JP2003243315A - 半導体製造装置 - Google Patents

半導体製造装置

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JP2003243315A
JP2003243315A JP2002042781A JP2002042781A JP2003243315A JP 2003243315 A JP2003243315 A JP 2003243315A JP 2002042781 A JP2002042781 A JP 2002042781A JP 2002042781 A JP2002042781 A JP 2002042781A JP 2003243315 A JP2003243315 A JP 2003243315A
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JP
Japan
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furnace
tube
thermocouple
temperature
semiconductor manufacturing
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Hisashi Yoshida
久志 吉田
Hisashi Jizo
久司 地蔵
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Hitachi Kokusai Electric Inc
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Hitachi Kokusai Electric Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】真空状態の炉内温度データの取得を可能とする
と共に、熱電対の挿脱時の破損事故を防止する。 【解決手段】炉内温度測定装置を具備する半導体製造装
置に於いて、該温度測定装置は、炉内に気密に挿設され
た保護管32と、該保護管の露出部に設けられた引込ま
れ防止部32aと、前記保護管内に収納される熱電対3
1とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、シリコンウェーハ
等の基板に薄膜を生成し、或は不純物の拡散、エッチン
グ等を行い、半導体デバイスを製造するCVD装置、拡
散炉等反応炉を具備した半導体製造装置、特に反応炉内
の温度を測定する温度測定装置を具備した半導体製造装
置に関するものである。 【0002】 【従来の技術】先ず、図3に於いて、半導体製造装置の
一例を説明する。 【0003】図中、1はカセット授受ユニット、2はカ
セットストッカ、3はウェーハ移載機構、4はボートエ
レベータ、5は反応炉を示す。 【0004】ウェーハ6はウェーハの搬送容器であるウ
ェーハカセット7に装填された状態で半導体製造装置と
外部装置との間で搬送が行われる。 【0005】前記ウェーハカセット7は前記カセット授
受ユニット1のカセットホルダ8に載置され、昇降ステ
ージ9の昇降、前記カセットホルダ8の反転、進退によ
り前記カセットストッカ2に収納される。又、同様に該
カセットストッカ2からの前記ウェーハカセット7の払
出しも前記カセット授受ユニット1を介して行われる。 【0006】前記ボートエレベータ4はボートキャップ
10を介して基板保持具であるボート11を昇降自在に
支持し、該ボート11を前記反応炉5内に装入、引出し
を行う。 【0007】前記ウェーハ移載機構3は昇降、回転、進
退する基板チャック部12を有し、更に該基板チャック
部12は複数の基板載置プレート13を有し、複数枚、
或は一枚ずつ前記ウェーハ6を保持する様になってい
る。而して前記ウェーハ移載機構3は、前記ボート11
の降下状態で、該ボート11と前記カセットストッカ2
に収納されたウェーハカセット7との間で前記ウェーハ
6の移載を行う様になっている。 【0008】前記ボート11に前記ウェーハ6が所定枚
数実装されると、前記ボートエレベータ4は前記ボート
11を前記反応炉5内に装入し、該反応炉5内で前記ウ
ェーハ6が加熱されると共に反応ガスが供給され、所要
の基板処理がなされる。 【0009】基板処理が完了すると前記ボートエレベー
タ4により前記ボート11が降下され、所定温度迄冷却
された後、前記ウェーハ移載機構3により前記カセット
