專利名稱：熱處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及熱處理裝置。
在這種批式縱型處理裝置中，將在高度方向上以預(yù)定間隔放置了多個被處理體的被處理體保持件收納在處理容器中。此外，還通過設(shè)置在處理容器周圍的筒狀加熱器，用根據(jù)設(shè)置在處理容器內(nèi)的溫度檢測器檢測出的溫度數(shù)據(jù)而設(shè)定的發(fā)熱量進(jìn)行加熱，由此對被處理體進(jìn)行預(yù)定的熱處理。
在對半導(dǎo)體晶片進(jìn)行熱處理時，為了獲得均一膜質(zhì)和良好特性的成膜，除了提高各半導(dǎo)體晶片面內(nèi)溫度的均一性之外，還要求提高放置在不同高度位置上的半導(dǎo)體晶片間的溫度均一性。針對這樣的要求，就要將處理容器內(nèi)沿上下方向分為多個加熱區(qū)域(zone)，按照對應(yīng)于各加熱區(qū)域的發(fā)熱量實施加熱，由此對被處理體進(jìn)行熱處理。
在采取上述結(jié)構(gòu)的熱處理裝置中，溫度檢測器是由沿上下方向在處理容器內(nèi)延伸的例如石英玻璃形成的直管狀保護(hù)管以及在該保護(hù)管內(nèi)對應(yīng)于處理容器各加熱區(qū)域的位置配置的熱電偶構(gòu)成的。由此，可以檢測出對應(yīng)于處理容器各加熱區(qū)域位置的溫度，按照檢測出的溫度數(shù)據(jù)調(diào)整筒狀加熱器的發(fā)熱量。
而在上述縱型熱處理裝置中，由于是在與半導(dǎo)體晶片相隔一定距離的位置處進(jìn)行溫度檢測，因此由溫度檢測器檢測出的溫度和半導(dǎo)體晶片的實際溫度之間不可避免地會產(chǎn)生誤差，結(jié)果存在著難以正確地對筒狀加熱器進(jìn)行溫度控制的問題。
實用新型概述本實用新型是基于上述事實而作出的，其目的是能夠高精度地檢測出被處理體的溫度，據(jù)此，本實用新型提供能穩(wěn)定地對被處理體實施所希望熱處理的熱處理裝置。
本實用新型熱處理方法包括使用在高度方向上以預(yù)定間距放置的用于進(jìn)行支持的被處理體保持件將被處理體收納在處理容器內(nèi)，在處理容器中設(shè)置的加熱組件按照目標(biāo)發(fā)熱量進(jìn)行工作，由此對被處理體實施加熱，在該對被處理體實施預(yù)定熱處理的熱處理方法中，其特征在于加熱組件是根據(jù)用以下步驟(1)-(3)求得的目標(biāo)發(fā)熱量進(jìn)行工作的。
(1)為使被處理體的溫度達(dá)到目標(biāo)加熱溫度，使加熱組件用設(shè)定的基準(zhǔn)發(fā)熱量工作，并且用設(shè)置在處理容器內(nèi)、沿高度方向延伸的用于控制溫度的溫度檢測器對被處理體的控制對象溫度進(jìn)行檢測的步驟，(2)使用以插在被處理體之間狀態(tài)的設(shè)置的用于溫度補(bǔ)償?shù)臏囟葯z測器，對被處理體的控制目標(biāo)溫度進(jìn)行檢測的步驟，(3)將用于溫度控制的溫度檢測器檢測出的被處理體控制對象溫度、以及用于溫度補(bǔ)償?shù)臏囟葯z測器檢測出的被處理體控制目標(biāo)溫度進(jìn)行對比，根據(jù)控制目標(biāo)溫度和控制對象溫度之間的溫度差對基準(zhǔn)發(fā)熱量進(jìn)行補(bǔ)償，從而確定目標(biāo)發(fā)熱量的步驟。
在本文中，“實質(zhì)上一致”是指溫度差處于±0.5到±1.0℃的范圍內(nèi)。
本實用新型熱處理方法的特征在于在求得目標(biāo)發(fā)熱量時，在加熱組件用基準(zhǔn)發(fā)熱量實施加熱后，用實質(zhì)上已處于安定狀態(tài)下的用于溫度控制的溫度檢測器對控制對象溫度進(jìn)行檢測。
本實用新型熱處理方法的特征還在于在求得目標(biāo)發(fā)熱量時，由用于溫度補(bǔ)償?shù)臏囟葯z測器，在彼此處于不同高度位置的被處理體之間對被處理體的溫度進(jìn)行檢測。
本實用新型熱處理方法的特征還在于在求得目標(biāo)發(fā)熱量時，由用于溫度補(bǔ)償?shù)臏囟葯z測器，在該被處理體的中心位置處對被處理體的溫度進(jìn)行檢測。
