JP4425583B2 - 基板処理装置、温度計測手段およびｉｃの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板処理装置、特に、被処理物を処理室に収容してヒータによって加熱した状態で処理を施す熱処理装置に関し、例えば、半導体集積回路装置（以下、ＩＣという。）が作り込まれる半導体ウエハ（以下、ウエハという。）に酸化処理や拡散処理、イオン打ち込み後のキャリア活性化や平坦化のためのリフローやアニールおよび熱ＣＶＤ反応による成膜処理等（以下、熱処理という。）に使用される熱処理装置（furnace ）に利用して有効なものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣの製造方法におけるウエハの熱処理には、バッチ式縦形ホットウオール形熱処理装置（以下、ホットウオール形熱処理装置という。）が、広く使用されている。従来のホットウオール形熱処理装置としては、ウエハが搬入される処理室を形成するインナチューブおよびこのインナチューブを取り囲むアウタチューブから構成され縦形に設置されたプロセスチューブと、プロセスチューブの外部に敷設されてプロセスチューブ内を加熱するヒータとを備えており、複数枚のウエハがボートによって長く整列されて保持された状態でインナチューブ内に下端の炉口から搬入（ボートローディング）され、ヒータによって処理室内が加熱されることにより、ウエハに熱処理が施されるように構成されているものがある。このようなホットウオール形熱処理装置においては、プロセスチューブとボートとの間にプロファイル熱電対（以下、熱電対という。）を配置してウエハ近傍の温度を計測し、この計測結果に基づいてヒータをフィードバック制御することにより、熱処理を適正に制御することが行われている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−１２４９８８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の熱処理装置に使用される熱電対の一対の導線の両端に配置される接合部は電気溶接によって形成されるために、接合部は球体形状になり、その直径は導線の断面の直径の数倍になる。このような熱電対においては、一対の導線の検温部（熱接点）が接合部の熱容量に熱的影響を受けるために、温度計測精度が低下するという問題点がある。
【０００５】
本発明の目的は、処理室の温度を精度よく計測することができる基板処理装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記した課題を解決するための手段は、ヒータまたは処理室の温度を測定する熱電対の一対の導線が、熱起電力特性が前記熱電対の一対の導線のいずれか一方と同等または近似である接合部材にそれぞれ接合されていることを特徴とする。
【０００７】
前記した手段によれば、接合部材の熱起電力特性が熱電対の一対の導線のそれと同等または近似していることにより、接合部材は一対の導線の検温部の近傍にある部分の熱的影響を低減することができるので、検温対象の現在の実際の温度を応答性よく計測することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。
【０００９】
本実施の形態において、図１に示されているように、本発明に係る基板処理装置は、ＩＣの製造方法における熱処理工程を実施するホットウオール形熱処理装置（バッチ式縦形ホットウオール形熱処理装置）１０として構成されている。
【００１０】
図１に示されたホットウオール形熱処理装置１０は、中心線が垂直になるように縦に配されて固定的に支持された縦形のプロセスチューブ１１を備えている。プロセスチューブ１１はインナチューブ１２とアウタチューブ１３とから構成されており、インナチューブ１２は石英ガラスまたは炭化シリコン（ＳｉＣ）が使用されて円筒形状に一体成形されており、アウタチューブ１３は石英ガラスが使用されて円筒形状に一体成形されている。インナチューブ１２は上下両端が開口した円筒形状に形成されており、インナチューブ１２の筒中空部はボートによって長く整列した状態に保持された複数枚のウエハが搬入される処理室１４を形成している。インナチューブ１２の内径は取り扱うウエハの最大外径（例えば、直径３００ｍｍ）よりも大きくなるように設定されている。
