yīng)管23向反應(yīng)容器內(nèi)供應(yīng)規(guī)定的成膜氣體的同時，從排氣管25真空排氣并維持在規(guī)定的真空度，對晶片W進(jìn)行成膜處理的處理。另外，從第1運算部61、81到第2運算部62、82的轉(zhuǎn)換在升溫途中或者穩(wěn)定到加工溫度時進(jìn)行也可以。在t5時刻，在晶片W表面形成規(guī)定的成膜時，例如降溫直至搬入時的溫度為約600℃后，例如在t6時刻，以和搬入時相反的次序進(jìn)行晶片舟16的搬出。
如至此一直敘述的，根據(jù)上述實施方式，在多個分割而設(shè)置的加熱器3(3a、3b、3c)的溫度控制中，承擔(dān)上下段區(qū)域Z1、Z2的加熱控制的控制部6、8以晶片W搬入時中段區(qū)域Z2的溫度檢測值為溫度目標(biāo)，基于它和自己的區(qū)域Z1、Z3的溫度快速檢測值進(jìn)行溫度控制。為此，使各區(qū)域Z1-Z3的溫度穩(wěn)定到溫度目標(biāo)值。例如，在下段區(qū)域Z3的副加熱器3c附近，雖然因晶片舟16的搬入溫度降低，但由于作為溫度目標(biāo)值的中段區(qū)域Z2的主加熱器3b附近的溫度也下降，所以溫度目標(biāo)值和溫度檢測值的偏差減少，可以緩慢抑制副加熱器3c的發(fā)熱量的增加。而且，副加熱器3c附近的溫度超過本來的溫度而過沖，這次副加熱器3c的發(fā)熱量可能減少(溫度可能降低)，由于副加熱器3c的發(fā)熱量跟蹤主加熱器3b附近的溫度，所以像以往一樣，與溫度目標(biāo)值一定的情況相比，可以緩慢進(jìn)行溫度的降低。該結(jié)果抑制溫度的上下擺動而快速軟著陸為溫度目標(biāo)值。另外，即使對應(yīng)上段區(qū)域Z1的副加熱器3a附近的溫度，由于跟蹤主加熱器附近的溫度，溫度也快速穩(wěn)定到溫度目標(biāo)值。
進(jìn)一步地，在冷的晶片舟16和晶片W搬入到反應(yīng)容器內(nèi)時，根據(jù)各區(qū)域Z1-Z3的溫度受到來自晶片區(qū)域16和晶片W的影響的程度，在控制部6、8的第1運算部61、81中，編入對于中段區(qū)域Z2的控制部7的跟蹤比例。例如在上述例子中，由于上段區(qū)域Z1受到的影響的程度比中段區(qū)域Z2受到的影響的程度小，還有下段區(qū)域Z3受到的影響的程度比中段區(qū)域Z2受到的影響的程度大，所以上段區(qū)域Z1的控制部6的跟蹤比例設(shè)定為0.8，下段區(qū)域Z3的控制部8的跟蹤比例設(shè)定為1.2。圖6表示中段區(qū)域Z2的外部熱電偶5b的溫度檢測值的變化和改變跟蹤比例為5％、30％、100％時的上段區(qū)域Z1的各溫度檢測值，從該圖可以看出，上段區(qū)域Z1的外部熱電偶5a的溫度檢測值的變化幅度隨跟蹤比例增加而增加，隨跟蹤比例減少而減少。因而，如上述的實施方式，通過調(diào)整副加熱器3a、3c對主加熱器3b的溫度控制的跟蹤比例，可以分別在上段區(qū)域Z1、下段區(qū)域Z3進(jìn)行與晶片舟16搬入時反應(yīng)容器內(nèi)的溫度分布平衡的溫度控制，從該方面，各區(qū)域的溫度也快速穩(wěn)定為溫度目標(biāo)值。而且，由于晶片舟16搬入后各區(qū)域的溫度穩(wěn)定時間在很大程度上左右生產(chǎn)率，因此該實施形式能夠提高生產(chǎn)率。
圖7表示在圖1所示的立式熱處理裝置中，由晶片舟16搬入反應(yīng)容器內(nèi)前的到加熱器3a附近、主加熱器3b附近、副加熱器3c附近的溫度分別穩(wěn)定到575℃、573℃、560℃的狀態(tài)進(jìn)行晶片舟16的搬入時，模擬各加熱器3a-3c附近的溫度的經(jīng)時變化的結(jié)果?？梢钥闯?，開始搬入晶片舟16后，直至各加熱器3a-3c附近的溫度穩(wěn)定化的時間大約13分種，晶片W搬入時，各區(qū)域的溫度在短時間內(nèi)穩(wěn)定。
另外，在第1運算部61、81的說明中，作為求得和上下段的各區(qū)域Z1、Z3中的中段區(qū)域的跟蹤比例的運算方法，記載了乘以預(yù)訂的系數(shù)k的方法，但在晶片舟16上升時，根據(jù)該晶片舟16的位置，使k發(fā)生變化也可以。另外，在本實施方式中，晶片W搬入時獲得分別對應(yīng)于各控制部6、7、8的內(nèi)部熱電偶4a-4c的溫度檢測值，在控制部6、8中，以中段區(qū)域Z2內(nèi)部熱電偶4b的溫度檢測值為溫度目標(biāo)值，分別和內(nèi)部熱電偶4a、4c的溫度檢測值比較，根據(jù)其偏差，在進(jìn)行副加熱器3a、3c的溫度控制的同時，在控制部7，根據(jù)專用的溫度目標(biāo)值和內(nèi)部熱電偶4b的溫度檢測值的偏差，也可以控制主加熱器3b。進(jìn)一步地，本實施方式只針對下段區(qū)域Z3的副加熱器3c，也可以進(jìn)行以對應(yīng)于中段區(qū)域Z2的溫度檢測值為溫度目標(biāo)值的跟蹤控制。
