(57)【要約】【課題】ある方向に沿って延在する容器を冷却する際に、電力消費量を増加させることなく、延在する方向に沿って容器の冷却速度に差が発生することを抑制できる熱処理装置を提供する。【解決手段】処理容器６５と、処理容器６５内で、一の方向に沿って基板を所定の間隔で複数保持可能な基板保持部４４と、処理容器６５を加熱する加熱部６３と、気体を供給する供給部９１と、一の方向に沿って各々が互いに異なる位置に設けられた複数の供給口９２ａとを含み、供給部９１が供給口９２ａの各々を介して処理容器６５に気体を供給することによって処理容器６５を冷却する冷却部９０とを有する。冷却部９０は、供給口９２ａの各々を介して気体を供給する供給流量が独立に制御可能に設けられたものである。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を熱処理する熱処理装置において、
処理容器と、
前記処理容器内で、一の方向に沿って基板を所定の間隔で複数保持可能な基板保持部と、
前記処理容器を加熱する加熱部と、
気体を供給する供給部と、前記一の方向に沿って各々が互いに異なる位置に設けられた複数の供給口とを含み、前記供給部が前記供給口の各々を介して前記処理容器に気体を供給することによって前記処理容器を冷却する冷却部と
を有し、
前記冷却部は、前記供給部が前記供給口の各々を介して気体を供給する供給流量が独立に制御可能に設けられたものである、熱処理装置。
【請求項２】
前記冷却部は、前記処理容器を冷却する際に、前記処理容器の冷却速度が前記一の方向に沿って等しくなるように、前記供給流量が独立に制御可能に設けられたものである、請求項１に記載の熱処理装置。
【請求項３】
前記一の方向に沿って各々が互いに異なる位置に設けられた複数の検出素子を含み、前記処理容器内の前記一の方向に沿った温度分布を検出するための検出部と、
前記処理容器を冷却する際に、前記検出部が検出した検出値に基づいて、前記処理容器の冷却速度が前記一の方向に沿って等しくなるように、前記供給流量を独立に制御する制御部と
を有する、請求項２に記載の熱処理装置。
【請求項４】
前記加熱部は、前記一の方向に沿って各々が互いに異なる位置に設けられた複数の発熱素子を含むものであり、
前記制御部は、前記処理容器を冷却する際に、前記検出値に基づいて、前記処理容器の冷却速度が前記一の方向に沿って等しくなるように、前記発熱素子の各々の発熱量を独立に制御するとともに、前記供給流量を独立に制御するものである、請求項３に記載の熱処理装置。
【請求項５】
前記供給部は、気体を送風する送風機であり、
前記冷却部は、各々が、前記送風機から前記供給口の各々へ供給される気体が流れる各々の流路に設けられた、複数の流量調整弁を含み、
前記制御部は、前記処理容器を冷却する際に、前記検出値に基づいて、前記処理容器の冷却速度が前記一の方向に沿って等しくなるように、前記送風機が気体を送風する風量を制御するとともに、前記流量調整弁の各々の開度を独立に制御することによって、前記供給流量を独立に制御するものである、請求項３又は請求項４に記載の熱処理装置。
【請求項６】
前記処理容器の周囲を覆うように設けられているとともに、前記処理容器の周囲に、排気口を介して内部が排気可能な空間を画成している覆い部材を有し、
前記冷却部は、前記排気口を介して排気されている前記空間の内部に、前記供給口の各々を介して気体を供給することによって前記処理容器を冷却するものであり、
前記覆い部材は、開口部が形成されてなるとともに、前記開口部を介して前記処理容器が前記覆い部材の内部に挿入されてなるものであり、
前記開口部における前記覆い部材と前記処理容器との隙間には、前記隙間を介して前記覆い部材内へ外気が流入することを抑制するための流入抑制部材が設けられている、請求項１から請求項５のいずれかに記載の熱処理装置。
【請求項７】
一の方向に沿って延在する容器の温度を制御する温度制御システムにおいて、
前記容器を加熱する加熱部と、
気体を供給する供給部と、前記一の方向に沿って各々が互いに異なる位置に設けられた複数の供給口とを含み、前記供給部が前記供給口の各々を介して前記容器に気体を供給することによって前記容器を冷却する冷却部と、
前記一の方向に沿って各々が互いに異なる位置に設けられた複数の検出素子を含み、前記容器内の前記一の方向に沿った温度分布を検出するための検出部と、
前記容器を冷却する際に、前記検出部が検出した検出値に基づいて、前記容器の冷却速度が前記一の方向に沿って等しくなるように、前記供給部が前記供給口の各々を介して気体を供給する供給流量を独立に制御する制御部と
を有する、温度制御システム。
【請求項８】
前記加熱部は、前記一の方向に沿って各々が互いに異なる位置に設けられた複数の発熱素子を含むものであり、
前記制御部は、前記容器を冷却する際に、前記検出値に基づいて、前記容器の冷却速度が前記一の方向に沿って等しくなるように、前記発熱素子の各々の発熱量を独立に制御するとともに、前記供給流量を独立に制御するものである、請求項７に記載の温度制御システム。
【請求項９】
前記供給部は、気体を送風する送風機であり、
前記冷却部は、各々が、前記送風機から前記供給口の各々へ供給される気体が流れる各々の流路に設けられた、複数の流量調整弁を含み、
前記制御部は、前記容器を冷却する際に、前記検出値に基づいて、前記容器の冷却速度が前記一の方向に沿って等しくなるように、前記送風機が気体を送風する風量を制御するとともに、前記流量調整弁の各々の開度を独立に制御することによって、前記供給流量を独立に制御するものである、請求項７又は請求項８に記載の温度制御システム。
【請求項１０】
基板を熱処理する熱処理方法において、
処理容器内で、基板保持部により、一の方向に沿って基板を所定の間隔で複数保持した状態で、加熱部により前記処理容器を加熱することによって、前記基板保持部に保持されている基板を熱処理する熱処理工程と、
前記熱処理工程の後、供給部により、前記一の方向に沿って各々が互いに異なる位置に設けられた複数の供給口の各々を介して前記処理容器に気体を供給することによって、前記処理容器を冷却する冷却工程と
を有し、
前記冷却工程は、前記処理容器の冷却速度が前記一の方向に沿って等しくなるように、前記供給部が前記供給口の各々を介して気体を供給する供給流量を独立に制御するものである、熱処理方法。
【請求項１１】
前記冷却工程は、前記一の方向に沿って各々が互いに異なる位置に設けられた複数の検出素子を含み、前記処理容器内の前記一の方向に沿った温度分布を検出するための検出部が検出した検出値に基づいて、前記処理容器の冷却速度が前記一の方向に沿って等しくなるように、前記供給流量を独立に制御するものである、請求項１０に記載の熱処理方法。
【請求項１２】
前記加熱部は、前記一の方向に沿って各々が互いに異なる位置に設けられた複数の発熱素子を含むものであり、
