JP2005191168A

JP2005191168A - 基板処理装置

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Publication number: JP2005191168A
Application number: JP2003428812A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Konya; 忠司紺谷; Nobuhito Shima; 信人嶋
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2003-12-25
Filing date: 2003-12-25
Publication date: 2005-07-14
Anticipated expiration: 2023-12-25
Also published as: JP4267441B2

Abstract

【課題】熱電対は保護管の下部の開口から押し込むようにして保護管内に上向きで挿入され、又、熱電対は屈曲しやすい性質を持っているため、保護管内での前記熱電対は曲がった状態で保持される。この曲がり具合は挿入する度に異なり温度計測の位置が異る問題がある。
【解決手段】基板を収容し処理する空間を形成する反応管と、前記基板を加熱する加熱手段と、前記反応管内の温度を検出する温度検出手段と、前記反応管内で前記温度検出手段を保護する保護管とを有する基板処理装置であって、前記温度検出手段は、複数の温度検出部材からなり、前記温度検出部材は、温度検出部２と前記温度検出部２に接続される配線３とを含み、前記配線３を連結部材５５に設けた複数の穴を通して束ね、前記連結部材５５を前記温度検出部材の長手方向に所定の間隔で配置するようにしたので、温度検出手段は纏まった状態で保護管内に挿入される。
【選択図】図２

Description

本発明は、基板に所望の処理を行う装置、例えばシリコンウェーハ等の半導体基板に薄膜
の生成、不純物の拡散、エッチング等所要の処理を行い半導体デバイスを製造する半導体
製造装置に関するものである。

反応管内に配置された基板に所望の処理を行う処理室構造の一例として、図１に示すよう
なものがある。図１に示されるような処理室２０１は、例えば炭化珪素や石英からなる反
応管２０３と、前記反応管２０３の下端開口を気密に蓋するシールキャップ２１９などか
ら形成される。処理室２０１内には複数の基板２００が水平方向に多段に載置され、図示
しないヒータにより基板２００が加熱された後、処理室２０１内に処理ガスが供給され、
基板２００に所要の処理が施されるようになっている。

このような処理室構造を有する基板処理装置では、処理室２０１内の温度を多点計測す
るために、複数の熱電対１（温度検出部材）からなる温度検出手段を反応管２０３の長手
方向に所定の距離間隔で配置するようになっている。また、前記熱電対１は、反応管２０
３の壁を貫通し反応管２０３内に立設された、例えば炭化珪素や石英などからなる保護管
３４内に収容され、処理ガスによる腐食から保護されるようになっている。従って、前記
貫通部分の保護管３４は曲がった状態になっている。

また、図７に示すように、前記熱電対１は、温度検出部２と、前記温度検出部２に接続
される複数の配線３を有しており、前記配線３同士の接触を防止するため、前記配線３を
例えばアルミナなどの絶縁部材５からなる絶縁手段４にて覆うようにしている。

前記絶縁手段４は、例えば２つの穴６０を有する複数の絶縁部材５を有し、前記穴６０
に配線３を挿入して前記絶縁部材５を数珠繋ぎにした様な構成になっている。従って、前
記絶縁手段４により絶縁された熱電対１は、屈曲しやすい性質を持っているため、前記保
護管３４が曲がっていても、熱電対１を容易に前記保護管３４内に挿入できる。

しかしながら、複数の熱電対１からなる温度検出手段を１つの保護管３４内に挿入し、
処理室内の雰囲気を多点計測しようとした場合、前記保護管３４の径を大きくする必要が
ある。又、前記処理室２０１にて基板処理を行う場合、前記処理室２０１の内壁（処理ガ
スが接触する所）には副生成物が付着し、前記副生成物がパーティクルとなる前に、前記
副生成物を洗浄除去する必要がある。前記洗浄の対象は、処理室２０１内の処理ガスに接
触する部分、例えば、反応管２０３、シールキャップ２１９、保護管３４などであり、洗
浄はこれらの部品を、基板処理装置から取り外した状態で行う。保護管３４を洗浄する場
合は、前記保護管３４内に設けられる熱電対１を取り外してから行う。従って、これらの
部品を洗浄した後、再度基板処理装置を組立る際、保護管３４内に熱電対１を挿入する必
要がある。熱電対１は保護管３４の下部の開口から押し込むようにして保護管３４内に上
向きで挿入され、又、熱電対１は屈曲しやすい性質を持っているため、図８に示すように
、保護管３４内での前記熱電対１は曲がった状態で保持されることとなる。しかし、この
曲がり具合は洗浄前後で異なるため、温度計測の位置が洗浄前の位置と異なってしまうと
いう問題がある。

