KR102654476B1 - 온도 센서, 히터 유닛, 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 프로그램 - Google Patents

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가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭
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Abstract

본 발명은, 히터의 온도가 높아져도 파손되지 않고 히터의 온도를 측정하는 것이 가능한 구성을 제공한다. 개구부가 마련된 설치 부재에 마련되는 구성이며, 미소 공간을 마련하면서 개구부에 관통하도록 설치 부재에 접속되는 본체부와, 설치 부재에 의해 이격되도록 본체부에 각각 설치되는 제1 위치 결정부와 제2 위치 결정부를 갖고, 미소 공간, 제1 위치 결정부와 상기 제2 위치 결정부에 의해 정해진 범위에서 본체부를 가동으로 하는 구성이 제공된다.

Description

온도 센서, 히터 유닛, 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 프로그램{TEMPERATURE SENSOER, HEATER UNIT, SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE, AND PROGRAM}
본 개시는, 온도 센서, 히터 유닛, 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 프로그램에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 제조에 있어서, 웨이퍼(이하, 기판이라고도 함)를 처리하는 뱃치식 열처리 장치가 널리 사용되고 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에 의하면, 이러한 종류의 열처리 장치의 처리로에서는, 상단이 폐색되고 하단이 개방된 대략 원통형의 반응관의 내부에, 복수매의 기판을 탑재한 기판 보유 지지구(이하, 보트라고도 함)를 하방으로부터 삽입하여, 반응관의 외측을 둘러싸도록 마련된 가열 기구(이하, 히터라고도 함)에 의해, 보트 상의 웨이퍼를 열처리한다.
또한, 상술한 열처리 장치에서는, 히터의 근방에 열전쌍(이하, 히터 열전쌍, 제1 열전쌍(제1 온도 센서)이라고도 함)을 배치해서 가열측의 온도를 계측하고, 웨이퍼 혹은 반응관의 근방에 열전쌍(캐스케이드 열전쌍, 제2 열전쌍(제2 온도 센서)이라고도 함)을 배치해서 피가열체의 온도를 계측하여, 그것들의 계측 온도에 기초해서 히터를 피드백 제어하고 있다. 그러나 상술한 열처리 장치를 운용해 나가는 중에, 히터의 온도가 높아지면, 히터 근방의 부재의 열팽창에 기인하는 열응력에 의해, 히터의 근방에 배치되는 열전쌍(제1 온도 센서)이 파손되는 경우가 있다.
국제 공개 제2020/145183호 공보
본 개시의 목적은, 히터의 온도가 높아져도 파손되지 않고 히터의 온도를 측정하는 것이 가능한 구성을 제공하는 데 있다.
본 개시의 일 양태에 의하면, 개구부가 마련된 설치 부재에 마련되는 구성이며, 미소 공간을 마련하면서 개구부에 관통하도록 설치 부재에 접속되는 본체부와, 설치 부재에 의해 이격되도록 본체부에 각각 설치되는 제1 위치 결정부와 제2 위치 결정부를 갖고, 미소 공간, 제1 위치 결정부와 상기 제2 위치 결정부에 의해 정해진 범위에서, 본체부를 가동으로 하는 구성이 제공된다.
본 구성에 의하면, 히터의 온도에 구애되지 않고 히터 근방의 온도를 측정할 수 있다.
도 1은 본 개시의 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 처리로의 평면도이다.
도 2는 본 개시의 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 처리로의 평면도이다.
도 3은 본 개시의 실시 형태에 따른 온도 제어계의 구성의 도시예이다.
도 4는 본 개시의 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에서 행하여지는 프로세스 처리의 각 스텝에서의 처리로 내의 온도 변화 특성을 나타내는 일례이다.
도 5는 본 개시의 실시 형태에 따른 장치 컨트롤러 구성의 도시예이다.
도 6은 본 개시의 실시 형태에 따른 열전쌍(온도 센서)의 외관도이다.
도 7은 본 개시의 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 처리로에의 열전쌍(온도 센서)의 설치를 도시하는 도시예이다.
도 8은 본 개시의 실시 형태에 따른 열전쌍(온도 센서)의 주요부 단면을 나타내는 일례이다.
도 9는 본 개시의 실시 형태에 따른 열전쌍(온도 센서)의 선단부 단면을 나타내는 일례이다.
도 10은 본 개시의 실시 형태에 따른 열전쌍(온도 센서)의 접속부를 나타내는 일례이다.
도 11은 본 개시의 실시 형태에 따른 열전쌍(온도 센서)을 열처리했을 때의 일례를 도시하는 도면이다.
본 개시의 실시 형태에서의 기판 처리 장치를 도면에 의해 설명한다. 단, 이하의 설명에서, 동일 구성 요소에는 동일 부호를 붙이고 반복 설명을 생략하는 경우가 있다. 또한, 도면은 설명을 보다 명확하게 하기 위해서, 실제의 양태에 비하여 각 부의 폭, 두께, 형상 등에 대해서 모식적으로 나타내지는 경우가 있지만, 어디까지나 일례이며, 본 개시의 해석을 한정하는 것은 아니다.
도 1은 기판 처리 장치의 처리로(202)의 개략 구성도이며, 종단면도로서 나타내고 있다. 도 1에 도시하고 있는 바와 같이, 처리로(202)는, 가열 기구(히터 유닛)로서의 히터(206)를 갖는다. 히터(206)는 원통 형상이며, 보유 지지판으로서의 히터 베이스(251)에 지지됨으로써 수직으로 거치되어 있다.
히터(206)의 내측에는, 히터(206)와 동심원상으로 반응관으로서의 프로세스 튜브(203)가 배치되어 있다. 반응관(203)은, 내부 반응관(이후, 단순히 내부관이라고 칭함)으로서의 이너 튜브(204)와, 그 외측에 마련된 외부 반응관(이후, 단순히 외부관이라고 칭함)으로서의 아우터 튜브(205)로 구성되어 있다. 내부관(204)은, 예를 들어 석영(SiO2) 또는 탄화실리콘(SiC) 등의 내열성 재료로 이루어지고, 상단 및 하단이 개구된 원통 형상으로 형성되어 있다. 내부관(204)의 통 중공부에는 처리실(201)이 형성되어 있고, 웨이퍼(200)를 후술하는 보트(217)에 의해 수평 자세로 수직 방향으로 다단으로 정렬한 상태에서 수용 가능하게 구성되어 있다. 외부관(205)은, 예를 들어 석영 또는 탄화실리콘 등의 내열성 재료로 이루어지고, 내경이 내부관(204)의 외경보다도 크고 상단이 폐색되고 하단이 개구된 원통 형상으로 형성되어 있으며, 내부관(204)과 동심원상으로 마련되어 있다.
외부관(205)의 하방에는, 외부관(205)과 동심원상으로 매니폴드(209)가 배치되어 있다. 매니폴드(209)는, 예를 들어 스테인리스 등으로 이루어지고, 상단 및 하단이 개구된 원통 형상으로 형성되어 있다. 매니폴드(209)는, 내부관(204)과 외부관(205)에 걸림 결합하고 있어, 이들을 지지하도록 마련되어 있다. 또한, 매니폴드(209)와 외부관(205)의 사이에는 밀폐 부재로서의 O링(220a)이 마련되어 있다. 매니폴드(209)가 히터 베이스(251)에 지지됨으로써, 반응관(203)은 수직으로 거치된 상태로 되어 있다. 반응관(203)과 매니폴드(209)에 의해 반응 용기가 형성된다.
후술하는 시일 캡(219)에는, 가스 도입부로서의 노즐(230)이 처리실(201)에 연통되도록 접속되어 있고, 노즐(230)에는 가스 공급관(232)이 접속되어 있다. 가스 공급관(232)의 노즐(230)과의 접속측과 반대측인 상류측에는, 가스 유량 제어기로서의 MFC(매스 플로우 컨트롤러)(241)를 통해서 도시하지 않은 처리 가스 공급원이나 불활성 가스 공급원이 접속되어 있다. MFC(241)에는, 가스 유량 제어부(235)가 전기적으로 접속되어 있어, 공급하는 가스의 유량이 원하는 양으로 되도록 원하는 타이밍에 제어하도록 구성되어 있다. 또한, MFC(241)의 상류측 및 하류측 중 적어도 한쪽에는, 도시하지 않은 개폐 밸브(예를 들어, 에어 밸브)가 마련되어 있다.
