JPH1025577A - Film processing equipment - Google Patents
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- JPH1025577A JPH1025577A JP20325196A JP20325196A JPH1025577A JP H1025577 A JPH1025577 A JP H1025577A JP 20325196 A JP20325196 A JP 20325196A JP 20325196 A JP20325196 A JP 20325196A JP H1025577 A JPH1025577 A JP H1025577A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 不要な部分に成膜が付着しても被処理体の温
度を迅速に安定化させることができる成膜処理装置を提
供する。
【解決手段】 内筒2とその外側に同心円状に配置した
外筒4とよりなる処理容器6と、複数の被処理体Wを載
置して前記処理容器内に挿脱可能に収容される支持ボー
ト14と、前記処理容器の外側に同心円状に配置された
加熱手段8と、この加熱手段の近傍に配置したヒータ用
温度検出手段28と、密閉された保護管内へ収容されて
前記外筒と内筒との間に設置された制御用温度検出手段
32A〜32Eと、この制御用温度検出手段の検出値に
基づいて前記加熱手段への供給電力を制御する制御部4
9とを有し、処理ガスにより前記被処理体に成膜を施す
成膜処理装置において、前記保護管の外側に、内部を通
気可能にした、透明耐熱材料よりなる温度抑制管50を
設けるように構成する。これにより、温度抑制管にも不
要な成膜を付着させて、この部分の制御用温度検出手段
の昇温速度を低下させ、その分、加熱手段の発熱量を増
加させる。
(57) [Problem] To provide a film forming apparatus capable of rapidly stabilizing the temperature of an object to be processed even if film formation adheres to an unnecessary portion. SOLUTION: A processing container 6 composed of an inner cylinder 2 and an outer cylinder 4 arranged concentrically outside the inner cylinder 2 and a plurality of workpieces W are placed and accommodated in the processing vessel in a removable manner. A supporting boat 14, a heating means 8 concentrically arranged outside the processing vessel, a heater temperature detecting means 28 arranged near the heating means, and the outer cylinder housed in a sealed protective tube. Control temperature detecting means 32A to 32E provided between the control unit 4 and the inner cylinder; and a control unit 4 for controlling power supplied to the heating means based on a detection value of the control temperature detecting means.
And a temperature suppressing tube 50 made of a transparent heat-resistant material, the inside of which can be ventilated, provided outside the protective tube. To be configured. As a result, an unnecessary film is adhered also to the temperature suppression pipe, and the rate of temperature rise of the control temperature detecting means in this portion is reduced, and the calorific value of the heating means is increased accordingly.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体ウエ
ハ等の被処理体に成膜を施す成膜処理装置に関する。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a film forming apparatus for forming a film on an object to be processed such as a semiconductor wafer.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に、半導体デバイスを製造するに
は、半導体ウエハに成膜処理やパターンエッチング処理
を繰り返し行なって所望のデバイスを製造するが、中で
も成膜技術は半導体デバイスの高密度化及び高集積化に
伴ってその仕様が年々厳しくなっている。成膜に関して
は、一度に多数のウエハを処理できることから、縦型バ
ッチ処理炉が主流になっており、良好な品質の成膜を効
率よく形成するためにプロセス時のウエハの温度管理は
特に重要である。2. Description of the Related Art In general, in order to manufacture a semiconductor device, a film formation process and a pattern etching process are repeatedly performed on a semiconductor wafer to manufacture a desired device. The specifications are becoming stricter with the integration. With regard to film formation, vertical batch processing furnaces have become the mainstream because a large number of wafers can be processed at one time, and wafer temperature control during processing is especially important to efficiently form good quality film formation. It is.
【0003】ウエハの温度管理は、例えば2重管縦型炉
を例にとれば、加熱炉側にヒータ用の熱電対を設け、処
理容器の内筒と外筒との間にも制御用の熱電対を設け、
容器内の温度を制御用の熱電対で検出し、この検出値に
基づいてヒータへの供給電力を制御する用になってい
る。この場合、石英製の外筒及び内筒を透過する毎に熱
線量は減少してくるので、ウエハ温度を精度良く検出す
るためには、内筒の内側に制御用の熱電対を設けるのが
よいが、ウエハの金属汚染等を防ぐために内筒の内側に
は熱電対等の金属類を設置することができず、従って、
上述のように次善の策として内筒と外筒との間に制御用
の熱電対を設け、間接的にウエハ温度を検出するように
している。[0003] For example, in the case of a double tube vertical furnace, a thermocouple for heater is provided on the heating furnace side, and a control temperature is provided between the inner cylinder and the outer cylinder of the processing vessel. A thermocouple,
The temperature inside the container is detected by a thermocouple for control, and the power supplied to the heater is controlled based on the detected value. In this case, since the heat dose decreases each time the light passes through the outer cylinder and the inner cylinder made of quartz, a thermocouple for control is provided inside the inner cylinder in order to accurately detect the wafer temperature. Good, but metals such as thermocouples cannot be installed inside the inner cylinder to prevent metal contamination etc. of the wafer,
As described above, a thermocouple for control is provided between the inner cylinder and the outer cylinder as a second best measure to detect the wafer temperature indirectly.
【0004】この場合、ウエハの実際の温度と、内筒と
外筒との間に配置された制御用の熱電対の検出温度との
間に僅かな温度差、例えば数十℃程度の温度差はどうし
ても発生するので、プロセスに先立って、例えば組み立
て工場レベルで内筒の内側にウエハ温度をより精度良く
検出するものと期待されるテーブル用の熱電対を配置
し、このテーブル用の熱電対と上記制御用の熱電対及び
ヒータ用の熱電対との間の温度相関を予めとってテーブ
ル化しておく。そして、実際のプロセスは上記したテー
ブル用の熱電対を排除した状態で行い、前述のように内
筒と外筒との間に配置した制御用の熱電対の検出値に基
づいてヒータへの供給電力を制御するようになってい
る。In this case, a slight temperature difference between the actual temperature of the wafer and the detected temperature of the control thermocouple disposed between the inner cylinder and the outer cylinder, for example, a temperature difference of about several tens of degrees Celsius. Prior to the process, for example, a table thermocouple expected to more accurately detect the wafer temperature inside the inner cylinder at the assembly factory level is placed before the process, and this table thermocouple and The temperature correlation between the control thermocouple and the heater thermocouple is previously tabulated. The actual process is performed with the above-described table thermocouple removed, and the heater is supplied to the heater based on the detection value of the control thermocouple disposed between the inner cylinder and the outer cylinder as described above. The power is controlled.
【0005】ここで従来の縦型成膜処理装置について説
明する。図9は従来の縦型の成膜処理装置を示す構成図
である。この成膜処理装置は、石英製の内筒2とこの外
側に同心円状に配置した石英製の外筒4とよりなる2重
管構造の処理容器6を有しており、その外側は加熱ヒー
タ等の加熱手段8と断熱材10を備えた加熱炉12によ
り覆われている。処理容器6の下端は開口されており、
下方より多数枚の被処理体としての半導体ウエハWを載
置した支持ボート14が昇降可能に挿脱自在になされて
いる。この支持ボート14は石英製の保温筒16を介し
て回転テーブル18上に載置されており、この回転テー
ブル18は回転軸22の上端に取り付けられている。こ
の回転軸22は処理容器6の下端開口部側を開放及び密
閉自在とする蓋部20を気密に回転自在に貫通してお
り、支持ボート14の昇降時には、この蓋部20も一体
的に昇降される。Here, a conventional vertical film forming apparatus will be described. FIG. 9 is a configuration diagram showing a conventional vertical film forming apparatus. This film forming apparatus has a processing vessel 6 having a double tube structure composed of an inner cylinder 2 made of quartz and an outer cylinder 4 made of quartz concentrically arranged outside the inner cylinder 2. And the like, and a heating furnace 12 provided with a heat insulating material 10. The lower end of the processing container 6 is open,
A support boat 14 on which a number of semiconductor wafers W as objects to be processed are mounted from below is detachably inserted so as to be able to move up and down. The support boat 14 is mounted on a rotary table 18 via a heat insulating tube 16 made of quartz, and the rotary table 18 is attached to an upper end of a rotary shaft 22. The rotation shaft 22 penetrates a lid 20 that allows the lower end opening side of the processing vessel 6 to be opened and sealed freely and airtightly and rotatably. When the support boat 14 moves up and down, the lid 20 also moves up and down integrally. Is done.
