JP2020184553A - 熱処理装置、熱処理方法及び成膜方法 - Google Patents

熱処理装置、熱処理方法及び成膜方法 Download PDF

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Abstract

【課題】温度制御性を高めることができる技術を提供する。【解決手段】本開示の一態様による熱処理装置は、基板を収容する円筒形状の内管と、前記内管の外側を覆う外管と、前記外管の周囲に設けられたヒータと、前記内管内に長手方向に沿って延在するガス供給管と、前記ガス供給管と対向する前記内管の側壁に形成された開口と、前記内管の周方向において前記開口の位置から所定角度ずれた位置に設けられた温度センサと、前記温度センサの検出値に基づいて前記ヒータを制御する制御部と、を備える。【選択図】図２

Description

本開示は、熱処理装置、熱処理方法及び成膜方法に関する。
処理室内において、基板保持具に複数の基板を多段に保持した状態で、複数の基板に対し成膜処理等を行うことが可能なバッチ式の基板処理装置が知られている。このような基板処理装置として、処理室の片側に垂直に敷設された冷却ガス供給管と９０度の位相差を持った位置に保護管を敷設し、保護管に熱電対の熱接点を封入し、処理室内の温度を検出する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−１８６０４９号公報
本開示は、温度制御性を高めることができる技術を提供する。
本開示の一態様による熱処理装置は、基板を収容する円筒形状の内管と、前記内管の外側を覆う外管と、前記外管の周囲に設けられたヒータと、前記内管の内壁内に長手方向に沿って延在するガス供給管と、前記ガス供給管と対向する前記内管の側壁に形成された開口と、前記内管の周方向において前記開口の位置から所定角度ずれた位置に設けられた温度センサと、前記温度センサの検出値に基づいて前記ヒータを制御する制御部と、を備える。
本開示によれば、温度制御性を高めることができる。
熱処理装置の構成例を示す断面図 内管に形成された開口と温度センサの位置関係を説明するための図 一実施形態の成膜方法の一例を示すフローチャート 実施例１における温度センサの検出温度の時間変化を示す図 比較例１における温度センサの検出温度の時間変化を示す図
以下、添付の図面を参照しながら、本開示の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一又は対応する部材又は部品については、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。
（熱処理装置）
一実施形態の熱処理装置について説明する。図１は、一実施形態の熱処理装置の構成例を示す断面図である。図２は、内管に形成された開口と温度センサの位置関係を説明するための図である。
図１に示されるように、熱処理装置１は、処理容器１０を有する。処理容器１０は、下端が開放された有天井の円筒形状の内管１２と、下端が開放されて内管１２の外側を覆う有天井の円筒形状の外管１４とを有する。内管１２及び外管１４は、石英等の耐熱性材料により形成されており、同軸状に配置されて二重管構造となっている。内管１２内には、ウエハボート１６が収容される。ウエハボート１６は、上下方向に沿って所定間隔を有して複数の半導体ウエハ（以下「ウエハＷ」という。）を略水平に保持する基板保持具である。ウエハＷは、基板の一例である。
