(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理体が配置された反応容器内を、当該反応容器の外に設けた加熱部により加熱すると共に反応容器内に処理ガスを導入して熱処理を行う熱処理方法において、
反応容器の内部の温度検出値である内部温度検出値Ｔｉと反応容器の外部の温度検出値である外部温度検出値Ｔｏとを補間比率ｘ（０≦ｘ≦１）によりＴｉ・ｘ＋Ｔｏ（１−ｘ）で補間し、この補間値と前記反応容器内の温度設定値との偏差分に基づいて外部温度制御のための第１の出力値を得る工程と、
前記内部温度検出値と反応容器内の温度設定値との偏差分を取り出して前段の調節部に入力し、更にこの調節部の出力と前記外部温度検出値との偏差分を取り出して後段の調節部に入力し、この調節部から第２の出力値を得る工程と、
前記第１の出力値と第２の出力値とを線形補間してその補間値を加熱部の発熱量の制御信号として出力する工程と、を含むことを特徴とする熱処理方法。
【請求項２】
被処理体が配置された反応容器を、当該反応容器の外に設けた加熱部により加熱すると供に反応容器内に処理ガスを導入して熱処理を行う熱処理方法において、
昇温工程の初期において、反応容器の内部の温度検出値である内部温度検出値Ｔｉと反応容器の外部の温度検出値である外部温度検出値Ｔｏとを補間比率ｘ（０≦ｘ≦１）によりＴｉ・ｘ＋Ｔｏ（１−ｘ）で補間し、この補間値と前記反応容器内の温度設定値との偏差分に基づいて得られる第１の出力値によって加熱部の発熱制御を行う段階と、
昇温工程の終期において、前記内部温度検出値と反応容器内の温度設定値との偏差分を取り出して前段の調節部に入力し、更にこの調節部の出力と前記外部温度検出値との偏差分を取り出して後段の調節部に入力し、この調節部から得られる第２の出力値によって加熱部の発熱制御を行う段階と、
前記第１の出力値によって加熱部の発熱制御を行う段階と、前記第２の出力値によって加熱部の発熱制御を行う段階との間に、第１の出力値と第２の出力値を補間して補間制御を行う段階と、を含むことを特徴とする熱処理方法。
【請求項３】
前記第１の出力値と前記第２の出力値の補間は、内部温度検出値と反応容器内の温度設定値との温度差に対応する所定の補間比率を用いることを特徴とする請求項１または２に記載の熱処理方法。
【請求項４】
前記補間比率は、少なくとも一つの固定された値であることを特徴とする請求項３に記載の熱処理方法。
【請求項５】
前記補間比率は、内部温度検出値と反応容器内の温度設定値との温度差に対応して変化することを特徴とする請求項３に記載の熱処理方法。
【請求項６】
昇温工程の初期の段階では、前記第２の出力値の補間比率は０％であることを特徴とする請求項１または２に記載の熱処理方法。
【請求項７】
昇温工程の終期の段階では、前記第２の出力値の補間比率は１００％であることを特徴とする請求項１または２に記載の熱処理方法。
【請求項８】
被処理体が配置された反応容器内を、当該反応容器の外に設けた加熱部により加熱すると供に反応容器内に処理ガスを導入して熱処理を行う熱処理装置において、
反応容器の内部の温度検出値である内部温度検出値Ｔｉと反応容器の外部の温度検出値である外部温度検出値Ｔｏとを補間比率ｘ（０≦ｘ≦１）によりＴｉ・ｘ＋Ｔｏ（１−ｘ）で補間し、この補間値と前記反応容器内の温度設定値との偏差分に基づいて外部温度制御のための第１の出力値を得る第１の演算部と、
前記内部温度検出値と反応容器内の温度設定値との偏差分を取り出して前段の調節部に入力し、更にこの調節部の出力と前記外部温度検出値との偏差分を取り出して後段の調節部に入力し、この調節部から第２の出力値を得る第２の演算部と、
