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JP3224508B2 - 加熱制御装置 - Google Patents

加熱制御装置

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Publication number
JP3224508B2
JP3224508B2 JP12884796A JP12884796A JP3224508B2 JP 3224508 B2 JP3224508 B2 JP 3224508B2 JP 12884796 A JP12884796 A JP 12884796A JP 12884796 A JP12884796 A JP 12884796A JP 3224508 B2 JP3224508 B2 JP 3224508B2
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heating
heated
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heater
heating means
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義之 北條
徹 奥田
成光 垣脇
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Sharp Corp
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Publication date
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/20—Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D11/00—Arrangement of elements for electric heating in or on furnaces
    • F27D11/02—Ohmic resistance heating
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/0033—Heating devices using lamps
    • H05B3/0038—Heating devices using lamps for industrial applications
    • H05B3/0047—Heating devices using lamps for industrial applications for semiconductor manufacture

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  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Control Of Resistance Heating (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、被加熱材を搬送す
る際に、その表面温度分布が均一となるように、被加熱
材に対する加熱を制御する加熱制御装置に関し、特に、
半導体素子を形成するための基板を搬送しながら成膜を
行って半導体デバイスを製造する工程に好適な加熱制御
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば半導体デバイスの基板となる半導
体素子を形成するための基板（以下、半導体ウェハと称
する）上に薄膜を積層形成する際、順次搬送されるどの
半導体ウェハに対しても、半導体ウェハの表面全体を所
定の均一温度に保つことにより、薄膜の膜質を向上させ
ることができる。
【０００３】半導体デバイスの成膜プロセスの一例とし
て、加熱室と成膜室とを別々に設け、加熱室で半導体ウ
ェハを予備加熱した後、成膜室で成膜を行う方法があ
る。この場合、特に加熱室から成膜室への搬送が原因と
なって、半導体ウェハの表面に温度分布が発生すると共
に、搬送される複数の半導体ウェハ同士を比べても表面
温度が等しくならず、成膜された薄膜の膜質が不均一に
なりやすい。
【０００４】このため、順次搬送される複数の半導体ウ
ェハのどれをとっても、その表面を均一温度に保持する
ことのできる加熱制御装置、あるいは表面に温度分布が
発生しても均質な成膜を行うことのできる加熱制御装置
が開発されてきた。
【０００５】このような加熱制御装置について具体例を
挙げて以下に説明する。例えば、特開平５−２９２３２
号公報に開示された常圧気相成長装置は、図１４に示す
ように、半導体ウェハ５１の予備加熱を行うプレヒータ
５２と、成膜が行われる反応炉５３内で半導体ウェハ５
１を加熱するメインヒータ５４とを、隣り合わせに備え
ている。半導体ウェハ５１は、個別に用意された搬送プ
レート５５に載置され搬送されながら、プレヒータ５２
およびメインヒータ５４によって順に加熱される。
【０００６】搬送される半導体ウェハ５１の表面温度
は、少なくとも反応炉５３内の数カ所に設けた赤外線温
度測定器５６によって測定され、プレヒータ５２および
メインヒータ５４の加熱温度は、得られた半導体ウェハ
５１の表面温度により制御される。このようにして、半
導体ウェハ５１の表面温度を一定に保持することで、気
相成長膜の品質の均一化を図っている。
【０００７】また、他の例として、例えば、特開昭５８
−４６６２４号公報では、図１５に示すように、単結晶
シリコン基板６１に対して成膜を行う搬送路の上方に、
加熱用の複数の管状ランプ６２…を並設した加熱装置が
開示されている。これらの管状ランプ６２…は、各管軸
が搬送方向と直交する方向に向けられ、搬送路面に平行
な面内に設けられている。さらに、図１５において、単
結晶シリコン基板６１の搬送方向の先端、後端及び中央
部に対応する管状ランプ６２ａを定格の約２割増加の過
入力点灯を行うことで、単結晶シリコン基板６１が移動
しない場合、その表面温度が、１１００℃〜１４８０℃
の範囲で波板状の分布となるようになっている。
【０００８】この加熱装置では、管状ランプ６２…を上
述した温度分布となるように点灯して、単結晶シリコン
基板６１を管状ランプ６２に対して相対的に０．１ｃｍ
／ｓ以上の速度で波方向に移動させることにより、過入
力点灯している管状ランプ６２ａの直下に到達する順
に、部分的に少しずつ成膜を進行させ、最終的に単結晶
シリコン基板６１のシリコン層の全域をエピタキシャル
成長させるようになっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記特開平
５−２９２３２号公報の装置では、基板搬送手段である
搬送プレート５５を加熱手段で直接加熱することにな
り、その結果、搬送プレート５５が熱により変形すると
いう問題が生じる。このように、搬送プレート５５が加
熱され温度上昇することにより、半導体ウェハ５１の成
膜領域以外に、搬送プレート５５自体への成膜が生じ易
くなる。この結果、搬送プレート５５上に堆積された膜
が最終的に搬送プレート５５から剥がれ、この剥がれた
膜が異物（パーティクル）となる。このパーティクルの
発生により、例えば薄膜が均一に形成されるべきところ
に上記パーティクルが混入するため、半導体ウェハ５１
上に形成される膜の電気的特性や機械的強度が悪化し所
望する特性を得ることができなくなったり、装置の駆動
系に上記パーティクルが付着し故障の原因となったり、
さらには、パーティクルの混入により、クリーンルーム
で作業を行っている場合でのクリーン度を低下させると
いう問題が生じる。
【００１０】また、半導体ウェハ５１の搬送が不連続で
あっても、反応炉５３での半導体ウェハ５１の温度を均
一に保つために、加熱手段であるプレヒータ５２および
メインヒータ５４が作動しているので、電力が無駄に消
費されるという問題が生じる。
