(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電力使用系に対して個別に接続された各給電ラインを介して電力が供給されるオン期間と電力が供給されないオフ期間とを調整することにより供給電力を制御するようにした電力供給回路系に設けた断線予測装置において、
前記各給電ライン毎に設けられ、互いに異なる周波数のパルス波を前記オフ期間に対応させて発生するパルス波発生手段と、
前記各給電ライン毎に設けられて自己の前記パルス波発生手段にて発生した前記パルス波を混合させるパルス波混合手段と、
前記各給電ライン毎に設けられて伝送される自己のパルス波を検出するパルス波検出手段と、
前記パルス波検出手段にて検出された前記パルス波に基づいて前記電力使用系の断線予測を判断する判断手段と、
を備えたことを特徴とする電力使用系の断線予測装置。
【請求項２】
前記判断手段は、
前記パルス波検出手段にて検出された前記パルス波に基づいて前記電力使用系の抵抗値を求める抵抗値算出部と、
予め求められた前記各電力使用系の基準抵抗値を記憶する基準抵抗値記憶部と、
前記抵抗値算出部で求めた前記抵抗値と前記基準抵抗値記憶部に記憶された前記基準抵抗値とを比較して断線の予測を判断する断線予測部と、
前記断線予測部の判断結果を告知させる告知部と、
を有することを特徴とする請求項１記載の電力使用系の断線予測装置。
【請求項３】
前記各パルス波発生手段は、
前記オフ期間に少なくとも２つのパルスを生ずるように前記パルス波の周波数を設定することを特徴とする請求項１又は２記載の電力使用系の断線予測装置。
【請求項４】
前記各パルス波発生手段は、
自己の前記給電ラインの前記オフ期間を示すオフ期間信号と自己以外の他の前記パルス波発生手段のパルス波のタイミングを示すタイミング信号とを入力して自己のタイミング信号を出力するタイミング制御部と、
前記自己のタイミング信号に基づいて前記パルス波を発生するパルス波発生部と、
を備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電力使用系の断線予測装置。
【請求項５】
前記各パルス波検出手段は、
前記給電ラインに流れる電流と電圧とを検出する電流・電圧モニタ部と、
前記電流・電圧モニタ部にて検出した検出値から自己の前記パルス波発生手段が発生したパルス波の成分のみを取り出すパルス波選出部と、
を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電力使用系の断線予測装置。
【請求項６】
前記電力制御は、ゼロクロス制御又は位相制御であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電力使用系の断線予測装置。
【請求項７】
被処理体に対して所定の熱処理を施すための熱処理装置において、
前記被処理体を収容して排気可能になされた処理容器と、
前記処理容器内で前記被処理体を保持する保持手段と、
前記処理容器内へ必要なガスを供給するガス供給手段と、
前記処理容器内の前記被処理体を加熱する複数の電力使用系を含む加熱手段と、
前記加熱手段に電力を供給する電力供給回路系と、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の電力使用系の断線予測装置と、
を備えたことを特徴とする熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ等に対して所定の熱処理を施す熱処理装置及びこれに用いる電力使用系の断線予測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電力供給源から複数の電力使用系に対して電力を供給する場合には、電源電力を変圧器等で変圧して電力供給回路系を介して上記複数の電力使用系に分配するようになっている。
【０００３】
ところで、上記電力使用系は、経年変化等により次第に劣化してくることは避けられず、寿命が到来した時には断線等が生じて使用不能な状態になってしまう。この場合、電力使用系を稼働して何らかの処理を行っている時に、その処理途中で上記したような断線等が生じた場合には、その時点で処理を中止しなければならず大きな経済的な損失を受ける場合がある。そのため、この種の電力使用系には、その劣化の程度を求めて断線等が実際に生ずる前にその予兆を発見するようにした断線予測装置が設けられている（特許文献１、２）。
【０００４】
この点について例えば半導体ウエハに対して熱処理を施す熱処理装置（例えば特許文献３）を例にとって説明する。図８は従来の一般的な縦型の熱処理装置の一例を示す模式図である。この縦型の熱処理装置は、例えば石英よりなる縦長の処理容器２を有しており、この処理容器２内にウエハボート４で支持された複数の半導体ウエハＷがロード及びアンロード可能に収容されている。この処理容器２内へは、処理に必要なガスが供給されつつ容器内雰囲気が排気されて所定の圧力に維持されている。