前記第１の出力値と第２の出力値とを補間しその補間値を加熱部の発熱量の制御信号として出力する制御信号出力部と、を備えたことを特徴とする熱処理装置。
【請求項９】
前記反応容器の内部温度が大きくなるにつれて前記制御信号出力部における第２の出力値の補間比率が徐々に大きくなるように補間比率を調整するための補間比率調整部を更に備えたことを特徴とする請求項８記載の熱処理装置。
【請求項１０】
補間比率調整部は、反応容器の内部の温度検出値及び温度設定値の差と、補間比率との関係示すデータを記憶した手段を含むことを特徴とする請求項８または９に記載の熱処理装置。
【請求項１１】
補間比率調整部は、第２の出力値の補間比率が０％から徐々に大きくなるように構成されていることを特徴とする請求項８ないし１０のいずれかに記載の熱処理装置。
【請求項１２】
補間比率調整部は、第２の出力値の補間比率が１００％に向かって徐々に大きくなるように構成されていることを特徴とする請求項８ないし１０のいずれかに記載の熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体ウエハなどの被処理体に対して熱処理を行う熱処理方法及び熱処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）に対してＣＶＤ（chemical vapor deposition)による成膜処理や酸化、拡散処理などといった熱処理をバッチで行う装置として縦型熱処理装置がある。この装置は加熱炉内に縦型の反応容器を設け、反応容器の下端開口部を開閉する蓋体の上にウエハ保持具を搭載してこのウエハ保持具に多数のウエハを棚状に保持し、蓋体の上昇によりウエハ保持具を反応容器内に搬入した後、所定の熱処理を行うものである。
【０００３】
反応容器内の温度制御については、図８に示すように反応容器９の中に設けた内部熱電対９１及び反応容器９の外のヒ−タ９０近傍に設けた外部熱電対９２を用い、温度コントロ−ラ９３によりこれら熱電対９１、９２の温度検出値と温度設定値とを比較しその比較結果に基づいてヒ−タ９０の発熱量（供給電力）が制御される。温度コントロ−ラ９３にて出力される温度設定値のプロファイルは、図９の実線で示すようにウエハＷを搭載したウエハボ−ト９４を反応容器内に搬入するときには例えば６００℃前後の温度（Ｔａ）とし、その後所定のプロセス温度（Ｔｂ）まで大きくしてそのプロセス温度（Ｔｂ）を維持した後、所定の温度まで降温するように設定されている。
【０００４】
ここで温度コントロ−ラ９３の構成について述べると、温度コントロ−ラ９３は図８に示すように外部熱電対９２の温度検出値（外部温度検出値）を重視した制御を行うための第１の演算部９５と、カスケ−ド制御を行うための第２の演算部９６と、これら演算部９５、９６の一方の出力値を選択するためのスイッチ部９７を備えている。第１の演算部９５は、例えば外部温度検出値を１００％用いて演算を行う場合もあるが、内部熱電対９１で検出された温度検出値（内部温度検出値）と前記外部温度検出値とを所定の比率で線形補間して温度検出値を得ると共に、この温度検出値と温度設定値とを比較し、その偏差分を積分して出力値を得る場合もある。また第２の演算部９６は、前記内部温度検出値と温度設定値とを比較し、その偏差分を増幅して設定信号を得ると共にこの設定信号と前記外部温度検出値とを比較し、その偏差分を積分して出力値を得るものである。
【０００５】
そして搬入時の温度Ｔａからプロセス温度Ｔｂまで昇温する工程においては、先ず第１の演算部９５の出力値に基づいてヒ−タ９０の供給電力を制御し、次にスイッチ部９７を切り替えて第２の演算部９６の出力値に基づいてヒ−タ９０の供給電力を制御するようにしている。
【０００６】