【００１１】さらに、半導体ウェハ５１が大きい場合に
は、半導体ウェハ５１の外周縁部側からの放熱が大きく
なり、これに伴って、半導体ウェハ５１の面内の温度分
布が大きくなり、成膜された膜の特性がばらつき、膜の
電気的機械的特性の不良を招くという問題が生じる。
【００１２】一方、特開昭５８−４６６２４号公報の方
法では、成膜通路内を単結晶シリコン基板６１が移動し
ながら加熱温度の異なる管状ランプ６２により加熱され
ていくので、単結晶シリコン基板６１の表面温度が移動
に伴って逐次変化し、単結晶シリコン基板６１の表面温
度を均一に保ちながら搬送することができない。したが
って、この装置では基板温度を一定化して基板上に均一
な膜を安定に成膜するという目的には使用できない。
【００１３】また、成膜通路内が加熱されているので、
上記単結晶シリコン基板６１を移動させるために使用さ
れる移動手段も直接加熱されるようになり、上記の特開
平５−２９２３２号公報の装置における問題点と同様
に、移動手段自体への成膜により、種々の問題を生じさ
せるパーティクルの発生を招くという問題が生じる。
【００１４】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、その目的は、半導体素子を形成するた
めの基板を加熱しながら搬送して成膜するプロセスにお
いて、基板の温度を所定温度で均一に保つように、しか
も基板を搬送する搬送手段を加熱しないように加熱手段
を制御することで、基板上に生成する膜を均質にすると
共に、搬送手段の加熱によるパーティクルの発生を防止
し、半導体基板を加熱する際に発生する消費電力を抑
え、さらに、加熱手段の出力操作が容易であることを実
現し得る加熱制御装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】請求項１の加熱制御装置
は、上記の課題を解決するために、被加熱材を搭載して
搬送する搬送手段と、被加熱材の搬送方向に垂直な幅方
向を加熱し得る、それぞれが独立して出力制御可能な複
数の加熱手段とを備え、上記各加熱手段は、上記被加熱
材の搬送方向に沿って配設され、被加熱材の搬送方向長
さを超えない長さを加熱範囲とし、この加熱範囲に含ま
れる複数の加熱手段のみを作動させると共に、作動した
加熱手段の内、少なくとも搬送方向の先端および後端に
位置する特定位置加熱手段の出力を、被加熱材の移動に
伴って順次変化させることを特徴としている。
【００１６】上記の構成によれば、加熱手段による加熱
範囲を被加熱材の搬送方向長さ未満に限定することによ
り、搬送手段の加熱不要部分、特に搬送方向の両端部付
近を加熱しないようになる。これにより、搬送手段の熱
変形や、搬送手段自体への成膜によるパーティクルの発
生を防止することができる。
【００１７】また、加熱範囲で作動している加熱手段の
うち、被加熱材の搬送方向先端部および後端部付近を加
熱する特定位置加熱手段の出力を、被加熱材の移動に伴
って順次変化させることにより、被加熱材の温度分布の
生じ易い上記搬送方向先端部および後端部付近の温度が
他の加熱範囲における温度と同じになるように制御する
ことができる。これにより、被加熱材を、面内の温度を
ほぼ均一に保持して搬送することができる。
【００１８】請求項２の加熱制御装置は、上記の課題を
解決するために、請求項１の構成に加えて、被加熱材の
移動に伴う損失熱量を補うように、特定位置加熱手段の
出力を変化させることを特徴としている。
【００１９】上記の構成によれば、請求項１の作用に加
えて、特定位置加熱手段により加熱される被加熱材の搬
送方向先端部および後端部のように、搬送に伴う温度変
化が著しい部分の熱量の過不足を補うことができるの
で、面内の温度をほぼ均一に保持して被加熱材を搬送す
ることができる。
【００２０】請求項３の加熱制御装置は、上記の課題を
解決するために、請求項１または２の構成に加えて、搬
送手段が、上記被加熱材と加熱手段とを対面させ得る開
口部を備え、上記開口部における搬送方向の後端に加熱
を及ぼす加熱手段の出力を、被加熱材の移動に伴って順
次停止させることを特徴としている。
【００２１】上記の構成によれば、請求項１または２の
作用に加えて、搬送手段の加熱不要部位である開口部に
おける搬送方向の後端が加熱されなくなる。これによ
り、搬送手段への不要な加熱がなくなり、搬送手段の熱
変形や、搬送手段自体への成膜によるパーティクルの発
生の防止効果を高めることができる。
【００２２】請求項４の加熱制御装置は、上記の課題を
解決するために、請求項１、２または３の構成に加え
て、被加熱材が、半導体素子を形成するための基板であ
ることを特徴としている。
【００２３】上記の構成によれば、請求項１、２または
３の作用に加えて、面内の温度分布がほぼ均一な状態で
基板が搬送されることになるので、半導体素子となり得
る薄膜を安定して成膜することができる。つまり、基板
上での膜成長が良好に行われ、均質な膜を成膜すること
ができる。
【００２４】請求項５の加熱制御装置は、上記の課題を
解決するために、請求項１、２、３または４の構成に加
えて、加熱範囲に含まれる複数の加熱手段の内、上記特
定位置加熱手段を除く加熱手段の出力をほぼ一定に保つ
ことを特徴としている。
【００２５】上記の構成によれば、請求項１、２、３ま
たは４の作用に加えて、温度分布の比較的小さな被加熱
材の中央周辺領域の温度の均一化を確実にすることがで
きる。
【００２６】請求項６の加熱制御装置は、上記の課題を
解決するために、請求項１、２、３、４または５の構成
に加えて、被加熱材が搬送され、その先端面と上記加熱
手段の任意の１つの先端面とが一致した時間を基準とす
る経過時間をｔ［ｓ］、上記加熱手段の配設間隔をｌｒ
［ｍ］、上記被加熱材の搬送方向長さをｌｇ［ｍ］、上
記搬送手段による被加熱材の搬送速度をｖ［ｍ／ｓ］、
任意の経過時間ｔ［ｓ］における上記加熱手段の出力を
Ｈ(t) ［Ｗ／ｍ2 ］としたとき、経過時間ｔ［ｓ］が、
０≦ｔ≦ｌｒ／ｖ［ｓ］および（ｌｇ−２ｌｒ）／ｖ≦
ｔ≦（ｌｇ−ｌｒ）／ｖ［ｓ］である場合には、上記被
加熱材の搬送に伴う損失熱量を補うように、上記加熱手
段の出力Ｈ(t) ［Ｗ／ｍ2 ］を変化させ、経過時間ｔ
［ｓ］が、ｌｒ／ｖ≦ｔ≦（ｌｇ−２ｌｒ）／ｖ［ｓ］
である場合には、上記加熱手段の出力Ｈ(t) ［Ｗ／
ｍ2 ］をほぼ一定に保つことを特徴としている。
【００２７】上記の構成によれば、請求項１、２、３、
４または５の作用に加えて、加熱手段の出力Ｈ(t) を、
経過時間ｔ［ｓ］が、０≦ｔ≦ｌｒ／ｖ［ｓ］および
（ｌｇ−２ｌｒ）／ｖ≦ｔ≦（ｌｇ−ｌｒ）／ｖ［ｓ］
である場合には、即ち放熱の著しい被加熱材の搬送方向
先端部および後端部である場合には、被加熱材の搬送に
伴う損失熱量を補うように変化され、経過時間ｔ［ｓ］
が、ｌｒ／ｖ≦ｔ≦（ｌｇ−２ｌｒ）／ｖ［ｓ］である
場合には、即ち放熱の少ない被加熱材の中央周辺部であ
る場合には、上記加熱手段の出力Ｈ(t) ［Ｗ／ｍ2 ］を
ほぼ一定に保つようになる。これにより、搬送される被
加熱材の温度分布の均一化を確実にすることができる。
特に、被加熱材の加熱面が長方形状の場合、加熱手段の
出力は、以下の請求項７のようになる。
【００２８】請求項７の加熱制御装置は、上記の課題を
解決するために、請求項６の構成に加えて、被加熱材
は、先端面および後端面が加熱手段の幅方向と平行な長
方形状をなし、該被加熱材を均一な所定温度に保つため
に必要な単位面積あたりの上記加熱手段の一定出力をＨ
ｓ［Ｗ／ｍ2 ］、上記被加熱材を搬送する場合、０≦ｔ
≦ｌｒ／ｖ［ｓ］および（ｌｇ−２ｌｒ）／ｖ≦ｔ≦
（ｌｇ−ｌｒ）／ｖ［ｓ］における上記加熱手段の出力
をＨｖ(t) ［Ｗ／ｍ2 ］としたとき、上記加熱手段の出
力は、経過時間ｔ［ｓ］が、０≦ｔ≦ｌｒ／ｖ［ｓ］で
ある場合には、以下の（１）式を満たすようなＨｖ(t)
［Ｗ／ｍ2 ］、
【００２９】
【数３】
【００３０】経過時間ｔ［ｓ］が、ｌｒ／ｖ≦ｔ≦（ｌ
ｇ−２ｌｒ）／ｖ［ｓ］である場合には、Ｈｓ［Ｗ／ｍ