매니폴드(209)에는, 처리실(201)의 분위기를 배기하는 배기관(231)이 마련되어 있다. 배기관(231)은, 내부관(204)과 외부관(205)의 간극에 의해 형성되는 통 형상 공간(250)의 하단부에 배치되어 있고, 통 형상 공간(250)에 연통되어 있다. 배기관(231)의 매니폴드(209)와의 접속측과 반대측인 하류측에는, 압력 검출기로서의 압력 센서(245) 및 압력 조정 장치(242)를 통해서 진공 펌프 등의 진공 배기 장치(246)가 접속되어 있어, 처리실(201)의 압력이 소정의 압력(진공도)으로 되도록 진공 배기할 수 있게 구성되어 있다. 압력 조정 장치(242) 및 압력 센서(245)에는, 압력 제어부(236)가 전기적으로 접속되어 있고, 압력 제어부(236)는, 압력 센서(245)에 의해 검출된 압력에 기초하여 압력 조정 장치(242)에 의해 처리실(201)의 압력이 원하는 압력으로 되도록 원하는 타이밍에 제어하도록 구성되어 있다.
매니폴드(209)의 하방에는, 매니폴드(209)의 하단 개구를 기밀하게 폐색 가능한 덮개로서의 시일 캡(219)이 마련되어 있다. 덮개(219)는, 매니폴드(209)의 하단에 수직 방향 하측으로부터 맞닿아지도록 되어 있다. 덮개(219)는, 예를 들어 스테인리스 등의 금속으로 이루어지고, 원반상으로 형성되어 있다. 덮개(219)의 상면에는 매니폴드(209)의 하단과 맞닿는 시일 부재로서의 O링(220b)이 마련된다. 덮개(219)의 처리실(201)과 반대측에는, 보트를 회전시키는 회전 기구(254)가 설치되어 있다. 회전 기구(254)의 회전축(255)은 덮개(219)를 관통하여, 후술하는 보트(217)에 접속되어 있고, 보트(217)를 회전시킴으로써 웨이퍼(200)를 회전시키도록 구성되어 있다. 덮개(219)는, 반응관(203)의 외부에 수직으로 설비된 승강 기구로서의 보트 엘리베이터(215)에 의해 수직 방향으로 승강되도록 구성되어 있고, 이에 의해 보트(217)를 처리실(201)에 대하여 반입 반출하는 것이 가능하게 되어 있다. 회전 기구(254) 및 보트 엘리베이터(215)에는, 구동 제어부(237)가 전기적으로 접속되어 있어, 원하는 동작을 하도록 원하는 타이밍에 제어하도록 구성되어 있다.
보트(217)는, 예를 들어 석영이나 탄화규소 등의 내열성 재료로 이루어지고, 복수매의 웨이퍼(200)를 수평 자세이면서 또한 서로 중심을 맞춘 상태에서 정렬시켜 다단으로 보유 지지하도록 구성되어 있다. 또한 보트(217)의 하부에는, 예를 들어 석영이나 탄화규소 등의 내열성 재료로 이루어지는 원판 형상을 한 단열 부재로서의 단열판(216)이 수평 자세로 다단으로 복수매 배치되어 있어, 히터(206)로부터의 열이 매니폴드(209)측에 전해지기 어려워지도록 구성되어 있다.
반응관(203) 내에는, 로내 온도 검출기로서의 캐스케이드 열전쌍(제2 온도 센서)(263)이 설치되어 있다. 또한 히터(206)의 온도 검출기로서의 히터 열전쌍(264)(제1 온도 센서)이 설치되어 있다. 히터(206)와 히터 열전쌍(264)과 캐스케이드 열전쌍(263)에는, 전기적으로 온도 제어부(238)가 접속되어 있어, 캐스케이드 열전쌍(263)에 의해 검출된 로내 온도 정보에 기초하여 히터(206)의 제어 목표 온도를 산출하고, 제어 목표 온도와 히터 열전쌍(264)의 히터 온도 정보에 기초하여 히터(206)에의 통전 정도를 조정함으로써 처리실(201)의 온도가 원하는 온도 분포로 되도록 원하는 타이밍에 제어하도록 구성되어 있다.
가스 유량 제어부(235), 압력 제어부(236), 구동 제어부(237), 온도 제어부(238)는, 기판 처리 장치 전체를 제어하는 주제어부(239)에 전기적으로 접속되어 있다. 이들 가스 유량 제어부(235), 압력 제어부(236), 구동 제어부(237), 온도 제어부(238), 주제어부(239)는, 컨트롤러(240)로서 구성되어 있다.
이어서, 상기 구성에 관한 처리로(202)를 사용하여, 반도체 디바이스의 제조 공정의 일 공정으로서, 웨이퍼(200) 상에 막을 형성하는 방법에 대해서 설명한다. 또한, 이하의 설명에서, 기판 처리 장치를 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(240)에 의해 제어된다.
복수매의 웨이퍼(200)가 보트(217)에 장전(웨이퍼 차지)되면, 도 1에 도시하고 있는 바와 같이, 복수매의 웨이퍼(200)를 보유 지지한 보트(217)는, 보트 엘리베이터(215)에 의해 들어 올려져서 처리실(201)에 반입(보트 로딩)된다.
처리실(201)이 원하는 압력(진공도)으로 되도록 진공 배기 장치(246)에 의해 진공 배기된다. 이때, 처리실(201)의 압력은, 압력 센서(245)에서 측정되고, 이 측정된 압력에 기초하여 압력 조절기(242)가 피드백 제어된다. 또한, 처리실(201)이 원하는 온도로 되도록 히터(206)에 의해 가열된다. 이때, 처리실(201)이 원하는 온도 분포로 되도록 캐스케이드 열전쌍(263)이 검출한 온도 정보에 기초하여 히터(206)에의 통전 정도가 피드백 제어된다. 계속해서, 회전 기구(254)에 의해 보트(217)가 회전됨으로써, 웨이퍼(200)가 회전된다.
이어서, 처리 가스 공급원으로부터 공급되어, MFC(241)에서 원하는 유량으로 되도록 제어된 가스는, 가스 공급관(232)을 유통해서 노즐(230)로부터 처리실(201)에 도입된다. 도입된 가스는 처리실(201)을 상승하여, 내부관(204)의 상단 개구로부터 통 형상 공간(250)에 유출되어 배기관(231)으로부터 배기된다. 가스는, 처리실(201)을 통과할 때 웨이퍼(200)의 표면과 접촉하여, 이때 웨이퍼(200)의 표면 상에 예를 들어 박막이 퇴적된다.
미리 설정된 처리 시간이 경과하면, 불활성 가스 공급원으로부터 불활성 가스가 공급되어 처리실(201)이 불활성 가스로 치환됨과 함께, 처리실(201)의 압력이 상압으로 복귀된다.
그 후, 보트 엘리베이터(215)에 의해 시일 캡(219)이 하강되어, 매니폴드(209)의 하단이 개구됨과 함께, 처리가 끝난 웨이퍼(200)가 보트(217)에 보유 지지된 상태에서 매니폴드(209)의 하단으로부터 프로세스 튜브(203)의 외부로 반출(보트 언로딩)된다. 그 후, 처리가 끝난 웨이퍼(200)는 보트(217)로부터 취출된다(웨이퍼 디스차지).
이어서, 도 5에 도시하고 있는 바와 같이, 제어부로서의 컨트롤러(240)는, 통신 회선을 통해서 가스 유량 제어부(235), 압력 제어부(236), 구동 제어부(237), 온도 제어부(238), 주제어부(239)에 각각 접속된다. 여기서, 가스 유량 제어부(235), 압력 제어부(236), 구동 제어부(237), 온도 제어부(238)는, 주제어부(239)와 구성은 동일하므로 여기서는 설명은 생략하고, 이하 주제어부(239)의 구성에 대해서 설명한다.