【００１１】
アウタチューブ１３は内径がインナチューブ１２の外径よりも大きく上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されており、インナチューブ１２にその外側を取り囲むように同心円に被せられている。インナチューブ１２とアウタチューブ１３との間の下端部は多段の円筒形状に構築されたマニホールド１６によって気密封止されており、マニホールド１６の下端開口はウエハを出し入れするための炉口１５を構成している。マニホールド１６はインナチューブ１２およびアウタチューブ１３の交換等のためにインナチューブ１２およびアウタチューブ１３にそれぞれ着脱自在に取り付けられている。マニホールド１６がホットウオール形熱処理装置の筐体２に支持されることにより、プロセスチューブ１１は垂直に据え付けられた状態になっている。
【００１２】
マニホールド１６の側壁の上部には排気管１７が接続されており、排気管１７は排気装置（図示せず）に接続されてプロセスチューブ１１の内部を排気し得るようになっている。排気管１７はインナチューブ１２とアウタチューブ１３との間に形成された隙間に連通した状態になっており、インナチューブ１２とアウタチューブ１３との隙間によって排気路１８が、横断面形状が一定幅の円形リング形状に構成されている。排気管１７がマニホールド１６に接続されているため、排気管１７は円筒形状の中空体を形成されて垂直に延在した排気路１８の最下端部に配置された状態になっている。
【００１３】
また、マニホールド１６の下方にはガス導入管１９が炉口１５に連通するように接続されており、ガス導入管１９には原料ガス供給装置やキャリアガス供給装置およびパージガス供給装置（いずれも図示せず）が接続されている。ガス導入管１９によって炉口１５に導入されたガスはインナチューブ１２の処理室１４を流通して排気路１８を通って排気管１７によって外部へ排気される。
【００１４】
マニホールド１６には下端開口を閉塞するシールキャップ２０が垂直方向下側から当接されるようになっている。シールキャップ２０はマニホールド１６の外径と略等しい円盤形状に構築されており、プロセスチューブ１１の外部に垂直に設備されたボートエレベータ（図示せず）によって垂直方向に昇降されるように構成されている。シールキャップ２０の中心線上にはボート２１が垂直に立脚されて支持されるようになっている。
【００１５】
ボート２１は上下で一対の端板２２、２３と、両端板２２と２３との間に架設されて垂直に配設された三本の保持部材２４とを備えており、三本の保持部材２４には多数条の保持溝２５が長手方向に等間隔に配されて互いに対向して開口するように刻設されている。ボート２１は三本の保持部材２４の保持溝２５間にウエハ１の周辺部をそれぞれ挿入されることにより、複数枚のウエハ１を水平にかつ互いに中心を揃えた状態に整列させて保持するようになっている。ボート２１とシールキャップ２０との間には内部に断熱材（図示せず）が封入された断熱キャップ部２６が配置されており、断熱キャップ部２６はボート２１をシールキャップ２０の上面から持ち上げた状態に支持することにより、ボート２１の下端を炉口１５の位置から適当な距離だけ離間させるように構成されている。
【００１６】
図１に示されているように、プロセスチューブ１１の外側は断熱槽３１によって全体的に被覆されており、断熱槽３１の内側にはプロセスチューブ１１の内部を加熱するヒータ３２が、アウタチューブ１３の周囲を包囲するように同心円に設備されている。断熱槽３１はステンレス鋼等の薄板から円筒形状に形成されたケースの内部にガラスウール等の断熱材が封入されて、プロセスチューブ１１の外径よりも大径で長さが同程度の円筒形状に形成されており、ホットウオール形熱処理装置の筐体２に支持されることによって垂直に据え付けられている。ヒータ３２はニクロム線等の線形の電気抵抗体によって形成されて、断熱槽３１の内周面に螺旋状に巻装されている。ヒータ３２は上側から順に、第一ヒータ部３２ａ、第二ヒータ部３２ｂ、第三ヒータ部３２ｃ、第四ヒータ部３２ｄおよび第五ヒータ部３２ｅに五分割されており、これらヒータ部３２ａ〜３２ｅは温度コントローラ３３によって互いに連携および独立してシーケンス制御されるように構成されている。
【００１７】