2 ］、経過時間ｔ［ｓ］が、（ｌｇ−２ｌｒ）／ｖ≦ｔ
≦（ｌｇ−ｌｒ）／ｖ［ｓ］である場合には、以下の
（２）式を満たすようなＨｖ(t)［Ｗ／ｍ2 ］、
【００３１】
【数４】
【００３２】で与えられることを特徴としている。
【００３３】上記の構成によれば、請求項６の作用に加
えて、先端面および後端面が加熱手段の幅方向と平行な
長方形状である被加熱材の面内温度の均一化を確実にす
ることができる。
【００３４】請求項８の加熱制御装置は、上記の課題を
解決するために、請求項１〜７の何れかの構成に加え
て、被加熱材は、上記搬送手段と一体的に移動する板状
部材上に載置されて搬送されると共に、上記加熱手段
は、上記被加熱材を上記板状部材を介して加熱すること
を特徴としている。
【００３５】上記の構成によれば、請求項１〜７の何れ
かの作用に加えて、加熱手段により板状部材を加熱する
ことにより、被加熱材は、板状部材によって間接的に加
熱されることになる。
【００３６】請求項９の加熱制御装置は、上記の課題を
解決するために、請求項１〜８の何れかの構成に加え
て、搬送手段と一体的に移動する断熱材が被加熱材の周
縁部近傍に配設されていることを特徴としている。
【００３７】上記の構成によれば、請求項１〜８の何れ
かの作用に加えて、搬送に伴う熱損失が顕著な被加熱材
の周縁部近傍に断熱材が配設されているので、被加熱材
の温度均一化をより一層容易にすることができる。しか
も、被加熱材の熱損失が顕著な部分における加熱手段の
出力を抑えることができるので、低消費電力を実現する
ことができる。
【００３８】請求項１０の加熱制御装置は、上記の課題
を解決するために、請求項１〜８の何れかの構成に加え
て、被加熱材の被加熱面を、該被加熱面より大きく、且
つ上記搬送手段と一体的に移動する板状部材の中央領域
に密接させることを特徴としている。
【００３９】上記の構成によれば、請求項１〜８の何れ
かの作用に加えて、被加熱材は、板状部材を介して加熱
されることになる。また、被加熱材は、温度分布が小さ
い板状部材の中央領域に密接されているので、面内温度
を均一にすることができる。
【００４０】請求項１１の加熱制御装置は、上記の課題
を解決するために、請求項９の構成に加えて、被加熱材
の被加熱面を、該被加熱面より大きく、且つ上記搬送手
段と一体的に移動する板状部材のほぼ中央領域に密接さ
せると共に、上記断熱材を、板状部材の外周縁と被加熱
材の外周縁との間に設けたことを特徴としている。
【００４１】上記の構成によれば、請求項９の作用に加
えて、被加熱材は、板状部材を介して加熱されることに
なる。また、被加熱材は、温度分布が小さい板状部材の
中央領域に密接されているので、面内温度を容易に均一
にすることができる。しかも、板状部材の外周縁と被加
熱材の外周縁との間に断熱材が設けられているので、板
状部材からの放熱を少なくし、加熱手段の出力を高める
ことなく、少ない電力で板状部材の中央領域の温度を均
一に保つことができる。
【００４２】
【００４３】
【００４４】
【００４５】
【００４６】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態１〕本発明の実施の一形態について図１な
いし図１０に基づいて説明すれば、以下の通りである。
尚、本実施の形態では、説明の便宜上、被加熱材として
半導体素子を形成するための基板（以下、半導体基板と
称する）を用いた場合について説明する。
【００４７】本実施の形態に係る加熱制御装置は、図１
に示すように、加熱装置１と、被加熱材としての半導体
基板２を搭載して矢印Ａ方向に搬送する搬送手段である
搬送台車３とを備えており、搬送台車３に搭載された半
導体基板２は、矢印Ａ方向に搬送されながら、加熱装置
１により加熱されるようになっている。尚、上記搬送台
車３は、図示しない駆動手段により駆動され、加熱装置
１上を矢印Ａ方向に所定の一定速度で移動するようにな
っている。
【００４８】加熱装置１は、半導体基板２の搬送方向に
垂直な幅方向を加熱する加熱手段としてのヒータ４を複
数有している。これらヒータ４…は、それぞれが独立し
て出力制御可能となっている。尚、本実施の形態および
以降の実施の形態では、ヒータ４の配設位置を特定する
ために、ヒータ４ａ、４ｂ、…、４ｊ、というように部
材番号にａ、ｂ、ｃ…を付記している。しかしながら、
各ヒータ４…の性能は同じであり、特にヒータ４の配設
位置を特定しない場合には、ａ、ｂ、ｃ、…を付記せず
に、単にヒータ４と記して説明を行う。
【００４９】ヒータ４は、半導体基板２の搬送方向に垂
直な幅方向に配された加熱用ランプ５と、この加熱用ラ
ンプ５の熱を効率良く被加熱材である半導体基板２に供
給するための略半円筒状の反射部材６とで構成されてい
る。
【００５０】上記加熱用ランプ５は、それぞれが独立し
て出力制御可能な構成となっており、反射部材６の中心
軸上に配されると共に、この反射部材６は、図２に示す
ように、それぞれの搬送方向の幅（直径）をｌｒとし、
それぞれの中心軸が搬送方向に垂直となる向きになるよ
うに、且つ半導体基板２の長さｌｇよりも短い間隔で並
設されている。これにより、各加熱用ランプ５は、搬送
方向に等間隔で配されることになり、同一出力であれ
ば、半導体基板２を均等に加熱することができる。した
がって、各加熱用ランプ５の出力を変化させることで、
半導体基板２に及ぼす熱量を自在に制御することができ
る。
【００５１】半導体基板２は、厚みが均一で略長方形状
をなし、搬送台車３にて搬送されるとき、搬送方向端部
２ａが搬送方向に垂直、即ち加熱装置１の各ヒータ４の
加熱用ランプ５と略平行となるように搭載される。これ
により、搬送台車３の移動に伴って、半導体基板２は幅
方向、即ち搬送方向と垂直な方向に均等に加熱されるよ
うになる。
【００５２】搬送台車３は、上記半導体基板２よりも大
きな面を有する略平板状をなし、その中央部には、図２
に示すように、半導体基板２と加熱装置１とを対面させ
るための開口部３ａが形成されている。この開口部３ａ
は、半導体基板２のほぼ全面が加熱装置１に対面できる
大きさに形成されており、加熱装置１により半導体基板
２の対面が均一に加熱されるようになっている。但し、
搬送台車３では、図示しない支持手段により半導体基板
２を支持するようになっている。
【００５３】上記構成の加熱制御装置では、図２に示す
ように、半導体基板２の搬送方向長さ（ｌｇ）を超えな
い長さを加熱範囲とし、この加熱範囲に含まれる複数の
ヒータ４のみを作動させるようになっている。図２で
は、ヒータ４ｄ、…、４ｇが作動している。そして、作
動しているヒータ４の内、少なくとも搬送方向の先端お
よび後端に位置する特定位置加熱手段としてのヒータ４
ｄ・４ｇの出力を、半導体基板２の移動に伴って順次変
化させるようになっている。尚、この特定位置加熱手段
は、半導体基板２の移動に伴って、ヒータ４ｄ・４ｇの
次はヒータ４ｃ・４ｆというように順次変化する。
【００５４】このような加熱装置１におけるヒータ４の
出力制御について、図３および図４を参照しながら以下
に説明する。尚、ここでは、各ヒータ４のうち、図中の
搬送方向の先端側から３番目のヒータ４ｃの出力制御に
着目して説明する。
【００５５】搬送台車３が矢印Ａ方向に搬送され、図３
（ａ）に示すように、ヒータ４ｃの上面に搬送台車３の
先端部が存在しているときには、ヒータ４ｃは点灯され
ないようになっている。このときのヒータ４ｃの出力
は、図４に示すの状態となっている。このとき、搬送
台車３が、移動速度ｖで加熱装置１上を通過する時間
（経過時間）をｔで示し、搬送台車３の先端部がヒータ
４ｃの上面から存在しなくなった時点をｔ＝０とすれ
ば、図３（ａ）では、ｔ＜０となり、搬送台車３はこの
状態ではまだ基準点に到達していないことを示してい
る。
【００５６】ここで、上記経過時間ｔは、さらに厳密に
定義すれば、半導体基板２が搬送されるとき、半導体基
板２の先端面２ａとヒータ４ｃの搬送方向側端面（以
下、単に先端面と称する）とが一致した時間を基準（ｔ