【0006】処理容器6の下部側には、内筒2内に成膜
用の処理ガスを導入する処理ガス導入ノズル24及び外
筒4の下部側には図示しない真空排気系に接続された排
気口26が設けられる。また、上記加熱炉12は、上下
方向に複数、例えば5つのゾーンに区分されており、ゾ
ーン毎に独立して温度制御を行なうためにゾーン毎に少
なくとも1つのヒータ用温度検出手段、例えば熱電対2
8A〜28Eを設け、また、このゾーンに対応して内筒
2と外筒4との間にも密閉された石英製の直径数mm程
度の保護管30内に収容された制御用温度検出手段、例
えば熱電対32A〜32Eが設けられている。A processing gas introduction nozzle 24 for introducing a processing gas for film formation into the inner cylinder 2 is provided at a lower side of the processing vessel 6, and an exhaust connected to a vacuum exhaust system (not shown) is provided at a lower side of the outer cylinder 4. A mouth 26 is provided. The heating furnace 12 is divided into a plurality of, for example, five zones in the vertical direction, and at least one heater temperature detecting means, for example, a thermocouple is provided for each zone in order to perform temperature control independently for each zone. 2
8A to 28E, and a control temperature detecting means housed in a quartz protection tube 30 having a diameter of about several mm which is sealed between the inner cylinder 2 and the outer cylinder 4 corresponding to this zone. For example, thermocouples 32A to 32E are provided.
【0007】さて、このように構成された装置におい
て、温度分布を着目すると、当然のこととして熱源であ
る加熱手段8の部分が最も温度が高く、これより処理容
器6の内側に行くに従って、温度が低下して温度勾配が
つくのが一般的である。例えば、容器中心に位置するウ
エハWの処理温度を600℃に設定したい場合には、そ
れより外側の制御用熱電対32の温度は630℃程度、
それより更に外側のヒータ用熱電対28の温度は660
℃程度となる。この場合、所望するウエハ温度と、その
時の制御用熱電対32の温度とヒータ用熱電対28の温
度との相関は、処理装置毎に僅かに異なっており、その
ため、プロセスを行なうに先立って組立工場レベル等に
おいて内筒2と支持ボート14との間にテーブル用熱電
対34A〜34Eをゾーンに対応させて配置し、このテ
ーブル用熱電対34と、制御用熱電対32と、ヒータ用
熱電対28との温度相関をゾーン毎に、且つ複数の所望
するウエハ温度毎に取って予めテーブル化しておく。こ
の場合、ウエハに最も近いテーブル用熱電対34の検出
温度をウエハ温度とみなす。In the apparatus configured as described above, focusing on the temperature distribution, it is natural that the temperature of the heating means 8 as the heat source is the highest, and the temperature increases as it goes inside the processing vessel 6. Is generally reduced and a temperature gradient is formed. For example, when it is desired to set the processing temperature of the wafer W located at the center of the container to 600 ° C., the temperature of the control thermocouple 32 outside the temperature is about 630 ° C.
The temperature of the heater thermocouple 28 on the outer side is 660
About ℃. In this case, the correlation between the desired wafer temperature, and the temperature of the control thermocouple 32 and the temperature of the heater thermocouple 28 at that time is slightly different for each processing apparatus. At the factory level or the like, table thermocouples 34A to 34E are arranged between the inner cylinder 2 and the support boat 14 in correspondence with the zones, and the table thermocouples 34, the control thermocouples 32, and the heater thermocouples are provided. The temperature correlation with the temperature 28 is obtained for each zone and for each of a plurality of desired wafer temperatures, and is tabulated in advance. In this case, the detected temperature of the table thermocouple 34 closest to the wafer is regarded as the wafer temperature.
【0008】このようなテーブルを制御用のコンピュー
タに記憶しておき、実際の成膜プロセスは、上記テーブ
ル用熱電対34を取り除いた状態で行ない、制御用熱電
対32の検出温度値に基づいてテーブルを参照しつつ例
えばPID制御によりヒータへの電力供給を制御するこ
とになる。例えばウエハを600℃で成膜処理したい場
合には、ウエハ温度を直接検出できないので、上記テー
ブルに基づいてその外側の制御用熱電対32が630℃
を維持するように加熱ヒータ8への電力供給を制御する
ことになる。このような温度制御は、処理容器6の温度
をアイドリング時から所定のプロセス温度まで昇温する
場合にも同様に行なわれ、常に制御用熱電対32の検出
温度値が基準となっている。[0008] Such a table is stored in a control computer, and the actual film forming process is performed with the table thermocouple 34 removed, and based on the temperature detected by the control thermocouple 32. The power supply to the heater is controlled by, for example, PID control while referring to the table. For example, when a film is to be formed at a temperature of 600 ° C., the temperature of the wafer cannot be directly detected.
The power supply to the heater 8 is controlled so as to maintain. Such temperature control is performed similarly when the temperature of the processing container 6 is raised from idling to a predetermined process temperature, and the detected temperature value of the control thermocouple 32 is always used as a reference.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】ところで、常温のウエ
ハを処理容器内に導入した後にウエハを所定の温度まで
昇温するには、処理効率の向上を図るためにできるだけ
迅速に昇温し、ウエハ全体をプロセス温度にて精度良く
安定化させる必要がある。この場合、縦方向に5つに分
割された各ゾーンの内、最下段に位置するゾーンには、
他の部分と比較して熱容量の大きな保温筒16が位置
し、且つこの部分が最後に処理容器6内に収容されるの
で、この最下段のゾーンが加熱されるのが最も遅くな
り、この部分が温度安定化までの時間を律速することに
なる。従って、この最下段のゾーンの温度を如何に早く
安定化させるかが、処理効率の向上を図る上から重要な
ポイントとなる。By the way, in order to raise the temperature of a wafer to a predetermined temperature after introducing a normal-temperature wafer into the processing chamber, the temperature is raised as quickly as possible in order to improve the processing efficiency. It is necessary to stabilize the whole at the process temperature with high accuracy. In this case, of the five zones divided vertically, the zone located at the bottom is
Since the heat retaining cylinder 16 having a larger heat capacity than the other parts is located and this part is finally accommodated in the processing container 6, the lowest zone is heated most slowly. Will determine the time to temperature stabilization. Therefore, how to stabilize the temperature of the lowermost zone quickly is an important point in improving the processing efficiency.
【0010】一般にCVD等による成膜プロセスを繰り
返し行なっていくと、僅かずつではあるが、処理ガスと
接する部分、すなわち内筒2の内外壁面、外筒4の内壁
面、保護管30の外壁面等に、ポリシリコン膜やSi3
N4等の膜が付着する傾向となる。図10は、図9中の
破線Aで囲まれた部分の拡大図を示し、円筒状の内筒2
の内外壁面には不要な成膜36A、36Bが付着し、円
筒状の外筒4の内壁面には不要な成膜36Cが付着し、
密閉細管状の保護管30の外壁面には不要な成膜36D
が付着している。In general, when the film forming process by CVD or the like is repeatedly performed, the portions in contact with the processing gas, ie, the inner and outer wall surfaces of the inner tube 2, the inner wall surface of the outer tube 4, and the outer wall surface of the protection tube 30 are slightly increased. For example, a polysilicon film or Si 3
A film such as N 4 tends to adhere. FIG. 10 is an enlarged view of a portion surrounded by a broken line A in FIG.
Unnecessary film formations 36A and 36B adhere to the inner and outer wall surfaces, and unnecessary film formation 36C adheres to the inner wall surface of the cylindrical outer cylinder 4,
Unnecessary film formation 36D on the outer wall surface of sealed thin tubular protective tube 30
Is attached.