本實用新型熱處理方法的特征還在于在對被處理體進(jìn)行熱處理時，是在用于溫度補(bǔ)償?shù)臏囟葯z測器不存在于被處理體之間的狀態(tài)下進(jìn)行的。
本實用新型的熱處理裝置具有處理容器；容納在處理容器內(nèi)的、高度方向上留有預(yù)定間隔地將多個被處理體保持在成水平狀態(tài)的被處理體保持件；設(shè)置在處理容器外部的加熱組件；設(shè)置在處理容器內(nèi)的、檢測控制對象溫度的用于溫度控制的溫度檢測器，在對應(yīng)處理的被處理體進(jìn)行處理以使其溫度達(dá)到目標(biāo)加熱溫度時，作為控制加熱組件的發(fā)熱量時的參照；設(shè)置在處理容器內(nèi)的用于溫度補(bǔ)償?shù)臏囟葯z測器，以在補(bǔ)償加熱組件的發(fā)熱量時作為參照，檢測和目標(biāo)加熱溫度實質(zhì)上一致的控制目標(biāo)溫度，其特征在于，根據(jù)用于溫度補(bǔ)償?shù)臏囟葯z測器檢測出的控制目標(biāo)溫度和用于溫度控制的溫度檢測器檢測出的控制對象溫度，利用控制部對加熱組件的發(fā)熱量進(jìn)行補(bǔ)償。
本實用新型熱處理裝置的特征在于用于溫度補(bǔ)償?shù)臏囟葯z測器具有在高度方向上延伸的直管狀保護(hù)管本體部，和從該保護(hù)管本體部上以在高度方向上彼此隔開的狀態(tài)分別沿著與保護(hù)管本體部的管軸方向正交的方向上延伸出的多個支管部，在各支管部處配設(shè)有熱電偶，各支管部以插在高度位置不同的被處理體之間的方式配置。
本實用新型熱處理裝置的特征在于用于溫度補(bǔ)償?shù)臏囟葯z測器的保護(hù)管本體部是以管軸為中心可旋轉(zhuǎn)的方式來進(jìn)行設(shè)置的。
本實用新型熱處理裝置的特征在于在用于溫度補(bǔ)償?shù)臏囟葯z測器中，在保護(hù)本體部的底端側(cè)部分，環(huán)繞其四周形成環(huán)狀溝槽。
本實用新型熱處理裝置的特征在于使用于溫度補(bǔ)償?shù)臏囟葯z測器的保護(hù)管本體部和支管部內(nèi)部處于減壓狀態(tài)，同時，保護(hù)管本體部的底端側(cè)部分被氣密密封。
本實用新型溫度檢測器的特征在于在用于溫度補(bǔ)償?shù)臏囟葯z測器中，具有在高度方向上延伸的直管狀保護(hù)管本體部，和從該保護(hù)管本體部上以在高度方向上彼此隔開的狀態(tài)分別沿著與保護(hù)管本體部的管軸方向正交的方向上延伸的多個支管部，在各支管部設(shè)置了熱電偶，各支管部以插入到高度位置彼此不同的被處理體之間的方式進(jìn)行配置。
根據(jù)本實用新型，對應(yīng)該進(jìn)行熱處理的熱處理體進(jìn)行處理時，在預(yù)先求出所實施的目標(biāo)發(fā)熱量時，由配置在被處理體間的用于溫度補(bǔ)償?shù)臏囟葯z測器高精度地檢測出被處理體的溫度。此后，為使用于溫度補(bǔ)償?shù)臏囟葯z測器測出的控制目標(biāo)溫度與應(yīng)該進(jìn)行熱處理的被處理體的目標(biāo)加熱溫度實質(zhì)上一致，根據(jù)用于溫度補(bǔ)償?shù)臏囟葯z測器測出的控制目標(biāo)溫度和用于溫度控制溫度檢測器檢測出的控制對象溫度的溫度差，對加熱組件的基準(zhǔn)發(fā)熱量進(jìn)行補(bǔ)償。按照上述方式，可正確地對加熱組件的發(fā)熱量進(jìn)行控制。
此外，用于溫度補(bǔ)償?shù)臏囟葯z測器具有保護(hù)管本體部和支管部，由于熱電偶配設(shè)在支管部內(nèi)，因此可以在不會對被處理體造成金屬污染和微粒等的狀況下，檢測出被處理體的溫度。
圖2是顯示控制用溫度檢測器構(gòu)成實例的截面圖。
圖3是顯示補(bǔ)償用溫度檢測器構(gòu)成實例的截面圖。
圖4是顯示圖3所示補(bǔ)償用溫度檢測器密封構(gòu)造實例的截面圖。
圖5顯示的是溫度穩(wěn)定時的半導(dǎo)體晶片、控制用溫度檢測器和補(bǔ)償用溫度檢測器的溫度隨時間變化的曲線圖。


圖1是顯示本實用新型熱處理裝置一個實例的構(gòu)成示意截面圖。