この問題を解決するために、図９に示すように、１つの保護管３４に１つの熱電対１を挿
入する様にし、反応管２０３内に複数の保護管３４を立設させるようにすることで、前記
保護管３４の径を小さくし、前記保護管３４内で熱電対１が動ける空間を狭くして、前記
保護管３４内での曲がり具合を制限するという方法も考えられる。しかしながら、保護管
３４の径を小さくすると、保護管３４を洗浄する際、保護管３４内に入り込んだ洗浄液は
、水の表面張力の影響により容易に排出されないため、前記反応管２０３を乾燥させる時
間が増大し、その結果、装置メンテナンス時間が増大してしまうという問題がある。また
、洗浄液に含まれるフッ酸等の危険な薬品が保護管３４内に残留すると、基板処理装置の
組立時の危険性が増すという問題もある。

本発明は斯かる実情に鑑み、保護管３４から熱電対１を取り外し、再度、保護管３４内に
熱電対１を挿入する場合であっても、保護管３４内で電極の位置が異ならないようにする
ものである。

本発明は、基板を収容し処理する空間を形成する反応管と、前記基板を加熱する加熱手段
と、前記反応管内の温度を検出する温度検出手段と、前記反応管内で前記温度検出手段を
保護する保護管とを有する基板処理装置であって、前記温度検出手段は、複数の温度検出
部材からなり、前記温度検出部材は、温度検出部と前記温度検出部に接続される配線とを
含み、前記配線を連結部材に設けた複数の穴を通して束ね、前記連結部材を前記温度検出
部材の長手方向に所定の間隔で配置したことを特徴とする基板処理装置に係わるものであ
る。

本発明によれば、基板を収容し処理する空間を形成する反応管と、前記基板を加熱する加
熱手段と、前記反応管内の温度を検出する温度検出手段と、前記反応管内で前記温度検出
手段を保護する保護管とを有する基板処理装置であって、前記温度検出手段は、複数の温
度検出部材からなり、前記温度検出部材は、温度検出部と前記温度検出部に接続される配
線とを含み、前記配線を連結部材に設けた複数の穴を通して束ね、前記連結部材を前記温
度検出部材の長手方向に所定の間隔で配置するようにしたので、前記配線は纏まった状態
で保護管内に挿入され、保護管内で温度検出部材が容易に曲がり、温度検出部の位置が異
なることを防止するものである。

図４において本発明が適用される基板処理装置の一例である半導体製造装置についての
概略を説明する。

筐体１０１内部の前面側には、図示しない外部搬送装置との間で基板収納容器としての
カセット１００の授受を行う保持具授受部材としてのカセットステージ１０５が設けられ
、該カセットステージ１０５の後側には昇降手段としてのカセットエレベータ１１５が設
けられ、該カセットエレベータ１１５には搬送手段としてのカセット移載機１１４が取り
つけられている。前記カセットエレベータ１１５の後側には、前記カセット１００の載置
手段としてのカセット棚１０９が設けられ、該カセット棚１０９はスライドステージ１２
２上に横行可能に設けられている。又、前記カセット棚の上方には前記カセット１００の
載置手段としてのバッファカセット棚１１０が設けられている。更に、前記バッファカセ
ット棚１１０の後側にはクリーンユニット１１８が設けられ、クリーンエアを前記筐体１
０１の内部を流通させるように構成されている。

前記筐体１０１の後部上方には、処理炉２０２が設けられ該処理炉２０２の下側には、
半円筒形状の気密室としてのロードロック室１０２が仕切弁としてのゲートバルブ２４４
により連接され、該ロードロック室１０２の前面には前記カセット棚１０９と対向する位
置に仕切手段としてのロードロックドア１２３が設けられている。前記ロードロック室１
０２内には、基板としてのウエハ２００を水平姿勢で多段に保持する基板保持手段として
のボート２１７を、前記処理炉２０２に昇降させる昇降手段としてのボートエレベータ１
２１が内設され、該ボートエレベータ１２１には蓋体としてのシールキャップ２１９が取
りつけられ該ボート２１７を垂直に支持している。前記ロードロック室１０２と前記カセ
ット棚１０９との間には図示しない昇降手段としての移載エレベータが設けられ、該移載
エレベータには搬送手段としてのウエハ移載機１１２が取りつけられている。

