專利名稱：熱處理方法和熱處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱處理方法和熱處理裝置。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體器件的制造過程中，為了對作為被處理體的半導(dǎo)體晶片進行氧化、擴散、成膜等處理，使用各種熱處理裝置。例如，已知可以一次進行多個被處理體的熱處理的批量式縱型熱處理裝置。
在這種縱型熱處理裝置中，將多個被處理體在高度方向以規(guī)定間隔放置的被處理體保持夾具收容在處理容器內(nèi)。另外，利用設(shè)在處理容器周圍的筒狀加熱器，利用根據(jù)由設(shè)在處理容器內(nèi)的溫度檢測器檢測的溫度數(shù)據(jù)設(shè)定的發(fā)熱量進行加熱，對被處理體進行規(guī)定的熱處理。
當對半導(dǎo)體晶片進行熱處理時，為了達到均勻的膜質(zhì)和特性良好的成膜等，除了各個半導(dǎo)體晶片的表面內(nèi)的溫度均勻性高以外，還要求放置在相互不同的高度位置上的半導(dǎo)體晶片間的溫度均勻性高。對于這種要求，可以將處理容器內(nèi)部在上下方向區(qū)分為多個加熱區(qū)域，通過利用與各個加熱區(qū)域相應(yīng)的發(fā)熱量加熱，對被處理體進行熱處理。
在上述熱處理裝置中，溫度檢測器由石英玻璃制成，它由在處理容器內(nèi)，在向上延伸的直管形保護管、和在該保護管內(nèi)配設(shè)在與處理容器的各個加熱區(qū)域?qū)?yīng)的位置上的熱電偶構(gòu)成。這樣，可以檢測與處理容器內(nèi)的各個加熱區(qū)域?qū)?yīng)的位置的溫度，根據(jù)檢測出的溫度，調(diào)整筒狀加熱管的發(fā)熱量。
然而，在上述縱型熱處理裝置中，為了在與半導(dǎo)體晶片分離的位置上檢測溫度，實際上利用溫度檢測器檢測出的溫度和半導(dǎo)體晶片的溫度之間不可避免地產(chǎn)生誤差，結(jié)果，要正確地進行筒狀加熱器的溫度控制是困難的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是根據(jù)以上的情況提出的，其目的是要提供一種可以高精度地檢測被處理體的溫度，因此可以穩(wěn)定地對被處理體進行所希望的熱處理的熱處理方法，和可以可靠地實行該方法的熱處理裝置。
本發(fā)明的一種熱處理方法，它具有將在高度方向以規(guī)定間隔保持多個被處理體的被處理體保持夾具收容在處理容器內(nèi)的工序，使設(shè)在處理容器中的加熱裝置按具有目標發(fā)熱量的方式工作并加熱被處理體，由此對被處理體進行規(guī)定的熱處理，加熱裝置根據(jù)由以下的工序(1)～(3)求出的目標發(fā)熱量工作，(1)以設(shè)定的基準發(fā)熱量使加熱裝置工作，使被處理體的溫度成為目標加熱溫度，而且，通過在處理容器內(nèi)在高度方向延伸配置的溫度控制用的溫度檢測器，檢測被處理體的控制對象溫度的工序；(2)利用在插入被處理體之間的狀態(tài)下配置的溫度校正用的溫度檢測器，檢測被處理體的控制目標溫度的工序；(3)將由溫度控制用的溫度檢測器檢測的被處理體的控制對象溫度、和由溫度校正用的溫度檢測器檢測的被處理體的控制目標溫度進行對比，根據(jù)控制目標溫度和控制對象溫度的溫度差校正基準發(fā)熱量、決定目標發(fā)熱量的工序。
這里，所謂“實質(zhì)上一致”是指溫度差在±0.5～±1.0℃范圍內(nèi)的狀態(tài)。
本發(fā)明的熱處理方法，其特征為，在求目標發(fā)熱量時，在以基準發(fā)熱量使加熱裝置工作后，在實質(zhì)上穩(wěn)定的狀態(tài)下，利用溫度控制用的溫度檢測器檢測控制對象溫度。
本發(fā)明的熱處理方法，其特征為，在求目標發(fā)熱量時，利用溫度校正用的溫度檢測器，在高度位置互不相同的被處理體之間，檢測被處理體的溫度。
本發(fā)明的熱處理方法，其特征為，在求目標發(fā)熱量時，利用溫度校正用的溫度檢測器，在該被處理體的中心位置上，檢測被處理體的溫度。