図１に示されているように、マニホールド１６の側壁の下部には保護管３４がボート２１に干渉しないようにシールキャップ２０に対し水平に延び、断熱キャップ部２６と干渉しない位置で直角に立ち上がって貫通されて固定されており、ボート２１の処理室１４への搬入時には、保護管３４はインナチューブ１２の内周面とボート２１の外周面との間に位置する状態になっている。保護管３４には五本の熱電対３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄおよび３５ｅが纏めて封入されている。五本の熱電対３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄおよび３５ｅは温度コントローラ３３にそれぞれ接続されており、各熱電対３５ａ〜３５ｅは温度計測結果を温度コントローラ３３に受信器３７および電気配線３８を介してそれぞれ送信するようになっている。温度コントローラ３３は各熱電対３５ａ〜３５ｅからの計測温度に基づいて各ヒータ部３２ａ〜３２ｅをフィードバック制御するようになっている。すなわち、温度コントローラ３３は各ヒータ部３２ａ〜３２ｅの目標温度と各熱電対３５ａ〜３５ｅの計測温度との誤差を求めて、誤差がある場合には誤差を解消させるフィードバック制御を実行するようになっている。
【００１８】
五本の熱電対３５ａ〜３５ｅの検温部側端部３６ａ〜３６ｅの高さは五箇所のヒータ部３２ａ〜３２ｅの高さにそれぞれ対応するように設定されており、検温部側端部３６ａ〜３６ｅには接合部材４０ａ〜４０ｅがそれぞれ固定されている。次に、熱電対の接合部材および一対の導線の構造を図２により説明する。なお、図２（ａ）は最上段のヒータ部３２ａに対応する熱電対３５ａを示している。
【００１９】
図２（ｂ）に示されているように、熱電対３５ａの熱電対の一対の導線のうち一方の導線（以下、第一導線という。）４１は白金線が使用されて直径が０．５ｍｍの円形断面の線材に形成されており、他方の導線（以下、第二導線という。）は白金・ロジウム線が使用されて直径が０．５ｍｍの円形断面の線材に形成されている。接合部材４０は第一導線４１と同一の材質である白金が使用されて円板形状に形成されている。接合部材４０の直径は厚さの二倍以上であって、第一導線４１および第二導線４２の直径よりも充分に大きく（例えば、十倍以上）に設定されている。接合部材４０の一方の主面には第一導線４１の一端が中心上に、第二導線４２が周辺部に電気溶接によってそれぞれ接合されている。図２（ａ）に示されているように、保護管３４の内部におけるヒータ部３２ａに対向する位置において、接合部材４０ａは第一導線４１および第二導線４２が接合された主面と反対側の主面がヒータ部３２ａ側を向くように配置されている。
【００２０】
次に、前記構成に係るホットウオール形熱処理装置を使用したＩＣの製造方法の熱処理工程を説明する。
【００２１】
図１に示されているように、複数枚のウエハ１を整列保持したボート２１はシールキャップ２０の上にウエハ１群が並んだ方向が垂直になる状態で載置され、ボートエレベータによって差し上げられて炉口１５から処理室１４に搬入（ボートローディング）されて行き、シールキャップ２０に支持されたままの状態で処理室１４に存置される。
【００２２】
プロセスチューブ１１の内部が排気管１７によって排気されるとともに、プロセスチューブ１１の内部がヒータ３２の各ヒータ部３２ａ〜３２ｅによって温度コントローラ３３のシーケンス制御の目標温度（例えば、６００〜１２００℃）に加熱される。この際、ヒータ３２の各ヒータ部３２ａ〜３２ｅの加熱によるプロセスチューブ１１の内部の実際の上昇温度と、各ヒータ部３２ａ〜３２ｅのシーケンス制御の目標温度との誤差は、各熱電対３５ａ〜３５ｅの測温結果に基づくフィードバック制御によってそれぞれ補正される。
【００２３】
ここで、熱電対は二つの異なる材質の導線によって形成された閉回路において両端の接合部に温度差が生じると熱起電力が発生するゼーベック効果を利用した温度計測手段であり、熱電対の一方の端部（以下、基準部という。）の温度が既知である状態で、他方の端部（以下、検温部という。）を検温対象の温度に馴染ませ、この時に発生する熱起電力によって基準部と検温部との温度差を求め、この温度差の値に基準部の温度を加算することにより、検温部の温度を求めるようになっている。そして、検温部が検温対象の温度に馴染んでいる場合には、求めた検温部の温度を検温対象の温度として扱うことができるが、検温部が検温対象の温度状態に馴染んでいない場合には、求めた検温部の温度を検温対象の温度として扱うことはできない。特に、検温対象の温度状態が変化している状態で、検温部がその変化に迅速に馴染まない場合には、正確な温度を計測することはできない。検温部が検温対象の温度に馴染むとは、検温部と検温対象との間における熱の移動が安定している状態を指すが、その安定する状態に至るまでの過程において、検温部と検温対象との伝熱に寄与する面積とその熱容量との影響は大きい。以下、これについて説明する。