【0011】この成膜は、処理容器6を構成する石英と
比較して熱放射率(吸収率)が低く、熱反射率が高いた
めに加熱ヒータ8からの熱が処理容器6の中心側に届き
難くなる。この傾向は、例えば図10に示す最下端のゾ
ーンの熱電対を例にとれば、昇温時において制御用熱電
対32Eとウエハ温度(テーブル用熱電対34Eの部
分)との温度勾配がプロセスを繰り返して成膜が付着す
る毎に大きくなることを意味する。すなわち、加熱ヒー
タ8からテーブル用熱電対34Eを臨んだ時に熱線が透
過する成膜は、外筒4の内壁面に付着した成膜36Cと
内筒2の両面に付着した2つの成膜36A、36Bの合
計3つであり、これらの成膜の厚みが増すので、容器中
心部へ熱が伝わり難くなる。尚、保護管30は直径数m
m程度なので、これに付着した成膜36Dは容器中心部
への電熱に関しては関係ない。これに対して、加熱ヒー
タ8から制御用熱電対32Eを臨んだ時に熱線が透過す
る成膜は、外筒4の内壁面に付着した成膜36Cと、保
護管30に付着した成膜36Dの合計2つである。従っ
て、ウエハまで届く熱線の方が1つ余分な成膜を通過す
ることになり、その分、ウエハ部分の実際の温度の昇温
速度が、対応する制御用熱電対32Eの昇温速度よりも
次第に遅くなってしまうことになる。This film has a lower thermal emissivity (absorptivity) and a higher thermal reflectivity than the quartz constituting the processing vessel 6, so that heat from the heater 8 is directed toward the center of the processing vessel 6. Difficult to reach. For example, taking the thermocouple in the lowermost zone shown in FIG. 10 as an example, the temperature gradient between the control thermocouple 32E and the wafer temperature (the portion of the table thermocouple 34E) during the temperature rise causes the process. It means that it increases each time a film is repeatedly deposited. That is, the film forming through which the heat ray is transmitted when the table thermocouple 34E faces from the heater 8 is formed by the film forming 36C attached to the inner wall surface of the outer cylinder 4 and the two film forming 36A attached to both surfaces of the inner cylinder 2; 36B, which is a total of three, and the thickness of these films increases, so that it is difficult for heat to be transmitted to the center of the container. The protective tube 30 has a diameter of several meters.
m, so that the film 36D adhered to this has nothing to do with electric heating to the center of the container. On the other hand, when the control thermocouple 32 </ b> E faces from the heater 8, the film through which the heat rays pass is formed by the film 36 </ b> C attached to the inner wall surface of the outer cylinder 4 and the film 36 </ b> D attached to the protection tube 30. There are two in total. Therefore, the heat ray reaching the wafer passes through one additional film formation, and accordingly, the rate of temperature increase of the actual temperature of the wafer portion is higher than that of the corresponding control thermocouple 32E. It will gradually become slower.
【0012】この場合においても、炉内の温度制御は、
装置組み立て時に、実際のプロセスを行なうに先立って
求めた温度相関テーブルに基づいて行なっているので、
実際のウエハ温度の追従性が次第に悪くなり、ウエハ温
度が実際に安定するまでにより多くの時間を費やしてし
まうという問題があった。Also in this case, the temperature control in the furnace is
When assembling the equipment, it is performed based on the temperature correlation table obtained before performing the actual process.
There has been a problem that the followability of the actual wafer temperature gradually deteriorates, and more time is spent until the wafer temperature is actually stabilized.
【0013】図11は不要なポリシリコン膜が厚み5μ
m程度付着した時における温度プロフィールを示すグラ
フであり、図中、Rは、最下ゾーンの制御用熱電対、S
は最下ゾーンのヒータ用熱電対、Pは最下ゾーンのテー
ブル用熱電対(試験のために装着)の各温度変化を示
す。ここで、成膜プロセスを繰り返す毎に不要部分に付
着する成膜の膜厚が大きくなるので、テーブルの熱電対
の温度(ウエハの実際の温度とみなすことができる)の
昇温速度は、一点鎖線で示すように次第に遅くなり、常
温のウエハを容器内にロードした後から600℃に温度
が安定するまでの時間が次第に長くなってしまう。すな
わち、制御用熱電対の検出温度が、早めに安定領域に至
ってもウエハの実際の温度は、安定領域から程遠い所に
あり、検出温度が安定領域に入った結果、ヒータパワー
が絞り込まれ、その結果、その後、ウエハ温度が安定領
域に入るまでにかなり多くの時間を要してしまう。図示
例では例えば、厚み5μmのポリシリコン膜が不要部分
に付着した場合には、温度安定までに111.2分を要
している。FIG. 11 shows an unnecessary polysilicon film having a thickness of 5 μm.
m is a graph showing a temperature profile when about m is attached, in which R is a control thermocouple in the lowermost zone, S
Represents the temperature change of the lowermost zone heater thermocouple, and P represents the temperature change of the lowermost zone table thermocouple (attached for the test). Here, each time the film forming process is repeated, the film thickness of the film deposited on the unnecessary portion increases, so that the temperature rising rate of the temperature of the table thermocouple (which can be regarded as the actual temperature of the wafer) is one point. As indicated by the dashed line, the time becomes gradually slower, and the time from when the normal temperature wafer is loaded into the container until the temperature is stabilized at 600 ° C. becomes gradually longer. That is, even if the detection temperature of the control thermocouple reaches the stable region early, the actual temperature of the wafer is far from the stable region, and as a result of the detected temperature entering the stable region, the heater power is reduced. As a result, it takes a considerable amount of time thereafter for the wafer temperature to enter the stable region. In the illustrated example, for example, when a polysilicon film having a thickness of 5 μm adheres to an unnecessary portion, it takes 111.2 minutes to stabilize the temperature.
【0014】このような問題を、解決するためにPID
制御のパラメータを途中で変更して昇温速度の劣化分を
補償したり、温度相関のテーブルをとるときに、予め、
僅かな成膜を内筒、外筒、保護管に付着させておくこと
も行なわれているが、ソフトウエア的にパラメータを補
正するのは限界があり、また、予め成膜を付着させてお
いても、上記した問題を十分に解決できるものではなか
った。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、不要な部分に成膜が付着しても被処理体の温度を迅
速に安定化させることができる成膜処理装置を提供する
ことにある。To solve such a problem, PID
When compensating for the degradation of the heating rate by changing the control parameters in the middle, or when taking a table of temperature correlation,
It is also possible to attach a small amount of film to the inner cylinder, outer cylinder, and protection tube.However, there is a limit to correcting the parameters by software. However, the above-mentioned problem cannot be solved sufficiently. The present invention has been devised in view of the above problems and effectively solving them. An object of the present invention is to provide a film forming apparatus capable of rapidly stabilizing the temperature of an object to be processed even if a film is attached to an unnecessary portion.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】本発明者は、成膜処理の
温度制御について鋭意研究した結果、加熱ヒータから制
御用熱電対に対する熱線の電熱効率を意図的に劣化させ
ることによりPID制御される加熱ヒータへの供給電力
を増大させれば、その分、被処理体の昇温速度を向上さ
せることができる、といった知見を得ることにより本発
明に至ったものである。本発明は、内筒とその外側に同
心円状に配置した外筒とよりなる処理容器と、複数の被
処理体を載置して前記処理容器内に挿脱可能に収容され
る支持ボートと、前記処理容器の外側に同心円状に配置
された加熱手段と、この加熱手段の近傍に配置したヒー
タ用温度検出手段と、密閉された保護管内へ収容されて
前記外筒と内筒との間に設置された制御用温度検出手段
と、この制御用温度検出手段の検出値に基づいて前記加
熱手段への供給電力を制御する制御部とを有し、処理ガ
スにより前記被処理体に成膜を施す成膜処理装置におい
て、前記保護管の外側に、内部を通気可能にした、透明
耐熱材料よりなる温度抑制管を設けるように構成したも
のである。The inventor of the present invention has conducted intensive studies on the temperature control of the film forming process. As a result, the PID control is performed by intentionally deteriorating the electric heating efficiency of the heating wire from the heater to the control thermocouple. The present invention has been made based on the finding that an increase in the power supplied to the heater can increase the rate of temperature rise of the object to be processed. The present invention is a processing vessel comprising an inner cylinder and an outer cylinder arranged concentrically on the outside thereof, and a support boat on which a plurality of objects to be processed are placed and removably housed in the processing vessel, Heating means arranged concentrically outside the processing vessel, heater temperature detecting means arranged near the heating means, and housed in a sealed protective tube between the outer cylinder and the inner cylinder. It has a control temperature detecting means installed, and a control unit for controlling power supplied to the heating means based on a detection value of the control temperature detecting means, and forms a film on the object by a processing gas. In the film forming apparatus to be applied, a temperature suppressing tube made of a transparent heat-resistant material and having a permeable inside is provided outside the protective tube.