本發(fā)明的熱處理方法，其特征為，在求目標發(fā)熱量時，利用溫度校正用的溫度檢測器，在該被處理體的中心位置和邊緣部上，檢測被處理體的溫度。
本發(fā)明的熱處理方法，其特征為，在被處理體之間不存在溫度校正用的溫度檢測器的狀態(tài)下，對被處理體進行熱處理。
本發(fā)明的一種處理裝置，它具有它具有處理容器；放置在處理容器內(nèi)，在水平狀態(tài)下，在高度方向以規(guī)定間隔保持多個被處理體的被處理體保持夾具；設(shè)在處理容器外面的加熱裝置；設(shè)在處理容器內(nèi)，檢測控制對象溫度的溫度控制用的溫度檢測器，該控制對象的溫度用于供控制加熱裝置的發(fā)熱量，以使被處理體的溫度成為要進行該被處理體的處理的目標加熱溫度時參考；和設(shè)在處理容器內(nèi)，供校正加熱裝置的發(fā)熱量參考，檢測實質(zhì)上與目標加熱溫度一致的控制目標溫度的溫度校正用的溫度檢測器；根據(jù)利用溫度校正用的溫度檢測器檢測出的控制目標溫度、和利用溫度控制用的溫度檢測器檢測出的控制對象溫度，利用控制部分校正加熱裝置的發(fā)熱量。
本發(fā)明的熱處理裝置，其特征為，溫度校正用的溫度檢測器具有在高度方向延伸的直管狀的保護管主體部；和在高度方向互相離開的狀態(tài)下，分別從該保護管主體部，在與保護管主體部的管軸方向垂直的方向上延伸出來的多個支管；在各個支管上配置熱電偶，各個支管部配置成插入高度位置互不相同的被處理體之間。
本發(fā)明的熱處理裝置，其特征為，溫度校正用的溫度檢測器的保護管主體部可以以管軸為中心轉(zhuǎn)動。
本發(fā)明的熱處理裝置，其特征為，在溫度校正用的溫度檢測器中的保護管主體部的基端側(cè)部分的全周邊上形成環(huán)形槽。
本發(fā)明的熱處理裝置，其特征為，溫度校正用的溫度檢測器的保護管主體部內(nèi)和支管部內(nèi)成為減壓狀態(tài)，同時，保護管主體部的基端部分氣密地密封。
本發(fā)明的一種溫度檢測器，其特征為，在溫度校正用的溫度檢測器中，具有在高度方向延伸的直管狀的保護管主體部，和在高度方向互相離開的狀態(tài)下，分別從該保護管主體部，在與保護管主體部的管軸方向垂直的方向上延伸出來的多個支管部；在各個支管部上配置熱電偶，各個支管部配置為插入高度位置互不相同的被處理體之間。
采用本發(fā)明，在對要進行熱處理的被處理體進行處理時，當預(yù)先求實施的目標發(fā)熱量時，利用配置在被處理體之間的溫度校正用的溫度檢測器，高精度地檢測被處理體的溫度。其次，根據(jù)由溫度校正用的溫度檢測器檢測的控制目標溫度和由溫度控制用的溫度檢測器檢測的控制對象溫度的溫度差，校正加熱裝置的基準發(fā)熱量，使由溫度校正用的溫度檢測器檢測的控制目標溫度實質(zhì)上與熱處理被處理體的目標加熱溫度一致。這樣，可以正確地控制加熱裝置的發(fā)熱量。
另外，由于溫度校正用的溫度檢測器有保護管主體部和支管部，熱電偶配置在支管部內(nèi)，因此可以檢測被處理體的溫度而沒有對被處理體的金屬污染和產(chǎn)生顆粒等。


圖1為表示本發(fā)明的熱處理裝置的一個例子的大致結(jié)構(gòu)的說明用的截面圖；圖2為表示控制用的溫度檢測器的結(jié)構(gòu)的一個例子的說明用的截面圖；圖3為表示校正用的溫度檢測器的結(jié)構(gòu)的一個例子的說明用的截面圖；圖4為表示圖3所示的校正用的溫度檢測器的密封結(jié)構(gòu)的一個例子的說明用的截面圖；圖5為表示溫度穩(wěn)定時的半導(dǎo)體晶片、控制用的溫度檢測器、和校正用的溫度檢測器的溫度隨時間變化的圖形。
晶體實施方式以下，參照附圖，以利用CVD法對被處理體進行成膜處理的縱型熱處理裝置為例子，說明本發(fā)明。
圖1為表示本發(fā)明的縱型熱處理裝置的一個例子的大致結(jié)構(gòu)的說明用的截面圖。
該縱型熱處理裝置具有處理容器(處理管)11。該處理容器具有由在高度方向(圖1中的上下方向)延伸配置的、上端開放的直管形內(nèi)管11A，和隔開規(guī)定的間隔、在其周圍同心狀配置的上端閉塞的外管11B所構(gòu)成的雙重管結(jié)構(gòu)。處理容器11的下方空間為裝料區(qū)域L。該裝料區(qū)域L為作為被處理體的半導(dǎo)體晶片在作為后述的被處理體保持夾具的晶片皿17上移動裝載等的區(qū)域。
