KR102101313B1 - 기판 처리 장치, 열전대 및 절연 부재 - Google Patents

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히데토 야마구치
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Abstract

본 발명은 반응관 내부에 설치하고 있던 열전대를 반응관 외부에 설치하는 구성을 제공한다. 반응관 내의 온도를 측정하는 측온부와, 상기 측온부를 구성하는 소선이 내부에 설치되는 본체부와, 상기 본체부의 적어도 상기 측온부의 근방에 설치되는 완충부를 구비하고, 상기 완충부를 통해서 상기 반응관과 접촉한 상태에서, 상기 반응관의 외측에 고정되도록 구성되어 있는 열전대가 제공된다.

Description

기판 처리 장치, 열전대 및 절연 부재{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, THERMOCOUPLE, AND INSULATION MEMBER}
본 발명은 기판 처리 장치, 열전대 및 절연 부재에 관한 것이다.
기판 처리 장치의 일례로서, 반도체 제조 장치가 있고, 또한 반도체 제조 장치의 일례로서, 종형 장치가 있는 것으로 알려져 있다. 이러한 종류의 기판 처리 장치로서, 반응관 내에, 기판(웨이퍼)을 다단으로 유지하는 기판 지지 부재로서의 보트를 갖고, 이 복수의 기판을 유지한 상태에서 반응관 내의 처리실에서 기판을 소정의 온도에서 처리하는 것이 있는 것으로 알려져 있다.
특허문헌 1은, 복수매의 웨이퍼가 보트에 유지되어, 반응관 내에 삽입된 상태에서, 반응관 내에 설치된 온도 검출 수단으로서의 온도 센서에서 검출되는 온도 정보에 기초하여 반응관 내의 온도가 소정의 온도로 유지되면서, 원료 가스가 반응관 내의 웨이퍼에 대하여 공급되어, 웨이퍼 상에 막이 형성되는 기술을 개시한다.
그러나, 상술한 특허문헌 1에 기재된 구성에서는, 성막이 행하여지는 반응실 내에 온도 센서를 설치하고 있기 때문에, 온도를 검출하는 부분을 보호하는 석영제의 보호관에도 성막되는 경우가 있다. 따라서, 열응력의 영향 등으로, 이 보호관이 파손되어, 파티클의 발생원이 되는 경우가 있다는 문제가 있었다.
일본 특허 공개 제2011-052319호 공보
본 발명의 목적은, 반응관 내부에 설치하고 있던 열전대를 반응관 외부에 설치하는 구성을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 형태에 의하면, 반응관 내의 온도를 측정하는 측온부와, 상기 측온부를 구성하는 소선이 내부에 설치되는 본체부와, 상기 본체부의 적어도 상기 측온부의 근방에 설치되는 완충부를 포함하고, 상기 완충부를 통해서 상기 반응관과 접촉한 상태에서, 상기 반응관의 외측에 고정되도록 구성되어 있는 열전대가 제공된다.
본 발명에 따른 기판 처리 장치에 의하면, 열전대를 반응관 외부에 배치하는 구성이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에서 바람직하게 사용되는 기판 처리 장치의 종형 처리 로의 개략 구성도이며, 처리 로 부분의 종단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에서 바람직하게 사용되는 기판 처리 장치의 종형 처리 로의 일부 개략 구성도이며, 반응관의 횡단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에서 바람직하게 사용되는 기판 처리 장치의 컨트롤러의 개략 구성도이며, 컨트롤러의 제어계를 블록도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태에서 바람직하게 사용되는 기판 처리 장치의 반응관에 설치되는 열전대의 개략 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태에서 바람직하게 사용되는 열전대의 측온부를 확대한 상세도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 형태에서 바람직하게 사용되는 커버의 일 실시 형태를 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시 형태에서 바람직하게 사용되는 단열재의 일 실시 형태를 도시하는 도면이다.
도 8의 (a)는 본 발명의 제1 실시 형태에서 바람직하게 사용되는 반응관의 외측에 열전대를 설치하는 모습을 도시하는 개략도이다.
도 8의 (b)는 본 발명의 제1 실시 형태에서 바람직하게 사용되는 반응관의 외측에 열전대를 설치한 후의 보호 부재 내의 모습을 도시하는 개략도이다.
도 9는 본 발명의 실시 형태에서 바람직하게 사용되는 기판 처리 장치의 종형 처리 로의 개략 구성도이며, 반응관의 외측에 열전대를 설치한 경우의 처리 로 부분의 종단면도이다.
도 10은 본 발명의 실시 형태에서 바람직하게 사용되는 노구부에 열전대를 설치하는 모습을 도시하는 개략도이다.
도 11은 종래의 열전대를 반응관의 내측에 설치한 경우와 본 발명의 실시 형태에서 바람직하게 사용되는 열전대를 반응관의 외측에 설치한 경우의 온도 특성의 비교를 도시하는 개략도이다.
도 12의 (a)는 본 발명의 다른 실시 형태에서 바람직하게 사용되는 반응관의 외측에 열전대를 설치하는 모습을 도시하는 개략도이다.
도 12의 (b)는 본 발명의 다른 실시 형태에서 바람직하게 사용되는 반응관의 외측에 열전대를 설치한 후의 보호 부재 내의 모습을 도시하는 횡단면도이다.
도 13은 본 발명의 실시 형태에서 바람직하게 사용되는 보호관의 상세를 나타내는 도시 예이다.
도 14는 본 발명의 제2 실시 형태에서 바람직하게 사용되는 기판 처리 장치의 반응관에 설치되는 열전대의 개략 구성도이다.
도 15는 본 발명의 제2 실시 형태에서 바람직하게 사용되는 보호 부재의 일 실시 형태를 도시하는 도면이다.
도 16은 본 발명의 제3 실시 형태에서 바람직하게 사용되는 기판 처리 장치의 반응관에 설치되는 열전대의 개략 구성도이다.
도 17a는 본 발명의 제3 실시 형태에서 바람직하게 사용되는 천장부를 보호하는 보호 부재의 일 실시 형태를 도시하는 도면이다.
도 17b는 본 발명의 제3 실시 형태에서 바람직하게 사용되는 천장부를 보호하는 보호 부재를 설치한 후의 모습을 도시하는 개략 단면도이다.
도 18은 본 발명의 제3 실시 형태에서 바람직하게 사용되는 측벽부를 보호하는 보호 부재의 일 실시 형태를 도시하는 도면이다.
도 19a는 본 발명의 제4 실시 형태에서 바람직하게 사용되는 기판 처리 장치의 개략 구성도이며, 반응관의 외측에 열전대를 설치한 후의 모습을 도시하는 개략도이다.
도 19b는 본 발명의 제4 실시 형태에서 바람직하게 사용되는 기판 처리 장치의 개략 구성도이며, 반응관의 외측에 열전대를 설치하고, 또한 보호 부재로 덮은 후의 모습을 도시하는 개략도이다.
도 20은 본 발명의 실시 형태에서 바람직하게 사용되는 기판 처리 장치의 종형 처리 로의 개략 구성도이며, 열전대를 설치하는 위치(높이)의 개선을 행한 경우의 처리 로 부분의 종단면도이다.
도 21은 제2 실시 형태 및 제3 실시 형태에서 바람직하게 사용되는 열전대가 반응관에 설치된 상태를 도시하는 단면도이다.
도 22는 제2 실시 형태 및 제3 실시 형태에서 바람직하게 사용되는 열전대의 개략 구성도이며, 본체부와 보호관의 설치 상태를 나타내는 개관도이다.
도 23은 도 22의 A-A 단면도, 도 22의 B-B 단면도, 도 22의 C-C 단면도이다.
<본 발명의 제1 실시 형태>
이하, 본 발명의 제1 실시 형태에 대해서, 도 1, 도 2 등을 사용해서 설명한다. 본 발명에서의 기판 처리 장치는, 반도체 장치의 제조에 사용되는 반도체 제조 장치의 일례로서 구성되어 있는 것이다.
우선, 도 1에 도시한 바와 같이, 처리 로(202)는, 가열부(가열 기구)로서의 히터(207)를 갖는다. 히터(207)는 원통 형상이며, 도시하지 않지만 히터 소선과 단열재를 포함하는 구성이다. 히터(207)의 하부는, 유지판으로서의 히터 베이스(도시하지 않음)에 지지됨으로써 수직으로 설치된다. 또한, 히터(207)는, 처리 가스를 열로 활성화(여기)시키는 활성화 기구(여기부)로서도 기능한다.
히터(207)의 내측에는, 히터(207)와 동심원 형상으로 반응 용기(처리 용기)를 구성하는 단관 구조의 반응관(203)이 배치되어 있다. 반응관(203)은, 예를 들어 석영(SiO2) 또는 탄화 실리콘(SiC) 등의 내열성 재료로 형성되어 있다. 반응관(203)은 하단부가 개방되고, 상단부가 평탄 형상의 벽체로 폐색된 천장이 있는 형상으로 형성되어 있다. 반응관의 상단부(이후, 천장부라고도 함)는, 강도의 확보라는 관점에서 두껍게 구성되어 있다. 반응관(203)의 측벽은, 원통 형상으로 형성된 원통부(209)와, 원통부(209)의 외벽에 형성된 가스 공급 에리어(222)와 가스 배기 에리어(224)를 구비하고 있다. 반응관(203)의 원통부(209)의 내부에는, 처리실(201)이 형성되어 있다. 처리실(201)은, 기판으로서의 웨이퍼(200)를 처리 가능하게 구성되어 있다. 또한, 처리실(201)은, 웨이퍼(200)를 수평 자세로 수직 방향으로 다단으로 정렬한 상태에서 유지 가능한 보트(217)를 수용 가능하게 구성되어 있다.
가스 공급 에리어(222)는, 볼록부가 원통부(209)의 일측벽의 외측에 돌출되도록 형성되어 있다. 가스 공급 에리어(222)의 외벽은, 원통부(209)의 외벽의 일부로서의 일측벽의 외측에 원통부(209)의 외경보다도 크고, 원통부(209)와 동심원 형상으로 형성되어 있다. 가스 공급 에리어(222)는, 하단부가 개방되고, 상단부가 평탄 형상의 벽체로 폐색된 천장이 있는 형상으로 구성되어 있다. 가스 공급 에리어(222)는, 그 길이 방향(상하 방향)을 따라 후술하는 노즐(340a 내지 340c)이 수용되고, 가스 공급 에리어(222)와 원통부(209)와의 사이의 경계를 구성하는 벽체인 경계벽(254)에는 후술하는 가스 공급 슬릿(235)이 형성되어 있다. 경계벽(254)은, 원통부(209)의 일측벽이며, 그 외측면은, 가스 공급 에리어(222)에 면하는 측면 부분을 구성한다.
원통부(209)의 가스 공급 에리어(222)가 형성된 일측벽에 대향하는 타측벽에는, 가스 배기 에리어(224)가 형성된다. 가스 배기 에리어(224)는, 가스 공급 에리어(222)와의 사이에 처리실(201)의 웨이퍼(200)가 수용되는 영역이 개재하도록 배치되어 있다. 가스 배기 에리어(224)는, 볼록부가 원통부(209)의 가스 공급 에리어(222)가 형성된 일측벽에 대향하는 타측벽의 외측에 돌출되도록 형성되어 있다. 가스 배기 에리어(224)의 외벽은, 원통부(209)의 외벽의 일부로서의 타측벽의 외측에 원통부(209)의 외경보다도 크고, 원통부(209)와 동심원 형상으로 형성되어 있다. 가스 배기 에리어(224)는, 하단부와 상단부가 평탄 형상의 벽체로 폐색된 천장이 있는 형상으로 구성되어 있다. 가스 배기 에리어(224)와 원통부(209)와의 사이의 경계를 구성하는 벽체인 경계벽(252)에는 후술하는 가스 배기 슬릿(236)이 형성되어 있다. 경계벽(252)은 원통부(209)의 일부이며, 그 외측면은, 가스 배기 에리어(224)에 면하는 측면 부분을 구성한다.
반응관(203)의 하단은, 노구부로서의 원통체 형상의 매니폴드(226)에 의해 지지되어 있다. 매니폴드(226)는, 예를 들어 니켈 합금이나 스테인리스 등의 금속으로 형성되거나, 또는 석영(SiO2) 또는 탄화 실리콘(SiC) 등의 내열성 재료로 형성되어 있다. 매니폴드(226)의 상단부에는 플랜지가 형성되어 있고, 이 플랜지 상에 반응관(203)의 하단부를 설치해서 지지한다. 이 플랜지와 반응관(203)의 하단부와의 사이에는 O링 등의 기밀 부재(220)를 개재시켜서 반응관(203) 내를 기밀 상태로 하고 있다.
매니폴드(226)의 하단의 개구부에는, 시일 캡(219)이 O링 등의 기밀 부재(220)를 통해서 기밀하게 설치되어 있고, 반응관(203)의 하단의 개구부측, 즉 매니폴드(226)의 개구부를 기밀하게 막도록 되어 있다. 시일 캡(219)은, 예를 들어 니켈 합금이나 스테인리스 등의 금속으로 형성되고, 원반 형상으로 형성되어 있다. 시일 캡(219)은, 석영(SiO2) 또는 탄화 실리콘(SiC) 등의 내열성 재료로 그 외측을 덮도록 구성되어도 된다.
시일 캡(219) 상에는 보트(217)를 지지하는 보트 지지대(218)가 설치되어 있다. 보트 지지대(218)는, 예를 들어 석영이나 탄화 규소 등의 내열성 재료로 구성되어 단열부로서 기능함과 함께 보트를 지지하는 지지체로 되어 있다. 보트(217)는, 보트 지지대(218) 상에 세워 설치되어 있다. 보트(217)는, 예를 들어 석영이나 탄화 규소 등의 내열성 재료로 구성되어 있다. 보트(217)는, 도시하지 않은 보트 지지대에 고정된 저판과 그 상방에 배치된 천장판을 갖고 있으며, 저판과 천장판과의 사이에 복수개의 지주가 가설된 구성을 갖고 있다. 보트(217)에는, 복수매의 웨이퍼(200)가 유지되어 있다. 복수매의 웨이퍼(200)는, 서로 일정한 간격을 두면서 수평 자세를 유지하고, 또한 서로 중심을 정렬시킨 상태에서 반응관(203)의 관축 방향으로 다단으로 적재되어 보트(217)의 지주에 지지되어 있다.
시일 캡(219)의 처리실(201)과 반대측에는 보트를 회전시키는 보트 회전 기구(267)가 설치되어 있다. 보트 회전 기구(267)의 회전축은 시일 캡을 관통해서 보트 지지대(218)에 접속되어 있고, 보트 회전 기구(267)에 의해, 보트 지지대(218)를 통해서 보트(217)를 회전시킴으로써 웨이퍼(200)를 회전시킨다. 시일 캡(219)은, 반응관(203)의 외부에 설치된 승강 기구로서의 보트 엘리베이터(115)에 의해 수직 방향으로 승강되고, 이에 의해 보트(217)를 처리실(201) 내에 대하여 반입 반출하는 것이 가능하게 되어 있다.
매니폴드(226)에는, 노즐(340a 내지 340c)을 지지하는 노즐 지지부(350a 내지 350c)가, L자 형상으로 굴곡되어 매니폴드(226)를 관통하도록 해서 설치되어 있다. 여기에서는, 3개의 노즐 지지부(350a 내지 350c)가 설치되어 있다. 노즐 지지부(350a 내지 350c)는, 예를 들어 니켈 합금이나 스테인리스 등의 재료로 형성된다. 노즐 지지부(350a 내지 350c)의 반응관(203)측의 일단에는 반응관(203) 내에 가스를 공급하는 가스 공급관(310a 내지 310c)이 각각 접속되어 있다. 또한, 노즐 지지부(350a 내지 350c)의 타단에는 노즐(340a 내지 340c)이 각각 접속되어 있다. 노즐(340a 내지 340c)은, 예를 들어 석영 또는 SiC 등의 내열성 재료로 형성된다.
노즐(340a 내지 340c)은, 가스 공급 에리어(222) 내의 하부로부터 상부에, 그 길이 방향(상하 방향)을 따라 설치되어 있다. 노즐(340a 내지 340c)은, I자형의 롱 노즐로서 각각 구성되어 있다. 노즐(340a 내지 340c)의 측면에는, 가스를 공급하는 가스 공급 구멍(234a 내지 234c)이 각각 형성되어 있다. 가스 공급 구멍(234a 내지 234c)은, 각각 반응관(203)의 중심을 향하도록 개구되어 있다. 이와 같이, 가스 공급 에리어(222)에는, 3개의 노즐(340a 내지 340c)이 설치되어 있어, 처리실(201) 내에 복수 종류의 가스를 공급할 수 있도록 구성되어 있다.