一般に、熱の移動は輻射、対流および伝導の三通りの伝熱形態による。ここで、他の条件が同じであれば、いずれの伝熱形態においても、伝熱に寄与する面積と移動熱量とは比例する。このことは、熱電対の測温において、検温部の検温対象との間の伝熱に寄与する面積が大きくなれば、検温部に移動する熱量が増大することを意味している。また、検温部に一定の熱量が与えられている場合には、温度変化速度が検温部の熱容量に反比例する関係がある。このことは、検温部の熱容量が小さくなるほど、温度変化速度が速くなることを意味している。以上のことにより、検温部が検温対象の温度状態に速く馴染むようにするには、検温対象との伝熱に寄与する面積を大きくすることや、熱容量を小さくすることが有効である。つまり、検温部の検温対象との伝熱に寄与する面積に対する検温部の熱量の比（以下、熱容量／面積という。）が小さいほど、熱電対の応答が速いことになる。また、熱容量は体積に比例することから、検温部の検温対象との伝熱に寄与する面積に対する検温部の体積の比（以下、体積／面積という。）についても同様のことが言える。
さらに、検温部の体積／面積は、その形状に依存性がある。図３（ａ）に示された球状の検温部３９の場合には、検温部３９の体積／面積は、中空部の無い立体の中で最も小さい。図３（ｂ）は球体の体積／面積（表面積）のグラフを示している。このグラフによれば、面積を増加させると、体積／面積は大きくなり、極限で無限大となる。そして、検温部３９の検温対象との伝熱に寄与する面積を球体の表面積と仮定すると、検温部３９の寸法を小さくし、面積を小さくするほど、熱電対の応答性が向上することになる。
ここまでは検温部について述べて来たが、検温部には一対の導線が接合されているために、検温部は一対の導線から熱的な影響を受けている。一対の導線の検温部の近傍にある部分は検温部と同じ温度環境下にあると看做せるが、検温部と一対の導線の形状や寸法が異なる場合には、検温部と同じような応答を示すとは限らない。図３（ａ）に示された熱電対の検温部３９は一対の導線４１、４２の一端部同士を電気溶接によって形成された球体であるために、球体の検温部３９の直径は導線４１、４２の直径の数倍になる。但し、電気溶接によって形成されるために、導線の直径よりも極端に大きい直径を有する球体の検温部を形成することは困難である。故に、図３（ａ）に示された熱電対においては、一対の導線４１、４２の検温部３９の近傍にある部分の熱容量は検温部３９に対して無視できない大きさになる傾向がある。したがって、図３（ａ）に示された熱電対の検温部３９は一対の導線４１、４２から無視できないほどの熱的影響を受けてしまい、結果として、図３（ａ）に示された熱電対は正確な温度検出が困難になる。
【００２４】
これに対して、本実施の形態に係る各熱電対３５ａ〜３５ｅにおいては、図２（ｂ）に示されているように、第一導線４１および第二導線４２が第一導線４１と同質の材料によって円板形状に形成された接合部材４０ａ〜４０ｅに接合されていることにより、一対の導線からの熱的影響を殆ど受けないために、各熱電対３５ａ〜３５ｅは温度を正確に計測することができる。
以下、本実施の形態に係る熱電対においての導線からの熱的影響について説明する。図２（ｂ）に示されているように、円板形状に形成された接合部材４０には半径および厚さの寸法要素がある。図４は厚さを不変とした上で面積を変化させた場合の接合部材の体積／面積のグラフを示している。この場合においても、体積／面積は面積を増加させるに従って大きくなる。しかし、球体であれば極限において無限大となるところ、円板形状に形成された接合部材では極限において厚さの半値に収束する。ここで、接合部材の検温対象との伝熱に寄与する面積を接合部材の表面積と仮定すると、接合部材の厚み以外の寸法を変化させて表面積を小さくするほど検温対象の温度状態に馴染み易くなり、他方、表面積を次第に大きくしていっても検温対象の温度状態への馴染み易さは変わらなくなる。