주제어부로서의 메인 컨트롤러(239)는, CPU(Central Processing Unit)(239a), RAM(Random Access Memory)(239b), 기억부로서의 기억 장치(239c), I/O 포트(239d)를 구비한 컴퓨터로서 구성되어 있다. RAM(239b), 기억 장치(239c), I/O 포트(239d)는, 내부 버스를 통해서 CPU(239a)와 데이터 교환 가능하게 구성되어 있다. 제어부(239)에는, 예를 들어 터치 패널 등으로 구성된 조작부로서의 입출력 장치(131)가 접속되어 있다.
기억부(239c)는, 예를 들어 플래시 메모리, HDD(Hard Disk Drive) 등으로 구성되어 있다. 기억부(239c) 내에는, 기판 처리 장치의 동작을 제어하는 제어 프로그램, 예를 들어 기판 처리의 수순이나 조건 등이 기재된 프로세스 레시피 등이 판독 가능하게 저장되어 있다. 이들 프로세스 레시피 등은, 후술하는 기판 처리 공정에서의 각 수순을 컨트롤러(239)에 실행시켜, 소정의 결과를 얻을 수 있게 조합된 것이며, 프로그램으로서 기능한다. 이하, 이 프로세스 레시피나 제어 프로그램 등을 총칭하여, 단순히 프로그램이라고도 하는 경우가 있다. 또한, RAM(239b)은, CPU(239a)에 의해 판독된 프로그램이나 데이터 등이 일시적으로 보유되는 메모리 영역(워크 에어리어)으로서 구성되어 있다.
I/O 포트(239d)는, 상술한 MFC(241), 도시하지 않은 밸브, APC 밸브(242), 압력 센서(245), 진공 펌프(246), 히터(207), 제2 온도 센서(263), 제1 온도 센서(264), 회전 기구(254), 보트 엘리베이터(215) 등에 접속되어 있다.
CPU(239a)는, 기억부(239c)로부터 제어 프로그램을 판독해서 실행함과 함께, 조작부(131)로부터의 조작 커맨드의 입력 등에 따라서 기억 장치(239c)로부터 프로세스 레시피를 판독하도록 구성되어 있다. 그리고, CPU(239a)는, 판독한 프로세스 레시피에 따라서, MFC(241)에 의한 각종 가스의 유량 조정 동작, 도시하지 않은 밸브(3)의 개폐 동작, APC 밸브(242)의 개폐 동작 및 APC 밸브(242)에 의한 압력 센서(245)에 기초하는 압력 조정 동작, 제2 온도 센서(263), 제1 온도 센서(264)에 기초하는 히터(206)의 온도 조정 동작, 진공 펌프(246)의 기동 및 정지, 회전 기구(254)에 의한 보트(217)의 회전 및 회전 속도 조절 동작, 보트 엘리베이터(215)에 의한 보트(217)의 승강 동작 등을 제어하도록, 가스 유량 제어부(235), 압력 제어부(236), 구동 제어부(237), 온도 제어부(238)를 제어 가능하게 구성되어 있다. 또한, 온도 제어부(238)에 의한 제2 온도 센서(263), 제1 온도 센서(264)에 기초하는 히터(206)의 온도 조정 동작의 상세는 후술한다.
제어부(239)는, 전용의 컴퓨터로서 구성되어 있는 경우에 한하지 않고, 범용의 컴퓨터로서 구성되어 있어도 된다. 예를 들어, 상술한 프로그램을 저장한 외부 기억부로서의 외부 기억 장치(예를 들어, USB 메모리 등의 반도체 메모리 등)(133)를 사용해서 범용의 컴퓨터에 프로그램을 인스톨함으로써, 본 실시 형태에 따른 제어부(240)를 구성할 수 있다.
컴퓨터에 프로그램을 공급하기 위한 수단은, 외부 기억부(133)를 통해서 공급하는 경우에 한하지 않는다. 예를 들어, 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 사용하여, 외부 기억부(133)를 통하지 않고 프로그램을 공급하도록 해도 된다. 또한, 기억부(239c)나 외부 기억부(133)는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성된다. 이하, 이들을 총칭하여 단순히 기록 매체라고도 한다. 또한, 본 명세서에서 기록 매체라는 말을 사용한 경우에는, 기억부(239c) 단체만을 포함하는 경우, 외부 기억부(133) 단체만을 포함하는 경우, 또는 그 양쪽을 포함하는 경우가 있다.
도 2에 의해, 본 실시 형태에서의 히터(206)의 구조를 상세하게 설명하면, 히터(206)는, 세로 방향으로 복수 존으로 분할 제어 가능(도 2에서는 5존 분할)하게 하기 위해서, 복수의 히터(206)가 겹쳐져서 이루어져 있다. 이것을 「히터 존(가열 영역)」이라고 칭한다. 그리고 각각의 히터 존마다 히터(206)의 온도를 측정하는 「히터 열전쌍」(264)이 설치되어 있다. 아우터 튜브의 내측에는, 튜브 내부의 온도를 측정하는 「캐스케이드 열전쌍」(263)이 설치되어 있다. 이 캐스케이드 열전쌍(263)은, 1개의 석영관 중에 히터 존의 수에 따른 수의 열전쌍(온도 센서)이 수용되어 있는 구조로 되어 있다. 그리고, 그 측온 점은 히터 존에 대향한 위치에 마련되어 있다. 또한, 도 2에서, 히터(206)는, 위에서부터 U, CU, C, CL, L존으로 분할되어 있다. 또한, 각각에 대응하는 「히터 열전쌍」을 위에서부터 264-1, 264-2, 264-3, 264-4, 264-5로 개별로 칭하고, 「히터 열전쌍」을 총칭할 때는 히터 열전쌍(264)이라고 칭한다.
도 3은, 캐스케이드 제어 루프에 의한 온도 제어부(238)를 포함하는 온도 제어계의 구성도이다. 도 3은, 소위 캐스케이드 PID 제어 방식으로 되어 있고, 처리실(201)의 웨이퍼(200) 근방의 온도를 측정하는 캐스케이드 열전쌍(263)의 온도를 제어하는 「메인 온도 제어부 루프」와, 히터(206)의 온도를 제어하는 「히터 온도 제어부 루프」로 이루어져 있다. 메인 온도 제어부(제1 PID 조절부)는, 캐스케이드 열전쌍(263)의 온도를 목표값과 일치시키도록 히터 온도 제어부에의 설정값을 조작한다. 히터 온도 제어부(제2 PID 조절부)는, 히터 열전쌍(264)의 온도를 메인 온도 제어부(제1 PID 조절부)로부터 설정된 온도와 일치하도록 히터 파워 출력량(도 3에서는 Z 전력량이라고 기재)을 조작한다.
도 3에 도시하는 캐스케이드 제어 루프는, 목표 온도(Y)와 캐스케이드 열전쌍(263)으로부터의 검출 온도의 편차를 출력하는 제1 가산기(501)와, 제1 가산기(501)의 출력 레벨에 따라서 PID(비례, 적분, 미분) 연산하여, 히터 열전쌍(264)으로부터의 검출 온도가 추종해야 하는 값으로 제어하는 제1 PID 조절부(502)와, 제1 PID 조절부(502)의 출력 레벨과 히터 열전쌍(264)으로부터의 검출 온도의 편차를 출력하는 제2 가산기(503)와, 제2 가산기(503)의 출력 레벨에 따라서 PID 연산하여, 히터(206)에 공급하는 전력량(Z)을 제어하는 제2 PID 조절부(504)에 의해 구성되어 있다.
도 3은, 도 2에서의 히터 분할 존(U, CU, C, CL, L존) 중 어느 하나의 존만의 캐스케이드 제어 루프를 도시하고 있다. 히터(206)가 5존으로 분할되는 경우에는, 도 3과 마찬가지의 구성의 캐스케이드 제어 루프가 각각의 존마다 존재하게 된다. 이와 같이 하여, 비교적 응답 속도가 빠른 히터 열전쌍(264)의 검출 온도와, 비교적 응답 속도가 느린 캐스케이드 열전쌍(263)의 검출 온도를 사용하여, 도 3에 도시한 바와 같은 캐스케이드 제어 루프를 구성함으로써, 캐스케이드 열전쌍(263)의 검출 온도를 빠르면서 또한 안정적으로 목표 온도로 제어할 수 있는 것은 일반적으로 알려져 있다.
