KR20210083361A - 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 히터 유닛 - Google Patents

기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 히터 유닛 Download PDF

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KR20210083361A
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테츠야 코스기
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마사시 스기시타
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가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭
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Abstract

기판을 내부에 수용하는 반응실; 상기 반응실의 주위를 피복하도록 설치되는 노체; 상기 노체의 내부 또는 내측에 설치되는 발열체; 상기 발열체의 근방에 측온점이 위치하도록 설치되는 제1 온도 센서; 그 측온점이 제1 온도 센서의 측온점과 근접하도록 배치되는 제2 온도 센서; 반응실의 내부 또는 외측이며 제1 온도 센서의 측온점보다 기판에 가깝고 또한 발열체로부터 먼 위치에 설치되는 제3 온도 센서; 및 상기 제3 온도 센서가 검지하는 온도가 소정의 목표에 일치하도록 제1 온도 센서의 온도를 참조하면서 발열체의 발열량을 제어하는 온도 조절기;를 구비하고, 상기 온도 조절기는 제1 온도 센서의 이상을 검지하면 제1 온도 센서의 온도에 대신해서 제2 온도 센서의 온도를 참조하여 발열량의 제어를 계속하는 것이 가능한 구성이 제공된다.

Description

기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 히터 유닛
본 개시(開示)는 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 히터 유닛에 관한 것이다.
반도체 장치(IC 등)의 제조에서 기판을 열처리하기 위해서 뱃치(batch)식 종형(縱型) 열처리 장치가 널리 사용되고 있다. 종래의 이 종류의 열처리 장치의 처리로에서는 상단이 폐색(閉塞)되고 하단이 개방된 대략 원통형의 종형 반응관의 내부에 복수 매의 웨이퍼를 탑재한 보트를 하방(下方)으로부터 삽입하고, 반응관의 외측을 둘러싸도록 설치된 히터에 의해 보트 상의 웨이퍼를 열처리한다. 보트 상에서 복수 매의 웨이퍼는 수평 자세, 또한 서로 웨이퍼의 중심을 맞춘 상태에서 다단으로 적층되어 보지(保持)된다.
또한 전술한 열처리 장치에서는 히터의 근방에 열전대(히터 열전대, 스파이크 열전대라고도 부른다.)를 배치하여 가열측의 온도를 계측하고, 웨이퍼 또는 반응관의 근방에 열전대(캐스케이드 열전대, 프로파일 열전대라고도 부른다.)를 배치하여 피가열체의 온도를 계측하고, 그것들의 계측 온도에 기초하여 히터를 피드백 제어한다. 또한 히터의 근방에 열전대(이하, 과열 검지 열전대라고 부른다.)를 배치하여 히터의 이상(異常) 가열을 검출하고, 강제적으로 히터 전원을 차단하는 등에 의하여 장치 보호를 수행한다.
또한 열처리 장치로서는, 기판을 처리하는 처리 시퀀스의 실행 중에 열전대가 고장난 경우, 페일세이프(fail-safe)의 사상에서, 2개의 근방에 배치된 히터 열전대와 과열 검지 열전대를 절체(切替) 가능하도록 설치하고, 일방(一方)의 열전대가 고장난 경우에는 일방의 열전대의 대체로서 타방(他方)의 열전대를 이용하여 타방의 열전대의 측정 온도를 그대로, 일방의 열전대일 때 설정한 설정 온도와 일치하도록 제어시킨 장치가 제안되고 있다(예컨대 특허문헌 1).
1. 일본 특개 평 10-270454호 공보
하지만 전술한 특허문헌 1에 기재된 기술에서는 2개의 열전대는 비교적 근방에 배치된다고는 하나, 측정 개소(箇所)가 다르기 때문에 일방의 열전대의 대체로서 타방의 열전대의 측정 온도를 그대로 설정 온도가 되도록 제어하면 원래 온도를 제어하고자 한 열전대의 측정 온도와 설정 온도에 어긋남이 발생하게 되어 안정적인 온도 제어를 계속 수행하기가 곤란해진다. 본 개시의 과제는 온도 센서로서의 열전대가 고장난 경우에도 온도 제어의 안정적인 계속 수행이 가능한 구성을 제공하는 데 있다.
본 개시에 따른 일 형태에 따르면, 기판을 내부에 수용하는 반응실; 상기 반응실의 주위를 피복하도록 설치되는 노체(爐體); 상기 노체의 내부 또는 내측에 설치되는 발열체; 상기 발열체의 근방에 측온점이 위치하도록 설치되는 제1 온도 센서; 그 측온점이 상기 제1 온도 센서의 측온점과 근접하도록 배치되는 제2 온도 센서; 상기 반응실의 내부 또는 외측이며 상기 제1 온도 센서의 측온점보다 상기 기판에 가깝고 또한 상기 발열체로부터 먼 위치에 설치되는 제3 온도 센서; 및 상기 제3 온도 센서가 검지하는 온도가 소정의 목표에 일치하도록 상기 제1 온도 센서의 온도를 참조하면서 상기 발열체의 발열량을 제어하는 온도 조절기를 구비하고, 상기 온도 조절기는 상기 제1 온도 센서의 이상을 검지하면, 상기 제1 온도 센서의 온도에 대신해서 상기 제2 온도 센서의 온도를 참조하여 상기 발열량의 제어를 계속하는 것이 가능한 구성이 제공된다.
상기의 구성에 의해 온도 제어의 안정 계속이 가능해진다.
도 1은 본 개시의 실시 형태에서의 기판 처리 장치의 사투시도.
도 2는 본 개시의 실시 형태에서의 처리로의 수직 단면도.
도 3은 본 개시의 실시 형태에서의 처리로와 열전대를 도시하는 도면.
도 4는 도 3의 처리로의 수평 단면도.
도 5는 본 개시의 실시 형태에서의 온도 검출구의 구조를 도시하는 도면.
도 6은 도 5의 원 A의 부분의 확대 단면도.
도 7은 도 5의 온도 검출구의 절연관의 선단(先端)을 도시하는 도면이며, 도 7의 (a)는 도 6의 B 방향에서의 측면도, 도 7의 (b)는 도 6과 같은 방향에서의 측면도.
도 8은 온도 검출구(400)의 선단을 도시하는 도면.
도 9는 도 8의 온도 검출구의 절연관의 선단을 도시하는 도면이며, 도 9의 (a)는 도 8의 B 방향에서의 측면도, 도 9의 (b)는 도 8과 같은 방향에서의 측면도.
도 10은 도 3의 온도 제어부의 PID 제어에 대해서 설명하는 도면.