ストッカ2内のウェーハカセット7に処理済のウェーハ
6が払出される。処理済のウェーハ6を収納したウェー
ハカセット7は上記搬入手順と逆の手順で装置外に搬出
される。 【0010】上記した基板の処理工程に於いて、炉内温
度、及び炉内の温度分布は基板の処理品質に大きく影響
する。従って、半導体製造装置では処理中の炉内温度、
炉内の温度分布が所定温度となる様に前記反応炉5の温
度測定を行い、測定結果を基に炉内の温度管理を行って
いる。 【0011】図4に於いて、該反応炉5の概略、又該反
応炉5に設けられた温度測定装置について説明する。 【0012】ヒータベース15に有天筒状のヒータユニ
ット16が立設され、前記ヒータベース15の下側に図
示しない支持部を介して炉口フランジ17が支持され、
前記ヒータユニット16内には同心多重に配置された有
天筒状の石英製アウタチューブ18、上端が開放された
石英製インナチューブ19が前記炉口フランジ17に立
設されている。前記インナチューブ19で画成される領
域は反応領域20となっている。 【0013】前記炉口フランジ17の下端開口部は前記
ボートエレベータ4に昇降可能に支持された炉口蓋21
により気密に閉塞可能であり、該炉口蓋21には前記ボ
ート11が載置される。前記インナチューブ19内部に
は反応ガス導入ノズル22が挿入され、前記炉口フラン
ジ17には排気管23が接続されている。前記ヒータユ
ニット16により前記アウタチューブ18内が加熱さ
れ、前記反応ガス導入ノズル22より反応ガスが導入さ
れると共に前記排気管23から余剰のガスが排気され
る。 【0014】図5に示される様に、前記炉口蓋21に通
孔24が穿設され、前記炉口蓋21の下側には下方に延
出する中空筒状のポート部材25が前記通孔24と同心
に気密に固着されている。 【0015】前記ポート部材25を貫通する貫通孔26
aの下端部には広径部26bが形成され、前記貫通孔2
6aと広径部26bとの境界部にはテーパ部26cが形
成されている。又、前記ポート部材25の下端部外周面
には螺子が刻設されている。 【0016】前記テーパ部26cに当接する様にOリン
グ27が内嵌され、更に前記広径部26bにはリング状
のOリング押え28が遊嵌され、更に該Oリング押え2
8に外嵌するリング状の袋ナット29が前記ポート部材
25の下端部に螺合している。 【0017】内部に熱電対31を収納し、先端が閉塞さ
れた石英製の保護管32が前記袋ナット29、前記Oリ
ング押え28、前記ポート部材25、前記炉口蓋21を
貫通して前記インナチューブ19内に挿入され、上端は
前記ボート11の上端に達する様に位置決めされる。前
記熱電対31は前記保護管32を通して炉内の温度を測
定すると共に前記熱電対31は前記保護管32により炉
内雰囲気から遮断保護される。 【0018】該保護管32の固定は、前記袋ナット29
を締込むことで、前記Oリング27が前記テーパ部26
cに押圧され、該テーパ部26cに押圧されることで、
テーパ面の作用により前記Oリング27が圧縮され、圧
縮力により前記保護管32が気密に保持される。 【0019】而して、該保護管32は気密に保持され、
炉内が減圧状態でも温度測定が行える。 【0020】又、前記熱電対31により炉内の特定点の
温度が測定されることで、反応炉内の、或は基板処理中
の温度管理が可能となる。 【0021】次に、反応炉は上端部、下端部、特に下端
部で放熱量が大きく、炉内全長に亘って均熱状態を得る
ことは困難である。従って、半導体製造装置の実稼働に
際しては炉内の均熱長測定、温度管理の為の温度補正値
等の温度データを取得する必要がある。 【0022】上記した従来の半導体製造装置に於いて、
炉内が大気状態の場合、温度データを取得するには、図
5の状態から、前記袋ナット29、前記Oリング押え2
8、前記Oリング27を取外し、図6で示される状態と
し、前記保護管32を自在に上下動させ得る状態とす
る。 【0023】前記ボート11の上端に達している前記保
護管32即ち熱電対31を徐々に引下げ、該熱電対31
の位置(温度測定点a(図4参照))が変更される点毎
に一定時間保持して温度測定を行い、炉内の全長に亘っ
て温度測定を行っていた。 【0024】 【発明が解決しようとする課題】上記した従来の温度測
定装置では、前記ポート部材25に対して前記保護管3
2が出入り自在である為、前記ポート部材25と前記保
護管32間には隙間が存在する。従って、炉内を真空状
態とすると、前記ポート部材25と前記保護管32間の
隙間から、外気が浸入し真空状態の維持ができない上