内管１２の天井部は、例えば平坦になっている。内管１２の一側には、内管１２の長手方向（上下方向）に沿ってガス供給管を収容するノズル収容部１８が形成されている。ノズル収容部１８は、例えば図２に示されるように、内管１２の側壁の一部を外側へ向けて突出させて形成された凸部２０内の部分である。ノズル収容部１８に対向させて内管１２の反対側の側壁には、内管１２の長手方向（上下方向）に沿って矩形状の開口２２が形成されている。
開口２２は、内管１２内のガスを排気できるように形成されたガス排気口である。開口２２の長さは、ウエハボート１６の長さと同じであるか、又は、ウエハボート１６の長さよりも長く上下方向へそれぞれ延びるようにして形成されている。
処理容器１０の下端は、例えばステンレス鋼により形成される円筒形状のマニホールド２４によって支持されている。マニホールド２４の上端にはフランジ部２４ａが形成されており、フランジ部２４ａ上に外管１４の下端を設置して支持するようになっている。フランジ部２４ａと外管１４との下端との間にはＯリング等のシール部材２６を介在させて外管１４内を気密状態にしている。
マニホールド２４の上部の内壁には、円環状の支持部２４ｂが設けられており、支持部２４ｂ上に内管１２の下端を設置してこれを支持するようになっている。マニホールド２４の下端の開口には、蓋体３０がＯリング等のシール部材３２を介して気密に取り付けられており、処理容器１０の下端の開口、即ち、マニホールド２４の開口を気密に塞ぐようになっている。蓋体３０は、例えばステンレス鋼により形成される。
蓋体３０の中央部には、磁性流体シール３４を介して回転軸３６が貫通させて設けられている。回転軸３６の下部は、ボートエレベータよりなる昇降部３８のアーム３８ａに回転自在に支持されている。
回転軸３６の上端には回転プレート４０が設けられており、回転プレート４０上に石英製の保温台４２を介してウエハＷを保持するウエハボート１６が載置されるようになっている。従って、昇降部３８を昇降させることによって蓋体３０とウエハボート１６とは一体として上下動し、ウエハボート１６を処理容器１０内に対して挿脱できるようになっている。
ガス供給部５０は、マニホールド２４に設けられており、内管１２内へガスを導入する。ガス供給部５０は、複数（図示の例では３本）の石英製のガス供給管５２，５４，５６を有している。各ガス供給管５２，５４，５６は、内管１２内にその長手方向に沿って延在すると共に、その基端がＬ字状に屈曲されてマニホールド２４を貫通するようにして支持されている。
ガス供給管５２，５４，５６は、図２に示されるように、内管１２のノズル収容部１８内に周方向に沿って一列になるように設置されている。各ガス供給管５２，５４，５６には、その長手方向に沿って所定間隔で複数のガス孔５２ａ，５４ａ，５６ａが形成されている。各ガス孔５２ａ，５４ａ，５６ａは、水平方向に向けて各ガスを吐出する。所定間隔は、例えばウエハボート１６に支持されるウエハＷの間隔と同じになるように設定される。また、高さ方向の位置は、各ガス孔５２ａ，５４ａ，５６ａが上下方向に隣り合うウエハＷ間の中間に位置するように設定されており、各ガスをウエハＷ間の空間に効率的に供給できるようになっている。ガスの種類としては、成膜ガス、エッチングガス、及びパージガスが用いられ、各ガスを流量制御しながら必要に応じて各ガス供給管５２，５４，５６を介して供給できるようになっている。
マニホールド２４の上部の側壁であって、支持部２４ｂの上方には、ガス出口６０が形成されており、内管１２と外管１４との間の空間を介して開口２２より排出される内管１２内のガスを排気できるようになっている。ガス出口６０は、内管１２の周方向において開口２２と異なる位置に設けられている。図示の例では、ガス出口６０は、内管１２の周方向において開口２２の位置から反時計回りに１２０度ずれた位置に設けられている。ガス出口６０には、排気部６２が設けられる。排気部６２はガス出口６０に接続された排気通路６４を有しており、排気通路６４には圧力調整弁６６及び真空ポンプ６８が順次介設されて、処理容器１０内を真空引きできるようになっている。