該縱型熱處理裝置具備處理容器(process tube)11，該處理容器11具有由上端開放的直管狀內(nèi)管11A和上端封閉的外管11B形成的二重管構(gòu)造，其中直管狀內(nèi)管11A在高度方向(即圖1中的上下方向)上延伸配置，上端封閉的外管11B是在直管狀內(nèi)管11A周圍以隔開預(yù)定間隔的同心狀方式進(jìn)行配置的，處理容器11的下方空間形成裝填區(qū)L。該裝填區(qū)L是與以下將要描述的、作為被處理體保持件的晶片舟形器皿17(boat)相對的，對作為被處理體的半導(dǎo)體晶片進(jìn)行移載等的區(qū)域。
內(nèi)管11A和外管11B中的任何一種都是用耐熱性和耐腐蝕性優(yōu)良的材料，例如高純度石英玻璃形成的。
在該處理容器11的外管11B的下端部設(shè)置了短筒狀的歧管12，該歧管12的上端具有突緣部分12A。在該凸緣部分12A處，用凸緣帽13將通過O環(huán)等的密封組件(圖中未示出)設(shè)置在外管11B下端部的下端凸緣部分111接合在一起，由此使處理容器111的外管11B處于固定狀態(tài)。
處理容器11的內(nèi)管11A在從外管11B的下端面向更下方延伸，并被插入到歧管12內(nèi)的狀態(tài)下由設(shè)置在該歧管12內(nèi)面的環(huán)狀內(nèi)管支持部14所支撐。
在該縱型熱處理裝置的處理容器11的縱斷面上，設(shè)置位于歧管12一側(cè)的側(cè)壁上的向處理容器11內(nèi)導(dǎo)入處理氣體或惰性氣體的氣體供給配管15，氣密地貫通該歧管12的側(cè)壁，該氣體供給配管15向上延伸到內(nèi)管11A內(nèi)。該氣體供給配管15與未圖示的氣體供給源相連。
此外，在與歧管12相對的另一側(cè)側(cè)壁上，設(shè)置了對處理容器11內(nèi)排氣用的排氣部16，該排氣部16與具有例如真空泵和壓力控制機(jī)構(gòu)的排氣機(jī)構(gòu)(圖中未示出)相連，由此將處理容器內(nèi)部壓力控制為預(yù)定壓力。
在處理容器11的下方設(shè)置了升降機(jī)構(gòu)21，用于在上下方向驅(qū)動作為被處理體保持件的晶片舟皿17，將其搬入到處理容器11內(nèi)和搬出處理容器11。該升降機(jī)構(gòu)21具備圓板狀的蓋體20，以打開或關(guān)閉處理容器11的下端開口11C。
晶片舟皿17是由例如高純度的石英玻璃形成的，在晶片舟皿17上分層放置著多枚，例如100-150枚半導(dǎo)體晶片，這些晶片呈水平狀態(tài)分段設(shè)置，而且在上下方向上間隔一定間距(pitch)，例如5.2-20.8mm。
在升降機(jī)構(gòu)21的蓋體20處，以貫穿蓋體20的狀態(tài)設(shè)置了與處理容器11平行的、向上延伸的柱狀支撐構(gòu)件22。該支撐構(gòu)件22于上部一體化地設(shè)置載置有晶片舟皿17的圓板狀舟皿支撐件22A，支撐構(gòu)件22與設(shè)置在蓋體20下部的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動組件23相連。
而且在蓋體20上部，以貫穿支撐構(gòu)件22的方式設(shè)置了由例如石英形成的保溫筒24。
在處理容器11的外側(cè)，以環(huán)繞處理容器11四周的狀態(tài)設(shè)置了筒狀加熱器30，該加熱器30是用于將收容在處理容器11內(nèi)的半導(dǎo)體晶片加熱至預(yù)定的處理溫度的加熱組件。
筒狀加熱器30具有圓筒狀絕熱材料(圖中未示出)，該絕熱材料的內(nèi)面配設(shè)有螺旋狀或者蛇形的線狀電阻發(fā)熱體。該電阻發(fā)熱體與控制部31相連，該控制部31根據(jù)由以下將要描述的溫度檢測器檢測出的半導(dǎo)體晶片溫度數(shù)據(jù)，為使該半導(dǎo)體晶片達(dá)到預(yù)先設(shè)定的溫度狀態(tài)，控制應(yīng)供電力的大小。
在處理容器11的高度方向上分為多個加熱區(qū)域，以圖示為例分為3個加熱區(qū)域(Zone)Z1-Z3，筒狀加熱器30對各加熱區(qū)域Z1-Z3獨立地實施溫度控制，即實施區(qū)域控制。