＝０）とするものである。
【００５７】ｔ＝０では、図３（ｂ）に示すように、ヒ
ータ４ｃを作動させ、加熱用ランプ５を点灯する。この
ときのヒータ４ｃの出力（加熱装置１の出力Ｈ〔Ｗ／ｍ
2 〕）は、一時的に単位面積の基板を一定温度に必要な
出力Ｈｓ〔Ｗ／ｍ2 〕よりも大きな出力Ｈｖ〔Ｗ／
ｍ2 〕にする（図４に示すの状態）。そして、半導体
基板２の先端部側のヒータ４ｃの当たらない部分の熱量
を補うため、図３（ｃ）に示すように、半導体基板２の
先端面２ａがヒータ４ｃの一つ先のヒータ４ｂを通過す
る間（０＜ｔ＜ｌｒ／ｖ）、図４に示すの傾斜に示す
ように制御されている。
【００５８】そして、図３（ｄ）に示すように、ｔ＝ｌ
ｒ／ｖとなれば、即ち半導体基板２の先端面２ａがヒー
タ４ｂの先端面に到達すれば、ヒータ４ｃの出力を図４
に示すからの状態に制御し、ヒータ４ｃの出力をＨ
ｓにする。この後、図３（ｅ）に示すように、半導体基
板２の終端面２ｂ（図３（ｆ））がヒータ４ｃの一つ手
前のヒータ４ｄの終端部に到達するまでの間、即ちｌｒ
／ｖ＜ｔ＜（ｌｇ−２ｌｒ）／ｖの間、ヒータ４ｃの出
力をＨｓで保つ。
【００５９】その後、半導体基板２の終端面２ｂがヒー
タ４ｃの一つ手前のヒータ４ｄの先端面に到達したと
き、再びヒータ４ｃの出力をＨｖに変化させる。即ち、
図３（ｆ）に示すように、半導体基板２の終端面２ｂが
ヒータ４ｄの先端面に到達するまでの間、即ち（ｌｇ−
２ｌｒ）／ｖ≦ｔ＜（ｌｇ−ｌｒ）／ｖの間、ヒータ４
ｃの出力を図４のに示す状態に制御する。
【００６０】そして、図３（ｇ）に示すように、半導体
基板２の終端面２ｂがヒータ４ｄの先端部に到達すれ
ば、ヒータ４ｃの出力を図４のに示すように再び０に
する。
【００６１】上記説明では、一つのヒータ４ｃに着目し
て説明したが、半導体基板２が搬送される間、他のヒー
タ４においても出力制御のタイミングがｔ＝ｌｒ／ｖだ
け異なるだけで図４に示す出力制御と同様の制御が成さ
れる。即ち、ヒータ４ｃの一つ先にあるヒータ４ｄで
は、ヒータ４ｃよりもｔ＝ｌｒ／ｖ分だけ進んだ出力制
御が成され、ヒータ４ｃの一つ後にあるヒータ４ｂで
は、ヒータ４ｃよりもｔ＝ｌｒ／ｖ分だけ遅れた出力制
御が成される。
【００６２】上記各ヒータ４の出力制御が、図３および
図４に示すように行われれば、半導体基板２の加熱範囲
のみが加熱装置１によって加熱されることになる。よっ
て、搬送台車３が不要に加熱されることが無くなる。し
たがって、搬送台車３が加熱され、搬送台車３自体に成
膜されることがなくなるので、パーティクルの発生を防
止することができ、半導体基板２に形成される膜中に上
記パーティクルが混入しなくなり、膜質の向上を図るこ
とができる。
【００６３】また、一般に、半導体基板２の外周縁部で
は、放熱が顕著であるが、この放熱により熱損失を補う
ように、即ち半導体基板２の外周縁部に相当する先端部
および後端部に加熱するヒータ４の出力を半導体基板２
の中央部よりも高めていることで、半導体基板２の温度
の均一化を確実に行うことができる。
【００６４】次に、加熱装置１における各ヒータ４の出
力変化について、さらに具体的に説明する。面積Ｓ〔ｍ
2 〕の半導体基板２が出力Ｈ〔Ｗ／ｍ2 〕のヒータ４か
らｔ〔ｓ〕間に供給される熱量Ｑ〔Ｊ〕は、以下の
（３）式で示される。
【００６５】
【数５】
【００６６】上記（３）式より、半導体基板２が一定温
度に保たれている場合、半導体基板２の幅ｈ〔ｍ〕、長
さｌｒ〔ｍ〕の部分にｌｒ／ｖ〔ｓ〕間に供給される熱
量Ｑｓ〔Ｊ〕は、以下の（４）式で示される。
【００６７】
【数６】
【００６８】ここで、Ｈｓ〔Ｗ／ｍ2 〕は、半導体基板
２をある一定温度に保つために必要な単位面積あたりの
一定の出力とする。
【００６９】上記（４）式より、半導体基板２が一定速
度ｖ〔ｍ／ｓ〕で搬送される場合、半導体基板２の先端
面２ａを基準として、搬送方向の長さをｘ〔ｍ〕とした
とき、０≦ｘ≦ｌｒ〔ｍ〕の範囲において、ヒータ４に
対応する部分の面積はｈ×（ｌｒ−ｖｔ）〔ｍ2 〕であ
るから、ｈ×（ｌｒ−ｖｔ）〔ｍ2 〕の部分にｄｔ
〔ｓ〕間に供給される熱量ｄＱｍ〔Ｊ〕は、以下の
（５）式で示される。
【００７０】
【数７】
【００７１】ここで、Ｈｖ(t) 〔Ｗ／ｍ2 〕は、０≦ｔ
≦ｌｒ／ｖ〔ｓ〕のとき、時間ｔ〔ｓ〕におけるヒータ
４の出力を示す。
【００７２】上記（５）式より、半導体基板２がｌｒ
〔ｍ〕だけ移動する間、即ちｌｒ／ｖ〔ｓ〕間に、０≦
ｘ≦ｌｒ〔ｍ〕の範囲の半導体基板２への熱供給量Ｑｍ
〔Ｊ〕は、以下の（６）式で示される。
【００７３】
【数８】
【００７４】上記（４）式および（６）式より、Ｑｓ
〔Ｊ〕とＱｍ〔Ｊ〕とが等しければ、半導体基板２を一
定温度に保つことができる。したがって、以下の（７）
式を満たすようにヒータ４の出力を変化させれば良い。
【００７５】
【数９】
【００７６】また、同様な考え方で、（ｌｇ−２ｌｒ）
／ｖ≦ｔ≦（ｌｇ−ｌｒ）／ｖ〔ｓ〕においては、以下
の（８）式を満たすようにヒータ４の出力を変化させれ
ば良い。
【００７７】
【数１０】
【００７８】上記の（７）式および（８）式を満たすヒ
ータ４の出力Ｈ(t) 〔Ｗ／ｍ2 〕の一つの解として以下
のようなものがある。
【００７９】
【数１１】
【００８０】上記の解によるヒータ４の出力制御図は、
例えば図５に示すようになる。上記の解においてｃを大
きくすれば温度分布を小さくすることができることが多
い。よって、図５に示すヒータ出力制御図のうち、ｃ＝
３ｖ／２ｌｒで示されるものよりも、ｃ＝３ｖ／ｌｒで
示されるものの方が良いことが分かる。ただし、側面の
放熱などをはじめとする放熱条件次第では適切なｃの値
がある。
【００８１】上記（７）式および（８）式中のＨｖ(t)
〔Ｗ／ｍ2 〕を定数とした場合、ヒータ出力Ｈｖ(t)
〔Ｗ／ｍ2 〕は以下のような解となる。
【００８２】
【数１２】
【００８３】上記の解によるヒータ４の出力制御図は、
図５に示すｃ＝０のグラフとなる。このように、Ｈｖ
(t) 〔Ｗ／ｍ2 〕を定数にすれば、非常に簡単にヒータ
４の出力制御を行うことができるが、ｘ＝０〔ｍ〕付近
で熱供給量が不足する一方、ｘ＝ｌｒ〔ｍ〕付近で熱量
の過剰供給となるので、ある程度熱損失を補うことがで
きるものの、半導体基板２の温度分布をさらに小さくす
ることができない。
【００８４】つまり、半導体基板２を加熱装置１にて加
熱しながら搬送する場合、図６（ａ）〜（ｃ）に示すよ
うに、半導体基板２の先端部近傍のＸ付近では、ヒータ
４ｃが照射される時間が非常に短くなる。一方、半導体
基板２の中央部に相当するＹ付近では、常に各ヒータ４
が照射された状態となっている。このため、図７に示す
ようなヒータ４の出力制御を行う場合、半導体基板２の
先端部近傍であるＸ付近では熱供給量が不足し、半導体
基板２の中央部近傍であるＹ付近では常に２倍のＨｓが
供給されるようになり熱供給量が過剰となる。
【００８５】そこで、ヒータ４の出力制御を、上記
（７）式および（８）式において、ｃ＝３ｖ／２ｌｒや
ｃ＝３ｖ／ｌｒのように行えば、半導体基板２への熱供
給量の過不足を無くすことができる。特に、ｃ＝３ｖ／
ｌｒのようにヒータ４の出力を制御すれば、図８に示す
ように、半導体基板２の先端部近傍のＸ付近をＹ付近で
のヒータ４の出力Ｈｓの３倍の出力が一時的にヒータ４
に印加されるようになるので、半導体基板２の先端部近
傍のＸ付近での熱供給量の不足を補うことができる。こ
のように、ｃの値を大きくすれば、熱供給不足を解消す
ることができるので、半導体基板２の温度分布を小さく
することができる。
【００８６】また、ヒータ４を切ってもヒータ４自体の
熱による基板への加熱がある場合には、その熱量を予め
考慮してヒータ４の出力制御、即ちｃの値を決定する必
要がある。特に、基板が大型の場合では、側面からの放
熱量が大きいので、この放熱量を考慮してヒータ４の出
力制御を行うことで、より半導体基板２の温度の安定化
を図ることができる。
【００８７】ところが、ｃの値を大きくして、半導体基