ここで、図２（ｂ）に示されているように、接合部材４０に形成された検温部３９は第一導線４１および第二導線４２から熱的な影響を受ける。他方、検温部３９は接合部材４０に形成されているので、検温部３９は接合部材４０からも熱的な影響を受ける。ここで、接合部材の検温対象との伝熱に寄与する面積を接合部材の表面積と仮定する場合には、接合部材の厚み以外の寸法を大きくして表面積と体積とを大きくすることにより、接合部材４０の熱容量は第一導線４１および第二導線４２の検温部の近傍にある部分の熱容量を無視できる程度まで大きく増加することができ、したがって、接合部材４０およびそれに形成された検温部３９に対して、第一導線４１および第二導線４２の検温部の近傍にある部分が与える熱的影響を低減することができる。そして、この接合部材４０においては厚み以外の寸法を大きくして表面積と体積とを大きくしても検温対象の温度状態に対する馴染み易さへの影響は小さい。したがって、本実施の形態に係る熱電対３５ａ〜３５ｅにおいては、検温対象の温度を正確に計測することができる。
【００２５】
以上の通り、本実施の形態においては、各熱電対３５ａ〜３５ｅは各検温対象である各ヒータ部３２ａ〜３２ｅの温度変化を正確に計測するので、各熱電対３５ａ〜３５ｅの測温結果に基づいて各ヒータ部３２ａ〜３２ｅをフィードバック制御する温度コントローラ３３は、ウエハ１の現在の実際の温度に基づいて各ヒータ部３２ａ〜３２ｅを良好な応答性をもってフィードバック制御することになる。
【００２６】
以上の温度制御によって処理室１４の全体が予め設定された処理温度に安定すると、処理ガスが処理室１４へガス導入管１９から導入される。処理室１４に導入された処理ガスは処理室１４を上昇した後にインナチューブ１２の上端開口から排気路１８へ流れ込み、排気路１８を通じて排気管１７から排気される。処理ガスは処理室１４を流れる際に、ウエハ１群に接触することによりウエハ１の表面に熱処理を施す。
【００２７】
熱処理がウエハ１群に実施されて予め設定された熱処理時間が経過すると、ヒータ部３２ａ〜３２ｅの加熱作用が温度コントローラ３３のシーケンス制御によって停止されて、プロセスチューブ１１の内部の温度が予め設定されたスタンバイ温度（例えば、処理温度よりも１５０℃〜３００℃低い温度）に降下されて行く。この際においても、ヒータ３２の各ヒータ部３２ａ〜３２ｅによるプロセスチューブ１１の内部の実際の下降温度と、各ヒータ部３２ａ〜３２ｅのシーケンス制御の目標温度との誤差は、各熱電対３５ａ〜３５ｅの測温結果に基づくフィードバック制御によってそれぞれ補正される。ここでも、各熱電対３５ａ〜３５ｅは温度変化を正確に計測するため、温度コントローラ３３はウエハ１の現在の実際の温度に基づいて各ヒータ部３２ａ〜３２ｅを良好な応答性をもってフィードバック制御する。
【００２８】
そして、予め設定されたスタンバイ温度になるか、または、予め設定された降温時間が経過すると、シールキャップ２０が下降されて炉口１５が開口されるとともに、ボート２１に保持された状態でウエハ１群が炉口１５からプロセスチューブ１１の外部に搬出（ボートアンローディング）される。
【００２９】
以上の作用が繰り返されることにより、ホットウオール形熱処理装置による熱処理がウエハ１にバッチ処理されて行く。
【００３０】
前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。
【００３１】
1) 熱起電力特性が熱電対の一対の導線の一方と同等または近似した接合部材に熱電対の一対の導線を接合することにより、熱電対は温度変化を正確に計測することができるため、熱電対の測温結果に基づいてヒータをフィードバック制御する温度コントローラはウエハの現在の実際の温度に基づいてヒータを良好な応答性をもってフィードバック制御することができ、その結果、ホットウオール形熱処理装置は熱処理を適正に実行することができる。
【００３２】
2) 接合部材を一方の導線と同質の材料によって形成することにより、従来の熱電対と同質の材料によって熱電対の性能を向上させることができるので、熱電対の寿命等において従来の熱電対と同等の性能や信頼性を期待することができ、また、使用雰囲気についても従来と同様の条件を適用することができる。
【００３３】
3) 接合部材への一対の導線を電気溶接によって接合することにより、従来の熱電対と同等の接合強度を得ることができる。