이어서, 도 1의 처리로(202)에서 일반적으로 사용되는 처리 시퀀스에 대해서 도 4를 사용해서 설명한다. 도 4는 프로세스 처리의 각 스텝에서의 처리로(202) 내의 온도 변화의 개략을 나타낸 것이다. 또한, 도 4 중의 부호 S1 내지 S6은, 프로세스 처리의 각 스텝 S1 내지 S6에 대응하는 것이다.
스텝 S1은, 처리로(202) 내의 온도를 비교적 낮은 온도(T0)에서 안정시키는 처리이다. 스텝 S1에서는 보트(217)는 아직 처리로(202) 내의 반응관(203)에 삽입되어 있지 않다. 스텝 S2는, 웨이퍼(200)를 보유 지지하고 있는 보트(217)를 반응관(203)에 삽입하는 처리(보트 로드)이다. 웨이퍼(200)의 온도는, 통상 온도(T0)보다 낮으므로, 보트(217)를 반응관(203)에 삽입한 결과, 처리로(202) 내의 온도는 일시적으로 T0보다 낮은 온도로 되지만, 상술한 온도 제어에 의해 로 내의 온도는 약간의 시간을 거쳐서 다시 온도(T0)로 안정된다.
스텝 S3은, 온도(T0)로부터 웨이퍼(200)에 성막 등의 처리를 실시하기 위한 목표 온도(T1)까지, 처리로(202) 내의 온도를 상승시키는 처리(램프 업)이다. 스텝 S4는, 웨이퍼(200)에 처리를 실시하기 위해서 처리로(202) 내의 온도를 목표 온도(T1)로 유지해서 안정시키는 처리이다. 스텝 S5는, 처리 종료 후에 목표 온도(T1)로부터 다시 비교적 낮은 온도(T0)까지 처리로(202) 내의 온도를 하강시키는 처리(램프 다운)이다. 스텝 S6은, 처리가 실시된 웨이퍼(200)를 탑재하고 있는 보트(217)를 처리실(201)로부터 인출하는 처리이다. 그 후, 보트(217) 상의 처리가 끝난 웨이퍼(200)는, 미처리 웨이퍼(200)와 교체된다. 이러한 일련의 처리(즉, 스텝 S1 내지 스텝 S6)가 모든 웨이퍼(200)에 대해서 실시된다.
통상, 스텝 S1 내지 스텝 S6의 처리는 반복해서 행해지기 때문에, 하나하나의 스텝을 단시간에 행하는 것이 생산성 향상으로 이어진다. 특히, 히터(206)의 온도는, 달구기 쉽고 식기 어려운 성질 때문에, 스텝 S5의 램프 다운의 스텝에 요하는 시간을 어떻게 단축할지가 생산성 향상의 포인트로 된다.
이하, 본 실시 형태에서의 히터(206) 근방에 배치되는 제1 온도 센서(264)에 대해서 도 6 내지 도 10을 사용해서 설명한다. 제1 온도 센서(264)는, 도 2에 도시하는 바와 같이 5존에 각각 마련되어 있지만, 여기에서는, 설명을 위해서 하나의 제1 온도 센서(264)에 대해서 설명한다.
도 6에 도시하는 바와 같이, 제1 온도 센서(264)는, 내부에 열전쌍 소선(110)을 갖는 알루미나제의 본체부로서의 절연성이 있는 관(절연관)(101)과, 제1 온도 센서(264)를 히터(206)에 설치하기 위한 평판상의 개구 구멍(개구부)이 뚫려 있는 SUS제의 설치판을 포함하는 설치 부재와, 후술하는 쿠션성이 있는 단열 특성이나 밀폐성(시일성)이 우수한 쿠션 부재로서의 제1 단열재(107) 및 제2 단열재(108)와, 도시하지 않은 온도 제어부(238)와 접속하는 접속부를 포함한다.
본 실시 형태에서의 제1 온도 센서(264)는, 종래의 히터 열전쌍에 있었던 보호관을 없애고, 절연관(101)이 가동하는 구조로 하고 있다. 구체적으로는, 절연관(101)이 있는 점(가동 지지점)을 중심으로 상하로 가동할 수 있는 구성으로 되어 있다. 이 구조에 대해서는 후술한다. 또한, 설치판(102)의 개구 구멍과 절연관(101)의 사이에 약간의 간극(미소 공간)이 마련되어 있는데, 이 미소 공간에 대해서도 후술한다. 절연관(101)의 선단측(선단부)은, 절연관(101)에 열전쌍 소선(110)을 통과시켜 소선 선단을 결합해서 측온부를 구성한 후, 열전쌍 소선(110)(측온부)이 처리로(202)의 분위기에 노출되지 않도록 알루미나 시멘트로 매립하여 접착함으로써 고정하고 있다.
접속부는, 적어도 내부에 절연관(101)의 말단부가 마련되는 커버부(109)와, 도시하지 않은 온도 제어부(238)에 온도 데이터를 출력하는 커넥터부(111)로 구성되어 있다. 이 커버부(109) 내에서, 절연관(101)(말단부)으로부터 나온 열전쌍 소선(110)은 커넥터부(111)에 접속된다. 커넥터부(111)까지의 열전쌍 소선(110)은, 폴리이미드 튜브 등의 절연 부재에 의해 피복됨으로써 절연 처리가 실시되어 있다. 커버부(109)의 열전쌍 소선(110)을 둘러싸는 부분은, 커버부(109)의 절연관(101)을 둘러싸는 부분의 단면적보다도 크게 구성된다.
도 7은, 도 6에 도시하는 제1 온도 센서(264)를 처리로(202), 구체적으로는 히터(206)에 설치한 상태를 나타낸 것이다. 절연관(101)은, 세라믹제의 원통상의 설치용 파이프(113)와 접촉하지 않도록 마련된다. 또한, 절연관(101)은, SUS제의 패널부로서의 히터 커버 패널(설치용 패널)(114)과 단열재(112)를 각각 관통하도록 마련되고, 절연관(101)의 선단부는 처리로(202) 내에 마련된다.
이 단열재(112)나 설치용 파이프(113)는, 처리 온도가 고온, 예를 들어 처리로(202) 내가 1000℃ 이상의 고온으로 되어도 견딜 수 있는 것이 선택된다. 또한, 설치용 파이프(113)는 절연관(101)의 보호관으로서의 역할도 담당한다. 상세는 후술하지만, 절연관(101)의 선단부와 발열체(115)의 접촉을 피하기 위해서 마련되어 있어, 절연관(101)의 파손 방지에 도움이 되고 있다.
제1 온도 센서(264)를 히터(206)에 설치할 때, 설치용 패널(114)과 설치판(102)의 사이의 간극을 매립하기 위해서 쿠션 부재가 마련된다. 특히, 제1 단열재(107) 및 제2 단열재(108)의 2중으로 쿠션 부재가 마련된다. 이것은, 로내 분위기와 외기의 밀폐성을 향상시키기 위함이다.
이들 제1 단열재(107) 및 제2 단열재(108)는, 중앙부에 절연관(101)이 통과하기 위한 관통 구멍이 마련되고, 제1 온도 센서(264)를 히터(206)에 고정하는 나사로서의 고정구(116)가 통과하는 위치에도 구멍이 뚫려 있다.
제1 단열재(107)가 절연관(101)의 선단측으로부터 삽입되고, 다음으로 제2 단열재(108)가 마찬가지로 본체부(101)의 선단측으로부터 삽입된다. 그리고, 이 상태의 제1 온도 센서(264)(의 본체부(101))가 설치용 패널(114)의 외측으로부터 설치용 파이프(113) 내에, 제1 단열재(107) 및 제2 단열재(108)를 통해서 설치용 패널(114)에 맞닿는 위치까지 삽입된다. 설치용 패널(114)에는 탭이 잘려 있어, 설치판(102)을 고정구(116)로 고정함으로써, 제1 온도 센서(264)가 히터(206)에 설치된다.
또한, 제1 단열재(107) 및 제2 단열재(108)를 절연관(101)에 삽입할 때, 알루미나 시멘트 등의 접착제는 사용되지 않는다.
후술하는 바와 같이 절연관(101)의 선단이 위로 밀려 올라갔을 때, 커버(109) 내의 절연관(101)은 하측 방향으로 내려간다. 그리고, 절연관(101)과 함께 열전쌍 소선(110)이 하측 방향으로 내려간다. 이것을 고려하여, 도 7에 도시하는 바와 같이 커버(109) 내에서 절연관(101)으로부터 노출된 열전쌍 소선(110)에 미리 휨을 갖게 한 배선이 행하여져 있다. 그리고, 이 휨이 열전쌍 소선(110)의 움직임을 흡수하도록 되어 있다.