(실시 형태)
본 개시의 실시 형태로서 반도체 장치의 제조 공정의 일 공정으로서의 열처리에 의한 기판 처리 공정을 실시하는 기판 처리 장치의 구성예에 대해서 도 1을 이용하여 설명한다. 도 1은 본 개시의 실시 형태에서의 기판 처리 장치의 사투시도다. 도 1에 도시하는 바와 같이 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(10)는 광체(筐體)(101)를 구비하고, 실리콘 등으로 이루어지는 기판인 웨이퍼(200)를 광체(101) 내외로 반송하기 위해서 웨이퍼 캐리어(기판 수용기)로서 카세트(포드, FOUP이라고도 부른다.)(110)가 사용된다.
광체(101)의 정면 전방(前方)측에는 카세트 스테이지(105)가 설치된다. 카세트(110)는 광체(101) 외의 공정 내 반송 장치(미도시)에 의해 카세트 스테이지(105) 상에 반입, 재치되고, 또한 카세트 스테이지(105) 상으로부터 광체(101)외로 반출된다. 광체(101) 내의 전후 방향에서의 대략 중앙부에는 카세트 선반(114)이 설치된다. 카세트 선반(114)은 복수 개의 카세트(110)를 보관한다. 카세트 선반(114)의 일부로서 이재 선반(123)이 설치되고, 이재 선반(123)에는 후술하는 웨이퍼 이재 기구(112)의 반송 대상이 되는 카세트(110)가 수납된다. 카세트 스테이지(105)와 카세트 선반(114) 사이에는 카세트 반송 장치(115)가 설치된다. 카세트 반송 장치(115)는 카세트 스테이지(105), 카세트 선반(114), 이재 선반(123) 사이에 카세트(110)를 반송한다.
카세트 선반(114)의 후방(後方)에는 웨이퍼 이재 기구(112)가 설치된다. 웨이퍼 이재 기구(112)는 웨이퍼(200)를 이재 선반(123) 상의 카세트(110) 내로부터 픽업하여 후술하는 보트(기판 보지구)(217)에 장전(裝塡, charging)하거나, 웨이퍼(200)를 보트(217)로부터 탈장(脫裝, discharging)하여 이재 선반(123) 상의 카세트(110) 내에 수납하거나 할 수 있다.
광체(101)의 후측 상방(上方)에는 처리로(202)가 설치된다. 처리로(202)의 하단부는 노구 셔터(116)에 의해 개폐 가능하도록 구성된다. 처리로(202)의 구성에 대해서는 후술한다. 처리로(202)의 하방에는 보트(217)를 승강시켜서 처리로(202) 내외로 반송하는 기구로서의 보트 엘리베이터(121)가 설치된다. 보트 엘리베이터(121)에는 승강대로서의 암(122)이 설치된다. 암(122) 상에는 씰 캡(219)이 수평 자세로 설치된다. 씰 캡(219)은 보트(217)를 연직하게 지지하는 것과 함께, 보트 엘리베이터(121)에 의해 보트(217)가 상승했을 때 처리로(202)의 하단부를 기밀하게 폐색하는 개체(蓋體)로서 기능하는 것이다. 보트(217)의 구성에 대해서는 후술한다.
(처리로의 구성)
다음으로 실시 형태에서의 처리로(202)의 구성에 대해서 도 2를 이용하여 설명한다. 도 2는 기판 처리 장치의 처리로의 수직 단면도이다. 이 실시 형태에서는 처리로(202)는 뱃치식 종형 핫 월형의 열 처리로로서 구성된다.
(반응관)
처리로(202)는 그 내측에 종형의 반응관(222)을 구비한다. 반응관(222)은 상단이 폐색되고 하단이 개구된 대략 원통 형상을 하고, 개구된 하단이 하방을 향하도록, 또한 통의 중심축(관축)이 연직하게 되도록 세로 방향으로 배치된다. 반응관(222) 내에는 기판 보지구로서의 보트(217)에 의해 수평 자세로 다단으로 적층된 복수 매의 웨이퍼(200)를 수용해서 처리하는 반응실로서의 처리실(204)이 형성된다. 반응관(222)의 내경은 웨이퍼(200) 군(群)을 보지하는 보트(217)의 최대 외경보다 크게 되게 설정된다. 반응관(222)은 본 예에서는 석영(SiO2)이나 탄화실리콘(SiC) 등의 내열성이 높은 재료에 의해 대략 원통 형상으로 일체적으로 성형된다.
반응관(222)의 하단부는 그 수평 단면이 대략 원형 링 형상인 매니폴드(206)에 의해 기밀하게 봉지된다. 반응관(222)은 그 보수 점검 작업이나 청소 작업을 위해서 매니폴드(206)에 탈착 가능하도록 설치된다. 매니폴드(206)가 광체(101)에 지지되는 것에 의해 반응관(222)은 광체(101)에 연직하게 설치된 상태로 이루어진다. 매니폴드(206)의 하단 개구는 웨이퍼(200) 군을 보지한 보트(217)를 출입하기 위한 노구(爐口)(205)를 구성한다.
(기판 보지구)
매니폴드(206)에는 매니폴드(206)의 하단 개구를 폐색하는 씰 캡(219)이 연직 방향 하측으로부터 당접(當接)되도록 이루어진다. 씰 캡(219)은 반응관(222)의 외경과 동등 이상의 외경을 가지는 원반 형상으로 형성되고, 반응관(222)의 외부에 연직하게 설비된 보트 엘리베이터(121)에 의해 상기 원반 형상을 수평 자세로 유지한 상태에서 연직 방향으로 승강되도록 구성된다. 씰 캡(219) 상에는 웨이퍼(200)를 보지하는 기판 보지구로서의 보트(217)가 연직하게 지지되도록 이루어진다. 보트(217)는 상하로 1쌍인 단판(端板)과, 양 단판 사이에 걸쳐서 연직하게 설치된 복수 개, 본 예에서는 3개의 웨이퍼 보지 부재(보트 지주)를 구비한다. 단판 및 웨이퍼 보지 부재는 예컨대 석영(SiO2)이나 탄화규소(SiC) 등의 내열성이 높은 재료로 구성된다.
각 웨이퍼 보지 부재에는 수평 방향으로 새겨진 다수 개의 보지 홈[溝]이 길이 방향에 걸쳐 등간격으로 설치된다. 각 웨이퍼 보지 부재는 보지 홈이 서로 대향하고, 각 웨이퍼 보지 부재의 보지 홈의 연직 위치(연직 방향의 위치)가 일치하도록 설치된다. 웨이퍼(200)의 주연(周緣)이 복수 개의 웨이퍼 보지 부재에서의 동일한 단의 보지 홈 내에 각각 삽입되는 것에 의해 복수 매(예컨대 50매 내지 150매 정도)의 웨이퍼(200)는 수평 자세, 또한 서로 웨이퍼의 중심을 맞춘 상태에서 연직 방향으로 다단으로 적층되어 보지된다.
또한 보트(217)와 씰 캡(219) 사이에는 보온통(210)이 설치된다. 보온통(210)은 예컨대 석영(SiO2)이나 탄화규소(SiC) 등의 내열성 재료로 구성된다. 보온통(210)에 의해 후술하는 히터 유닛(208)으로부터의 열이 매니폴드(206)측에 전달되는 것을 억제한다.