이상의 처리 로(202)에서는, 뱃치 처리되는 복수매의 웨이퍼(200)가 보트(217)에 대하여 다단으로 적층된 상태에서, 보트(217)가 보트 지지대(218)에 의해 지지되면서 처리실(201)에 삽입되고, 히터(207)가 처리실(201)에 삽입된 웨이퍼(200)를 소정의 온도로 가열하도록 되어 있다.
가스 공급관(310a)에는, 상류 방향에서부터 순서대로, 제1 처리 가스를 공급하는 제1 처리 가스 공급원, 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(320a) 및 개폐 밸브인 밸브(330a)가 각각 설치되어 있다. 가스 공급관(310b)에는, 상류 방향에서부터 순서대로, 제2 처리 가스를 공급하는 제2 처리 가스 공급원, 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(320b) 및 개폐 밸브인 밸브(330b)가 각각 설치되어 있다. 가스 공급관(310c)에는, 상류 방향에서부터 순서대로, 제3 처리 가스를 공급하는 제3 처리 가스 공급원, 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(320c) 및 개폐 밸브인 밸브(330c)가 각각 설치되어 있다. 가스 공급관(310a 내지 310c)의 밸브(330a 내지 330c)보다도 하류측에는, 불활성 가스를 공급하는 가스 공급관(310d 내지 310f)이 각각 접속되어 있다. 가스 공급관(310d 내지 310f)에는, 상류 방향에서부터 순서대로, 유량 제어기(유량 제어부)인 MFC(320d 내지 320f) 및 개폐 밸브인 밸브(330d 내지 330f)가 각각 설치되어 있다.
주로, 가스 공급관(310a), MFC(320a), 밸브(330a)에 의해 제1 처리 가스 공급계가 구성된다. 제1 처리 가스 공급원, 노즐 지지부(350a), 노즐(340a)을 제1 처리 가스 공급계에 포함해서 생각해도 된다. 또한, 주로, 가스 공급관(310b), MFC(320b), 밸브(330b)에 의해 제2 처리 가스 공급계가 구성된다. 제2 처리 가스 공급원, 노즐 지지부(350b), 노즐(340b)을 제2 처리 가스 공급계에 포함해서 생각해도 된다. 또한, 주로, 가스 공급관(310c), MFC(320c), 밸브(330c)에 의해 제3 처리 가스 공급계가 구성된다. 제3 처리 가스 공급원, 노즐 지지부(350c), 노즐(340c)을 제3 처리 가스 공급계에 포함해서 생각해도 된다. 또한, 본 명세서에서, 처리 가스라는 말을 사용한 경우에는, 제1 처리 가스만을 포함하는 경우, 제2 처리 가스만을 포함하는 경우, 제3 처리 가스만을 포함하는 경우, 또는 그들 모두를 포함하는 경우가 있다. 또한, 처리 가스 공급계라는 말을 사용한 경우에는, 제1 처리 가스 공급계만을 포함하는 경우, 제2 처리 가스 공급계만을 포함하는 경우, 제3 처리 가스 공급계만을 포함하는 경우, 또는 그들 모두를 포함하는 경우가 있다.
가스 배기 에리어(224)의 하부에는 배기구(230)가 형성되어 있다. 배기구(230)는 배기관(232)에 접속되어 있다. 배기관(232)에는 처리실(201) 내의 압력을 검출하는 압력 검출기(압력 검출부)로서의 압력 센서(245) 및 압력 조정기(압력 조정부)로서의 APC(Auto Pressure Controller) 밸브(244)를 통해서 진공 배기 장치로서의 진공 펌프(246)가 접속되어 있고, 처리실(201) 내의 압력이 소정의 압력(진공도)으로 되도록 진공 배기할 수 있도록 구성되어 있다. 진공 펌프(246)의 하류측의 배기관(232)은 배기 가스 처리 장치(도시하지 않음) 등에 접속되어 있다. 또한, APC 밸브(244)는, 밸브를 개폐해서 처리실(201) 내의 진공 배기·진공 배기 정지를 할 수 있고, 또한 밸브 개방도를 조절해서 컨덕턴스를 조정하여 처리실(201) 내의 압력 조정을 할 수 있도록 되어 있는 개폐 밸브이다. 주로, 배기관(232), APC 밸브(244), 압력 센서(245)에 의해 배기계가 구성된다. 또한, 진공 펌프(246)도 배기계에 포함해도 된다.
도 2에 도시한 바와 같이, 반응관(203)의 외측에는 온도 검출기로서의 후술하는 온도 센서(1)(이후, 열전대라고도 함)가 설치되어 있고, 온도 센서(1)에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 히터(207)에의 공급 전력을 조정함으로써, 처리실(201)의 온도가 원하는 온도 분포로 되도록 구성되어 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 제어부(제어 수단)인 컨트롤러(280)는, CPU(Central Processing Unit)(121a), RAM(Random Access Memory)(121b), 기억 장치(121c), I/O 포트(121d)를 구비한 컴퓨터로서 구성되어 있다. RAM(121b), 기억 장치(121c), I/O 포트(121d)는 내부 버스(121e)를 통해서, CPU(121a)와 데이터 교환 가능하도록 구성되어 있다. 컨트롤러(280)에는, 예를 들어 터치 패널 등으로서 구성된 입출력 장치(122)가 접속되어 있다.
기억 장치(121c)는, 예를 들어 플래시 메모리, HDD(Hard Disk Drive) 등으로 구성되어 있다. 기억 장치(121c) 내에는, 기판 처리 장치의 동작을 제어하는 제어 프로그램이나, 후술하는 기판 처리의 수순이나 조건 등이 기재된 프로세스 레시피 등이, 판독 가능하게 저장되어 있다. 프로세스 레시피는, 후술하는 기판 처리 공정에서의 각 수순을 컨트롤러(280)에 실행시켜, 소정의 결과를 얻을 수 있도록 조합된 것으로, 프로그램으로서 기능한다. 이하, 이 프로세스 레시피나 제어 프로그램 등을 총칭하여, 간단히, 프로그램이라고도 한다. 본 명세서에서 프로그램이라는 말을 사용한 경우에는, 프로세스 레시피 단체만을 포함하는 경우, 제어 프로그램 단체만을 포함하는 경우, 또는, 그 양쪽을 포함하는 경우가 있다. RAM(121b)는, CPU(121a)에 의해 판독된 프로그램이나 데이터 등이 일시적으로 유지되는 메모리 영역(워크에리어)으로서 구성되어 있다.
I/O 포트(121d)는, 상술한 MFC(320a 내지 320f), 밸브(330a 내지 330f), 압력 센서(245), APC 밸브(244), 진공 펌프(246), 히터(207), 온도 센서(열전대)(1), 보트 회전 기구(267), 보트 엘리베이터(115) 등에 접속되어 있다.
CPU(121a)는, 기억 장치(121c)로부터 제어 프로그램을 판독해서 실행함과 함께, 입출력 장치(122)로부터의 조작 커맨드의 입력 등에 따라서 기억 장치(121c)로부터 프로세스 레시피를 판독하도록 구성되어 있다. CPU(121a)는, 판독한 프로세스 레시피의 내용을 따르도록, MFC(320a 내지 320f)에 의한 각종 가스의 유량 조정 동작, 밸브(330a 내지 330f)의 개폐 동작, APC 밸브(244)의 개폐 동작 및 압력 센서(245)에 기초하는 APC 밸브(244)에 의한 압력 조정 동작, 진공 펌프(246)의 기동 및 정지, 온도 센서(1)에 기초하는 히터(207)의 온도 조정 동작, 보트 회전 기구(267)에 의한 보트(217)의 회전 및 회전 속도 조절 동작, 보트 엘리베이터(115)에 의한 보트(217)의 승강 동작 등을 제어하도록 구성되어 있다.
컨트롤러(280)는, 외부 기억 장치(예를 들어, 자기 테이프, 플렉시블 디스크나 하드 디스크 등의 자기 디스크, CD나 DVD 등의 광 디스크, MO 등의 광자기 디스크, USB 메모리나 메모리 카드 등의 반도체 메모리)(123)에 저장된 상술한 프로그램을, 컴퓨터에 인스톨함으로써 구성할 수 있다. 기억 장치(121c)나 외부 기억 장치(123)는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성되어 있다. 이하, 이들을 총칭하여, 간단히, 기록 매체라고도 한다. 본 명세서에서 기록 매체라는 말을 사용한 경우에는, 기억 장치(121c) 단체만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(123) 단체만을 포함하는 경우, 또는, 그 양쪽을 포함하는 경우가 있다. 또한, 컴퓨터에의 프로그램의 제공은, 외부 기억 장치(123)를 사용하지 않고, 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 사용해서 행해도 된다.
이어서, 반응관(203)의 형상에 대하여, 도 1, 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 가스 공급 에리어(222) 및 가스 배기 에리어(224)의 내부에는, 각 에리어 내 공간을 복수의 공간으로 구획하는 내벽(248, 250)이 형성되어 있다. 내벽(248, 250)은 반응관(203)과 동일 재료로 형성되고, 예를 들어 석영(SiO2) 또는 탄화 실리콘(SiC) 등의 내열성 재료로 형성되어 있다. 여기에서는, 각각 2개의 내벽을 구비하고, 3개의 공간으로 구획되어 있다.
가스 공급 에리어(222) 내를 구획하는 2개의 내벽(248)은, 가스 공급 에리어(222)를 하단측으로부터 상단측에 이르기까지 구획하여, 각각 격리된 3개의 공간을 형성하도록 설치되어 있다. 가스 공급 에리어(222)의 각 공간에는, 노즐(340a 내지 340c)이 각각 설치되어 있다. 내벽(248)에 의해, 각 노즐(340a 내지 340c)은, 각각 독립된 공간 내에 설치되기 때문에, 각 노즐(340a 내지 340c)로부터 공급되는 처리 가스가 가스 공급 에리어(222) 내에서 혼합되는 것을 억제할 수 있다. 이와 같은 구성에 의해, 가스 공급 에리어(222) 내에서 처리 가스가 혼합되어 박막이 형성되거나, 부생성물이 생성되거나 하는 것을 억제할 수 있다. 바람직하게는, 내벽(248)은, 가스 공급 에리어(222)를 하단으로부터 상단에 이르기까지 구획하여, 각각 격리된 3개의 공간을 형성하도록 설치하면 된다.
가스 배기 에리어(224) 내를 구획하는 2개의 내벽(250)은, 가스 배기 에리어(224)를 하단측으로부터 상단측에 이르기까지 구획하여, 각각 격리된 3개의 공간을 형성하도록 설치되어 있다. 바람직하게는, 내벽(250)은, 가스 배기 에리어(224)를 하단측으로부터 상단에 이르기까지 구획하여, 각각 격리된 3개의 공간을 형성하도록 설치하면 된다. 바람직하게는, 가스 공급 에리어(222) 및 가스 배기 에리어(224)의 외벽의 외경은, 동일 치수로 하면, 히터(207)와의 사이의 데드 스페이스를 적게 할 수 있는 등의 장점이 있다. 또한, 바람직하게는, 가스 공급 에리어(222)와 가스 배기 에리어(224) 각각의 가스의 유로 단면적은 동일한 면적으로 한다. 또한, 바람직하게는, 가스 공급 에리어(222) 내의 각 공간의 가스 유로 단면적과, 가스 공급 에리어(222) 내의 각 공간에 대면하는 가스 배기 에리어(224) 내의 각 공간의 가스의 유로 단면적을 동일한 면적으로 한다.
가스 배기 에리어(224) 내의 내벽(250)은, 가스 배기 에리어(224)의 천장부의 상단으로부터 하단측의 배기구(230) 상단보다도 높은 위치까지 형성되어 있다. 가스 배기 에리어(224)의 하단측의 배기구(230) 상단보다도 높은 위치로부터 가스 배기 에리어(224)의 하단까지는, 1개의 공간으로서 구성되어 있다. 가스 배기 에리어(224)의 내벽(250)으로 구획된 각 공간을 유통한 가스는, 배기구(230)의 바로 앞의 1개의 공간에서 합류하여, 배기구(230)로부터 배기되도록 되어 있다.
가스 공급 에리어(222) 내의 내벽(248)은, 가스 공급 에리어(222)의 천장부로부터 반응관(203)의 하단부 상부까지 형성되어 있다. 구체적으로는, 내벽(248)의 하단은, 개구부의 상단보다도 하측까지 형성된다. 내벽(248)의 하단은, 반응관(203)의 하단부보다도 상측이며, 노즐 지지부(350a 내지 350c)의 상단부보다도 하측이 되는 영역으로서 형성되어 있다. 가스 공급 에리어(222) 내의 내벽(248)의 길이는, 반응관(203)의 길이보다도 짧고, 경계벽(254)의 길이보다도 길어지도록 구성되어 있다. 또한, 가스 공급 에리어(222) 내의 내벽(248)이, 가스 배기 에리어(224) 내의 내벽(250)보다도 더 길어지도록 구성되어 있다.
노즐(340a 내지 340c)의 가스 공급 구멍(234a 내지 234c)은, 각 가스 공급 슬릿(235)에 대하여 1개씩 대응하도록, 각 가스 공급 슬릿(235)의 세로 폭의 중앙 부분에 형성하면 된다. 예를 들어, 가스 공급 슬릿(235)이 25개 형성되어 있을 때는, 각각 25개의 가스 공급 구멍(234a 내지 234c)이 형성되면 된다. 즉, 가스 공급 슬릿(235)과 가스 공급 구멍(234a 내지 234c)은, 적재되는 웨이퍼(200)와 동일수 형성되면 된다. 이러한 슬릿 구성으로 함으로써, 웨이퍼(200) 상에 웨이퍼(200)에 평행한 처리 가스의 흐름을 형성할 수 있다.
또한, 가스 배기 에리어(224)에는 둘레 방향으로 길게 가스 배기 슬릿(236)이 형성되어 있기 때문에, 웨이퍼(200) 상을 흐르는 처리 가스의 흐름을 흐트리지 않고, 배기를 행할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 가스 배기 슬릿(236)을 가로로 길게 형성하고 있기 때문에, 배기측에 근접함에 따라서 집중된 처리 가스의 흐름이 형성되지 않고, 웨이퍼(200) 상에서 흐름을 정류하여, 균일하게 처리 가스를 공급하는 것이 가능하게 된다.
또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 제어용 열전대(제어용 TC)로서 사용되는 열전대(1)가, 반응관(203)(원통부(209))의 외측에 보호 부재로서의 커버(2)에 의해 설치되어 있다. 또한, 커버(2)는, 여기에서는 도시하지 않지만, 후술하는 석영 부재로 구성되어 있다. 본 실시 형태에서, 열전대(1)가, 처리실(201)의 외측에 설치되고, 가열부로서의 히터(207)와 대향하도록 설치된다. 따라서, 종래의 반응관(203) 내에 열전대(1)를 설치하고 있었을 때의 과제(온도 응답성의 지연)를 해결할 수 있고, 또한 본 실시 형태에서의 열전대(1)가, 반응관(203)과 커버(2)에 의해 고정되어 있으므로, 지진 등의 재해에 의해 열전대(1) 자신이 파손될 위험을 억제할 수 있다. 도 2에서는, 열전대(1)가 1개밖에 도시되어 있지 않지만, 열전대(1)를 복수개 설치하는 것이 가능하고, 또한 열전대(1)와 반응관(203)의 사이에 후술하는 완충 부재를 설치하는 것이 가능한 구성이다. 또한, 도 2의 열전대(1)는, 반응관(203)의 측벽에 설치되어 있지만, 후술하는 바와 같이, 열전대(1)는, 반응관(203)의 천장부에 설치되는 구성으로 해도 된다.
이어서, 도 4, 도 5, 도 13을 사용해서 온도 검출부로서의 열전대(1)에 대해 설명한다. 도 4에 도시한 바와 같이, 열전대(1)는, 반응관(203) 내의 온도를 측정하는 측온부(11(16))와, 측온부를 구성하는 열전대 소선(14)이 내부에 설치되는 본체부로서의 절연관(12)과, 온도 검출부의 하부에서 본체부(12)에 접속되고, 열전대 소선(14)을 보호하는 보호관(13)와, 소선(14)에 접속되고, 측온부에서 측정되는 온도를 취득하는 취득부로서의 커넥터(15)를 포함하는 구성으로 되어 있다. 또한, 본 발명에서 사용되는 열전대(1)는, 상술한 구성을 기본으로 한 구성이다.