在處理容器11的上方以與處理容器11內(nèi)的晶片舟皿17相對的狀態(tài)設(shè)置了面狀加熱器32，而且該加熱器還與筒狀加熱器30上端面相平行。該面狀加熱器32可以有效地防止從處理容器11的上方散熱，并可在半導(dǎo)體晶片面寬方向?qū)Π雽?dǎo)體進(jìn)行高均一性的加熱處理。
面狀加熱器32具有例如在板狀基材上布線的線狀電阻發(fā)熱體，該電阻發(fā)熱體與控制部31相連。
在該縱型熱處理裝置的處理容器11的內(nèi)部，配置了檢測半導(dǎo)體晶片控制對象溫度的用于溫度控制的溫度檢測器40(下文將其簡稱為“控制用溫度檢測器”)。在為了使半導(dǎo)體晶片達(dá)到目標(biāo)加熱溫度而控制筒狀加熱器30和面狀加熱器32的發(fā)熱量時，可參照該溫度檢測器40的檢測值。
具體來說，控制用溫度檢測器40氣密地貫通于歧管12的下部壁面，同時與內(nèi)管11B平行地、沿高度方向延伸至由收容在處理容器11內(nèi)確定位置處的晶片舟皿17和內(nèi)管11B之間形成的略呈環(huán)狀的空間內(nèi)。在控制用溫度檢測器40中，從內(nèi)管11B上端面延伸出來的前端側(cè)部分與晶片舟皿17所支撐的半導(dǎo)體晶片平行地朝向處理容器11的中心位置延伸。
如圖2所示，控制用溫度檢測器40是由例如透明石英玻璃形成的、前端部分彎曲并向水平方向(圖2中右側(cè))延伸的、整體大致呈L狀的保護(hù)管41，和在該保護(hù)管41內(nèi)、在與面狀加熱器32的加熱區(qū)域相對應(yīng)的位置處(例如相當(dāng)于面狀加熱器32中心位置的位置處)和與筒狀加熱器30各加熱區(qū)域Z1-Z3相對應(yīng)的位置處配設(shè)的多個(在該實施例中總計為4個)熱電偶42構(gòu)成的。
保護(hù)管41的前端部分被作成封閉狀態(tài)，同時其底端側(cè)部分被例如粘結(jié)劑等的密封材料45密封，將熱電偶42的金屬線通過該密封部分引向外部。熱電偶42的金屬線通過補(bǔ)償導(dǎo)線與控制器31的輸入端子相連。
保護(hù)管41的底端側(cè)部分可以用氣密的方式進(jìn)行密封，或者為防止熱電偶42氧化，也可以向保護(hù)管41內(nèi)填充如氮氣(N2氣體)等的惰性氣體。
在熱電偶42的各金屬線處，以插入金屬線的狀態(tài)設(shè)置了由氧化鋁陶瓷形成的絕緣材料44。該絕緣材料44具有多個、如長度為3mm的套管狀空心珠粒44A，該空心珠粒44A以在長度方向上彼此相連的狀態(tài)進(jìn)行配置。此外，在圖2中，為了方便僅顯示了各絕緣構(gòu)件中的一個。
在該縱型熱處理裝置的處理容器11的內(nèi)部，設(shè)置了檢測實質(zhì)上與目標(biāo)加熱溫度一致的半導(dǎo)體晶片控制目標(biāo)溫度的用于溫度補(bǔ)償?shù)臏囟葯z測器50(下文將其簡稱為補(bǔ)償用溫度檢測器)。半導(dǎo)體晶片的控制目標(biāo)溫度作為在對筒狀加熱器30和面狀加熱器32的基準(zhǔn)發(fā)熱量進(jìn)行補(bǔ)償時的參考。
如圖3所示，補(bǔ)償用溫度檢測器50由保護(hù)管本體部52和在保護(hù)管本體部52前端部分水平方向延伸出的第一支管部53A構(gòu)成，其中保護(hù)管本體部52和支管部53A一起大致形成L狀。此外，從保護(hù)管本體部52還分別延伸出多個(例如在該圖中為2)支管部53B、53C，它們與該支管部53A在高度方向上彼此相隔一定距離，并在與保護(hù)管本體部52的管軸方向正交的水平方向上。在各支管部53A、53B和53C的前端設(shè)置了熱電偶54。而且，保護(hù)管本體部52和支管部53A、53B和53C共同構(gòu)成了保護(hù)管51。
在熱電偶54的各金屬線處，以插入金屬線的狀態(tài)設(shè)置了由例如氧化鋁陶瓷形成的絕緣材料56。該絕緣材料56具有多個、例如長度為3mm的套管狀空心珠粒56A，該空心珠粒56A以在長度方向上彼此相連的狀態(tài)進(jìn)行配置。
各支管部53A、53B和53C的前端部分被作成封閉狀態(tài)，同時保護(hù)管本體部52底端側(cè)部分被密封，將熱電偶54的金屬線通過該密封部分引向外部。熱電偶54的金屬線通過補(bǔ)償導(dǎo)線與控制器31的輸入端子相連。