外管１４の周囲には、外管１４を覆うように円筒形状のヒータ７０が設けられている。ヒータ７０は、処理容器１０内に収容されるウエハＷを加熱する。
処理容器１０内の空間は、上下方向に沿って複数の単位領域、例えば５つの単位領域Ｚａ，Ｚｂ，Ｚｃ，Ｚｄ，Ｚｅに分割されている。単位領域Ｚａは、上下方向における最も上方に位置する単位領域であることから「ＴＯＰ」とも称する。また、単位領域Ｚｅは、上下方向における最も下方に位置する単位領域であることから「ＢＴＭ」とも称する。さらに、単位領域Ｚｂ，Ｚｃ，Ｚｄは、上下方向における中間に位置する単位領域であることから、それぞれ「ＣＴＲ１」、「ＣＴＲ２」、「ＣＴＲ３」とも称する。
また、ヒータ７０についても、上下方向に沿って単位領域と１対１に対応するように、ヒータ７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄ，７０ｅに分割されている。ヒータ７０ａ〜７０ｅは、それぞれ電力制御器７２ａ〜７２ｅにより、単位領域Ｚａ〜Ｚｅの各々に対応して独立に出力が制御される。
また、処理容器１０内の空間には、単位領域Ｚａ〜Ｚｅの各々に対応して、温度を検出するための温度センサ８０ａ〜８０ｅが設けられている。温度センサ８０ａ〜８０ｅは、上下方向に沿った温度分布を検出するために温度を検出する。温度センサ８０ａ〜８０ｅは、例えば石英製の保護管８２内に収容されて内管１２と外管１４との間に設けられている。温度センサ８０ａ〜８０ｅ及び該温度センサ８０ａ〜８０ｅを収容する保護管８２は、図２に示されるように、内管１２の周方向において開口２２の位置から所定角度θずれた位置に設けられている。これにより、温度センサ８０ａ〜８０ｅがガス供給管５２，５４，５６から死角となるため、ガス供給管５２，５４，５６から吐出されるガスにより温度センサ８０ａ〜８０ｅの検出温度が低下することを抑制できる。なお、温度センサ８０ａ〜８０ｅとしては、例えば熱電対を利用、測温抵抗体を利用できる。
温度センサ８０ａ〜８０ｅからの検出信号は、信号線８４を通して後述する制御部１００に入力される。検出信号が入力された制御部１００では、電力制御器７２ａ〜７２ｅの設定値を計算し、計算した設定値を電力制御器７２ａ〜７２ｅの各々へ出力する。例えば、ＰＩＤ制御により電力制御器７２ａ〜７２ｅの設定値を計算することによって、制御部１００は、電力制御器７２ａ〜７２ｅの各々への出力、すなわちヒータ７０ａ〜７０ｅの各々の発熱量を制御する。
熱処理装置１は、熱処理装置１の全体の動作を制御するためのコンピュータ等の制御部１００を有する。制御部１００には、熱処理装置１で実行される各種の処理を制御部１００にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じて熱処理装置１の各部に処理を実行させるための各種のプログラムが格納された記憶部１０２が接続されている。各種のプログラムは記憶媒体に記憶され、記憶部１０２に格納され得る。記憶媒体は、ハードディスクや半導体メモリであってもよく、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、有線又は無線等の通信手段によって、他の装置やホストコンピュータから記憶部１０２へ適宜伝送されるようにしてもよい。
なお、制御部１００は、熱処理装置１とは別に設けられた制御装置であってもよい。また、記憶部１０２は、熱処理装置１とは別に設けられた記憶装置であってもよい。