【０００５】
そして、この処理容器２の周囲には、これを囲むようにして円筒体状の加熱手段６が設けられており、処理容器２内のウエハＷを加熱するようになっている。この加熱手段６は抵抗加熱ヒータよりなり、高さ方向に複数、ここでは例えば５つのゾーンヒータ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅに分割されている。そして、例えば三相式の交流電源８からの電力は電源トランス１０にて変圧された後、電力供給回路系１２を介して各ゾーンヒータ６Ａ〜６Ｅに個別に供給されている。
【０００６】
従って、これらのゾーンヒータ６Ａ〜６Ｅがそれぞれ電力使用系を構成していることになる。この場合、上記電力供給回路系１２は、各ゾーンヒータ６Ａ〜６Ｅに個別に接続された給電ライン１２Ａ〜１２Ｅを有しており、この給電ライン１２Ａ〜１２Ｅには、サイリスタ等よりなる電力調整器１４Ａ〜１４Ｅがそれぞれ介設されて、個別独立的に供給電力を制御するようになっている。これにより、各ゾーンヒータ６Ａ〜６Ｅ毎に対応するゾーンに位置するウエハＷの温度を精度良く制御するようになっている。
【０００７】
このような熱処理装置において、熱処理中に電力使用系であるゾーンヒータ６Ａ〜６Ｅの一部でも経年劣化等により断線した場合には、熱処理中の半導体ウエハ全体が製品化できずに無駄になってしまう場合がある。
【０００８】
そこで、前述したように、上記ゾーンヒータ６Ａ〜６Ｅの劣化の程度を予測するために上記各給電ライン１２Ａ〜１２Ｅには電圧及び電流を検出するための電圧・電流検出器１６Ａ〜１６Ｅがそれぞれ設けられており、ここで検出した電圧及び電流より対応するゾーンヒータの抵抗値を求め、この求めた抵抗値が新品の時のゾーンヒータの基準抵抗値に対してどの程度増加しているかを認識することによってゾーンヒータの劣化の程度を判断するようになっている。そして、このゾーンヒータの劣化の程度が断線の直前になっていると判断された場合には、実際に断線が生ずる前に、該当するゾーンヒータを新品の物と取り換えるようにしている。
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−０２３１０５号公報
【特許文献２】特開２００７−１２１１０２号公報
【特許文献３】特開平０８−２８００３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、上述したような電力供給回路系１２にあっては、各給電ライン１２Ａ〜１２Ｅに介設した電力調整器１４Ａ〜１４Ｅのオン・オフに伴ってノイズが発生することは避けられない。そして、このノイズは電源干渉を引き起こして電源電圧の歪となり、自己の給電ラインのみならず、他の給電ラインにも悪影響を及ぼすことになる。このため、各給電ラインにおいて精度の高い電圧及び電流を検出することが困難になって、算出する抵抗値が不正確となり、断線の予測が的確にできなくなってしまう、という問題があった。
【００１１】
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、電力使用系に対する電圧及び電流を正確に測定して精度の高い抵抗値を求めることができ、その結果、断線の予測を精度良く行うことができる電力使用系の断線予測装置及び熱処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に係る発明は、複数の電力使用系に対して個別に接続された各給電ラインを介して電力が供給されるオン期間と電力が供給されないオフ期間とを調整することにより供給電力を制御するようにした電力供給回路系に設けた断線予測装置において、前記各給電ライン毎に設けられ、互いに異なる周波数のパルス波を前記オフ期間に対応させて発生するパルス波発生手段と、前記各給電ライン毎に設けられて自己の前記パルス波発生手段にて発生した前記パルス波を混合させるパルス波混合手段と、前記各給電ライン毎に設けられて伝送される自己のパルス波を検出するパルス波検出手段と、前記パルス波検出手段にて検出された前記パルス波に基づいて前記電力使用系の断線予測を判断する判断手段と、を備えたことを特徴とする電力使用系の断線予測装置である。
【００１３】
このように、複数の電力使用系の断線を予測する断線予測装置において、パルス波発生手段にて互いに異なる周波数のパルス波を供給電力のオフ期間に対応させて発生し、このパルス波をパルス波混合手段にて混合させて、パルス波検出手段にて自己のパルス波を検出し、更にこの検出された前記パルス波に基づいて電力使用系の断線予測を判断するようにしたので、これにより電力使用系に対する電圧及び電流を正確に測定して精度の高い抵抗値を求めることができ、その結果、断線の予測を精度良く行うことができる。
【００１４】