保護(hù)管本體部52的底端側(cè)部分可以用氣密的方式進(jìn)行密封，或者為防止熱電偶54氧化，也可以向保護(hù)管41內(nèi)填充如氮氣(N2氣體)等的惰性氣體。
具體而言，如圖4所示，在保護(hù)管51的底端側(cè)部分，向保擴(kuò)管51內(nèi)填充水泥等的密封材料57，由此形成氣密的密封構(gòu)造。以其中貫通有絕緣構(gòu)件56的狀態(tài)，設(shè)置了與保護(hù)管51的端部相連并向外伸出的端部構(gòu)造體60。該端部構(gòu)造體60具有內(nèi)面設(shè)置了熱收縮管62的、由例如石英玻璃形成的輔助管61，和插入到該輔助管61內(nèi)的、例如由特氟隆形成的絕緣構(gòu)件63。
此外，在保護(hù)管51的保護(hù)管本體部52的底端側(cè)部分，具體來說，在其位于處理容器11內(nèi)部和處理容器11外部之間的界限部分的四周，形成環(huán)狀溝槽58。該環(huán)狀溝槽58中嵌合歧管12的下部壁面，將補(bǔ)償用溫度檢測器50配置在處理容器11內(nèi)。
在對半導(dǎo)體晶片進(jìn)行預(yù)定的熱處理時，在預(yù)先求出筒狀加熱器32的目標(biāo)發(fā)熱量的情況下(在實施目標(biāo)發(fā)熱量的獲取操作的情況下)，使用補(bǔ)償用溫度檢測器50。
而且，補(bǔ)償用溫度檢測器50可自如地以向上延伸的保護(hù)管本體部52的管軸為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，在實施目標(biāo)發(fā)熱量的獲取操作的情況下，使保護(hù)管本體部52以管軸為中心旋轉(zhuǎn)。通過這種方式，各支管軸53A、53B和53C插入到由晶片舟皿17支撐在對應(yīng)高度位置處的半導(dǎo)體晶片之間。
理想的方式是形成將各支管部53A、53B和53C插入到高度位置不同的半導(dǎo)體晶片之間的結(jié)構(gòu)，更理想的是使配設(shè)有熱電偶54的支管部53A、53B和53C的前端部分達(dá)到相當(dāng)于半導(dǎo)體晶片中心位置的位置處。
以圖示為例，將與保護(hù)管51的上端相連的、并沿水平方向(圖3中的左方向)延伸的第1支管部53A配置在應(yīng)處理的半導(dǎo)體晶片中的位于最上部的晶片的上部空間處，將位于用于溫度補(bǔ)償?shù)臏囟葯z測器50最下端的第3支管部53C配置在應(yīng)處理的半導(dǎo)體晶片中的位于最下部的晶片的上部空間處，將位于第1支管部53A和第3支管部53C之間高度方向上的第2支管部53B配置在應(yīng)處理的半導(dǎo)體晶片中的位于中央部的晶片的上部空間處。
以下將對具有上述結(jié)構(gòu)的縱型熱處理裝置對半導(dǎo)體晶片所實施的熱處理進(jìn)行說明。
首先，在裝填區(qū)L處，將移動和裝載半導(dǎo)體晶片以及支撐半導(dǎo)體晶片用的晶片舟皿17載置在舟皿支撐件22A上。此時蓋體20處于最下端的位置處。然后通過升降機(jī)構(gòu)21向上驅(qū)動蓋體20，將晶片舟皿17從下端開口11C搬入到處理容器11內(nèi)。然后用蓋體20使處理容器11的下端開口11C處于氣密的封閉狀態(tài)，并用排氣組件將處理容器11內(nèi)的壓力減壓至預(yù)定壓力，例如6×10-4Pa。在這種情況下，在晶片舟皿17的最上部和最下部的載置部放置模擬的半導(dǎo)體晶片(dummy wafer)。
然后，實施設(shè)定筒狀加熱器30和面狀加熱器32的目標(biāo)發(fā)熱量的目標(biāo)發(fā)熱量獲取操作。即，以補(bǔ)償用溫度檢測器50的保護(hù)管本體部52的管軸為中心，旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償用溫度檢測器50，將各支管部53A、53B和53C插入到高度位置互不相同的半導(dǎo)體晶片之間。然后由控制用溫度檢測器40檢測控制對象溫度，同時為使半導(dǎo)體晶片達(dá)到預(yù)定目標(biāo)加熱溫度，實施設(shè)定筒狀加熱器30和面狀加熱器32的基準(zhǔn)發(fā)熱量的操作。