ところで、温度センサ８０ａ〜８０ｅが内管１２の周方向において開口２２と同じ位置（θ＝０度）に設けられている場合、温度センサ８０ａ〜８０ｅはガス供給管５２，５４，５６に対して死角とならない。そして、ガス供給管５２，５４，５６から吐出されるガスは処理容器１０内の温度と比べて低温であるため、吐出されたガスの影響を受けて温度センサ８０ａ〜８０ｅの検出温度が低下する。そのため、温度センサ８０ａ〜８０ｅの検出温度の低下分を予め設定された目標温度に近づけるようにヒータ７０ａ〜７０ｅの発熱量が制御されるため、温度センサ８０ａ〜８０ｅの検出温度の低下分以上に余計に加熱してしまい、オーバシュート現象が発生する。その結果、処理容器１０内の温度の安定化に要する時間が長くなる。
また、処理容器１０の上下方向における下方の単位領域Ｚｅに供給されるガスは上方の単位領域Ｚａに供給されるガスよりも低温である。そのため、単位領域Ｚｅに対応して設けられた温度センサ８０ｅは、単位領域Ｚａに対応して設けられた温度センサ８０ａよりもガスの影響が大きくなる。特に、ガス供給管５２，５４，５６から大流量（例えば、１０ｓｌｍ以上）のガスを吐出する場合、吐出されたガスによって温度センサ８０ａ〜８０ｅの検出温度が低下する影響が大きくなる。その結果、処理容器１０の上下方向における温度制御性にばらつきが生じる。
そこで、一実施形態の熱処理装置１では、温度センサ８０ａ〜８０ｅを収容する保護管８２を、内管１２の周方向において開口２２の位置から所定角度θずれた位置に設けている。これにより、温度センサ８０ａ〜８０ｅがガス供給管５２，５４，５６から死角となるため、ガス供給管５２，５４，５６から吐出されるガスにより温度センサ８０ａ〜８０ｅの検出温度が低下することを抑制できる。このように一実施形態の熱処理装置１では、外乱を抑制できるので、温度制御性を高めることができる。その結果、同一の熱処理装置１による成膜処理の繰り返し再現性が向上し、また、複数の熱処理装置１間の機差を低減できる。
また、温度センサ８０ａ〜８０ｅは、内管１２の周方向においてガス出口６０から遠い側、言い換えると、内管１２の周方向において開口２２の位置から時計回りに所定角度θだけずれた位置に設けられていることが好ましい。ガス供給管５２，５４，５６から吐出されたガスの大部分は、開口２２を通った後、内管１２と外管１４との間の空間における内管１２の周方向においてガス出口６０から近い側を通ってガス出口６０へと排出される。一方、内管１２と外管１４との間の空間における内管１２の周方向においてガス出口６０から遠い側を通ってガス出口６０へと排出されるガスの量は、内管１２の周方向においてガス出口６０から遠い側を通ってガス出口６０へと排出されるガスの量よりも少ない。そのため、内管１２の周方向においてガス出口６０から遠い側に温度センサ８０ａ〜８０ｅを設けることにより、ガス供給管５２，５４，５６から吐出されるガスの影響を特に抑制できる。
また、所定角度θは、０度より大きく９０度以下であることが好ましい。所定角度θが９０℃より大きい場合、保護管８２の位置が、ガス供給管５２，５４，５６が設けられている位置に近づくため、温度センサ８０ａ〜８０ｅの検出温度がガス供給管５２，５４，５６内を流れるガスによる影響を受ける場合がある。これに対して、所定角度θが０度より大きく９０度以下である場合、温度センサ８０ａ〜８０ｅがガス供給管５２，５４，５６の内部を流れるガスによる影響を抑制できる。
（成膜方法）
