(57)【要約】      （修正有）【課題】反応管の内部の温度を高い精度で制御する熱処理装置を提供すること。【解決手段】被処理体を収納する炭化珪素からなる反応管１１と、反応管の外周部に反応管を囲むようにして配置され、反応管の内部に収納された被処理体を加熱する加熱手段１７と、反応管と加熱手段との間における加熱手段の近傍に測温部を有する第１の温度検出手段と、反応管と加熱手段との間における反応管の近傍に測温部を有する第２の温度検出手段と、第１の温度検出手段によって検出される温度に基づいて加熱手段を制御するモードと、第２の温度検出手段によって検出される温度に基づいて加熱手段を制御するモードとを切り替えて制御する制御部と、を備える。制御部は、反応管の温度を昇温するときに第１の温度検出手段によって検出される温度に基づいて加熱手段を制御し、被処理体に熱処理を行うときに第２の温度検出手段によって検出される温度に基づいて加熱手段を制御する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理体を収納する炭化珪素からなる反応管と、
前記反応管の外周部に前記反応管を囲むようにして配置され、前記反応管の内部に収納された被処理体を加熱する加熱手段と、
前記反応管と前記加熱手段との間における前記加熱手段の近傍に測温部を有し、前記反応管と前記加熱手段との間の空間の温度を検出する第１の温度検出手段と、
前記反応管と前記加熱手段との間における前記反応管の近傍に測温部を有し、前記反応管と前記加熱手段との間の空間の温度を検出する第２の温度検出手段と、
前記第１の温度検出手段によって検出される温度に基づいて前記加熱手段を制御するモードと、前記第２の温度検出手段によって検出される温度に基づいて前記加熱手段を制御するモードとを切り替えて制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記反応管の温度を昇温するときに前記第１の温度検出手段によって検出される温度に基づいて前記加熱手段を制御し、前記被処理体に熱処理を行うときに前記第２の温度検出手段によって検出される温度に基づいて前記加熱手段を制御する、
熱処理装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記反応管の温度を降温するときに前記第１の温度検出手段によって検出される温度に基づいて前記加熱手段を制御する、
請求項１に記載の熱処理装置。
【請求項３】
前記加熱手段は、断熱材と、前記断熱材の内周側に螺旋状に巻回して配置された発熱体とを含み、
前記第１の温度検出手段及び第２の温度検出手段は、前記加熱手段の外側から前記断熱材を貫通して、前記反応管と前記発熱体との間へと挿入されている、
請求項１又は２に記載の熱処理装置。
【請求項４】
前記第２の温度検出手段の測温部は、前記反応管の外面と前記発熱体の内面との距離をＤとしたときに、前記反応管の外面からの距離がＤ／３以下の位置に設けられている、
請求項３に記載の熱処理装置。
【請求項５】
前記第１の温度検出手段は、第１の長さを有する熱電対であり、
前記第２の温度検出手段は、前記第１の長さよりも長い第２の長さを有する熱電対である、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の熱処理装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記反応管の温度を昇温するとき、又は降温するときに前記第２の温度検出手段によって検出される温度が予め設定された温度よりも所定の温度以上高くなった場合に、前記加熱手段を停止する、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の熱処理装置。
【請求項７】
被処理体を収納する炭化珪素よりなる反応管と、
前記反応管の外周部に前記反応管を囲むようにして配置され、前記反応管の内部に収納された被処理体を加熱する加熱手段と、
前記反応管と前記加熱手段との間における前記加熱手段の近傍に測温部を有し、前記反応管と前記加熱手段との間の空間の温度を検出する第１の温度検出手段と、
前記反応管と前記加熱手段との間における前記反応管の近傍に測温部を有し、前記反応管と前記加熱手段との間の空間の温度を検出する第２の温度検出手段と、
前記第１の温度検出手段によって検出される温度に基づいて前記加熱手段を制御するモードと、前記第２の温度検出手段によって検出される温度に基づいて前記加熱手段を制御するモードとを切り替えて制御する制御部と、
を備える熱処理装置を用いて被処理体を熱処理する熱処理方法であって、