前記冷却工程は、前記検出値に基づいて、前記処理容器の冷却速度が前記一の方向に沿って等しくなるように、前記発熱素子の各々の発熱量を独立に制御するとともに、前記供給流量を独立に制御するものである、請求項１１に記載の熱処理方法。
【請求項１３】
前記供給部は、気体を送風する送風機であり、
前記冷却工程は、前記検出値に基づいて、前記処理容器の冷却速度が前記一の方向に沿って等しくなるように、前記送風機が気体を送風する風量を制御するとともに、各々が、前記送風機から前記供給口の各々へ供給される気体が流れる各々の流路に設けられた、複数の流量調整弁の各々の開度を独立に制御することによって、前記供給流量を独立に制御するものである、請求項１１又は請求項１２に記載の熱処理方法。
【請求項１４】
一の方向に沿って延在する容器の温度を制御する温度制御方法において、
加熱部により前記容器を加熱した後、供給部により、前記一の方向に沿って各々が互いに異なる位置に設けられた複数の供給口の各々を介して前記容器に気体を供給することによって、前記容器を冷却する冷却工程を有し、
前記冷却工程は、前記容器の冷却速度が前記一の方向に沿って等しくなるように、前記供給口の各々を介して気体を供給する供給流量を独立に制御するものである、温度制御方法。
【請求項１５】
前記冷却工程は、前記一の方向に沿って各々が互いに異なる位置に設けられた複数の検出素子を含み、前記容器内の前記一の方向に沿った温度分布を検出するための検出部が検出した検出値に基づいて、前記容器の冷却速度が前記一の方向に沿って等しくなるように、前記供給流量を独立に制御するものである、請求項１４に記載の温度制御方法。
【請求項１６】
前記加熱部は、前記一の方向に沿って各々が互いに異なる位置に設けられた複数の発熱素子を含むものであり、
前記冷却工程は、前記検出値に基づいて、前記容器の冷却速度が前記一の方向に沿って等しくなるように、前記発熱素子の各々の発熱量を独立に制御するとともに、前記供給流量を独立に制御するものである、請求項１５に記載の温度制御方法。
【請求項１７】
前記供給部は、気体を送風する送風機であり、
前記冷却工程は、前記検出値に基づいて、前記容器の冷却速度が前記一の方向に沿って等しくなるように、前記送風機が気体を送風する風量を制御するとともに、各々が、前記送風機から前記供給口の各々へ供給される気体が流れる各々の流路に設けられた、複数の流量調整弁の各々の開度を独立に制御することによって、前記供給流量を独立に制御するものである、請求項１５又は請求項１６に記載の温度制御方法。
【請求項１８】
コンピュータに請求項１０から請求項１３のいずれかに記載の熱処理方法又は請求項１４から請求項１７のいずれかに記載の温度制御方法を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱処理装置、温度制御システム、熱処理方法、温度制御方法及びその熱処理方法又はその温度制御方法を実行させるためのプログラムを記録した記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造においては、例えば半導体ウェハ等の基板に、酸化、拡散、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）などの処理を施すために、各種の処理装置が用いられている。そして、その一つとして、一度に多数枚の被処理基板の熱処理が可能な縦型の熱処理装置が知られている。
【０００３】
熱処理装置には、処理容器と、ボートと、昇降機構と、移載機構とを備えているものがある。ボートは、複数の基板を上下方向に所定の間隔で保持して処理容器に搬入搬出される基板保持部である。昇降機構は、処理容器の下方に形成されたローディングエリアに設けられており、処理容器の開口を閉塞する蓋体の上部にボートを載置した状態で蓋体を上昇下降させて処理容器とローディングエリアとの間でボートを昇降させる。移載機構は、ローディングエリアに搬出されたボートと複数枚の基板を収容する収納容器との間で基板の移載を行う。
【０００４】
また、熱処理装置として、処理容器内でボートに保持されている基板を加熱するヒータと、処理容器を周囲から覆うジャケットを備えているものがある。ジャケットの内側であって処理容器の周囲には、ヒータが設けられているとともに、処理容器を冷却する冷却ガスが流れるための空間が画成されている。そして、例えばヒータにより処理容器内でボートに保持されている基板を加熱して熱処理した後、基板を冷却する際に、冷却ガスを空間に供給することによって、基板の冷却速度を制御するようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−８１４１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような熱処理装置では、基板を熱処理した後、基板を冷却する際に、上下方向に沿って冷却速度に差が発生することがある。
【０００７】
例えば特許文献１に示す例では、冷却ガスは、ジャケットの下端部に設けられた供給口から処理容器とジャケットとの間の空間に供給され、空間を下方から上方に向かって流れ、ジャケットの上端部に設けられた排出口から排出される。そのため、上下方向に沿って処理容器の冷却速度に差が発生し、上下方向に沿って所定の間隔でボートに保持された基板の間で、熱処理の履歴に差が発生し、処理後の基板の品質に差が発生するおそれがある。
【０００８】
冷却速度に差が発生する場合、上下方向に沿って互いに異なる位置にヒータ素子を複数設け、処理容器の冷却速度が上下方向に沿って等しくなるように、それらのヒータ素子の発熱量を独立に制御する方法も考えられる。しかし、冷却速度が他の部分の冷却速度よりも大きい部分に設けられたヒータ素子の発熱量が、他の部分に設けられたヒータの発熱量よりも大きくなるように制御するため、冷却工程における電力消費量が増えるという問題がある。
【０００９】
また、上記した課題は、基板を上下方向に沿って保持する場合に限られず、任意の方向に沿って所定の間隔で保持する場合にも共通する課題である。更に、上記した課題は、基板を熱処理する熱処理容器を冷却する場合に限られず、ある方向に沿って延在する容器を冷却する場合にも共通する課題である。
【００１０】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、ある方向に沿って延在する容器を冷却する際に、電力消費量を増加させることなく、延在する方向に沿って容器の冷却速度に差が発生することを抑制できる熱処理装置、温度制御装置、熱処理方法及び温度制御方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の一実施例によれば、基板を熱処理する熱処理装置において、処理容器と、前記処理容器内で、一の方向に沿って基板を所定の間隔で複数保持可能な基板保持部と、前記処理容器を加熱する加熱部と、気体を供給する供給部と、前記一の方向に沿って各々が互いに異なる位置に設けられた複数の供給口とを含み、前記供給部が前記供給口の各々を介して前記処理容器に気体を供給することによって前記処理容器を冷却する冷却部とを有し、前記冷却部は、前記供給部が前記供給口の各々を介して気体を供給する供給流量が独立に制御可能に設けられたものである、熱処理装置が提供される。