如上所述，根據(jù)本實用新型，在分割成多個區(qū)域的熱處理氣氛內(nèi)，進(jìn)行基片處理時，可以快速地使各區(qū)域每個溫度穩(wěn)定，可以謀求生產(chǎn)率的提高。
權(quán)利要求1.一種熱處理裝置，裝備有分割成多個區(qū)域的反應(yīng)容器、在各個區(qū)域設(shè)置的加熱裝置、在各個區(qū)域設(shè)置的溫度檢測部、在各個區(qū)域設(shè)置的獨立控制各加熱裝置的控制部，其特征在于對應(yīng)于一個區(qū)域的控制部，具有第1運算部，在搬入上述基片時，基于該對應(yīng)于一個區(qū)域的溫度檢測部的溫度檢測值，以對應(yīng)于其它區(qū)域的溫度檢測部的溫度檢測值為溫度目標(biāo)值進(jìn)行運算，以其運算結(jié)果作為加熱裝置的控制信號而輸出；和第2運算部，在熱處理基片時，基于在該區(qū)域設(shè)定的溫度目標(biāo)值和對應(yīng)于該一個區(qū)域的溫度檢測部的溫度檢測值進(jìn)行運算且以其運算結(jié)果為加熱裝置的控制信號而輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的熱處理裝置，其特征在于，溫度檢測部包含檢測加熱裝置附近的溫度的第1溫度檢測部，對應(yīng)于上述其它區(qū)域的溫度檢測部的溫度檢測值是第1溫度檢測部的溫度檢測值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的熱處理裝置，其特征在于，溫度檢測部包含檢測反應(yīng)容器內(nèi)的溫度的第2溫度檢測部，對應(yīng)于上述其它區(qū)域的溫度檢測部的溫度檢測值是第2溫度檢測部的溫度檢測值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的熱處理裝置，其特征在于，對應(yīng)于一個區(qū)域的控制部的第1運算部在基片搬入時，以對應(yīng)于其它區(qū)域的第1溫度檢測部或者第2溫度檢測部的溫度檢測值為溫度目標(biāo)值進(jìn)行運算，以其運算結(jié)果為加熱裝置的控制信號而輸出，對應(yīng)于一個區(qū)域的控制部的第2運算部在熱處理基片時，基于在該區(qū)域設(shè)定的溫度目標(biāo)值和對應(yīng)于該區(qū)域的第1溫度檢測部和第2溫度檢測部的各溫度檢測值進(jìn)行運算，以其運算結(jié)果為加熱裝置的控制信號而輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的熱處理裝置，其特征在于，對應(yīng)于一個區(qū)域的控制部的第1運算部，基于對應(yīng)于其它區(qū)域的溫度檢測部的溫度檢測值加上校正值的值和對應(yīng)于該一個區(qū)域的溫度檢測部的溫度檢測值的偏差進(jìn)行運算，以其運算結(jié)果為加熱裝置的控制信號而輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的熱處理裝置，其特征在于，對應(yīng)于一個區(qū)域的控制部的第1運算部在熱處理基片時，將在一個區(qū)域設(shè)定的溫度目標(biāo)值和對應(yīng)于其它區(qū)域的溫度目標(biāo)值的差用作校正值。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的熱處理裝置，其特征在于，對應(yīng)于一個區(qū)域的控制部的第1運算部基于上述偏差乘以規(guī)定的比例的值進(jìn)行運算。
專利摘要一種熱處理裝置，包含具有在上下方向分割的3個區(qū)域的反應(yīng)容器、支持基片的基片保持器具、在反應(yīng)容器的側(cè)方的每個區(qū)域設(shè)置的加熱器和控制部。在各控制部連接檢測各自承擔(dān)的區(qū)域的溫度的溫度檢測部。中段區(qū)域的溫度檢測部也連接到對應(yīng)于上下段的控制部。上下段的控制部在基片保持器具搬入時，以根據(jù)中段區(qū)域的溫度檢測部的溫度檢測值作為溫度目標(biāo)值，基于該區(qū)域的溫度檢測值進(jìn)行運算，輸出加熱器的控制信號。
文檔編號C23C16/52GK2603811SQ0228739
公開日2004年2月18日 申請日期2002年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月25日
發(fā)明者江嶋睦仁 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社