一実施形態の成膜方法について、前述の熱処理装置１を用いて原子層堆積（ＡＬＤ：Atomic Layer Deposition）法により、薄膜を成膜する場合を例に挙げて説明する。一実施形態の成膜方法で成膜可能な薄膜としては、例えばＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等の酸化膜、ＳｉＮ、ＨｆＮ、ＴｉＮ、ＡｌＮの窒化膜、ＺｒＡｌＯ、ＨｆＡｌＯ、ＨｆＳｉＯＮ等の上記化合物を組み合わせた複合膜が挙げられる。
以下では、原料ガスとしてシリコン含有ガス及び窒化ガスを用いて、ウエハＷの上にシリコン窒化膜（ＳｉＮ）を形成する場合を説明する。図３は、一実施形態の成膜方法の一例を示すフローチャートである。
まず、昇降部３８により複数のウエハＷを保持したウエハボート１６を処理容器１０内に搬入し、蓋体３０により処理容器１０の下端の開口を気密に塞ぎ密閉する（搬入工程Ｓ１０）。搬入工程Ｓ１０では、処理容器１０の下端の開口が開かれたことにより、処理容器１０内の温度が低下する。そこで、制御部１００は、低下した処理容器１０内の温度が予めレシピ等で定められた設定温度（例えば、３００〜７００℃）に維持されるように、温度センサ８０ａ〜８０ｅの検出温度に基づいて、ヒータ７０ａ〜７０ｅの出力を制御する。
続いて、ヒータ８０により処理容器１０内のウエハＷを加熱して温度を安定化させる（温度安定化工程Ｓ２０）。温度安定化工程Ｓ２０では、例えばウエハボート１６を回転させてもよく、排気部６２による処理容器１０内の真空引きを行ってもよい。温度安定化工程Ｓ２０では、制御部１００は、処理容器１０内の温度が、予めレシピ等で定められた設定温度（例えば、３００〜７００℃）に維持されるように、温度センサ８０ａ〜８０ｅの検出温度に基づいて、ヒータ７０ａ〜７０ｅの出力を制御する。該設定温度は、温度安定化工程Ｓ２０から後述する成膜工程Ｓ３０に移行する際の温度変動が小さくできるという観点から、成膜工程Ｓ３０の設定温度と同じであることが好ましい。
続いて、ＡＬＤ法により、処理容器１０内に収容されたウエハＷの上にシリコン窒化膜を形成する（成膜工程Ｓ３０）。一実施形態では、ガス供給管５２からのシリコン含有ガス、ガス供給管５６からの不活性ガス、ガス供給管５４からの窒化ガス及びガス供給管５６からの不活性ガスをこの順序で間欠的に供給する。これにより、最初のシリコン含有ガスを供給するステップでウエハＷ上にシリコン含有ガスが吸着され（吸着ステップ）、次の不活性ガスを供給するステップで余分なシリコン含有ガスがパージされる（第１のパージステップ）。そして、次の窒化ガスを供給するステップで供給された窒化ガスをシリコン含有ガスと反応させ（窒化ステップ）、次の不活性ガスを供給するステップにより余分な窒化ガスがパージされ（第２のパージステップ）、ほぼ単分子層である薄い単位膜が形成される。この一連のサイクルを所定回数行って、所望の膜厚のシリコン窒化膜を形成する。成膜工程Ｓ３０では、制御部１００は、処理容器１０内の温度が予めレシピ等で定められた設定温度（例えば、３００〜７００℃）に維持されるように、温度センサ８０ａ〜８０ｅの検出値に基づいて、ヒータ７０ａ〜７０ｅの出力を制御する。
なお、成膜工程Ｓ３０の処理条件の一例は以下である。
吸着ステップ：シリコン含有ガス（１〜３０ｓｌｍ）、時間（１０〜１２０秒）
第１のパージステップ：不活性ガス（１０〜５０ｓｌｍ）、時間（１０〜６０秒）
窒化ステップ：窒化ガス（１５〜２５ｓｌｍ）、時間（６０〜１８０秒）
第２のパージステップ：不活性ガス（１０〜５０ｓｌｍ）、時間（１０〜６０秒）
ただし、成膜工程Ｓ３０は、吸着ステップと第１のパージステップとの間に、排気部６２により処理容器１０内を例えば真空ポンプ６８の引き切りの状態まで真空引きする真空引きステップを有していてもよい。また、成膜工程Ｓ３０は、窒化ステップと第２のパージステップとの間に、排気部６２により処理容器１０内を例えば真空ポンプ６８の引き切りの状態まで真空引きする真空引きステップを有していてもよい。