前記反応管の温度を昇温するときに前記第１の温度検出手段によって検出される温度に基づいて前記加熱手段を制御し、前記被処理体に熱処理を行うときに前記第２の温度検出手段によって検出される温度に基づいて前記加熱手段を制御する、
熱処理方法。
【請求項８】
請求項７に記載の熱処理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、熱処理方法及びその熱処理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】
従来、反応管の内部に設けられた温度検出手段とヒータの近傍に設けられた温度検出手段とによって検出される温度に基づいて反応管の温度制御を行う熱処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、例えば１１００℃以上の高温で被処理体に熱処理を行う場合、長時間加熱すると反応管に変形が生じることがあるため、石英からなる反応管を用いることは好ましくない。
【０００４】
そこで、例えば１１００℃以上の高温で被処理体に熱処理を行う場合には、炭化珪素（ＳｉＣ）からなる反応管が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１９９４９１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、炭化珪素からなる反応管を用いて高温で被処理体に熱処理を行う場合、炭化珪素の加工性が悪いため、反応管の内部に温度検出手段を設けることが困難であった。
【０００７】
そこで、炭化珪素からなる反応管を用いて高温で被処理体に熱処理を行う場合には、温度検出手段は、反応管の内部に設けられることなく、ヒータの近傍に設けられる。そして、ヒータの近傍に設けられた温度検出手段によって検出される温度に基づいて、反応管の内部の温度を制御している。このため、反応管の内部の温度を高い精度で制御することができないことがある。
【０００８】
そこで、本発明の一つの案では、反応管の内部の温度を高い精度で制御することができる熱処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一つの案では、被処理体を収納する炭化珪素からなる反応管と、前記反応管の外周部に前記反応管を囲むようにして配置され、前記反応管の内部に収納された被処理体を加熱する加熱手段と、前記反応管と前記加熱手段との間における前記加熱手段の近傍に測温部を有し、前記反応管と前記加熱手段との間の空間の温度を検出する第１の温度検出手段と、前記反応管と前記加熱手段との間における前記反応管の近傍に測温部を有し、前記反応管と前記加熱手段との間の空間の温度を検出する第２の温度検出手段と、前記第１の温度検出手段によって検出される温度に基づいて前記加熱手段を制御するモードと、前記第２の温度検出手段によって検出される温度に基づいて前記加熱手段を制御するモードとを切り替えて制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記反応管の温度を昇温するときに前記第１の温度検出手段によって検出される温度に基づいて前記加熱手段を制御し、前記被処理体に熱処理を行うときに前記第２の温度検出手段によって検出される温度に基づいて前記加熱手段を制御する、熱処理装置が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
一態様によれば、反応管の内部の温度を高い精度で制御することができる熱処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る熱処理装置の構成を例示する概略図。
【図２】本発明に係る熱処理装置の温度検出手段を例示する概略図。
【図３】温度検出手段の測温部の位置と温度検出手段によって検出される温度との関係を例示する図。
【図４】本発明に係る熱処理方法における反応管の内部の温度変化特性を例示する図。
【図５】発熱体と温度検出手段との位置関係を説明するための図。
【図６】本発明に係る熱処理装置の制御系を例示する図。
【図７】本発明に係る熱処理装置の制御系を例示する図。
【図８】本発明に係る熱処理装置における反応管の内部の温度と温度検出手段によって検出される温度との関係を例示する図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することによって重複した説明を省く。
【００１３】
［熱処理装置］
まず、本発明に係る熱処理装置の構成の一例について説明する。なお、本実施形態では、被処理体の一例としての半導体ウエハ（以下「ウエハＷ」という。）に熱処理を行うための縦型熱処理装置を例として説明する。図１は、本発明に係る熱処理装置の構成を例示する概略図である。