종래의 파티클의 원인이 된 석영제의 보호관으로 전체를 덮지 않고, 측온부 부근은, 본체부로서의 절연관(12)(예를 들어, 알루미나제)으로 덮도록 구성하고 있다. 원통체 형상의 절연관(12)의 직경은, 4mm 내지 6mm 정도이다. 이 절연관(12)에는, 열전대 소선(14)을 통과시키기 위한 중공 구멍이 4군데 형성되어 있다. 이 중공 구멍에 열전대 소선(14)이 통과되고, 측온부로서의 열전대 소선(14)의 접점인 선단부(이후, 측온점이라고도 함)가 적어도 절연관(12)으로부터 돌출되도록 구성되어 있다. 이와 같이, 온도를 감지하는 측온부(11(16))를, 석영제의 보호관으로 덮지 않고, 직접 열에너지를 감지하기 쉽게 할 수 있다. 즉, 열전대(1)의 감도를 좋게 하고 있다. 또한, 이 측온부(11(16))는, 열전대 소선(14)의 선단에 설치되고, 본 실시 형태에서는, 제1 측온부로서의 열전대 선단 상측 존(11)과 제2 측온부로서의 열전대 선단 하측 존(16)의 2개의 존으로 나뉘어 있다.
구체적으로는, 도 5의 (a)에 도시한 바와 같이, 절연관(12)은, 그 선단 원주 방향의 일부가 절결된 절결부가 구성되어 있고, 이 절결부에 제1 측온부(11)가 배치되도록 구성되어 있다. 도 5의 (a)의 사선으로 나타내는 부분이 실질적으로 절결부에 상당한다. 이 절결부에는, 접착제로서의 알루미나 시멘트(17)가 제1 측온부(11)를 절연관(12)의 내벽에 접착하도록 깔려 채워져 있다. 즉, 알루미나 시멘트(17)의 접착력에 의해 제1 측온부(11)는 절연관(12)의 내벽에 고정되어 있다. 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이, 절연관(12)의 중복부에는, 그 중복부 원주 방향의 일부가 절결된 중복 절결부가 구성되어 있고, 이 중복 절결부에 제2 측온부(16)가 배치되도록 구성되어 있다. 도 5의 (b)의 사선으로 나타내는 부분이 실질적으로 중복 절결부에 상당한다. 이 중복 절결부에는, 알루미나 시멘트(17)가 제2 측온부(16)를 절연관(12)의 내벽에 접착하도록 깔려 채워져 있다. 즉, 알루미나 시멘트(17)의 접착력에 의해 제2 측온부(16)가 절연관(12)의 내벽에 고정되어 있다.
또한, 절연관(12)(열전대(1))의 하부에, 보호관(13)(예를 들어, 석영제)이 설치되어 있다. 이 보호관(13)은, 노구부(226)에 설치되게 된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 노구부(226)에 설치하기 위해서, 절연관(12)은 반응관(203)의 길이 방향으로 직선 형상으로 설치하는 한편, 보호관(13)을 L자형의 구성으로 하고 있다. 이렇게 구성하는 장점의 하나로서, 절연관(12)은, 재질이 알루미나 등의 굽힘 가공이 곤란한 것으로 구성되는 경우가 많기 때문에, 그 절연관(12) 대신에, 노구부(226) 부근에서 재질을 석영으로 한 보호관(13)을 구성함으로써 가공하기 쉬워진다. 보호관(13)은, 절연관(12)이 설치되는 일단측의 외경이, 타단측(절연관(12)이 설치되지 않는 일단측)의 외경보다도 작아지도록 형성되어 있다. 여기서, 도 13에 보호관(13)의 상세도를 나타낸다. 보호관(13)은, 절연관(12)과 접속되는 부분을 나타내는 접속부(13a)와, 절연관(12)과의 고정을 위해서 접착제로서의 알루미나 시멘트(17)가 도포되는 접착부(13b)와, 노구부(226)에 설치하기 위해서 L자형으로 가공되는 보호부(13c)의 3 부분으로 구성된다. 또한, 접속부(13a)의 내경은, 보호부(13c)의 내경보다 작아지도록 구성되어 있다. 즉, 보호관(13)은, 절연관(12)이 설치되는 일단측의 내경(접속부(13a)의 내경)이, 타단측(L형 형상 중 절연관(12)이 설치되지 않는 일단측)의 내경(보호부(13c)의 내경)보다도 작아지도록 형성되어 있다. 접속부(13a)의 내경은, 적어도 절연관(12)이 삽입되어서 설치되는 영역을 형성하도록, 실질적으로 동일한 크기의 내경으로 구성된다. 보호관(13)은, 절연관(12)이 설치되는 영역의 내경이 당해 영역 이외의 영역의 내경보다도 작아지도록 형성되어 있다. 또한, 보호관(13)은, 절연관(12)이 설치되는 영역의 외경이 당해 영역 이외의 영역의 외경보다도 작아지도록 형성되어 있다. 이에 의해, 보호관(13)(보호부(13c)) 내의 공간을 크게 할 수 있다. 열전대(1)는, 열팽창에 의해 길이 방향으로 신장되는 특성을 갖는데, 이 보호관(13)(보호부(13c)) 내의 공간에 의해, 여유가 생김으로써, 열전대(1)의 단선을 억제할 수 있다. 또한, 보호관(13)은, 절연관(12)이 설치되는 일단측의 중복부에 접착부(13b)로서의 개구 구멍이 형성되어 있다. 이 개구 구멍을 이용함으로써, 알루미나 시멘트(17)를 절연관(12)의 외벽과 접속(13a)의 내벽에 접착하도록 까는 것이 가능하게 된다. 이 알루미나 시멘트(17)를 깔아 채움으로써 절연관(12)을 확실하게 보호관(13)에 고정할 수 있다. 특히 온도 검출에 있어서, 측온부가 위치 어긋남 등을 일으키면, 처리실(201) 내의 온도 제어성에 악영향을 미치거나, 온도 재현성이 나빠지거나 해서, 웨이퍼(200)에 대하여 소정의 막을 형성할 수 없게 된다는 큰 문제를 일으키는 경향이 있는데, 이렇게 절연관(12)을 확실하게 보호관(13)에 고정함으로써, 그러한 문제의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 바람직하게는, 이 개구 구멍은, 보호관(13)의 L형의 타단측이 연장되는 측으로 개구됨으로써 알루미나 시멘트(17)를 깔아 채울 때의 작업성을 향상시킬 수 있다.
그리고, 열전대 소선(14)은, 노구부(226)의 외측에서 커넥터(15)에 접속되고, 커넥터(15)로부터 여기에서는 도시하지 않은 온도 컨트롤러에 온도 데이터가 출력된다. 또한, 바람직하게는, 이 보호관의 타단측, 즉, 커넥터(15)에 접속되는 측의 중복부에도 개구 구멍을 형성하고, 해당 개구 구멍을 이용하여, 알루미나 시멘트(17)가 열전대 소선(14)의 외벽과 보호관(13)의 내벽에 접착하도록 깔아 채우도록 구성해도 된다. 이렇게 함으로써, 열전대(1)의 열팽창에 대한 여유를 확보할 수 있음과 함께, 커넥터(15) 등이 고정되기 쉬워, 커넥터(15)가 어긋나버리거나, 열전대 소선(14)이 단선되어 버린다는 문제의 발생을 억제하는 것이 가능하게 된다.
측온부(11(16))가 설치되는 위치나 장소에 의한 차이 등으로, 외관상 구성이 상이한 경우가 있지만, 반응관(203)의 측벽에 설치되는 열전대(1)의 기본 구성은, 후술하는 제2 실시 형태 내지 제4 실시 형태에서 동일하다. 따라서, 이후, 열전대(1)의 구성이 동일한 경우에, 설명을 생략하는 경우가 있다.
도 6은, 본 실시 형태에서의 석영제의 커버(2)이다. 커버(2)의 상하단에는, 조임부(2a)가 설치되어 있다. 이 조임부(2a)의 폭은, 절연관(12)의 직경과 거의 동일한 정도이고, 이 조임부(2a)에 절연관(12)을 끼워 넣도록 구성되어 있다. 이에 의해, 열전대(1)의 위치 결정을 행할 수 있다. 또한, 열전대(1)를 고정할 때, 반원통 형상의 공간이 형성되도록 구성되어 있다. 이 반원통 형상의 공간 부분에는, 열전대(1) 외에, 후술하는 단열재(3)를 넣을 수 있도록 구성되어 있다. 이것은, 열전대(1)를 반응관(203)의 내로부터 밖으로 옮기면, 열전대(1)의 측온점(본 실시 형태에서는 측온부)이 히터 소선에 가까워지기 때문에, 승강온의 특성이 변화한다고 생각할 수 있으므로, 열전대(1)의 측온점이, 히터 소선으로부터의 열에너지를 받기 어렵게 하기 위하여, 커버(2)와 후술의 단열재(3)로 덮을 수 있는 구성으로 되어 있다.
도 7은 본 실시 형태에서 바람직하게 사용되는 단열재(3)의 일 실시 형태를 도시하는 도면이다. 히터(207)는, 복수의 영역(존)으로 분할되어 있기 때문에, 존마다 웨이퍼(200)에 부여하는 열량을 바꿀 필요가 있다. 그를 위해 단열재(3)의 두께를 존에 따라 상이하게 할 수 있도록 구성되어 있다. 단열재(3)를 두껍게 하면, 열전대(1)의 온도가 높아지기 어려워져, 히터(207)로부터의 출력은 커진다. 그 때문에, 히터(207)의 승온 특성이 높은 경우에는 단열재(3)가 없어도 된다. 웨이퍼(200)는, 히터(207)로부터의 복사열로 급격하게 승온하기 때문에, 단열재(3)로 승온 속도를 빠르게 하도록 조정하는 것이 불필요하기 때문이다.
단, 종형 장치에 있는 급냉 기구를 사용하는 경우, 반응관(203)과 커버(2)의 사이에 냉각 에어가 지나가고, 그 사이에 있는 열전대가 냉각 에어의 온도를 나타나게 되므로, 에어 제거를 위해 에어 흐름의 상류측에 단열재를 설치할 필요가 있다. 이것에 대해서는 후술한다.
이어서, 도 8을 사용하여, 반응관(203)에의 열전대(1)의 설치에 대해서 설명한다.
본 실시 형태에서, 열전대(1)는, 반응관(203)의 외측에 커버(2)를 사용해서 설치된다. 도 8에 도시한 바와 같이, 반응관(203)의 외측에 미리 준비된 핀(23)이 있고, 커버(2)에도 미리 핀(23)에 걸리도록 구멍(고정 구멍)이 준비되어 있다. 여기서, 핀(23)은 석영제이다. 구체적으로는, 핀(23) 및 커버(2)에 형성된 고정 구멍은 각각 4개 있고, 각각 핀(23)에 고정 구멍을 걸어서 4군데에서 고정하도록 구성되어 있다. 이러한 현수 구조로 한 것은, 제1 측온부(11) 및 제2 측온부(16)의 열전대 소선(14)이, 열에 의한 팽창 및 수축으로 단선되지 않도록 하기 위해서이다. 구체적으로는, 현수 구조를 취함으로써, 소선 열팽창의 신장 방향은 지면 방향에 한정되기 때문에, 신장의 변동이 없고 단선 리스크가 없기 때문이다. 또한, 본 실시 형태에서, 반응관(203)에 열전대(1)를 고정하는 제1 고정 지그로서, 커버(2), 핀(23)이 사용된다. 이 구조는, 후술하는 전체 커버(2)에 대해서도 마찬가지이다.
이어서, 핀(23)을 고정 구멍에 걸어서, 커버(2)를 반응관(203)에 현수하도록 고정한 후를 도시하는 도 8의 (b)로부터, 제1 측온부(11)(열전대 소선(14)의 선단)는, 커버(2)의 중심이 되도록 구성되어 있다. 마찬가지로, 도 8에서는 명확하게 되어 있지 않지만, 제2 측온부에 대해서도 커버(2)의 중심이 되도록 구성되어 있다. 여기서, 본 실시 형태에서, 측온부가 2군데이므로, 제1 고정 지그로서의 커버(2)도 동일한 개수(2개) 준비된다.
또한, 도 8에 도시한 바와 같이, 단열재(3)가, 커버(2)에 설치되는 원통 형상의 공간(석영 커버(2) 하부에)에 배치되어 있다. 이것은, 이 커버(2)에 대향해서 배치되어 있는 히터(207)를 냉각하는 냉각 매체에 의해, 열전대(1)가 영향을 받는 것을 억제하기 위해서이다. 구체적으로는, 급냉용의 냉각 매체가 히터(207)에 공급되면, 커버(2)는 현수 구조이기 때문에, 측온부로서의 제1 측온부(11)(제2 측온부(16))에도, 급냉용의 냉각 매체가 공급된다. 이 때문에, 반응관(203) 내의 온도를 검출하기 위한 제1 측온부(11)(제2 측온부(16))가, 냉각 매체의 온도에서 히터 제어하는 것을 생각할 수 있다. 따라서, 단열재(3)를 커버(2)의 하부에 설치함으로써, 이 냉각 매체에 의한 영향을 억제하여, 제1 측온부(11)(제2 측온부(16))의 오검지를 억제하도록 하고 있다. 또한, 제1 측온부(11)(제2 측온부(16))를 커버(2)의 중심에 위치하도록 구성하는 것도, 이 냉각 매체에 의한 영향을 고려하고 있다. 또한, 단열재(3)를 제1 고정 지그에 포함하도록 해도 된다.
도 9에 도시한 바와 같이, 종형 장치의 히터(207)는, 복수의 존으로 분할되어서 제어되고 있다. 따라서, 열전대(1)의 측온부(11(16))도 히터(207)의 존에 맞춘 수가 필요하다. 그러나, 본 실시 형태에서의 열전대(1)는, 구조상, 2존 분(2군데)의 측온부만 가지기 때문에, 2존 이상 있는 히터의 경우, 복수개의 열전대(1)가 설치된다. 예를 들어, 히터 존이 4개인 경우, 열전대(1)는 2개 설치되고, 5존인 경우, 열전대(1)는 3개 설치된다.
도 9에 도시한 바와 같이, 반응관(203)의 외측에 설치한 열전대(1)와 가열부로서의 히터(207)가 대향하도록 구성되어 있다. 히터(207)는, 4존(U존, CU존, CL존, L존)으로 각각 온도 제어 존이 나뉘어 있고, 각각의 존에 히터 열전대(24)가 설치되어 있다.
히터(207)는 반응관(203)을 둘러싸도록 배치되어 있고, 반응관(203) 내의 보트(217)에 적재된 복수매의 웨이퍼(200)를 소정의 온도로 가열한다.
도 10에 열전대(1)를 제2 고정 지그로서의 열전대를 설치하기 위한 지그(열전대 설치 지그)(4)에 의해, 노구부(226)에 설치하는 구성이 개시되어 있다. 지그(4)는 석영제이다. 이와 같이, 열전대(1)는, 제1 고정 지그와 제2 고정 지그에 의해, 반응관(203)과 노구부(226)를 포함하는 복수 개소에 설치되도록 구성되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 결과적으로 열전대(1)를 2점 이상에서 유지할 수 있기 때문에, 지진 등에 의한 파손될 위험성을 억제할 수 있다. 예를 들어, 지진 강도가 300Gal 상당에도 견딜 수 있는 강도를 갖는다.
도 11은, 처리 로(202) 내의 온도를 200℃부터 600℃까지 승온했을 때, 웨이퍼(200)의 표면에 설치한 열전대(웨이퍼)의 측온부, 반응관(203)의 외측에 설치한 본 실시 형태에서의 열전대(1)(외측 설치_TC)의 측온부, 반응관(203)의 내측에 설치한 종래의 열전대(내측 설치_TC)의 측온부가, 각각 측정하는 온도의 추이를 나타낸 그래프이다. 이 그래프는, 종축이 온도이며, 횡축이 시간이다.
본 실시 형태에서의 열전대(1)를 반응관(203)의 내측으로부터 외측으로 옮기면, 열전대(1)의 측온점이 히터 소선에 가까워지기 때문에 승강온의 특성이 변화한다. 그것은, 반응관(203)의 밖이라면, 히터(207)에 가까워, 반응관(203) 등에 의한 복사열의 감쇠가 적기 때문이다. 여기서, 승온 특성이 높은 히터의 경우, 반응관(203) 내의 열전대(1)보다 웨이퍼(200)의 온도의 승온 속도가 높은 것은 실험 등으로 이미 공지이다.