以下、基板処理装置における一連の動作を説明する。図示しない外部搬送装置から搬送
された前記カセット１００は、前記カセットステージ１０５に載置され、該カセットステ
ージ１０５で該カセット１００の姿勢を９０°変換され、更に、前記カセットエレベータ
１１５の昇降動作、横行動作及び、前記カセット移載機１１４の進退動作の協働により前
記カセット棚１０９又は、前記バッファカセット棚１１０に搬送される。

前記ウエハ移載機１１２により前記カセット棚１０９から前記ボート２１７へ前記ウエ
ハ２００が移載される。前記ウエハ２００を移載する準備として、前記ボート２１７が前
記ボートエレベータ１２１により降下され、前記ゲートバルブ２４４により前記処理炉２
０２が閉塞され、更に前記ロードロック室１０２の内部に前記パージノズル２３４から窒
素ガス等のパージガスが導入される。前記ロードロック室１０２が大気圧に復圧された後
、前記ロードロックドア１２３が開かれる。

前記水平スライド機構１２２は前記カセット棚１０９を水平移動させ、移載の対象とな
る前記カセット１００を前記ウェハ移載機１１２に対峙する様に位置決めする。前記ウェ
ハ移載機は昇降動作、回転動作の協働により前記ウェハ２００を前記カセット１００より
前記ボート２１７へと移載する。前記ウェハ２００の移載はいくつかの前記カセット１０
０に対して行われ、前記ボート２１７へ所定枚数ウェハの移載が完了した後、前記ロード
ロックドア１２３が閉じられ、前記ロードロック室１０２が真空引きされる。

真空引きが完了後に前記ガスパージノズル２３４よりガスが導入され、前記ロードロッ
ク室１０２内部が大気圧に復圧されると前記ゲートバルブ２４４が開かれ、前記ボートエ
レベータ１２１により前記ボート２１７が前記処理炉２０２内に装入され、該ゲートバル
ブ２４４が閉じられる。尚、真空引き完了後に前記ロードロック１０２内部を大気圧に復
圧させず大気圧未満の状態で前記ボート２１７を前記処理炉２０２内に装入しても良い。
前記処理炉２０２内で前記ウェハ２００に所定の処理が為された後、前記ゲートバルブ２
４４が開かれ、前記ボートエレベータ１２１により前記ボート２１７が引き出され更に、
前記ロードロック室１０２内部を大気圧に復圧させた後に前記ロードロックドア１２３が
開かれる。

処理後の前記ウェハ２００は上記した作動の逆の手順により前記ボート２１７から前記
カセット棚１０９を経て前記カセットステージ１０５に移載され、図示しない外部搬送装
置により搬出される。

前記カセット移載機１１４等の搬送動作は、搬送制御手段１２４により制御される。

次に、本発明の実施の形態にて行った、ウエハ等の基板へのプロセス処理例としてＣＶ
Ｄ法の中の１つであるＡＬＤ法を用いた成膜処理について、簡単に説明する。

ＡＬＤ法は、ある成膜条件（温度、時間等）の下で、成膜に用いる２種類（またはそれ
以上）の原料となるガスを１種類ずつ交互に基板上に供給し、１原子層単位で吸着させ、
表面反応を利用して成膜を行う手法である。

即ち、利用する化学反応は、例えばＳｉＮ（窒化珪素）膜形成の場合ＡＬＤ法ではＤＣ
Ｓ（ＳｉＨ２Ｃｌ２、ジクロルシラン）とＮＨ３（アンモニア）を用いて３００〜６００
℃の低温で高品質の成膜が可能である。また、ガス供給は、複数種類の反応性ガスを１種
類ずつ交互に供給する。そして、膜厚制御は、反応性ガス供給のサイクル数で制御する。
（例えば、成膜速度が１Å／サイクルとすると、２０Åの膜を形成する場合、処理を２０
サイクル行う。）