このように出力値を切り替える理由は次の通りである。即ち第１の演算部９５の出力値に基づいて温度制御を行う場合には、外部温度検出値（ヒ−タ９０の温度）の影響が大きいので反応容器９内の温度が目標温度であるプロセス温度Ｔｂ付近になっても緩やかに上昇し、目標温度Ｔｂよりも低い温度に収束しようとする。一方カスケ−ド制御を行う場合には内部温度検出値の影響が大きいので、反応容器９内の温度は目標温度Ｔｂに収束しようとするが、温度設定値と内部温度検出値との偏差分が大きいためヒ−タ９０への供給電力が大きく、このため目標温度Ｔｂを大きく越えてその後に波を打って目標温度Ｔｂに収束しようとする現象（オ−バシュ−ト）が起きてしまう。従って昇温工程において初めは第１の演算部９５の出力値を用いて制御（外部温度制御）を行い、反応容器９内の温度がある程度目標温度Ｔｂに近付いたときにカスケ−ド制御を行うようにしているのである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
第１の演算部９５による制御からカスケ−ド制御への切り替わりのタイミングはオペレ−タが設定し、内部温度検出値がより早く安定するタイミングを探すようにしている。
【０００８】
しかしながら制御方式をいきなり切り替えると切り替えのショックで温度が乱れ、その乱れが温度の早期安定化を阻む場合もある。また切り替わりのタイミングが早すぎると、内部温度検出値が低いうちにカスケ−ド制御が行われるので、ヒ−タ９０への供給電力が大きくなってオ−バシュ−トが起こり、反応容器９内の温度が安定するまでに長い時間がかかる。これに対して切り替わりのタイミングが遅すぎると、反応容器９内の昇温が遅くなり、やはり反応容器９内の温度が安定するまでに長い時間がかかる。
【０００９】
縦型熱処理装置を運転するにあたっては、熱処理の種類やウエハの種類などに応じて目標温度がまちまちであり、また装置をメンテナンスした後に温度制御の調整をする場合もある。そして前記タイミングを見つけるためには反応容器９内を実際に昇温しなければならず、タイミングが見つかるまで反応容器９内の昇降温を繰り返さなければならないことなどから、オペレ−タが前記タイミングを見付け出す作業は繁雑であり、大きな負担になる。またオペレ−タの調整が悪いと、反応容器内の温度が安定するまでに長い時間がかかり、スル−プットが低下してしまう。
【００１０】
本発明はこのような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、被処理体を反応容器内にて熱処理を行うにあたって、反応容器内の温度を速やかに目標温度に安定させることができる技術を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の熱処理方法は、被処理体が配置された反応容器内を、当該反応容器の外に設けた加熱部により加熱すると共に反応容器内に処理ガスを導入して熱処理を行う熱処理方法において、
反応容器の内部の温度検出値である内部温度検出値Ｔｉと反応容器の外部の温度検出値である外部温度検出値Ｔｏとを補間比率ｘ（０≦ｘ≦１）によりＴｉ・ｘ＋Ｔｏ（１−ｘ）で補間し、この補間値と前記反応容器内の温度設定値との偏差分に基づいて外部温度制御のための第１の出力値を得る工程と、
前記内部温度検出値と反応容器内の温度設定値との偏差分を取り出して前段の調節部に入力し、更にこの調節部の出力と前記外部温度検出値との偏差分を取り出して後段の調節部に入力し、この調節部から第２の出力値を得る工程と、
前記第１の出力値と第２の出力値とを線形補間してその補間値を加熱部の発熱量の制御信号として出力する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１２】