以上に説明した一実施形態の成膜方法では、搬入工程Ｓ１０、温度安定化工程Ｓ２０及び成膜工程Ｓ３０において、制御部１００は、温度センサ８０ａ〜８０ｅの検出温度に基づいて、ヒータ７０ａ〜７０ｅの出力を制御する。
搬入工程Ｓ１０では、処理容器１０内にパーティクル等が入り込むことを抑制するために、ガス供給管５６から処理容器１０内にパージガスを供給して処理容器１０内を陽圧にした状態で、ウエハボート１６を処理容器１０内に搬入する場合がある。このとき、温度センサは、ガス供給管５６から吐出されるパージガスの影響を受け得る。そこで、一実施形態の熱処理装置１では、内管１２の周方向において開口２２の位置から所定角度θずれた位置に温度センサ８０ａ〜８０ｅを設けている。これにより、温度センサ８０ａ〜８０ｅがガス供給管５６から死角となるため、ガス供給管５６から吐出されるパージガスにより温度センサ８０ａ〜８０ｅの検出温度が低下することを抑制できる。そのため、制御部１００は、パージガスによる影響が抑制された温度センサ８０ａ〜８０ｅの検出温度に基づいてヒータ７０ａ〜７０ｅの出力を制御できる。その結果、搬入工程Ｓ１０における温度制御性を高めることができる。なお、搬入工程Ｓ１０では、ガス供給管５６に加えて、ガス供給管５２，５４から処理容器１０内にパージガスを供給する場合もある。
温度安定化工程Ｓ２０では、熱伝導を促進して温度安定化に要する時間を短縮するために、ガス供給管５６から処理容器１０内にパージガスを供給しながら、ウエハＷの温度を安定化させる場合がある。このとき、温度センサは、ガス供給管５６から吐出されるパージガスの影響を受け得る。そこで、一実施形態の熱処理装置１では、内管１２の周方向において開口２２の位置から所定角度θずれた位置に温度センサ８０ａ〜８０ｅを設けている。これにより、温度センサ８０ａ〜８０ｅがガス供給管５６から死角となるため、ガス供給管５６から吐出されるパージガスにより温度センサ８０ａ〜８０ｅの検出温度が低下することを抑制できる。そのため、制御部１００は、パージガスによる影響が抑制された温度センサ８０ａ〜８０ｅの検出温度に基づいてヒータ７０ａ〜７０ｅの出力を制御できる。その結果、温度安定化工程Ｓ２０における温度制御性を高めることができる。
成膜工程Ｓ３０では、短時間で処理容器１０内に大流量のガスを供給する。そのため、温度センサは、大流量で供給されるガスの影響を受け得る。そこで、一実施形態の熱処理装置１では、内管１２の周方向において開口２２の位置から所定角度θずれた位置に温度センサ８０ａ〜８０ｅを設けている。これにより、温度センサ８０ａ〜８０ｅがガス供給管５２，５４，５６から死角となるため、ガス供給管５２，５４，５６から夫々吐出されるシリコン含有ガス、窒化ガス及びパージガスにより温度センサ８０ａ〜８０ｅの検出温度が低下することを抑制できる。そのため、制御部１００は、ガスによる影響が抑制された温度センサ８０ａ〜８０ｅの検出温度に基づいてヒータ７０ａ〜７０ｅの出力を制御できる。その結果、成膜工程Ｓ３０における温度制御性を高めることができる。
（実施例）
一実施形態の成膜方法を実施し、温度センサの検出温度の安定性を評価した実施例について説明する。
実施例１では、内管１２の周方向において開口２２の位置から３０度ずれた位置に温度センサ８０ａ〜８０ｅが設けられた熱処理装置１を用いて、前述の搬入工程Ｓ１０、温度安定化工程Ｓ２０及び成膜工程Ｓ３０を実施した。そして、各工程において、温度センサ８０ａ，８０ｃ，８０ｅの検出温度の時間変化を評価した。なお、実施例１では、吸着ステップで用いるシリコン含有ガス及び窒化ステップで用いる窒化ガスの代わりに、Ｎ２ガスを使用した。実施例１における成膜工程Ｓ３０の処理条件は以下である。