この場合、例えば請求項２に記載したように、前記判断手段は、前記パルス波検出手段にて検出された前記パルス波に基づいて前記電力使用系の抵抗値を求める抵抗値算出部と、予め求められた前記各電力使用系の基準抵抗値を記憶する基準抵抗値記憶部と、前記抵抗値算出部で求めた前記抵抗値と前記基準抵抗値記憶部に記憶された前記基準抵抗値とを比較して断線の予測を判断する断線予測部と、前記断線予測部の判断結果を告知させる告知部と、を有する。
【００１５】
また例えば請求項３に記載したように、前記各パルス波発生手段は、前記オフ期間に少なくとも２つのパルスを生ずるように前記パルス波の周波数を設定する。
また例えば請求項４に記載したように、前記各パルス波発生手段は、自己の前記給電ラインの前記オフ期間を示すオフ期間信号と自己以外の他の前記パルス波発生手段のパルス波のタイミングを示すタイミング信号とを入力して自己のタイミング信号を出力するタイミング制御部と、前記自己のタイミング信号に基づいて前記パルス波を発生するパルス波発生部と、を備える。
【００１６】
また例えば請求項５に記載したように、前記各パルス波検出手段は、前記給電ラインに流れる電流と電圧とを検出する電流・電圧モニタ部と、前記電流・電圧モニタ部にて検出した検出値から自己の前記パルス波発生手段が発生したパルス波の成分のみを取り出すパルス波選出部と、を有する。
また例えば請求項６に記載したように、前記電力制御は、ゼロクロス制御又は位相制御である。
【００１７】
請求項７に係る発明は、被処理体に対して所定の熱処理を施すための熱処理装置において、前記被処理体を収容して排気可能になされた処理容器と、前記処理容器内で前記被処理体を保持する保持手段と、前記処理容器内へ必要なガスを供給するガス供給手段と、前記処理容器内の前記被処理体を加熱する複数の電力使用系を含む加熱手段と、前記加熱手段に電力を供給する電力供給回路系と、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の電力使用系の断線予測装置と、を備えたことを特徴とする熱処理装置である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る電力使用系の断線予測装置及び熱処理装置によれば、次のような優れた作用効果を発揮することができる。
複数の電力使用系の断線を予測する断線予測装置において、パルス波発生手段にて互いに異なる周波数のパルス波を供給電力のオフ期間に対応させて発生し、このパルス波をパルス波混合手段にて混合させて、パルス波検出手段にて自己のパルス波を検出し、更にこの検出された前記パルス波に基づいて電力使用系の断線予測を判断するようにしたので、これにより電力使用系に対する電圧及び電流を正確に測定して精度の高い抵抗値を求めることができ、その結果、断線の予測を精度良く行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、本発明に係る電力使用系の断線予測装置及び熱処理装置の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明に係る電力使用系の断線予測装置を用いた熱処理装置の一実施形態を示す概略構成図、図２は電力使用系の断線予測装置を示すブロック構成図、図３は判断手段を示すブロック構成図、図４は供給電力の電圧波形の一例を示す電圧波形図、図５は電力供給のオフ期間にパルス波を混合させて重畳した時の状態を示す電圧波形図である。
【００２０】
まず、図１に示すように、この熱処理装置２０の全体は、被処理体である例えば半導体ウエハＷに対して実際に成膜処理やアニール処理や拡散処理等の熱処理を施すための処理ユニット２２と、この処理ユニット２２の加熱手段に対して電力を供給する電力供給回路系２４と、上記加熱手段に含まれる電力使用系の断線を予測する断線予測装置２６とにより主に構成されている。
【００２１】
まず、上記処理ユニット２２について説明する。上記処理ユニット２２は、石英製の縦長の円筒体状の処理容器２８を有している。この処理容器２８の下端部は開口されており、この開口に蓋部３０が気密に着脱可能に取り付けられている。この処理容器２８内には、複数板の上記半導体ウエハＷを複数段に亘って保持するための保持手段として石英製のウエハボート３２が上記蓋部３０上に保温筒３４を介して設置されて収容されている。この処理容器２８は、単管構造の場合もあるし、二重管構造の場合もある。
【００２２】
そして、このウエハボート３２は、図示しない昇降機構により上記蓋部３０と共に昇降可能になされており、これによりウエハボート３２は処理容器２８内に対してロード及びアンロード可能になされている。この処理容器２８の下部側壁には、ガスノズルを有するガス供給手段３６が設けられており、熱処理に必要な各種のガスを処理容器２８内へ流量制御しつつ供給し得るようになっている。
【００２３】