도 11에 도시한 바와 같이, 처리 로(202) 내의 온도를 200℃부터 600℃까지의 승온 시(측정 개시부터 약 8min까지)에 있어서의 웨이퍼(200)의 온도의 승온 특성과 열전대(1)를 반응관(203)의 밖에 설치했을 때의 온도의 승온 특성은 유사하지만, 한편, 열전대(1)를 반응관(203) 내에 설치했을 때의 온도 특성은, 하측으로 어긋나 있는 것을 알 수 있다. 이에 의해, 승온 특성이 높은 히터의 경우에는, 웨이퍼(200)의 승온 특성에 근접하기 때문에, 열전대(1)를 반응관(203)의 외측에 설치하는 것이 더 좋다는 것을 명확하게 알 수 있다.
도 11에 도시한 바와 같이, 600℃로 승온한 후의 온도 특성을 비교하면, 특히 웨이퍼(200)의 온도 특성과 반응관(203)의 외측에 설치한 열전대(1)(외측 설치_TC)의 온도 특성이 동일하다. 또한, 설정 온도(본 실시 형태에서 600℃)와의 오차를 확인하면, 명백하게 반응관(203)의 밖에 열전대(1)를 설치하는 것이 더 좋다는 것을 알 수 있다. 또한, 도 11에 의하면, 반응관(203)의 내측에 설치한 열전대(1)(내측 설치_TC)는, 온도를 측정해서 20min 경과해도, 설정 온도(600℃)에 달하고 있지 않은 것에 반해, 반응관(203)의 외측에 설치한 열전대(1)에서 측정된 온도는, 10min 후에는, 거의 설정 온도(600℃)에 수렴하고 있다.
이와 같이, 도 11에 도시한 바와 같이, 처리 로(202) 내의 온도를 200℃부터 600℃까지 승온했을 때, 웨이퍼(200)의 온도 특성과 본 실시 형태에서의 반응관(203)의 외측에 설치한 열전대(1)(외측 설치_TC)의 온도 특성은 유사하다. 특히, 600℃에 수렴하는 시간(온도 안정시)이 거의 동일하고, 600℃에 수렴시의 온도(또는 설정 온도와의 오차)도 거의 동일하다. 이것으로부터, 종래와 같이, 반응관(203)의 내측에 설치한 열전대(1)(내측 설치_TC)에서 온도를 검출한 경우와 비교해서, 예를 들어 기판 처리 공정에서, 대기 온도로부터 성막 온도에의 승온 공정, 또한 승온 후의 성막 온도에서 안정될 때까지의 시간 단축이 가능하기 때문에, 스루풋의 향상을 기대할 수 있다. 또한, 설정 온도(600℃) 수렴시의 온도도 거의 동일하므로, 기판의 품질의 향상도 기대할 수 있다.
이어서, 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 동작 개요에 대해서 설명한다. 또한, 기판 처리 장치는, 컨트롤러(280)에 의해 제어되는 것이다.
소정 매수의 웨이퍼(200)가 적재된 보트(217)가 반응관(203) 내에 삽입되고, 시일 캡(219)에 의해, 반응관(203)이 기밀하게 폐색된다. 기밀하게 폐색된 반응관(203) 내에서는, 웨이퍼(200)가 가열되어서 소정의 온도로 유지됨과 함께, 처리 가스가 반응관(203) 내에 공급되어, 웨이퍼(200)에 가열 등의 열처리가 이루어진다.
열처리로서, 예를 들어 본 실시 형태에서의 성막 처리에서는, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 HCDS 가스를 공급하는 공정과, 처리실(201) 내로부터 HCDS 가스(잔류 가스)를 제거하는 공정과, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 NH3 가스를 공급하는 공정과, 처리실(201) 내로부터 NH3 가스(잔류 가스)를 제거하는 공정을 비동시로 행하는 사이클을 소정 횟수(1회 이상) 행함으로써, 웨이퍼(200) 상에 SiN막을 형성한다. 처리 조건은, 예를 들어 하기와 같다.
웨이퍼(200)의 온도: 100 내지 700℃(바람직하게는 200 내지 630℃, 본 실시 형태에서는 600℃)
처리실 내 압력: 1 내지 4000Pa(바람직하게는 10 내지 1332Pa)
HCDS 가스 공급 유량: 1 내지 2000sccm(바람직하게는 1 내지 500sccm)
NH3 가스 공급 유량: 100 내지 10000sccm
N2 가스 공급 유량: 100 내지 10000sccm
SiN막의 막 두께: 0.2 내지 10nm
본 명세서에서는, 이 성막 시퀀스를, 편의상, 이하와 같이 나타내는 경우도 있다. 또한, 이하의 변형예나 다른 실시 형태의 설명에서도, 마찬가지의 표기를 사용하는 것으로 한다.
(HCDS→NH3)×n ⇒ SiN
또한, 본 명세서에서 「기판」이라는 말을 사용한 경우도, 「웨이퍼」라는 말을 사용한 경우와 동의이다.
(웨이퍼 차지 및 보트 로드)
복수매의 웨이퍼(200)가 보트(217)에 장전(웨이퍼 차지)되면, 보트(217)는 보트 엘리베이터에 의해 처리실(201) 내에 반입(보트 로드)된다. 이때, 시일 캡(219)은, O링을 통해서 반응관(203)의 하단을 기밀하게 폐색(시일)한 상태가 된다.
(압력 조정 및 온도 조정)
처리실(201) 내, 즉, 웨이퍼(200)가 존재하는 공간이 소정의 압력(진공도)으로 되도록, 진공 펌프(246)에 의해 진공으로 배기된다. 이때, 처리실(201) 내의 압력은, 압력 센서(245)에서 측정되고, 이 측정된 압력 정보에 기초하여 APC 밸브(244)가 피드백 제어된다. 진공 펌프(246)는, 적어도 웨이퍼(200)에 대한 처리가 종료될 때까지의 동안에는 항상 작동시킨 상태를 유지한다.
또한, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)가 소정의 온도로 되도록, 히터(207)에 의해 가열된다. 이때, 처리실(201)이 소정의 온도 분포가 되도록, 온도 센서(1)가 검출한 온도 정보에 기초하여 히터(207)에의 통전 상태가 피드백 제어된다. 히터(207)에 의한 처리실(201) 내의 가열은, 적어도 웨이퍼(200)에 대한 처리가 종료될 때까지의 동안에는 계속해서 행하여진다.
또한, 회전 기구(267)에 의한 보트(217) 및 웨이퍼(200)의 회전을 개시한다. 회전 기구(267)에 의해 보트(217)가 회전됨으로써, 웨이퍼(200)가 회전된다. 회전 기구(267)에 의한 보트(217) 및 웨이퍼(200)의 회전은, 적어도, 웨이퍼(200)에 대한 처리가 종료될 때까지의 동안에는 계속해서 행하여진다.
(성막 처리)
처리실(201)의 온도가 미리 설정된 처리 온도로 안정되면, 다음의 2개의 스텝, 즉, 스텝 1 내지 2를 순차적으로 실행한다.
[스텝 1]
이 스텝에서는, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 HCDS 가스를 공급한다.
밸브(330b, 330e)를 개방하여, 가스 공급관(310b) 내에 HCDS 가스를 흘린다. HCDS 가스는, MFC에 의해 유량 조정되어, 노즐(340b)을 통해서 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(232)으로부터 배기된다. 이때, 웨이퍼(200)에 대하여 HCDS 가스가 공급되게 된다. 이때, 동시에 밸브(330a 및 330c)를 개방하여, 가스 공급관(310a 및 310c) 내에 N2 가스를 흘린다. N2 가스는, MFC에 의해 유량 조정되어, HCDS 가스와 함께 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(232)으로부터 배기된다. 웨이퍼(200)에 대하여 HCDS 가스를 공급함으로써, 웨이퍼(200)의 최표면 상에 제1층으로서, 실리콘(Si) 함유층이 형성된다.
제1층이 형성된 후, 밸브(330b)를 폐쇄하여, HCDS 가스의 공급을 정지한다. 이때, APC 밸브(244)는 개방한 상태 그대로 두고, 진공 펌프(246)에 의해 처리실(201) 내를 진공 배기하여, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 제1층의 형성에 기여한 후의 HCDS 가스를 처리실(201) 내로부터 배출한다. 이때, 밸브(330a 및 330c)를 개방한 상태로 두고, N2 가스의 처리실(201) 내에의 공급을 유지한다. N2 가스는 퍼지 가스로서 작용하고, 이에 의해, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스를 처리실(201) 내로부터 배출하는 효과를 높일 수 있다.
이때, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스를 완전히 배출하지 않아도 되고, 처리실(201) 내를 완전히 퍼지하지 않아도 된다. 처리실(18) 내에 잔류하는 가스가 미량이면, 그 후에 행하여지는 스텝 2에서 악영향이 발생하지는 않는다. 처리실(201) 내에 공급하는 N2 가스의 유량도 대유량으로 할 필요는 없고, 예를 들어 반응관(203)(처리실(201))의 용적과 동일 정도의 양의 N2 가스를 공급함으로써, 스텝 2에서 악영향이 발생하지 않을 정도의 퍼지를 행할 수 있다. 이와 같이, 처리실(201) 내를 완전히 퍼지하지 않음으로써, 퍼지 시간을 단축하여, 스루풋을 향상시킬 수 있다. N2 가스의 소비도 필요 최소한으로 억제하는 것이 가능하게 된다.
[스텝 2]
스텝 1이 종료된 후, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200), 즉, 웨이퍼(200) 상에 형성된 제1층에 대하여 NH3 가스를 공급한다. NH3 가스는 열로 활성화되어서 웨이퍼(200)에 대하여 공급되게 된다.
이 스텝에서는, 밸브(330a, 330d)의 개폐 제어를, 스텝 1에서의 밸브(330b, 330e)의 개폐 제어와 마찬가지의 수순으로 행한다. NH3 가스는, MFC에 의해 유량 조정되어, 노즐(340a)을 통해서 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(232)으로부터 배기된다. 이때, 웨이퍼(200)에 대하여 NH3 가스가 공급되게 된다. 웨이퍼(200)에 대하여 공급된 NH3 가스는, 스텝 1에서 웨이퍼(200) 상에 형성된 제1층, 즉 Si 함유층의 적어도 일부와 반응한다. 이에 의해 제1층은, 논 플라즈마로 열적으로 질화되어, Si 및 N을 포함하는 제2층, 즉, 실리콘 질화층(SiN층)으로 변화된다(개질된다). 또한, 이때, 플라즈마 여기시킨 NH3 가스를 웨이퍼(200)에 대하여 공급하여, 제1층을 플라즈마 질화함으로써, 제1층을 제2층(SiN층)으로 변화시키도록 해도 된다.
제2층이 형성된 후, 밸브(330a, 330d)를 폐쇄하여, NH3 가스의 공급을 정지한다. 그리고, 스텝 1과 마찬가지의 처리 수순에 의해, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 제2층의 형성에 기여한 후의 NH3 가스나 반응 부생성물을 처리실(201) 내로부터 배출한다. 이때, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스 등을 완전히 배출하지 않아도 되는 점은, 스텝 1과 마찬가지이다.
(소정 횟수 실시)
상술한 2개의 스텝을 비동시로, 즉, 동기시키지 않고 행하는 사이클을 소정 횟수(n회) 행함으로써, 웨이퍼(200) 상에 소정 조성 및 소정 막 두께의 SiN막을 형성할 수 있다. 또한, 상술한 사이클은 복수회 반복하는 것이 바람직하다. 즉, 상술한 사이클을 1회 행할 때 형성되는 제2층(SiN층)의 두께를 소정의 막 두께보다도 작게 하고, 제2층(SiN층)을 적층함으로써 형성되는 SiN막의 막 두께가 소정의 막 두께로 될 때까지, 상술한 사이클을 복수회 반복하는 것이 바람직하다.
(퍼지 및 대기압 복귀)
성막 처리가 완료된 후, 밸브(330e 및 330f)를 개방하여, 가스 공급관(310b 및 310c)으로부터 N2 가스를 처리실(201) 내에 공급하고, 배기관(232)으로부터 배기한다. N2 가스는 퍼지 가스로서 작용한다. 이에 의해, 처리실(201) 내가 퍼지되어, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스나 반응 부생성물이 처리실(201) 내로부터 제거된다(퍼지). 그 후, 처리실(201) 내의 분위기가 불활성 가스로 치환되고(불활성 가스 치환), 처리실(201) 내의 압력이 상압으로 복귀된다(대기압 복귀).
(보트 언로드 및 웨이퍼 디스차지)
보트 엘리베이터(115)에 의해 시일 캡(219)이 하강되고, 반응관(203)의 하단이 개구된다. 그리고, 처리가 끝난 웨이퍼(200)가 보트(217)에 지지된 상태에서, 반응관(203)의 하단으로부터 반응관(203)의 외부로 반출된다(보트 언로드). 처리가 끝난 웨이퍼(200)는 보트(217)로부터 취출된다(웨이퍼 디스차지).
본 실시 형태(제1 실시 형태)에 의하면, 이하의 (a) 내지 (i)에 기재된 효과 중 적어도 하나 이상의 효과를 발휘한다.
(a) 본 실시 형태(제1 실시 형태)에 의하면, 열전대를 반응관의 외측에 배치함으로써, 성막 영향에 의한 열전대 파손이나 열전대 기인의 파티클 발생은 없다. 예를 들어, 성막이 행하여지는 처리실에 열전대(제어용 TC)가 설치되어 있었기 때문에, 열전대(TC)를 보호하는 보호관에 성막됨으로써, 보호관이 파손되어, 파티클의 발생원이 되는 경우가 없다. 또한, 예를 들어 반응관 내가 진공·대기를 반복함으로써 열전대(제어용 TC)가 움직임으로써 반응관이나 보트에 접촉함으로써의 파티클 발생원이 되는 경우가 없다.
(b) 본 실시 형태(제1 실시 형태)에 의하면, 열전대 측온점을 보호 부재로 커버하기 때문에, 노구부뿐만 아니라, 열전대를 복수의 부분에서 유지할 수 있다. 이에 의해, 어느 정도(예를 들어, 300Gal 상당)의 지진이 일어나도 견딜 수 있어, 열전대의 파손 우려가 없다.
(c) 본 실시 형태(제1 실시 형태)에 의하면, 반응관에 열전대를 고정하는 고정 지그를 설치하고, 열전대 측온점을 현수 구조로 커버함으로써, 열팽창에 의한 소선의 신장 방향은 지면 방향으로 한정되기 때문에, 단선될 확률이 저감된다.
(d) 본 실시 형태(제1 실시 형태)에 의하면, 열전대를 반응관의 외측에 배치할 뿐만 아니라, 또한 종래의 제어용 TC(L형 캐스케이드 열전대)에 있었던 석영 보호관으로 측온부를 덮지 않고, 알루미나 절연관만으로 하였다. 이에 의해, 열전대의 반응(온도 검출부의 정밀도)이 향상되고, 기판(웨이퍼)의 온도 특성과 마찬가지의 온도 특성을 취득할 수 있으므로, 온도 제어 기능이 향상된다.
(e) 본 실시 형태(제1 실시 형태)에 의하면, 보호 부재는, 열전대 측온점을 석영제의 보호 부재로 덮을 때, 적어도 단열재를 보호 부재의 적어도 하부에 설치하도록 구성되므로, 냉각 매체의 유입에 의한 열전대(1)의 오검지를 억제할 수 있으므로, 온도 제어 기능의 저하를 억제할 수 있다.
(f) 본 실시 형태(제1 실시 형태)에 의하면, 열전대를 반응관의 내측으로부터 외측으로 옮김으로써, 열전대의 측온점이 히터 소선에 가까워지기 때문에 승강온의 특성을 변경할 수 있어, 온도 안정까지의 시간을 단축할 수 있다. 이에 의해, 기판의 온도를 목표 온도에 단시간에 근접시킬 수 있어, 스루풋의 향상이 도모된다.
(g) 본 실시 형태(제1 실시 형태)에 의하면, 열전대를 반응관의 내측으로부터 외측으로 옮김으로써, 열전대의 측온점이 히터 소선에 가까워지기 때문에 승강온의 특성을 개선할 수 있어, 온도 안정시의 온도를 설정 온도에 근접시킬 수 있다. 이에 의해, 기판의 온도 분포를 원하는 온도 분포에 근접시킬 수 있어, 기판 품질의 향상이 도모된다.