此后，當(dāng)由控制用溫度檢測器40檢測出的控制對象溫度實質(zhì)上達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)之后，由溫度檢測器40繼續(xù)進(jìn)行溫度檢測。
在此，所謂“實質(zhì)上的穩(wěn)定狀態(tài)”是指由控制用溫度檢測器40得到的控制對象溫度的變動幅度在例如±0.5-1.0℃的范圍內(nèi)。例如，當(dāng)筒狀加熱器30和面狀加熱器32的工作時間經(jīng)過2小時之后，一般都能夠達(dá)到非常穩(wěn)定的狀態(tài)。
而后，將控制用溫度檢測器40的各熱電偶42檢測出的各控制對象溫度，和補(bǔ)償用溫度檢測器50的各熱電偶54檢測出的各控制目標(biāo)溫度輸入到控制部31內(nèi)。當(dāng)用補(bǔ)償用溫度檢測器50檢測出的控制目標(biāo)溫度與應(yīng)處理的半導(dǎo)體晶片的目標(biāo)加熱溫度達(dá)到實質(zhì)上一致的情況下，在控制部31處，對各對應(yīng)高度處的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行對比。
另一方面，在補(bǔ)償用溫度檢測器50檢測出的控制對象溫度與應(yīng)處理的半導(dǎo)體晶片的目標(biāo)加熱溫度未達(dá)到實質(zhì)上一致的場合下，在控制部31處，重復(fù)實施上述步驟，再一次設(shè)定筒狀加熱器30和面狀加熱器32的基準(zhǔn)發(fā)熱量。
例如在控制部31處，對于放置在對應(yīng)于加熱區(qū)域Z1的位置處的半導(dǎo)體晶片，根據(jù)補(bǔ)償用溫度檢測器50檢測出的控制對象溫度和控制用溫度檢測器40檢測出的控制對象溫度之間的溫度差，決定筒狀加熱器30對放置在對應(yīng)于加熱區(qū)域Z1位置處的半導(dǎo)體晶片施加的目標(biāo)發(fā)熱量。
上述操作可以用于其它的加熱區(qū)域Z2、Z3。
然后旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償用溫度檢測器50，使得半導(dǎo)體晶片之間不存在支管部53A、53B和53C。此后，在用旋轉(zhuǎn)驅(qū)動組件23旋轉(zhuǎn)晶片舟皿17的狀態(tài)下，由供氣配管15將合適的處理氣體導(dǎo)入到處理容器11內(nèi)，對半導(dǎo)體晶片進(jìn)行成膜處理。
而后，在由上述縱型熱處理裝置對半導(dǎo)體晶片進(jìn)行熱處理時預(yù)先實施的目標(biāo)發(fā)熱量獲取操作中，可以用補(bǔ)償用溫度檢測器50高精度地檢測出半導(dǎo)體晶片的溫度。由此，為使補(bǔ)償用溫度檢測器50檢測出的控制目標(biāo)溫度與應(yīng)進(jìn)行熱處理的半導(dǎo)體晶片溫度的目標(biāo)加熱溫度實質(zhì)上一致，可根據(jù)補(bǔ)償用溫度檢測器50檢測出的控制對象溫度和控制用溫度檢測器40檢測出的控制對象溫度之間的溫度差，對基準(zhǔn)發(fā)熱量進(jìn)行補(bǔ)償。通過上述方式，可以正確地控制筒狀加熱器30和面狀加熱器32的發(fā)熱量，從而能夠穩(wěn)定地對半導(dǎo)體晶片實施所希望的熱處理。
而且由于在控制用溫度檢測器40檢測出的溫度達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時才實施目標(biāo)發(fā)熱量獲取操作，因此可以確實獲得補(bǔ)償用溫度檢測器50檢測出的控制對象溫度和控制用溫度檢測器40檢測出的控制對象溫度之間正確的溫度差，從而能正確控制筒狀加熱器30和面狀加熱器32的發(fā)熱量。
而且，由于補(bǔ)償用溫度檢測器50上的各支管部53A、53B和53C配置在高度位置互不相同的半導(dǎo)體晶片之間，因此可以對各高度位置獨立地進(jìn)行溫度控制。從而實質(zhì)上在對半導(dǎo)體晶片進(jìn)行熱處理時，不管所配置的半導(dǎo)體晶片的高度位置如何，對于所有半導(dǎo)體晶片都能進(jìn)行實質(zhì)上均一的熱處理，而且使其處于所期望的溫度狀態(tài)。