また処理容器２８の上部には排気口３８が設けられ、この排気口３８には、真空ポンプや圧力調整弁を有する排気系４０が接続されており、処理容器２８内の雰囲気を所定のプロセス圧力に維持しつつ排気（真空排気を含む）するようになっている。尚、上記排気口３８を処理容器２８の下部側壁に設ける場合もある。
【００２４】
そして、上記処理容器２８の周囲には、これを含むようにして円筒体状の加熱手段４２が設けられており、処理容器２８内のウエハＷを加熱するようになっている。この加熱手段４２は、抵抗加熱ヒータで構成されており、高さ方向に複数、ここでは例えば５つのゾーンヒータ４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄ、４２Ｅに分割されており、後述するようにそれぞれ独立して個別にゾーン毎に温度制御が可能になっている。
【００２５】
そして、これらのゾーンヒータ４２Ａ〜４２Ｅが、それぞれ電力使用系を構成することになる。そして、各ゾーンヒータ４２Ａ〜４２Ｅに対応させて、例えば熱電対よりなる温度測定器４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃ、４４Ｄ、４４Ｅが設けられており、各ゾーンヒータ毎に温度を測定できるようになっている。尚、上記ゾーン数よりも少ない数の温度測定器を設けて、この少ない数の温度測定器の各出力に基づいて各ゾーン毎の設定温度を決定する場合もある。
【００２６】
そして、例えば三相式の交流電源８からの電力は電源トランス１０にて変圧された後、前述した電力供給回路系２４を介して上記加熱手段４２の各ゾーンヒータ４２Ａ〜４２Ｅへ供給するようになっている。具体的には、上記電力供給回路系２４は、上記電源トランス１０と電力使用系である上記各ゾーンヒータ４２Ａ〜４２Ｅとをそれぞれ個別に接続している給電ライン４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃ、４６Ｄ、４６Ｅを有している。そして、上記各給電ライン４６Ａ〜４６Ｅには、例えばサイリスタ等のスイッチング素子よりなる電力調整器４８Ａ〜４８Ｅがそれぞれ介設されている。
【００２７】
上記各電力調整器４８Ａ〜４８Ｅは、例えばコンピュータ等よりなる温度制御部５０から送出される温度制御信号により個別にオン・オフ制御されて、供給電力を制御するようになっており、前述したように各ゾーン毎に温度が調整される。この温度制御部５０は、上記各温度測定器４４Ａ〜４４Ｅからの温度検出値に基づいて、各ゾーン毎に予め定められた温度を維持するように上記各電力調整器４８Ａ〜４８Ｅ毎にスイッチング信号（温度制御信号）を出力するようになっている。
【００２８】
この温度制御部５０の電力制御方式としては、例えばゼロクロス制御が行われている。そして電力調整器４８Ａ〜４８Ｅからは図４に示すような供給電力が制御された電圧波形が出力されることになる。ここでは一例として３つの電力調整器４８Ａ、４８Ｂ、４８Ｃから出力される電圧波形を示しており、ゼロクロス制御では電力が供給されるオン期間と電力を供給しないオフ期間とを１波長単位で制御しており、供給する電力を大きくする場合にはオン期間が１波長の単位で多くなり（オフ期間は１波長の単位で少なくなる）、供給する電力を小さくする場合にはオン期間が１波長の単位で少なくなる（オフ期間は１波長の単位で多くなる）。他の電力調整器４８Ｄ、４８Ｅでも同様に個別に制御されている。尚、図４の電圧波形図において、実線の部分がオン期間を示し、破線の部分がオフ期間を示している。
【００２９】
このように構成された電力供給回路系２４に設けた本発明の断線予測装置２６は、上記各給電ライン４６Ａ〜４６Ｅ毎に設けられて互いに異なる周波数のパルス波を電力供給のオフ期間に対応させて発生するパルス波発生手段５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃ、５２Ｄ、５２Ｅと、上記各給電ライン４６Ａ〜４６Ｅ毎に設けられて自己のパルス波発生手段５２Ａ〜５２Ｅにて発生した上記パルス波を供給電力に混合させるパルス波混合手段５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃ、５４Ｄ、５４Ｅと、各給電ライン４６Ａ〜４６Ｅ毎に設けられて伝送される自己のパルス波を検出するパルス波検出手段５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃ、５６Ｄ、５６Ｅと、各パルス波検出手段５６Ａ〜５６Ｅにて検出された上記パルス波に基づいて各電力使用系であるゾーンヒータ４２Ａ〜４２Ｅの断線予測を判断する判断手段５８とにより主に構成されている。
【００３０】