に、炉内下部の温度が不安定となることから、炉内を真
空状態とした場合の温度測定を行うことができないとい
う問題があった。 【0025】又、温度測定を行う為に、前記ナット2
9、前記Oリング押え28、前記Oリング27を取外
し、或は緩め、測定後は再度前記ナット29、前記Oリ
ング押え28、前記Oリング27の取付けが必要であ
る。 【0026】この為、測定後の前記ナット29、前記O
リング押え28、前記Oリング27の取付けが完全でな
い場合、炉内を減圧状態とすると、前記保護管32が炉
内に引込まれることも考えられた。 【0027】更に、前記温度測定装置では前記保護管3
2を挿脱する場合、前記ポート部材25がガイドとなる
が、図4でも示される様に該ポート部材25の全長は前
記保護管32の全長に対して極めて短い。この為、該保
護管32の挿入後、前記保護管32と前記ポート部材2
5の芯合せが充分でないと、或は前記保護管32を引抜
く方向が正確でない場合は、該保護管32を引下げる際
に前記ポート部材25との間でかじりを生じ、前記保護
管32、熱電対31を破損する虞れがあった。 【0028】本発明は斯かる実情に鑑み、真空状態の炉
内温度データの取得を可能とすると共に、熱電対の挿脱
時の破損事故を防止するものである。 【0029】 【課題を解決するための手段】本発明は、炉内温度測定
装置を具備する半導体製造装置に於いて、該温度測定装
置は、炉内に気密に挿設された保護管と、該保護管の露
出部に設けられた引込まれ防止部と、前記保護管内に収
納される熱電対とを具備する半導体製造装置に係るもの
である。 【0030】 【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態を説明する。 【0031】図1は本発明の要部を示すものであり、図
1中、図5中で示したものと同等のものには同符号を付
してある。 【0032】尚、本発明が実施される半導体製造装置、
反応炉等については、前述したのと同様であるので、説
明を省略する。 【0033】炉口蓋21に通孔24が穿設され、前記炉
口蓋21の下側には下方に延出する中空筒状のポート部
材25が前記通孔24と同心となる様、溶接等により気
密に固着されている。 【0034】前記ポート部材25を貫通する貫通孔26
aの下端部には広径部26bが形成され、貫通孔26a
と広径部26bとの境界部にはテーパ部26cが形成さ
れている。又、前記ポート部材25の下端部外周面には
螺子が刻設されている。 【0035】先端が閉塞された熱電対収納管33が、先
端が閉塞された保護管32に対して基端側から挿脱自在
となっており、前記熱電対収納管33の下端より所要量
上方に位置決めフランジ33aが形成されている。前記
熱電対収納管33内部には熱電対31が収納され、前記
熱電対収納管33の下端部で前記熱電対31が固定さ
れ、前記熱電対収納管33と前記熱電対31とは一体化
されている。 【0036】前記テーパ部26cに当接する様にOリン
グ27が内嵌され、更に前記広径部26bにはリング状
のOリング押え28が遊嵌され、更に該Oリング押え2
8に外嵌するリング状の袋ナット29が前記ポート部材
25の下端部に螺合している。前記袋ナット29を仮止
めした状態で、石英製の前記保護管32が前記袋ナット
29、前記Oリング押え28、前記ポート部材25、前
記炉口蓋21を貫通して前記インナチューブ19内に挿
入される。 【0037】前記保護管32の下端には引込まれ防止用
としてのフランジ部32aが形成され、該フランジ部3
2aが前記袋ナット29の下面に当接する迄前記保護管
32が挿入される。前記フランジ部32aが前記袋ナッ
ト29の下面に当接した状態で、前記保護管32の上端
は前記ボート11の上端近傍に達する様に前記保護管3
2の長さ等が決定されている。 【0038】前記袋ナット29を締込むことで、前記O
リング27が前記テーパ部26cに押圧され、該テーパ
部26cに押圧されることで、テーパ面の作用により前
記Oリング27が圧縮され、圧縮力により前記保護管3
2と前記ポート部材25間がが気密にシールされる。 【0039】又、前記保護管32は前記Oリング27の
圧縮力により保持されると共に前記フランジ部32aが
前記袋ナット29の下面に当接することで、前記保護管
32の軸心方向(図1では上方向)が拘束される。 【0040】而して、該保護管32内の熱電対31の有
無に拘らず、前記保護管32を取付けることで炉内は気
密となる。 【0041】炉内温度を測定する場合は、前記熱電対収
納管33を前記保護管32に挿入する。挿入時、前記熱