他の発明は、被処理体が配置された反応容器を、当該反応容器の外に設けた加熱部により加熱すると供に反応容器内に処理ガスを導入して熱処理を行う熱処理方法において、
昇温工程の初期において、反応容器の内部の温度検出値である内部温度検出値Ｔｉと反応容器の外部の温度検出値である外部温度検出値Ｔｏとを補間比率ｘ（０≦ｘ≦１）によりＴｉ・ｘ＋Ｔｏ（１−ｘ）で補間し、この補間値と前記反応容器内の温度設定値との偏差分に基づいて得られる第１の出力値によって加熱部の発熱制御を行う段階と、
昇温工程の終期において、前記内部温度検出値と反応容器内の温度設定値との偏差分を取り出して前段の調節部に入力し、更にこの調節部の出力と前記外部温度検出値との偏差分を取り出して後段の調節部に入力し、この調節部から得られる第２の出力値によって加熱部の発熱制御を行う段階と、
前記第１の出力値によって加熱部の発熱制御を行う段階と、前記第２の出力値によって加熱部の発熱制御を行う段階との間に、第１の出力値と第２の出力値を補間して補間制御を行う段階と、を含むことを特徴とする。
【００１３】
昇温工程において、一の温度制御方式から他の温度制御方式にいきなり切り替えると切り替え時のショックにより反応容器内の温度が乱れるし、また切り替えの最適なタイミングを探す手間がかかるが、本発明のように昇温工程において第１の出力値と第２の出力値の補間比率を有する領域を有するようにすれば、第１の出力値及び第２の出力値が混在する領域、つまり一の温度制御方式及び他の温度制御方式が双方が制御温度に影響を与える領域（補間制御の領域）が形成されるので、切り替え時のショックが抑えられるし、また切り替えのタイミングを設定する負担が軽減される。なお昇温工程において第２の出力値の補間比率を徐々に大きくすることもできる。ここで徐々に大きくするという意味は、一の温度制御方式で昇温を開始し、後で他の温度制御方式を用い、途中で両方の温度制御方式が補間されているところがあれば、例えば１：１の比率で補間されている領域があれば、その比率が徐々に変わらない場合も含まれる。つまりここでいう意味は、一の温度制御方式から他の温度制御方式にいきなり移行せず、両方式が制御温度に影響を与える制御領域（補間制御の領域）が介在しているということである。
【００１５】
また第２の出力値の補間比率の変更は、例えば内部温度検出値及び温度設定値の温度差と、補間比率との関係示すデ−タをメモリに記憶しておき、前記温度差とデ−タとを参照して補間比率を調整することにより行うことができる。
【００１６】
更に本発明は熱処理装置としても成り立つものであり、具体的には本発明の熱処理装置は被処理体が配置された反応容器内を、当該反応容器の外に設けた加熱部により加熱すると供に反応容器内に処理ガスを導入して熱処理を行う熱処理装置において、
反応容器の内部の温度検出値である内部温度検出値Ｔｉと反応容器の外部の温度検出値である外部温度検出値Ｔｏとを補間比率ｘ（０≦ｘ≦１）によりＴｉ・ｘ＋Ｔｏ（１−ｘ）で補間し、この補間値と前記反応容器内の温度設定値との偏差分に基づいて外部温度制御のための第１の出力値を得る第１の演算部と、
前記内部温度検出値と反応容器内の温度設定値との偏差分を取り出して前段の調節部に入力し、更にこの調節部の出力と前記外部温度検出値との偏差分を取り出して後段の調節部に入力し、この調節部から第２の出力値を得る第２の演算部と、
前記第１の出力値と第２の出力値とを補間しその補間値を加熱部の発熱量の制御信号として出力する制御信号出力部と、を備えたことを特徴とする
【００１７】