【0016】このように装置により成膜処理を繰り返し
行なうことにより、処理容器の内筒の両面、外筒の内壁
面、保護管の外側面、温度抑制管の内外面に熱の反射率
が大きい不要な成膜が次第に付着することとなる。する
と、加熱手段と制御用温度検出手段との間の不要な成膜
の数が、加熱手段と被処理体との間の不要な成膜の数が
多くなっている結果、その分、制御用温度検出手段の昇
温速度が低下するので、この検出値に基づいて加熱手段
への供給電力を制御する制御部が、制御用温度検出手段
にて検知された温度の昇温速度が遅い分だけ供給電力を
多くするように動作する。By repeatedly performing the film forming process by the apparatus as described above, the heat reflectance is large on both surfaces of the inner cylinder of the processing container, the inner wall surface of the outer cylinder, the outer surface of the protection tube, and the inner and outer surfaces of the temperature control tube. Unnecessary film formation gradually adheres. Then, the number of unnecessary film formations between the heating means and the control temperature detecting means is increased, and the number of unnecessary film formations between the heating means and the object is increased. Since the temperature rising rate of the temperature detecting means decreases, the control unit that controls the power supply to the heating means based on the detected value is reduced by the slower the temperature rising rate of the temperature detected by the control temperature detecting means. It operates to increase the supply power.
【0017】従って、被処理体は、迅速に加熱されるこ
ととなり、迅速に温度安定領域に達することになる。す
なわち、温度抑制管を設けてこれに付着する不要な成膜
を利用して制御用温度検出手段への熱供給量を意図的に
抑制することにより、その分、加熱手段への電力供給量
を増大させ、被処理体を迅速に温度安定領域まで昇温さ
せる。この場合、処理容器は、縦方向に複数のゾーンに
区分されて、ゾーン毎に別個独立的に温度制御される
が、被処理体の温度安定化までの時間を律速する最下端
のゾーンに位置する制御用温度検出手段に対応させて温
度抑制管を少なくとも設けるようにする。この温度抑制
管は、例えば、石英管よりなり、溶着により保護管の外
壁に固定する。また、上記各温度検出手段は、熱電対で
構成することができる。Therefore, the object to be processed is quickly heated, and quickly reaches the temperature stable region. That is, by providing a temperature suppression tube and intentionally suppressing the amount of heat supplied to the control temperature detecting means by using unnecessary film deposition attached thereto, the amount of power supplied to the heating means is reduced accordingly. The temperature of the object to be processed is quickly raised to a temperature stable region. In this case, the processing container is divided into a plurality of zones in the vertical direction, and the temperature is controlled independently and independently for each zone. However, the processing container is located at the lowermost zone that controls the time until the temperature of the object is stabilized. At least a temperature suppression pipe is provided corresponding to the control temperature detecting means. This temperature suppression tube is made of, for example, a quartz tube, and is fixed to the outer wall of the protection tube by welding. Further, each of the temperature detecting means may be constituted by a thermocouple.
【0018】[0018]
【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る成膜処理装
置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。図1は本
発明に係る成膜処理装置を示す構成図、図2は図1中の
要部の拡大図、図3は図2に示す要部の部分平面図、図
4は保護管と温度抑制管を示す斜視図である。尚、従来
装置と同一部分については同一符号を付して説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a film forming apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. 1 is a block diagram showing a film forming apparatus according to the present invention, FIG. 2 is an enlarged view of a main part in FIG. 1, FIG. 3 is a partial plan view of the main part shown in FIG. 2, and FIG. It is a perspective view showing a control pipe. The same parts as those of the conventional device will be described with the same reference numerals.
【0019】ここでは成膜装置としてCVDによる縦型
熱処理装置を例にとって説明する。図示するようにこの
熱処理装置は、筒体状の石英製の内筒2とその外側に同
心円状に配置して石英製の外筒4とよりなる2重管構造
の処理容器6を有しており、その外側は、加熱ヒータ等
の加熱手段8と断熱材10を備えた加熱炉12により覆
われている。上記加熱手段8は断熱材10の内面に全面
に亘って設けられている。処理容器6の下端は、例えば
ステンレススチール製の筒体状のマニホールド38によ
って支持されており、このマニホールド38の下方より
多数枚の被処理体としての半導体ウエハWを載置した石
英製の支持ボート14が昇降可能に挿脱自在になされて
いる。Here, a vertical heat treatment apparatus by CVD will be described as an example of a film forming apparatus. As shown in the figure, this heat treatment apparatus has a processing vessel 6 having a double tube structure composed of a cylindrical inner cylinder 2 made of quartz and an outer cylinder 4 made of quartz arranged concentrically outside the inner cylinder 2. The outside thereof is covered with a heating means 12 such as a heating heater and a heating furnace 12 having a heat insulating material 10. The heating means 8 is provided on the entire inner surface of the heat insulating material 10. The lower end of the processing vessel 6 is supported by a cylindrical manifold 38 made of, for example, stainless steel, and a quartz support boat on which a plurality of semiconductor wafers W as processing objects are mounted from below the manifold 38. 14 is removably insertable and removable.
【0020】この支持ボート14は、石英製の保温筒1
6を介して回転テーブル18上に載置されており、この
回転テーブル18は、マニホールド38の下端開口部を
開閉する蓋部20を貫通する回転軸22上に支持され
る。そして、この回転軸22の貫通部には、例えば磁性
流体シール40が介設され、この回転軸22を気密にシ
ールしつつ回転可能に支持している。また、蓋部20の
周辺部とマニホールド38の下端部には、例えばOリン
グ等よりなるシール部材42が介設されており、容器内
のシール性を保持している。The support boat 14 is made of a heat insulating tube 1 made of quartz.
The rotary table 18 is mounted on a rotary table 18 via a rotary shaft 6. The rotary table 18 is supported on a rotary shaft 22 that penetrates a lid 20 that opens and closes a lower end opening of a manifold 38. For example, a magnetic fluid seal 40 is interposed in the penetrating portion of the rotating shaft 22, and rotatably supports the rotating shaft 22 while hermetically sealing it. In addition, a seal member 42 made of, for example, an O-ring is provided between the periphery of the lid 20 and the lower end of the manifold 38 to maintain the sealing property in the container.
【0021】上記した回転軸22は、例えばボートエレ
ベータ等の昇降機構44に支持されたアーム46の先端
に取り付けられており、支持ボート14及び蓋部20等
を一体的に昇降できるようになされている。マニホール
ド38の側部には、内筒2内に成膜用の処理ガスを導入
する処理ガス導入ノズル24及び内筒2と外筒4との間
から容器内の雰囲気を排出する排気口26が設けられて
おり、この排気口26には、図示しない真空ポンプ等を
介設した真空排気系が接続されている。The rotating shaft 22 is attached to the tip of an arm 46 supported by a lifting mechanism 44 such as a boat elevator, so that the supporting boat 14 and the lid 20 can be moved up and down integrally. I have. A processing gas introduction nozzle 24 for introducing a processing gas for film formation into the inner cylinder 2 and an exhaust port 26 for discharging the atmosphere in the container from between the inner cylinder 2 and the outer cylinder 4 are provided on the side of the manifold 38. A vacuum exhaust system provided with a vacuum pump or the like (not shown) is connected to the exhaust port 26.