【００１４】
図１に示すように、熱処理装置は、長手方向が垂直に配設された円筒状の炭化珪素（ＳｉＣ）からなる反応管１１を有する。反応管１１は、例えば石英からなるフランジ１２によって、その下端部が保持されている。
【００１５】
フランジ１２の下端部の開口部には、例えばステンレススチールからなる円盤状のキャップ部１３が、Ｏリング等のシール部材を介して気密封止可能に取り付けられている。
【００１６】
キャップ部１３上には、例えば石英からなる保温筒１４が設置されている。また、保温筒１４上には、支持具としての、例えばＳｉＣからなるウエハボート１５が載置される。
【００１７】
ウエハボート１５には、例えば５０〜１５０枚のウエハＷが、所定の間隔、例えば１０ｍｍ程度間隔のピッチで収納される。ウエハボート１５、保温筒１４及びキャップ部１３は、例えばボートエレベータである昇降機構（図示せず）によって、反応管１１の内部に一体となって搬入（以下「ロード」という。）又は搬出（以下「アンロード」という。）される。
【００１８】
フランジ１２の側面には、反応管１１の内部へ必要なガスを導入するためのガス導入手段（図示せず）が設けられている。ガス導入手段は、フランジ１２を気密に貫通させて設けられた１又は２以上のガスノズル（図示せず）を有する。また、ガスノズルから反応管１１へと導入されるガスは、マスフローコントローラ等の流量制御機構（図示せず）によって、その流量が制御される。
【００１９】
また、フランジ１２の側面には、排気口１６が設けられており、排気口１６には排気系（図示せず）が連結される。排気系は、排気口１６に接続された排気流路（図示せず）と、排気流路の途中に順次接続された圧力調整弁（図示せず）と真空ポンプ（図示せず）とを含む。そして、排気系によって、反応管１１の内部の雰囲気を圧力調整しながら排気することができる。
【００２０】
反応管１１の外周部には、反応管１１を囲むようにしてウエハＷを加熱する加熱手段１７が設けられている。加熱手段１７は、円筒状に形成された有天井の断熱材１７１を有する。断熱材１７１は、例えば熱伝導性が低く、柔らかい無定形のシリカ及びアルミナの混合物によって形成される。断熱材１７１の厚さは、特に限定されないが、例えば３０ｍｍ〜４０ｍｍ程度とすることができる。また、断熱材１７１は、その内面が反応管１１の外面よりも所定の距離だけ離間して配置されている。さらに、断熱材１７１の外周面には、例えばステンレススチールからなる保護カバー（図示せず）が、断熱材１７１全体を覆うように取り付けられている。
【００２１】
断熱材１７１の内周側には、発熱体１７２が螺旋状に巻回して配置されている。発熱体１７２は、例えば断熱材１７１の側面の全体に亘って巻回して設けられており、反応管１１の高さ方向の全体をカバーできる構成になっている。また、発熱体１７２は螺旋状の巻回しに限らず、１巻きの発熱体をウエハＷの積層方向に沿って複数個等間隔又は略等間隔で配置した構成とすることもできる。すなわち、発熱体１７２の外周側に断熱材１７１を設けた構造になっている。
【００２２】
発熱体１７２は、高さ方向において、下方から順に、Ｚｏｎｅ１、Ｚｏｎｅ２、Ｚｏｎｅ３、Ｚｏｎｅ４及びＺｏｎｅ５の５つのゾーンに分割されている。そして、発熱体１７２は、制御部２０によって、各ゾーンごとに独立して温度制御できる構成となっている。
【００２３】
発熱体１７２が高さ方向において複数のゾーンに分割されている構成の場合、単一の制御部２０が温度制御する構成としてもよく、各々のゾーンに対応する制御部２０を設けて複数の制御部２０が温度制御する構成としてもよい。各々のゾーンに対応して制御部２０を設ける構成の場合には、各々の制御部２０が後述する熱処理方法を実行するように構成することが好ましい。なお、発熱体１７２は、複数のゾーンに分割されていてもよく、分割されていない１つのゾーンであってもよい。
【００２４】
反応管１１と加熱手段１７との間には、温度検出手段１８が設けられている。温度検出手段１８は、発熱体１７２のゾーンごとに、加熱手段１７の外側から断熱材１７１を貫通して反応管１１と加熱手段１７との間に挿入されており、反応管１１と加熱手段１７との間の空間の温度を測定する。温度検出手段１８の詳細については後述する。
【００２５】
制御部２０は、例えば図示しない演算処理部、記録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。記録部は、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って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からなる。演算処理部は、記録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、後述する熱処理方法を実行可能な構成となっている。
