JP2005209723A

JP2005209723A - 基板処理装置

Info

Publication number: JP2005209723A
Application number: JP2004012167A
Authority: JP
Inventors: Naoto Nakamura; 直人中村; Shinichi Shimada; 真一島田; Toshimitsu Miyata; 敏光宮田
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2004-01-20
Filing date: 2004-01-20
Publication date: 2005-08-04

Abstract

【課題】熱電対の温度追従性を向上させることができる基板処理装置を提供する。
【解決手段】熱電対５６は、例えば石英製の保護管５８に覆われている。この保護管５８の内壁面、又は内壁面及び外壁面には、輻射熱吸収用の膜６６が設けられている。この膜６６は、例えばシリコンから構成されている。反応炉内で輻射した熱が膜６６により吸収されるので、反応炉内の温度に対する熱電対５６の検出温度が追従するようになる。保護管５８内は真空とすることができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、半導体ウエハやガラス基板等を処理するための基板処理装置に関する。

例えば縦型拡散・ＣＶＤ装置においては、反応炉内の温度を検出するために熱電対が反応炉内に挿入されている。この熱電対は、汚染低減のため石英製の保護管に入れて使われる。

しかしながら、保護管は透明な石英から構成されているので、輻射による熱を受けにくく、周囲の温度に対して熱電対で検出する温度が追従するのに時間がかかるという問題があった。

本発明の目的は、熱電対の温度追従性を向上させることができる基板処理装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の特徴とするところは、基板を処理する反応炉と、前記反応炉内の温度を検出する熱電対と、前記熱電対を覆うように設けられた保護管と、を有する基板処理装置であって、前記保護管の内壁面、又は内壁面と外壁面の両面に輻射熱吸収用の膜を形成した基板処理装置にある。

好ましくは、輻射熱吸収用の膜は、シリコン（Ｓｉ）から構成する。また、好ましくは、保護管内を真空とする。保護管内を真空にすると、保護管の温度に影響を受けないので、早く周囲の温度に追従する。また、好ましくは、保護管は石英（ＳｉＯ_２）から構成する。また、好ましくは、前記熱電対の接点を保護管の先端部に配置し、前記輻射熱吸収用の膜を保護管の中央よりも先端部側に形成する。

本発明における処理は、好ましくはＭａｘ１２００°Ｃ、好ましくは１１００°Ｃ以下の高温で行うのが好ましい。
本発明は、基板を反応炉内に搬入する工程と、内壁面に輻射熱吸収用の膜が形成された保護管で覆われた熱電対により反応炉内の温度を検出しつつ基板を処理する工程と、処理後の基板を反応炉から搬出する工程と、を有する基板の製造方法を含む。
また、本発明は、基板を反応炉内に搬入する工程と、内壁面に輻射熱吸収用の膜が形成された保護管で覆われた熱電対により反応炉内の温度を検出しつつ基板を処理する工程と、処理後の基板を反応炉から搬出する工程と、を有する半導体装置の製造方法を含む。

次に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１には、本発明の実施形態に係る基板処理装置１０が示されている。この基板処理装置１０は、例えば縦型であり、主要部が配置された筺体１２を有する。この筺体１２には、ポッドステージ１４が接続されており、このポッドステージ１４にポッド１６が搬送される。ポッド１６は、例えば２５枚の基板が収納され、図示しない蓋が閉じられた状態でポッドステージ１４にセットされる。

筺体１２内において、ポッドステージ１４に対向する位置には、ポッド搬送装置１８が配置されている。また、このポッド搬送装置１８の近傍には、ポッド棚２０、ポッドオープナ２２及び基板枚数検知器２４が配置されている。ポッド搬送装置１８は、ポッドステージ１４とポッド棚２０とポッドオープナ２２との間でポッド１６を搬送する。ポッドオープナ２２は、ポッド１６の蓋を開けるものであり、この蓋が開けられたポッド１６内の基板枚数が基板枚数検知器２４により検知される。