열전쌍 소선(110)은 금속선으로, 크게 구부리면 구부러진 흔적이 남아버린다. 따라서, 도 7에서는, 열전쌍 소선(110)의 배선에 휨을 갖게 함으로써, 절연관(101)부터 열전쌍 커넥터(111)까지의 열전쌍 소선(110)을 길게 할 수 있으므로, 제1 온도 센서(264)가 가동했을 때의 구부러진 흔적을 작게 할 수 있다.
도 8을 사용하여, 제1 온도 센서(264)(의 절연관(101))의 가동 구조에 대해서 설명한다. 도 8에 도시하는 바와 같이, 제1 온도 센서(264)는, 미소 공간(1mm보다 작은 간극, 예를 들어 0.1mm 정도)을 마련하면서 개구 구멍에 관통하도록 설치판(102)에 접속되는 절연관(101)과, 설치판(102)을 중심으로 절연관(101)의 선단부측에 원통상이고 세라믹제인 제1 위치 결정부로서의 와셔부(103)와, 설치판(102)을 중심으로 절연관(101)의 말단부측에 원통상이고 스테인리스제인 제2 위치 결정부로서의 스페이서부(104)를 갖고, 이들 미소 공간, 제1 위치 결정부(103), 제2 위치 결정부(104)에 의해 정해지는 범위에서 절연관(101)을 가동으로 하고 있다. 구체적으로는, 미소 공간, 제1 위치 결정부(103), 제2 위치 결정부(104)에 의해 절연관(101)의 이동을 제한하는 것이 가능하게 구성되어 있다.
이러한 구성이기 때문에, 설치판(102)과 절연관(101)이 접속되는 개소는, 개구부가 마련되는 부분(A)에 의해서만 접속되어 있다. 따라서, 개구부에 삽입되어 있는 부분(A)의 절연관(101)이 지지점(가동 지지점)을 구성하여, 절연관(101)이 상하로 가동할 수 있다.
여기서, 절연관(101)과 와셔부(103), 절연관(101)과 스페이서부(104)는 각각, 접착제, 예를 들어 알루미나 시멘트에 의해 고착되어 있다. 그리고, 절연관(101)에 설치된 와셔부(103)와 스페이서부(104)의 사이에 있는 절연관(101)이 설치판(102)의 개구부에 삽입되도록 구성되어 있다.
이 와셔부(103)의 설치판(102)측 단부와 스페이서부(104)의 설치판(102)측 단부의 사이의 길이가 개구부의 폭(개구부의 절연관(101)의 축심 방향의 길이)보다 크게 구성된다. 또한, 절연관(101)과 와셔부(103) 및 스페이서부(104)가 설치되는 각각의 부분의 직경이, 설치판(102)에 마련되는 개구부의 직경보다 크게 구성된다.
설치판(102)과 절연관(101)이 접속되는 개소는, 개구부가 마련되는 부분에 의해서만 접속되어 있고, 설치판(102)과 절연관(101)의 사이에 미소 공간을 갖게 하도록 조정되어 있다. 또한, 개구 구멍의 직경이나 폭은, 후술하는 절연관(101)이 상하로 기울어졌을 때, 절연관(101)의 기울기 범위를 확보하는 적당한 직경이나 폭으로 설정된다.
본 실시 형태에 따르면, 설치판(102)의 개구부의 직경을 절연관(101)의 외경에 대하여 미소 공간이 생길 수 있을 정도로 매우 작게 함으로써, 개구부에 삽입되어 있는 부분(A)의 절연관(101)이 지지점(가동 지지점)을 구성하여, 절연관(101)은 이 지지점을 중심으로 움직이는 것이 가능하게 된다. 따라서, 제1 온도 센서(264)는, 절연관(101)의 선단부가 상하로 이동해도 파손되지 않고 히터(206) 근방의 온도를 측정할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 설치판(102)을 개구부의 전후 사이에 두도록, 절연관(101)에 와셔부(103)와 스페이서부(104)가 배치됨으로써, 와셔부(103)와 스페이서부(104)는, 절연관(101)이 구멍의 두께 방향(개구부의 절연관(101)의 축심 방향)으로 움직이지 않도록 하기 위한 스토퍼 역할이 있다. 또한, 이에 의해, 절연관(101)은, 시소와 같이 움직이는 것이 가능하게 된다. 따라서, 제1 온도 센서(264)는, 절연관(101)의 선단부가 상하로 이동해도 파손되지 않고 히터(206) 근방의 온도를 측정할 수 있다.
와셔부(103)를 구성하는 부품은, 내열성을 고려하여, 세라믹제로 하고, 스페이서부(104)는, 박육의 스토퍼로 하기 위해서 스테인리스제로 하였다. 단, 이들 부품은, 재료, 사이즈는 제한하는 것이 아니고, 사용 조건에 맞춰서 적당한 것을 선정하면 된다.
또한, 와셔부(103)나 스페이서부(104)를 절연관(101)에 접착제에 의해 고정할 경우, 설치판(102)과는 반대측쪽에 많이 사용하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 개구부에 삽입되는 부분의 절연관(101)을 가동 지지점으로 해서 제1 온도 센서(264)를 가동시키도록, 설치판(102)의 개구부와 해당 개구부에 삽입되는 부분의 절연관(101)의 사이에 마련된 미소 공간이 접착제에 의해 매립되어 폐색되어, 제1 온도 센서(264)가 이동할 수 없게 될 가능성이 있다. 또한, 접착제에 의해, 절연관(101)과 설치판(102)이 고착되면, 제1 온도 센서(264)가 가동될 수 없을 가능성이 있다.
또한, 설치판(102)과 커버(109)는, 커버(109)가 설치판(102)에 먹혀 들어가게 용접으로 설치되어 있다. 그리고, 스페이서부(104)는 이 커버(109) 내에 마련된다.
와셔부(103)는 제1 단열재(107)에 덮여 있고, 와셔부(103) 및 제1 단열재(107)는 설치판(102)에 밀착되고, 이 제1 단열재(107)와 밀착되게 절연관(101)을 덮도록 제2 단열재(108)가 마련되어 있다. 구체적으로는, 설치판(102)의 개구부보다 처리로(202) 내측으로 중심에 와셔부(103)를 관통 가능한 제1 단열재(107)를 마련하고, 해당 제1 단열재(107)의 처리로(202) 내측에 절연관(101)을 관통 가능한 제2 단열재(108)를 제1 단열재에 밀착시켜서 마련함으로써, 단열재를 2중으로 함으로써, 처리로(202) 내의 분위기와 설치판(102)의 외측의 사이의 밀폐성을 확보하고 있다. 설치용 파이프(113)를 통해서 설치용 패널(114)은 처리로(202) 내와 연통되어 있기 때문에, 제1 단열재(107) 및 제2 단열재(108)는, 고온에서도 내구성, 밀폐성이 우수하고 또한 제1 온도 센서(264)(의 본체부(101))의 가동을 방해하지 않는 유연성이 있는 부재가 선택된다.
도 9를 사용하여, 제1 온도 센서(264)(의 절연관(101))의 선단부에 대해서 설명한다. 도 9에 도시하는 열전쌍 소선(110)이나 측온부는 알루미나 시멘트에 의해 절연관(101)으로부터 노출되어 있지 않지만, 설명을 위해서 도시하고 있다.
절연관(101)의 단열재(112)로부터의 돌출량이 적어지면 단열재(112)의 영향이 커져서 응답성이 저하되어버린다. 또한, 가열부로서의 발열체(115)와의 온도 차도 커져버린다.
그래서, 도 9에 도시하는 바와 같이, 절연관(101) 내에는 열전쌍 소선(110)이 마련되고, 절연관(101)의 선단부에 측온부가 마련된다. 그리고, 측온부를 포함하는 선단부는, 히터(206)의 발열체(115)보다도 처리로(202) 내측에 배치된다. 예를 들어, 절연관(101)의 선단은 반응관(203) 근방에 배치된다. 이에 의해, 반응관(203)과 간섭하지 않는 범위에서, 절연관(101)이 발열체(115)보다도 처리로(202) 내측으로 배치됨으로써, 절연관(101)의 단열재(112)의 돌출량을 확보하여, 발열체(115)의 온도에 가까운 온도를 응답성 좋게 검출할 수 있다.