씰 캡(219)의 하측[처리실(204)과 반대측]에는 보트(217)를 회전시키는 보트 회전 기구(237)가 설치된다. 보트 회전 기구(237)의 보트 회전축은 씰 캡(219)을 관통해서 보트(217)를 하방으로부터 지지한다. 보트 회전축을 회전시키는 것에 의해 처리실(204) 내에서 웨이퍼(200)를 회전시키는 것이 가능해진다. 씰 캡(219)은 전술한 보트 엘리베이터(121)에 의해 연직 방향으로 승강되도록 구성되고, 이에 의해 보트(217)를 처리실(204) 내외에 반송하는 것이 가능하도록 이루어진다. 보트 회전 기구(237) 및 보트 엘리베이터(121)는 제어부(280)에 전기적으로 접속된다. 제어부(280)는 보트 회전 기구(237) 및 보트 엘리베이터(121)가 원하는 타이밍에 원하는 동작을 하도록 제어한다.
(히터 유닛)
반응관(222)의 외부에는 반응관(222) 내를 전체에 걸쳐서 균일 또는 소정의 온도 분포로 가열하는 노체로서의 히터 유닛(208)이 반응관(222)을 포위하도록 설치된다. 히터 유닛(208)은 단열재 등으로 통 형상 또는 상자 형상으로 구성된 노체와, 노체의 내주면 부근에 설치되는 발열체(209)로 구성되고, 기판 처리 장치(10)의 구체(軀體)(209)에 지지되는 것에 의해 연직으로 설치된다. 발열체(209)는 예컨대 카본 히터 등의 저항 가열 히터에 의해 구성되고, 본 예에서는 노체의 내면에 노출된다.
(가스 공급계)
가스 공급계에 대해서 도 2를 이용하여 설명한다. 도 2에 도시하는 바와 같이 처리실(204) 내에 처리 가스를 공급하는 가스 노즐(224)이 씰 캡(219)을 연직 방향으로 관통해서 설치된다. 또한 가스 노즐(224)은 매니폴드(206)를 수평 방향으로 관통하도록 설치해도 좋다. 가스 노즐(224)에는 처리 가스 공급 기구(226)가 접속된다. 처리 가스 공급 기구(226)는 상류부터 순서대로 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급원, 유량 제어 장치로서의 MFC(매스 플로우 컨트롤러) 및 개폐 밸브를 포함한다. 주로 가스 노즐(224)로부터 처리 가스 공급부가 구성된다. 또한 처리 가스 공급 기구(226)를 처리 가스 공급부에 포함시켜서 생각할 수도 있다. 처리 가스 공급 기구(226)의 MFC나 개폐 밸브는 제어부(280)에 전기적으로 접속된다. 제어부(280)는 처리실(204) 내에 공급하는 가스의 종류가 원하는 타이밍에 원하는 가스종이 되도록, 또한 공급하는 가스의 유량이 원하는 타이밍에 원하는 유량이 되도록 MFC 및 개폐 밸브를 제어한다.
(가스 배기계)
매니폴드(206)의 측벽의 일부에는 처리실(204) 내의 분위기를 배기하는 배기관(231)이 접속된다. 배기관(231)에는 상류부터 순서대로 압력 검출기로서의 압력 센서(236), 압력 조정기로서의 APC(Auto Pressure Controller) 밸브(232)가 설치된다. APC 밸브(232)의 하류에는 배기관(233)을 개재하여 진공 배기 장치로서의 진공 펌프(234)가 접속된다. 주로 배기관(231)에 의해 반응관(222) 내로부터 가스를 배기하는 배기부가 구성된다. 또한 APC 밸브(232), 진공 펌프(234)를 배기부에 포함시켜서 생각할 수도 있다. APC 밸브(232) 및 압력 센서(236)는 제어부(280)에 전기적으로 접속된다. 제어부(280)는 처리실(204) 내의 압력이 원하는 타이밍에 원하는 압력이 되도록 압력 센서(236)에 의해 검출된 압력값에 기초하여 APC 밸브(232)의 개도(開度)를 제어한다.
(컨트롤러)
제어부(컨트롤러)(280)는 미도시의 조작부나 입출력부를 구비하고, 기판 처리 장치(10)의 각 구성부와 전기적으로 접속되고, 기판 처리 장치(10)의 각 구성부를 제어한다. 제어부(280)는 성막 등의 프로세스의 제어 시퀀스를 시간 축으로 나타낸 레시피에 기초하는 온도 제어나 압력 제어, 유량 제어 및 기계 구동(驅動) 제어를 지령한다.
(온도 검출 장치)
실시 형태에서의 온도 검출 장치의 개략에 대해서 도 3, 도 4를 참조하면서 설명한다. 도 3은 실시 형태에서의 처리로와 열전대를 도시하는 수직 단면도이다. 도 4는 도 3의 처리로의, 리브(211) 부분에서의 수평 단면도이다.
도 3에 도시하는 바와 같이 제1 온도 센서로서의 히터 열전대(51a 내지 51h) 및 제2 온도 센서로서의 과열 검지 열전대(53a 내지 53h)를 포함하는 온도 검출구(300a 내지 300h)는 히터 유닛(208)을 수평 방향으로 관통하여 선단이 리브(211)로부터 돌출되도록 히터 유닛(208)에 설치된다. 히터 열전대(51a 내지 51h) 및 과열 검지 열전대(53a 내지 53h)의 각 열전대 접합부(이하, 단순히 접합부라고도 부른다.)는 측온점이며, 반응관(222)의 외측 측면에 대향한다. 이때 이 접합부는 웨이퍼(200) 또는 반응관(222)과의 거리보다 발열체(209) 또는 노체 내면과의 거리가 더 작다. 히터 열전대(51a 내지 51h) 및 과열 검지 열전대(53a 내지 53h)의 각 소선은 히터 유닛(208)의 외측에 연장되고, 온도 제어부(282)에 접속된다. 온도 검출구(300a 내지 300h)를 대표시키는 경우에는 온도 검출구(300)라고 부른다. 히터 열전대(51a 내지 51h)를 대표시키는 경우에는 히터 열전대(51)라고 부르고, 과열 검지 열전대(53a 내지 53h)를 대표시키는 경우에는 과열 검지 열전대(53)라고 부른다.
또한 도 3에 도시하는 바와 같이 제3 온도 센서로서의 캐스케이드 열전대(52a 내지 52g)는 반응관(222)과 보트(217) 사이에 설치된 보호관(62) 내에 수용된다. 보호관(62)은 탄화실리콘(SiC) 등의 내열성이 높은 재료에 의해 원관 형상으로 형성되고, 상단은 폐색되고 하단에 개구부를 포함하고, 연직 방향으로 연재하도록 설치된다. 또한 캐스케이드 열전대(52h)를 포함하는 온도 검출구(400h)는 반응관(222)의 상방(上方)에 설치된다.