本発明では、前記反応容器の内部温度が大きくなるにつれて前記制御信号出力部における第２の出力値の補間比率が徐々に大きくなるように補間比率を調整するための補間比率調整部を更に備えた構成とすることが好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明を縦型熱処理装置に適用した実施の形態の全体構成図である。先ずこの縦型熱処理装置の全体構成について簡単に述べておくと、この装置は、例えば両端が開口している内管１ａ及び上端が閉塞している外管１ｂからなる例えば石英製の二重構造の反応管１を備えている。反応管１の周囲には筒状の断熱体２１がベ−ス体２２に固定して設けられ、この断熱体２１の内側には抵抗発熱体からなるヒ−タ３ａ、３ｂ、３ｃが例えば上下に複数分割して設けられている。分割数は例えば５段とされるが、この例では便宜上３段分割（３ａ、３ｂ、３ｃ）の構成を記載してある。ヒ−タ３ａ、３ｂ、３ｃとしては、例えば線径１０ミクロン前後の高純度のカ−ボンファイバの束を複数用いて編み込むことにより形成されたカ−ボンワイヤをセラミックス、例えば外径が十数ミリの透明な石英管の中に封止したものを用いることができ、例えば断熱体２１の周方向に沿って波型に形成される。なおヒ−タ３ａ、３ｂ、３ｃはこれに限定されるものではなく例えば鉄−タンタル−カ−ボン合金などの金属体であってもよい。
【００１９】
内管１ａ及び外管１ｂは下部側にて筒状のマニホ−ルド２３の上に支持され、このマニホ−ルド２３には、内管１ａの内側の下部領域に供給口が開口するようにガス供給管２４が設けられると共に、内管１ａと外管１ｂとの間から排気するように図示しない真空ポンプに一端側が接続された排気管２５が接続されている。この例では内管１ａ、外管１ｂ及びマニホ−ルド２３により反応容器が構成される。
【００２０】
更にマニホ−ルド２３の下端開口部を塞ぐように蓋体１１が設けられており、この蓋体１１はボ−トエレベ−タ１２の上に設けられている。蓋体１１の上には駆動部１３により回転軸１４を介して回転台１５が設けられ、この回転台１５の上には例えば保温筒からなる断熱ユニット１６を介して基板保持具であるウエハボ−ト１７が搭載されている。ウエハボ−ト１７は、多数の基板であるウエハＷを棚状に載置できるように構成されている。
【００２１】
マニホールド２３側面からは、熱電対用の細い石英管４０が内管１１ａ内の熱処理雰囲気に立ち上げられて貫通しており、この石英管４０内には、例えば３段に分割された各ヒ−タ３ａ、３ｂ、３ｃが加熱する熱処理雰囲気の温度を夫々検出するように内部温度検出部である３個の内部熱電対４ａ、４ｂ、４ｃが設けれている。また内管１ａと外管１ｂとの間におけるヒ−タ３ａ、３ｂ、３ｃの近傍には、夫々ヒ−タ３ａ、３ｂ、３ｃの温度を夫々検出する外部温度検出部である外部熱電対５ａ、５ｂ、５ｃが設けられている。
【００２２】
そして各段のヒ−タ３ａ、３ｂ、３ｃ毎に発熱量を制御するための制御部６ａ、６ｂ、６ｃが設けられており、各制御部６ａ、６ｂ、６ｃは、例えば内部熱電対４ａ、４ｂ、４ｃによる温度検出値及び外部熱電対５ａ、５ｂ、５ｃによる温度検出値と温度設定値とに基づいてヒ−タ３ａ、３ｂ、３ｃの供給電力を制御して発熱量を制御するように構成される。なお内部熱電対４ａ、４ｂ、４ｃの信号線は、マニホールド２３の外における石英管４０から引き出されているが、図１では便宜的に記載してある。
【００２３】
各制御部６ａ、６ｂ、６ｃの構成は同じなので、そのうちの一つについて図２を参照しながら説明する。制御部６は、内管１ａ内の熱処理雰囲気の温度設定値を出力する温度設定値出力部６１と、第１の演算部７Ａと、第２の演算部７Ｂと、制御信号出力部６２と、補間比率調整部６３とを備えている。温度設定値出力部６１は、内管１ａ内の熱処理雰囲気の温度設定値を出力する温度設定値出力部であり、各タイミングにおける温度設定値の集合値である温度パタ−ンが記憶されている。この温度パタ−ンは、図３の実線で示すようにウエハＷの搬入時には温度設定値Ｔ１が出力され、ウエハＷの搬入後に温度目標値（プロセス温度）である温度設定値Ｔ２に向かって大きくなり、プロセス終了後にＴ１に向かって降温するように設定されている。