【００１３】
また、本発明の他の一実施例によれば、一の方向に沿って延在する容器の温度を制御する温度制御システムにおいて、前記容器を加熱する加熱部と、気体を供給する供給部と、前記一の方向に沿って各々が互いに異なる位置に設けられた複数の供給口とを含み、前記供給部が前記供給口の各々を介して前記容器に気体を供給することによって前記容器を冷却する冷却部と、前記一の方向に沿って各々が互いに異なる位置に設けられた複数の検出素子を含み、前記処理容器内の前記一の方向に沿った温度分布を検出するための検出部と、前記容器を冷却する際に、前記検出部が検出した検出値に基づいて、前記容器の冷却速度が前記一の方向に沿って等しくなるように、前記供給部が前記供給口の各々を介して気体を供給する供給流量を独立に制御する制御部とを有する、温度制御システムが提供される。
【００１４】
また、本発明の他の一実施例によれば、基板を熱処理する熱処理方法において、処理容器内で、基板保持部により、一の方向に沿って基板を所定の間隔で複数保持した状態で、加熱部により前記処理容器を加熱することによって、前記基板保持部に保持されている基板を熱処理する熱処理工程と、前記熱処理工程の後、供給部により、前記一の方向に沿って各々が互いに異なる位置に設けられた複数の供給口の各々を介して前記処理容器に気体を供給することによって、前記処理容器を冷却する冷却工程とを有し、前記冷却工程は、前記処理容器の冷却速度が前記一の方向に沿って等しくなるように、前記供給部が前記供給口の各々を介して気体を供給する供給流量を独立に制御するものである、熱処理方法が提供される。
【００１５】
また、本発明の他の一実施例によれば、一の方向に沿って延在する容器の温度を制御する温度制御方法において、加熱部により前記容器を加熱した後、供給部により、前記一の方向に沿って各々が互いに異なる位置に設けられた複数の供給口の各々を介して前記容器に気体を供給することによって、前記容器を冷却する冷却工程を有し、前記冷却工程は、前記容器の冷却速度が前記一の方向に沿って等しくなるように、前記供給口の各々を介して気体を供給する供給流量を独立に制御するものである、温度制御方法が提供される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ある方向に沿って延在する容器を冷却する際に、電力消費量を増加させることなく、延在する方向に沿って容器の冷却速度に差が発生することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施の形態に係る熱処理装置を概略的に示す縦断面図である。
【図２】ローディングエリアを概略的に示す斜視図である。
【図３】ボートの一例を概略的に示す斜視図である。
【図４】熱処理炉の構成の概略を示す断面図である。
【図５】実施の形態に係る熱処理装置を用いた熱処理方法における各工程の手順を説明するためのフローチャートである。
【図６】実施例１における、各単位領域での温度と時間との関係を示すグラフである。
【図７】比較例１における、各単位領域での温度と時間との関係を示すグラフである。
【図８】比較例２における、各単位領域での温度と時間との関係を示すグラフである。
【図９】流入抑制部材を設置した場合における、処理容器内温度センサが検出した温度のうち、最も高い検出温度と、最も低い検出温度の差と時間との関係を示すグラフの一例である。
【図１０】流入抑制部材を設置しない場合における、処理容器内温度センサが検出した温度のうち、最も高い検出温度と、最も低い検出温度の差と時間との関係を示すグラフの一例である。
【図１１】第１のモードを行ったときの、処理容器内温度センサが検出した温度と時間との関係を示すグラフである。
【図１２】第１のモードを行ったときの、送風機の出力及びヒータの出力と時間との関係を示すグラフである。
【図１３】第２のモードを行ったときの、処理容器内温度センサが検出した温度と時間との関係を示すグラフである。
【図１４】第２のモードを行ったときの、送風機の出力及びヒータの出力と時間との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、本発明を実施するための形態について図面と共に説明する。
【００１９】
最初に、本発明の実施の形態に係る熱処理装置について説明する。熱処理装置１０は、後述する縦型の熱処理炉６０を備えており、ウェハＷをボートに縦方向に沿って所定の間隔で保持、一度に多数枚収容し、収容したウェハＷに対して酸化、拡散、減圧ＣＶＤ等の各種の熱処理を施すことができる。以下では、例えば水蒸気よりなる処理ガスを、後述する処理容器６５内に設置されている基板に供給することによって、基板の表面を酸化処理する熱処理装置に適用した例について説明する。
【００２０】
図１は、本実施の形態に係る熱処理装置１０を概略的に示す縦断面図である。図２は、ローディングエリア４０を概略的に示す斜視図である。図３は、ボート４４の一例を概略的に示す斜視図である。
【００２１】
熱処理装置１０は、載置台（ロードポート）２０、筐体３０、及び制御部１００を有する。
【００２２】
載置台（ロードポート）２０は、筐体３０の前部に設けられている。筐体３０は、ローディングエリア（作業領域）４０及び熱処理炉６０を有する。ローディングエリア４０は、筐体３０内の下方に設けられており、熱処理炉６０は、筐体３０内であってローディングエリア４０の上方に設けられている。また、ローディングエリア４０と熱処理炉６０との間には、ベースプレート３１が設けられている。
【００２３】
載置台（ロードポート）２０は、筐体３０内へのウェハＷの搬入搬出を行うためのものである。載置台（ロードポート）２０には、収納容器２１、２２が載置されている。収納容器２１、２２は、前面に図示しない蓋を着脱可能に備えた、複数枚例えば５０枚程度のウェハＷを所定の間隔で収納可能な密閉型収納容器（フープ）である。
【００２４】
また、載置台２０の下方には、後述する移載機構４７により移載されたウェハＷの外周に設けられた切欠部（例えばノッチ）を一方向に揃えるための整列装置（アライナ）２３が設けられていてもよい。
【００２５】
ローディングエリア（作業領域）４０は、収納容器２１、２２と後述するボート４４との間でウェハＷの移載を行い、ボート４４を処理容器６５内に搬入（ロード）し、ボート４４を処理容器６５から搬出（アンロード）するためのものである。ローディングエリア４０には、ドア機構４１、シャッター機構４２、蓋体４３、ボート４４、基台４５ａ、４５ｂ、昇降機構４６、及び移載機構４７が設けられている。
【００２６】