板２の温度の安定化を図った場合、次のような問題が生
じる場合がある。図８では、熱供給量を低減するため
に、ヒータ４の出力がＨｓになるｔ＝ｌｒ／ｖの手前で
一瞬ヒータ４の出力を０にしている。このように、ヒー
タ４の出力が０になっても、ヒータ４自身の熱量により
半導体基板２が温められるので、例えばｃ＞３ｖ／ｌｒ
のようにヒータ４の出力を制御した場合、ｔ＝ｌｒ／ｖ
の時点で半導体基板２の温度が他の部分よりも高くなる
虞がある。したがって、ｃ＞３ｖ／ｌｒのようにヒータ
４の出力を制御する場合、図９に示すように、ｔ＝ｌｒ
／ｖの手前で半導体基板２を冷却する必要が生じる。こ
のため、加熱装置１には、加熱手段であるヒータ４の他
に冷却手段を設ける必要があり、設計上現実的でなくな
る。また、加熱用ランプ５の性能等を考慮してもｃの値
には限界がある。したがって、ｃの値については半導体
基板２の素材、加熱用ランプ５の性能等を考慮して求め
る必要がある。
【００８８】また、上記Ｈｖ(t) 〔Ｗ／ｍ2 〕を、上記
の（７）式および（８）式を満たすようなｔ〔ｓ〕の高
次関数にすれば、図１０に示すようなヒータの出力制御
図となり、更に基板の面内の温度の均一度を向上させる
ことができる。
【００８９】上記の各ヒータ４の出力制御は、本加熱制
御装置に備えられている制御手段であるマイクロコンピ
ュータにより行われるものとする。この場合、マイクロ
コンピュータでは、前述した（３）式〜（８）式と、
（７）式および（８）式から得られる解を予め記憶し、
これらの各式を用いて所望の出力が得られるように組み
込まれたプログラムを実行させることで、マイクロコン
ピュータから出力される電圧を時間的に制御し、ヒータ
４の出力制御を行っている。
【００９０】以下に、加熱制御装置の具体例について説
明する。半導体基板２の搬送方向長さｌｇが１００〔ｍ
ｍ〕、ヒータ４の間隔ｌｒが２０〔ｍｍ〕、搬送速度ｖ
が１〔ｍｍ／ｓ〕の加熱制御装置について考える。ヒー
タ４の上面が搬送台車３の時には、該ヒータ４の出力を
切った状態とし、半導体基板２の先端面２ａとヒータ４
の先端面とが一致したとき、即ちｔ＝０〔ｓ〕となると
きに、その部分のヒータ４を点灯する。ヒータ４の点灯
後、該ヒータ４により加熱されなかった半導体基板２
（Ｘ付近）の熱量を補うために、ヒータ４の出力を一時
的に変化させ、半導体基板２の先端面２ａと１つ前に位
置するヒータ４の先端面とが一致した時、即ちｔ＝２０
（＝ｌｒ／ｖ）〔ｓ〕にヒータ４の出力を一定にする。
その後、しばらくヒータ４の出力を一定に保持し、半導
体基板２の終端面２ｂと１つ後ろに位置するヒータ４の
終端面とが一致した時、即ちｔ＝６０（＝（ｌｇ−２ｌ
ｒ）／ｖ）〔ｓ〕のときに再びヒータ４の出力を変化さ
せ、半導体基板２の終端面２ｂとヒータ４の終端面とが
一致した時、即ちｔ＝８０（＝（ｌｇ−ｌｒ）／ｖ）
〔ｓ〕のときにヒータ４を切る。このヒータ４の出力制
御は個々のヒータ４について行われる。
【００９１】ここで、基板の搬送方向長さｌｇを１００
〔ｍｍ〕、ヒータ間隔ｌｒを２０〔ｍｍ〕、搬送速度ｖ
を１〔ｍｍ／ｓ〕としているが、これらの数値にとくに
限定されず、上記の各数値を変更した場合には、変更し
た数値に応じて、加熱される基板の温度分布が均一にな
るように、マイクロコンピュータによって適切なヒータ
の出力制御の実行を行えば良い。
【００９２】上記の構成によれば、各ヒータ４による加
熱範囲を半導体基板２の搬送方向長さに限定することに
より、搬送台車３の加熱不要部分、特に搬送方向の両端
部付近を加熱しないようになる。これにより、搬送台車
３の熱変形や、搬送台車３自体への成膜によるパーティ
クルの発生を防止することができる。
【００９３】また、加熱範囲で作動しているヒータ４の
うち、半導体基板２の搬送方向先端部および後端部付近
を加熱する特定位置加熱手段であるヒータ４の出力を、
半導体基板２の移動に伴って順次変化させることによ
り、半導体基板２の温度分布の生じ易い上記搬送方向先
端部および後端部付近の温度が他の加熱範囲における温
度と同じになるように制御することができる。これによ
り、面内の温度をほぼ均一に保持して半導体基板２を搬
送することができる。
【００９４】また、面内がほぼ均一な温度分布となる状
態で基板が搬送されることから、半導体素子となり得る
薄膜を安定して成膜することができる。
【００９５】したがって、本加熱制御装置を、半導体基
板として例えば単結晶シリコン基板に成膜する装置に適
用した場合、単結晶シリコン基板の温度分布が小さいの
で、成膜を良好に行うことができ、不純物であるパーテ
ィクルをシリコンに混入させることがないので、成膜さ
れた膜の膜質を向上させることができる。
【００９６】尚、本実施の形態では、半導体基板２を直
接搬送しているが、半導体基板２の外周辺部に、該半導
体基板２と一体的に移動する断熱材を配置しても良い。
この場合、半導体基板２の外周縁部からの放熱が少なく
なるので、ヒータ４に供給する電力を少なくすることが
できる。
【００９７】また、本実施の形態では、半導体基板２を
加熱装置１により直接加熱する場合についてのヒータ４
の出力制御について説明したが、以下の実施の形態で
は、板状部材である均熱板（サセプタ）に半導体基板２
を搭載して、このサセプタを介して半導体基板２を加熱
する加熱制御装置について説明する。
【００９８】〔実施の形態２〕本発明の他の実施の形態
について図１１ないし図１３に基づいて説明すれば、以
下の通りである。尚、説明の便宜上、前記実施の形態と
同一の機能を有する部材には、同一の番号を付記し、そ
の説明は省略する。
【００９９】本実施の形態に係る加熱制御装置は、図１
１に示すように、搬送台車３上に配された均熱板である
サセプタ１１上に半導体基板２が密接され、加熱装置１
による半導体基板２の加熱がサセプタ１１を介して行わ
れるようになっている。
【０１００】上記のサセプタ１１は、搬送台車３の開口
部３ａとほぼ同じ大きさで、略長方形状をなし、先端面
１１ａおよび終端面１１ｂが加熱装置１のヒータ４の加
熱用ランプ５と略平行となるようにして搬送されるよう
になっている。このとき、サセプタ１１は、搬送台車３
の開口部３ａから加熱装置１側に露出するように保持さ
れている。尚、サセプタ１１は、図示しない保持手段に
て搬送台車３に保持されているものとする。
【０１０１】また、サセプタ１１は、加熱装置１からの
熱を均一に分布させて半導体基板２に熱を伝えるもので
あり、搬送台車３に搭載して滑らかに搬送する必要があ
るので、素材としては、軽いもの、即ち密度が金属より
も小さいもの、しかも熱伝導率が大きく、熱容量に影響
を及ぼす比熱も比較的大きいという性質を有するものが
望ましく、例えばカーボン材料等が用いられる。
【０１０２】サセプタ１１の外周縁と半導体基板２の外
周縁との間には、断熱材１２が設けられている。具体的
には、サセプタ１１の先端面１１ａおよび先端面側上面
に断熱材１２ａ・１２ａが配設され、終端面１１ｂおよ
び終端面側上面に断熱材１２ｂ・１２ｂが配設されてい
る。また、図示しないが、サセプタ１１の搬送方向と平
行な上面および側面においても断熱材が配されている。
これにより、半導体基板２およびサセプタ１１の外周縁
部からの放熱を防止することができるので、サセプタ１
１自体の温度分布を均一にすることができ、この結果、
半導体基板２に熱が均一に伝達されるようになり、半導
体基板２の面内の温度の均一度を向上させることができ
る。
【０１０３】しかも、半導体基板２およびサセプタ１１
からの放熱量が少なくなることから、加熱装置１の消費
電力を抑えることが可能となる。
【０１０４】上記構成の加熱制御装置における動作は、
前記実施の形態とほぼ同じである。つまり、図３に示す
半導体基板２の代わりにサセプタ１１の先端面１１ａお
よび終端面１１ｂとヒータ４の端面とが一致するときに
ヒータ４の出力制御を行う。
【０１０５】以下に上記構成の加熱制御装置の動作につ
いて説明する。尚、ここで使用する記号については、前
記実施の形態１と同じであるのでその定義は省略する。