히터 유닛(208)은 복수의 가열 존으로 분할되고, 도 3의 예에서는 7개의 존으로 분할된다. 반응관(222)의 측면의 주위에는 노체의 최상부측의 히터(U1존 히터)(208a)와, U1존 히터(208a)의 바로 아래의 히터(U2존 히터)(208b)와, U2존 히터(208b)의 바로 아래의 히터(CU존 히터)(208c)와, CU존 히터(208c)의 바로 아래의 히터(C존 히터)(208d)와, C존 히터(208d)의 바로 아래의 히터(CL존 히터)(208e)와, CL존 히터(208e)의 바로 아래의 히터(L1존 히터)(208f)와, 최하부측의 히터(L2존 히터)(208g)가 노체의 내면상에 노출시켜서 설치된다. 각 가열 존의 발열체인 저항 가열 히터는 다른 가열 존으로부터 독립되어 개별로 제어된다. 온도 검출구(300)의 관통공을 리브(211)상에 설치한 것에 의해 각 존에서 온도 검출구(300)의 선단(접합부)과, 상하의 발열체와의 거리를 일정하게 하는 것이 용이해진다. 또한 필요에 따라 온도 검출구(300)의 선단과 발열체의 사행(蛇行) 패턴과의 위치 관계를 복수의 존에 걸쳐서 맞출 수 있다. 또한 온도 검출구(300)의 관통공에 의해 리브(211)는 도중에 끊어질 수 있다. 또한 어떤 존의 발열체의 단수가 홀수일 경우, 존의 중심보다 위 또는 아래로 벗어난 위치에 배치될 수 있다.
또한 반응관(222)의 상방에는 노체 천장(208t)의 내면으로부터 부상(浮上)시켜서 히터(Sub-U존 히터)(208h)가 설치된다. 천장(208t)은 단열재 및 배기구를 포함한다. 각 존의 히터(208a 내지 208g)에 노체의 외면측으로부터 냉각 공기가 유입되어 내면측에 유입되고, 반응관(222)과 히터 유닛(208) 사이의 공간을 거쳐서 천장(208t)의 배기구로부터 배출되도록 구성된다.
히터 열전대(51a), 캐스케이드 열전대(52a) 및 과열 검지 열전대(53a)는 처리로(202)의 U1존 히터(208a)의 온도 검출용이며, 히터 열전대(51b), 캐스케이드 열전대(52b) 및 과열 검지 열전대(53b)는 U2존 히터(208b)의 온도 검출용이며, 히터 열전대(51c), 캐스케이드 열전대(52c) 및 과열 검지 열전대(53c)는 CU존 히터(208c)의 온도 검출용이며, 히터 열전대(51d), 캐스케이드 열전대(52d) 및 과열 검지 열전대(53d)는 C존 히터(208d)의 온도 검출용이며, 히터 열전대(51e), 캐스케이드 열전대(52e) 및 과열 검지 열전대(53e)는 CL존 히터(208e)의 온도 검출용이며, 히터 열전대(51f), 캐스케이드 열전대(52f) 및 과열 검지 열전대(53f)는 L1존 히터(208f)의 온도 검출용이며, 히터 열전대(51g), 캐스케이드 열전대(52g) 및 과열 검지 열전대(53g)는 L2존 히터(208g)의 온도 검출용이다. 히터 열전대(51h), 캐스케이드 열전대(52h) 및 과열 검지 열전대(53h)는 Sub-U존 히터(208h)의 온도 검출용이다. 일반적으로 히터 열전대(51), 캐스케이드 열전대(52), 과열 검지 열전대(53)는 대응하는 존의 높이 방향의 범위 내(예컨대 중앙 부근)에서 리브(211) 상의 위치에 설치되지만, 히터 열전대(51a) 등은 U1존의 하단부근에 설치되고, 히터 열전대(51g) 등은 L2존의 상단 부근에 설치된다.
히터 열전대(51a 내지 51h)의 계측 온도는 분할된 요소(가열 존)마다 독립으로 또는 제휴해서 피드백 제어되고, 히터 열전대(51a 내지 51h)의 계측 온도를 참조하면서 캐스케이드 열전대(52a 내지 52h)의 계측 온도와 목표 온도의 오차가 작아지도록 히터 유닛(208)의 발열량이 제어된다. 또한 히터 열전대(51a 내지 51e)를 이용하지 않고 과열 검지 열전대(53a 내지 53h)를 이용하여 캐스케이드 열전대(52a 내지 52h)의 계측 온도를 참조하면서 과열 검지 열전대(53a 내지 53h)의 계측 온도와 목표 온도의 오차가 작아지도록 히터 유닛(208)의 발열량을 제어하는 것도 가능하다.
다음으로 실시 형태에서의 온도 검출구의 구조를 도 5 내지 도 7을 이용하여 설명한다. 도 5는 실시 형태에서의 온도 검출구의 구조를 도시하는 단면도이다. 도 6은 도 5의 원 A의 부분의 확대 단면도이다. 도 7은 온도 검출구(300)의 절연관(312)의 선단을 도시하는 도면이며, 도 7의 (a)는 도 6의 B 방향에서의 측면도이며, 도 7의 (b)는 도 6과 같은 방향에서의 측면도이다. 도 3에 도시하는 바와 같이 U1존 히터(208a) 내지 L2존 히터(208g)에 대응하는 온도 검출구(300a 내지 300g)는 온도 검출구(300a 내지 300g)의 선단이 히터 유닛(208)의 노체[보다 정확하게는 리브(211)]의 내면으로부터 소정량 돌출하도록 같은 길이로 구성된다. Sub-U존 히터(208h)에 대응하는 온도 검출구(300h)는 노체인 히터 유닛(208)의 외주로부터 반응관(222)의 관축에 수직으로 천장(208t) 내에 삽통되어 온도 검출구(300h)의 선단이 반응관(222)의 외측에서 반응관(222)의 관축 상에 위치하도록, 온도 검출구(300a 내지 300g)보다 보호관(313)이 길게 구성된다. 보호관(313)의 선단은 천장(208t) 내의 단열재로부터 노출해서 설치된다.
도 5에 도시하는 바와 같이 온도 검출구(300)는 히터 열전대(51), 과열 검지 열전대(53)와 절연관(312)과 보호관(313)을 구비한다. 보호관(313)은 재결정 알루미나(Al2O3), 물라이트(mullite)나 스텐레스 등의 내열성이 높은 재료에 의해 원통 형상으로 형성되고, 일단은 닫히고 타단(他端)은 개구부를 포함한다. 재결정 알루미나는 1,000℃ 이하의 발열체로부터의 적외선을 잘 투과하는 것으로 알려져 있다.