【００２４】
図２における第１の演算部７Ａは、内部温度検出値Ｔｉと外部温度検出値Ｔｏとを所定（一定）の比率で補間する（所定の比率で加算する）。つまりｘ（０≦ｘ≦１）を補間比率（ｘは一定）とするとＴｉ・ｘ＋Ｔｏ（１−ｘ）の演算を行う補間部７１と、温度設定値と補間部７１からの出力値とを比較して偏差分を取り出す比較演算部７２と、この比較演算部７２の比較結果（動作信号）を調節して第１の出力値Ａを出力する調節部７３とを備えている。第１の演算部７Ａは、例えば外部温度検出値Ｔｏの影響の大きい温度制御を行うためのものであるから、Ｔ０の補間比率は任意の値とされ、好ましくは５０％〜１００％とされる。
【００２５】
第２の演算部７Ｂは、温度設定値と内部温度検出値Ｔｉとを比較して偏差分を取り出す比較演算部７４と、この比較演算部７４からの偏差分を調節して次段の制御信号を生成する調節部７５と、この調節部７５からの制御信号を設定信号として当該設定信号と外部温度検出値Ｔｏとを比較して偏差分を取り出す比較演算部７６と、この比較演算部７６からの偏差分をを調節して第２の出力値Ｂを出力する調節部７７とを備えている。前記調節部７３、７５、７７は、例えば積分動作を行う増幅部により構成される。
【００２６】
制御信号出力部６２は、第１の演算部７Ａの出力値（第１の出力値）Ａと第２の演算部７Ｂの出力値（第２の出力値）Ｂとを補間し、その補間された結果の値（「補間値」という）をヒ−タ５の発熱量の制御信号、この例では、電源部３１からヒ−タ３に供給される電力を制御するためのスイッチ部３２の制御信号として出力される。具体的にはこの制御信号出力部６２は、ｙ（０≦ｙ≦１）を補間比率とするとＡ・ｙ＋Ｂ（１−ｙ）の演算を行う機能を備えている。
【００２７】
補間比率調整部６３は、温度設定値と内部温度検出値Ｔｉとの温度差（絶対値）Ｐと、補間比率ｙと、の関係を示すテ−ブルを格納した記憶部を含んでおり、例えば比較演算部７４で取り出された偏差分に対応する補間比率ｙを前記テ−ブルから読みだして制御信号出力部６２の補間比率ｙとする機能を備えている。図４Ａは、温度差Ｐとｙとの関係を示すテ−ブルのイメ−ジを示す図であり、同図には、第１の出力値Ａ及び第２の出力値Ｂの夫々について補間比率を示してある。内部温度検出値Ｔｉが小さい時（温度差Ｐが大きい時）にはｙは「１」であり、第１の出力値Ａが１００％制御信号として用いられる。そして内部温度検出値Ｔｉが大きくなってくると（温度差Ｐが小さくなってくると）、徐々にｙが小さくなり、更に内部温度検出値Ｔｉが大きくなって温度設定値に近付くと、ｙが「０」となって第２の出力値Ｂが１００％制御信号として用いられるようになる。温度差Ｐと補間比率ｙとの関係については、図４Ａに示したように直線的にｙが変化するようにしてもよいが、図４Ｂに示したようにカ−ブを描いてｙが変化するようにしてもよい。
【００２８】
制御部６は、実際には例えばＣＰＵ、プログラムを格納したＲＯＭ、及び温度設定値を記憶したメモリなどにより構成され、また各演算はプログラムによりソフト的に行われるが、図２ではイメ−ジ構成を模式的に記載してある。
【００２９】
次に上述実施の形態の作用について説明する。先ず反応容器（反応管１及びマニホ−ルド２３）の下方側でウエハボ−ト１７に被処理体である多数のウエハＷを移載して棚状に保持し、ボ−トエレベ−タ１２を上昇させてウエハボ−ト１７を反応容器内に搬入する。このとき図３に示すように温度設定値はＴ１例えば６００℃前後になっているが、ウエハボ−ト１７の搬入後に温度設定値がＴ２例えば８００℃に向かって大きくなる。
【００３０】