【００２６】
次に、温度検出手段１８について詳細に説明する。図２は、本発明に係る熱処理装置の温度検出手段１８を例示する概略図である。なお、図２においては、説明の便宜上、図１における５つのゾーンのうち、１つのゾーンにおける温度検出手段１８について示している。
【００２７】
図２に示すように、温度検出手段１８は、反応管１１と加熱手段１７との間における加熱手段１７の近傍に測温部１８１ａを有し、反応管１１と加熱手段１７との間の空間の温度を検出する第１の温度検出手段１８１を含む。また、温度検出手段１８は、反応管１１と加熱手段１７との間における反応管１１の近傍に測温部１８２ａを有し、反応管１１と加熱手段１７との間の空間の温度を検出する第２の温度検出手段１８２を含む。すなわち、温度検出手段１８は、反応管１１と加熱手段１７との間に設けられている。このため、温度検出手段１８の交換等のメンテナンスが容易であり、メンテナンス時間を短縮することができる。
【００２８】
第１の温度検出手段１８１及び第２の温度検出手段１８２としては、例えば第１の温度検出手段１８１が第１の長さを有する熱電対とし、第２の温度検出手段１８２が第１の長さよりも長い第２の長さを有する熱電対とすることができる。これにより、第１の温度検出手段１８１の測温部１８１ａを、反応管１１と加熱手段１７との間における加熱手段１７の近傍に配置することができる。また、第２の温度検出手段１８２の測温部１８２ａを、反応管１１と加熱手段１７との間における反応管１１の近傍に配置することができる。
【００２９】
また、第１の温度検出手段１８１及び第２の温度検出手段１８２としては、例えば第１の温度検出手段１８１及び第２の温度検出手段１８２が同じ長さを有する熱電対とすることができる。この場合、断熱材１７１を貫通して挿入される第２の温度検出手段１８２の挿入量を断熱材１７１を貫通して挿入される第１の温度検出手段１８１の挿入量よりも大きくなるように、第１の温度検出手段１８１及び第２の温度検出手段１８２を挿入する。これにより、第１の温度検出手段１８１の測温部１８１ａを、反応管１１と加熱手段１７との間における加熱手段１７の近傍に配置することができる。また、第２の温度検出手段１８２の測温部１８２ａを、反応管１１と加熱手段１７との間における反応管１１の近傍に配置することができる。
【００３０】
次に、温度検出手段１８の測温部の位置と、温度検出手段１８によって検出される温度との関係について説明する。図３は、温度検出手段１８の測温部の位置と温度検出手段１８によって検出される温度との関係を例示する図である。より具体的には、図３は、反応管１１の内部の温度が１２００℃になるように設定したときの、前述した５つのゾーンにおける温度検出手段１８の測温部の位置と温度検出手段１８によって検出される温度との関係を示すグラフである。
【００３１】
なお、図３における縦軸は温度検出手段１８によって検出される温度（℃）を表し、横軸は反応管１１の外面からの距離（ｍｍ）を表す。また、図３においては、反応管１１の外面の位置が０ｍｍであり、発熱体１７２の内面の位置が４５ｍｍである。また、５つのゾーン、すなわち、Ｚｏｎｅ１、Ｚｏｎｅ２、Ｚｏｎｅ３、Ｚｏｎｅ４及びＺｏｎｅ５における温度検出手段１８の測温部の位置と温度検出手段１８によって検出される温度との関係を、各々、１点鎖線、長破線、短破線、実線及び点線で示している。
【００３２】
図３に示すように、反応管１１の外面からの距離が短い場合、例えば５ｍｍ及び１５ｍｍの場合には、すべてのゾーンにおいて温度検出手段１８によって検出される温度は、１２００±１℃以内であり、反応管１１の内部の温度と略同一の温度を示している。一方、反応管１１の外面からの距離が長い場合、例えば２５ｍｍ、３５ｍｍ及び４５ｍｍの場合には、温度検出手段１８によって検出される温度と反応管１１の内部の温度との差が大きく、ゾーン間のばらつきも大きい。
【００３３】
すなわち、反応管１１の外面と発熱体１７２の内面との間の距離が４５ｍｍの熱処理装置を用いる場合には、第２の温度検出手段１８２の測温部１８２ａは、反応管１１の外面からの距離が１５ｍｍ以下の位置に設けられていることが好ましい。また、第２の温度検出手段１８２と反応管１１との接触を避けるため、第２の温度検出手段１８２の測温部１８２ａは、反応管１１の外面からの距離が５ｍｍ以上の位置に設けられていることが好ましい。
【００３４】