電対収納管33の挿入部全長に亘り、前記保護管32に
ガイドされる状態となるので、該保護管32と前記熱電
対収納管33とのかじり状態が発生することなく、前記
熱電対収納管33の円滑な挿脱が行える。 【0042】更に、前記位置決めフランジ33aを前記
フランジ部32aに当接させることで、前記熱電対31
の位置が決定される。この時の熱電対31の炉内での位
置を正確に測定しておけば、前記位置決めフランジ33
aを前記袋ナット29に当接させることで、直ちに前記
熱電対31の正確な位置決めが可能であり、前記位置決
めフランジ33aを前記袋ナット29に当接した状態を
基準として前記熱電対収納管33の移動量を決定すれ
ば、炉内の正確な位置の温度測定が可能となる。 【0043】又、前記熱電対収納管33は前記保護管3
2への挿入であるので、前記熱電対31による炉内の温
度測定時の気密が維持され、炉内の減圧状態での温度デ
ータの取得が可能となる。 【0044】又、前記保護管32は前記位置決めフラン
ジ32aが前記袋ナット29に当接することで機械的に
拘束されており、炉内を減圧としても前記保護管32は
引込まれることがない。従って、前記Oリング押え28
は前記Oリング27が気密性を発揮する様に締込めばよ
く、前記保護管32の保持を考慮する必要がないので、
作業者の負担が軽減される。 【0045】尚、上記実施の形態では、引込まれ防止用
凸部としてフランジを径方向に突出形成したが、所要箇
所好ましくは2カ所以上に突起を設け、該突起が前記袋
ナット29に当接する様にしてもよい。同様に、前記位
置決めフランジ33aも凸部として所要箇所に設けた突
起としてもよい。又、前記熱電対収納管33は必ずしも
必要でなく、前記保護管32内に熱電対31を保持でき
る構造となっていればよい。 【0046】 【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、炉内温
度測定装置を具備する半導体製造装置に於いて、該温度
測定装置は、炉内に気密に挿設された保護管と、該保護
管の露出部に設けられた引込まれ防止部と、前記保護管
内に収納される熱電対とを具備するので、真空状態の炉
内温度データの取得が可能となり、更に前記保護管が熱
電対収納管挿脱のガイドの機能を奏するので、円滑な挿
脱が可能となり、熱電対の挿脱時の破損事故を防止する
等の優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の実施の形態に係る半導体製造装置の温
度測定装置を示す断面図である。 【図2】同前温度測定装置の温度測定状態を示す断面図
である。 【図3】温度測定装置を具備した半導体製造装置の一例
を示す斜視図である。 【図4】温度測定装置を具備した反応炉の一例を示す断
面図である。 【図5】従来の温度測定装置の断面図である。 【図6】従来の温度測定装置の温度測定状態を示す断面
図である。 【符号の説明】 5 反応炉 6 ウェーハ 11 ボート 15 ヒータベース 25 ポート部材 27 Oリング 28 Oリング押え 29 袋ナット 31 熱電対 32 保護管 32a フランジ部 33 熱電対収納管 33a 位置決めフランジ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4K030 CA04 CA12 JA10 KA39 5F045 AA03 AA06 BB20 DP19 EK30 GB02

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 炉内温度測定装置を具備する半導体製造
    装置に於いて、該温度測定装置は、炉内に気密に挿設さ
    れた保護管と、該保護管の露出部に設けられた引込まれ
    防止部と、前記保護管内に収納される熱電対とを具備す
    ることを特徴とする半導体製造装置。
JP2002042781A 2002-02-20 2002-02-20 半導体製造装置 Pending JP2003243315A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016157930A (ja) * 2015-02-25 2016-09-01 株式会社日立国際電気 基板処理装置、熱電対および半導体装置の製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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