ここで温度設定値と内部温度検出値Ｔｉとの温度差（絶対値）Ｐと補間比率ｙとの関係については、例えば温度差Ｐが６℃よりも大きければ第１の出力値Ａが１００％用いられ、温度差Ｐが３℃〜６℃であれば例えば図４Ａに示すテ−ブルに従って第１の出力値Ａ及び第２の出力値Ｂが補間され、温度差Ｐが３℃よりも小さければ第２の出力値Ｂが１００％用いられる。この場合図５に示すように内部温度検出値Ｔｉが、温度差Ｐが６℃になる７９４℃（ＴＡ）に至るまでは、第１の出力値Ａが１００％制御信号として制御信号出力部６２から出力されてヒ−タ３ａ、３ｂ、３ｃの供給電力が制御される。
【００３１】
第１の出力値Ａによる制御は外部温度検出値を重視したいわば「外部温度制御」であるので、反応容器の内部温度は目標温度に近付くと昇温が緩やかになる。そして内部温度（内部温度検出値Ｔｉ）が７９４℃（ＴＡ）以上になると、昇温するにつれて第１の出力値Ａの比率が徐々に小さくなり、第２の出力値Ｂの比率が増えてくる。第２の出力値Ｂによる制御は内部温度検出値を重視したカスケ−ド制御であるが、両者の補間制御領域の初めの頃はカスケ−ド制御の割合が小さいので、内部温度が目標温度に向かって急上昇しようとする傾向は小さい。しかし温度上昇に伴ってカスケ−ド制御の割合が大きくなるので、内部温度が目標温度に向かって急上昇しようとする傾向が徐々に大きくなっていき、７９７℃（ＴＢ）を越えると、カスケ−ド制御の割合が１００％になるので、内部温度が目標温度に向かって急上昇しようとするが、この段階では内部温度が目標温度にかなり近付いているため、実質的なオ−バシュ−トが起こらず速やかに目標温度に安定する。そして内部温度が目標温度であるプロセス温度に安定した後、ガス供給管２４から所定の処理ガス例えば成膜ガスが反応容器内に供給されると共に排気管２５を介して図示しない真空ポンプにより所定の真空度に維持され、ウエハボ−ト１７が駆動部１３により回転しながらウエハＷに対して熱処理例えば成膜処理が行われる。しかる後、温度設定値が小さくなって反応容器内が降温し、ボ−トエレベ−タ１２が降下してウエハボ−ト１７が搬出される。
【００３２】
上述実施の形態によれば、外部温度検出値を重視した制御から内部温度検出値を重視したカスケ−ド制御にいきなり切り替えるのではなく、両者が温度制御に影響を与える混在した状態を作り出し、徐々にカスケ−ド制御に切り替えているので、切り替え時のショック（温度の乱れ）が抑えられ、速やかに目標温度に安定させることができ、スル−プットの向上を図ることができる。
【００３３】
また従来のように切り替えのタイミングをいわは点で行うと、その１点の位置により昇温の状態が大きく左右されるので調整が難しいが、両温度制御方式が混在した状態を介在させることにより、例えば図４Ａ、４Ｂに示すような切り替えパタ−ンを決めておけば昇温パタ−ンや目標温度が異なっても順応できるため、調整作業における負担が小さい。
【００３４】
上述の例では、第１の出力値Ａが１００％の状態から第２の出力値Ｂが１００％の状態に切り替えているが、初め第１の出力値Ａに第２の出力値Ｂが補完的に（相対的に割合が小さく）補間されている一の制御方式を用い、次いで第２の出力値Ｂの補間比率が徐々に大きくなって、最後に第２の出力値Ｂに第１の出力値Ａが補完的に（相対的に割合が小さく）補間されている他の制御方式に落ち着く場合も本発明の権利範囲に含まれる。また補間比率の変化については、図４Ａ、４Ｂに示したパタ−ンに限らず例えば階段状に第２の出力値Ｂの補間比率を増やすようにしてもよい。なお本発明はバッチ式の熱処理装置に限らず枚葉式の熱処理装置に適用してもよい。
【００３５】
（実施例）