【０１０６】先ず、ヒータ４ｃの上面が搬送台車３の場
合、ヒータ４ｃの出力を停止させておく（ｔ＜０
〔ｓ〕）。そして、搬送されているサセプタ１１の先端
面１１ａとヒータ４ｃの先端面とが一致した時にヒータ
４ｃの加熱用ランプ５を点灯させる（ｔ＝０〔ｓ〕）。
このとき、ヒータ４ｃの出力は、サセプタ１１の先端部
の放熱量が多い部分の熱量を補うような大きさ（３Ｈｓ
〔Ｗ／ｍ2 〕）に制御される。
【０１０７】次いで、ヒータ４ｃの点灯後、サセプタ１
１の先端面１１ａとヒータ４ｃの一つ先のヒータ４ｂの
先端面とが一致するまでの間、即ち０＜ｔ＜ｌｒ／ｖ
〔ｓ〕の間、ヒータ４ｃの出力を３Ｈｓ〔Ｗ／ｍ2 〕か
らＨｓ〔Ｗ／ｍ2 〕まで変化させる。そして、サセプタ
１１の先端面１１ａとヒータ４ｃの一つ先のヒータ４ｂ
の先端面とが一致したとき（ｔ＝ｌｒ／ｖ〔ｓ〕）、ヒ
ータ４ｃの出力をＨｓ〔Ｗ／ｍ2 〕にする。
【０１０８】その後、ｌｒ／ｖ＜ｔ＜（ｌｓ−２ｌｒ）
／ｖ〔ｓ〕の間、ヒータ４ｃの出力をＨｓ〔Ｗ／ｍ2 〕
で保持する。ここで、ｌｓは、サセプタ１１の搬送方向
長さである。そして、サセプタ１１の終端面１１ｂとヒ
ータ４ｃの一つ後ろのヒータ４ｄの終端面とが一致した
とき（ｔ＝（ｌｓ−２ｌｒ）／ｖ、再びヒータ４ｃの出
力を変化させる。即ち、サセプタ１１の終端面１１ｂと
ヒータ４ｃの終端面とが一致するまでの間、即ち（ｌｓ
−２ｌｒ）／ｖ≦ｔ≦（ｌｓ−ｌｒ）／ｖ〔ｓ〕の間、
ヒータ４ｃの出力をＨｓ〔Ｗ／ｍ2 〕から３Ｈｓ〔Ｗ／
ｍ2 〕に変化させる。
【０１０９】その後、サセプタ１１の終端面１１ｂとヒ
ータ４ｃの終端面とが一致したとき（ｔ＝（１ｓ−１
ｒ）／ｖ〔ｓ〕）、ヒータ４ｃの出力を０にする。
【０１１０】本サセプタ１１を用いた加熱制御装置にお
けるヒータ４の出力変化は、前記実施の形態１に記載し
た（３）式〜（８）式と、（７）式および（８）式から
得られる解におけるｌｇ〔ｍ〕をｌｓ〔ｍ〕に置き換え
ただけであり、そのまま本実施の形態に適用できるもの
とする。
【０１１１】ここで、上記構成の加熱制御装置の具体例
について以下に説明する。半導体基板２の搬送方向長さ
ｌｇが１００〔ｍｍ〕、サセプタ１１の長さｌｓが２０
０〔ｍｍ〕、ヒータ４の間隔ｌｒが２０〔ｍｍ〕、搬送
速度ｖが１〔ｍｍ／ｓ〕の装置について考える。ヒータ
４の上面が搬送台車３の時には、該ヒータ４の出力を切
った状態とし、サセプタ１１の先端面１１ａとヒータ４
の先端面とが一致したとき、即ちｔ＝０〔ｓ〕となると
きに、その部分のヒータ４を点灯する。ヒータ４の点灯
後、該ヒータ４により加熱されなかったサセプタ１１の
先端部分の熱量を補うために、ヒータ４の出力を一時的
に変化させた後、サセプタ１１の先端面１１ａと１つ前
に位置するヒータ４の先端面とが一致した時、即ちｔ＝
２０（＝ｌｒ／ｖ）〔ｓ〕にヒータ４の出力を一定にす
る。その後、しばらくヒータ４の出力を一定に保持し、
サセプタ１１の終端面１１ｂと１つ後ろに位置するヒー
タ４の終端面とが一致した時、即ちｔ＝１６０（＝（ｌ
ｓ−２ｌｒ）／ｖ）〔ｓ〕のときに再びヒータ４の出力
を変化させ、サセプタ１１の終端面１１ｂとヒータ４の
終端面とが一致した時、即ちｔ＝１８０（＝（ｌｓ−ｌ
ｒ）／ｖ）〔ｓ〕のときにヒータ４を切る。このヒータ
４の出力制御は個々のヒータ４について行われる。
【０１１２】ここで、半導体基板２の搬送方向長さｌｇ
を１００〔ｍｍ〕、サセプタ１１の長さｌｓを２００
〔ｍｍ〕、ヒータ間隔ｌｒを２０〔ｍｍ〕、搬送速度ｖ
を１〔ｍｍ／ｓ〕としているが、これらの数値にとくに
限定されず、上記の各数値を変更した場合には、変更し
た数値に応じて、加熱される基板の温度分布が均一にな
るように、マイクロコンピュータによって適切なヒータ
の出力制御の実行を行えば良い。
【０１１３】上記構成の加熱制御装置によれば、半導体
基板２は、板状部材であるサセプタ１１を介して加熱さ
れることになる。このサセプタ１１の中央領域は温度が
ほぼ均一となっているので、この中央領域に密接された
半導体基板２の面内温度を均一にすることができる。し
かも、サセプタ１１の外周縁と半導体基板２の外周縁と
の間に断熱材１２ａ・１２ｂが設けられているので、サ
セプタ１１からの放熱を少なくすることができる。この
結果、ヒータ４の出力を高めることなく、少ない電力で
サセプタ１１の温度を均一に保つことができる。
【０１１４】以上のように、サセプタ１１を用いた場
合、温度が均一になり易い中央領域に半導体基板２を密
接させれば、半導体基板２の全面を均一に加熱すること
ができる。それ故、サセプタ１１は、搬送方向の先端部
および後端部での熱損失を補わなくとも中央領域の半導
体基板２の密接部分での温度を均一にできる。したがっ
て、ヒータ４に対する加熱制御を、前記実施の形態１の
図８に示すようなｃの値を大きくし、徐々に出力を下げ
るような制御しなくても、図７に示すようなｃ＝０、即
ちＨｖ（ｔ）を定数とするような制御であっても良い。
【０１１５】例えば図１３に示すように、ヒータ４の出
力制御を前記実施の形態１に記載の各式を用いてｃ＝０
の制御を行った場合（Ｉ）と、ヒータ４の出力制御を特
に行わずに、単なるＯＮ・ＯＦＦ制御を行った場合（I
I）との半導体基板２の温度分布を求めると、以下のよ
うになる。尚、各出力条件での半導体基板２の温度分布
としては、半導体基板２を図１２に示すような寸法形状
でサセプタ１１の上に搭載して搬送した場合、半導体基
板２の初期温度５００℃（真空度１Ｔｏｒｒ、窒素雰囲
気中）とし、搬送開始６００秒後の進行方向の半導体基
板２の温度分布を測定したものとする。即ち、（Ｉ）の
場合、半導体基板２の温度分布は、５００℃±２℃とな
る。（II）の場合、半導体基板２の温度分布は、５００
℃±１５℃となる。
【０１１６】したがって、上記した（７）式および
（８）式において、ｃ＝０であっても、十分に半導体基
板２を均一な温度で保持することができることが分か
る。
【０１１７】以上のように、本実施の形態では、半導体
基板２の加熱面を、該半導体基板２の加熱面より大きい
サセプタ１１の温度分布が小さい中央領域に密接させる
ことで、サセプタ１１を介して半導体基板２の加熱を行
うようになっている。これにより、加熱装置１のヒータ
４の出力制御は、サセプタ１１に対して前記実施の形態
１の図８に示すｃ＝３ｖ／ｌｒの場合のような出力制御
を行う必要がなく、図７に示すｃ＝０の場合の出力制御
によって、加熱される半導体基板２の温度分布を小さく
することができる。したがって、ヒータ４の出力制御を
簡略化することができるので、温度制御のための複雑な
計算をする必要がなくなり、より安価な加熱制御装置を
実現することができる。
【０１１８】上記の各実施の形態では、半導体基板２の
中央領域に対するヒータ４の出力Ｈｓを定数としてい
る。これにより、装置の構造を簡略化できるという効果
を奏する。しかしながら、ヒータ４の出力Ｈｓが一定で
あっても、半導体基板２の中央領域では少なからず温度
分布が生じる。このため、ヒータ４の出力Ｈｓを定数と
するのではなく、例えば半導体基板２の温度を熱電対等
の温度検出手段を用いてモニタリングして、この温度の
検出結果に基づいて半導体基板２の温度を可変する変数
とすることも考えられる。このような制御を施すことに
より、さらに半導体基板２の中央領域における温度分布
を小さくすることができる。
【０１１９】また、上記各実施の形態では、被加熱材と
して半導体基板を用いた場合について説明したが、被加
熱材として液晶表示素子等に適用され、表面に膜を形成
するガラス基板を用いてもよい。
【０１２０】
【発明の効果】請求項１の発明の加熱制御装置は、以上
のように、被加熱材を搭載して搬送する搬送手段と、被
加熱材の搬送方向に垂直な幅方向を加熱し得る、それぞ
れが独立して出力制御可能な複数の加熱手段とを備え、
上記各加熱手段は、上記被加熱材の搬送方向に沿って配
設され、被加熱材の搬送方向長さを超えない長さを加熱
範囲とし、この加熱範囲に含まれる複数の加熱手段のみ
を作動させると共に、作動した加熱手段の内、少なくと