なお、蓋体４３及びボート４４は、本発明における基板保持部に相当する。
【００２７】
ドア機構４１は、収納容器２１、２２の蓋を取外して収納容器２１、２２内をローディングエリア４０内に連通開放するためのものである。
【００２８】
シャッター機構４２は、ローディングエリア４０の上方に設けられている。シャッター機構４２は、蓋体４３を開けているときに、後述する炉口６８ａから高温の炉内の熱がローディングエリア４０に放出されるのを抑制ないし防止するために炉口６８ａを覆う（又は塞ぐ）ように設けられている。
【００２９】
蓋体４３は、保温筒４８及び回転機構４９を有する。保温筒４８は、蓋体４３上に設けられている。保温筒４８は、ボート４４が蓋体４３側との伝熱により冷却されることを防止し、ボート４４を保温するためのものである。回転機構４９は、蓋体４３の下部に取り付けられている。回転機構４９は、ボート４４を回転するためのものである。回転機構４９の回転軸は蓋体４３を気密に貫通し、蓋体４３上に配置された図示しない回転テーブルを回転するように設けられている。
【００３０】
昇降機構４６は、ボート４４のローディングエリア４０から処理容器６５に対する搬入、搬出に際し、蓋体４３を昇降駆動する。そして、昇降機構４６により上昇させられた蓋体４３が処理容器６５内に搬入されているときに、蓋体４３は、後述する炉口６８ａに当接して炉口６８ａを密閉するように設けられている。そして、蓋体４３に載置されているボート４４は、処理容器６５内でウェハＷを水平面内で回転可能に保持することができる。
【００３１】
なお、熱処理装置１０は、ボート４４を複数有していてもよい。以下、本実施の形態では、図２を参照し、ボート４４を２つ有する例について説明する。
【００３２】
ローディングエリア４０には、ボート４４ａ、４４ｂが設けられている。そして、ローディングエリア４０には、基台４５ａ、４５ｂ及びボート搬送機構４５ｃが設けられている。基台４５ａ、４５ｂは、それぞれボート４４ａ、４４ｂが蓋体４３から移載される載置台である。ボート搬送機構４５ｃは、ボート４４ａ、４４ｂを、蓋体４３から基台４５ａ、４５ｂに移載するためのものである。
【００３３】
ボート４４ａ、４４ｂは、例えば石英製であり、大口径例えば直径３００ｍｍのウェハＷを水平状態で上下方向に所定の間隔（ピッチ幅）で搭載するようになっている。ボート４４ａ、４４ｂは、例えば図３に示すように、天板５０と底板５１の間に複数本例えば３本の支柱５２を介設してなる。支柱５２には、ウェハＷを保持するための爪部５３が設けられている。また、支柱５２と共に補助柱５４が適宜設けられていてもよい。
【００３４】
移載機構４７は、収納容器２１、２２とボート４４ａ、４４ｂの間でウェハＷの移載を行うためのものである。移載機構４７は、基台５７、昇降アーム５８、及び、複数のフォーク（移載板）５９を有する。基台５７は、昇降及び旋回可能に設けられている。昇降アーム５８は、ボールネジ等により上下方向に移動可能（昇降可能）に設けられ、基台５７は、昇降アーム５８に水平旋回可能に設けられている。
【００３５】
図４は、熱処理炉６０の構成の概略を示す断面図である。
【００３６】
熱処理炉６０は、例えば、複数枚の被処理基板例えば薄板円板状のウェハＷを収容して所定の熱処理を施すための縦型炉とすることができる。
【００３７】
熱処理炉６０は、ジャケット６２、ヒータ６３、空間６４、処理容器６５を備えている。
【００３８】
処理容器６５は、ボート４４に保持されたウェハＷを収納して熱処理するためのものである。処理容器６５は、例えば石英製であり、縦長の形状を有している。
【００３９】
処理容器６５は、下部のマニホールド６８を介してベースプレート６６に支持されている。また、マニホールド６８から処理容器６５へは、インジェクタ７１を通して処理ガスが供給される。インジェクタ７１は、ガス供給源７２と接続されている。また、処理容器６５に供給された処理ガスやパージガスは、排気ポート７３を通して減圧制御が可能な真空ポンプを備えた排気系７４に接続されている。
【００４０】
前述したように、蓋体４３は、ボート４４が処理容器６５内に搬入されているときに、マニホールド６８下部の炉口６８ａを閉塞する。前述したように、蓋体４３は、昇降機構４６により昇降移動可能に設けられており、蓋体４３の上部には保温筒４８が載置されており、保温筒４８の上部には、ウェハＷを多数枚上下方向に所定の間隔で搭載するボート４４が設けられている。
【００４１】
ジャケット６２は、処理容器６５の周囲を覆うように設けられているとともに、処理容器６５の周囲に空間６４を画成している。処理容器６５が円筒形状を有しているため、ジャケット６２も、円筒形状を有している。ジャケット６２は、ベースプレート６６に支持されており、ベースプレート６６には、処理容器６５を下方から上方へ挿入するための開口部６７が形成されている。ジャケット６２の内側であって、空間６４の外側には、例えばグラスウールよりなる断熱材６２ａが設けられていてもよい。
【００４２】
なお、ジャケット６２は、本発明における覆い部材に相当する。
【００４３】
本実施の形態では、開口部６７におけるジャケット６２と処理容器６５との隙間には、隙間を介してジャケット６２の外部から空間６４への空気の流入を抑制するための流入抑制部材６７ａを設けることが好ましい。流入抑制部材６７ａとして、例えばグラスウールを用いることができる。これにより、後述するように、空間６４内の圧力が外部の圧力（大気圧）よりも低圧になったときも、空間６４内の気体の温度よりも低い外部の空気が開口部６７を介して空間６４内に流入し、縦方向に温度差が発生することを抑制できる。
【００４４】
また、空間６４には、空間６４の内圧の大気圧に対する差圧を計測するための差圧計７５が設けられていてもよい。空間６４の内圧の大気圧に対する差圧を計測するために、差圧計７５は、空間６４であって開口部６７付近の部分に連通するように設けられていることが好ましい。
【００４５】
ヒータ６３は、処理容器６５の周囲を覆うように設けられており、処理容器６５を加熱するとともに、ボート４４に保持されたウェハＷ、すなわち処理容器６５内の被加熱物を加熱するためのものである。ヒータ６３は、ジャケット６２の内側であって空間６４の外側に設けられている。ヒータ６３は、例えばカーボンワイヤ等の発熱抵抗体よりなり、空間６４の内部を流れる気体の温度を制御するとともに、処理容器６５内を所定の温度例えば５０〜１２００℃に加熱制御可能である。ヒータ６３は、処理容器６５及びウェハＷを加熱する加熱部として機能する。
【００４６】