(h) 본 실시 형태(제1 실시 형태)에 의하면, 가스 공급 에리어와 가스 배기 에리어를 처리실의 외측에 형성함으로써, 처리실에 가스를 공급하는 가스 공급 매체로서의 노즐을 설치할 필요가 없기 때문에, 기판의 에지와 반응관 내벽과의 간격을 짧게 할 수 있고, 또한 반응관의 용적을 종래의 반응관보다도 대폭 작게 하는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 웨이퍼의 에지와 반응관 내벽과의 사이의 간극으로부터 처리 가스가 흐르는 것을 억제할 수 있고, 기판간에 충분한 양의 처리 가스를 공급할 수 있어, 처리 가스의 치환 효율을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
(i) 본 실시 형태(제1 실시 형태)에 의하면, 가스 공급 에리어 및 가스 배기 에리어에 내벽을 형성함으로써, 가스 공급 에리어와 가스 배기 에리어를 처리실의 외측에 형성함으로 인한 반응관의 강도의 저하를 보완할 수 있다. 이에 의해, 반응관의 용적을 작게 하면서도 반응관의 파손 리스크를 저하시킬 수 있다.
<본 발명의 제2 실시 형태>
이어서, 도 14 및 도 15를 사용해서 제2 실시 형태에 대해서 설명한다. 또한, 제2 실시 형태와 제1 실시 형태는, 열전대(1)의 기본 구성은 동일하므로, 열전대(1) 및 커버(2)의 구성이 제1 실시 형태와 상이한 구성에 대해서 설명한다.
도 14에 도시하는 열전대(1)는, 완충부로서의 스페이서(18(18a, 18b, 18c))를 형성한 구성이며, 그 밖의 구성은, 제1 실시 형태에서 설명한 열전대(1)와 동일한 구성이다. 따라서, 완충부(18)에 관련하지 않는 열전대의 구성의 상세 설명은 생략한다.
즉, 제2 실시 형태에서 사용되는 온도 검출부로서의 열전대(1)는, 반응관(203) 내의 온도를 측정하는 측온부(11(16))와, 측온부(11(16))를 구성하는 소선(14)이 내부에 설치되는 본체부(12)와, 온도 검출부의 하부에서 본체부(12)에 접속되고, 소선(14)을 보호하는 보호관(13)와, 소선(14)에 접속되고, 측온부(11(16))에서 측정되는 온도를 취득하는 취득부(15)를 갖는 구성으로 되어 있다. 본체부(12)의 적어도 일부에는 완충부(18)가 설치되고, 열전대(1)(본체부(12))가 반응관(203)의 외측에 완충부(18(18a, 18b))를 통해서 반응관(203)과 접촉한 상태로 설치 가능하게 구성되어 있다. 또한, 완충부(18)는, 반응관(203)의 측면을 따라서 측온부(11(16)) 근방, 및 본체부(12)와 보호관(13)의 경계에 각각 설치되도록 구성되어 있다.
도 14에 도시한 바와 같이, 완충부(18(18a))는, 단열 부재인 알루미나 슬리브를 본체부(12)의 주위에 복수회 권취함으로써 고정한 구성이다. 또한, 완충부(18(18b))는 알루미나판이며, 후술하는 커버(2)를 반응관(203)에 고정할 때, 본체부(12)와 반응관(203)의 사이에 끼워 넣어지도록 구성되어 있다. 또한, 완충부(18(18c))는, 중공이며 원통 형상의 알루미나 절연관으로서, 본체부(12)의 주위를 덮도록 설치되어 있다.
이와 같이, 측온부(11(16)) 근방과 본체부(12)와 보호관(13)의 경계에 각각 완충부(18)가 설치되고, 본체부(12)가 완충부(18)를 통해서 반응관(203)에 본체부(12)가 접촉함으로써, 측온부(11(16))가 반응관(203)에 근접한 위치에서 고정되기 때문에, 온도 제어 성능을 확보할 수 있다. 즉, 스페이서(18)에 의해 열전대(1)의 측온부(11(16))를 반응관(203)에 접촉시킴으로써, 존간의 온도 변동, 승온 특성의 변동이 작아지고, 결과적으로, 웨이퍼(200)의 온도 제어가 향상된다. 한편, 열전대(1)의 보호관(13)이 스페이서(18)에 의해 반응관(203)과의 적절한 클리어런스가 유지됨으로써, 보호관(13)에의 스트레스 완화가 도모되어 있다. 따라서, 보호관(13)의 파손 리스크가 저감된다.
또한, 완충부(18(18a))는, 측온부(11) 근방에 직경 10mm 정도가 될 때까지 권취함으로써, 열전대(1)의 고정에 기여하고 있다. 한편, 완충부(18(18c))는 직경 10mm로, 인접하는 본체부(12)의 직경(4mm), 인접하는 보호관(13)의 직경(8mm)보다도 큰 직경으로 함으로써, 반응관(203)과 보호관(13)과의 클리어런스의 적절한 조정에 기여하고 있다. 여기서, 완충부(18(18a))는, 완충부(18(18c))와 마찬가지로 본체부(12)를 둘러싸도록 설치되어도 된다. 그리고, 본 실시 형태에서, 완충부(18(18b))는 가늘고 긴 판상으로 형성되어 있고, 폭 8mm, 길이 30mm, 두께 4mm의 판이고, 재질은 알루미나이다. 후술하는 커버(2)에 형성된 공간에 적절한 클리어런스로 형성되도록 구성되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서, 완충부(18(18b, 18c))는, 예를 들어 알루미나 시멘트(17) 등의 접착제에 의해, 본체부(12)에 설치되어(고착되어), 일체로 되어 있다.
도 15에 도시한 바와 같이, 제2 실시 형태에서 사용되는 커버(2)는, 제1 실시 형태에서 사용되는 커버(2)를 확대한 형태이다. 제1 실시 형태에서 사용되는 커버(2)와 달리, 열전대(1)의 측온부(11)를 덮을 뿐만 아니라, 반응관(203)의 전체를 덮도록 구성되어 있다. 이후, 제2 실시 형태에서 사용되는 커버(2)를 전체 커버라 칭하는 경우가 있다.
커버(2)는, 반응관(203)을 따라 기판 처리 영역을 적어도 덮도록(둘러싸도록) 설치되고, 가열부로서의 히터(207)은, 복수의 독립된 가열하는 가열 영역(U존, CU존, CL존, L존)을 갖는다. 커버(2)는, 반응관(203)을 따라 적어도 하나의 가열 영역(CU존, CL존)을 덮도록 설치된다.
커버(2)는, 정상부로서의 선단 부분(32)이 판상의 것으로 덮개가 덮여 있다. 이 판상의 것이, 예를 들어 용접에 의해, 커버(2)에 설치되어, 일체로 되어 있다. 도 15에 도시한 바와 같이, 커버(2)는, 단면도에 나타내는 공간부(31)가 형성된다. 이 공간부(31)에 열전대(1)을 배치할 수 있고, 열전대(1)의 근방에 설치된 스페이서(18(18a))의 단면 면적이, 이 공간부(31)의 단면적과 동일한 정도로 설정되어 있어, 스페이서(18(18a))가 간극 없이 형성되기 때문에, 열전대(1)가 반응관(203)에 접촉하도록 고정되어 있다. 또한, 열전대(1)의 측온부(11(16))가 내장된 본체부(12)에는, 스페이서(18b)가 미리 알루미나 시멘트 등의 접착제로 고착되어 있고, 이 스페이서(18b) 및 본체부(12)의 단면 면적이 공간부(31)에 소정의 클리어런스로 형성되어, 커버(2)의 가압에 의해 열전대(1)가 파손되지 않는다. 또한, 스페이서(18b)를 통해서 반응관(203)에 열전대(1)(특히 측온부(11(16))를 내부에 설치한 본체부(12)가 접촉되어 있다.
이 전체 커버(2)의 반응관(203)에의 고정은, 제1 실시 형태에서 이미 설명한 바와 같이, 반응관(203)의 외측에 미리 준비된 핀(23)이 있고, 커버(2)에도 미리 핀(23)에 걸리도록 구멍(고정 구멍)이 준비되어 있다. 여기서, 핀(23)은 석영제이다. 구체적으로는, 핀(23) 및 커버(2)에 형성된 고정 구멍은 각각 4개 있고, 각각 핀(23)에 고정 구멍을 걸리게 해서 4군데에서 고정하도록 구성되어 있다.
이들 4개의 핀(23) 및 커버(2)에 형성된 고정 구멍의 위치는, 공간부(31)에 배치되는 측온부(11)의 수에는 상관없이, 커버(2) 전체에서 미리 설계된 4군데에서 고정되도록 구성되어 있다. 또한, 이 전체 커버(2)의 선단 부분(32)은, 반응관(203)의 정상부와 동일한 높이로 설계되어 있다. 한편, 전체 커버(2)의 상단 부분부터 하단 부분은, 적어도 기판 처리 영역을 포함하도록 설계되어 있다.
이와 같이, 제1 실시 형태의 커버(2)를 제2 실시 형태의 전체 커버(2)로 설계 변경함으로써, 커버(2)에 대향해서 배치되어 있는 히터(207)를 냉각하는 냉각 매체를 공급해도, 열전대(1)의 본체부(12)에 냉각 매체가 직접 분사되지 않도록 구성되므로, 온도 특성에의 영향을 억제할 수 있다.
제1 실시 형태에서의 열전대(1)와 마찬가지로 본체부(12)(열전대(1))의 하부에, 보호관(13)(예를 들어, 석영제)이 설치되어 있다. 또한, 이 보호관(13)의 구성은 동일하기 때문에, 여기서는, 상이한 부분에 대해서 상세하게 설명한다. 여기서, 도 22 및 도 23에 제2 실시 형태에서의 절연관(12) 하부에 설치되는 보호관(13)의 상세도를 나타낸다.
보호관(13)에 백금(Pt)선(27)을 통과시키기 위한 복수의 개구부가 형성되고, 또한 본체부(12)에 완충부(18c)를 설치할 때의 간극에 백금(Pt)선(27)을 통과시킨다. 예를 들어, 도 23에 도시한 바와 같이, 본체부(12)와 완충부(18c)의 간극에 4개의 백금(Pt)(27-1, 27-2, 27-3, 27-4)을 통과시켜서, 개구부에 장착된 고정부(26) 내에 설치되는 백금(27)을 통과시키는 개구로로부터 이들 백금(27)을 취출하여, 백금(Pt)선(27)을 연결함으로써, 본체부(12)와 보호관(13)이 고정된다. 또한, 고정부(26)는, 알루미나제로 본체부(12)에 접착제 등으로 고정된다. 본체부(12)도 고정부(26)도 알루미나제이기 때문에, 이들의 접착에는 알루미나 시멘트(17)를 사용한다. 단, 알루미나제의 본체부(12)(고정부(26)를 포함함)와 석영제의 보호관(13)을 접속하는 데에는, 석영과 알루미나 절연관을 접착하지 않고, 백금(27)에 의해 묶는 구조로 하고 있다. 이에 의해, 알루미나의 열팽창을 구속하지 않는 구조로 하고 있다.
또한, 백금(27)은 직경 φ0.3mm로 접착제가 마르기 전의 상태에서 도 23에 나타내는 간극을 통과시킬 수 있고, 완충부(18c)와 본체부(12)의 사이는 간극 없이 접착제로 굳힐 수 있다(매립된다). 한편, 도 23에 도시하는 바와 같이 백금(27)을 보호관(13)과 본체부(12)의 사이의 간극을 통과시킬 수 있다. 또한, 도 23에 도시하는 바와 같이 고정부(26)를 본체부(12)에 고정함으로써, 보호관(13)과 본체부(12)의 고정에 기여하도록 구성되어 있다.
이와 같이, 보호관(13)(열팽창이 소)과 절연관(12) 및 알루미나 시멘트(17)(열팽창이 대)의 열팽창 차에 기인한 응력에 의해, 보호관(13) 부분이 파손되는 경우가 있기 때문에, 알루미나 시멘트(17) 등의 접착제를 개구부로부터 매립하는 것을 멈추고, 백금(27)선으로 고정함으로써, 재질의 열팽창 차에 의한 보호관(13)의 파손을 방지할 수 있다.
본 실시 형태에 의하면, 상술한 제1 실시 형태에서의 효과, 및 이하의 (j) 내지 (n)에 기재된 효과 중 적어도 하나 이상의 효과를 발휘한다.
(j) 본 실시 형태에 의하면, 반응관 내의 온도를 측정하는 측온부가 내부에 설치되는 본체부를 적어도 갖는 열전대가, 본체부의 적어도 일부에는, 완충부가 설치되고, 해당 완충부를 통해서 반응관과 접촉한 상태에서, 측온부는 반응관의 외측에 고정되므로, 어느 정도의 지진이 일어나도 견딜 수 있고, 또한 진동에도 견딜 수 있으므로, 열전대의 파손 우려가 없다.
(k) 본 실시 형태에 의하면, 측온부를 내장한 본체부가, 단열 부재를 통해서 직접 반응관에 접촉한 상태에서 온도를 검지하도록 구성되어 있으므로, 온도 응답성이 향상된다. 또한, 온도 측정의 반복이 가능하게 되기 때문에, 온도 재현성이 향상된다.
(l) 본 실시 형태에 의하면, 복수의 측온부를 구비한 열전대에 대하여 핀 및 고정 구멍이 4개이면 되므로, 제1 실시 형태에 비해, 석영제의 부재(반응관 및 커버)의 가공을 간단화할 수 있어, 저비용으로, 열전대를 확실하게 고정할 수 있다.
(m) 본 실시 형태에 의하면, 반응관의 측면에 고정되어 있는 열전대에 대하여 덮어, 냉각 매체가 열전대(본체부, 또는 측온부)에 직접 분사되지 않는 구조이기 때문에, 반응관 내의 온도의 오검지를 억제할 수 있어, 온도 제어 성능을 유지할 수 있다.
(n) 본 실시 형태에 의하면, 보호관(팽창 소)과 절연관 & 접착재(팽창 대)의 열팽창 차에 기인한 응력에 의한 보호관(특히, L자 부분의 석영)의 파손을 방지할 수 있다.
<본 발명의 제3 실시 형태>
도 16에 반응관 천장부의 온도 제어용의 열전대(1)를 나타낸다. 도 16에 도시한 바와 같이, 제3 실시 형태에서의 열전대(1)는, 반응관 천장부의 온도 제어용의 측온점으로서의 측온부(21)가 설치되는 천장용 열전대(1a)(이후, 열전대(1a)라 칭하기도 함)와, 반응관 측벽부의 온도 제어용의 측벽용 열전대(1b)(이후, 열전대(1b)라 칭하기도 함)와, 열전대(1a)와 열전대(1b)를 연결하는 접속부(1c)를 적어도 포함하는 구성이다.
즉, 제3 실시 형태에서 사용되는 온도 검출부로서의 열전대(1)는, 반응관 천장의 온도를 측정하는 제1 측온부를 갖고, 반응관 천장에 설치되는 제1 본체부로서의 열전대(1a)와, 반응관의 측면에 설치되는 제2 본체부로서의 열전대(1b)와, 제1 본체부와 제2 본체부를 접속하는 접속부(1c)를 구비하고, 제1 측온부(21)가 상기 반응관 천장의 중심 위치에 고정되도록 구성되어 있다.
또한, 제3 실시 형태에서 사용되는 열전대(1)를 구비한 기판 처리 장치는, 반응관(203) 내를 가열하는 가열부로서의 천장 히터(34)와, 가열부(34)와 해당 가열부(34)에 대향하는 제1 본체부와의 사이에 설치되고, 제1 본체부를 관통하는 공간을 갖고, 반응관의 천장부에 고정되는 천장 커버로서의 커버(2)를 갖는 구성으로 되어 있다. 또한, 제1 본체부에 설치된 돌기부로서의 핀(22)(이후, 위치 결정 핀이라고도 함)을 천장 커버(2)에 형성된 개구부에 장전함으로써, 제1 측온부가 천장 커버(2)의 중심 위치에 고정되도록 구성되어 있다.