以下に本発明の実施の形態を説明する。

図５は、本実施の形態にかかる縦型の基板処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を縦
断面で示し、図６は本実施の形態にかかる縦型の基板処理炉の概略構成図であり、処理炉
部分を横断面で示す。加熱手段であるヒータ２０７の内側に、基板であるウエハ２００を
処理する反応容器として反応管２０３が設けられ、この反応管２０３の下端開口は蓋体で
あるシールキャップ２１９により気密部材であるＯリング２２０を介して気密に閉塞され
、少なくとも、このヒータ２０７、反応管２０３、及びシールキャップ２１９により処理
炉２０２を形成している。シールキャップ２１９にはキャップ２１８を介して基板保持手
段であるボート２１７が立設され、前記キャップ２１８はボートを保持する保持体となっ
ている。そして、ボート２１７は処理炉２０２に挿入される。ボート２１７にはバッチ処
理される複数のウエハ２００が水平姿勢で管軸方向に多段に積載される。前記ヒータ２０
７は処理炉２０２に挿入されたウエハ２００を所定の温度に加熱する。

そして、処理炉２０２へは複数種類、ここでは２種類のガスを供給する供給管としての
２本のガス供給管２３２ａ、２３２ｂが設けられる。ここでは第１のガス供給管２３２ａ
からは流量制御手段である第１のマスフローコントローラ２４１ａ及び開閉弁である第１
のバルブ２４３ａを介し、更に後述する処理炉２０２内に形成されたバッファ室２３７を
介して処理炉２０２に反応ガスが供給され、第２のガス供給管２３２ｂからは流量制御手
段である第２のマスフローコントローラ２４１ｂ、開閉弁である第２のバルブ２４３ｂ、
ガス溜め２４７、及び開閉弁である第３のバルブ２４３ｃを介し、更に後述するガス供給
部２４９を介して処理炉２０２に反応ガスが供給されている。

処理炉２０２はガスを排気する排気管であるガス排気管２３１により第４のバルブ２４
３ｄを介して排気手段である真空ポンプ２４６に接続され、真空排気されるようになって
いる。尚、この第４のバルブ２４３ｄは弁を開閉して処理炉２０２の真空排気・真空排気
停止ができ、更に弁開度を調節して圧力調整可能になっている開閉弁である。

処理炉２０２を構成している反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状
の空間には、反応管２０３の下部より上部の内壁にウエハ２００の積載方向に沿って、ガ
ス分散空間であるバッファ室２３７が設けられており、そのバッファ室２３７のウエハ２
００と隣接する壁の端部にはガスを供給する供給孔である第１のガス供給孔２４８ａが設
けられている。この第１のガス供給孔２４８ａは反応管２０３の中心へ向けて開口してい
る。この第１のガス供給孔２４８ａは、下部から上部にわたって同じ圧力のガスを供給で
きるよう前記ガス供給口２４８ａに面積差が設けられており、また、それぞれの開口ピッ
チは同一とされている。

そしてバッファ室２３７の第１のガス供給孔２４８ａが設けられた端部と反対側の端部
には、ノズル２３３が、やはり反応管２０３の下部より上部にわたりウエハ２００の積載
方向に沿って配設されている。そしてノズル２３３には複数のガスを供給する供給孔であ
る第２のガス供給孔２４８ｂが設けられている。この第２のガス供給孔２４８ｂの開口面
積は、バッファ室２３７と処理炉２０２の差圧が小さい場合には、上流側から下流側まで
同一の開口面積で同一の開口ピッチとすると良いが、差圧が大きい場合には上流側から下
流側に向かって開口面積を大きくするか、開口ピッチを小さくすると良い。

本発明において、第２のガス供給孔２４８ｂの開口面積や開口ピッチを上流側から下流
にかけて調節することで、まず、第２の各ガス供給孔２４８ｂよりガスの流速の差はある
が、流量はほぼ同量であるガスを噴出させる。そしてこの各第２のガス供給孔２４８ｂか
ら噴出するガスをバッファ室２３７に噴出させて一旦導入し、前記ガスの流速差の均一化
を行うこととした。

すなわち、バッファ室２３７において、各第２のガス供給孔２４８ｂより噴出したガス
はバッファ室２３７で各ガスの粒子速度が緩和された後、第１のガス供給孔２４８ａより
処理炉２０２に噴出する。この間に、各第２のガス供給孔２４８ｂより噴出したガスは、
各第１のガス供給孔２４８ａより噴出する際には、均一な流量と流速とを有するガスとす
ることができた。