【0022】一方、このような加熱炉12は、全体の温
度を精度良く制御するために、上下方向に複数、例えば
5つのゾーン48A〜48Eに区分されており、各ゾー
ンに対応させて、加熱ヒータも8A〜8Eに5つに区分
されている。そして、各ゾーンの加熱ヒータ8A〜8E
の近傍にそれぞれヒータ温度を検出するためのヒータ用
温度検出手段として例えばヒータ用熱電対28A〜28
Eが設けられている。On the other hand, such a heating furnace 12 is vertically divided into a plurality of, for example, five zones 48A to 48E in order to control the entire temperature with high accuracy. The heaters are also divided into five groups of 8A to 8E. And the heaters 8A to 8E of each zone
, For example, heater thermocouples 28A to 28A as heater temperature detecting means for detecting the heater temperature.
E is provided.
【0023】また、内筒2と外筒4との間にも、各ゾー
ンに対応させて制御用温度検出手段としてここでは5つ
の制御用熱電対32A〜32Eが、1つの密封された石
英製の保護管30内に収容された状態で位置されてお
り、この保護管30の下端は、屈曲されてマニホールド
38を気密に貫通して支持されている。上記各熱電対の
検出値は、例えばマイクロコンピュータ等よりなる制御
部49へ入力されており、プロセス時にはこの検出値に
基づいて各ゾーンの加熱ヒータ8A〜8Eへの供給電力
を個別的に独立して制御するようになっている。そし
て、この保護管30に、本発明の特徴とする温度抑制管
50が設けられている。具体的には、この温度抑制管5
0は、保護管30の全体を覆うのではなく、熱容量が大
きい保温筒16が位置されるなどして昇温が最も遅くな
って被処理体全体の温度安定化までの速度を律速する最
下端のゾーン48Eに位置する制御用熱電対32Eの部
分を少なくとも覆うようにして設ける。図2乃至図4に
示すように具体的には、この温度抑制管50は、長さL
が30mm程度の石英管よりなり、その内径R1は、外
径9mm程度の保護管30よりも僅かに大きい11mm
程度に設定され、肉厚は1mm程度になされている。Also, between the inner cylinder 2 and the outer cylinder 4, here, five control thermocouples 32 A to 32 E as control temperature detecting means corresponding to each zone are provided with one sealed quartz quartz. The lower end of the protective tube 30 is bent and supported in a gas-tight manner through the manifold 38. The detected values of the respective thermocouples are input to a control unit 49 composed of, for example, a microcomputer or the like, and the power supplied to the heaters 8A to 8E in each zone is individually and independently determined during the process based on the detected values. Control. The protection tube 30 is provided with a temperature suppression tube 50 which is a feature of the present invention. Specifically, this temperature suppression tube 5
0 is the lowermost end, which does not cover the entire protective tube 30 but controls the speed until the temperature of the object to be processed is stabilized until the temperature rises slowest due to the location of the heat retaining tube 16 having a large heat capacity. Is provided so as to cover at least a portion of the control thermocouple 32E located in the zone 48E. Specifically, as shown in FIGS. 2 to 4, the temperature suppressing tube 50 has a length L.
Is made of a quartz tube having a diameter of about 30 mm, and its inner diameter R1 is 11 mm, which is slightly larger than that of the protective tube 30 having an outer diameter of about 9 mm.
The thickness is set to about 1 mm.
【0024】この温度抑制管50は、その上下端側にお
いて部分的な溶着52により保護管30の外壁に溶接固
定されており、この温度抑制管50内にも排気されつつ
ある処理ガスが流入して管壁面に不要な成膜を形成し得
るようになっている。このように温度抑制管50を設け
ることにより、成膜プロセス時にこの内外面にも石英よ
りも反射率の高い不要なポリシリコン膜、ナイトライド
膜等が付着し、この内側に位置する制御用熱電対32E
の昇温速度を意図的に抑制し得るようになっている。上
記温度抑制管50の長さLや内径R1は、上記値に限定
されないのは勿論である。また、温度抑制管50の保持
方法も、上述のように溶着によるものではなく、この抑
制管50の長さを長くして保護管30の屈曲部にて支持
するようにしてもよく、いずれにしても温度抑制管50
内に処理ガスが流通し得る状態としておく。The temperature control pipe 50 is welded and fixed to the outer wall of the protection pipe 30 by partial welding 52 at the upper and lower ends thereof, and the processing gas being exhausted flows into the temperature control pipe 50. Thus, an unnecessary film can be formed on the tube wall. By providing the temperature suppression tube 50 in this manner, an unnecessary polysilicon film, nitride film, or the like having a higher reflectance than quartz adheres to the inner and outer surfaces during the film forming process, and the control thermoelectric element located inside the film is used. Vs 32E
Can be intentionally suppressed. Needless to say, the length L and the inner diameter R1 of the temperature suppression tube 50 are not limited to the above values. Also, the method of holding the temperature suppression tube 50 is not based on welding as described above, and the length of the suppression tube 50 may be increased to be supported by the bent portion of the protection tube 30. Even temperature suppression tube 50
Is set in a state in which the processing gas can flow.
【0025】次に、以上のように構成された装置を用い
た成膜プロセスについて説明する。まず、実際の成膜プ
ロセスの実行に先立って、この処理容器の半径方向の温
度プロフィールをゾーン毎にとって予めテーブル化して
おく。この温度プロフィールは、例えば装置を組み立て
た時など、或いは試験的に成膜処理を行なって非常に僅
かな不要な成膜が容器内壁に付着した時などに行なう。
このテーブルを作成する時には、図1にて一点鎖線で示
すようにゾーン毎に配置したテーブル用熱電対34A〜
34Eを石英細管56内に収容した状態で内筒2の内側
に設置する。このテーブル用熱電対34A〜34Eは、
限りなくウエハWに近いので、その検出値がそのゾーン
における実際のウエハ温度とみなすことができる。Next, a film forming process using the apparatus configured as described above will be described. First, prior to the actual execution of the film forming process, the temperature profile in the radial direction of the processing container is tabulated in advance for each zone. This temperature profile is performed, for example, when the apparatus is assembled, or when a very small unnecessary film is deposited on the inner wall of the container after performing a film forming process on a trial basis.
When this table is created, the table thermocouples 34A to 34A to
34E is placed inside the inner tube 2 in a state of being housed in the quartz tube 56. The table thermocouples 34A to 34E are:
Since it is as close as possible to the wafer W, the detected value can be regarded as the actual wafer temperature in that zone.
【0026】さて、このような状態において、テーブル
用熱電対34A〜34Eの検出値が種々のプロセス温度
になる時のそれに対応する制御用熱電対32A〜32E
及びヒータ用熱電対28A〜28Eの各検出値をゾーン
毎に検出し、テーブル化しておく。例えばプロセス温度
を600℃にしたい時には、テーブル用熱電対34A〜
34Eが600℃を検出した時の、制御用熱電対及びヒ
ータ用熱電対の検出値をテーブル化しておく。通常、加
熱ヒータの近傍が最も温度が高いので、この時は例えば
ヒータ用熱電対が660℃、制御用熱電対が630℃と
いうように容器の中心に行く程、検出値は低下する。従
って、実際のプロセス時には、障害となるテーブル用熱
電対34A〜34Eは取り除いた状態で行なわれるの
で、プロセス温度600℃でウエハを処理する場合に
は、制御部49は、制御用熱電対32A〜32Eが63
0℃を維持するように加熱ヒータへの供給電力を制御す
ることになる。In this state, when the detection values of the table thermocouples 34A to 34E reach various process temperatures, the corresponding control thermocouples 32A to 32E correspond to the process temperatures.
The detected values of the heater thermocouples 28A to 28E are detected for each zone and are tabulated. For example, when the process temperature is desired to be 600 ° C., the table thermocouples 34A to 34A
The detection values of the control thermocouple and the heater thermocouple when 34E detects 600 ° C. are tabulated. Normally, the temperature is highest in the vicinity of the heater. At this time, the detected value decreases as the temperature of the heater thermocouple approaches 660 ° C. and the temperature of the control thermocouple approaches 630 ° C. Therefore, at the time of actual processing, since the table thermocouples 34A to 34E which are obstacles are removed, when processing a wafer at a process temperature of 600 ° C., the control unit 49 controls the control thermocouples 32A to 32E. 32E is 63
The electric power supplied to the heater is controlled so as to maintain 0 ° C.