そして、上記各パルス波検出手段５６Ａ〜５６Ｅは、それぞれ給電ライン４６Ａ〜４６Ｅのパルス波混合手段５４Ａ〜５４Ｅの下流側に介設されて給電ライン４６Ａ〜４６Ｅに流れる電流と電圧とを検出する電流・電圧モニタ部６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ、６０Ｄ、６０Ｅと、ここで検出した検出値、すなわち電流値と電圧値とから対応する自己のパルス波発生手段５２Ａ〜５２Ｅが発生したパルス波の成分のみを取り出すパルス波選出部６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ、６２Ｄ、６２Ｅとによりそれぞれ構成されている。そして、上記各パルス波選出部６２Ａ〜６２Ｅで取り出された自己のパルス波の成分は、上記判断手段５８へそれぞれ送出されるようになっている。
【００３１】
次に、上記パルス波発生手段５２Ａ〜５２Ｅについて説明する。このパルス波発生手段５２Ａ〜５２Ｅは全て共通の同じ構成となっているので、ここでは図２に示すように代表としてパルス波発生手段５２Ａを例にとって説明する。
【００３２】
具体的には、図２に示すように上記パルス波発生手段５２Ａは、自己の給電ラインのオフ期間を示すオフ期間信号ＳＡ１と自己以外の他のパルス波発生手段５２Ｂ〜５２Ｅからのパルス波のタイミングを示すタイミング信号とを入力して自己のタイミング信号を出力するタイミング制御部６４と、この自己のタイミング信号に基づいて自己のパルス波を発生するパルス波発生部６６とにより主に構成されている。上記オフ期間信号は自己の電力調整器４８Ａから入力され、このオフ期間信号により図４（Ａ）中のオフ期間の位置が時間的に特定されている。
【００３３】
また、他のパルス波発生手段５２Ｂ〜５２Ｅからの各パルス波のタイミングを示すタイミング信号により、それぞれのパルス波のオフ期間の位置が時間的に特定されている。これらのオフ期間信号や他のタイミング信号を参照することにより、この自己のタイミング制御部６４は、電力供給のオフ期間であって、且つ他のパルス波発生手段５２Ｂ〜５２Ｅで発生されている各パルス波と時間的に同じ位置にならないように、すなわち、他のいずれのパルスとも重ならない位置となるパルスを発生させるようなタイミングを示す自己のタイミング信号ＳＡ２を出力するようになっている。この自己のタイミング信号ＳＡ２はパルス波発生部６６及びパルス波選出部６２Ａへ送られると共に、他の全てのパルス波発生手段５２Ｂ〜５２Ｅのタイミング制御部へ送られるようになっている。
【００３４】
上記パルス波発生部６６には、交流電源６８からの交流電圧をＡＣ／ＤＣコンバータ７０及び平滑回路７２を経由することにより形成した直流電圧が入力されており、この直流電圧を、上記自己のタイミング信号ＳＡ２に基づいてスイッチング制御することにより、自己のタイミング信号ＳＡ３を形成するようになっている。この自己のタイミング信号ＳＡ３のパルスは、上述したように、自己の電力供給のオフ期間に対応し、且つ他のパルス波発生手段５２Ｂ〜５２Ｅにて発生されているパルス波のいずれのパルスとも時間的に重ならないようなタイミングで出力するようになっている。
【００３５】
そして、この自己のパルス波ＳＡ３は、パルス波発生部６６より自己のパルス波混合手段５４Ａへ向けて出力されるようになっており、このパルス波混合手段５４により給電ライン４６Ａを流れる供給電力に混合、或いは重畳されるようになっている。
【００３６】
この時に、給電ライン４６Ａのパルス波混合手段５４Ａの出力の電圧の状態は図５（Ａ）に示すような状態となっている。すなわち、この給電ライン４６Ａの各パルスは、図５（Ｂ）及び図５（Ｃ）に示す他の給電ライン４６Ｂ、４６Ｃの各パルスとは、互いに重なり合わないようにそれぞれ時間的に異なる位置に配置されている。
【００３７】
このように、各パルスが時間的に重ならないように位置する理由は、図５では示されていないが、給電ラインに電力供給のオン・オフが行われたり、上記パルスが立つと、この電圧の変化が電源干渉によって他の全ての給電ラインに電圧の歪みを生ぜしめることは避けられず、上述のようにパルスの重なりを防止することによって上記電圧の歪みから悪影響を受けることを防止するためである。
【００３８】
ここで、１つのオフ期間に少なくとも２つのパルスが生ずるようにこのパルス波ＳＡ３の周波数ｆＡ を設定する。この周波数ｆＡ は以下のようにパルス波ＳＡ３の周期ＴＡ の逆数で与えられる。
ｆＡ ＝１／ＴＡ ［ＨＺ ］
この場合、供給電力は、商用周波数なので、５０ＨＺ 或いは６０ＨＺ となり、上記パルス幅は、それに対応させて十分に小さくなるように設定する。例えばこのパルス幅は、商用周波数の６０Ｈｚの周期である１６ｍｓｅｃよりも小さくなるように設定する。
【００３９】
また、上記パルス波検出手段５６Ａの電流・電圧モニタ部６０Ａは、自己の給電ライン４６Ａに流れる電流及び電圧の変化を検出するが、このパルス波検出手段５６Ａのパルス波選出部６２Ａは、自己のタイミング制御部６４から入力される自己のタイミング信号ＳＡ２に基づいて、上記電流・電圧モニタ部６０Ａの検出結果から自己のパルス波ＳＡ３（タイミング信号ＳＡ２）に同期した成分のみを選出して取り出すようになっている。