內(nèi)管11A和外管11B都由耐熱性和耐腐蝕性好材料(例如，高純度的石英玻璃)制成。
在該處理容器11的外管11B的下端部設(shè)有上端具有凸緣部分12A的短園筒狀的總管12。設(shè)在外管11B的下端部的下端凸緣部分111，通過O形圈等密封裝置(圖中沒有示出)，利用凸緣壓板13，與該凸緣部分12A接合，使處理容器11的外管11B成為固定狀態(tài)。
處理容器11的內(nèi)管11A從外管11B的下端面向下方延伸，在插入總管12內(nèi)的狀態(tài)下，利用設(shè)在該總管12的內(nèi)表面上的環(huán)形的內(nèi)管支承部分14支承。
在該縱型熱處理裝置的處理容器11的縱截面上，在總管12的一個側(cè)壁上安裝有用于將處理氣體和非活性氣體導(dǎo)入處理容器11內(nèi)的氣體供給管路15。該管路氣密地貫通該總管12的側(cè)壁，在內(nèi)管11A內(nèi)向上方延伸。圖中沒有示出的氣體供給源與該氣體供給管路15連接。
另外，在總管12的另一個側(cè)壁上設(shè)有排出處理容器11內(nèi)的氣體的排氣部分16，具有真空泵和壓力控制機構(gòu)的排氣機構(gòu)(圖中沒有示出)與該排氣部分16連接，這樣，將處理容器11內(nèi)部控制為規(guī)定的壓力。
在處理容器11的下方設(shè)有在上下方向驅(qū)動、將作為被處理體保持夾具的晶片皿17搬入處理容器11內(nèi)和從其中搬出的升降機構(gòu)21。該升隆機構(gòu)21具有開閉處理容器11的下端開口11C的園板形蓋體20。
晶片皿17由高純度的石英玻璃制成。多塊(例如100～150塊)半導(dǎo)體晶片，在水平狀態(tài)下，在上下以規(guī)定間隔(間距)(例如5.2～20.8mm)分多段放置在晶片皿17上。
在升隆機構(gòu)21的蓋體20中，在貫通蓋體20的狀態(tài)下，設(shè)置與處理容器11平行地向上方延伸的柱狀的支承構(gòu)件22。在上部放置晶片皿17的園板形的皿支承件22A，整體地安裝在該支承構(gòu)件22上。支承構(gòu)件22與安裝在蓋體20的下部上的轉(zhuǎn)動驅(qū)動裝置23連接。
另外，在蓋體20的上部，在插入支承構(gòu)件22的狀態(tài)下，設(shè)置由石英制成的保溫筒24。
在處理容器11的外側(cè)，在包圍處理容器11的周圍的狀態(tài)下，設(shè)置作為將放置在處理容器11內(nèi)的半導(dǎo)體晶片加熱至規(guī)定處理溫度的加熱裝置的筒狀加熱器30。
筒狀加熱器30具有線狀的電阻發(fā)熱體，呈螺旋狀或蛇行狀配置在內(nèi)表面上的園筒狀的絕熱件(圖中沒有示出)。該電阻發(fā)熱體與控制應(yīng)供給電力大小的控制部分31連接，以便根據(jù)由后述的溫度檢測器40檢測出的半導(dǎo)體晶片的溫度數(shù)據(jù)，使該半導(dǎo)體晶片成為預(yù)先設(shè)定的溫度狀態(tài)。
處理容器11內(nèi)部，在高度方向分成多個(圖示的例子中為三個)加熱區(qū)域Z1～Z3，筒狀加熱器30在各個加熱區(qū)域Z1～Z3中獨立地進行溫度控制，即進行區(qū)域控制。
在處理容器11的上方設(shè)有在與處理容器11內(nèi)的晶片皿17相對的狀態(tài)下，與筒狀加熱器30的上端面平行配置的平面形加熱器32。利用該平面形加熱器32可以有效地防止從處理容器11的上方的放熱，可以在該面內(nèi)，以高度均勻性加熱處理半導(dǎo)體晶片。
平面形加熱器32具有在板狀的基板上布線的線狀電阻發(fā)熱體，該電阻發(fā)熱體與控制部分31連接。
在該縱型熱處理裝置的處理容器11內(nèi)配置著檢測作為半導(dǎo)體晶片的控制對象的溫度的溫度控制用的溫度檢測器40(以下簡稱為“控制用溫度檢測器”)。為了控制半導(dǎo)體晶片成為目標加熱溫度的筒狀加熱器30和平面形加熱器32的發(fā)熱量，可參照該溫度檢測器40的檢測值。