【0027】この場合、制御部は、周知のPID制御で
供給電力を制御し、当然のこととして温度偏差が大きい
程、供給電力を大きくし、偏差が小さい程、供給電力を
絞り込むように動作する。従って、制御用熱電対32A
〜32Eの昇温速度が遅くて目標温度値との偏差が容易
に縮まらないような場合には、その分、加熱ヒータへの
供給電力を増加してより多くの発熱を行なうように動作
する。尚、本発明はこの現像を利用して意図的に制御用
熱電対の昇温速度を落としめて、より多くの発熱を導く
ようにしている。このようにして温度プロフィールのテ
ーブルが完了したならば、これは制御部49に記憶さ
れ、以後の実際の成膜処理時に参照されることになる。In this case, the control unit controls the supplied power by well-known PID control, and naturally operates to increase the supplied power as the temperature deviation is larger and to narrow the supplied power as the deviation is smaller. . Therefore, the control thermocouple 32A
In the case where the rate of temperature increase of .about.32E is slow and the deviation from the target temperature value is not easily reduced, the power supplied to the heater is increased and the operation is performed so as to generate more heat. In the present invention, by utilizing this development, the rate of temperature rise of the control thermocouple is intentionally reduced to induce more heat generation. When the temperature profile table is completed in this way, the table is stored in the control unit 49 and is referred to in the subsequent actual film forming process.
【0028】次に、ウエハに対して実際の成膜処理を行
なう時には、上述のように障害となるテーブル用熱電対
34A〜34Eを処理容器内から撤去して行なう。ま
ず、ウエハがアンロード状態で処理装置が待機状態の時
には、処理容器6はプロセス温度、例えば600℃、或
いはそれよりも低い温度に維持されており、常温の多数
枚のウエハWを支持ボート14に載置した状態で処理容
器6内にその下方より上昇させてロードし、蓋部20で
マニホールド38の下端開口部を閉じることにより容器
内を密閉する。そして、処理容器6内を所定のプロセス
圧に維持すると共に、ウエハ温度が上昇して所定のプロ
セス温度に安定するまで待機し、その後、所定の成膜用
の処理ガス、例えばシラン等を処理容器6内に導入す
る。ウエハの温度が安定したか否かの判定は、熱容量の
大きな保温筒16が位置することになる最下端のゾーン
の温度が安定したか否かで判断する。処理ガスは、処理
ガス導入ノズル24から内筒2内の底部に導入された後
にこの中を回転されているウエハWと接触しつつ成膜反
応して上昇して、天井部から内筒2と外筒4との間の間
隙を流下して、排気口26から容器外へ排出される。プ
ロセス中における温度制御は、制御用熱電対32A〜3
2Eでの検出値が、その時のプロセス温度に対応するテ
ーブル上の制御用熱電対の温度になるように、PID制
御でもって加熱ヒータ8A〜8Eへの供給電力を制御す
ることによって行なわれる。Next, when the actual film forming process is performed on the wafer, the table thermocouples 34A to 34E which become obstacles are removed from the processing container as described above. First, when the wafer is unloaded and the processing apparatus is in a standby state, the processing container 6 is maintained at a process temperature, for example, 600 ° C. or lower, and supports a large number of wafers W at a normal temperature. The container is sealed by closing the opening at the lower end of the manifold 38 with the lid 20 while the container is placed in the processing container 6 and loaded into the processing container 6 from below. Then, while maintaining the inside of the processing container 6 at a predetermined process pressure, the process waits until the wafer temperature rises and stabilizes at the predetermined process temperature. 6 is introduced. The determination as to whether or not the temperature of the wafer is stable is made based on whether or not the temperature in the lowermost zone where the heat retaining cylinder 16 having a large heat capacity is located is stable. After the processing gas is introduced from the processing gas introduction nozzle 24 to the bottom of the inner cylinder 2, the film forming reaction proceeds while contacting the wafer W being rotated therein, and rises. The gas flows down the gap between the outer cylinder 4 and is discharged from the container through the exhaust port 26. Temperature control during the process is performed by controlling thermocouples 32A to 3A.
The power supply to the heaters 8A to 8E is controlled by PID control so that the detected value in 2E becomes the temperature of the control thermocouple on the table corresponding to the process temperature at that time.
【0029】以上が、成膜プロセスの流れであるが、こ
のようなプロセスを繰り返し行なっていくと、処理ガス
の流れ方向に沿ってこれと接触する石英部材の壁面に不
要な成膜、例えばポリシリコン膜が僅かずつではある
が、形成されることは避けられない。不要な成膜は、内
筒2の内外面、外筒4の内側面、制御用熱電対32A〜
32Eを収容する保護管30の外側面、及び温度抑制管
50の内外面等に付着する。図5及び図6は、その時の
不要な成膜の付着状況を示しており、内筒2の内面には
成膜36Aが付着し、その外面には成膜36Bが付着し
ている。外筒4の内面には成膜36Cが付着し、保護管
30の外面には成膜36Dが付着している。ここまで
は、図10に示す従来装置と同様である。更に、本発明
では、最下端のゾーンに対応する制御用熱電対32Eを
囲む温度抑制管50の内側面及び外側面にもそれぞれ成
膜36E及び成膜36Fが付着することとなる。これら
の成膜は、プロセス回数にもよるが、通常、数μm程度
の厚みである。The flow of the film forming process has been described above. If such a process is repeated, unnecessary film forming, for example, poly film, is performed on the wall surface of the quartz member that comes into contact with the processing gas in the flow direction. It is unavoidable that a silicon film is formed little by little. Unnecessary film formation includes the inner and outer surfaces of the inner tube 2, the inner surface of the outer tube 4, and the control thermocouples 32A to 32A.
It adheres to the outer surface of the protection tube 30 accommodating 32E, the inner and outer surfaces of the temperature suppression tube 50, and the like. FIGS. 5 and 6 show the state of adhesion of unnecessary film formation at that time. The film formation 36A adheres to the inner surface of the inner cylinder 2 and the film formation 36B adheres to the outer surface thereof. A film 36C adheres to the inner surface of the outer cylinder 4, and a film 36D adheres to the outer surface of the protective tube 30. Up to this point, it is the same as the conventional apparatus shown in FIG. Further, in the present invention, the film 36E and the film 36F adhere to the inner surface and the outer surface of the temperature suppression tube 50 surrounding the control thermocouple 32E corresponding to the lowermost zone, respectively. These films usually have a thickness of about several μm, depending on the number of processes.
【0030】前述したように、これらの不要な成膜は一
般的には熱線に対する吸収率が低く、反射率が高いの
で、膜厚が成長するに従って、当初求めた温度プロフィ
ールが次第に崩れて、適正な温度プロフィールを反映し
たテーブルではなくなってくる。図11を参照して説明
したように、例えば、従来装置では、加熱ヒータ8から
ウエハを臨んだ時には、熱線は3つの成膜36A、36
B、36Cを通過し、加熱ヒータ8から制御用熱電対3
2を臨んだ時には、熱線は2つの成膜36C、36Dを
通過するので、この熱線が透過する成膜数の差が原因と
なって、制御用熱電対32の方が早く温度安定領域に入
っても、ウエハの実際の温度は、温度プロフィールで求
めた時の温度までは上がってはおらず、これがために、
ウエハ温度が安定領域に入るまでには次第に多くの時間
を要するようになっていた。As described above, these unnecessary films generally have a low absorptivity to heat rays and a high reflectivity. Therefore, as the film thickness grows, the temperature profile initially determined gradually deteriorates, and It is no longer a table that reflects the temperature profile. As described with reference to FIG. 11, for example, in the conventional apparatus, when the wafer is faced from the heater 8, the heat rays are divided into three films 36 </ b> A, 36 </ b> A.
B, 36C, from the heater 8 to the control thermocouple 3
At the time of approaching 2, since the heat ray passes through the two film formations 36C and 36D, the control thermocouple 32 enters the temperature stable region earlier due to the difference in the number of film formations transmitted by the heat ray. However, the actual temperature of the wafer has not risen to the temperature determined by the temperature profile,
It has become increasingly necessary for the wafer temperature to gradually enter the stable region.