도 6, 도 7에 도시하는 바와 같이, 절연관(312)은 보호관(313)에 삽통(揷通) 가능한 외경과 4개의 내부 공(孔)(312a, 312b, 312c, 312d)을 포함하는 일정 단면의 봉 형상으로 형성되고, 일단에서 4개의 내부 공(312a, 312b, 312c, 312d)을 좌우로 인접하는 2쌍의 내부 공(312a, 312c)과 내부 공(312b, 312d)으로 분리하도록 슬로팅 가공에 의해 홈(312e)이 가로 방향으로 형성된다. 절연관(312)은 예컨대 알루미나제이며, 내부 공(312a 내지 312d)은 열전대 소선을 각각 삽통 가능한 내경의 공이다. 홈(312e)은 내부 공(312a 내지 312d)을 홈의 내측에 노출시키는 데 충분한 폭을 가진다.
히터 열전대(51)는 열전대 접합부(23a)와, 열전대 접합부(23a)에 접합된 2개의 열전대 소선(21a, 22a)을 포함한다. 예컨대 열전대 소선(21a)은 플러스 선이며, 그 재질은 백금 로듐이다. 열전대 소선(21b)은 마이너스 선이며, 그 재질은 백금이다. 히터 열전대(51)의 열전대 소선(21a, 22a)이 1쌍의 내부 공(312a, 312b)의 각각에 삽통되고, 히터 열전대(51)의 열전대 접합부(23a)를 홈(312e)의 내측에서 근접시켜서 보지된다.
과열 검지 열전대(53)는 열전대 접합부(23b)와, 상기 열전대 접합부(23b)에 접합된 2개의 열전대 소선(21b, 22b)을 포함한다. 예컨대 열전대 소선(21c)은 플러스 선이며, 그 재질은 백금 로듐이다. 열전대 소선(21d)은 마이너스 선이며, 그 재질은 백금이다. 과열 검지 열전대(53)의 열전대 소선(21b, 22b)이 1쌍의 내부 공(312c, 312d)의 각각에 삽통되고, 과열 검지 열전대(53)의 열전대 접합부(23b)를 홈(312e)의 내측에서 근접시켜서 보지된다. 즉 히터 열전대(51)와 과열 검지 열전대(53)는 그것들의 열전대 접합부로부터 연장되는 열전대 소선이 홈 사이를 놓도록 하여 좌우로 배열되어 설치된다. 이에 의해 상하(관축) 방향에 온도 구배가 있어도, 양자는 같은 온도를 검출할 수 있다. 또한 보호관(313)의 선단으로부터 열전대 접합부(23a 및 23b)까지의 B 방향의 거리는 대략 동일하며, 보호관(313)의 선단이 리브로부터 돌출하는 길이의 대략 절반이 되도록 설정될 수 있다. 예컨대 돌출하는 길이가 11mm라면, 5.5mm로 설정된다.
Sub-U존 히터(208h)에 대응하는 온도 검출구(300h)는 보호관(313), 열전대 소선(21a, 22a, 21b, 22b)의 길이를 제외하고 온도 검출구(300)와 같은 구조이다.
이와 같이 히터 열전대(51) 및 과열 검지 열전대(53)는 그 열전대 접합부(23a, 23b)가 보호관(313)의 선단 내부 공간에 있다. 또한 그 열전대 소선(21a, 22a, 21b, 22b)이 절연관(312)의 4개의 공에 각각 삽통되고, 절연관(312)의 선단과는 반대측의 단면으로부터 히터 유닛(208)의 외면으로 인출(引出)되어 코넥터(314)에 접속되는 구성으로 이루어진다. 절연관(312)이나 보호관(313)은 열용량을 작게 하기 위해서 세밀하게 구성하는 것이 바람직하며, 예컨대 각각의 외경은 6mm 이하, 4mm 이하로 할 수 있다.
다음으로 실시 형태에서의 캐스케이드 열전대(52h)를 포함하는 온도 검출구(400)의 구조를 도 8, 도 9를 이용하여 설명한다. 도 8은 온도 검출구(400)의 선단을 도시하는 도면이다. 도 9는 온도 검출구(400)의 절연관(412)의 선단을 도시하는 도면이며, 도 9의 (a)는 도 8의 B 방향에서의 측면도이며, 도 9의 (b)는 도 8과 같은 방향에서의 측면도이다. 온도 검출구(400)는 온도 검출구(300)와 마찬가지의 구조다. 단, 온도 검출구(400)는 온도 검출구(300)보다 길게 형성된다. 온도 검출구(400)는 히터 유닛(208)의 외주로부터 반응관(222)의 관축에 수직으로 삽통되고, 보호관(413h)의 선단이 반응관(222)의 관축 상에 있고 온도 검출구(300h)의 선단과 반응관(222)의 상단 사이에 위치한다.
절연관(412)은 절연관(312)과 마찬가지로 보호관(413)에 삽통 가능한 외경과 4개의 내부 공(412a, 412b, 412c, 412d)을 포함하는 일정 단면의 봉 형상으로 형성되고, 일단에서 4개의 내부 공(412a, 412b, 412c, 412d)을 인접하는 2쌍의 내부 공(412a, 412c)과 내부 공(412b, 412d)으로 분리하도록 슬로팅 가공에 의해 홈(412e)이 형성된다.
캐스케이드 열전대(52h)는 히터 열전대(51)와 마찬가지로 열전대 접합부(23h)와, 상기 열전대 접합부(23h)에 접합된 2개의 열전대 소선(21h, 22h)을 포함한다. 예컨대 열전대 소선(21h)은 플러스 선이며, 그 재질은 백금 로듐이다. 열전대 소선(21h)은 마이너스 선이며, 그 재질은 백금이다. 캐스케이드 열전대(52h)의 열전대 소선(21h, 22h)이 1쌍의 내부 공(412a, 412b)의 각각에 삽통되고, 캐스케이드 열전대(52h)의 열전대 접합부(23h)를 홈(412e)의 내측에서 근접시켜서 보지된다. 또한 내부 공(412c, 412d)에는 열전대 소선은 삽통되지 않는다.
(본 실시 형태에 따른 기판 처리 동작)
다음으로 본 실시 형태에 따른 기판 처리 동작을 IC의 제조 방법에서의 성막 공정을 예로 들어 설명한다. 이 기판 처리 동작은 컨트롤러(280)에 의해 제어된다. 우선 웨이퍼 차징 스텝에서 웨이퍼(200)는 보트(217)에 장전된다. 복수 매의 웨이퍼(200)는 보트(217)에서의 차징 상태에서 그 중심이 맞춰져 서로 평행 또한 수평, 다단으로 적재되어 정렬된다. 다음으로 보트 로딩 스텝에서 복수 매의 웨이퍼(200)를 적재, 보지한 보트(217)는 처리실(204)에 반입(보트 로딩)된다. 계속해서 감압 스텝에서 배기관(231)을 개재하여 진공 펌프(234)에 의해 반응관(222)의 내부가 소정의 진공도로 감압되는 것과 함께, 승온 스텝에서 온도 검출 장치에 의해 측정한 온도에 기초하여 히터 유닛(208)에 의해 반응관(222)의 내부가 소정의 온도로 승온된다.