吸着ステップ：Ｎ２ガス（１〜３０ｓｌｍ）
第１のパージステップ：Ｎ２ガス（１０〜５０ｓｌｍ）
窒化ステップ：Ｎ２ガス（１５〜２５ｓｌｍ）
第２のパージステップ：Ｎ２ガス（１０〜５０ｓｌｍ）
また、実施例１の比較のために以下の比較例１を実施した。比較例１では、内管１２の周方向において開口２２の位置に温度センサ８０ａ〜８０ｅが設けられた熱処理装置を用いて、実施例１と同様の条件で、搬入工程Ｓ１０、温度安定化工程Ｓ２０及び成膜工程Ｓ３０を実施した。そして、各工程において、温度センサ８０ａ，８０ｃ，８０ｅの検出温度の時間変化を評価した。
図４は、実施例１における温度センサの検出温度の時間変化を示す図である。図４（ａ）は、処理容器１０内に供給されたガスの流量の時間変化（太実線）と、温度センサ８０ａ，８０ｃ，８０ｅの検出温度の時間変化（細実線、破線及び一点鎖線）を示す。図４（ｂ）は、処理容器１０内の圧力の時間変化（太実線）と、図４（ａ）における温度センサ８０ａ，８０ｃ，８０ｅの検出温度の時間変化の拡大図（細実線、破線及び一点鎖線）を示す。図４（ａ）中、横軸は時間［分］を示し、第１縦軸は温度［℃］を示し、第２縦軸はガス流量［ｓｌｍ］を示す。図４（ｂ）中、横軸は時間［分］を示し、第１縦軸は温度［℃］を示し、第２縦軸は圧力［Ｔｏｒｒ］を示す。
図５は、比較例１における温度センサの検出温度の時間変化を示す図である。図５（ａ）は、処理容器１０内に供給されたガスの流量の時間変化（太実線）と、温度センサ８０ａ，８０ｃ，８０ｅの検出温度の時間変化（細実線、破線及び一点鎖線）を示す。図５（ｂ）は、処理容器１０内の圧力の時間変化（太実線）と、図５（ａ）における温度センサ８０ａ，８０ｃ，８０ｅの検出温度の時間変化の拡大図（細実線、破線及び一点鎖線）を示す。図５（ａ）中、横軸は時間［分］を示し、第１縦軸は温度［℃］を示し、第２縦軸はガス流量［ｓｌｍ］を示す。図５（ｂ）中、横軸は時間［分］を示し、第１縦軸は温度［℃］を示し、第２縦軸は圧力［Ｔｏｒｒ］を示す。
図４及び図５に示される結果を比較すると、搬入工程Ｓ１０及び温度安定化工程Ｓ２０において、実施例１では、温度センサ８０ａ，８０ｃ，８０ｅの検出温度の乱れが比較例１に比べて小さいことが分かる。すなわち、比較例１では、搬入工程Ｓ１０及び温度安定化工程Ｓ２０においてガス供給管５６から処理容器１０内に供給されるＮ２ガスの影響を受けて温度センサ８０ａ，８０ｃ，８０ｅの検出温度が大きく低下していると考えられる。これに対して、実施例１では、搬入工程Ｓ１０及び温度安定化工程Ｓ２０においてガス供給管５６から処理容器１０内に供給されるＮ２ガスによる温度センサ８０ａ，８０ｃ，８０ｅの検出温度に対する影響が小さいと考えられる。また、実施例１では、温度センサ８０ｅの検出温度の乱れが比較例１に比べて特に小さいことが分かる。
また、図４及び図５に示されるように、成膜工程Ｓ３０において、比較例１では温度センサ８０ｅの検出温度に乱れが生じているが、実施例１ではいずれの温度センサ８０ａ，８０ｃ，８０ｅの検出温度にも乱れがほとんど生じていないことが分かる。すなわち、比較例１では、成膜工程Ｓ３０においてガス供給管５２，５４，５６から処理容器１０内に供給されるＮ２ガスの影響を受けて温度センサ８０ｅの検出温度が低下していると考えられる。これに対して、実施例１では、成膜工程Ｓ３０においてガス供給管５２，５４，５６から処理容器１０内に供給されるＮ２ガスによる温度センサ８０ａ，８０ｃ，８０ｅの検出温度に対する影響が小さいと考えられる。