さらに、筺体１２内には、基板移載機２６、ノッチアライナ２８及び基板支持体３０（ボート）が配置されている。基板移載機２６は、例えば５枚の基板を取り出すことができるアーム３２を有し、このアーム３２を動かすことにより、ポッドオープナ２２の位置に置かれたポッド、ノッチアライナ２８及び基板支持体３０間で基板を搬送する。ノッチアライナ２８は、基板に形成されたノッチまたはオリフラを検出して基板のノッチまたはオリフラを一定の位置に揃えるものである。

図２において、反応炉４０が示されている。この反応炉４０は、反応管４２を有し、この反応管４２内に基板支持体３０が挿入される。反応管４２の下方は、基板支持体３０を挿入するために開放され、この開放部分はシールキャップ４４により密閉されるようにしてある。また、反応管４２の周囲は、均熱管４６により覆われ、さらに均熱管４６の周囲にヒータ４８が配置されている。温度センサ（温度検出手段）５０は、反応管４２と均熱管４６との間に配置され、反応炉４０内の温度をモニタできるようにしてある。そして、反応管４２には、処理ガスを導入する導入管５２と、処理ガスを排気する排気管５４とが接続されている。

次に上述したように構成された基板処理装置１０の作用について説明する。
まず、ポッドステージ１４に複数枚の基板を収容したポッド１６がセットされると、ポッド搬送装置１８によりポッド１６をポッドステージ１４からポッド棚２０へ搬送し、このポッド棚２０にストックする。次に、ポッド搬送装置１８により、このポッド棚２０にストックされたポッド１６をポッドオープナ２２に搬送してセットし、このポッドオープナ２２によりポッド１６の蓋を開き、基板枚数検知器２４によりポッド１６に収容されている基板の枚数を検知する。

次に、基板移載機２６により、ポッドオープナ２２の位置にあるポッド１６から基板を取り出し、ノッチアライナ２８に移載する。このノッチアライナ２８においては、基板を回転させながら、ノッチを検出し、検出した情報に基づいて複数枚の基板のノッチを同じ位置に整列させる。次に、基板移載機２６により、ノッチアライナ２８から基板を取り出し、基板支持体３０に移載する。

このようにして、１バッチ分の基板を基板支持体３０に移載すると、例えば７００°Ｃ程度の温度に設定された反応炉４０内に複数枚の基板を装填した基板支持体３０を装入し、シールキャップ４４により反応管４２内を密閉する。次に、炉内温度を熱処理温度まで昇温させて、導入管５２から処理ガスを導入する。処理ガスには、窒素、アルゴン、水素、酸素等が含まれる。基板を熱処理する際、基板は例えば１０００°Ｃ程度以上の温度に加熱される。なお、この間、温度センサ５０により反応管４２内の温度をモニタしながら、予め設定された昇温、熱処理プログラムに従って基板の熱処理を実施する。

基板の熱処理が終了すると、例えば炉内温度を７００°Ｃ程度の温度に降温した後、基板支持体３０を反応炉４０からアンロードし、基板支持体３０に支持された全ての基板が冷えるまで、基板支持体３０を所定位置で待機させる。なお、炉内温度降温の際も、温度センサ５０により反応管４２内の温度をモニタしながら、予め設定された降温プログラムに従って降温を実施する。次に、待機させた基板支持体３０の基板が所定温度まで冷却されると、基板移載機２６により、基板支持体３０から基板を取り出し、ポッドオープナ２２にセットされている空のポッド１６に搬送して収容する。次に、ポッド搬送装置１８により、基板が収容されたポッド１６をポッド棚２０に搬送し、さらにポッドステージ１４に搬送して完了する。

図３及び図４において、前述した温度センサ５０の詳細が示されている。温度センサ５０は、熱電対５６と、この熱電対５６の周囲を覆う保護管５８とを有する。熱電対５６は、例えば白金ー白金ロジウム合金等が用いられ、接点間の温度差に応じて微弱な電流（熱電流）が生じることを利用して温度を検出する。この熱電対５６は、先端の接点５６ａを除いて例えばアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）製の絶縁体６０に覆われている。保護管５８は、例えば透明な石英（ＳｉＯ_２）ガラスからなり、先端部がドーム状に閉じられた円筒状のもので、後端がコネクタ６２により閉じられている。このコネクタ６２には、熱電対５６に接続される素線６４ａ，６４ｂが接続されている。また、熱電対５６の接点５６ａは、保護管５８の先端部に配置されている。