【００４０】
従って、このパルス波選出部６２Ａでは、自己のパルス波ＳＡ３と同期した成分のパルス波が選出して取り出され、上記判断手段５８へ送出するようになっている。このパルス波が印加されている時の電流値は、当然のこととして電力使用系のその時の抵抗値に依存した大きさとなっている。
【００４１】
次に、図３も参照して上記判断手段５８の構成について説明する。図３に示すように、この判断手段５８の大部分はコンピュータにより構成されており、具体的には、上記各パルス波検出手段５６Ａ〜５６Ｅにて検出された各パルス波に基づいて対応する各電力使用系、すなわち各ゾーンヒータ４２Ａ〜４２Ｅ（図１参照）の抵抗値を求める抵抗値算出部７４と、予め求められている各電力使用系、すなわち各ゾーンヒータ４２Ａ〜４２Ｅ（図１参照）の抵抗値を基準抵抗値として記憶する基準抵抗値記憶部７６と、上記抵抗値算出部７４で求めた抵抗値と上記基準抵抗値記憶部７６にて記憶されている対応する基準抵抗値とを比較して当該ゾーンヒータの断線の予測を判断する断線予測部７８と、この断線予測部７８の判断結果をオペレータに告知させる警報部８０とにより主に構成されている。
【００４２】
上記抵抗値算出部７４では、各パルス波検出手段５６Ａ〜５６Ｅのパルス波選出部６２Ａ〜６２Ｅより入力されるパルス波に基づいて、その実効電圧及び実効電流を求め、更にこの実効電圧及び実効電流から現状の各ゾーンヒータ４２Ａ〜４２Ｅの各抵抗値を求めるようになっている。
【００４３】
上記基準抵抗値記憶部７６では、所定のプロセス温度での各ゾーンヒータ４２Ａ〜４２Ｅの新品時の抵抗値を予め求めて、その各抵抗値を基準抵抗値として予め記憶している。例えばこの基準抵抗値は、抵抗温度係数や抵抗率や温度等を用いた関数を演算することにより求められ、温度変化に対応して求めることができるようになっている。
【００４４】
上記断線予測部７８は、検出された抵抗値とこれに対応する基準抵抗値とを比較して、検出された抵抗値が所定の割合、例えば１％以上抵抗値が変化した時に、具体的には、抵抗値が１％以上増加した時に、”断線は近い”と断線の予測を判断するようになっている。
【００４５】
上記告知部８０は、例えば警告ランプ８０Ａやディスプレイ８０Ｂやブザー８０Ｃ等を有しており、上記”断線は近い”と判断された時には、その旨をオペレータに告知させて警告できるようになっている。
【００４６】
次に、以上のように構成された熱処理装置２０及び断線予測装置２６の動作について図６も参照して説明する。図６は給電ライン及び給電ラインから検出された電圧波形の変化の状態を示す図である。
【００４７】
まず、半導体ウエハＷに対する一般的な熱処理について説明する。未処理の複数枚の半導体ウエハＷは、ウエハボート３２に多段に保持された状態で、予備加熱されている処理容器２８内へその下方よりロードされて、処理容器２８内を密閉する。そして、交流電源８、電源トランス１０及び電力供給回路系２４の各給電ライン４６Ａ〜４６Ｅを介して加熱手段４２を形成する各ゾーンヒータ（電力使用系）４２Ａ〜４２Ｅへ供給する電力を増加してウエハＷを所定のプロセス温度に維持しつつ処理容器２８内へガス供給手段３６より流量制御された必要な各種の処理ガスを供給する。これと同時に排気系４０を連続的に駆動して処理容器２８内の雰囲気を排気して所定のプロセス圧力に維持し、成膜処理、アニール処理、酸化拡散処理等の所定の熱処理を施すことになる。
【００４８】
ここで、この熱処理中においては、加熱手段４２に設けた各温度測定器４４Ａ〜４４Ｅにて測定された温度値が温度制御部５０へ入力されており、この温度制御部５０は、給電ライン４６Ａ〜４６Ｅに設けた各電力調整器４８Ａ〜４８Ｅへ個別に温度制御信号を出力し、各ゾーンヒータ４２Ａ〜４２Ｅが予め定められた所定の温度を維持するように供給電力を制御することになる。
【００４９】
ここでは前述したように各電力調整部４８Ａ〜４８Ｅではゼロクロス制御が行われ、各給電ライン４６Ａ〜４６Ｅには、図４に示すようなオン期間とオフ期間とが調整された状態の電圧（電力）が印加されていく。図４では代表として３つの給電ライン４６Ａ〜４６Ｃの電圧波形のみを示す。また、ゼロクロス制御なのでオン期間及びオフ期間の長さが波長の単位でコントロールされている。
【００５０】
次に、本発明に係る断線予測装置２６の動作について説明する。上述した加熱手段４２の電力使用系を構成する各ゾーンヒータ４２Ａ〜４２Ｅは、経年変化等によって次第に劣化して抵抗値が増加してくるので、これらの各ゾーンヒータ４２Ａ〜４２Ｅが完全に断線する前に、その兆候を断線予測装置２６で検出する必要がある。
【００５１】