설치용 파이프(113)도 절연관(101)과 마찬가지로 발열체(115)보다도 처리로(202) 내측으로 배치되어 있다. 이것은, 발열체(115)를 장기간 사용하면 소성 변형에 의해 처리로(202) 내측으로 이동하는 경우가 있다. 이 때문에, 설치용 파이프(113)는, 발열체(115)보다도 처리로(202) 내측으로 연신시켜서 마련되어 있다. 이에 의해, 설치용 파이프(113)에 의해 발열체(115)와 절연관(101)이 간섭하는 것을 경감할 수 있어, 제1 온도 센서(264)의 파손을 억제할 수 있다.
도 10은 본체부의 말단부의 상세도이며, 절연관(101)의 말단부로부터 나온 열전쌍 소선(110)의 배선을 더욱 연구한 예를 나타낸다. 도 10에서는, 절연관(101)으로부터 나온 열전쌍 소선(110)을 스파이럴 형상과 같이 적어도 한바퀴 감고 나서 커넥터(111)에 접속하도록 구성되어 있다.
도 10에 도시하는 구성에서는, 절연관(101)의 말단부가 내려가면, 절연관(101)의 출구와 커넥터(111)의 거리가 신장되어, 그만큼 스파이럴부를 조이도록 움직임과 함께 스파이럴부가 아래로 이동하므로, 절연관(101)의 말단부의 열전쌍 소선(110)의 굽힘 각도가 작아진다.
이에 의해, 제1 온도 센서(264)의 이동에 수반하는 열전쌍 소선(110)에 관한 굽힘 응력이 작아지므로 열전쌍 소선(110)의 단선을 억제하여, 장수명화를 기대할 수 있다.
또한, 도 7과 같이 절연관(101)의 말단부로부터 나온 열전쌍 소선(110)에 휨을 갖게 하고 있는데, 로내 온도가 높을 때 절연관(101)의 출구의 열전쌍 소선(110)에 구부러진 흔적이 남아 있으면, 로내 온도가 낮아졌을 때 본체부(101)의 선단이 원래의 위치로 돌아가지 못하는 상태가 된다. 그러면, 절연관(101)과 설치용 파이프(113)의 상면이 접촉함으로써 파손될 우려가 있다.
또한, 절연관(101)과 설치용 파이프(113)의 상면이 접촉함으로써 설치용 파이프(113)로부터의 압박을 계속해서 받아, 절연관(101)이 다소 원래의 위치로 돌아갈 때 인장 응력을 받아서 열전쌍 소선(110)이 단선될 가능성이 있다.
그래서, 도 10에 개시된 연구에 의하면, 절연관(101)으로부터 나온 열전쌍 소선(110)을 스파이럴상으로 배선함으로써, 열전쌍 소선(110)의 구부러진 흔적 정도를 작게 함으로써, 절연관(101)도 설치용 파이프(113)와 함께 원래의 위치로 돌아간다. 이와 같이 하여, 로내 온도를 낮추었을 때, 절연관(101)과 설치용 파이프(113)의 접촉을 회피할 수 있다.
이와 같이, 도 10에 도시하는 구성에 의하면, 열전쌍 소선(110)의 구부러진 흔적에 기인하는 제1 온도 센서(264)의 파손 및 열전쌍 소선(110)이 단선될 우려가 없다.
도 11은, 도 4에 도시하는 각 스텝(S1 내지 S6)에서 처리했을 때의 온도(T1)(스텝 S4)일 때의 제1 온도 센서(264)를 나타낸 것이다. 또한, 도 7과 동일한 요소에 대해서 설명이 중복되는 경우에는 생략하는 경우가 있다.
히터(206)는, 히터 본체부를 구성하는 단열재(112)와, 단열재(112) 근방에 마련되는 발열체(115)와, 단열재(112)를 관통하도록 마련되는 세라믹제의 설치용 파이프(113)와, 제1 온도 센서(264)를 설치하기 위한 SUS제의 설치용 패널(114)을 포함한다. 해당 단열재(112)는, 예를 들어 단열재가 적층되어 구성되는 적층 구조체를 구성한다. 또한, 단열재(112)를 둘러싸도록 SUS제의 케이스가 설치되고, 이 케이스에 설치용 패널(114)이 마련된다.
발열체(115)는 로내 온도(T1)가 높아지면 상측 방향으로 이동한다. 그리고, 이 이동에 수반하여 설치용 파이프(113)를 상측 방향으로 밀어올린다. 단열재(112)는 설치용 파이프(113)보다 유연하기 때문에, 발열체(115)에 의해 밀려 올라간 설치용 파이프(113)가, 상측의 단열재(112)에 먹혀 들어가게 구성된다. 이 밀려 올라간 설치용 파이프(113)가 절연관(101)에 접촉하면서 밀어 올리도록 구성된다. 이에 의해, 절연관(101)의 선단측은 상측 방향으로 이동한다. 이때, 설치용 파이프(113)에 의해 발열체(115)와 절연관(101)은 직접 접촉하지 않게 구성되어 있다.
절연관(101)은, 절연관(101)에 설치된 와셔부(103) 및 스페이서부(104)에 의해 제한되는 범위 내에서 이동한다. 여기서, 절연관(101)은, 통상 설치판(102)의 개구부에 삽입되어 있는 부분에서만 지지되어 있고, 이 부분을 가동 지지점으로 해서 시소와 같이 기울어지도록 구성되어 있다. 이 경우, 절연관(101)의 선단측이 상측 방향으로 이동하므로, 절연관(101)의 말단측은 하측 방향으로 기울어지도록 구성되어 있다. 이와 같이, 히터 유닛을 구성하는 부품(단열재(112), 설치용 파이프(113), 발열체(115)를 포함함)의 열팽창에 의한 이동에 수반하여 절연관(101)은 가동하므로 파손되지 않는다.
또한, 절연관(101)의 주위를 덮도록 마련되어 있는 제1 단열재(107)와 제2 단열재(108)는 쿠션성이 있으므로, 절연관(101)의 이동을 방해하지 않는다.
절연관(101)의 말단부는 하측 방향으로 기울어지고, 말단부로부터 신장된 열전쌍 소선(110)은 하측 방향으로 이동하지만, 열전쌍 소선(110)에 휨을 갖게 하도록 배선되어 있어, 절연관(101)의 동작을 방해하지 않는다. 즉, 휨을 갖게 함으로써 열전쌍 소선(110)의 길이를 신장시킬 수 있다. 이에 의해, 절연관(101)의 동작에 수반하는 응력이 저감되어, 열전쌍 소선(110)의 단선을 억제할 수 있다.
상술한 바와 같이 로내 온도(T1)가 높아 히터 유닛을 구성하는 부품의 열팽창에 의한 이동이 발생해도, 제1 온도 센서(264)는 파손되지 않고, 스텝 S4에서 웨이퍼(200)에 처리를 실시하고 있을 때의 처리로(202) 내의 온도를 계측하는 것이 가능하게 구성된다.
여기서, 커넥터부(111)는, 도시하지 않은 온도 제어부(238)에 접속되어 있으므로, 온도 검출값을 온도 제어부(238)에 출력하고, 온도 제어부(238)는, 예를 들어 도 3에 도시하는 피드백 제어에 의해 온도를 제어하는 것이 가능하게 구성된다.
그리고, 스텝 S4가 종료되고 로내 온도가 낮아졌을 때(예를 들어, 온도(T0)), 처리로(202) 내의 온도가 낮아졌을 때, 열팽창으로 상측 방향으로 이동해 있었던 발열체(115)는 원래의 위치(115a)의 위치로 돌아가려고 내려온다. 그러면, 기울어져 있었던 설치용 파이프(113)도 원래의 위치로 돌아가고, 절연관(101)도 설치용 파이프(113)와 함께 원래의 위치로 돌아가기 때문에, 절연관(101)과 설치용 파이프(113)의 접촉을 회피할 수 있다.