ここでコンピュ−タを使ってシミュレ−ションした結果を図６に示しておく。この例は、反応容器の内部温度を室温から目標温度である４００℃まで昇温させた場合の内部温度検出値と外部温度検出値とを示すものであり、温度差Ｐが１０℃よりも大きければ第１の出力値Ａが１００％用いられ、温度差Ｐが２℃〜１０℃であれば例えば図４Ａに示すテ−ブルに従って第１の出力値Ａ及び第２の出力値Ｂが補間され、温度差Ｐが２℃よりも小さければ第２の出力値Ｂが１００％用いられるという条件設定がされている。
【００３６】
また実際の縦型熱処理装置を使って反応容器の内部温度を昇温した結果を図７に示しておく。この例は、反応容器の内部温度を室温から目標温度である８００℃付近まで昇温させた場合の内部温度検出値と外部温度検出値とを示すものであり、温度差Ｐが１０℃よりも大きければ第１の出力値Ａが１００％用いられ、温度差Ｐが２℃〜１０℃であれば例えば図４Ａに示すテ−ブルに従って第１の出力値Ａ及び第２の出力値Ｂが補間され、温度差Ｐが２℃よりも小さければ第２の出力値Ｂが１００％用いられるという条件設定がされている。
【００３７】
いずれの例からも内部温度がオ−バシュ−トをせずに速やかに目標温度に安定することが分かる。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、反応容器内を目標温度に昇温するにあたって一の温度制御方式から他の温度制御方式に切り替えるときに両温度制御方式が制御温度に影響を与える補間制御領域を形成しているので温度制御方式の切り替え時のショック（温度の乱れ）が抑えられ、速やかに目標温度に安定させることができ、スル−プットの向上を図ることができる。更にまた切り替え時のショックが抑えられることから、従来のように切り替えのタイミングの最適なポイントを探す負担が軽減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態である縦型熱処理装置を示す縦断側面図である。
【図２】本発明の実施の形態で用いられる制御部を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態における温度設定値のパタ−ンと温度制御の手法とを対応付けて示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態で用いられる記憶部に記憶されたデ−タの一例を示す説明図である。
【図５】本発明の実施の形態による方法で温度制御を行った場合の内部温度検出値と外部温度検出値との推移を示す説明図である。
【図６】本発明の効果を確認するためのシミュレ−ションの結果を示す説明図である。
【図７】本発明の効果を確認するための実験結果を示す説明図である。
【図８】従来の縦型熱処理装置における温度制御系の一例を示すブロック図である。
【図９】従来の縦型熱処理装置において制御手法により反応容器内の温度の推移が変わる様子を示す説明図である。
【符号の説明】
１ａ        内管
１ｂ        外管
１          反応管
１１        蓋体
１７        ウエハボ−ト
２３        マニホ−ルド
２４        ガス供給管
２５        排気管
３（３ａ，３ｂ，３ｃ）      ヒ−タ
３２        スイッチ部
４（４ａ，４ｂ，４ｃ）      内部熱電対
５（５ａ，５ｂ，５ｃ）      外部熱電対
６（６ａ，６ｂ，６ｃ）      制御部
６１        温度設定出力部
６２        制御信号出力部
７Ａ        第１の演算部
７Ｂ        第２の演算部
【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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