ここでは給電ライン４６Ａについて主として説明するが、他の給電ライン４６Ｂ〜４６Ｅについても同様な動作をするのは勿論である。まず、給電ライン４６Ａにおける断線予測装置２６のパルス発生手段５２では、図２に示すように、このパルス波発生手段５２Ａの一部を構成するタイミング制御部６４が、自己の電力調整器４８Ａから入力されるオフ期間信号ＳＡ１と他のパルス波発生手段５２Ｂ〜５２Ｅから送られてくるタイミング信号とに基づいて自己のタイミング信号ＳＡ２を発生する。
【００５２】
このタイミング信号ＳＡ２は自己のパルス波ＳＡ３を形成するための制御信号となるものであり、自己の給電ライン４６Ａの電力供給のオフ期間であって、他のパルス波発生手段５２Ｂ〜５２Ｅで発生する各パルス波の全てのパルスと時間的に重ならないようなタイミングを求めるようになっている。
【００５３】
このタイミング制御部６４で求められたタイミング信号ＳＡ２は、自己のパルス波発生部６６及び自己のパルス波検出手段５６Ａのパルス波選択部６２Ａへ送られると同時に、他の全てのパルス波発生手段５２Ｂ〜５２Ｅへも送られている。
【００５４】
そして、上記パルス波発生部６６では、交流電源６８よりＡＣ／ＤＣコンバータ７０及び平滑回路７２を経て形成された直流電圧を、上記タイミング信号ＳＡ２に従って自己のパルス波ＳＡ３を発生させる。そして、この発生したパルス波ＳＡ３は、自己のパルス波混合手段５４Ａへ送られて、ここで自己の給電ライン４６Ａに流れる供給電力に混合或いは重畳されることになる。
【００５５】
尚、上記パルス波は、１つのオフ期間に少なくとも２つのパルスが入るように設定され、誤検出を防止するようになっている。この時に給電ライン４６Ａのパルス波混合手段５４Ａの出力の電圧の状態は、図５（Ａ）に示すような状態となっている。
【００５６】
すなわち、この給電ライン４６Ａの各パルスは、図５（Ｂ）及び図５（Ｃ）に示す他の給電ライン４６Ｂ、４６Ｃの各パルスとは、互いに重なり合わないようにそれぞれ時間的に異なる位置に配置されている。すなわち、給電ライン４６Ａのパルス波の周波数ｆＡ （＝１／ＴＡ ）は、他の給電ライン４６Ｂ、４６Ｃの各パルス波の周波数ｆＢ （＝１／ＴＢ ）、ｆｃ （＝１／Ｔｃ ）とは互いに異なるように設定されており、且つ各パルスが時間的に重ならないように設定されている。この点は、全ての給電ライン４６Ａ〜４６Ｅに関して同じように成立している。
【００５７】
このように、給電ライン４６Ａにおいて電力供給のオフ期間に自己のパルス波発生部６６で発したパルス波を混合、或いは重畳させたが、実際の動作では他の給電ライン４６Ｂ〜４６Ｅにおいて混合、或いは重畳されたパルスや他の電力調整器４８Ｂ〜４８Ｅでのオン、オフの切り替え時の衝撃パルスが電源干渉によって当該自己の給電ライン４６Ａに影響を及ぼし、この結果、自己の給電ライン４６Ａに電圧歪が発生してしまう場合がある。図６はこの時の状況を示している。
【００５８】
図６（Ａ）は給電ライン４６Ａにおいて電圧歪が生じていない時の状態を示しており、電力供給のオフ期間に自己のパルス波ＳＡ３が重畳されているが、実際には、他の給電ライン４６Ｂ〜４６Ｅのパルス波等の電源干渉を受けて、図６（Ｂ）に示すように、異常なパルス８２が立ってしまう場合がある。ここでは発明の理解を容易にするために異常なパルス８２は１つしか記載していないが、実際には多数形成されてしまう。
【００５９】
そして、給電ライン４６Ａのパルス波混合手段５４Ａの下流側に配置した電流・電圧モニタ部６０Ａでは、この給電ライン４６Ａに流れる電流及び電圧がそのまま検出され、従って、図６（Ｂ）に示すように異常なパルス８２を含む電圧波形及び電流がそのまま検出されることになる。
【００６０】
しかしながら、この電流・電圧モニタ部６０Ａからの出力を受けるパルス波選出部６２Ａでは、前述したように自己のタイミング信号ＳＡ２（図２参照）が入力されており、この自己のタイミング信号ＳＡ２に同期したパルス波ＳＡ４（図６（Ｃ）参照）のみを、上記電流・電圧モニタ部６０Ａからの電圧波形から取り出している。すなわち、このパルス波選出部６２Ａでは、自己のパルス波ＳＡ３に同期しているパルス波ＳＡ４のみを検出して取り出し、他の同期していないパルスや交流成分は除去するようになっている。これにより、パルス波選出部６２Ａでは自己のパルス波発生手段５２Ａで発生したパルス波成分のみを取り出す。
【００６１】
この検出して取り出されたパルス波ＳＡ４は、図３に示すように、抵抗値算出部７４へ入力され、このパルス波ＳＡ４に基づいてその実効電圧（図６（Ｄ）参照）及び実効電流が求められ、更に、この実効電圧及び実効電流から当該電力使用系であるゾーンヒータ４２Ａの抵抗値が求められることになる。この場合、上記検出されたパルス波ＳＡ４には、外乱の要因となる他の給電ライン４６Ｂ〜４６Ｅにおけるパルス波等が全く含まれていないので、上記ゾーンヒータ４２Ａの抵抗値は非常に精度が高い値となっている。
【００６２】