이상, 본 실시 형태에 따르면, 이하 (a) 내지 (k) 중 적어도 하나의 효과를 발휘한다.
(a) 본 실시 형태에 따르면, 히터 열전쌍(264)을 관통시키기 위해서 설치판(102)에 마련된 개구 구멍에 절연관(101)을 삽입함으로써, 설치판(102)의 개구 구멍에서 지지되어 있는 것만으로, 설치판(102)에 움직이지 않도록 고정되어 있지 않으므로, 절연관(101)의 선단측이 상하 방향으로 이동해도, 절연관(101)의 개구 구멍에 대응하는 부분을 중심으로 기울어질 수 있다. 따라서, 히터 열전쌍(264)의 파손 리스크를 저감할 수 있다.
(b) 본 실시 형태에 따르면, 설치판(102)에 절연관(101)이 접속되는 부분을 경계로 해서, 처리로(202) 내측에 와셔부(103), 처리로(202) 외측에 스페이서부(104)를 마련함으로써, 절연관(101)의 선단측이 상하 방향으로 이동해서 절연관(101)의 개구 구멍에 대응하는 부분을 중심으로 기울어질 때의 절연관(101)의 가동 범위를 제한할 수 있다.
(c) 본 실시 형태에 따르면, 설치판(102)의 개구부보다 처리로(202) 내측으로는, 중심에 와셔부(103)를 관통 가능한 쿠션 부재(107)와, 또한 쿠션 부재(107)의 처리로(202) 내측에 절연관(101)을 관통 가능한 쿠션 부재(108)가 2중으로 마련되어 있다. 이에 의해, 처리로(202) 내의 분위기와 설치판(102)의 사이의 밀폐성을 확보하고 있다.
(d) 본 실시 형태에 따르면, 절연관(101), 와셔부(103), 스페이서부(104)는, 각각 설치판(102)에 움직이지 않도록 고정되어 있지 않으므로, 절연관(101)의 선단측이 상하 방향으로 이동해서 절연관(101)의 개구 구멍에 대응하는 부분을 중심으로 기울어지는 것을 방해하지 않는다. 따라서, 히터 열전쌍(264)의 파손 리스크를 저감할 수 있다.
(e) 본 실시 형태에 따르면, 절연관(101)의 말단으로부터 나온 열전쌍 소선(110)에 휨을 갖게 하는 등, 절연관(101)부터 커넥터(111)까지의 거리에 대하여 열전쌍 소선(110)의 길이가 커지도록 커넥터(111)에 접속하고 있으므로, 절연관(101)의 기울기에 의한 열전쌍 소선(110)의 열팽창에 의한, 예를 들어 인장 응력 등의 열응력을 흡수할 수 있다. 이에 의해, 열전쌍 소선(110)의 단선을 방지할 수 있다.
(f) 본 실시 형태에 따르면, 절연관(101)의 말단으로부터 나온 열전쌍 소선(110)을 스파이럴 형상으로 배선해서 커넥터(111)에 접속하면, 열전쌍 소선(110)의 길이가 커져 절연관(101)의 기울기에 의한 열전쌍 소선(110)의 열응력을 흡수할 뿐만 아니라, 스파이럴 형상의 열전쌍 소선(110)이 상하로 이동해서 열응력을 흡수한다. 이에 의해, 열전쌍 소선(110)의 구부러진 흔적 정도를 작게 하는 구성으로 되기 때문에, 열전쌍 소선(110)의 파손 리스크를 더욱 저감할 수 있다.
(g) 본 실시 형태에 따르면, 절연관(101)의 말단으로부터 나온 열전쌍 소선(110)을 스파이럴 형상으로 배선하고, 열전쌍 소선(110)의 구부러진 흔적 정도를 작게 하는 구성으로 함으로써, 웨이퍼(200)의 처리 시에 절연관(101)의 선단부가 위로 이동하고, 웨이퍼(200)의 처리가 종료되었을 때 절연관(101)이 원래의 위치로 돌아가기 때문에, 열전쌍 소선(110)의 단선 리스크를 저감할 수 있다.
(h) 본 실시 형태에 따르면, 단열재(112)를 관통하도록 마련된 세라믹 파이프(113) 내에 삽입하도록 히터(206)에 설치되는 히터 열전쌍(264)이 설치된다. 이에 의해, 이 절연관(101)의 선단이 발열체(315)와 직접 접촉하지 않기 때문에, 히터 열전쌍(264)의 파손 리스크를 저감할 수 있다.
(i) 본 실시 형태에 따르면, 히터 열전쌍(264)의 절연관(101)의 선단부에 온도를 계측하는 측온부를 갖고, 이 절연관(101)의 선단이 반응관(203) 근방까지 연신되도록 구성되어 있으므로, 처리로(202) 내의 온도를 계측할 수 있다.
(j) 본 실시 형태에 따르면, 처리로(202) 내가 고온으로 되어, 히터(206)를 구성하는 부품(예를 들어, 세라믹 파이프(113), 발열체(115))이 열팽창에 의해(이 경우에는 상측 방향으로) 이동해도, 히터 열전쌍(264)이 가동 구조로 되어 있으므로 파손될 리스크가 낮게 억제된다.
(k) 본 실시 형태에 따르면, 열팽창에 의해 이동한 히터(206)를 구성하는 부품(예를 들어, 세라믹 파이프(113), 발열체(115))이, 예를 들어 웨이퍼(200)의 처리를 종료한 후, 온도가 저온으로 되었을 때(예를 들어, 온도(T0)), 이들 부품이 원래의 위치로 돌아감과 함께 히터 열전쌍(264)도 마찬가지로 원래의 위치로 돌아간다. 이와 같이, 히터 열전쌍(264)이 가동 구조로 되어 있으므로 파손될 리스크가 낮게 억제된다.

Claims (22)

  1. 일단에 온도를 측정하는 측온부가 마련되고, 타단에 접속부가 마련되는 관형의 본체부와,
    상기 본체부의 축심 방향에 있어서, 상기 일단측에 설치되는 제1 위치 결정부와,
    상기 본체부의 축심 방향에 있어서, 상기 타단측에 설치되는 제2 위치 결정부와,
    상기 제1 위치 결정부가 설치되는 부분의 상기 본체부와 상기 제2 위치 결정부가 설치되는 부분의 상기 본체부 사이의 상기 본체부와 접속 가능하게 구성되는 설치 부재
    를 갖고,
    상기 설치 부재와 접속되어 있는 부분의 상기 본체부를 지지점으로 하여, 상기 설치 부재, 상기 제1 위치 결정부와 상기 제2 위치 결정부에 의해 정해진 범위에서 상기 본체부가 가동하게 구성되는, 온도 센서.
  2. 제1항에 있어서, 상기 설치 부재는 개구부를 더 포함하고, 상기 본체부가 상기 개구부에 삽입되도록 구성되는, 온도 센서.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 위치 결정부의 상기 설치 부재측 단부와 상기 제2 위치 결정부의 상기 설치 부재측 단부의 사이의 길이가 상기 개구부의 상기 본체부의 축심 방향의 길이보다 크게 구성되는, 온도 센서.
  4. 제2항에 있어서, 상기 본체부와 상기 제1 위치 결정부 및 상기 본체부와 제2 위치 결정부가 설치되는 각각의 부분의 직경이, 상기 개구부의 직경보다 크게 구성되는, 온도 센서.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 위치 결정부를 덮도록 제1 단열재가 더 마련되고,
    상기 제1 위치 결정부 및 상기 제1 단열재는, 상기 설치 부재에 밀착되는, 온도 센서.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1 단열재와 밀착되도록 상기 본체부를 덮는 제2 단열재가 더 마련되는, 온도 센서.
  7. 제1항에 있어서, 상기 본체부, 상기 제1 위치 결정부 및 상기 제2 위치 결정부는, 상기 설치 부재에 고정되지 않도록 구성되어 있는, 온도 센서.
  8. 제5항에 있어서, 상기 본체부, 상기 제1 위치 결정부 및 상기 설치 부재는, 상기 제1 단열재에 고정되지 않도록 구성되어 있는, 온도 센서.
  9. 제5항에 있어서, 상기 본체부 및 상기 제1 위치 결정부는, 상기 제1 단열재에 고정되지 않도록 구성되어 있는, 온도 센서.