具體地是控制用的溫度檢測器40氣密地貫通總管12的下部壁，同時，配置在放置處理容器11內(nèi)的規(guī)定位置上的晶片皿17和內(nèi)管11A之間形成的大致為環(huán)形的空間內(nèi)，與內(nèi)管11A平行，在高度方向延伸。從控制用溫度檢測器40中的內(nèi)管11A的上端面延伸出來的前端部分，向著處理容器11的中心位置，與保持在晶片皿17上的半導(dǎo)體晶片平行地延伸。
如圖2所示，控制用溫度檢測器40由透明的石英玻璃制成，它由前端部分在水平方向(圖2中的右方向)延伸的彎曲的全體大致為L字形的保護管41；和在該保護管41內(nèi)，配置在與平面形加熱器32的加熱區(qū)域?qū)?yīng)的位置(例如，相當于平面形加熱器32的中心位置)和分別與筒狀加熱器30的加熱區(qū)域Z1～Z3對應(yīng)的位置上的多個(在該實施例中總計4個)熱電偶42構(gòu)成。
保護管41的前端部分為封閉狀態(tài)，同時其基端側(cè)部分利用粘接劑等密封材料45密封。熱電偶42的金屬導(dǎo)線束通過該密封部分向外部引出。另外，熱電偶42的金屬導(dǎo)線束通過補償導(dǎo)線，與控制部分31的輸入端子連接。
保護管41的基端部分可以氣密地密封，另外，為了防止熱電偶42氧化，可以在保護管41內(nèi)充填氮氣(N2)等非活性氣體。
在金屬導(dǎo)線束插入的狀態(tài)下，在熱電偶42的各個金屬導(dǎo)線束上設(shè)有氧化鋁陶瓷制成的絕緣構(gòu)件44。該絕緣構(gòu)件44具有長為3mm左右的套筒狀的多個玻璃珠44A，這些玻璃珠44A在長度方向互相連接的狀態(tài)下配置。在圖2中，為了方便，將各個絕緣構(gòu)件作為一個絕緣構(gòu)件表示。
在該縱型熱處理裝置的處理容器11內(nèi)，設(shè)有檢測實質(zhì)上與目標加熱溫度一致的半導(dǎo)體晶片的控制目標溫度的溫度校正用的溫度檢測器(以下簡單地稱為“校正用溫度檢測器”)50。當校正筒狀加熱器30和平面形加熱器32的基準發(fā)熱量時，可參考半導(dǎo)體晶片的控制目標溫度。
如圖3所示，校正用溫度檢測器50具有保護管主體部52；和在保護管主體部52的前端側(cè)部分，在水平方向延伸的第一支管部53A。保護管主體部52與支管部53A一起，形成大致L字形。另外，在與第一支管部53A在高度方向互相離開的狀態(tài)下，多根(在圖示的例子中為二根)支管部53B、53C分別從該保護管主體部52，在與保護管體52的管軸方向垂直的水平方向上延伸出來。在各個支管部53A、53B、53C的前端部配置熱電偶54。保護管51由保護管主體部52、支管部53A、53B、53C構(gòu)成。
在金屬導(dǎo)線束插入的狀態(tài)下，在熱電偶54的各個金屬導(dǎo)線束上設(shè)有氧化鋁陶瓷制成的絕緣構(gòu)件56。該絕緣構(gòu)件56具有長為3mm左右的套筒狀的多個玻璃珠56A，這些玻璃珠56A在長度方向互相連接的狀態(tài)下配置。
各個支管部53A、53B、53C的前端部分成封閉狀態(tài)，同時，保護管主體部52的基端部分密封。熱電偶54的金屬導(dǎo)線束通過該密封部分向外部引出。另外，熱電偶54的金屬導(dǎo)線束通過補償導(dǎo)線與控制部分31的輸入端子連接。
保護管主體部52的基端部分可以氣密地密封，另外，為了防止熱電偶42氧化，可以在保護管51內(nèi)充填氮氣(N2)等非活性氣體。
具體地，如圖4所示，在保護管51的基端側(cè)部分上，將膠接劑等密封材料57充填在保護管51內(nèi)，形成氣密的密封結(jié)構(gòu)。在插入絕緣構(gòu)件56的狀態(tài)下，在保護管51的端部設(shè)有連續(xù)地向外伸出的端部結(jié)構(gòu)體60。該端部結(jié)構(gòu)體60具有內(nèi)表面上設(shè)有熱收縮管62的石英制成的輔助管61；和插入在輔助管61內(nèi)，由聚四氟乙烯制成的套筒狀的絕緣構(gòu)件63。