【0031】これに対して、本発明においては、温度抑
制管50を設けてこの内外面に不要な成膜を付着させる
ことにより、加熱ヒータ8Eから最下端のゾーンの制御
用熱電対32Eを臨んだ時には、熱線は外筒4の成膜3
6C、保護管30の成膜36Dに加え、温度抑制管50
の内外面の2つの成膜36E、36Fを通過するので合
計4つの成膜を通過し、ヒータよりウエハまでの成膜数
3つ(従来と変わらず)よりも1つ増加している。この
ことは、加熱ヒータ8Eから同等の発熱量が放出されて
いてもこの制御用熱電対32Eの温度上昇が抑制されて
しまうことを意味する。PID制御下では検出温度値と
目標とする温度値の偏差が大きければ大きい程、上限は
あるにしても単位時間当たりより多くの発熱量を放出し
て迅速に温度差を縮めるように動作するが、上述のよう
に制御用熱電対32Eの昇温速度が抑制される結果、制
御部48はその分、より多くの熱量を放出するように加
熱ヒータ8Eへの供給電力を増大することになる。その
結果、ウエハWの実際の温度は、プロセスの繰り返しに
より不要な成膜が形成されているにもかかわらず、迅速
に温度安定領域まで加熱され、初期時と比較して昇温速
度がほとんど低下することがなくなり、昇温速度を高く
維持することができる。On the other hand, in the present invention, by providing the temperature suppression tube 50 and attaching an unnecessary film to the inner and outer surfaces thereof, the control thermocouple 32E in the lowermost zone faces from the heater 8E. At that time, the heat rays are deposited on the outer cylinder 4
6C, the film formation 36D of the protection tube 30 and the temperature suppression tube 50
Since the film passes through the two film formations 36E and 36F on the inner and outer surfaces, a total of four film formations are passed, and the number of film formations from the heater to the wafer is increased by one from three (the same as the conventional case). This means that even if the same heating value is emitted from the heater 8E, the temperature rise of the control thermocouple 32E is suppressed. Under the PID control, the larger the deviation between the detected temperature value and the target temperature value is, the more the amount of heat generated per unit time is released, even if there is an upper limit, so that the temperature difference is reduced quickly. As a result, as described above, as a result of suppressing the rate of temperature rise of the control thermocouple 32E, the control unit 48 increases the power supply to the heater 8E so as to emit more heat. As a result, the actual temperature of the wafer W is quickly heated to the temperature stable region even though an unnecessary film is formed due to the repetition of the process, and the temperature rising rate is almost lower than the initial temperature. And the rate of temperature rise can be kept high.
【0032】このように、温度抑制管50を設けて最下
端のゾーンの制御用熱電対32Eの熱応答性をあえて低
下させることにより、結果的に、ウエハ自体の昇温速度
を高く維持することができ、これを迅速に熱安定領域ま
で昇温することができる。図7はこの時の昇温速度を模
式的に示したグラフであり、上から順にヒータ用熱電対
の検出値、制御用熱電対の検出値、ウエハ温度を示して
いる。図中、実線は、従来の温度カーブであり、一点鎖
線は本発明の温度カーブを示している。常温のウエハが
容器内にローディングされると、制御用熱電対32Eの
検出値は一時的に低下するが、この低下を検出した制御
部48は、加熱ヒータの供給電力を増加し、制御用熱電
対32Eの検出値を温度安定領域へ早急に引き込もうと
している。これにつれて、ウエハ温度も、例えば600
℃に向けて急速に昇温していく。As described above, by providing the temperature suppression tube 50 and deliberately reducing the thermal responsiveness of the control thermocouple 32E in the lowermost zone, as a result, the rate of temperature rise of the wafer itself can be maintained high. And the temperature can be quickly raised to the heat stable region. FIG. 7 is a graph schematically showing the temperature rising rate at this time, and shows the detected value of the heater thermocouple, the detected value of the control thermocouple, and the wafer temperature in order from the top. In the figure, the solid line indicates the conventional temperature curve, and the dashed line indicates the temperature curve of the present invention. When a normal-temperature wafer is loaded into the container, the detection value of the control thermocouple 32E temporarily decreases, but the control unit 48, which detects this decrease, increases the power supplied to the heater and increases the control thermoelectric power. The detection value of pair 32E is about to be immediately drawn into the temperature stable region. Accordingly, the wafer temperature also becomes, for example, 600
The temperature rises rapidly to ° C.
【0033】ここで、本発明のように温度抑制管50を
設けると、これに形成された不要な成膜により、その
分、ウエハロード後の制御用熱電対32Eの昇温速度が
低下し、これに対してPID制御下で制御される加熱ヒ
ータにはより多くの電力が供給されてヒータ用熱電対2
8Eの温度は上昇し、同様に、ウエハWの昇温速度も上
昇することになり、迅速に温度安定領域に入ることにな
る。ここで温度安定領域とは、検出値が目標とする温度
の±1℃の範囲内に入った状態をいう。図8は、実際の
装置を用いて最下端のゾーンにおける温度カーブを求め
たグラフであり、不要な成膜として厚さ5μm程度のポ
リシリコン膜を形成した状態で行なっている。ウエハ部
分の目標温度値は600℃に設定しており、グラフ中に
おいて上より、ヒータ用熱電対の検出値、制御用熱電対
の検出値、実験のために設けたテーブル用熱電対(ウエ
ハ温度)の検出値の各温度カーブを示している。Here, when the temperature suppressing tube 50 is provided as in the present invention, the unnecessary film formation formed on the temperature suppressing tube 50 reduces the rate of temperature rise of the control thermocouple 32E after the wafer is loaded. On the other hand, more electric power is supplied to the heater controlled under the PID control, and the heater thermocouple 2 is controlled.
The temperature of 8E rises, and similarly, the temperature rise rate of the wafer W also rises, and the wafer W quickly enters the temperature stable region. Here, the temperature stable region refers to a state where the detected value falls within a range of ± 1 ° C. of the target temperature. FIG. 8 is a graph showing a temperature curve in the lowermost zone using an actual apparatus, which is performed in a state where a polysilicon film having a thickness of about 5 μm is formed as unnecessary film formation. The target temperature value of the wafer portion is set to 600 ° C., and from the top of the graph, the detected value of the heater thermocouple, the detected value of the control thermocouple, and the table thermocouple (wafer temperature) provided for the experiment. 3) shows the respective temperature curves of the detected values.
【0034】これによれば、テーブル用熱電対の検出
値、すなわち実際のウエハ温度が安定化するまで89分
を要しており、図11に示す従来装置の場合が111.
2分であるのに対して、本発明では略22分も早く温度
安定領域まで昇温できることが判明する。尚、上記実施
例では、保護管30の部分にしか温度抑制管を設けてい
ないが、これに限らず、保護管全体に亘ってこれを設け
るようにしてもよい。また、被処理体として半導体ウエ
ハを例にとって説明したが、LCD等の他の基板への成
膜時にも適用し得るのは勿論である。更に、ここでは縦
型の成膜処理装置について説明したが、本発明は、横型
の成膜処理装置にも適用し得る。According to this, it takes 89 minutes for the detected value of the table thermocouple, that is, the actual wafer temperature to stabilize. In the case of the conventional apparatus shown in FIG.
In contrast to 2 minutes, in the present invention, it is found that the temperature can be raised to the temperature stable region as early as about 22 minutes. In the above embodiment, the temperature suppression tube is provided only in the portion of the protection tube 30. However, the temperature suppression tube is not limited to this, and may be provided over the entire protection tube. In addition, although a semiconductor wafer has been described as an example of an object to be processed, it is needless to say that the present invention can be applied to film formation on another substrate such as an LCD. Furthermore, although the vertical type film forming apparatus has been described here, the present invention can also be applied to a horizontal type film forming apparatus.