なお、第２の温度検出手段１８２の測温部１８２ａの位置としては、反応管１１の外面と発熱体１７２の内面との間の距離に応じて決定することができる。具体的には、反応管１１の外面と発熱体１７２の内面との距離をＤ（図２参照）としたときに、第２の温度検出手段１８２の測温部１８２ａは、反応管１１の外面からの距離がＤ／３以下の位置に設けられていることが好ましい。第２の温度検出手段１８２の測温部１８２ａが反応管１１の外面からＤ／３以下の位置に設けられることによって、特に高い精度で温度制御を行うことができる。また、ゾーン間のばらつきが抑制されることから、熱処理装置の高さ方向の温度均一性を向上させることができる。
【００３５】
［熱処理方法］
次に、前述した制御部２０によって制御される温度検出手段１８を有する熱処理装置を用いて行われる熱処理方法について説明する。
【００３６】
本実施形態に係る熱処理方法においては、制御部２０は、第１の温度検出手段１８１によって検出される温度に基づいて加熱手段１７を制御するモード（以下「第１のモード」ともいう。）と、第２の温度検出手段１８２によって検出される温度に基づいて加熱手段１７を制御するモード（以下「第２のモード」ともいう。）とを切り替えて制御する。
【００３７】
また、制御部２０は、ウエハＷに熱処理を行うときに第２の温度検出手段１８２によって検出される温度に基づいて加熱手段１７を制御し、反応管１１の温度を昇温又は降温するときに第１の温度検出手段１８１によって検出される温度に基づいて加熱手段１７を制御する。
【００３８】
以下、本発明に係る熱処理方法における各々のステップの一例について、図４を参照しながら説明する。図４は、本発明に係る熱処理方法の温度変化特性を例示する図である。なお、図４における縦軸は反応管１１の内部の温度（℃）を表し、横軸は時間（分）を表す。
【００３９】
まず、反応管１１の内部の温度を室温（以下「Ｒ．Ｔ．」という。）からスタンバイ状態の温度（以下「スタンバイ温度」という。）、例えば７５０℃へ昇温させる（ステップＳ１）。ステップＳ１では、制御部２０は、反応管１１と加熱手段１７との間における加熱手段１７の近傍に測温部１８１ａを有する第１の温度検出手段１８１によって検出される温度に基づいて加熱手段１７を制御する。このため、外乱によって反応管１１の内部の温度が変化した場合であっても、温度のハンチングや過剰なパワーを与えることを抑制することができる。
【００４０】
続いて、反応管１１の内部の温度がスタンバイ温度に安定した後、ウエハＷが収納されたウエハボート１５を反応管１１の内部へロードする（ステップＳ２）。具体的には、ウエハＷが収納されたウエハボート１５、保温筒１４及びキャップ部１３を、例えばボートエレベータである昇降機構によって、反応管１１の内部に一体としてロードする。このとき、ウエハＷの温度は、通常、スタンバイ温度より低いので、ウエハボート１５を反応管１１の内部へロードした結果、反応管１１の内部の温度は一時的にスタンバイ温度より低い温度になる。しかし、ステップＳ２では、制御部２０は、反応管１１と加熱手段１７との間における加熱手段１７の近傍に測温部１８１ａを有する第１の温度検出手段１８１によって検出される温度に基づいて加熱手段１７を制御する。このため、反応管１１の内部の温度は、若干の時間を経て再びスタンバイ温度に安定する。
【００４１】
続いて、反応管１１の内部の温度がスタンバイ温度に安定した後、スタンバイ温度からウエハＷに熱処理を施すための温度（以下「熱処理温度」という。）、例えば１２００℃まで徐々に反応管１１の内部の温度を上昇させる（ステップＳ３）。ステップＳ３では、制御部２０は、反応管１１と加熱手段１７との間における加熱手段１７の近傍に測温部１８１ａを有する第１の温度検出手段１８１によって検出される温度に基づいて加熱手段１７を制御する。このため、外乱によって反応管１１の内部の温度が変化した場合であっても、温度のハンチングや過剰なパワーを与えることを抑制することができる。
【００４２】
続いて、反応管１１の内部の温度が熱処理温度に達した後、反応管１１の内部を熱処理温度に維持しながらウエハＷに熱処理（プロセス処理）を行う（ステップＳ４）。ステップＳ４では、制御部２０は、反応管１１と加熱手段１７との間における反応管１１の近傍に測温部１８２ａを有する第２の温度検出手段１８２によって検出される温度に基づいて、加熱手段１７を制御する。すなわち、制御部２０は、ステップＳ３で反応管１１の内部の温度が熱処理温度に達した後、第１のモードから第２のモードに切り替える。
【００４３】
ここで、比較のために、基板Ｗに熱処理を行うときに、発熱体１７２近傍に設けられた温度検出手段１８のみによって検出される温度に基づいて反応管１１の内部の温度を制御する場合について、図５を参照しながら説明する。図５は、発熱体１７２と温度検出手段１８との位置関係を説明するための図である。