も搬送方向の先端および後端に位置する特定位置加熱手
段の出力を、被加熱材の移動に伴って順次変化させる構
成である。
【０１２１】それゆえ、搬送手段の熱変形や、搬送手段
自体への成膜によるパーティクルの発生を防止すること
ができる。また、被加熱材を、面内の温度をほぼ均一に
保持して搬送することができるという効果を奏する。
【０１２２】請求項２の発明の加熱制御装置は、以上の
ように、請求項１の構成に加えて、被加熱材の移動に伴
う損失熱量を補うように、上記特定位置加熱手段の出力
を変化させる構成である。
【０１２３】それゆえ、請求項１の構成による効果に加
えて、特定位置加熱手段により加熱される被加熱材の搬
送方向先端部および後端部のように、搬送に伴う温度低
下が著しい部分の熱量を補うことができるので、被加熱
材を、面内の温度をほぼ均一に保持して搬送することが
できるという効果を奏する。
【０１２４】請求項３の発明の加熱制御装置は、以上の
ように、請求項１または２の構成に加えて、搬送手段
が、上記被加熱材と加熱手段とを対面させ得る開口部を
備え、上記開口部における搬送方向の後端に加熱を及ぼ
す加熱手段の出力を、被加熱材の移動に伴って順次停止
させる構成である。
【０１２５】それゆえ、請求項１または２の構成による
効果に加えて、搬送手段の加熱不要部位である開口部に
おける搬送方向の後端が加熱されなくなる。これによ
り、搬送手段の熱変形や、搬送手段自体への成膜による
パーティクルの発生の防止効果を高めることができると
いう効果を奏する。
【０１２６】請求項４の発明の加熱制御装置は、以上の
ように、請求項１、２または３の構成に加えて、被加熱
材が、半導体素子を形成するための基板である構成であ
る。
【０１２７】それゆえ、請求項１、２または３の構成に
よる効果に加えて、面内がほぼ均一な温度分布となる状
態で基板が搬送されることになるので、半導体素子とな
り得る薄膜を安定して行うことができるという効果を奏
する。
【０１２８】請求項５の発明の加熱制御装置は、以上の
ように、請求項１、２、３または４の構成に加えて、加
熱範囲に含まれる複数の加熱手段の内、上記特定位置加
熱手段を除く加熱手段の出力をほぼ一定に保つ構成であ
る。
【０１２９】それゆえ、請求項１、２、３または４の構
成による効果に加えて、温度分布の比較的小さな被加熱
材の中央周辺領域の温度の均一化を確実にすることがで
きるという効果を奏する。
【０１３０】請求項６の発明の加熱制御装置は、以上の
ように、請求項１、２、３、４または５の構成に加え
て、被加熱材が搬送され、その先端面と上記加熱手段の
任意の１つの先端面とが一致した時間を基準とする経過
時間をｔ［ｓ］、上記加熱手段の配設間隔をｌｒ
［ｍ］、上記被加熱材の搬送方向長さをｌｇ［ｍ］、上
記搬送手段による被加熱材の搬送速度をｖ［ｍ／ｓ］、
任意の経過時間ｔ［ｓ］における上記加熱手段の出力を
Ｈ(t) ［Ｗ／ｍ2 ］としたとき、経過時間ｔ［ｓ］が、
０≦ｔ≦ｌｒ／ｖ［ｓ］および（ｌｇ−２ｌｒ）／ｖ≦
ｔ≦（ｌｇ−ｌｒ）／ｖ［ｓ］である場合には、上記被
加熱材の搬送に伴う損失熱量を補うように、上記加熱手
段の出力Ｈ(t) ［Ｗ／ｍ2 ］を変化させ、経過時間ｔ
［ｓ］が、ｌｒ／ｖ≦ｔ≦（ｌｇ−２ｌｒ）／ｖ［ｓ］
である場合には、上記加熱手段の出力Ｈ(t)［Ｗ／
ｍ2 ］をほぼ一定に保つ構成である。
【０１３１】それゆえ、加熱手段の出力Ｈ(t) を、経過
時間ｔ［ｓ］が、０≦ｔ≦ｌｒ／ｖ［ｓ］および（ｌｇ
−２ｌｒ）／ｖ≦ｔ≦（ｌｇ−ｌｒ）／ｖ［ｓ］である
場合には、即ち放熱の著しい被加熱材の搬送方向先端部
および後端部である場合には、被加熱材の搬送に伴う損
失熱量を補うように変化され、経過時間ｔ［ｓ］が、ｌ
ｒ／ｖ≦ｔ≦（ｌｇ−２ｌｒ）／ｖ［ｓ］である場合に
は、即ち放熱の少ない被加熱材の中央周辺部である場合
には、上記加熱手段の出力Ｈ(t) ［Ｗ／ｍ2 ］をほぼ一
定に保つようになる。これにより、搬送される被加熱材
の温度分布の均一化を確実にすることができるという効
果を奏する。
【０１３２】請求項７の発明の加熱制御装置は、以上の
ように、請求項６の構成に加えて、被加熱材は、先端面
および後端面が加熱手段の幅方向と平行な長方形状をな
し、該被加熱材を均一な所定温度に保つために必要な単
位面積あたりの上記加熱手段の一定出力をＨｓ［Ｗ／ｍ
2 ］、上記被加熱材を搬送する場合、０≦ｔ≦ｌｒ／ｖ
［ｓ］および（ｌｇ−２ｌｒ）／ｖ≦ｔ≦（ｌｇ−ｌ
ｒ）／ｖ［ｓ］における上記加熱手段の出力をＨｖ(t)
［Ｗ／ｍ2 ］としたとき、上記加熱手段の出力は、経過
時間ｔ［ｓ］が、０≦ｔ≦ｌｒ／ｖ［ｓ］である場合に
は、以下の（１）式を満たすようなＨｖ(t) ［Ｗ／
ｍ2 ］、
【０１３３】
【数１３】
【０１３４】経過時間ｔ［ｓ］が、ｌｒ／ｖ≦ｔ≦（ｌ
ｇ−２ｌｒ）／ｖ［ｓ］である場合には、Ｈｓ［Ｗ／ｍ
2 ］、経過時間ｔ［ｓ］が、（ｌｇ−２ｌｒ）／ｖ≦ｔ
≦（ｌｇ−ｌｒ）／ｖ［ｓ］である場合には、以下の
（２）式を満たすようなＨｖ(t)［Ｗ／ｍ2 ］、
【０１３５】
【数１４】
【０１３６】で与えられる構成である。
【０１３７】それゆえ、請求項６の構成による効果に加
えて、先端面および後端面が加熱手段の幅方向と平行な
長方形状である被加熱材の面内温度の均一化を確実にす
ることができるという効果を奏する。
【０１３８】請求項８の加熱制御装置は、上記の課題を
解決するために、請求項１〜７の何れかの構成に加え
て、被加熱材は、上記搬送手段と一体的に移動する板状
部材上に載置されて搬送されると共に、上記加熱手段
は、上記被加熱材を上記板状部材を介して加熱すること
を特徴としている。
【０１３９】それゆえ、請求項１〜７の何れかの構成に
よる効果に加えて、加熱手段により板状部材を加熱する
ことにより、被加熱材を、板状部材によって間接的に加
熱することができるという効果を奏する。
【０１４０】請求項９の発明の加熱制御装置は、以上の
ように、請求項１〜８の何れかの構成に加えて、搬送手
段と一体的に移動する断熱材が被加熱材の周縁部近傍に
配設されている構成である。
【０１４１】それゆえ、請求項１〜８の何れかの構成に
よる効果に加えて、搬送に伴う熱損失が顕著な被加熱材
の周縁部近傍に断熱材が配設されているので、被加熱材
の温度均一化をより一層容易にすることができる。しか
も、被加熱材の熱損失が顕著な部分における加熱手段の
出力を抑えることができるので、低消費電力を実現する
ことができるという効果を奏する。
【０１４２】請求項１０の加熱制御装置は、上記の課題
を解決するために、請求項１〜８の何れかの構成に加え
て、被加熱材の被加熱面を、該被加熱面より大きく、且
つ上記搬送手段と一体的に移動する板状部材の中央領域
に密接させることを特徴としている。
【０１４３】それゆえ、請求項１〜８の何れかによる効
果に加えて、被加熱材は、板状部材を介して加熱される
ことになる。また、被加熱材は、温度分布が小さい板状
部材の中央領域に密接されているので、面内温度を均一
にすることができるという効果を奏する。
【０１４４】請求項１１の発明の加熱制御装置は、以上
のように、請求項９の構成に加えて、被加熱材の被加熱
面を、該被加熱面より大きく、且つ上記搬送手段と一体
的に移動する板状部材の中央領域に密接させ、上記断熱
材を、板状部材の外周縁と被加熱材の外周縁との間に設
けた構成である。
【０１４５】それゆえ、請求項９の構成による効果に加
えて、被加熱材は、板状部材を介して加熱されることに
なる。また、被加熱材は、温度分布が小さい板状部材の
中央領域に密接されているので、面内温度を容易に均一
にすることができる。しかも、板状部材の外周縁と被加
熱材の外周縁との間に断熱材が設けられているので、板
状部材からの放熱を少なくし、加熱手段の出力を高める
ことなく、少ない電力で板状部材の中央領域の温度を均
一に保つことができるという効果を奏する。
【０１４６】
【０１４７】
【０１４８】
【０１４９】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る加熱制御装置の概