【００３４】
図５は本発明の他の実施の形態である枚葉式ホットウオール形熱処理装置を示す正面断面図、図６は平面断面図である。
【００３５】
本実施の形態においては、本発明に係る基板処理装置は、ＩＣの製造方法における熱処理工程を実施する枚葉式ホットウオール形熱処理装置として構成されている。
【００３６】
図５および図６に示されているように、枚葉式ホットウオール形熱処理装置５０はウエハ１を収容可能な平面視が長方形の処理室５２を構成したプロセスチューブ５１を備えており、プロセスチューブ５１は石英ガラスまたは炭化シリコンが使用されて高さの低い直方体形状に形成されて、筐体（図示せず）に水平に支持されている。プロセスチューブ５１の四枚の側壁のうち互いに正対する一対の側壁は開口されており、両開口には炉口フランジ５３と炉端フランジ５４とがそれぞれ固定されている。炉口フランジ５３にはウエハ１を処理室５２に搬入搬出するための炉口５５が開設されており、炉口５５はゲートバルブ５６によって開閉されるようになっている。炉口フランジ５３には処理ガスを導入するためのガス導入管５７が炉口５５に連通するように接続されており、炉端フランジ５４には処理室５２を排気するための排気管５８が接続されている。炉端フランジ５４はキャップ５４ａによって閉塞されている。つまり、ガス導入管５７から供給された処理ガスは処理室５２を流れて、排気管５８によって排気されるようになっている。処理室５２の底面にはウエハ置き台５９が載置されており、ウエハ置き台５９はウエハ１を一枚ずつ水平に保持するように構成されている。プロセスチューブ５１の外側にはヒータ６０が処理室５２を均一または所定の温度分布に加熱するように敷設されており、ヒータ６０は温度コントローラ６１によってシーケンス制御およびフィードバック制御されるようになっている。
【００３７】
図６に示されているように、炉端フランジ５４のキャップ５４ａには三本の保護管６２ａ、６２ｂ、６２ｃが水平面で隣合うように並べられてそれぞれ水平方向に挿入されて固定されており、三本の保護管６２ａ、６２ｂ、６２ｃの挿入側先端部はウエハ置き台５９に保持されたウエハ１の真下において、ウエハ１の周辺部の三箇所にそれぞれ位置するようになっている。両端の保護管６２ａ、６２ｂには二本の熱電対６３ａ、６３ｂが一本宛それぞれ封入されており、中央の保護管６２ｃには三本の熱電対６３ｃ、６３ｄ、６３ｅが纏めて封入されている。五本の熱電対６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄ、６３ｅは温度コントローラ６１にそれぞれ接続されており、各熱電対６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄ、６３ｅは温度計測結果を温度コントローラ６１にそれぞれ送信するようになっている。温度コントローラ６１は各熱電対６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄ、６３ｅからの計測温度に基づいてヒータ６０をフィードバック制御するようになっている。すなわち、温度コントローラ６１はヒータ６０の目標温度と各熱電対６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄ、６３ｅの計測温度との誤差を求めて、誤差がある場合には誤差を解消させるフィードバック制御を実行するようになっている。
【００３８】
図６に示されているように、三本の保護管６２ａ、６２ｂ、６２ｃには五つの接合部材６５ａ、６５ｂ、６５ｃ、６５ｄ、６５ｅが、ウエハ１の中心とその中心を起点とする十字形のウエハ１の周辺部における四つの交差点とにそれぞれ対向するように配置されており、五つの接合部材６５ａ、６５ｂ、６５ｃ、６５ｄ、６５ｅには五本の熱電対６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄ、６３ｅの検温部側端部６４ａ、６４ｂ、６４ｃ、６４ｄ、６４ｅがそれぞれ固定されている。熱電対と接合部材との関係や固定構造は前記実施の形態と同様であるので詳細な説明は省略する。
【００３９】
次に、前記構成に係る枚葉式ホットウオール形熱処理装置を使用した場合の本発明の一実施の形態であるＩＣの製造方法の熱処理工程を説明する。
【００４０】