【００４４】
図５（ａ）は、熱処理を行う前の発熱体１７２と温度検出手段１８との位置関係を説明するための図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）における発熱体１７２及び温度検出手段１８を図中−Ｘ方向から＋Ｘ方向を見た図である。図５（ｃ）は、熱処理を継続して行った後の発熱体１７２と温度検出手段１８との位置関係を説明するための図である。図５（ｄ）は、図５（ｃ）における発熱体１７２及び温度検出手段１８を図中−Ｘ方向から＋Ｘ方向を見た図である。図５（ｅ）は、熱処理を継続して行った後の発熱体１７２と温度検出手段１８との位置関係を説明するための図である。
【００４５】
図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、熱処理を行う前の温度検出手段１８は、螺旋状に巻回して配置されている発熱体１７２の間に設けられている。
【００４６】
しかし、発熱体１７２を用いて熱処理を継続して行っていると、例えば図５（ｄ）に示すように、隣接する発熱体１７２が拡がるように変形することによって、発熱体１７２の位置が変化することがある。より具体的には、隣接する発熱体１７２間の距離が図５（ａ）及び図５（ｂ）におけるＬ１から図５（ｃ）及び図５（ｄ）におけるＬ２へと拡がるように発熱体１７２の位置が変化することがある。この場合、発熱体１７２と温度検出手段１８との間の距離が変化するため、温度検出手段１８によって検出される温度が低くなる。
【００４７】
また、発熱体１７２を用いて熱処理を継続して行っていると、例えば図５（ｅ）に示すように、発熱体１７２の永久伸び等によって発熱体１７２のコイル径が拡大するように発熱体１７２の位置が変化することがある。より具体的には、発熱体１７２の位置が熱処理を行う前の位置（図５（ｅ）における破線部を参照）から図５（ｅ）の＋Ｘ方向（図５（ｅ）における実線矢印を参照）へとコイル径が拡大するように変化することがある。この場合、発熱体１７２と温度検出手段１８の測温部との間の距離が長くなるため、温度検出手段１８によって検出される温度が低くなる。
【００４８】
そして、制御部２０は、温度検出手段１８によって検出される低くなった温度を補正するように発熱体１７２を制御するため、反応管１１の内部の温度が設定温度よりも高くなる。すなわち、反応管１１の内部の温度を高い精度で制御することができない。
【００４９】
しかしながら、本実施形態に係る熱処理装置によれば、基板Ｗに熱処理を行うときに、反応管１１と加熱手段１７との間における反応管１１の近傍に測温部１８２ａを有する第２の温度検出手段１８２によって検出された温度に基づいて、加熱手段１７を制御する。このため、発熱体１７２が変形することによって発熱体１７２の位置が変化した場合であっても、第２の温度検出手段１８２の測温部１８２ａが発熱体１７２から遠い位置に設けられているため、発熱体１７２の位置変化の影響を受けにくい。結果として、安定した温度計測及び温度制御を行うことが可能である。すなわち、反応管１１の内部の温度を高い精度で制御することができる。
【００５０】
続いて、ウエハＷに対する熱処理が完了した後、熱処理温度からスタンバイ温度まで徐々に反応管１１の内部の温度を下降させる（ステップＳ５）。ステップＳ５では、制御部２０は、反応管１１と加熱手段１７との間における加熱手段１７の近傍に測温部１８１ａを有する第１の温度検出手段１８１によって検出される温度に基づいて加熱手段１７を制御する。このため、外乱によって反応管１１の内部の温度が変化した場合であっても、温度のハンチングを抑制することができる。
【００５１】
続いて、反応管１１の内部の温度がスタンバイ温度に安定した後、ウエハＷが収納されたウエハボート１５を反応管１１外へアンロードする（ステップＳ６）。このとき、反応管１１の内部と反応管１１の外部の温度との差によって、反応管１１の内部の温度が大きく変化することがある。しかし、ステップＳ６では、制御部２０は、反応管１１と加熱手段１７との間における加熱手段１７の近傍に測温部１８１ａを有する第１の温度検出手段１８１によって検出される温度に基づいて加熱手段１７を制御する。このため、反応管１１の内部の温度は、若干の時間を経て再びスタンバイ温度に安定する。
【００５２】
その後、ウエハボート１５上の処理済みウエハＷは、未処理のウエハＷと入れ替えられ、前述したステップＳ２からステップＳ６によって、未処理のウエハＷに対して、熱処理を行うことができる。そして、ステップＳ２からステップＳ６の一連のステップを繰り返すことによって、未処理のウエハＷに対して、連続で熱処理を行うことができる。
【００５３】