そして、断線予測部７８では上記求めた抵抗値と、基準抵抗値記憶部７６に予め記憶されていた対応する基準抵抗値とを比較し、上記求められた抵抗値が閾値となる所定の割合、例えば１％以上抵抗値が変化した時に、具体的には抵抗値が１％以上増加した時に例えば”断線は近い”と判断し、変化が１％以内ならば例えば”正常”と判断する。尚、この変化の閾値は上記値に限定されず、設計条件によって種々変更されるのは勿論である。
【００６３】
そして、上記判断の結果は告知部８０へ出力され、”断線は近い”と判断された場合には、警告ランプ８０Ａを点灯したり、ディスプレイ８０Ｂにてその旨を表示したり、ブザー８０Ｃを鳴動させたりして、オペレータにその旨を警告することになる。
【００６４】
そして、上記抵抗値算出部７４へは、各パルス波選出部６２Ａ〜６２Ｅにて検出されたパルス波が入力されており、各パルス波毎に上述したような処理が行われるので、従って、各ゾーンヒータ４２Ａ〜４２Ｅの精度の高い抵抗値をそれぞれ求めることができる。この結果、各ゾーンヒータ４２Ａ〜４２Ｅの断線の予測を精度良く行うことができる。
【００６５】
上記パルス波ＳＡ３の重畳は、電力供給のオフ期間の時に行うものであるので、１００％のオン時間でゼロクロス制御が行われている時には、パルス波ＳＡ３の重畳は行うことができないが、１００％のオン時間でゼロクロス制御が行われる頻度は少ないので、特に問題は生じない。
【００６６】
また、理論的には重畳されるパルス波によって表される電力だけゾーンヒータに余分に加わることになるが、このパルス波による電力は微小なので、ゾーンヒータの温度制御に悪影響を与えることもない。
【００６７】
尚、上記実施形態では電力使用系であるゾーンヒータ４２Ａ〜４２Ｅが５つの場合を例にとって説明したが、この数に限定されないのは勿論である。更には、上記電力使用系としてはゾーンヒータに限定されず、他のヒータ、例えば配管系等に用いられるヒータも電力使用系として上記断線予測の対象として用いるようにしてもよい。
【００６８】
また、上記実施形態では、供給電力の制御方法としてゼロクロス制御を用いた場合を例にとって説明したが、これに限定されず、図７に示すように、位相制御を用いた場合にも本発明を適用することができる。図７は供給電力が位相制御の場合にパルス波を重畳した時の状態を示す電圧波形図である。ここでも電力供給がオフ期間の時に、例えばパルス波ＳＡ３が重畳されている。
【００６９】
また更には、ここではいわゆるバッチ式の熱処理装置に本発明を適用した場合について説明しているが、これに限定されず、枚葉式の熱処理装置にも本発明を適用することができる。
【００７０】
また、ここでは被処理体として半導体ウエハを例にとって説明したが、この半導体ウエハにはシリコン基板やＧａＡｓ、ＳｉＣ、ＧａＮなどの化合物半導体基板も含まれ、更にはこれらの基板に限定されず、ガラス基板、ＬＣＤ基板、セラミック基板等にも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明に係る電力使用系の断線予測装置を用いた熱処理装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】電力使用系の断線予測装置を示すブロック構成図である。
【図３】判断手段を示すブロック構成図である。
【図４】供給電力の電圧波形の一例を示す電圧波形図である。
【図５】電力供給のオフ期間にパルス波を混合させて重畳した時の状態を示す電圧波形図である。
【図６】給電ライン及び給電ラインから検出された電圧波形の変化の状態を示す図である。
【図７】供給電力が位相制御の場合にパルス波を重畳した時の状態を示す電圧波形図である。
【図８】従来の一般的な縦型の熱処理装置の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００７２】
２０  熱処理装置
２２  処理ユニット
２４  電力供給回路系
２６  断線予測装置
２８  処理容器
３２  ウエハボート（保持手段）
３６  ガス供給手段
４０  排気系
４２  加熱手段
４２Ａ〜４２Ｅ  ゾーンヒータ（電力使用系）
４４Ａ〜４４Ｅ  温度測定器
４６Ａ〜４６Ｅ  給電ライン
４８Ａ〜４８Ｅ  電力調整器
５０  温度制御部
５２Ａ〜５２Ｅ  パルス波発生手段
５４Ａ〜５４Ｅ  パルス波混合手段
５６Ａ〜５６Ｅ  パルス波検出手段
５８  判断手段
６０Ａ〜６０Ｅ  電流・電圧モニタ部
６２Ａ〜６２Ｅ  パルス波選出部
６４  タイミング制御部
６６  パルス波発生部
７４  抵抗値算出部
７６  基準抵抗値記憶部
７８  断線予測部
８０  告知部
ＳＡ１  オフ期間信号
ＳＡ２  タイミング信号
ＳＡ３  パルス波
ＳＡ４  パルス波
Ｗ  半導体ウエハ（被処理体）
【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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