另外，在保護管51的保護管主體部52的基端側(cè)部分上，具體地是在位于處理容器11的內(nèi)部的部位和位于處理容器11的外部的部位的邊界部分上，在其全周邊上作出環(huán)形槽58?？偣?2的下部壁嵌合在該環(huán)形槽58中，將校正用溫度檢測器50配置在處理容器11內(nèi)。
當對半導(dǎo)體晶片進行規(guī)定的熱處理時，在預(yù)先求筒狀加熱器32的目標發(fā)熱量的情況下(在實施取得目標發(fā)熱量的操作的情況下)，使用校正用溫度檢測器50。
校正用溫度檢測器50，以向上方伸出的保護管主體部52的管軸為中心自由轉(zhuǎn)動，在實施取得目標發(fā)熱量操作的情況下，使保護管主體部52以管軸為中心轉(zhuǎn)動。這樣，各個支管部53A、53B、53C成為插入由晶片皿17保持的對應(yīng)的高度位置的半導(dǎo)體晶片之間的狀態(tài)。
各個支管部53A、53B、53C優(yōu)選插入高度位置互相不同的半導(dǎo)體晶片之間，另外，配置有熱電偶54的支管部53A、53B、53C的前端部分優(yōu)選為到達與半導(dǎo)體晶片的中心位置相當?shù)奈恢玫臓顟B(tài)。
另外，可以配置可以同時測定晶片的中心位置和晶片邊緣部的熱電偶。
在圖示的例子中，在保護管51的上端，連續(xù)地在水平方向(圖3中的左方向)延伸的第一支管部53A配置在位于要處理的半導(dǎo)體晶片中的最上部的晶片的上部空間中；而在校正用溫度檢測器50中，位于最下位置的第三支管部53C配置在位于要處理的半導(dǎo)體晶片中最下部的晶片的上部空間中；位于第一支管部53A和第三支管部53C之間的高度水平上的第二支管部53B配置在位于要處理的半導(dǎo)體晶片中的中心處的晶片的上部空間中。
其次，說明在以上結(jié)構(gòu)構(gòu)成的縱型的縱型熱處理裝置中，對半導(dǎo)體晶片進行的熱處理。
首先，在裝料區(qū)域L中，移動半導(dǎo)體晶片，將保持著半導(dǎo)體晶片狀態(tài)的晶片皿17放置在皿支承22A上。這時，蓋體20在最下位置。其次，利用升降機構(gòu)21向上驅(qū)動蓋體20，將晶片皿17從下端開口11C搬入處理容器11內(nèi)。其次，蓋體20使處理容器11的下端開口11C成為氣密地閉塞狀態(tài)，排氣裝置工作，將處理容器11內(nèi)減壓至規(guī)定壓力(例如6×10-4Pa)。在這種情況下，將模擬的半導(dǎo)體晶片(仿真晶片)放置在晶片皿17的最上部和最下部的放置部分上。
其次，進行取得設(shè)定筒狀加熱器30和平面形加熱器32的目標發(fā)熱量的取得目標發(fā)熱量操作。即校正用溫度檢測器50以其保護管主體部52的管軸為中心轉(zhuǎn)動，各個支管部53A、53B、53C插入高度位置互不相同的半導(dǎo)體晶片之間。其次，利用控制用溫度檢測器40檢測控制對象的溫度，并且筒狀加熱器30和平面形加熱器32以設(shè)定的基準發(fā)熱量工作，使半導(dǎo)體晶片成為規(guī)定的目標加熱溫度。
然后，在由控制溫度檢測器40檢測的控制對象溫度成為實質(zhì)上穩(wěn)定的狀態(tài)后，繼續(xù)用溫度檢測器40檢測溫度。
這里，所謂“實質(zhì)上穩(wěn)定狀態(tài)”是指利用控制用溫度檢測器40求出的控制對象溫度的變動幅度在±0.5～±1.0℃范圍內(nèi)的狀態(tài)。例如，從使筒狀加熱器和平面形加熱器32工作開始，經(jīng)過2小時以上時，通常達到十分穩(wěn)定的狀態(tài)。
將由控制用溫度檢測器40的各個熱電偶42檢測的各個控制對象的溫度，和利用校正用溫度檢測器50的各個熱電偶54檢測的各個控制目標溫度輸入控制部分31中。由校正用溫度檢測器50檢測的控制目標溫度，與處理半導(dǎo)體晶片的目標加熱溫度實質(zhì)上一致的情況下，在控制部分31中，對比各個對應(yīng)的高度水平的溫度數(shù)據(jù)。
另一方面，在利用校正用溫度檢測器50檢測的控制目標溫度，與處理半導(dǎo)體晶片的目標加熱溫度實質(zhì)上不一致的情況下，在控制部分31中，再設(shè)定筒狀加熱器30和平面形加熱器32的基準發(fā)熱量，重復(fù)上述工序。