略構成図である。
【図２】図１に示す加熱制御装置の断面を示す模式図で
ある。
【図３】図１に示す加熱制御装置の加熱装置における加
熱プロセスを示す説明図である。
【図４】図３に示す加熱プロセスにおけるヒータの出力
と時間との関係を示すグラフである。
【図５】図１に示す加熱制御装置におけるヒータの出力
制御を示すグラフである。
【図６】図１に示す加熱制御装置における半導体基板の
熱供給量の過不足の状態を説明する模式図である。
【図７】図６に示す半導体基板の熱供給量の過不足を解
消するように制御したヒータの出力制御を示したグラフ
である。
【図８】図６に示す半導体基板の熱供給量の過不足を解
消するように制御したヒータの出力制御を示したグラフ
である。
【図９】図６に示す半導体基板の熱供給量の過不足を解
消するように制御したヒータの出力制御を示したグラフ
である。
【図１０】図６に示す半導体基板の熱供給量の過不足を
解消するように制御したヒータの出力制御を示したグラ
フである。
【図１１】本発明の他の実施の形態に係る加熱制御装置
の概略構成図である。
【図１２】図１１に示す加熱制御装置の具体例を示す概
略構成図である。
【図１３】図１１に示す加熱制御装置によって半導体基
板を加熱制御するためのヒータの出力制御を示すグラフ
である。
【図１４】従来の加熱制御装置の概略構成図である。
【図１５】従来の加熱制御装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１ 加熱装置 ２ 半導体基板（被加熱材） ３ 搬送台車（搬送手段） ４ ヒータ（加熱手段、特定位置加熱手段） １１ サセプタ（板状部材） １２ａ・ｂ 断熱材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−37122（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−28376（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−33418（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−46624（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−306465（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−55395（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−75138（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/205 H01L 21/26 H01L 21/68

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】被加熱材を搭載して搬送する搬送手段と、 被加熱材の搬送方向に垂直な幅方向を加熱し得る、それ
    ぞれが独立して出力制御可能な複数の加熱手段とを備
    え、 上記各加熱手段は、上記被加熱材の搬送方向に沿って配
    設され、被加熱材の搬送方向長さを超えない長さを加熱
    範囲とし、この加熱範囲に含まれる複数の加熱手段のみ
    を作動させると共に、 作動した加熱手段の内、少なくとも搬送方向の先端およ
    び後端に位置する特定位置加熱手段の出力を、被加熱材
    の移動に伴って順次変化させることを特徴とする加熱制
    御装置。
  2. 【請求項２】上記被加熱材の移動に伴う損失熱量を補う
    ように、上記特定位置加熱手段の出力を変化させること
    を特徴とする請求項１記載の加熱制御装置。
  3. 【請求項３】上記搬送手段が、上記被加熱材と加熱手段
    とを対面させ得る開口部を備え、 上記開口部における搬送方向の後端に加熱を及ぼす加熱
    手段の出力を、被加熱材の移動に伴って順次停止させる
    ことを特徴とする請求項１または２記載の加熱制御装
    置。
  4. 【請求項４】上記被加熱材が、半導体素子を形成するた
    めの基板であることを特徴とする請求項１、２または３
    に記載の加熱制御装置。
  5. 【請求項５】上記加熱範囲に含まれる複数の加熱手段の
    内、上記特定位置加熱手段を除く加熱手段の出力をほぼ
    一定に保つことを特徴とする請求項１、２、３または４
    に記載の加熱制御装置。
  6. 【請求項６】上記被加熱材が搬送され、その先端面と上
    記加熱手段の任意の１つの先端面とが一致した時間を基
    準とする経過時間をｔ［ｓ］、上記加熱手段の配設間隔
    をｌｒ［ｍ］、上記被加熱材の搬送方向長さをｌｇ
    ［ｍ］、上記搬送手段による被加熱材の搬送速度をｖ
    ［ｍ／ｓ］、任意の経過時間ｔ［ｓ］における上記加熱
    手段の出力をＨ(t) ［Ｗ／ｍ2 ］としたとき、 経過時間ｔ［ｓ］が、０≦ｔ≦ｌｒ／ｖ［ｓ］および
    （ｌｇ−２ｌｒ）／ｖ≦ｔ≦（ｌｇ−ｌｒ）／ｖ［ｓ］
    である場合には、上記被加熱材の搬送に伴う損失熱量を
    補うように、上記加熱手段の出力Ｈ(t) ［Ｗ／ｍ2 ］を
    変化させ、 経過時間ｔ［ｓ］が、ｌｒ／ｖ≦ｔ≦（ｌｇ−２ｌｒ）
    ／ｖ［ｓ］である場合には、上記加熱手段の出力Ｈ(t)
    ［Ｗ／ｍ2 ］をほぼ一定に保つことを特徴とする請求項
    １、２、３、４または５に記載の加熱制御装置。
  7. 【請求項７】上記被加熱材は、先端面および後端面が加
    熱手段の幅方向と平行な長方形状をなし、該被加熱材を
    均一な所定温度に保つために必要な単位面積あたりの上
    記加熱手段の一定出力をＨｓ［Ｗ／ｍ2 ］、上記被加熱
    材を搬送する場合、０≦ｔ≦ｌｒ／ｖ［ｓ］および（ｌ
    ｇ−２ｌｒ）／ｖ≦ｔ≦（ｌｇ−ｌｒ）／ｖ［ｓ］にお
    ける上記加熱手段の出力をＨｖ(t) ［Ｗ／ｍ2 ］とした
    とき、上記加熱手段の出力は、 経過時間ｔ［ｓ］が、０≦ｔ≦ｌｒ／ｖ［ｓ］である場
    合には、以下の（１）式を満たすようなＨｖ(t) ［Ｗ／
    ｍ2 ］、 【数１】 経過時間ｔ［ｓ］が、ｌｒ／ｖ≦ｔ≦（ｌｇ−２ｌｒ）
    ／ｖ［ｓ］である場合には、Ｈｓ［Ｗ／ｍ2 ］、 経過時間ｔ［ｓ］が、（ｌｇ−２ｌｒ）／ｖ≦ｔ≦（ｌ
    ｇ−ｌｒ）／ｖ［ｓ］である場合には、以下の（２）式
    を満たすようなＨｖ(t) ［Ｗ／ｍ2 ］、 【数２】 で与えられることを特徴とする請求項６記載の加熱制御
    装置。
  8. 【請求項８】上記被加熱材は、上記搬送手段と一体的に
    移動する板状部材上に載置されて搬送されると共に、上
    記加熱手段は、上記被加熱材を上記板状部材を介して加
    熱することを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の
    加熱制御装置。
  9. 【請求項９】上記搬送手段と一体的に移動する断熱材が
    被加熱材の周縁部近傍に配設されていることを特徴とす
    る請求項１〜７の何れかに記載の加熱制御装置。
  10. 【請求項１０】上記被加熱材の被加熱面を、該被加熱面
    より大きく、且つ上記搬送手段と一体的に移動する板状
    部材の中央領域に密接させることを特徴とする請求項１
    〜７の何れかに記載の加熱制御装置。
  11. 【請求項１１】上記被加熱材の被加熱面を、該被加熱面
    より大きく、且つ上記搬送手段と一体的に移動する板状
    部材の中央領域に密接させると共に、上記断熱材を、板
    状部材の外周縁と被加熱材の外周縁との間に設けたこと
    を特徴とする請求項９記載の加熱制御装置。
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