다음으로 성막 스텝에서 보트(217)가 회전되면서 소정의 원료 가스가 가스 노즐(224)에 공급되고, 처리실(204)에 도입된다. 처리실(204)에 도입된 원료 가스는 반응관(222) 내에 유입되고, 매니폴드(206)에 개설된 배기관(231)으로부터 배기된다. 성막 스텝에서 온도 검출 장치에 의해 측정한 온도에 기초하여 히터 유닛(208)에 의해 반응관(222)의 내부가 소정의 온도로 유지된다. 이와 같이 하여 웨이퍼(200)의 표면에 접촉하면서 상하로 인접하는 웨이퍼(200)와 웨이퍼(200) 사이의 공간을 평행하게 흐르는 원료 가스에 의해 웨이퍼(200)의 표면이 성막된다.
이상과 같이 하여 원하는 성막 처리가 이루어진 후에 원료 가스의 공급이 정지되고, 불활성 가스에 의해 처리실(204) 내가 대기압으로 복귀된다. 또한 온도 검출 장치에 의해 측정한 온도에 기초하여 반응관(222)의 내부가 소정의 온도로 강온된다. 그 후 보트 언로딩 스텝에서 씰 캡(219)이 하강되는 것에 의해 처리실(204)의 하단이 개구되고, 보트(217)에 보지된 상태에서 처리 완료된 웨이퍼(200) 군이 처리실(204)로부터 외부에 반출(보트 언로딩)된다.
전술한 승온 동작, 온도 유지 동작, 강온 동작은 히터 열전대(51) 및 캐스케이드 열전대(52)에 의해 측정한 온도에 기초하여 상기 측정 온도가 목표 온도가 되도록 컨트롤러(280)의 온도 제어부(282)의 온도 조절기에 의해 제어, 예컨대 PID 제어가 수행된다. 도 10은 온도 제어부(282)의 온도 조절기의 PID 제어에 대해서 설명하는 도면이다. 도 10에 도시하는 바와 같이 히터 유닛(208)은 저항 가열 히터(520)에 의한 가열과 공기에 의한 냉각에 의해 온도 제어가 수행된다. 즉 저항 가열 히터로의 전력량 및 APC 밸브(513)의 개도에 의해 온도 제어가 수행된다. 온도 제어부(282)의 온도 조절기(282a)는 주(主)제어부인 컨트롤러(280)로부터 입력되는 온도 설정값과 캐스케이드 열전대(52)로부터의 온도의 편차를 출력하는 제1 감산기(501)와, 제1 감산기(501)의 출력에 따라 PID 연산하여 히터 열전대(51)로부터의 측정 온도가 추종해야 할 값을 지시하는 제1 PID 연산부(PID1)(502)와, 제1 PID 연산부(PID1)(502)의 출력과 히터 열전대(51)로부터의 온도의 편차를 출력하는 제2 감산기(503)와, 제2 감산기(503)의 출력에 따라 PID 연산하여 전력 조정기(511)로의 조작량을 지시하는 제2 PID 연산부(PID2)(504)를 구비한다. 전력 조정기(511)는 지시된 조작량에 따른 전력을 저항 가열 히터(520)에 공급한다.
또한 온도 조절기(282a)는 테이블(505)에 격납된 히터 온도 설정값과 제2 감산기(503)의 편차를 출력하는 제3 감산기(506)와, 제3 감산기(506)의 출력에 따라 PID 연산하여 연산부(508)로의 제어값을 출력하는 제3 PID 연산부(PID3)(507)와, 제3 PID 연산부(PID3)(507)의 출력을 APC 밸브(513)의 개도로 변환하는 연산부(508)를 구비한다. 히터 온도 설정값보다 히터 열전대의 온도가 높은(온도 편차 설정보다 큰) 경우, 온도 편차 설정이 되도록 제3 PID 연산부(507)로 제어 연산하고, 연산부(508)는 제어 연산 결과를 공냉(空冷)[Intake 풍량(밸브 개도)]으로 변환해서 출력한다. 연산부(508)의 출력에 의해 APC 밸브 드라이버(512)가 제어되고, APC 밸브 드라이버(512)에 의해 APC 밸브(513)의 개도가 제어되고, 히터 유닛(208)의 공냉량이 제어된다.
기판 처리 장치(10)에서는 히터 유닛(208)과 반응관(222) 사이에 히터 열전대(51)를 배치해서 히터 유닛(208) 근방의 온도를 계측하고, 동시에 반응관(222)의 내부에 캐스케이드 열전대(52)를 배치해서 반응관(222) 내부의 온도를 계측하고, 그것들의 계측 온도에 기초하여 온도 제어부(282)의 온도 조절기(282a)는 반응관(222) 내부의 온도를 원하는 목표 온도가 되도록 히터 유닛(208)을 피드백 제어한다. 히터 유닛(208)은 복수의 존으로 분할되고, 각 하나의 존에 대하여 하나의 히터 열전대(51)를 이용하여 온도를 제어한다.
또한 본 실시 형태에서는 제어량인 히터 온도를 측정하는 수단으로서 히터 열전대(51)와 과열 검지 열전대(53)를 선택적으로 제2 감산기(503)에 접속하는 절체기(509)와, 적어도 히터 열전대(51)의 상태에 기초하여 절체기(509)를 제어하는 절체 제어기(단선 판정기)(510)와, 과열 검지 열전대(53)의 검출 온도가 이상적으로 고온인 것 검지한 경우에 전력 조정기(511)에 대하여 히터 전력을 차단시키는 신호를 출력하는 과열 보호기(514)를 포함한다. 또한 히터 열전대(51)와 과열 검지 열전대(53)로부터의 신호는 절체기(509) 등에 입력되기 전 또는 후에 주지의 냉접점 보상, 선형화, 아날로그 디지털 변환 등이 이루어지고, 또한 냉접점 보상 회로에는 번 아웃 검출용 회로가 설치될 수 있다.