例如，在控制部分31中，在放置在與加熱區(qū)域Z1對應(yīng)的位置的半導(dǎo)體晶片中，根據(jù)由校正用溫度檢測器50檢測的控制目標溫度和由控制用溫度檢測器40檢測的控制對象溫度的溫度差，決定筒狀加熱器30對放置在與筒狀加熱器30的加熱區(qū)域Z1對應(yīng)的位置上的半導(dǎo)體晶片的目標發(fā)熱量。
以上的操作，也在其他加熱區(qū)域Z2、Z3上進行。
其次，校正用溫度檢測器50轉(zhuǎn)動，成為在半導(dǎo)體晶片之間不存在支管部53A、53B、53C的狀態(tài)。然后，在由轉(zhuǎn)動驅(qū)動裝置23使晶片皿17轉(zhuǎn)動的狀態(tài)下，適當?shù)奶幚須怏w從氣體供管路15導(dǎo)入處理容器11內(nèi)，對半導(dǎo)體晶片進行成膜處理。
采用上述縱型熱處理裝置，在對半導(dǎo)體晶片進行熱處理時預(yù)先進行的取得目標發(fā)熱量的操作中，可以利用校正用溫度檢測器50，高精度地檢測半導(dǎo)體晶片的溫度。由于這樣，可根據(jù)校正用溫度檢測器50檢測的控制目標溫度和控制用溫度檢測器40檢測的控制對象溫度的溫度差，校正基準發(fā)熱量，使校正用溫度檢測檢測器50檢測的控制目標溫度，與熱處理半導(dǎo)體晶片的目標加熱溫度實質(zhì)上一致。這樣，可以正確地控制簡狀加熱器30和平面形加熱器32的發(fā)熱量，因此，可對半導(dǎo)體晶片穩(wěn)定地進行所希望的熱處理。
另外，在控制用溫度檢測器40檢測的檢測溫度穩(wěn)定的狀態(tài)下，由于進行取得目標發(fā)熱量的操作，可以可靠地取得由校正用溫度檢測器50檢測的控制目標溫度和由控制用溫度檢測器40檢測的控制對象溫度的正確的溫度差，因此可以正確地進行筒狀加熱器30和平面形加熱器32的發(fā)熱量控制。
另外，由于校正用溫度檢測器50的各個支管部53A、53B、53C配置在高度位置互不相同的半導(dǎo)體晶片之間，可以在各自的高度位置上獨立地進行溫度控制。因此，在實際熱處理半導(dǎo)體晶片時，不論配置半導(dǎo)體晶片的高度位置如何，都可以實質(zhì)上均勻地、在所希望的溫度狀態(tài)下對所有的半導(dǎo)體晶片進行熱處理。
另外，由于配置有熱電偶54、54、54的支管部53A、53B、53C的前端部分到達與半導(dǎo)體晶片的中心位置相當?shù)奈恢?，所以可以實質(zhì)上只檢測從半導(dǎo)體晶片發(fā)出的放射光，因此可以可靠地、以高的精度檢測半導(dǎo)體晶片的溫度。
另外，由于校正用溫度檢測器50的熱電偶54、54、54配置在支管部53A、53B、53C內(nèi)，換句話說，由于熱電偶54的金屬導(dǎo)線束等不暴露在處理容器11內(nèi)的氣氛中，因此，可以可靠地防止產(chǎn)生顆?；?qū)Π雽?dǎo)體晶片的金屬污染等。這樣，與直接將熱電偶配置在半導(dǎo)體晶片上、檢測半導(dǎo)體晶片的溫度的情況比較，在設(shè)定目標發(fā)熱量的操作后必需的石英夾具的更換作業(yè)和洗凈處理不再需要，可以有利地對半導(dǎo)體晶片進行所希望的熱處理。
又由于在保護管51的基端側(cè)部分的全周邊上形成環(huán)形槽58，從而可以將該環(huán)形槽58與總管12嵌合，起擋塊的作用。由于這樣，當處理容器11內(nèi)成為減壓狀態(tài)時，可以可靠地防止校正用溫度檢測器50進入處理容器11內(nèi)。
以上所述，校正用溫度檢測器50的保護管51內(nèi)成為非活性氣體氣氛，保護管51成為減壓狀態(tài)，可以氣密地密封保護管51的基端部分。
在這種情況下，當處理容器11內(nèi)成為減壓狀態(tài)時，即使不論何種原因使保護管51破損時，也可以可靠地防止破片飛散在處理容器11內(nèi)。
另外，在控制用溫度檢測器40中也可作成同樣的結(jié)構(gòu)。
(實驗例)以下，說明圖1所示結(jié)構(gòu)的縱型熱處理裝置的實施例。