さらに、バッファ室２３７に、細長い構造を有する第１の電極である第１の棒状電極２
６９及び第２の電極である第２の棒状電極２７０が上部より下部にわたって電極を保護す
る保護管である電極保護管２７５に保護されて配設され、この第１の棒状電極２６９又は
第２の棒状電極２７０のいずれか一方は整合器２７２を介して高周波電源２７３に接続さ
れ、他方は基準電位であるアースに接続されている。この結果、第１の棒状電極２６９及
び第２の棒状電極２７０間のプラズマ生成領域２２４にプラズマが生成される。

この電極保護管２７５は、第１の棒状電極２６９及び第２の棒状電極２７０のそれぞれ
をバッファ室２３７の雰囲気と隔離した状態でバッファ室２３７に挿入できる構造となっ
ている。ここで、電極保護管２７５の内部は外気（大気）と同一雰囲気であると、電極保
護管２７５にそれぞれ挿入された第１の棒状電極２６９及び第２の棒状電極２７０はヒー
タ２０７の加熱で酸化されてしまう。そこで、電極保護管２７５の内部は窒素などの不活
性ガスを充填あるいはパージし、酸素濃度を充分低く抑えて第１の棒状電極２６９又は第
２の棒状電極２７０の酸化を防止するための不活性ガスパージ機構が設けられる。

さらに、第１のガス供給孔２４８ａの位置より、反応管２０３の内周を１２０°程度回
った内壁に、ガス供給部２４９が設けられている。このガス供給部２４９は、ＡＬＤ法に
よる成膜においてウエハ２００へ、複数種類のガスを１種類ずつ交互に供給する際に、バ
ッファ室２３７とガス供給種を分担する供給部である。

このガス供給部２４９もバッファ室２３７と同様にウエハと隣接する位置に同一ピッチ
でガスを供給する供給孔である第３のガス供給孔２４８ｃを有し、下部では第２のガス供
給管２３２ｂが接続されている。

第３のガス供給孔２４８ｃの開口面積はバッファ室２３７と処理炉２０２の差圧が小さ
い場合には、上流側から下流側まで同一の開口面積で同一の開口ピッチとすると良いが、
差圧が大きい場合には上流側から下流側に向かって開口面積を大きくするか開口ピッチを
小さくすると良い。

反応管２０３内の中央部には複数枚のウエハ２００を多段に同一間隔で載置するボート
２１７が設けられており、このボート２１７は図中省略のボートエレベータ機構により反
応管２０３に出入りできるようになっている。また処理の均一性を向上する為にボート２
１７を回転するための回転手段であるボート回転機構２６７が設けてあり、ボート回転機
構２６７を回転することにより、キャップ２１８に保持されたボート２１７を回転するよ
うになっている。

制御手段であるコントローラ１２１は、第１、第２のマスフローコントローラ２４１ａ
、２４１ｂ、第１〜第４のバルブ２４３ａ、２４３ｂ、２４３ｃ、２４３ｄ、ヒータ２０
７、真空ポンプ２４６、ボート回転機構２６７、図中省略のボート昇降機構、高周波電源
２７３、整合器２７２に接続されており、第１、第２のマスフローコントローラ２４１ａ
、２４１ｂの流量調整、第１〜第３のバルブ２４３ａ、２４３ｂ、２４３ｃの開閉動作、
第４のバルブ２４３ｄの開閉及び圧力調整動作、ヒータ２０７温度調節、真空ポンプ２４
６の起動・停止、ボート回転機構２６７の回転速度調節、ボート昇降機構の昇降動作制御
、高周波電源２７３の電力供給制御、整合器２７２によるインピーダンス制御が行われる
。