  10. 제1항에 있어서, 상기 접속부는, 적어도 상기 본체부의 말단부를 내부에 갖는 커버부와, 커넥터부를 구비하고,
    상기 말단부로부터 나온 소선은, 절연 부재에 의해 피복되도록 구성되어 있는, 온도 센서.
  11. 제10항에 있어서, 상기 말단부부터 상기 커넥터부까지의 상기 소선의 배선은, 휨을 포함하도록 구성되어 있는, 온도 센서.
  12. 제10항에 있어서, 상기 말단부부터 상기 커넥터부까지의 상기 소선은, 스파이럴상으로 배선되도록 구성되어 있는, 온도 센서.
  13. 제1항에 있어서, 또한, 상기 본체부의 내부에는, 상기 측온부를 구성하는 소선이 연통되고,
    상기 측온부는, 상기 본체부의 선단에 마련되는, 온도 센서.
  14. 일단에 온도를 측정하는 측온부가 마련되고, 타단에 접속부가 마련되는 관형의 본체부와,
    상기 본체부의 축심 방향에 있어서, 상기 일단측에 설치되는 제1 위치 결정부와,
    상기 본체부의 축심 방향에 있어서, 상기 타단측에 설치되는 제2 위치 결정부와,
    상기 제1 위치 결정부가 설치되는 부분의 상기 본체부와 상기 제2 위치 결정부가 설치되는 부분의 상기 본체부 사이의 상기 본체부와 접속 가능하게 구성되는 설치 부재
    를 갖고,
    상기 설치 부재와 접속되어 있는 부분의 상기 본체부를 지지점으로 하여, 상기 설치 부재, 상기 제1 위치 결정부와 상기 제2 위치 결정부에 의해 정해진 범위에서 상기 본체부가 가동하게 구성되는 온도 센서를 갖는 히터 유닛.
  15. 일단에 온도를 측정하는 측온부가 마련되고, 타단에 접속부가 마련되는 관형의 본체부와,
    상기 본체부의 축심 방향에 있어서, 상기 일단측에 설치되는 제1 위치 결정부와,
    상기 본체부의 축심 방향에 있어서, 상기 타단측에 설치되는 제2 위치 결정부와,
    상기 제1 위치 결정부가 설치되는 부분의 상기 본체부와 상기 제2 위치 결정부가 설치되는 부분의 상기 본체부 사이의 상기 본체부와 접속 가능하게 구성되는 설치 부재
    를 갖고,
    상기 설치 부재와 접속되어 있는 부분의 상기 본체부를 지지점으로 하여, 상기 설치 부재, 상기 제1 위치 결정부와 상기 제2 위치 결정부에 의해 정해진 범위에서 상기 본체부가 가동하게 구성되는 온도 센서를 갖는 히터 유닛을 구비한 처리 장치.
  16. 일단에 온도를 측정하는 측온부가 마련되고, 타단에 접속부가 마련되는 관형의 본체부와,
    상기 본체부의 축심 방향에 있어서, 상기 일단측에 설치되는 제1 위치 결정부와,
    상기 본체부의 축심 방향에 있어서, 상기 타단측에 설치되는 제2 위치 결정부와,
    상기 제1 위치 결정부가 설치되는 부분의 상기 본체부와 상기 제2 위치 결정부가 설치되는 부분의 상기 본체부 사이의 상기 본체부와 접속 가능하게 구성되는 설치 부재
    를 갖고,
    상기 설치 부재와 접속되어 있는 부분의 상기 본체부를 지지점으로 하여, 상기 설치 부재, 상기 제1 위치 결정부와 상기 제2 위치 결정부에 의해 정해진 범위에서 상기 본체부가 가동하게 구성되는 온도 센서를 갖는 히터 유닛에 의해 가열하는 공정을 갖는 반도체 장치의 제조 방법.
  17. 일단에 온도를 측정하는 측온부가 마련되고, 타단에 접속부가 마련되는 관형의 본체부와,
    상기 본체부의 축심 방향에 있어서, 상기 일단측에 설치되는 제1 위치 결정부와,
    상기 본체부의 축심 방향에 있어서, 상기 타단측에 설치되는 제2 위치 결정부와,
    상기 제1 위치 결정부가 설치되는 부분의 상기 본체부와 상기 제2 위치 결정부가 설치되는 부분의 상기 본체부 사이의 상기 본체부와 접속 가능하게 구성되는 설치 부재
    를 갖고,
    상기 설치 부재와 접속되어 있는 부분의 상기 본체부를 지지점으로 하여, 상기 설치 부재, 상기 제1 위치 결정부와 상기 제2 위치 결정부에 의해 정해진 범위에서 상기 본체부가 가동하게 구성되는 온도 센서를 갖는 히터 유닛에 의해 기판을 가열하는 수순을, 컴퓨터에 의해 상기 온도 센서에 실행시키는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록된 프로그램.
  18. 본체부와,
    상기 본체부의 선단부측에 설치되는 제1 위치 결정부와,
    상기 본체부의 말단부측에 설치되는 제2 위치 결정부와,
    상기 제1 위치 결정부가 설치되는 부분의 상기 본체부와 상기 제2 위치 결정부가 설치되는 부분의 상기 본체부 사이의 상기 본체부가 접속되도록 구성되는 설치 부재
    를 갖고,
    상기 설치 부재, 상기 제1 위치 결정부와 상기 제2 위치 결정부에 의해 정해진 범위에서 상기 본체부가 가동하게 구성되는, 온도 센서.
  19. 본체부와,
    상기 본체부의 선단부측에 설치되는 제1 위치 결정부와,
    상기 본체부의 말단부측에 설치되는 제2 위치 결정부와,
    상기 제1 위치 결정부가 설치되는 부분의 상기 본체부와 상기 제2 위치 결정부가 설치되는 부분의 상기 본체부 사이의 상기 본체부가 접속되도록 구성되는 설치 부재
    를 갖고,
    상기 설치 부재, 상기 제1 위치 결정부와 상기 제2 위치 결정부에 의해 정해진 범위에서 상기 본체부가 가동하게 구성되는 온도 센서를 갖는 히터 유닛.
  20. 본체부와,
    상기 본체부의 선단부측에 설치되는 제1 위치 결정부와,
    상기 본체부의 말단부측에 설치되는 제2 위치 결정부와,
    상기 제1 위치 결정부가 설치되는 부분의 상기 본체부와 상기 제2 위치 결정부가 설치되는 부분의 상기 본체부 사이의 상기 본체부가 접속되도록 구성되는 설치 부재
    를 갖고,
    상기 설치 부재, 상기 제1 위치 결정부와 상기 제2 위치 결정부에 의해 정해진 범위에서 상기 본체부가 가동하게 구성되는 온도 센서를 갖는 히터 유닛을 구비한 처리 장치.
  21. 본체부와,
    상기 본체부의 선단부측에 설치되는 제1 위치 결정부와,
    상기 본체부의 말단부측에 설치되는 제2 위치 결정부와,
    상기 제1 위치 결정부가 설치되는 부분의 상기 본체부와 상기 제2 위치 결정부가 설치되는 부분의 상기 본체부 사이의 상기 본체부가 접속되도록 구성되는 설치 부재
    를 갖고,
    상기 설치 부재, 상기 제1 위치 결정부와 상기 제2 위치 결정부에 의해 정해진 범위에서 상기 본체부가 가동하게 구성되는 온도 센서를 갖는 히터 유닛에 의해 가열하는 공정을 갖는 반도체 장치의 제조 방법.
  22. 본체부와,
    상기 본체부의 선단부측에 설치되는 제1 위치 결정부와,
    상기 본체부의 말단부측에 설치되는 제2 위치 결정부와,
    상기 제1 위치 결정부가 설치되는 부분의 상기 본체부와 상기 제2 위치 결정부가 설치되는 부분의 상기 본체부 사이의 상기 본체부가 접속되도록 구성되는 설치 부재
    를 갖고,
    상기 설치 부재, 상기 제1 위치 결정부와 상기 제2 위치 결정부에 의해 정해진 범위에서 상기 본체부가 가동하게 구성되는 온도 센서를 갖는 히터 유닛에 의해 기판을 가열하는 수순을, 컴퓨터에 의해 상기 온도 센서에 실행시키는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록된 프로그램.
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