而且，由于配設(shè)了熱電偶54、54、54的支管部53A、53B和53C的前端部分達(dá)到相當(dāng)于半導(dǎo)體晶片中心位置的位置處，可實質(zhì)上僅檢測從半導(dǎo)體晶片發(fā)出的放射光，因此能夠確實地、高精度地檢測出半導(dǎo)體晶片的溫度。
而且，由于補(bǔ)償用溫度檢測器50的熱電偶54、54、54配設(shè)在支管部53A、53B和53C的內(nèi)部，換言之，由于熱電偶54的金屬線等未暴露在處理容器11內(nèi)的氣體氛圍中，因此能夠確實防止產(chǎn)生如顆粒以及對半導(dǎo)體晶片產(chǎn)生金屬污染等的狀況。本實用新型與在半導(dǎo)體晶片上直接配設(shè)熱電偶、對半導(dǎo)體晶片溫度進(jìn)行檢測的場合相比，在設(shè)定目標(biāo)發(fā)熱量的操作之后不需要對石英夾具進(jìn)行交換和洗凈處理，從而能夠有利地對半導(dǎo)體晶片實施所希望的熱處理。
而且，由于在保護(hù)管51的底端側(cè)部分的四周形成環(huán)狀溝槽58，該環(huán)狀溝槽58嵌合有歧管12，因此具有止檔的功能。因此，即使在使處理容器11處于減壓狀態(tài)下時，也能夠確實防止補(bǔ)償用溫度檢測器50被引入到處理容器11內(nèi)。
在上述方式中，盡管補(bǔ)償用溫度檢測器50的保護(hù)管51內(nèi)為惰性氣體氛圍，也可以采用在保護(hù)管51處于減壓狀態(tài)時，將保護(hù)管51的底端側(cè)部分氣密地密封的結(jié)構(gòu)。
在該場合下，當(dāng)處理容器11內(nèi)部處于減壓狀態(tài)下時，即使保護(hù)管51由于某種原因被損壞時，也可以切實防止其碎片飛散到處理容器11內(nèi)。
控制用溫度檢測器40也可以采用同樣的結(jié)構(gòu)。
將25枚、晶片直徑為200mm的半導(dǎo)體晶片以15.6mm的間距上下分層放置在處理容器(11)內(nèi)中容納的晶片舟皿(17)上，同時在其最上部和最下部放置模擬晶片。此后按照使所有的半導(dǎo)體晶片達(dá)到800℃(目標(biāo)加熱溫度)的目標(biāo)而設(shè)定的基準(zhǔn)發(fā)熱量使筒狀加熱器(30)和面狀加熱器(32)工作。在加熱開始2小時之后，用控制用溫度檢測器(40)和補(bǔ)償用溫度檢測器(50)進(jìn)行溫度檢測，此時控制用溫度檢測器(40)檢測到的控制對象溫度為800℃，補(bǔ)償用溫度檢測器(50)檢測出的控制目標(biāo)溫度為803℃。
此后，為使控制對象溫度為798℃，根據(jù)控制目標(biāo)溫度和控制對象溫度之間的溫度差3℃，通過補(bǔ)償基準(zhǔn)發(fā)熱量來設(shè)定目標(biāo)發(fā)熱量，并用設(shè)定的目標(biāo)發(fā)熱量使筒狀加熱器(30)和面狀加熱器(32)進(jìn)行工作。在該情況下，補(bǔ)償用溫度檢測器(50)檢測出的控制目標(biāo)溫度變成800℃，從而能夠?qū)λ械陌雽?dǎo)體晶片實施所希望的熱處理。圖5顯示的是溫度穩(wěn)定時，控制用溫度檢測器(40)和補(bǔ)償用溫度檢測器(50)的溫度隨時間變化的曲線圖。
以上對本實用新型的實施形式進(jìn)行了說明，但是本實用新型不僅限于上述形式，還可以在其上作出各種變化。
例如設(shè)置在補(bǔ)償用溫度檢測器上的支管數(shù)目、插入支管部的位置及其它結(jié)構(gòu)，都沒有特別的限制，例如在一次處理中，可根據(jù)應(yīng)處理的被處理體數(shù)目，大小(外徑尺寸)等進(jìn)行適當(dāng)?shù)母淖儭?br> 在上述實施例中，雖然補(bǔ)償用溫度檢測器的支管部是以與筒狀加熱器各加熱區(qū)域相對應(yīng)的狀態(tài)進(jìn)行配置的，但是也沒有必要將支管部配置在與筒狀加熱器加熱區(qū)域相對應(yīng)的位置處。