次にＡＬＤ法による成膜例について、ＤＣＳ及びＮＨ３ガスを用いてＳｉＮ膜を成膜す
る例で説明する。

まず成膜しようとするウエハ２００をボート２１７に装填し、処理炉２０２に搬入する
。搬入後、次の３つのステップを順次実行する。

［ステップ１］
ステップ１では、プラズマ励起の必要なＮＨ３ガスと、プラズマ励起の必要のないＤＣ
Ｓガスとを併行して流す。まず第１のガス供給管２３２ａに設けた第１のバルブ２４３ａ
、及びガス排気管２３１に設けた第４のバルブ２４３ｄを共に開けて、第１のガス供給管
２３２ａから第１のマスフローコントローラ２４３ａにより流量調整されたＮＨ３ガスを
ノズル２３３の第２のガス供給孔２４８ｂからバッファ室２３７へ噴出し、第１の棒状電
極２６９及び第２の棒状電極２７０間に高周波電源２７３から整合器２７２を介して高周
波電力を印加してＮＨ３をプラズマ：励起し、活性種として処理炉２０２に供給しつつガ
ス排気管２３１から排気する。ＮＨ３ガスをプラズマ励起することにより活性種として流
すときは、第４のバルブ２４３ｄを適正に調整して処理炉２０２内圧力を１０〜１００Ｐ
ａとする。第１のマスフローコントローラ２４１ａで制御するＮＨ３の供給流量は１００
０〜１００００ｓｃｃｍである。ＮＨ３をプラズマ励起することにより得られた活性種に
ウエハ２００を晒す時間は２〜１２０秒間である。このときのヒータ２０７温度はウエハ
が３００〜６００℃になるよう設定してある。ＮＨ３は反応温度が高いため、上記ウエハ
温度では反応しないので、プラズマ励起することにより活性種としてから流すようにして
おり、このためウエハ温度は設定した低い温度範囲のままで行える。

このＮＨ３をプラズマ励起することにより活性種として供給しているとき、第２のガス
供給管２３２ｂの上流側の第２のバルブ２４３ｂを開け、下流側の第３のバルブ２４３ｃ
を閉めて、ＤＣＳも流すようにする。これにより第２、第３のバルブ２４３ｂ、２４３ｃ
間に設けたガス溜め２４７にＤＣＳを溜める。このとき、処理炉２０２内に流しているガ
スはＮＨ３をプラズマ励起することにより得られた活性種であり、ＤＣＳは存在しない。
したがって、ＮＨ３は気相反応を起こすことはなく、プラズマにより励起され活性種とな
ったＮＨ３はウエハ２００上の下地膜と表面反応する。

［ステップ２］
ステップ２では、第１のガス供給管２３２ａの第１のバルブ２４３ａを閉めて、ＮＨ３
の供給を止めるが、引続きガス溜め２４７へ供給を継続する。ガス溜め２４７に所定圧、
所定量のＤＣＳが溜まったら上流側の第２のバルブ２４３ｂも閉めて、ガス溜め２４７に
ＤＣＳを閉じ込めておく。また、ガス排気管２３１の第４のバルブ２４３ｄは開いたまま
にし真空ポンプ２４６により、処理炉２０２を２０Ｐａ以下に排気し、残留ＮＨ３を処理
炉２０２から排除する。また、この時にはＮ２等の不活性ガスを処理炉２０２に供給する
と、更に残留ＮＨ３を排除する効果が高まる。ガス溜め２４７内には、圧力が２００００
Ｐａ以上になるようにＤＣＳを溜める。また、ガス溜め２４７と処理炉２０２との間のコ
ンダクタンスが１．５×１０−３ｍ３／ｓ以上になるように装置を構成する。また、反応
管２０３容積とこれに対する必要なガス溜め２４７の容積との比として考えると、反応管
２０３容積１００ｌ（リットル）の場合においては、１００〜３００ｃｃであることが好
ましく、容積比としてはガス溜め２４７は反応室容積の１／１０００〜３／１０００倍と
することが好ましい。

［ステップ３］
ステップ３では、処理炉２０２の排気が終わったらガス排気管２３１の第４のバルブ２
４３ｄを閉じて排気を止める。第２のガス供給管２３２ｂの下流側の第３のバルブ２４３
ｃを開く。これによりガス溜め２４７に溜められたＤＣＳが処理炉２０２に一気に供給さ
れる。このときガス排気管２３１の第４のバルブ２４３ｄが閉じられているので、処理炉
２０２内の圧力は急激に上昇して約９３１Ｐａ（７Ｔｏｒｒ）まで昇圧される。ＤＣＳを
供給するための時間は２〜４秒設定し、その後上昇した圧力雰囲気中に晒す時間を２〜４
秒に設定し、合計６秒とした。このときのウエハ温度はＮＨ３の供給時と同じく、３００
〜６００℃である。ＤＣＳの供給により、下地膜上のＮＨ３とＤＣＳとが表面反応して、
ウエハ２００上にＳｉＮ膜が成膜される。成膜後、第３のバルブ２４３ｃを閉じ、第４の
バルブ２４３ｄを開けて処理炉２０２を真空排気し、残留するＤＣＳの成膜に寄与した後
のガスを排除する。また、この時にはＮ２等の不活性ガスを処理炉２０２に供給すると、
更に残留するＤＣＳの成膜に寄与した後のガスを処理炉２０２から排除する効果が高まる
。また第２のバルブ２４３ｂを開いてガス溜め２４７へのＤＣＳの供給を開始する。