なお、制御部２０は、ステップＳ３で反応管１１の内部の温度が熱処理温度に達した後に第１のモードから第２のモードに切り替える形態について説明したが、本発明はこの点において限定されるものではない。
【００５４】
制御部２０は、例えば反応管１１の内部の温度が熱処理温度に到達する前に、第１のモードから第２のモードへと切り替えてもよい。熱処理温度に到達する前に第１のモードから第２のモードへと切り替えることによって、オーバーシュートを抑制することができる。
【００５５】
また、制御部２０は、例えば反応管１１の内部の温度が熱処理温度に到達する前に、第１の温度検出手段１８１によって検出される温度及び第２の温度検出手段１８２によって検出される温度に基づいて、加熱手段１７を制御する第３のモードに切り替えてもよい。この場合、制御部２０は、熱処理温度に到達したときに、第３のモードから第２のモードに切り替える。これにより、オーバーシュートを抑制することができる。
【００５６】
次に、制御部２０による第１の温度検出手段１８１及び第２の温度検出手段１８２を用いて行われる温度制御方法について説明する。
【００５７】
本発明に係る温度制御方法としては、第１のモードと第２のモードとを切り替えて制御することができれば特に限定されるものではない。
【００５８】
温度制御方法としては、例えば図６に示すように、２つのＰＩＤを直列に組み合わせて１つのフィードバックループを組んだカスケード制御ループによる構成とすることができる。また、例えば図７に示すように、切替手段と１つのＰＩＤを有し、２つの温度検出手段１８（第１の温度検出手段１８１及び第２の温度検出手段１８２）からの入力を切替手段で切り替えて制御する構成とすることができる。
【００５９】
なお、図６におけるプロファイルデータは、反応管１１の内部の温度を基準とした第１の温度検出手段１８１の補正パラメータである。また、図７におけるプロファイルデータは、反応管１１の内部の温度を基準とした第１の温度検出手段１８１又は第２の温度検出手段１８２の補正パラメータである。
【００６０】
次に、温度検出手段１８の温度変化に対する応答性について説明する。図８は、本発明に係る熱処理装置における反応管１１の内部の温度と温度検出手段１８によって検出される温度との関係を例示する図である。より具体的には、図８は、第１の温度検出手段１８１によって検出される温度に基づいて加熱手段１７を制御したときの第２の温度検出手段１８２及び反応管１１の内部の温度の応答性を示す図である。
【００６１】
なお、図８における縦軸は温度（℃）を表し、横軸は時間（分）を表す。また、第１の温度検出手段１８１、第２の温度検出手段１８２及び反応管１１の内部における時間と温度との関係を、各々、実線、破線及び二点鎖線で示している。
【００６２】
図８に示すように、第２の温度検出手段１８２によって検出される温度は、第１の温度検出手段１８１によって検出される温度に対して、少しの遅れをもって追従している。しかし、追従の遅れの程度は小さく、第１の温度検出手段１８１に近い応答性を示していることが分かる。
【００６３】
このため、反応管１１の温度を昇温又は降温するときに、第２の温度検出手段１８２を過昇温検知センサとして用いることができる。具体的には、制御部２０は、反応管１１の温度を昇温又は降温するときに、第２の温度検出手段１８２によって検出される温度が予め設定された温度よりも所定の温度以上高くなった場合に、加熱手段１７を停止するように加熱手段１７を制御することが好ましい。これにより、第２の温度検出手段１８２を効率的に利用することができ、過昇温検知センサを別体で設ける必要がない。
【００６４】
以上に説明したように、本実施形態に係る熱処理装置によれば、高い精度で温度制御することができる。
【００６５】
以上、熱処理装置、熱処理方法及びその熱処理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を実施形態によって説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。
【符号の説明】
【００６６】
１１    反応管
１２    フランジ
１３    キャップ部
１４    保温筒
１５    ウエハボート
１６    排気口
１７    加熱手段
１７１  断熱材
１７２  発熱体
１８    温度検出手段
１８１  第１の温度検出手段
１８２  第２の温度検出手段
２０    制御部
Ｗ      ウエハ
【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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