以上に説明した実施例によれば、内管１２の周方向において開口２２から所定角度θずらした位置に温度センサ８０ａ，８０ｃ，８０ｅを設けることにより、ガス供給管５２，５４，５６から吐出されるガスの影響を抑制できることが示された。
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
１ 熱処理装置
１０ 処理容器
１２ 内管
１４ 外管
２２ 開口
５２，５４，５６ ガス供給管
５２ａ，５４ａ，５６ａ ガス孔
６０ ガス出口
７０ａ〜７０ｅ ヒータ
８０ａ〜８０ｅ 温度センサ
１００ 制御部
Ｗ ウエハ

Claims (10)

  1. 基板を収容する円筒形状の内管と、
    前記内管の外側を覆う外管と、
    前記外管の周囲に設けられたヒータと、
    前記内管内に長手方向に沿って延在するガス供給管と、
    前記ガス供給管と対向する前記内管の側壁に形成された開口と、
    前記内管の周方向において前記開口の位置から所定角度ずれた位置に設けられた温度センサと、
    前記温度センサの検出値に基づいて前記ヒータを制御する制御部と、
    を備える、
    熱処理装置。
  2. 前記温度センサは、前記内管と前記外管との間に設けられている、
    請求項１に記載の熱処理装置。
  3. 前記内管の周方向において前記開口と異なる位置に設けられたガス出口を備え、
    前記温度センサは、前記内管の周方向において前記ガス出口から遠い側に設けられている、
    請求項１又は２に記載の熱処理装置。
  4. 前記所定角度は、０度より大きく９０度以下である、
    請求項１乃至３のいずれか一項に記載の熱処理装置。
  5. 前記ガス供給管には、長手方向に沿って複数のガス孔が形成されている、
    請求項１乃至４のいずれか一項に記載の熱処理装置。
  6. 前記内管内には、複数の基板が上下方向に沿って所定間隔を有して略水平に収容される、
    請求項１乃至５のいずれか一項に記載の熱処理装置。
  7. 前記温度センサは、前記内管の長手方向に沿って配置された複数の測温部を有する、
    請求項１乃至６のいずれか一項に記載の熱処理装置。
  8. 前記温度センサは、熱電対又は測温抵抗体である、
    請求項１乃至７のいずれか一項に記載の熱処理装置。
  9. 基板を収容する円筒形状の内管と、
    前記内管の外側を覆う外管と、
    前記外管の周囲に設けられたヒータと、
    前記内管内に長手方向に沿って延在するガス供給管と、
    前記ガス供給管と対向する前記内管の側壁に形成された開口と、
    を備える熱処理装置によって前記基板を熱処理する熱処理方法であって、
    前記開口の位置から前記内管の周方向において所定角度ずれた位置に設けられた温度センサの検出値に基づいて前記ヒータを制御する、
    熱処理方法。
  10. 基板を収容する円筒形状の内管と、
    前記内管の外側を覆う外管と、
    前記外管の周囲に設けられたヒータと、
    前記内管の内壁に長手方向に沿って延在する複数のガス供給管と、
    前記複数のガス供給管と対向する前記内管の側壁に形成された開口と、
    を備える熱処理装置によって前記基板に膜を堆積させる成膜方法であって、
    前記開口の位置から前記内管の周方向において所定角度ずれた位置に設けられた温度センサの検出値に基づいて前記ヒータを制御しながら、前記基板に前記複数のガス供給管から複数の原料ガスを交互に供給することにより、前記基板の上に膜を堆積させる、
    成膜方法。
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