図４に示すように、保護管５８の先端部において保護管５８の内壁面には、輻射熱吸収用の膜６６が形成されている。この輻射熱吸収用の膜６６は、例えばシリコン（Ｓｉ）からなり、例えば膜厚は０．４μｍから２０μｍである。この膜６６は、例えばＣＶＤやスパッタリング等により形成することができる。また、この膜６６は、保護管５８の内壁面の全面をコートしてもよいが、この実施形態においては保護管５８の中央より先端部側に形成されている。

前述したように、温度センサ５０により反応炉４０の温度が検出されるが、この実施形態のように、保護管５８の内壁面に輻射熱吸収用の膜６６を形成すると、反応炉４０の輻射熱が膜６６に吸収され、反応炉４０内の温度が変動した場合、熱電対５６の接点５６ａの温度が周囲の温度と短時間で同じとなり、温度追従性を改善することができるものである。

図５において、本本発明の他の実施形態が示されている。この実施形態においては、保護管５８の内壁面のみならず、外壁面にも輻射熱吸収用の膜６６を形成したものである。
もう１つの方法として、保護管５８内部を真空にすれば熱電対５６は保護管５８の影響を受けず、温度追従性が良くなる。

本発明の基板処理装置は、基板の製造工程にも適用することができる。

例えば、水素アニールウエハの製造工程の一工程に本発明の基板処理装置を適用することも可能である。この場合、ウエハを本発明の基板処理装置を用いて、水素雰囲気中で１２００°Ｃ程度の高温でアニールすることとなる。これによりＩＣが作られるウエハ表面層の結晶欠陥を低減することができ、結晶の完全性を高めることができる。また、この他、エピタキシャルウエハの製造工程の一工程に本発明の基板処理装置を適用することも可能である。

以上のような基板の製造工程の一工程として行う高温アニール処理を行うＭａｘ１２００°Ｃ、好ましくは１１００°Ｃ以下の場合であっても、上述した温度センサを用いることにより、温度追従性を向上させることができる。

本発明の基板処理装置は、半導体装置の製造工程にも適用することも可能である。
特に、比較的高い温度で行う熱処理工程、例えば、ウェット酸化、ドライ酸化、水素燃焼酸化（パイロジェニック酸化）、ＨＣｌ酸化等の熱酸化工程や、硼素（Ｂ）、リン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）等の不純物（ドーパント）を半導体薄膜に拡散する熱拡散工程等に適用するのが好ましい。
このような半導体デバイスの製造工程の一工程としての熱処理工程を行う場合においても、上述した温度センサを用いることにより、温度追従性を向上させることができる。

本発明は、反応炉の温度を熱電対により検出する基板処理装置において、熱電対の温度追従性を向上させる必要があるものに利用することができる。

本発明の実施形態に係る基板処理装置を示す斜視図である。本発明の実施形態に係る基板処理装置に用いた反応炉を示す断面図である。本発明の実施形態に係る基板処理装置に用いた温度センサを示す側面図である。本発明の実施形態に係る基板処理装置に用いた温度センサを示し、図３のＡ部分を拡大して示す側面図である。本発明の他の実施形態に用いた温度センサを示す側面図である。

符号の説明

１０基板処理装置
４０反応炉
５６熱電対
５６ａ接点
５８保護管
６６輻射熱吸収用の膜

Claims

基板を処理する反応炉と、
前記反応炉内の温度を検出する熱電対と、
前記熱電対を覆うように設けられた保護管と、
を有する基板処理装置であって、
前記保護管の内壁面、又は内壁面と外壁面の両面に輻射熱吸収用の膜を形成したことを特徴とする基板処理装置。