空間６４及び処理容器６５内の空間は、縦方向に沿って複数の単位領域、例えば１０の単位領域Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ａ６、Ａ７、Ａ８、Ａ９、Ａ１０に分割されている。そして、ヒータ６３も、上下方向に沿って単位領域と１対１に対応するように、６３−１、６３−２、６３−３、６３−４、６３−５、６３−６、６３−７、６３−８、６３−９、６３−１０に分割されている。ヒータ６３−１〜６３−１０の各々は、例えばサイリスタよりなるヒータ出力部８６により、単位領域Ａ１〜Ａ１０の各々に対応して独立に出力を制御できるように構成されている。ヒータ６３−１〜６３−１０は、本発明における発熱素子に相当する。
【００４７】
なお、本実施の形態では、空間６４及び処理容器６５内の空間を上下方向に沿って１０の単位領域に分割した例について説明するが、単位領域の分割数は１０に限られず、空間６４は１０以外の数により分割されてもよい。また、本実施の形態では均等に分割しているが、これに限らず、温度変化の大きい開口部６７付近を細かい領域に分割しても良い。
【００４８】
また、ヒータ６３は、縦方向に沿って各々が互いに異なる位置に設けられていればよい。従って、ヒータ６３は、単位領域Ａ１〜Ａ１０の各々に１対１に対応して設けられていなくてもよい。
【００４９】
空間６４には、単位領域Ａ１〜Ａ１０の各々に対応して温度を検出するためのヒータ温度センサＡｏ１〜Ａｏ１０が設けられている。また、処理容器６５内の空間にも、単位領域Ａ１〜Ａ１０の各々に対応して温度を検出するための処理容器内温度センサＡｉ１〜Ａｉ１０が設けられている。ヒータ温度センサＡｏ１〜Ａｏ１０及び処理容器内温度センサＡｉ１〜Ａｉ１０は、縦方向に沿った温度分布を検出するために温度を検出する検出部として機能する。
【００５０】
ヒータ温度センサＡｏ１〜Ａｏ１０からの検出信号、及び、処理容器内温度センサＡｉ１〜Ａｉ１０からの検出信号は、それぞれライン８１、８２を通して制御部１００に導入される。検出信号が導入された制御部１００では、ヒータ出力部８６の設定値を計算し、計算した設定値をヒータ出力部８６に入力する。そして、設定値が入力されたヒータ出力部８６は、入力された設定値をヒータ出力ライン８７及びヒータ端子８８を介してヒータ６３−１〜６３−１０の各々へ出力する。例えばＰＩＤ制御によりヒータ出力部８６の設定値を計算することによって、制御部１００は、ヒータ出力部８６のヒータ６３−１〜６３−１０の各々への出力、すなわちヒータ６３−１〜６３−１０の各々の発熱量を制御する。
【００５１】
なお、ヒータ温度センサＡｏ及び処理容器内温度センサＡｉは、処理容器６５内の縦方向に沿った温度分布を検出するために、縦方向に沿って各々が互いに異なる位置に設けられていればよい。従って、ヒータ温度センサＡｏ及び処理容器内温度センサＡｉは、単位領域Ａ１〜Ａ１０の各々に１対１に対応して設けられていなくてもよい。
【００５２】
また、図４に示すように、ウェハＷとともにロード・アンロードされる可動温度センサＡｐ１〜Ａｐ１０が設けられていてもよく、可動温度センサＡｐ１〜Ａｐ１０からの検出信号が、ライン８３を通して制御部１００に導入されるようにしてもよい。
【００５３】
本実施の形態では、熱処理炉６０は、処理容器６５を冷却するための冷却機構９０を備えている。
【００５４】
冷却機構９０は、送風機（ブロワ）９１、送風管９２、分岐部９３及び排気管９４を有する。
【００５５】
送風機（ブロワ）９１は、ヒータ６３が設けられている空間６４内に、例えば空気よりなる冷却ガスを送風して処理容器６５を冷却するためのものである。
【００５６】
送風管９２は、送風機９１からの冷却ガスをヒータ６３に送るためのものである。送風管９２は、分岐部９３を介して単位領域Ａ１〜Ａ１０の各々に対応する送風管９２−１、９２−２、９２−３、９２−４、９２−５、９２−６、９２−７、９２−８、９２−９、９２−１０に分岐される。空間６４には、単位領域Ａ１〜Ａ１０の各々に対応する部分へ冷却ガスを噴出する噴出孔９２ａ−１〜９２ａ−１０が設けられており、分岐された送風管９２−１〜９２−１０の各々は、噴出孔９２ａ−１〜９２ａ−１０の各々に接続されている。すなわち、冷却ガスは、噴出孔９２ａ−１〜９２ａ−１０の各々を介して空間６４に供給される。図４に示す例では、送風管９２−１〜９２−１０の各々及び噴出孔９２ａ−１〜９２ａ−１０の各々は、縦方向に沿って設けられている。
【００５７】
なお、噴出孔９２ａは、本発明における供給口に相当する。
【００５８】
排気管９４は、空間６４内の空気を排出するためのものである。空間６４には、冷却ガスを空間６４から排気するための排気口９４ａが設けられており、排気管９４は、一端が排気口９４ａに接続されている。
【００５９】
また、図４に示すように、排気管９４の途中に熱交換器９５を設けるとともに、排気管９４の他端を送風機９１の吸引側に接続してもよい。そして、排気管９４により排気した冷却ガスを工場排気系に排出せずに、熱交換器９５で熱交換した後、送風機９１に戻し、循環使用するようにしてもよい。また、その場合、図示しないエアフィルタを介して循環させてもよい。あるいは、空間６４から排出された冷却ガスは、排気管９４から熱交換器９５を介して工場排気系に排出されるようになってもよい。
【００６０】
送風機（ブロワ）９１は、制御部１００からの出力信号により、例えばインバータよりなる電力供給部９１ａから供給される電力を制御することによって、送風機９１の風量を制御できるように構成されている。
【００６１】
ヒータ温度センサＡｏ１〜Ａｏ１０からの検出信号、及び、処理容器内温度センサＡｉ１〜Ａｉ１０からの検出信号が制御部１００に導入されたときは、制御部１００は、電力供給部９１ａの設定値を計算し、計算した設定値を電力供給部９１ａに入力する。そして、設定値が入力された電力供給部９１ａは、入力された設定値を、送風機出力ライン９１ｂを介して送風機９１へ出力する。このようにして、制御部１００は、送風機９１の風量を制御する。
【００６２】
本実施の形態では、送風管９２−１〜９２−１０の各々には、バルブ９７（９７−１〜９７−１０）が設けられている。バルブ９７−１〜９７−１０の各々は、開度が独立に制御可能に設けられている。バルブ９７−１〜９７−１０は、流量制御弁として機能するものであり、送風管９２−１〜９２−１０の各々は、流量が独立に制御可能に設けられている。すなわち、噴出孔９２ａ−１〜９２ａ−１０の各々を介して空間６４に供給される冷却ガスの流量が独立に制御可能に設けられている。
【００６３】
バルブ９７−１〜９７−１０は、開度を予め手動バルブ等により調整した上で用いるものであってもよく、あるいは、図４に示すように、例えばモータバルブ等のように、開度をバルブ制御部９８からの制御信号により制御するものであってもよい。
【００６４】
図４に示す例では、バルブ９７−１〜９７−１０は、バルブ制御部９８により制御可能に構成されている。ヒータ温度センサＡｏ１〜Ａｏ１０からの検出信号、又は、処理容器内温度センサＡｉ１〜Ａｉ１０からの検出信号が導入された制御部１００では、バルブ制御部９８の設定値を計算し、計算した設定値をバルブ制御部９８に入力する。そして、設定値が入力されたバルブ制御部９８は、入力された設定値を、バルブ出力ライン９９を介してバルブ９７−１〜９７−１０へ出力する。このようにして、制御部１００は、バルブ９７−１〜９７−１０の開度を制御することによって、噴出孔９２ａ−１〜９２ａ−１０の各々を介して供給される冷却ガスの流量を制御する。