【0035】[0035]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の成膜処理
装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮するこ
とができる。制御用温度検出手段を収容した保護管に温
度抑制管を設けて、これに付着する不要な成膜によりこ
の温度検出手段の昇温速度を抑制するようにしたので、
その分、加熱手段からの放熱量を多くでき、不要な成膜
が付着したにもかかわらず、被処理体の実際の温度の昇
温速度を高く維持できる。従って、被処理体の温度安定
までの待機時間を大幅に短くでき、スループットを向上
できるのみならず、温度不安定時に成膜プロセスを行な
うことによって生ずる膜厚の不均一性を抑制することが
できる。特に、温度安定化までの速度を律速する最下端
のゾーンに対応する制御用温度検出手段に温度抑制管を
設けることにより、簡単な構造で上記効果を発揮するこ
とができる。また、この温度抑制管は、溶着により簡単
に保護管に取り付け固定することができる。As described above, according to the film forming apparatus of the present invention, the following excellent effects can be obtained. A temperature suppression tube was provided in the protective tube containing the control temperature detection means, and the rate of temperature rise of the temperature detection means was suppressed by unnecessary film formation attached to the protection tube.
To that extent, the amount of heat radiation from the heating means can be increased, and the rate of temperature increase of the actual temperature of the object to be processed can be maintained high despite unnecessary film deposition. Therefore, the waiting time until the temperature of the object to be processed is stabilized can be greatly shortened, and not only the throughput can be improved, but also the non-uniformity of the film thickness caused by performing the film forming process when the temperature is unstable can be suppressed. . In particular, by providing the temperature suppression tube in the control temperature detecting means corresponding to the lowermost zone that controls the speed up to the temperature stabilization, the above effect can be exhibited with a simple structure. Further, this temperature suppressing tube can be easily attached to and fixed to the protective tube by welding.
【図1】本発明に係る成膜処理装置を示す構成図であ
る。FIG. 1 is a configuration diagram showing a film forming apparatus according to the present invention.
【図2】図1中の要部の拡大図である。FIG. 2 is an enlarged view of a main part in FIG.
【図3】図2に示す要部の部分平面図である。FIG. 3 is a partial plan view of a main part shown in FIG. 2;
【図4】保護管と温度抑制管を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing a protection tube and a temperature suppression tube.
【図5】図2に示す部分に不要な成膜が付着した時の状
態を示す部分拡大図である。FIG. 5 is a partially enlarged view showing a state when an unnecessary film is attached to the portion shown in FIG. 2;
【図6】図5に示す部分の部分平面図である。FIG. 6 is a partial plan view of the portion shown in FIG. 5;
【図7】本発明の昇温速度を模式的に示したグラフであ
る。FIG. 7 is a graph schematically showing a heating rate according to the present invention.
【図8】実際の装置を用いて行なった時の昇温速度を示
すグラフである。FIG. 8 is a graph showing a temperature rise rate when the temperature is raised using an actual apparatus.
【図9】従来の成膜処理装置を示す構成図である。FIG. 9 is a configuration diagram illustrating a conventional film forming apparatus.
【図10】図9に示す装置内に不要な成膜が付着した時
の一部を示す部分拡大図である。FIG. 10 is a partially enlarged view showing a part when an unnecessary film is adhered in the apparatus shown in FIG. 9;
【図11】従来の成膜処理装置の昇温速度を示すグラフ
である。FIG. 11 is a graph showing a temperature rising rate of a conventional film forming apparatus.
2 内筒 4 外筒 6 処理容器 8 加熱手段(加熱ヒータ) 14 支持ボート 16 保護筒 28 ヒータ用温度検出手段(熱電対) 30 保護管 32A〜32E 制御用温度検出手段(熱電対) 34A〜34E テーブル用熱電対 36A〜36F 不要な成膜 48 ゾーン 49 制御部 50 温度抑制管 52 溶着 W 半導体ウエハ(被処理体) 2 Inner tube 4 Outer tube 6 Processing vessel 8 Heating means (Heating heater) 14 Support boat 16 Protective cylinder 28 Heater temperature detecting means (thermocouple) 30 Protective tube 32A-32E Control temperature detecting means (thermocouple) 34A-34E Table thermocouples 36A to 36F Unnecessary film formation 48 Zone 49 Control unit 50 Temperature suppression tube 52 Welding W Semiconductor wafer (workpiece)
Claims (5)
筒とよりなる処理容器と、複数の被処理体を載置して前
記処理容器内に挿脱可能に収容される支持ボートと、前
記処理容器の外側に同心円状に配置された加熱手段と、
この加熱手段の近傍に配置したヒータ用温度検出手段
と、密閉された保護管内へ収容されて前記外筒と内筒と
の間に設置された制御用温度検出手段と、この制御用温
度検出手段の検出値に基づいて前記加熱手段への供給電
力を制御する制御部とを有し、処理ガスにより前記被処
理体に成膜を施す成膜処理装置において、前記保護管の
外側に、内部を通気可能にした、透明耐熱材料よりなる
温度抑制管を設けるように構成したことを特徴とする成
膜処理装置。1. A processing vessel comprising an inner cylinder and an outer cylinder arranged concentrically outside the inner cylinder, a support boat on which a plurality of objects to be processed are placed and accommodated in the processing vessel so as to be insertable and removable. Heating means arranged concentrically outside the processing vessel,
A heater temperature detecting means disposed in the vicinity of the heating means; a control temperature detecting means housed in a sealed protective tube and disposed between the outer cylinder and the inner cylinder; and a control temperature detecting means. A control unit for controlling the power supplied to the heating means based on the detected value of, in a film forming processing apparatus for forming a film on the object to be processed by a processing gas, the inside of the protective tube, A film forming apparatus characterized in that a temperature suppressing tube made of a transparent heat-resistant material is provided so as to allow ventilation.
ンに区分されており、前記ヒータ用温度検出手段及び前
記制御用温度検出手段は、前記ゾーンに対応させて複数
個設けられていることを特徴とする請求項1記載の成膜
処理装置。2. The heating means is divided into a plurality of zones in the height direction, and a plurality of the heater temperature detecting means and the control temperature detecting means are provided corresponding to the zones. The film forming apparatus according to claim 1, wherein:
内、少なくとも最下端に位置するゾーンに対応する前記
制御用温度検出手段に対応させて設けられていることを
特徴とする請求項2記載の成膜処理装置。3. The control device according to claim 2, wherein the temperature suppression pipe is provided in correspondence with the control temperature detecting means corresponding to at least a zone located at a lowermost end of the plurality of zones. The film forming apparatus according to any one of the preceding claims.
ことを特徴とする請求項1乃至3記載の成膜処理装置。4. A film forming apparatus according to claim 1, wherein each of said temperature detecting means comprises a thermocouple.
記保護管の外壁に、溶着により固定されていることを特
徴とする請求項1乃至4記載の成膜処理装置。5. The film forming apparatus according to claim 1, wherein the temperature suppression tube is formed of a quartz tube, and is fixed to an outer wall of the protection tube by welding.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20325196A JPH1025577A (en) | 1996-07-12 | 1996-07-12 | Film processing equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20325196A JPH1025577A (en) | 1996-07-12 | 1996-07-12 | Film processing equipment |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1025577A true JPH1025577A (en) | 1998-01-27 |
Family
ID=16470938
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20325196A Pending JPH1025577A (en) | 1996-07-12 | 1996-07-12 | Film processing equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1025577A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007088394A (en) * | 2005-09-26 | 2007-04-05 | Hitachi Kokusai Electric Inc | Substrate processing equipment |
| US8080767B2 (en) | 2008-06-11 | 2011-12-20 | Tokyo Electron Limited | Thermal processing apparatus and thermal processing method for object to be processed |
| US8089031B2 (en) | 2007-02-27 | 2012-01-03 | Tokyo Electron Limited | Heating apparatus for heating objects to be heated, heating method for heating the objects to be heated, and storage medium in which computer-readable program is stored |
| JP2014067766A (en) * | 2012-09-25 | 2014-04-17 | Hitachi Kokusai Electric Inc | Substrate processing device, method of manufacturing semiconductor device, and temperature detection method |
| KR20230007939A (en) * | 2021-07-06 | 2023-01-13 | 주식회사 테스 | Method of processing substrate using heater temperature control |
-
1996
- 1996-07-12 JP JP20325196A patent/JPH1025577A/en active Pending
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| US8080767B2 (en) | 2008-06-11 | 2011-12-20 | Tokyo Electron Limited | Thermal processing apparatus and thermal processing method for object to be processed |
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