절체기(509)는 히터 열전대(51)와 과열 검지 열전대(53)로부터의 신호를 합성(평균화)하도록 구성된 회로에서 일방의 열전대로부터의 접속을 절단하는 것에 의해서도 실현될 수 있다. 절체 제어기(510)는 히터 열전대(51)의 검출 온도를 감시하고, 번 아웃 검출용 회로에 의해 단선 시에 나타나는, 소정의 제1 임계값보다 높은 온도 또는 전압, 또는 진동(노이즈)을 검지하면 과열 검지 열전대(53)로부터의 신호를 선택하도록 절체기(509)를 제어한다. 과열 보호기(514)는 과열 검지 열전대(53)의 검출 온도를 감시하고, 통상의 사용에서는 도달할 일이 없을 만한 히터 유닛(208)의 온도(예컨대 800℃)에 대응하는, 소정의 제2 임계값보다 높은 온도 등을 소정 시간 이상 연속해서 검지하면 전술한 차단시키는 신호를 출력한다. 여기서 제2 임계값은 제1 임계값보다 낮다. 과열 보호기(514)가 상정하는 열전대의 쇼트 모드의 고장은 오픈 모드의 고장보다 빈도가 낮다. 따라서 과열 보호기(514)는 한층 더 히터 열전대(51)가 정상(예컨대 검출 온도가 냉접점보다 고온인 제3 임계값으로부터 제2 임계값 사이)이며, 과열 검지 열전대(53)의 검출 온도가 제1 임계값보다 높은 경우, 전술한 차단시키는 신호를 출력하지 않고 대신에 제어부(280)에 알람을 출력하도록 구성할 수 있다. 이에 의해 과열 검지 열전대(53)의 단선에 의한 불필요한 강제 차단을 피할 수 있다.
이와 같이 기판 처리 장치(10)에서는 히터 열전대(51)가 단선한 경우 등 사용 불능해진 경우에 과열 검지 열전대(53)로 절체해서 온도 제어를 계속하는 백업 기능을 구비한다. 절체의 기준[사용하고 있는 히터 열전대(51) 또는 과열 검지 열전대(53)가 정상인지에 대한 여부]에는 다른 것이 이용되어도 좋고, 히터 열전대(51)와 과열 검지 열전대(53)에 소정 이상의 온도 차이가 있으면 높은 온도를 나타내는 열전대가 단선했다고 판단해도 좋고, 제2 감산기(503)의 출력(내부 루프의 오차 신호) 등이 소정 시간 이상 연속해서 소정 값을 초과한 것에 의해 판단해도 좋다. 온도 제어에 이용하는 열전대를 히터 열전대(51)로부터 과열 검지 열전대(53)에 절체해서 제어를 계속해도 그것들의 열전대가 설치되는 위치에 차이가 없으므로, 위치의 차이에 의해 측정 온도가 달라지지 않고, 히터 출력의 변동(정상값으로 돌아가기 위한 변동은 제외한다)을 막을 수 있다.
실시 형태에 따르면, 다음 (A1) 내지 (A2) 중 적어도 하나의 효과를 얻을 수 있다.
(A1) 히터 유닛에 삽통시켜서 보호관을 설치하고, 그 안에 히터 열전대 및 과열 검지 열전대를 배치했기 때문에 과열 검지 열전대의 온도 특성을 히터 열전대의 온도특성에 근접시킬 수 있다. 이에 의해 히터 열전대가 단선 등에 의해 사용하지 못하는 경우에도 과열 검지 열전대에 절체해서 온도 계측이 가능해진다.
(A2) 1개의 절연관에 4개의 내부 공을 설치하고, 상기 내부 공에 1쌍의 히트 열전대 및 1쌍의 과열 검지 열전대를 삽통하고, 그 절연관 1개만을 1개의 보호관 내에 배치했기 때문에 보호관의 외경을 작게 할 수 있다. 이에 의해 히터 유닛에 보호관을 설치하는 것이 용이해진다.
또한 본 개시는 전술한 실시 형태에 한정되지 않고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능하다는 것은 말할 필요도 없다. 실시 형태에서는 히터 열전대(51)가 단선된 경우에 과열 검지 열전대(53)로 절체해서 온도 제어를 계속하는 예에 대해서 설명했지만, 한층 더 제3 열전대를 열적으로 일체적으로 설치하여 히터 열전대(51) 및 과열 검지 열전대(53)의 양방(兩方)이 단선한 경우에 제3 열전대로 절체하도록 해도 좋다. 또한 실시 형태에서는 온도 제어부(282)는 PID 제어하는 예를 설명했지만, 히터의 온도인 히터 온도 및 처리실 내의 온도인 노 내 온도 중 적어도 어느 하나의 온도 데이터의 기준 온도와, 상기 기준 온도로 제어된 히터로의 정상 상태에서의 전력 공급값과, 히터 온도 및 노 내 온도 중 적어도 어느 하나의 온도 데이터의 예측 온도를 예측하는 예측 모델을 기억하는 예측 모델 기억 영역을 구비하고, 온도 데이터 및 전력 공급값을 취득하여 예측 모델을 사용해서 소정의 방정식을 작성하는 것과 함께 상기 방정식에 기초하여 기준 온도와 예측 온도의 편차가 최소가 되도록 해(解)를 연산하는 것에 의해 히터에 출력되는 전력 공급값을 최적으로 하도록 제어해도 좋다.
또한 전술한 실시 형태에서는 핫 월형의 뱃치 장치에 대해서 예시했지만, 콜드 월형이나 매엽(枚葉) 또는 다매엽 장치에도 적용 가능하다. 즉 제1 온도 센서 및 제2 온도 센서가 제3 온도 센서보다 가열 수단 근처에(가열 수단에 의해 열적으로 결합해서) 설치되고, 또는 제3 온도 센서가 제1 온도 센서 및 제2 온도 센서보다 피가열체(기판)의 근처에 설치되는 장치에서 적용할 수 있다. 또한 본 개시는 반도체 제조 장치뿐만 아니라 LCD 제조 장치와 같은 유리 기판을 처리하는 장치나, 다른 기판 처리 장치에도 적용할 수 있다. 기판 처리의 처리 내용은 CVD, PVD, 산화나 질화 등의 개질, 표면 처리(트리트먼트), 어닐링, 에칭, 레지스트의 소결(燒締)이나 애싱 등의 각종의 열처리이어도 좋다.