上記ステップ１〜３を１サイクルとし、このサイクルを複数回繰り返すことによりウエ
ハ上に所定膜厚のＳｉＮ膜を成膜する。

ＡＬＤ装置では、ガスは下地膜表面に吸着する。このガスの吸着量は、ガスの圧力、及
びガスの暴露時間に比例する。よって、希望する一定量のガスを、短時間で吸着させるた
めには、ガスの圧力を短時間で大きくする必要がある。この点で、本実施の形態では、第
４のバルブ２４３ｄを閉めたうえで、ガス溜め２４７内に溜めたＤＣＳを瞬間的に供給し
ているので、処理炉２０２内のＤＣＳの圧力を急激に上げることができ、希望する一定量
のガスを瞬間的に吸着させることができる。

また、本実施の形態では、ガス溜め２４７にＤＣＳを溜めている間に、ＡＬＤ法で必要
なステップであるＮＨ３ガスをプラズマ励起することにより活性種として供給、及び処理
炉２０２の排気をしているので、ＤＣＳを溜めるための特別なステップを必要としない。
また、処理炉２０２内を排気してＮＨ３ガスを除去しているからＤＣＳを流すので、両者
はウエハ２００に向かう途中で反応しない。供給されたＤＣＳは、ウエハ２００に吸着し
ているＮＨ３とのみ有効に反応させることができる。

次に本発明が適用される温度検出手段について説明する。図１に示すように、例えば熱
電対１からなる温度検出部材は処理ガスによる腐食を防止するために、例えば炭化珪素や
石英により形成された保護管３４に挿入された状態で、反応管２０３内に立設される。前
記保護管３４は反応管２０３の側面壁を貫通するように設けられているので、前記貫通部
分は曲がった状態になっている。

また、処理室内の温度を多点計測し、ヒータ２０７の出力を微調整する場合は、複数の
熱電対１を纏めて温度検出手段とし、前記温度検出手段を前記保護管３４内に挿入して、
熱電対１が前記反応管２０３の長手方向に所定の距離間隔で配置されるようにしている。
前記熱電対１は、温度検出部２と、前記温度検出部２に接続される複数の配線３を有して
おり、前記配線３同士の接触を防止するため、前記配線３を例えばアルミナなどの絶縁部
材５０からなる絶縁手段４０にて覆うようにしている。

前記絶縁手段４０は、１つの温度検出部２に接続される配線３の数に等しい数の穴６０
を有する複数の第１の絶縁部材５０を有し、前記穴６０に配線３を挿入して前記第１の絶
縁部材５０を数珠繋ぎにした様な構成になっている。また、前記絶縁手段４０は、保護管
３４内に存在する配線３を全て挿入できる数の穴６８を有する第２の絶縁部材５５（連結
部材とも呼ぶ）をも有しており、熱電対１の配線３を挿入し数珠繋ぎのように繋げた複数
の第１の絶縁部材５０に対して、所定数毎に（即ち、反応管２０３の長手方向に所定の距
離間隔で）前記第２の絶縁部材５５を混入させる様にしているので、熱電対１の配線３間
の接触を防止しながら、複数の熱電対１がばらばらにならないよう纏めている（束ねてい
る）。

本発明の一実施例を図２、図３を参照しながら、さらに詳細に説明すると、熱電対１は
、１つの温度検出部２に対し、２本の配線３を有している。絶縁手段４０は、第１の絶縁
部材５０と第２の絶縁部材５５とを有し、例えばアルミナなどの絶縁物質から製作される
。第１の絶縁部材５０は、２つの穴６０を有する略円柱状の形状をしており、前記穴６０
に前記配線３を挿入し、第１の絶縁部材５０を数珠繋ぎのように繋げている。また、３つ
の熱電対１が第１の絶縁部材５０により数珠繋ぎのように保護されており、複数の熱電対
１を纏めるように２つの第２の絶縁部材５５が前記数珠繋ぎの一部に挿入されている。ａ
に示す位置にある第２の絶縁部材５５は、２つの熱電対１を纏めるために４つの穴６８が
設けられおり、ｂに示す位置にある第２の絶縁部材５５は、３つの熱電対１を纏めるため
に６つの穴６８が設けられている。