【００６５】
なお、送風機９１の風量を制御するとともに、バルブ９７−１〜９７−１０の開度を制御することによって、噴出孔９２ａ−１〜９２ａ−１０の各々を介して供給される冷却ガスの流量を制御するようにしてもよい。
【００６６】
また、送風管９２、噴出孔９２ａ及びバルブ９７は、縦方向に沿って各々が互いに異なる位置に設けられていればよい。従って、送風管９２、噴出孔９２ａ及びバルブ９７は、単位領域Ａ１〜Ａ１０の各々に１：１に対応して設けられていなくてもよい。
【００６７】
制御部１００は、例えば、図示しない演算処理部、記憶部及び表示部を有する。演算処理部は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を有するコンピュータである。記憶部は、演算処理部に、各種の処理を実行させるためのプログラムを記録した、例えばハードディスクにより構成されるコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。表示部は、例えばコンピュータの画面よりなる。演算処理部は、記憶部に記録されたプログラムを読み取り、そのプログラムに従って、熱処理装置を構成する各部に制御信号を送り、後述するような熱処理を実行する。
【００６８】
また、制御部１００には、処理容器６５内の被加熱物であるウェハＷの温度が効率よく設定温度（所定温度）に収束するように、ヒータ６３に供給する電力と送風機９１に供給する電力とを制御するためのプログラム（シーケンス）が組み込まれている。また、このプログラムは、ヒータ出力部８６がヒータ６３に供給する電力と、電力供給部９１ａが送風機９１に供給する電力とを制御するとともに、バルブ制御部９８がバルブ９７の開度を制御するものであってもよい。
【００６９】
次に、本実施の形態に係る熱処理装置を用いた熱処理方法について説明する。
【００７０】
図５は、本実施の形態に係る熱処理装置を用いた熱処理方法における各工程の手順を説明するためのフローチャートである。
【００７１】
実施の形態（実施例）では、処理開始後、ステップＳ１１として、処理容器６５内にウェハＷを搬入する（搬入工程）。図１に示した熱処理装置１０の例では、例えばローディングエリア４０において、移載機構４７により収納容器２１からボート４４ａへウェハＷを搭載し、ウェハＷを搭載したボート４４ａをボート搬送機構４５ｃにより蓋体４３に載置することができる。そして、ボート４４ａを載置した蓋体４３を昇降機構４６により上昇させて処理容器６５内に挿入することにより、ウェハＷを搬入することができる。
【００７２】
次に、ステップＳ１２では、処理容器６５の内部を減圧する（減圧工程）。排気系７４の排気能力又は排気系７４と排気ポート７３との間に設けられている図示しない流量調整バルブを調整することにより、排気ポート７３を介して処理容器６５を排気する排気量を増大させる。そして、処理容器６５の内部を所定圧力に減圧する。
【００７３】
次に、ステップＳ１３では、ウェハＷの温度を、ウェハＷを熱処理するときの所定温度（熱処理温度）まで上昇させる（リカバリ工程）。
【００７４】
ボート４４ａを処理容器６５の内部に搬入した直後は、処理容器６５に設けられた温度、すなわち例えば可動温度センサＡｐ１〜Ａｐ１０の温度は、室温近くまで下がっている。そのため、ヒータ６３に電力を供給することによって、ボート４４ａに搭載されているウェハＷの温度を熱処理温度まで上昇させる。
【００７５】
本実施の形態では、後述するステップＳ１５（冷却工程）と同様に、ヒータ６３の加熱量と冷却機構９０の冷却量とをバランスさせることにより、ウェハＷの温度が熱処理温度に収束するように、制御してもよい。
【００７６】
次に、ステップＳ１４では、ヒータ６３により加熱することによって、ボート４４に保持されているウェハＷを熱処理する（熱処理工程）。
【００７７】
ボート４４により、縦方向に沿ってウェハＷを所定の間隔で複数保持し、ヒータ６３により処理容器６５を加熱することによって、ウェハＷの温度を所定温度に保持する。この状態で、ガス供給源７２からインジェクタ７１を介して処理ガスを処理容器６５内に供給し、ウェハＷ表面を熱処理する。例えば水蒸気ガスよりなる処理ガスを供給してウェハＷの表面を酸化する。また、ウェハＷの熱処理としては、酸化処理に限られず、拡散、減圧ＣＶＤ等の各種の熱処理を行ってもよい。
【００７８】
次に、ステップＳ１５では、冷却機構９０により、複数の噴出孔９２ａ−１〜９２ａ−１０の各々を介して空間６４に冷却ガスを供給することによって、処理容器６５を冷却し、ウェハＷの温度を熱処理温度から下降させる（冷却工程）。このとき、送風機９１により供給される冷却ガスが、流量が独立に制御可能に設けられてなる複数の送風管９２の噴出孔９２ａの各々を介して空間６４に供給されることによって、熱処理したウェハＷを冷却する。
【００７９】
ヒータ温度センサＡｏ１〜Ａｏ１０からの検出信号、及び、処理容器内温度センサＡｉ１〜Ａｉ１０からの検出信号を制御部１００に導入する。検出信号が導入された制御部１００は、ヒータ出力部８６の設定値、電力供給部９１ａの設定値及びバルブ制御部９８の設定値を計算し、計算した設定値を、ヒータ出力部８６、電力供給部９１ａ及びバルブ制御部９８に入力する。設定値が入力されたヒータ出力部８６は、入力された設定値を、ヒータ出力ライン８７を介してヒータ６３−１〜６３−１０の各々へ出力する。また、設定値が入力された電力供給部９１ａは、入力された設定値を、送風機出力ライン９１ｂを介して送風機９１へ出力する。また、設定値が入力されたバルブ制御部９８は、入力された設定値を、バルブ出力ライン９９を介してバルブ９７−１〜９７−１０へ出力する。
【００８０】
なお、検出信号は、本発明における検出値に相当する。
【００８１】
このとき、処理容器内温度センサＡｉ又はヒータ温度センサＡｏが検出する検出信号に基づいて、処理容器６５の冷却速度が縦方向に沿って等しくなるように、噴出孔９２ａ−１〜９２ａ−１０の各々から供給される冷却ガスの流量を独立に制御する。例えば、処理容器内温度センサＡｉ１〜Ａｉ１０又はヒータ温度センサＡｏ１〜Ａｏ１０の各々が検出する温度の時間変化率が互いに等しくなるように、噴出孔９２ａ−１〜９２ａ−１０の各々から空間６４に供給される冷却ガスの流量を独立に制御する。このような制御を行うことによって、各ウェハＷの冷却速度すなわち温度の時間変化率が互いに等しくなるようにすることができる。また、冷却工程を開始する際の各ウェハＷの温度が等しい場合には、処理容器内温度センサＡｉ又はヒータ温度センサＡｏの各々が検出する温度の時間変化率を等しくすることによって、冷却工程の各時点における各ウェハＷの温度を均一にすることができる。