10: 기판 처리 장치
51: 히터 열전대(제1 온도 센서)
52: 캐스케이드 열전대(제3 온도 센서)
53: 과열 검지 열전대(제2 온도 센서)
204: 처리실(반응실)
208: 히터 유닛(노체)
282: 온도 제어부(온도 조절기, 과열 보호기)
520: 저항 가열 히터(발열체)

Claims (14)

  1. 기판을 내부에 수용하는 반응실;
    상기 반응실의 주위를 피복하도록 설치되는 노체(爐體);
    상기 노체의 내부 또는 내측에 설치되는 발열체;
    상기 발열체의 근방에 측온점이 위치하도록 설치되는 제1 온도 센서;
    그 측온점이 상기 제1 온도 센서의 측온점과 근접하도록 배치되는 제2 온도 센서;
    상기 반응실의 내부 또는 외측이며 상기 제1 온도 센서의 측온점보다 상기 기판에 가깝고 또한 상기 발열체로부터 먼 위치에 설치되는 제3 온도 센서; 및
    상기 제3 온도 센서가 검지하는 온도가 소정의 목표에 일치하도록 상기 제1 온도 센서의 온도를 참조하면서 상기 발열체의 발열량을 제어하는 온도 조절기
    를 구비하고,
    상기 온도 조절기는 상기 제1 온도 센서의 이상(異常)을 검지하면, 상기 제1 온도 센서의 온도에 대신해서 상기 제2 온도 센서의 온도를 참조하여 상기 발열량의 제어를 계속하는 것이 가능하도록 구성된 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반응실은, 일단(一端)에 개구부(開口部)를 포함하는 반응관 내에 형성되고 복수의 기판을 내부에 수용하는 기판 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 발열체는 복수의 존으로 분할해서 설치되고,
    상기 제1 온도 센서, 상기 제2 온도 센서 및 상기 제3 온도 센서는 상기 복수의 존마다 설치되고,
    상기 온도 조절기는 상기 복수의 존마다 상기 발열체의 발열량을 제어하는 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 존마다 보호관을 더 포함하고,
    상기 제1 온도 센서는 상기 보호관 내에 설치되는 기판 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 온도 센서는 상기 복수의 존마다 대응하는 상기 제1 온도 센서의 상기 보호관 내에 설치되는 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제3 온도 센서는 캐스케이드 온도 센서인 기판 처리 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 보호관에 삽통 가능한 외경과 4개의 내부 공(孔)을 포함하는 일정 단면의 봉 형상으로 형성되고, 일단에서 상기 4개의 내부 공을 인접하는 2쌍의 내부 공에 분리하도록 슬로팅 가공된 절연관; 및 상기 노체를 관통시켜서 설치되는 상기 보호관을 포함하고, 상기 제1 온도 센서의 소선과 상기 제2 온도 센서의 소선이 2쌍의 공의 각각에 삽통되고, 상기 제1 온도 센서 및 상기 제2 온도 센서의 각각의 측온점을 상기 슬로팅의 내측에서 근접시켜서 보지하는 온도 검출구를 상기 복수의 존의 적어도 1개 마다 설치한 기판 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 발열체 내, 반응관의 주위에 대응하는 존의 발열체는 상기 노체의 내면 상에 노출시켜서 설치되고, 상기 일단과 반대의 단에 대응하는 존의 발열체는 상기 반대의 단에 면하는 노체의 내면으로부터 부상(浮上)시켜서 설치되고,
    상기 온도 검출구 내, 상기 반응관의 주위에 대응하는 존의 온도 검출구는 보호관의 선단(先端)이 상기 노체의 내면으로부터 소정량 돌출하도록 같은 길이로 구성되고, 상기 반대의 단에 대응하는 존의 온도 검출구는 상기 노체의 외주로부터 상기 반응관의 관축에 수직으로 삽통되어 보호관의 선단이 상기 반응관의 외측에서 상기 관축 상에 위치하도록 다른 온도 검출구보다 보호관이 길게 구성된 기판 처리 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 온도 검출구의 보호관과 다른 재질로 구성된 캐스케이드용 보호관; 및 상기 보호관에 삽통 가능한 외경과 4개의 내부 공을 포함하는 일정 단면의 봉 형상으로 형성되고, 일단에서 슬로팅 가공된 절연관을 포함하고, 상기 일단과 반대의 단에 대응하는 존의 상기 제3 온도 센서의 소선이 상기 4개의 내부 공 내의 2개에 삽통되고, 상기 제3 온도 센서의 측온점을 보지하는 캐스케이드 온도 검출구; 및
    과열 검지 열전대의 온도가 이상적으로 높을 때, 대응하는 상기 발열체의 발열량을 저하시키는 과열 보호기
    를 더 구비하고,
    상기 캐스케이드 온도 검출구는 상기 노체의 외주로부터 반응관의 관축에 수직으로 삽통되고, 캐스케이드용 보호관의 선단이 상기 관축 상에 있고 온도 검출구의 선단과 상기 반응관의 상기 반대의 단 사이에 위치하도록 구성된 기판 처리 장치.
  10. 기판을 내부에 수용하는 반응실과, 상기 반응실의 주위를 피복하도록 설치되는 노체와, 상기 노체의 내부 또는 내측에 설치되는 발열체와, 상기 발열체의 근방에 측온점이 위치하도록 설치되는 제1 온도 센서와, 그 측온점이 상기 제1 온도 센서의 측온점과 근접하도록 배치되는 제2 온도 센서와, 상기 반응실의 내부 또는 외측이며 상기 제1 온도 센서의 측온점보다 상기 기판에 가깝고 또한 상기 발열체로부터 먼 위치에 설치되는 제3 온도 센서를 구비하는 기판 처리 장치를 준비하는 공정;
    상기 제3 온도 센서가 검지하는 온도가 소정의 목표에 일치하도록 상기 제1 온도 센서의 온도를 참조하면서 상기 발열체의 발열량을 제어해서 상기 반응실내를 가열하는 공정; 및
    상기 반응실 내에 처리 가스를 공급하여 상기 기판을 처리하는 공정
    을 구비하고,
    상기 가열하는 공정에서는, 상기 제1 온도 센서의 이상을 검지하면 상기 제1 온도 센서의 온도에 대신해서 상기 제2 온도 센서의 온도를 참조하여 상기 발열량의 제어를 계속하는 반도체 장치의 제조 방법.
  11. 반응관의 주위를 피복하도록 설치되는 노체;
    상기 노체의 내부 또는 내측에 설치되는 발열체;
    상기 발열체의 근방에 측온점이 위치하도록 설치되는 제1 온도 센서;
    그 측온점이 상기 제1 온도 센서의 측온점과 근접하도록 배치되는 제2 온도 센서; 및
    상기 반응관의 내부 또는 외측이며 상기 제1 온도 센서의 측온점보다 기판에 가깝고 또한 상기 발열체로부터 먼 위치 설치되는 제3 온도 센서
    를 구비하고,
    상기 제3 온도 센서가 검지하는 온도가 소정의 목표에 일치하도록 상기 제1 온도 센서의 온도를 참조하면서 상기 발열체의 발열량을 제어하는 것이 가능하도록 구성되는 히터 유닛.
  12. 제11항에 있어서,
    복수의 존마다, 선단이 대응하는 상기 발열체의 근방에 위치하도록 상기 노체에 삽통되는 복수의 보호관을 더 구비하는 히터 유닛.
  13. 제12항에 있어서,
    4개의 내부 공을 포함하는 일정 단면의 봉 형상으로 형성되는 것과 함께 일단에서 슬로팅 가공되고, 상기 복수의 보호관 내에 각각 설치되는 절연관을 더 포함하는 히터 유닛.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 온도 센서의 소선과 상기 제2 온도 센서의 소선이 상기 4개의 내부 공에 각각 삽통되고, 상기 제1 온도 센서 및 상기 제2 온도 센서의 각각의 측온점이 상기 슬로팅의 내측에서 근접시켜서 보지되는 히터 유닛.
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