將25塊晶片直徑為200mm的半導(dǎo)體晶片，以15.6mm的間距，在上下方向放置成多段，將在最上部和最下部上放置著模擬的仿真晶片的晶片皿(17)收容中處理容器(11)內(nèi)。其次，以設(shè)定的基準發(fā)熱量使筒狀加熱器(30)和平面形加熱器(32)工作，使所有半導(dǎo)體晶片成為800℃(目標加熱溫度)。從開始加熱，經(jīng)過2小時后，利用控制用溫度檢測器(40)和校正用溫度檢測器(50)進行溫度檢測，由控制用溫度檢測器(40)檢測的控制對象溫度為800℃，由校正用溫度檢測器(50)檢測的控制目標溫度為803℃。
另外，根據(jù)控制目標溫度和控制對象溫度的溫度差3℃，校正基準發(fā)熱量，設(shè)定目標發(fā)熱量，利用設(shè)定的目標發(fā)熱量使筒狀加熱器(30)和平面形加熱器(32)工作，使控制對象溫度為798℃。在這種情況下，由校正用溫度檢測器(50)檢測的控制目標溫度為800℃，對所有半導(dǎo)體晶片進行希望的熱處理。溫度穩(wěn)定時的半導(dǎo)體晶片、控制用溫度檢測器(40)和校正用溫度檢測器(50)的溫度隨時間變化的曲線表示在圖5中。
以上，說明了本發(fā)明的實施例，但本發(fā)明不是僅限于上述實施例，可加上各種變更。
例如，校正用的溫度檢測器的支管數(shù)目、支管插入的位置及其它結(jié)構(gòu)，沒有特別的限制，可根據(jù)一次處理中要被處理的被處理體的數(shù)目、大小(外徑尺寸)適當改變。
另外，在上述實施例中，校正用溫度檢測器的支管部為在與筒狀加熱器的加熱區(qū)域分別對應(yīng)的狀態(tài)下配置的狀態(tài)，但不需要配置在與筒狀加熱器的加熱區(qū)域?qū)?yīng)的位置上。
配置在保護管主體部的前端部分和各個支管部上的熱電偶的數(shù)目和位置沒有特別的限制。例如，在一個支管部上配置多個熱電偶，在支管部內(nèi)成水平方向互相離開的狀態(tài)也可以。具體地，還可以將熱電偶前端分別配置在晶片的中心位置和晶片的邊緣上。
另外，取得目標發(fā)熱量的操作不對實際要處理的被處理體，而對模擬的被處理體(仿真晶片)來進行也可以。
另外，在本實施例中，將控制用溫度檢測器40設(shè)置在內(nèi)管11A內(nèi)，也可以貫通加熱器30、32來檢測加熱器溫度。
本發(fā)明不限于成膜處理，在進行氧化處理、擴散處理、退火處理等的熱處理裝置中也可以適用。
利用本發(fā)明的熱處理方法，在對要進行熱處理的被處理體進行處理時，在預(yù)先進行的取得目標發(fā)熱量的操作中，可以利用配置在被處理體之間的溫度校正用的溫度檢測器，高精度地檢測被處理體的溫度。因此，根據(jù)由溫度校正用的溫度檢測器檢測的控制目標溫度和由溫度控制用的溫度檢測器檢測的控制對象溫度的溫度差，校正加熱裝置的基準發(fā)熱量，可使由溫度校正用的溫度檢測器檢測的控制目標溫度，實質(zhì)上與熱處理被處理體的目標加熱溫度一致。這樣，可以正確地進行加熱裝置的發(fā)熱量的控制，因此可以穩(wěn)定地對被處理體進行所希望的熱處理。
采用本發(fā)明的熱處理裝置，由于能可靠地實行上述方法，高精度地檢測被處理體的溫度，結(jié)果，可以正確地控制加熱裝置的發(fā)熱量，因此，可以穩(wěn)定地對被處理體進行所希望的熱處理。
權(quán)利要求
1.一種熱處理方法，其特征為，它具有將在高度方向以規(guī)定間隔保持多個被處理體的被處理體保持夾具收容在處理容器內(nèi)的工序，使設(shè)在處理容器中的加熱裝置按具有目標發(fā)熱量的方式工作并加熱被處理體，由此對被處理體進行規(guī)定的熱處理，加熱裝置根據(jù)由以下的工序(1)～(3)求出的目標發(fā)熱量工作，(1)以設(shè)定的基準發(fā)熱量使加熱裝置工作，使被處理體的溫度成為目標加熱溫度，而且，通過在處理容器內(nèi)在高度方向延伸配置的溫度控制用的溫度檢測器，檢測被處理體的控制對象溫度的工序；(2)利用在插入被處理體之間的狀態(tài)下配置的溫度校正用的溫度檢測器，檢測被處理體的控制目標溫度的工序；(3)將由溫度控制用的溫度檢測器檢測的被處理體的控制對象溫度、和由溫度校正用的溫度檢測器檢測的被處理體的控制目標溫度進行對比，根據(jù)控制目標溫度和控制對象溫度的溫度差校正基準發(fā)熱量、決定目標發(fā)熱量的工序。