【００８２】
また、処理容器内温度センサＡｉ又はヒータ温度センサＡｏの各々が検出する温度の時間変化率が互いに等しくなるように、送風機９１の風量を制御するとともに、バルブ９７−１〜９７−１０の各々の開度を独立に制御してもよい。
【００８３】
なお、ステップＳ１５（冷却工程）を行う際に、予めプログラムに記録された温度と時間との関係を示す冷却曲線に基づいて、バルブ９７−１〜９７−１０の各々の開度をリアルタイムで独立に制御してもよい。又は、ステップＳ１４（熱処理工程）の後、ステップＳ１５（冷却工程）を行う前に、バルブ９７−１〜９７−１０の各々の開度を独立に制御しておき、ステップＳ１５（冷却工程）では送風機９１の風量を制御するようにしてもよい。あるいは、予めステップＳ１１の工程を開始する前に、バルブ９７−１〜９７−１０の各々の開度を独立に制御しておき、ステップＳ１５（冷却工程）では送風機９１の風量を制御するようにしてもよい。
【００８４】
次に、ステップＳ１６では、処理容器６５の内部を大気圧に復圧する（復圧工程）。排気系７４の排気能力又は排気系７４と排気ポート７３との間に設けられている図示しない流量調整バルブを調整することにより、処理容器６５を排気する排気量を減少させ、例えば窒素（Ｎ２）パージガスを導入して処理容器６５の内部を大気圧に復圧する。
【００８５】
次に、ステップＳ１７では、処理容器６５からウェハＷを搬出する（搬出工程）。図１に示した熱処理装置１０の例では、例えばボート４４ａを載置した蓋体４３を昇降機構４６により下降させて処理容器６５内からローディングエリア４０に搬出することができる。そして、移載機構４７により、搬出した蓋体４３に載置されているボート４４ａから収納容器２１へウェハＷを移載することによって、ウェハＷを処理容器６５から搬出することができる。そして、ウェハＷを処理容器６５から搬出することによって、熱処理作業は終了する。
【００８６】
なお、複数のバッチについて連続して熱処理作業を行うときは、更に、ローディングエリア４０において、移載機構４７により収納容器２１からウェハＷをボート４４へ移載し、再びステップＳ１１に戻り、次のバッチの熱処理作業を行う。
【００８７】
［第１の実施形態］
第１の実施形態では、実際にウェハを保持したボート４４を処理容器６５内に搬入し、ステップＳ１５（冷却工程）を行ったときの各単位領域における温度を測定し、各単位領域における温度差の評価を行ったので、その評価結果について説明する。
【００８８】
実施例１として、最も開口部６７側のバルブ９７−１の開度を予め５０％とし、他のバルブ９７−２〜９７−１０の開度を予め１００％とした状態で、ステップＳ１５（冷却工程）の一例として、８００℃から４００℃までの冷却を行った。また、比較例１として、全てのバルブ９７−１〜９７−１０の開度を予め１００％とした状態で、実施例１と同様に、８００℃から４００℃までの冷却を行った。なお、実施例１及び比較例１では、差圧計７５により計測した空間６４の大気圧に対する差圧は略０であり、空間６４の内圧は略大気圧に等しかった。
【００８９】
図６及び図７は、それぞれ実施例１及び比較例１における、各単位領域での温度と時間との関係を示すグラフである。図６及び図７では、図示を容易にするため、処理容器内温度センサＡｉ１〜Ａｉ１０が検出した温度のうち、最も高い検出温度と、最も低い検出温度のみを示している。
【００９０】
また、実施例１及び比較例１における、温度の時間変化率（以下、「冷却速度」という。）、冷却開始後１２分の時刻における最も高い検出温度と最も低い検出温度との差（以下、「面間温度差」という。）を、表１に示す。
【００９１】
【表１】
2013062361.tif 000003
表１に示すように、実施例１と比較例１では、冷却速度は略等しい。また、実施例１における冷却開始後１２分の時刻における面間温度差は１８．３℃であり、比較例１における同時刻における最大温度差４３．３℃よりも小さい。従って、実施例１によれば、縦方向に沿った冷却速度の差が発生することを抑制することができる。
【００９２】
比較例１のように冷却速度の差が発生する場合でも、各単位領域におけるヒータ６３の出力の差を大きくすることによって、各単位領域における冷却速度が等しくなるように制御することはできる。しかし、そのためには、冷却速度が大きな単位領域におけるヒータ６３の出力を、他の単位領域におけるヒータ６３の出力よりも大きくする必要がある。従って、全体としての電力消費量が増加するおそれがある。
【００９３】
一方、本実施の形態では、各単位領域におけるバルブ９７の開度を独立に制御し、各単位領域における噴出孔９２ａを介して供給される冷却ガスの流量を独立に制御する。これにより、各単位領域におけるヒータ６３の出力の差を大きくしなくても、各単位領域における冷却速度が等しくなるように制御することができる。
【００９４】
更に、比較例２として、流入抑制部材６７ａを取り去った状態で、かつ、差圧計７５により計測した空間６４の大気圧に対する差圧が−１１Ｐａであるときに、比較例１と同様に、８００℃から４００℃までの冷却を行った。図８は、比較例２における、各単位領域での温度と時間との関係を示すグラフである。図８では、図示を容易にするため、処理容器内温度センサＡｉ１〜Ａｉ１０が検出した温度のうち、最も高い検出温度と、最も低い検出温度のみを示している。また、比較例２における、冷却速度、面間温度差も、表１に示す。
【００９５】
表１に示すように、比較例２では、冷却速度は略等しい。また、比較例２における冷却開始後１２分の時刻における面間温度差は９２．３℃であり、比較例１における同時刻における面間温度差４３．３℃よりも大きい。従って、空間６４の内圧の大気圧に対する差圧が負圧になると、面間温度差が大きくなる。これは、例えば、負圧となった空間６４に開口部６７から室温に近い外気が流入するため、開口部６７付近において冷却速度が大きくなるためと考えられる。
【００９６】
［第２の実施形態］
第２の実施形態では、流入抑制部材６７ａを設置することの効果について評価を行ったので、その評価結果について説明する。
【００９７】
図９及び図１０は、流入抑制部材６７ａの効果を説明するための図であって、処理容器内温度センサＡｉ１〜Ａｉ１０が検出した温度のうち、最も高い検出温度と、最も低い検出温度の差（以下、面間温度差と呼ぶ）と時間との関係を示すグラフである。
【００９８】
図９（ａ）では、流入抑制部材６７ａを設置し、空間６４の大気圧に対する差圧が−２１６Ｐａ又は−３３３Ｐａの状態で、５７０℃から３００℃までの冷却（ステップＳ１５）を行った。
【００９９】
一方、図１０では、流入抑制部材６７ａを設置せず、空間６４の大気圧に対する差圧が−１６１Ｐａ又は−２１０Ｐａの状態で、５７０℃から３００℃までの冷却（ステップＳ１５）を行った。
【０１００】