保護(hù)管本體部的前端部分和各支管部配設(shè)的熱電偶數(shù)目和位置也沒有特別的限制，例如一個支管部內(nèi)的多個熱電偶可在支管部內(nèi)以水平方向上互相分離的狀態(tài)進(jìn)行配設(shè)。
此外，可以不對實際應(yīng)處理的被處理體實施獲取目標(biāo)發(fā)熱量的操作，而對模擬的被處理體(模擬晶片)實施該操作即可。
本實用新型的熱處理裝置不限于成膜處理，還適用于進(jìn)行氧化處理、擴(kuò)散處理、退火處理等熱處理裝置。
根據(jù)本實用新型的熱處理方法，在對應(yīng)實施熱處理的被處理體進(jìn)行處理時，在先實施獲取目標(biāo)發(fā)熱量的操作時，可以用配置在被處理體之間的用于溫度補(bǔ)償?shù)臏囟葯z測器高精度地檢測出被處理體的溫度。由此為使用于溫度補(bǔ)償?shù)臏囟葯z測器檢測出的控制目標(biāo)溫度與應(yīng)進(jìn)行熱處理的被處理體的目標(biāo)加熱溫度實質(zhì)上一致，可對應(yīng)于用于溫度補(bǔ)償?shù)臏囟葯z測器檢測出的控制目標(biāo)溫度和用于溫度控制溫度檢測器檢測出的控制對象溫度，對加熱組件的基準(zhǔn)發(fā)熱量進(jìn)行補(bǔ)償。通過這種方式，可以正確地控制加熱組件的發(fā)熱量，從而能對被處理體穩(wěn)定地實施所希望的熱處理。
根據(jù)本實用新型的熱處理裝置，由于切實地實施上述方法，能夠高精度地檢測出被處理體的溫度，從而能夠正確地控制加熱組件的發(fā)熱量，對被處理體穩(wěn)定地實施所希望的熱處理。
權(quán)利要求1.一種熱處理裝置，包括處理容器；容納在處理容器內(nèi)的、高度方向上留有預(yù)定間隔地將多個被處理體保持在成水平狀態(tài)的被處理體保持件；設(shè)置在處理容器外部的加熱組件；設(shè)置在處理容器內(nèi)的用于溫度補(bǔ)償?shù)臏囟葯z測器；其特征在于，用于溫度補(bǔ)償?shù)臏囟葯z測器具有在高度方向上延伸的直管狀保護(hù)管本體部；和從該保護(hù)管本體部分上以在高度方向上彼此隔開的狀態(tài)分別沿著與保護(hù)管本體部的管軸方向正交的方向延伸的多個支管部；在各支管部處配設(shè)有熱電偶；各支管部以插在高度位置彼此不同的被處理體之間的方式進(jìn)行配置；用于溫度補(bǔ)償?shù)臏囟葯z測器的保護(hù)管本體部是按照以管軸為中心可旋轉(zhuǎn)的方式來進(jìn)行設(shè)置的；在用于溫度補(bǔ)償?shù)臏囟葯z測器中，在保護(hù)本體部的底端側(cè)部分，環(huán)繞其四周形成環(huán)狀溝槽。
2.如權(quán)利要求1所述的熱處理裝置，其特征在于，將保護(hù)管本體部的底端側(cè)部分氣密地密封。
專利摘要本實用新型提供一種熱處理裝置，能夠高精度地檢測出被處理體的溫度，從而能夠正確地控制加熱組件的發(fā)熱量，對被處理體穩(wěn)定地實施所希望的熱處理。包括處理容器；將多個被處理體保持在成水平狀態(tài)的被處理體保持件；設(shè)置在處理容器外部的加熱組件；設(shè)置在處理容器內(nèi)的用于溫度補(bǔ)償?shù)臏囟葯z測器；其中，用于溫度補(bǔ)償?shù)臏囟葯z測器具有直管狀保護(hù)管本體部和多個支管部；在各支管部處配設(shè)有熱電偶；各支管部以插在高度位置彼此不同的被處理體之間的方式進(jìn)行配置；用于溫度補(bǔ)償?shù)臏囟葯z測器的保護(hù)管本體部是按照以管軸為中心可旋轉(zhuǎn)的方式來進(jìn)行設(shè)置的；在用于溫度補(bǔ)償?shù)臏囟葯z測器中，在保護(hù)本體部的底端側(cè)部分，環(huán)繞其四周形成環(huán)狀溝槽。
文檔編號H01L21/02GK2591770SQ0228735
公開日2003年12月10日 申請日期2002年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月27日
發(fā)明者牧谷敏幸, 齋藤孝規(guī), 瀧澤剛, 艾克曼香留樹 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社