2.如權(quán)利要求1所述的熱處理方法，其特征為，在求目標發(fā)熱量時，在以基準發(fā)熱量使加熱裝置工作后，在實質(zhì)上穩(wěn)定的狀態(tài)下，利用溫度控制用的溫度檢測器檢測控制對象溫度。
3.如權(quán)利要求1所述的熱處理方法，其特征為，在求目標發(fā)熱量時，利用溫度校正用的溫度檢測器，在高度位置互不相同的被處理體之間，檢測被處理體的溫度。
4.如權(quán)利要求1所述的熱處理方法，其特征為，在求目標發(fā)熱量時，利用溫度校正用的溫度檢測器，在該被處理體的中心位置上，檢測被處理體的溫度。
5.如權(quán)利要求1所述的熱處理方法，其特征為，在求目標發(fā)熱量時，利用溫度校正用的溫度檢測器，在該被處理體的中心位置和邊緣部上，檢測被處理體的溫度。
6.如權(quán)利要求1所述的熱處理方法，其特征為，在被處理體之間不存在溫度校正用的溫度檢測器的狀態(tài)下，對被處理體進行熱處理。
7.一種處理裝置，它具有處理容器；放置在處理容器內(nèi)，在水平狀態(tài)下，在高度方向以規(guī)定間隔保持多個被處理體的被處理體保持夾具；設(shè)在處理容器外面的加熱裝置；設(shè)在處理容器內(nèi)，檢測控制對象溫度的溫度控制用的溫度檢測器，該控制對象的溫度用于供控制加熱裝置的發(fā)熱量，以使被處理體的溫度成為要進行該被處理體的處理的目標加熱溫度時參考；和設(shè)在處理容器內(nèi)，供校正加熱裝置的發(fā)熱量參考，檢測實質(zhì)上與目標加熱溫度一致的控制目標溫度的溫度校正用的溫度檢測器；根據(jù)利用溫度校正用的溫度檢測器檢測出的控制目標溫度、和利用溫度控制用的溫度檢測器檢測出的控制對象溫度，利用控制部分校正加熱裝置的發(fā)熱量。
8.如權(quán)利要求7所述的熱處理裝置，其特征為，溫度校正用的溫度檢測器具有在高度方向延伸的直管狀的保護管主體部；和在高度方向互相離開的狀態(tài)下，分別從該保護管主體部，在與保護管主體部的管軸方向垂直的方向上延伸出來的多個支管；在各個支管上配置熱電偶，各個支管部配置成插入高度位置互不相同的被處理體之間。
9.如權(quán)利要求8所述的熱處理裝置，其特征為，溫度校正用的溫度檢測器的保護管主體部可以以管軸為中心轉(zhuǎn)動。
10.如權(quán)利要求8所述的熱處理裝置，其特征為，在溫度校正用的溫度檢測器中的保護管主體部的基端側(cè)部分的全周邊上形成環(huán)形槽。
11.如權(quán)利要求8所述的熱處理裝置，其特征為，溫度校正用的溫度檢測器的保護管主體部內(nèi)和支管部內(nèi)成為減壓狀態(tài)，同時，保護管主體部的基端部分氣密地密封。
12.一種溫度檢測器，其特征為，在溫度校正用的溫度檢測器中，具有在高度方向延伸的直管狀的保護管主體部，和在高度方向互相離開的狀態(tài)下，分別從該保護管主體部，在與保護管主體部的管軸方向垂直的方向上延伸出來的多個支管部；在各個支管部上配置熱電偶，各個支管部配置為插入高度位置互不相同的被處理體之間。
全文摘要
一種處理方法，它具有將多個被處理體在高度方向放置成多段的保持夾具收容在處理容器內(nèi)的工序；和通過利用加熱裝置加熱，進行規(guī)定的熱處理的工序。預(yù)先，求出進行被處理體的熱處理的加熱裝置的特定的目標發(fā)熱量。處理裝置具有處理容器和設(shè)在處理容器內(nèi)的控制用溫度檢測器和校正用的溫度檢測器。校正用的溫度檢測器由在高度方向延伸的保護管主體部，和從該保護管主體部在水平方向延伸出來的多個支管構(gòu)成。在各個支管上配置熱電偶，各個支管插入高度位置互不相同的被處理體之間。
文檔編號H01L21/00GK1669125SQ02829689
公開日2005年9月14日 申請日期2002年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月27日
發(fā)明者牧谷敏幸, 齋藤孝規(guī), 滝澤剛, 愛庫曼香留樹 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社