図９の条件では、開口部６７におけるジャケット６２と処理容器６５との隙間に流入抑制部材６７ａを設けている。そのため、空間６４の内圧が変化した場合においても、各時間における、面間温度差の変化が小さい。一方、図１０の条件では、開口部６７におけるジャケット６２と処理容器６５との隙間に流入抑制部材６７ａを設けていない。そのため、空間６４の内圧が変化した場合における、各時間における、面間温度差の変化が大きい。
【０１０１】
通常、空間６４の内圧が変化した場合、空間６４の大気圧に対する負の差圧の絶対値が大きくなるにつれ、開口部６７から空間６４へと流入する外気が多くなるため、図１０に示すように、面間温度差が大きくなる。しかしながら、図９において流入抑制部材６７ａを設置したことにより、空間６４の内圧が大気圧に対して負圧となった場合でも、開口部６７から空間６４への、室温に近い外気の流入を、効果的に抑制できたと考えられる。
【０１０２】
したがって、流入抑制部材６７ａを、本発明の供給部が供給口の各々を介して気体を供給する供給流量が独立に制御可能な熱処理装置に設置することにより、より容易に、各単位領域における冷却速度が等しくなるよう制御することができる。
【０１０３】
［第３の実施形態］
更に、本実施の形態に係る熱処理方法として、冷却工程において、処理容器内温度センサＡｉ又はヒータ温度センサＡｏの温度を、予め設定された温度パターンで制御するとともに、その温度パターンの設定方法について、選択可能な複数のモードを設けていてもよい。ここでは、ウェハ間の温度の均一性を高精度で制御可能な第１のモードと、ウェハ間の温度の均一性の精度は少し低くなるが電力消費量を低減可能な第２のモードとを有する例について説明する。
【０１０４】
第１のモードでは、バルブ９７−１〜９７−１０の各々の開度を独立に制御し、送風機９１の風量を制御するとともに、ヒータ６３−１〜６３−１０の各々の発熱量を独立に制御する。そして、処理容器内温度センサＡｉ１〜Ａｉ１０又はヒータ温度センサＡｏ１〜Ａｏ１０のいずれの温度をも予め設定された同一の温度パターンで制御する。
【０１０５】
一方、第２のモードでは、ヒータ６３−１〜６３−１０による加熱を停止した状態で、バルブ９７−１〜９７−１０の各々の開度を独立に制御するとともに、送風機９１の風量を制御する。そして、処理容器内温度センサＡｉ１〜Ａｉ１０又はヒータ温度センサＡｏ１〜Ａｏ１０のいずれかの温度を予め設定された温度パターンで制御する。
【０１０６】
図１１は、第１のモードを行ったときの、処理容器内温度センサＡｉ１〜Ａｉ１０が検出した温度と時間との関係を示すグラフである。また、図１２は、図１１の結果が得られたときの、送風機９１の出力及びヒータ６３の出力と時間との関係を示すグラフである。なお、図１１では、温度を８００℃から６００℃まで冷却する例を示している。また、図１２では、図示を容易にするために、ヒータ６３の出力については、ヒータ６３−１〜６３−１０を代表し、ある１つのヒータの出力のみを示している。
【０１０７】
また、第１のモード及び第２のモードについて、冷却開始後１２分の時刻における最も高い検出温度と最も低い検出温度との差（面間温度差）及び冷却工程における積算電力を、表２に示す。
【０１０８】
【表２】
2013062361.tif 000004
図１２に示すように、送風機９１の出力は、冷却工程開始直後、温度が８００℃付近でいったん１００％になった後、４５％程度まで減少し、その後、温度の下降に伴って徐々に増加する。そして、送風機９１の出力は、冷却工程終了直前、温度が６００℃付近でいったん出力が増加した後、冷却工程終了後に再び０％になる。
【０１０９】
図１３は、第２のモードを行ったときの、処理容器内温度センサＡｉ１〜Ａｉ１０が検出した温度と時間との関係を示すグラフである。また、図１４は、図１３の結果が得られたときの、送風機９１の出力及びヒータ６３の出力と時間との関係を示すグラフである。なお、図１３では、温度を８００℃から６００℃まで冷却する例を示している。
【０１１０】
図１４に示すように、送風機９１の出力は、冷却工程開始直後、温度が８００℃付近でいったん１００％になった後、２０％程度まで減少し、その後、温度の下降に伴って徐々に増加する。そして、送風機９１の出力は、冷却工程終了直前、温度が６００℃付近でいったん出力が増加した後、冷却工程終了後に再び０％になる。
【０１１１】
第２のモードでは、図１３に示すように、例えば開口部６７付近すなわち下側の単位領域では、冷却速度が大きくなるため、面間温度差は少し大きくなる。しかし、図１４に示すように、ヒータ６３の出力がないため、電力消費量を低減することができる。
【０１１２】
表２に示すように、第２のモードの面間温度差は２７．４℃であり、第１のモードの面間温度差７．５℃よりも少し大きい。しかし、第２のモードの冷却工程における電力消費量は１．６３ｋＷｈであり、第１のモードの冷却工程における電力消費量３．６４ｋＷｈよりも低減することができる。
【０１１３】
また、第１のモードと第２のモードとの中間のモードである第３のモードを設けてもよい。第３のモードとして、例えば第１のモードにおけるヒータ６３の出力に所定の比率を乗じたものとすることができる。これにより、ウェハ間の温度の均一性をそれほど低くすることなく電力消費量を第１のモードよりも低減することができる。
【０１１４】
以上、本発明の好ましい実施の形態について記述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【０１１５】
なお、実施の形態では、ヒータと、噴出孔と、温度センサとは、一の方向に沿って延在し、基板を熱処理する熱処理装置に備えられた処理容器内にそれぞれ複数設けられている例について説明した。しかし、ヒータと、噴出孔と、温度センサとは、一の方向に沿って延在する容器の温度を制御する温度制御システムにそれぞれ複数設けられたものであってもよい。そして、温度制御システムにおいて、容器を冷却する際に、温度センサが検出した検出値に基づいて、容器の冷却速度が一の方向に沿って等しくなるように、噴出孔を介して冷却ガスを供給する流量を独立に制御する温度制御方法を行ってもよい。
【符号の説明】
【０１１６】
１０  熱処理装置
４４  ボート
６０  熱処理炉
６２  ジャケット
６３、６３−１〜６３−１０  ヒータ
６４  空間
６５  処理容器
６７  開口部
６７ａ  流入抑制部材
６８ａ  炉口
７５  差圧計
８６  ヒータ出力部
９０  冷却機構
９１  送風機（ブロワ）
９１ａ  電力供給部
９２、９２−１〜９２−１０  送風管
９２ａ、９２ａ−１〜９２ａ−１０  噴出孔
９４  排気管
９４ａ  排気口
９７  バルブ
９８  バルブ制御部
１００  制御部
Ａｉ１〜Ａｉ１０  処理容器内温度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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