도 16에 도시한 바와 같이, 제3 실시 형태에서의 열전대(1)는, 반응관 측벽부의 온도 제어용의 열전대(1b)를 연장하여, 반응관의 외측을 따라서 굴곡되고, 반응관 천장부에 측온 점(21)이 배치되어 있다. 따라서, 천장부 이외는, 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태와 대략 동일하기 때문에, 이후, 상세한 설명은 생략하고, 상이한 부분에 대해서 설명한다. 예를 들어, 열전대(1b)는, 측온부(11)를 설치하는 위치가 상이할 뿐이며, 제2 실시 형태와 마찬가지의 구성이기 때문에, 상세한 설명은 생략한다. 또한, 제2 실시 형태와 달리, 열전대(1b)의 측온부(11)를 설치하지 않는 구성으로 해도 된다.
도 16에 도시한 바와 같이, 측온부(21)는, 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태와 마찬가지로 적어도 열전대(1)의 선단에 설치되어 있다. 따라서, 열전대(1a)는, 적어도 본체부(12a)를 갖고, 해당 본체부(12a) 내에 각각 형성되는 개구부를 열전대 소선(14)이 지나고 있다.
또한, 열전대(1a)는, 핀(22)이 배치되어 있다. 반응관(203)의 천장부를 덮는 천장 커버(2)에는, 이 핀(22)으로 고정하기 위한 개구부로서의 고정 구멍이 형성되어 있고, 이 핀(22)과 고정 구멍으로 열전대(1)가 위치 결정된다. 이때, 측온부(21)는 반응관(203)의 중심임과 함께, 천장 커버(2)의 중심부에 배치되도록 구성된다.
접속부(1c)는, 열전대(1a)의 소선(14)의 신장을 흡수하기 위해서 본체부(12)를 설치하고 있지 않다. 또한, 접속부(1c)는, 열전대 소선(14)을 절연 부재(절연 슬리브)인 알루미나 슬리브(25)로 감은 것이다. 또한, 이 접속부(1c)를 석영관 등으로 둘러싸는 구성으로 해도 된다.
도 17a에 반응관 천장부의 온도 제어용의 열전대(1)를 덮는 천장 커버로서의 커버(2)를 나타낸다. 핀(22)에 고정하기 위한 고정 구멍이 형성되어 있다. 또한, 전체 커버와 마찬가지로, 열전대(1)를 통과시키기 위한 공간부(31)와 선단 부분(32)의 덮개가 설치되어 있다. 또한, 천장 커버(2)를 고정하기 위한 고정 구멍이 4개, 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태의 커버(2)와 마찬가지로 형성되어 있다.
도 17b에 도시하는 바와 같이 반응관 천장부에 열전대(1)(본체부(12))가 직접 접촉하도록 구성되어 있다. 또한, 개구부에 맞도록 반응관 천장부에도 고정용의 구멍이 형성되어, 나사 고정되어 있는 모습을 알 수 있다. 여기서, 반응관(203)의 구조상, 천장부가 두껍게 구성되어 있으므로, 반응관(203)에 구멍이 형성되어 있지만 온도 특성에 영향은 없다.
도 18에 도시한 바와 같이, 제3 실시 형태에서의 전체 커버(2)는, 제2 실시 형태의 전체 커버(2)와 크기나 공간부(31)를 설치하는 등, 구성은 동일하다. 여기에서는, 제2 실시 형태의 전체 커버(2)와 상이한 점에 대해서 설명한다.
공간부(31)는, 열전대(1)의 본체부(12)를 통과시키기 위한 관통 구멍을 구성하기 위한 조임부(33)가 설치되어 있다. 이 조임부(33)는, 전체 커버(2)의 전체 길이에 걸쳐서 설치되어 있고, 이 관통 구멍은, 본체부(12)와 거의 동일한 직경이며, 반응관(203)에 전체 커버(2)를 고정함으로써, 열전대(1)도 위치 결정되도록 되어 있다.
본 실시 형태에 의하면, 천장부의 열전대(1)가 반응관(203)에 접촉하도록 구성되어 있는 상태와 측벽에 열전대(1)가 반응관(203)에 완충부(18b)를 통해서 접촉하도록 구성되어 있는 상태를 동일하게 하도록, 완충부(18b)의 두께가 결정되게 구성해도 된다. 예를 들어, 도 21에 도시한 바와 같이, 천장부의 반응관(203)의 두께와, 반응관(203)의 측벽에 완충부(18b)를 가한 두께가 동일해지도록 구성되어 있다. 이에 의해, 반응관(203)의 천장부에 설치된 열전대(1)와 측벽에 설치된 열전대(1)가 동등 레벨의 온도 검출이 가능하도록 궁리하고 있다. 또한, 이러한 두께는, 완충부(18b)의 재질에 따라 적절히 변경 가능하다.
본 실시 형태에 의하면, 상술한 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태에서의 효과, 및 이하의 (o) 내지 (q)에 기재된 효과 중 적어도 하나 이상의 효과를 발휘한다.
(o) 본 실시 형태에 의하면, 열전대(1a)에 핀(22)이 설치되고, 천장 커버(2)에 핀(22)을 통과시키기 위한 고정 구멍이 형성되고, 반응관(203)의 천장부에 나사 고정용의 고정 구멍이 형성되고, 열전대(1a)의 핀(22)이 천장 커버(2)의 고정 구멍과 결합함으로써 위치 결정되고, 나사로 천장 커버(2)를 반응관(203)에 고정함으로써, 열전대(1a)가 고정되어 있다. 이와 같은 구성을 하고 있으므로, 어느 정도의 지진이 일어나도 견딜 수 있으므로, 열전대(1)의 파손 우려가 없다.
(p) 본 실시 형태에 의하면, 열전대(1a)의 핀(22)이 천장 커버(2)의 고정 구멍과 결합함으로써 위치 결정됨으로써, 열전대(1a)의 측온점(21)이, 반응관(203)의 중심부의 위치에 반응관(203)에 접촉한 상태에서 고정되도록 구성되어 있다. 이렇게 구성하고 있으므로, 반응관(203) 내의 웨이퍼(200)의 중심 온도를 고정밀도로 검출할 수 있다.
(q) 본 실시 형태에 의하면, 열전대(1a)의 핀(22)이 천장 커버(2)의 고정 구멍과 결합함으로써 위치 결정됨으로써, 열전대(1a)의 측온점(21)이, 천장 커버(2)의 중심에 배치되도록 구성되어 있다. 이에 의해, 냉각 매체가 열전대(1a)에 직접 분사되지 않는 구조이기 때문에, 반응관(203) 내의 온도의 오검지를 억제할 수 있다.
<본 발명의 제4 실시 형태>
도 19a 및 도 19b에, 제3 실시 형태와 제2 실시 형태(제1 실시 형태)에서 사용되는 열전대의 사용예를 나타낸다.
도 19a 및 도 19b는, 제2 실시 형태 및 제3 실시 형태에서 사용되는 열전대(1)를 반응관(203)에 3개 설치한 상태를 나타낸 것이다. 양단의 열전대(1)는, 제2 실시 형태에서 사용되는 열전대(1)이고, 한 가운데의 열전대(1)는, 제3 실시 형태에서 사용되는 열전대(1)이며, 반응관(203)으로부터 연장되어 반응관(203)의 천장부에 측온부(21)를 설치하고 있다. 또한, 도시하지 않은 보호관(13) 등의 구성에 대해서도 제1 실시 형태 내지 제3 실시 형태에서 마찬가지로 동일하다.
즉, 제4 실시 형태에서의 기판 처리 장치는, 복수매의 기판을 유지하는 보트(217)를 수용하는 반응관(203)과, 복수의 독립된 가열하는 가열 영역(U존, UL존, CL존, L존)에 대향하는 위치에 배치된 기판을 가열하는 제1 가열부와, 반응관(203)의 천장부에 설치되고, U존에 대향하는 위치에 배치된 기판을 가열하는 제2 가열부와, 반응관(203)의 측벽에 설치되고, 제1 가열부에 대향하는 위치의 온도를 검출하는 제1 열전대와, 반응관(203)의 천장부에 설치되는 제1 본체부(1a)와, 반응관(203)의 측면에 설치되는 제2 본체부(1b)와, 제1 본체부(1a)와 제2 본체부(1b)를 접속하는 접속부(1c)를 구비한 제2 열전대와, 반응관(203)의 측벽에 제1 열전대 및 제2 본체부를 고정하는 전체 커버(2)과, 반응관(203)의 천장부에 제1 본체부를 고정하는 천장 커버(2)와, 제1 열전대 및 제2 열전대에서 검출되는 온도에 기초하여, 적어도 제1 가열부와 제2 가열부를 제어해서 반응관(203) 내의 온도를 소정의 온도로 유지하도록 제어하는 제어부를 갖는 구성이다.
또한, 제1 본체부(1a)는, 반응관(203) 내의 온도를 측정하는 제1 측온부(21)를 갖고, 제1 본체부(1a)에 형성된 돌기부를 천장 커버(2)에 형성된 개구부에 장전함으로써, 제1 측온부가 반응관(203)의 천장부의 중심 위치에 고정되어, 제2 가열부에 의해 가열되는 기판의 중심 온도를 측정하도록 구성되어 있다. 예를 들어, 도 19a에 도시한 바와 같이, 반응관(203)의 천장부의 중심이면서 또한 커버(2) 고정용의 4개 구멍의 중심에 측온점(21)이 배치되도록 고정되어 있다. 이에 의해, 적어도 반응관(203) 내의 맨위의 웨이퍼(200) 중심부의 온도를 검출할 수 있다.
도 19b는, 2개의 제2 실시 형태에서 사용되는 열전대(1)는, 측온부(11(16))의 높이 위치를 바꾸어서 설치된다. 예를 들어, 각각 U존, UL존, CL존, L존의 온도를 검출하기 위한 위치에 배치되어 있다. 각각의 열전대(1)는, 스페이서(18)를 통해서 반응관(203)과 접촉한 상태로 고정되도록 구성되어 있다. 이에 의해, 측온부(11(16))는, 반응관(203)에 매우 근접한 상태로 고정되도록 구성된다. 따라서, 반응관 내의 온도 검출을 고정밀도로 검출할 수 있다. 후술하는 전체 커버(2)로 이들 측온부(11(16))가 덮이도록 구성된다.
도 19b에 도시된 바와 같이, 제2 실시 형태에서 사용되는 전체 커버(2)와 제3 실시 형태에서 사용되는 전체 커버(2)는, 고정 구멍의 위치(그것에 수반하는 반응관(203)에 설치되는 핀(23)의 위치)가 상이하다. 그것은, 편면 배열로 하면 핀(23)사이의 거리가 좁아져, 작업의 효율이 나빠지기 때문이다. 또한, 높이를 다르게 함으로써, 제2 실시 형태에서 사용되는 전체 커버(2)와 제3 실시 형태에서 사용되는 전체 커버(2)의 사이에서 설치 오류 방지의 효과도 있다.
또한, 전체 커버(2)는, 적어도 기판 처리 영역(보트(217)에서 제품용의 웨이퍼(200)가 장전되어 있는 영역)의 전체 영역을 덮도록 반응관(203)에 설치되도록 구성된다. 또한, 전체 커버(2)는, 반응관(203)을 따라 기판 처리 영역을 적어도 덮도록 설치됨과 함께, 적어도 복수의 독립된 가열하는 가열 영역(U존, CU존, CL존, L존)에 대향해서 반응관(203)을 덮도록 설치된다.
한편, 제1 실시 형태에서 사용되는 커버(2)의 경우에는, 존마다 필요하며, 작업에 시간이 걸린다. 본 실시 형태에 의하면, 전체 커버(2)의 핀(23)의 수는 4개로 고정이다. 이 전체 커버(2)에 의해, 1개의 열전대에 대하여 1개의 전체 커버(2)이면 되어, 작업성의 향상에 기여한다.
도 20에 본 실시 형태에서의 복수의 열전대(1)를 이용한 열처리 로를 나타낸다. 본 실시 형태에서, 반응관(203)의 상부에 천장 히터(34)를 설치하고, 보트(217)의 웨이퍼(200)의 중심부를 가열하도록 하고 있다. 또한, 열전대를 반응관(203) 천장부의 밖으로 배치한다. 또한, 다른 2개의 열전대(1)는 중복되어 있기 때문에 1개밖에 없는 것처럼 보일 뿐이다.
또한, 본 실시 형태에서의 온도 제어 시스템은, 반응관(203)의 천장부에, 반응관(203) 내의 온도를 측정하는 제1 측온부와, 가열 영역(U존, CU존, CL존, L존)에 대향하는 위치에 반응관(203) 내의 온도를 측정하는 제2 측온부를 각각 갖고, 제1 측온부 및 제2 측온부에서 검출되는 온도에 기초하여, 적어도 제1 가열부와 제2 가열부를 제어해서 반응관(203) 내의 온도를 소정의 온도로 유지하도록 구성되어 있다.
또한, 가열 영역 중, U존의 온도 제어는, 제1 측온부에서 U존에 배치되는 기판(혹은, 보트(217)의 최정상부에 유지된 기판)의 중심의 온도를 검출하고, 제2 측온부에서 U존에 배치되는 기판의 단부로부터 온도를 검출하고, 적어도 제1 측온부 및 제2 측온부에서 검출된 온도 차가 소정 범위가 되도록 제1 가열부 및 제2 가열부를 제어해서 적어도 U존에 배치되는 기판의 온도를 소정 온도로 유지하도록 구성되어 있다. 이와 같이, 보트(217)의 최정상부에 유지된 기판의 온도 제어를 행하도록 구성되어 있으므로, 기판 온도의 면내 균일성 및 기판 온도의 면간 균일성의 향상이 도모되어 있다. 또한, 반응관 천장은, 석영이 두껍기 때문에 열용량이 크므로 따뜻해지기 어려워 온도 제어가 곤란하였지만, 제 측온부를 반응관 천장에 설치하여 온도를 모니터하고 있으므로, U존의 온도 제어 성능의 향상이 도모되어 있다.
도 9에 나타내는 열처리 로와 상이한 구성은, 반응관(203)의 상방에 천장 히터(34)를 설치하고, 반응관(203)의 천장부에 열전대(1a)를 설치한 것이다. 그 이외는, 도 9와 거의 동일한 구성이기 때문에, 상세한 설명은 생략한다. 천장 히터(34)가 설치되는 부분은, Sub U존으로서, U존의 가열을 보조한다. 구체적으로는, 천장 히터(34)는, 보트(217)의 상측에 적재된 웨이퍼(200)를 가열하도록 구성되어 있다. 여기서, 열전대(1a)의 측온부(21)는, Sub U존의 온도를 검출하는 온도 검출부로서 기능한다. 또한, 열전대(1a)의 측온부(21)는, 직접적으로는 반응관의 천장부의 온도를 모니터하고 있으므로, 본 실시 형태에 있어서는, U존에 대향하는 위치에 보트(217)의 가장 상측에 적재된 웨이퍼(200)를 배치하고 있지만, 특별히, 이 형태에 한정되지 않고, 보트(217)의 가장 상측에 적재된 웨이퍼(200)가 CU존이어도 된다.
여기서, U존의 온도를 검출하는 열전대(1)(측온부(11)) 및 히터 열전대(24)를 반응관(203) 내의 보트(217)의 맨 위에 적재되어 있는 웨이퍼(200)의 높이로 설정한다. 또한, 높이를 엄밀하게 일치시킬 필요는 없으며, 수 cm 정도의 어긋남은 특별히 문제가 없다. 또한, U존의 온도를 검출하는 열전대(1)(측온부(11)), 및 히터 열전대(24)를 반응관의 천장부의 높이로 설정하여도 된다. 이것은, 반응관 천장은, 다른 부위보다도 석영이 두껍게 되어 있으므로, 이 온도 제어의 향상이, 웨이퍼의 온도 제어성의 향상에 기여하기 때문이다. 또한, 보트(207)의 가장 위에 적재되어 있는 웨이퍼(200)의 높이로부터 반응관의 천장부의 높이의 사이의 소정의 높이이어도 된다.
반응관(203)의 상부 웨이퍼(200)는, 가열시에 주변부가 따뜻해진 후, 중심부가 따뜻해지기 때문에, 온도 제어 성능의 향상이 곤란했으므로, 본 실시 형태에서, 도 20에 도시한 바와 같이, 천장 히터(34)를 설치하고, 반응실 측벽용의 열전대(1)를 연장하여, 반응실(203)의 외측을 따라서 굴곡된 구성의 천장용 열전대(1a)의 측온점(21)이 반응관(203)의 천장부의 중심부 부근에 배치되도록 구성하였다.