被処理物であるウエハ１はウエハ移載装置（図示せず）によってハンドリングされて処理室５２へ炉口５５から搬入され、図５および図６に示されているように、ウエハ置き台５９の上に載置される。
【００４１】
炉口５５がゲートバルブ５６によって閉じられた後に、処理室５２が排気管５８によって排気されるとともに、ヒータ６０によって温度コントローラ６１のシーケンス制御の目標温度（例えば、６００〜１２００℃）に加熱される。この際、ヒータ６０の加熱による処理室５２の内部の実際の上昇温度とヒータ６０のシーケンス制御の目標温度との誤差は、各熱電対６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄ、６３ｅの測温結果に基づくフィードバック制御によってそれぞれ補正される。
【００４２】
本実施の形態においても、各接合部材６５ａ〜６５ｅの熱起電力特性が第一導線のそれと同等または近似していることにより、各接合部材６５ａ〜６５ｅの温度はウエハ１の温度変化に良好な応答性をもって追従する。したがって、各熱電対６３ａ〜６３ｅは各接合部材６５ａ〜６５ｅの温度変化を良好な応答性をもって追従することによって、ウエハ１の温度変化を良好な応答性をもって追従して計測することになる。つまり、各熱電対６３ａ〜６３ｅの測温結果に基づいてヒータ６０をフィードバック制御する温度コントローラ６１は、ウエハ１の現在の実際の温度に基づいてヒータ６０を良好な応答性をもってフィードバック制御することになる。
【００４３】
以上の温度制御によって処理室５２の全体が予め設定された処理温度に安定すると、処理ガスが処理室５２へガス導入管５７から導入される。処理室５２に導入された処理ガスは処理室５２を流下した後に排気管５８から排気される。処理ガスは処理室５２を流れる際に、ウエハ１群に接触することによりウエハ１の表面に熱処理を施す。
【００４４】
熱処理がウエハ１群に実施されて予め設定された熱処理時間が経過すると、ヒータ６０の加熱作用が温度コントローラ６１のシーケンス制御によって停止されて、処理室５２の温度が予め設定されたスタンバイ温度（例えば、処理温度よりも１５０℃〜３００℃低い温度）に降温されて行く。
【００４５】
そして、予め設定されたスタンバイ温度になるか、または、予め設定された降温時間が経過すると、炉口５５がゲートバルブ５６によって開口され、ウエハ１がウエハ置き台５９からウエハ移載装置によってピックアップされ処理室５２の外部に搬出される。
【００４６】
以上の作用が繰り返されることにより、枚葉式ホットウオール形熱処理装置５０による熱処理がウエハ１に枚葉処理されて行く。本実施の形態における効果は、前記実施の形態と同様である。
【００４７】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。
【００４８】
例えば、接合部材は円板形状に形成するに限らず、多角形の平板形状等に形成してもよい。特に、検温対象と熱電対の間の熱移動が専ら輻射による場合には、接合部材の形状を調整して形態係数を大きくすることにより、熱移動量を大きくすることができるので、熱電対の応答性を向上させるためには有効である。さらに、接合部材の検温対象と伝熱に寄与する面にサンドブラスト等を施して表面に凹凸を設けることにより、表面積を増大してもよい。
【００４９】
接合部材の厚さを極薄く設定した場合には、導線の電気溶接に際して、無視できない厚さの不均一が発生したり、孔が開いたりすることもあり得るが、厚めの接合部材に導線を電気溶接した後に、接合部材をプレス加工や切削加工等によって薄く仕上げる方法により、これらの発生を未然に防止することができる。
【００５０】
熱電対の一方の導線と接合部材との接合手段としては、電気溶接を使用するに限らず、圧接法や接着法等を使用してもよい。
【００５１】
熱電対の一対の導線の検温部（熱接点）側を接合部材に接合するに限らず、基準部側をも接合部材に接合してもよい。
【００５２】
熱電対は処理室のウエハの近傍に配置するに限らず、インナチューブとアウタチューブとの間やプロセスチューブとヒータとの間に配置してもよい。また、熱電対はヒータを貫通してヒータ内に挿入してもよい。さらに、断熱材を貫通して、ヒータの外周部に位置するように挿入してもよい。
【００５３】
熱処理は酸化処理や拡散処理および拡散だけでなくイオン打ち込み後のキャリア活性化や平坦化のためのリフローおよびアニール処理等に限らず、成膜処理等の熱処理であってもよい。