第一の絶縁部材５０による数珠繋ぎの中に第２の絶縁部材５５を混入し複数の熱電対１
を纏めると（即ち、温度検出手段は）、配線３同士の自由度が減少するため、屈曲性が減
少する。従って、第２の絶縁部材５５の数を多くすればするほど、温度検出手段の屈曲性
が減少するので、前記保護管３４内で熱電対１が屈曲することを防止できる。しかしなが
ら、前述したように、前記保護管３４の貫通部は曲がった状態になっているので、温度検
出手段の屈曲性を減少させすぎると、保護管３４内に熱電対１を挿入することが困難にな
る。従って、温度検出手段の屈曲性を減少させすぎない適度な間隔にて第２の絶縁部材５
５を挿入する必要がある。例えば、本発明の実施例においては、この間隔は２０ｃｍ毎で
ある。

上述のように、本発明においては、熱電対１に接続される複数の配線３間の接触を防止
する第一の絶縁部材５０と、複数の熱電対１間の配線３の接触を防止し、前記複数の熱電
対１を纏める第２の絶縁部材５５を有し、前記第一の絶縁部材５０の所定個数毎に前記第
２の絶縁部材５５を混入する様な絶縁手段４０にて前記熱電対１の配線３間の接触を防止
するようにしたので、前記熱電対１は屈曲性が減少しすぎず、ある程度の屈曲性を有した
状態になり、保護管３４に屈曲部分があったとしても、熱電対１を容易に挿入でき、又、
径の広い保護管３４を使用したとしても、前記保護管３４内で熱電対１が屈曲し、熱電対
１を保護管３４に挿入するたびに、熱電対１の挿入位置が変わることはない。

以上に説明した本発明の構成により、保護管３４は径の大きなものを使用できるので、前
記保護管３４を洗浄液で洗浄する場合であっても、前記保護管３４内の残留洗浄液を容易
に除去でき、メンテナンス時間の増大を防止できる。尚、本発明においは、反応管の側壁
から保護管が挿入されるようになっているが、これに限定されない。即ち、反応管の下に
マニホールドを設け、前記マニホールドに処理ガス供給用のガスノズルや排気管を接続し
、前記マニホールドの下端開口部をシールキャップにて閉塞するような処理室構造であっ
て、前記マニホールドの側壁を貫通するようにして保護管が処理室内に立設するものでも
良い。又、本発明の保護管は処理室内に設けられるものを例に説明したが、これに限定さ
れない。即ち、熱電対を保護する保護管であって、前記保護管内に熱電対を挿入する際は
、下方から挿入して支持されるようなものであり、前記保護管内で熱電対が屈曲する虞の
あるものであれば、本発明は適用できる。

処理室構造の一例本発明の実施の形態を示す熱電対の概略図である。本発明の実施の形態を示す熱電対の概略拡大図である。本発明が適用される半導体製造装置の概略図本発明が適用される反応炉の断面を示す図（縦断面図）本発明が適用される反応炉の断面を示す図（横断面図）従来の熱電対を示す図従来の保護管を用いた場合の熱電対の形状を示す図（１）従来の保護管を用いた場合の熱電対の形状を示す図（２）

符号の説明

１熱電対
２温度検出部
３配線
４絶縁手段
５絶縁部材
３４保護管
４０絶縁手段
５０第１の絶縁部材
５５第２の絶縁部材
６０穴
２００ウエハ（基板）
２０１処理室
２１７ボート
２０３反応管
２０７ヒータ

Claims

基板を収容し処理する空間を形成する反応管と、
前記基板を加熱する加熱手段と、
前記反応管内の温度を検出する温度検出手段と、
前記反応管内で前記温度検出手段を保護する保護管と
を有する基板処理装置であって、
前記温度検出手段は、複数の温度検出部材からなり、
前記温度検出部材は、温度検出部と前記温度検出部に接続される配線とを含み、
前記配線を連結部材に設けた複数の穴を通して束ね、前記連結部材を前記温度検出部材の
長手方向に所定の間隔で配置したこと
を特徴とする基板処理装置。