또한, 측벽용 열전대(1)와 마찬가지로 천장 커버(2)를 배치하고, 천장 커버(2)를 위치 결정 핀(22)으로 반응실(203) 천장부에 고정하였다. 이에 의해, 웨이퍼(200)의 주변부의 온도를 검출하는 측온부(11)와 중심부의 온도를 검출하는 측온부(21)의 검출 온도의 거동이 유사하여, 웨이퍼(200)의 주변부와 중심부의 온도 차가 목표 온도에 도달할 때까지의 온도 리커버리 시간을 단축하는 것이 가능하게 된다.
이와 같이, 보트(217)의 가장 위에 적재된 웨이퍼(200)에 대해서, 히터(207)에 의한 웨이퍼(200)의 주변으로부터의 가열과 천장 히터(34)에 의한 웨이퍼(200)의 표면으로부터의 가열을 행함으로써, 웨이퍼(200)의 표면 온도의 균일성을 향상시킬 수 있다.
특히, 도 20에 도시한 바와 같이, 보트(217)의 가장 위에 적재된 웨이퍼(200)를 온도 제어 대상으로 해서 면내 균일성을 향상시킴으로써, 기판 처리 영역에 적재된 웨이퍼(200)의 표면 온도의 면내 균일성의 향상을 도모하고 있다.
또한, 도시하지 않지만, 보트(217)의 하부에 히터를 설치하고, 반응관(203)의 하단측으로부터 웨이퍼(200)의 중심부를 가열하도록 해도 된다. 단, 이 경우, 보트(217)의 하부에도 온도 검출 수단이 필요해진다. 또한, 도시하지 않은 보트 하부에 히터를 설치하고, 보트(217)의 가장 아래에 적재된 웨이퍼(200)를 온도 제어 대상으로 해서 면내 균일성을 향상시킴으로써, 웨이퍼(200)의 표면 온도의 면내 균일성의 향상뿐만 아니라, 웨이퍼(200)의 온도의 면간 균일성의 향상을 도모할 수 있다.
본 실시 형태에 의하면, 상술한 제1 실시 형태 내지 제3 실시 형태에서의 효과, 및 이하의 (r) 내지 (s)에 기재된 효과 중 적어도 하나 이상의 효과를 발휘한다.
(r) 본 실시 형태에 의하면, 반응관의 측벽에 설치되는 열전대와, 반응관의 천장부에 설치되는 해당 열전대와 동등한 온도 검출 감도를 가진 열전대를 각각 반응관에 접촉한 상태에서 고정하도록 구성되어 있다. 이와 같이, 열전대를 웨이퍼의 주변부와 중심부의 온도를 검출하는 위치에 배치함으로써, 웨이퍼 면내 온도의 균일성의 향상 및 소정 온도에 수렴하는 리커버리 시간의 단축을 도모할 수 있다.
(s) 본 실시 형태에 의하면, U존의 가열을 히터와 천장 히터의 양쪽에서 행하도록 하고 있다. 이와 같이, 보트의 상측 웨이퍼의 주변부와 중심부를 가열함으로써, 웨이퍼의 온도의 면내 균일성의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 열전대를 웨이퍼의 주변부와 중심부의 위치에 배치함으로써, 웨이퍼 면내 온도의 리커버리 시간을 단축하여, 생산성의 향상을 도모하는 것이 가능하게 된다.
<본 발명의 다른 실시 형태>
도 12에 도시한 바와 같이, 반응관(203)이 큰 타입에 대해서도, 제1 고정 지그로서의 커버(2) 및 핀(23)을 준비함으로써, 마찬가지로 열전대(1)를 반응관(203)의 외측에 고정할 수 있다. 이 경우(웨이퍼 처리 매수가 100매 이상으로 많은 경우), 웨이퍼(200)의 승온 속도는 느려지기 때문에, 단열재(3)의 두께나 재질을 바꾸거나 해서 단열 효과를 조정하여, 열전대(제어용 TC)(1)의 승온 속도를 조정할 필요가 있다. 히터(207)의 승온 특성이 낮거나, 이중관 구조 등 처리실(201)의 가열물이 많을수록 단열재(3)를 두껍게 하거나, 단열 효과가 높은 재질로 하거나 함으로써, 열전대(제어용 TC)(1)의 승온 속도를 느리게 할 필요가 있다.
종래와 같이, 열전대(제어용 TC)(1), 예를 들어 이중 반응관 구조의 이너 튜브와 아우터 튜브의 사이에 열전대를 배치한 경우, 열전대를 보호하기 위한 석영관에도 마찬가지로 성막되기 때문에, 막 두께에 의해 석영 보호관이 갈라질 위험이 있다. 또한, 마찰 등으로 파티클의 원인이 되는 것이 염려된다. 이너 튜브와 열전대의 사이에 단열재를 설치하는 경우, 본 실시 형태에서의 열전대(제어용 TC)(1)와 마찬가지로, 열전대의 거동을 웨이퍼 온도 거동에 맞추는 것이 가능하지만, 처리실(201)에 설치하기 때문에, 프로세스에 영향이 없고 웨이퍼 온도의 거동에 맞는 단열재(3)를 선정할 필요가 있어, 비용면에서 UP의 요인이 된다.
본 실시 형태(다른 실시 형태)에 의하면, 상술한 제1 실시 형태 내지 제4 실시 형태에서의 효과, 및 이하의 (1) 내지 (3)에 기재된 효과 중 적어도 하나 이상의 효과를 발휘한다.
(1) 본 실시 형태(다른 실시 형태)에 의하면, 반응관(203)이 큰 타입(웨이퍼 처리 매수가 100매 이상)이어도, 제1 실시 형태에서의 열전대(제어용 TC)(1)를 (반응관(203)에 해당하는) 아우터 튜브의 외측에 설치할 수 있다.
(2) 본 실시 형태(다른 실시 형태)에 의하면, 제1 측온부(또는 제2 측온부)는, 단열재를 통해서 보호 부재로 덮도록 구성되어 있으므로, 단열재에 의해 단열 효과를 조정할 수 있다. 이와 같은 구성이므로, 히터의 영향을 억제하면서 웨이퍼의 승온 속도로 열전대에서 검출되는 온도의 특성을 맞출 수 있다.
(3) 본 실시 형태(다른 실시 형태)에 의하면, 단열재의 두께 조정이 필요한 경우에도, 보호 부재를 가공한다는 간단한 가공이면 되고, 가공한 보호 부재를, 반응관(203)에 설치하기만 하면 되므로, 비용을 그다지 들이지 않고 단열 효과를 조정할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 기판 처리 장치의 일종인 종형의 반도체 제조 장치에 대해서 상세하게 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 횡형의 반도체 제조 장치에 대해서도 본 발명은 적용할 수 있다.
상술한 실시 형태에서는, 제1 처리 가스와 제2 처리 가스를 교대로 공급하는 경우에 대해서 설명했지만, 동시에 공급한 경우에도 본 발명은 적용할 수 있다.
예를 들어, 상술한 실시 형태에서는, 원료 가스로서 HCDS 가스를 사용하는 예에 대해서 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이러한 형태에 한정되지 않는다. 예를 들어, 원료 가스로서는, HCDS 가스 외에, 모노클로로실란(SiH3Cl, 약칭: MCS) 가스, 디클로로실란(SiH2Cl2, 약칭: DCS) 가스, 트리클로로실란(SiHCl3, 약칭: TCS) 가스, 테트라클로로실란, 즉 실리콘테트라클로라이드(SiCl4, 약칭: STC) 가스, 옥타클로로트리실란(Si3Cl8, 약칭: OCTS) 가스 등의 무기계 할로실란 원료 가스나, 트리스디메틸아미노실란(Si[N(CH3)2]3H, 약칭: 3DMAS) 가스, 테트라키스디메틸아미노실란(Si[N(CH3)2]4, 약칭: 4DMAS) 가스, 비스디에틸아미노실란(Si[N(C2H5)2]2H2, 약칭: BDEAS) 가스, 비스터셔리부틸아미노실란(SiH2[NH(C4H9)]2, 약칭: BTBAS) 가스 등의 할로겐기 비함유의 아미노계(아민계) 실란 원료 가스를 사용할 수 있다. 또한, 원료 가스로서는, 모노실란(SiH4, 약칭: MS) 가스, 디실란(Si2H6, 약칭: DS) 가스, 트리실란(Si3H8, 약칭: TS) 가스 등의 할로겐기 비함유의 무기계 실란 원료 가스를 사용할 수 있다.
또한, 예를 들어 상술한 실시 형태에서는, 반응 가스로서 NH3 가스를 사용하는 예에 대해서 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이러한 형태에 한정되지 않는다. 예를 들어, 반응 가스로서는, NH3 가스 외에, 디아젠(N2H2) 가스, 히드라진(N2H4) 가스, N3H8 가스 등의 질화수소계 가스나, 이들 화합물을 포함하는 가스 등을 사용할 수 있다. 또한, 반응 가스로서는, 트리에틸아민((C2H5)3N, 약칭: TEA) 가스, 디에틸아민((C2H5)2NH, 약칭: DEA) 가스, 모노에틸아민(C2H5NH2, 약칭: MEA) 가스 등의 에틸아민계 가스나, 트리메틸아민((CH3)3N, 약칭: TMA) 가스, 디메틸아민((CH3)2NH, 약칭: DMA) 가스, 모노메틸아민(CH3NH2, 약칭: MMA) 가스 등의 메틸아민계 가스 등을 이용할 수 있다. 또한, 반응 가스로서는, 트리메틸히드라진((CH3)2N2(CH3)H, 약칭: TMH) 가스 등의 유기 히드라진계 가스 등을 사용할 수 있다.
또한, 예를 들어 상술한 실시 형태에서는, 원료 가스로서 HCDS 가스를 사용하고, 반응 가스로서 NH3 가스와 같은 질소(N) 함유 가스(질화 가스)를 사용하여, SiN막을 형성하는 예에 대해서 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이러한 형태에 한정되지 않는다. 예를 들어, 이들 외에, 또는, 이것에 더해서, 산소(O2) 가스 등의 산소(O) 함유 가스(산화 가스), 프로필렌(C3H6) 가스 등의 탄소(C) 함유 가스, 삼염화붕소(BCl3) 가스 등의 붕소(B) 함유 가스 등을 사용하여, SiO막, SiON막, SiOCN막, SiOC막, SiCN막, SiBN막, SiBCN막 등을 형성할 수 있다. 또한, 각 가스를 흘리는 순서는 적절히 변경할 수 있다. 이들의 성막을 행하는 경우에도, 상술한 실시 형태와 마찬가지의 처리 조건에서 성막을 행할 수 있어, 상술한 실시 형태와 마찬가지의 효과가 얻어진다.
또한, 예를 들어 상술한 실시 형태에서는, SiN막 등의 실리콘계 절연막을 형성하는 예에 대해서 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이러한 형태에 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 발명은, 기판 상에, 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 탄탈륨(Ta), 니오븀(Nb), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W) 등의 금속 원소를 포함하는 막, 즉, 금속계 막을 형성하는 경우에도, 적절하게 적용 가능하다.
또한, 각 가스를 흘리는 순서는 적절히 변경할 수 있다. 이러한 성막을 행하는 경우에도, 상술한 실시 형태와 마찬가지의 처리 조건에서 성막을 행할 수 있어, 상술한 실시 형태와 마찬가지의 효과가 얻어진다. 즉, 본 발명은 반도체 원소나 금속 원소 등의 소정 원소를 포함하는 막을 형성하는 경우에 적절하게 적용할 수 있다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 기판 상에 막을 퇴적시키는 예에 대해서 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이러한 형태에 한정되지 않는다. 예를 들어, 기판이나 기판 상에 형성된 막 등에 대하여 산화 처리, 확산 처리, 어닐 처리, 에칭 처리 등의 처리를 행하는 경우에도, 적절하게 적용 가능하다. 또한, 상술한 실시 형태나 변형예는, 적절히 조합해서 사용할 수 있다. 이때의 처리 조건은, 예를 들어 상술한 실시 형태나 변형예와 마찬가지의 처리 조건으로 할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태를 구체적으로 설명했지만, 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경 가능하다.
<본 발명의 바람직한 형태>
이하, 본 발명의 바람직한 형태에 대해서 부기한다.
(부기 1)
본 발명의 일 형태에 의하면, 반응관 내의 온도를 측정하는 측온부와, 상기 측온부를 구성하는 소선이 내부에 설치되는 본체부와,
상기 본체부의 적어도 상기 측온부의 근방에 설치되는 완충부를 구비하고,
상기 완충부를 통해서 상기 반응관과 접촉한 상태에서, 상기 반응관의 외측에 고정되도록 구성되어 있는 열전대가 제공된다.
(부기 2)
바람직하게는, 부기 1에 기재된 열전대로서,
하부에서 상기 본체부는, 기판 처리 영역에 대향하는 위치보다도 하방에 상기 소선을 보호하는 보호관을 더 설치하고,
상기 보호관은, 상기 본체부와 접착되는 일단측의 외경이, 타단측의 외경보다도 작아지도록 구성되어 있다.
(부기 3)
바람직하게는, 부기 2에 기재된 열전대로서,
상기 완충부는, 상기 본체부와 상기 보호관의 경계에 더 설치되고,
상기 완충부의 외경은, 인접하는 상기 본체부 및 상기 보호관의 외경보다도 크게 구성되어 있다.
(부기 4))
본 발명의 다른 일 형태에 의하면,
부기 1 내지 부기 3에 기재된 열전대에 설치되는 완충재로서,
상기 측온부가 내부에 설치되는 상기 본체부에 고정되는 판상의 절연 부재를 제공한다.
(부기 5)
본 발명의 다른 일 형태에 의하면,
복수매의 기판을 반응관에 수용하여, 처리하는 기판 처리 장치로서,
상기 반응관 내를 가열하는 가열부와, 상기 반응관 내의 온도를 측정하는 측온부와, 상기 측온부를 구성하는 소선이 내부에 설치되는 본체부와, 상기 본체부의 적어도 상기 측온부의 근방에 설치되는 완충부와, 상기 가열부와 해당 가열부에 대향하는 상기 측온부와의 사이에 적어도 고정되는 보호 부재와, 상기 보호 부재가 상기 반응관에 고정될 때, 상기 반응관과 상기 보호 부재와의 사이에 끼워지는 상기 완충부를 통해서 상기 반응관과 접촉한 상태로 상기 반응관의 외측에 고정되도록 구성되어 있는 열전대(온도 검출부)를 구비한 기판 처리 장치가 제공된다.
(부기 6)
바람직하게는, 부기 5에 기재된 기판 처리 장치로서,
상기 온도 검출부는, 상기 온도 검출부의 하부에서 상기 본체부에 접속되어, 상기 소선을 보호하는 보호관와, 상기 소선에 접속되고, 상기 측온부에서 측정되는 온도를 취득하는 취득부를 갖도록 구성된다.
(부기 7)
바람직하게는, 부기 5에 기재된 기판 처리 장치로서,
상기 기판을 수평 상태로 다단으로 유지하는 기판 유지 부재를 더 갖고,
상기 보호 부재는, 상기 기판 유지 부재로 기판을 유지하는 영역인 기판 처리 영역을 적어도 덮도록 설치되고,
상기 가열부는, 복수의 독립된 가열하는 가열 영역(U존, CU존, CL존, L존)을 더 갖고,
상기 보호 부재(커버)는, 상기 반응관을 따라 적어도 하나의 가열 영역(CU존, CL존)을 덮도록 설치된다.
(부기 8)
바람직하게는, 부기 5에 기재된 기판 처리 장치로서,
상기 반응관의 하부에 설치된 노구부에는, 석영제의 고정 부재가 더 설치되고,
상기 열전대는, 상기 고정 부재를 통해서 상기 보호 부재가 상기 노구부에 고정되도록 구성된다.
(부기 9)
바람직하게는, 부기 5 또는 부기 7에 기재된 기판 처리 장치로서,
상기 가열부는, 복수의 독립된 가열하는 가열 영역(U존, CU존, CL존, L존)을 더 갖고,
상기 측온부는, 상기 가열 영역의 수 이상의 수가 설치되고,
상기 열전대에서 검출되는 온도에 기초하여, 적어도 상기 가열부를 제어해서 상기 반응 로 내의 온도를 소정의 온도로 유지되도록 제어하는 제어부를 갖도록 구성된다.
(부기 10)
바람직하게는, 부기 5에 기재된 기판 처리 장치로서,
상기 반응관 내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급계와, 상기 반응관 내의 분위기를 배기하는 배기계를 더 갖고,
상기 반응관은, 상단에 폐색부를 갖고,
하단에 개구부를 갖는 원통부와,
상기 원통부의 일측벽의 외측에 형성되고, 상기 처리 가스 공급계가 접속된 가스 공급 에리어와,
상기 가스 공급 에리어와 대향하는 상기 원통부의 타측벽의 외측에 형성되고, 상기 배기계가 접속된 가스 배기 에리어를 갖도록 구성된다.