【００５４】
被処理物はウエハに限らず、ホトマスクやプリント配線基板、液晶パネル、光ディスクおよび磁気ディスク等であってもよい。
【００５５】
本発明は、バッチ式縦形ホットウオール形熱処理装置および枚葉式ホットウオール形熱処理装置に限らず、バッチ式横形ホットウオール形熱処理装置や縦形および横形ホットウオール形減圧ＣＶＤ装置等の熱処理装置全般並びに基板処理装置全般に適用することができる。
【００５６】
【発明の効果】
本発明によれば、ヒータによる現在の実際の温度を適正に計測することによって温度制御を適正に実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態であるバッチ式縦形ホットウオール形熱処理装置を示す正面断面図である。
【図２】（ａ）は図１のａ部の詳細図であり、（ｂ）は熱電対の検温側端部を示す斜視図である。
【図３】体積／面積を説明するための図であり、（ａ）は球体の検温部と導線との接合を示す斜視図、（ｂ）は面積を変化させた場合の球体の体積／面積を示すグラフである。
【図４】本実施の形態に係る熱電対における体積／面積を説明するためグラフであり、厚さを不変として上で面積を変化させた場合の体積／面積を示している。
【図５】本発明の他の実施の形態である枚葉式ホットウオール形熱処理装置を示す正面断面図である。
【図６】その平面断面図である。
【符号の説明】
１…ウエハ（基板）、２…筐体、１０…ホットウオール形熱処理装置（バッチ式縦形ホットウオール形熱処理装置）、１１…プロセスチューブ、１２…インナチューブ、１３…アウタチューブ、１４…処理室、１５…炉口、１６…マニホールド、１７…排気管、１８…排気路、１９…ガス導入管、２０…シールキャップ、２１…ボート、２２、２３…端板、２４…保持部材、２５…保持溝、２６…断熱キャップ部、３１…断熱槽、３２…ヒータ、３２ａ〜３２ｅ…ヒータ部、３３…温度コントローラ、３４…保護管、３５ａ〜３５ｅ…熱電対、３６ａ〜３６ｅ…検温部側端部、３７…受信器、３８…電気配線、３９…検温部、４０、４０ａ〜４０ｅ…接合部材、４１…第一導線、４２…第二導線、５０…枚葉式ホットウオール形熱処理装置（熱処理装置、半導体製造）、５１…プロセスチューブ、５２…処理室、５３…炉口フランジ、５４…炉端フランジ、５４ａ…キャップ、５５…炉口、５６…ゲートバルブ、５７…ガス導入管、５８…排気管、５９…ウエハ置き台、６０…ヒータ、６１…温度コントローラ、６２ａ、６２ｂ、６２ｃ…保護管、６３ａ〜６３ｅ…熱電対、６４ａ〜６４ｅ…検温部側端部、６５ａ〜６５ｅ…接合部材。

Claims (3)

1. 基板を熱処理する処理室と、該処理室を加熱するヒータと、該ヒータまたは前記処理室の温度を測定する温度計測手段とを備え、
   該温度計測手段は、二つの異なる材質の一対の導線が、熱起電力特性が前記一対の導線のいずれか一方と同等または近似の材質で形成され、円板形状ないし多角形の平板形状で形成されている接合部材の主面にそれぞれ接合されており、
   前記接合部材は、表面積を増大するよう検温対象となる表面に凹凸が設けられていることを特徴とする基板処理装置。
2. 基板を熱処理する処理室と、該処理室を加熱するヒータとを備える基板処理装置に用いられる前記ヒータまたは前記処理室の温度を測定する温度計測手段であって、
   二つの異なる材質の一対の導線が、熱起電力特性が前記一対の導線のいずれか一方と同等または近似の材質で形成され、円板形状ないし多角形の平板形状で形成されている接合部材の主面にそれぞれ接合されており、
   前記接合部材は、表面積を増大するよう検温対象となる表面に凹凸が設けられていることを特徴とする温度計測手段。
3. 処理室へ基板を搬入する工程と、
   前記処理室をヒータで加熱し、二つの異なる材質の一対の導線が、熱起電力特性が前記一対の導線のいずれか一方と同等または近似の材質で形成され、円板形状ないし多角形の平板形状で形成されている接合部材の主面にそれぞれ接合されており、前記接合部材は、表面積を増大するよう検温対象となる表面に凹凸が設けられている温度計測手段にて、前記ヒータまたは前記処理室の温度を測定しつつ基板を熱処理する工程と、
   を有するＩＣの製造方法。

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