(부기 11)
본 발명의 다른 일 형태에 의하면,
반응관 천장에 설치되는 제1 본체부와, 반응관의 측면에 설치되는 제2 본체부와, 상기 제1 본체부와 상기 제2 본체부를 접속하는 접속부를 구비한 열전대로서,
상기 제1 본체부는,
상기 반응관 천장의 온도를 측정하는 제1 측온부를 갖고,
상기 제1 측온부가 상기 반응관 천장의 중심 위치에 고정되도록 구성되어 있는 열전대가 제공된다.
(부기 12)
바람직하게는, 부기 11에 기재된 열전대로서,
상기 제2 본체부 및 상기 접속부는,
적어도 상기 제1 측온부를 구성하는 소선을 내포하도록 구성되어 있다.
(부기 13)
바람직하게는, 부기 11에 기재된 열전대로서
상기 제2 본체부는,
상기 반응관의 측면의 온도를 검출하는 제2 측온부와, 상기 제2 측온부의 근방에 완충부가 적어도 설치되고,
상기 완충부를 통해서 상기 반응관과 상기 제2 본체부가 접촉한 상태에서, 상기 제2 측온부는 상기 반응관의 외측의 근접한 위치에 고정되도록 구성되어 있다.
(부기 14)
본 발명의 또 다른 일 형태에 의하면,
복수매의 기판을 유지하는 기판 유지 부재를 반응관에 수용하여, 처리하는 기판 처리 장치로서,
상기 반응관 내의 온도를 측정하는 제1 측온부를 갖고 상기 반응관의 천장부에 설치되는 제1 본체부와, 반응관의 측면에 설치되는 제2 본체부와, 상기 제1 본체부와 상기 제2 본체부를 접속하는 접속부를 구비한 열전대와,
상기 반응관 내를 가열하는 가열부와,
상기 가열부와 해당 가열부에 대향하는 상기 제1 본체부와의 사이에 설치되고, 상기 제1 본체부를 관통하는 공간부를 갖고, 상기 반응관의 천장부에 고정되는 천장 커버를 구비하고,
상기 제1 본체부에 형성된 돌기부를 상기 천장 커버에 형성된 개구부에 장전함으로써, 상기 제1 측온부가 상기 천장 커버의 중심 위치에 고정되도록 구성되어 있는 기판 처리 장치가 제공된다.
(부기 15)
바람직하게는, 부기 14에 기재된 기판 처리 장치로서,
상기 가열부는, 복수의 독립된 가열하는 가열 영역(U존, CU존, CL존, L존)을 더 갖고,
상기 제1 측온부는, 상기 U존에 대향하는 위치에 배치된 기판의 온도를 검출하도록 구성되어 있다.
(부기 16)
바람직하게는, 부기 15에 기재된 기판 처리 장치로서,
상기 가열부와 해당 가열부에 대향하는 상기 반응관과의 사이에 설치되고, 상기 제2 본체부를 관통하는 공간부를 갖는 전체 커버를 더 구비하고,
상기 제2 본체부는, 상기 전체 커버가 상기 반응관에 고정될 때, 상기 반응관의 외측에 고정되도록 구성되어 있다.
(부기 17)
바람직하게는, 부기 16에 기재의 기판 처리 장치로서,
상기 제2 본체부는, 상기 반응관과 상기 전체 커버에 끼워지도록 고정될 때, 상기 반응관에 설치된 고정 부재에 상기 전체 커버를 걸도록 구성되어 있다.
(부기 18)
바람직하게는, 부기 15에 기재된 기판 처리 장치로서,
상기 가열부와 해당 가열부에 대향하는 상기 반응관과의 사이에 설치되고, 상기 제2 본체부를 관통하는 공간부를 갖는 전체 커버를 더 구비하고,
상기 제2 본체부는, 상기 전체 커버에 의해 보호되는 제2 측온부와, 상기 제2 측온부의 근방에 설치되는 완충부를 갖고,
상기 전체 커버가 상기 반응관에 고정될 때, 상기 반응관과의 사이에 끼워지는 상기 완충부를 통해서 상기 반응관과 접촉한 상태에서, 상기 제2 측온부는, 상기 반응관의 외측의 근접한 위치에 고정되도록 구성되어 있다.
(부기 19)
본 발명의 또 다른 일 형태에 의하면,
복수매의 기판을 유지하는 기판 유지 부재를 반응관에 수용하여, 처리하는 기판 처리 장치로서,
복수의 독립된 가열하는 가열 영역(U존, CU존, CL존, L존)에 대향하는 위치에 배치된 상기 기판을 가열하는 제1 가열부와,
반응관의 천장부에 설치되고, 상기 U존에 대향하는 위치에 배치된 상기 기판을 가열하는 제2 가열부와,
반응관의 측벽에 설치되고, 상기 제1 가열부에 대향하는 위치의 온도를 검출하는 제1 열전대와,
반응관의 천장부에 설치되는 제1 본체부와, 반응관의 측면에 설치되는 제2 본체부와, 상기 제1 본체부와 상기 제2 본체부를 접속하는 접속부를 구비한 제2 열전대와,
상기 반응관의 측벽에 상기 제1 열전대 및 상기 제2 본체부를 고정하는 전체 커버와,
상기 반응관의 천장부에 상기 제1 본체부를 고정하는 천장 커버와,
상기 제1 열전대 및 상기 제2 열전대에서 검출되는 온도에 기초하여, 적어도 상기 제1 가열부와 상기 제2 가열부를 제어해서 상기 반응관 내의 온도를 소정의 온도로 유지하도록 제어하는 제어부,
를 구비한 기판 처리 장치가 제공된다.
(부기 20)
바람직하게는, 부기 19에 기재된 기판 처리 장치로서,
상기 제1 본체부는,
상기 반응관 내의 온도를 측정하는 제1 측온부를 갖고,
상기 제1 본체부에 형성된 돌기부를 상기 천장 커버에 형성된 개구부에 장전함으로써, 상기 제1 측온부가 상기 반응관의 천장부의 중심 위치에 고정되어, 상기 제2 가열부에 의해 가열되는 상기 기판의 중심 온도를 측정하도록 구성되어 있다.
(부기 21)
바람직하게는, 부기 19에 기재된 기판 처리 장치로서,
상기 제1 본체부는, 상기 반응관의 천장부에, 상기 반응관 내의 온도를 측정하는 제1 측온부와,
상기 제1 열전대는, 상기 가열 영역(U존, CU존, CL존, L존)에 대향하는 위치에 상기 반응관 내의 온도를 측정하는 제2 측온부를 각각 갖고,
상기 제1 측온부 및 상기 제2 측온부에서 검출되는 온도에 기초하여, 적어도 상기 제1 가열부와 상기 제2 가열부를 제어해서 상기 반응관 내의 온도를 소정의 온도로 유지하도록 구성되어 있다.
(부기 22)
바람직하게는, 부기 19에 기재된 기판 처리 장치로서,
상기 제1 본체부는, 상기 반응관의 천장부에, 상기 반응관 내의 온도를 측정하는 제1 측온부와,
상기 제1 열전대는, 적어도 상기 U존에 대향하는 위치에, 상기 반응관 내의 온도를 측정하는 제2 측온부를 갖고,
상기 제1 측온부 및 상기 제2 측온부에서 검출되는 온도에 기초하여, 적어도 상기 제1 가열부 및 상기 제2 가열부를 제어해서 상기 U존에 배치되는 상기 기판의 온도를 소정의 온도로 유지하도록 구성되어 있다.
(부기 23)
바람직하게는, 부기 22에 기재된 기판 처리 장치로서,
상기 제1 측온부는, 상기 U존에 배치되는 상기 기판의 중심의 온도를 검출하고,
상기 제2 측온부는, 상기 U존에 배치되는 상기 기판의 단부로부터 온도를 검출하고,
적어도 상기 제1 측온부 및 상기 제2 측온부에서 검출된 온도 차가 소정 범위가 되도록 상기 제1 가열부 및 상기 제2 가열부를 제어해서 상기 U존에 배치되는 상기 기판의 온도를 소정 온도로 유지하도록 구성되어 있다.
(부기 24)
바람직하게는, 부기 23에 기재된 기판 처리 장치로서,
상기 U존에 배치되는 기판 중, 상기 기판 유지 부재의 최상단부에 유지된 기판의 온도를 소정 온도로 유지하도록 구성되어 있다.
(부기 25)
바람직하게는, 부기 22에 기재된 기판 처리 장치로서,
상기 제1 측온부는, 상기 U존에 배치되는 상기 기판의 중심의 온도를 검출하고,
상기 제2 측온부는, 상기 가열 영역에 배치되는 상기 기판의 단부로부터 온도를 검출하고,
적어도 상기 제1 측온부 및 상기 제2 측온부 중 U존에 설치된 측온부에서 검출된 온도 차가 소정 범위가 되도록 상기 제1 가열부 및 상기 제2 가열부를 제어해서 상기 가열 영역에 배치되는 상기 기판의 온도를 소정 온도로 유지하도록 구성되어 있다.
(부기 26)
바람직하게는, 부기 19에 기재된 기판 처리 장치로서,
상기 제1 열전대 및 상기 제2 본체부가 상기 반응관에 고정될 때, 상기 반응관에 설치된 고정 부재에 상기 전체 커버를 걸도록 구성되어 있다.
(부기 27)
본 발명의 또 다른 일 형태에 의하면, 복수매의 기판을 유지하는 기판 유지 부재를 반응관에 수용하여, 처리하는 기판 처리 장치로서,
상기 반응관 내를 가열하는 가열부와, 상기 반응관 내의 온도를 검출하는 온도 검출부(열전대)와, 상기 가열부와 해당 가열부에 대향하는 측온부와의 사이에 설치되는 커버를 구비하고,
상기 커버가, 상기 열전대를 설치한 상태에서 상기 반응관에 고정됨으로써, 상기 열전대를 상기 반응관에 근접시킨 상태에서 고정되도록 구성되어 있는 기판 처리 장치가 제공된다.
(부기 28)
바람직하게는, 부기 27에 기재된 기판 처리 장치로서,
상기 열전대가 상기 반응관과 상기 커버에 끼워지도록 고정될 때, 상기 측온부는, 상기 커버의 중심에 덮이도록 구성된다.
(부기 29)
바람직하게는, 부기 28에 기재된 기판 처리 장치로서,
상기 커버의 적어도 하부는, 상기 열전대와의 사이에 단열재가 설치되도록 구성된다.
(부기 30)
본 발명의 다른 일 형태에 의하면, 복수매의 기판을 기판 유지 부재에 유지시키는 공정과,
상기 기판 유지 부재를 반응관에 장입하는 공정과,
반응관 내의 온도를 측정하는 측온부와, 상기 측온부를 구성하는 소선이 내부에 설치되는 본체부와, 상기 본체부의 적어도 상기 측온부의 근방에 설치되는 완충부를 구비하고, 상기 완충부를 통해서 상기 반응관과 접촉한 상태에서 상기 반응관의 외측에 고정되도록 구성되어 있는 열전대에 의해 검출되는 온도에 기초하여, 상기 반응관 내의 온도를 소정의 온도로 유지하도록 가열부를 제어하면서, 상기 기판을 처리하는 공정,
을 갖는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
(부기 31)
본 발명의 또 다른 일 형태에 의하면, 복수매의 기판을 기판 유지 부재에 유지시키는 수순과,
상기 기판 유지 부재를 반응관에 장입하는 수순과,
반응관 내의 온도를 측정하는 측온부와, 상기 측온부를 구성하는 소선이 내부에 설치되는 본체부와,상기 본체부의 적어도 상기 측온부의 근방에 설치되는 완충부를 구비하고, 상기 완충부를 통해서 상기 반응관과 접촉한 상태에서 상기 반응관의 외측에 고정되도록 구성되어 있는 열전대에 의해 검출되는 온도에 기초하여, 상기 반응관 내의 온도를 소정의 온도로 유지하도록 가열부를 제어하면서, 상기 기판을 처리하는 수순,
을 컴퓨터에 실행시키는 프로그램, 또는, 해당 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 제공된다.
1 : 열전대(제어용 TC) 2 : 커버(보호 부재)
11 : 열전대 선단 상측 존(측온부) 12 : 절연관(본체부)
13 : 보호관(보호부)
16 : 열전대 선단 하측 존(측온부) 18 : 스페이서(완충부)
21 : 온도 측정점(측온부) 200 : 웨이퍼(기판)
203 : 반응관 207 : 히터(가열부)
280 : 컨트롤러(제어부)

Claims (10)

  1. 반응관 내의 온도를 측정하는 측온부와,
    상기 반응관 내를 가열하는 가열부에 대향하는 위치에 상기 측온부가 내부에 설치되는 본체부와,
    상기 반응관과 상기 본체부 사이에서, 상기 측온부가 설치되는 높이 위치에서 상기 반응관과 접촉시킴과 함께, 상기 측온부와 직접 접촉시키지 않는, 상기 본체부이며, 상기 측온부가 설치되는 측과 반대측의 위치에 고정되는 부재로 구성되어 있는 온도 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 부재는 판상인, 온도 센서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 부재는, 상기 본체부의 적어도 일부를 덮도록 설치되는, 온도 센서.
  4. 제1항에 있어서.
    상기 부재의 바로 위 또는 바로 아래에 설치되는 완충 부재를 더 설치하고,
    상기 완충 부재는, 상기 본체부의 주위를 덮도록, 단열 부재가 복수회 감겨진 구성인, 온도 센서.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 완충 부재가 설치되는 공간부를 형성하는 보호 부재를 더 갖고,
    상기 완충 부재를 밀어붙임으로써, 상기 보호 부재와 상기 측온부를 내장한 측의 상기 본체부 사이에 간극을 형성시키도록 구성되어 있는, 온도 센서.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 부재 및 상기 본체부가 설치되는 공간부를 형성하는 보호 부재를 더 갖고,
    상기 보호 부재의 압박에 의해, 상기 부재를 상기 반응관에 접촉시키도록 구성되어 있는, 온도 센서.
  7. 복수매의 기판을 반응관에 수용하고, 상기 기판을 처리하는 기판 처리 장치이며,
    상기 반응관 내를 가열하는 가열부와,
    반응관 내의 온도를 측정하는 측온부와, 상기 반응관 내를 가열하는 가열부에 대향하는 위치에 상기 측온부가 내부에 설치되는 본체부와, 상기 반응관과 상기 본체부 사이에서, 상기 측온부가 설치되는 높이 위치에서 상기 반응관과 접촉시킴과 함께, 상기 측온부와 직접 접촉시키지 않는, 상기 본체부이며, 상기 측온부가 설치되는 측과 반대측의 위치에 고정되는 부재로 구성되어 있는 온도 센서를 구비한 기판 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 온도 센서를 상기 반응관에 고정하는 보호 부재를 더 갖고,
    상기 보호 부재는, 상기 온도 센서의 상기 본체부가 설치되는 공간을 갖고, 상기 공간 내에 설치되는 상기 본체부를 상기 반응관측에 밀어붙임으로써, 상기 부재를 반응관에 접촉시키도록 구성되는, 기판 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 부재의 바로 위 또는 바로 아래에 설치되는 완충 부재를 더 설치하고,
    상기 보호 부재는, 상기 완충 부재를 상기 반응관측에 밀어붙임으로써, 상기 보호 부재와 상기 측온부를 내장한 측의 상기 본체부 사이에 간극을 형성시키도록 구성되어 있는, 기판 처리 장치.
  10. 복수매의 기판을 기판 유지 부재에 유지시켜서 반응관에 장입한 상태에서, 상기 반응관 내의 온도를 측정하는 측온부와, 상기 반응관 내를 가열하는 가열부에 대향하는 위치에 상기 측온부가 내부에 설치되는 본체부와, 상기 반응관과 상기 본체부 사이에서, 상기 측온부가 설치되는 높이 위치에서 상기 반응관과 접촉시킴과 함께, 상기 측온부와 직접 접촉시키지 않는, 상기 본체부이며, 상기 측온부가 설치되는 측과 반대측의 위치에 고정되는 부재로 구성되어 있는 온도 센서에 의해 검출되는 온도에 기초하여, 상기 반응관 내의 온도를 소정의 온도로 유지하도록 가열부를 제어하면서, 상기 기판을 처리하는 공정을 갖는 반도체 장치의 제조 방법.
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