TWI511203B - A substrate processing apparatus, a manufacturing method of a semiconductor device, and a temperature detection method - Google Patents

A substrate processing apparatus, a manufacturing method of a semiconductor device, and a temperature detection method Download PDF

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TWI511203B TW102132387A TW102132387A TWI511203B TW I511203 B TWI511203 B TW I511203B TW 102132387 A TW102132387 A TW 102132387A TW 102132387 A TW102132387 A TW 102132387A TW I511203 B TWI511203 B TW I511203B
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Description

基板處理裝置、半導體裝置之製造方法及溫度檢測方法
本發明係關於在將被處理基板收容於處理室中，並利用加熱器進行加熱的狀態下施行處理之熱處理技術，例如對半導體積體電路裝置(所謂「半導體裝置」，以下稱「IC」)所安裝處的半導體基板(例如半導體晶圓)，施行諸如：氧化處理、擴散處理、或為施行經離子植入後的載具活化、平坦化用的迴焊處理、退火處理、或者利用熱CVD(Chemical Vapor Deposition)反應施行成膜處理等熱處理，而使用的溫度檢測方法、基板處理裝置、基板處理方法、半導體裝置之製造方法。
在IC之製造中，為對基板施行熱處理，廣泛使用批次式直立式熱處理裝置。習知此種熱處理裝置的處理爐，係在上端呈封閉而下端呈開放的略圓筒形直立式反應管內部，從下方插入搭載著複數片晶圓的晶舟，利用設計成包圍反應管外側狀態的加熱器，對晶舟上的晶圓施行熱處理。在晶舟上的複數片晶圓係依水平姿勢且以相互將晶圓中心對齊的狀態呈多層積層並被保持。
再者，上述熱處理裝置中，在反應管與加熱器之間配置熱電偶(以下稱「加熱器熱電偶」)俾計測加熱器內部的溫度，根據該計測溫度對加熱器進行回饋控制。又，裝置的準備階段係在反應管的內部配置另一熱電偶(以下稱「概況熱電偶」)，對加熱器進行回饋控制， 並預先記錄當加熱器熱電偶的計測溫度、與概況熱電偶的計測溫度呈穩定狀態時的溫度差(以下稱「概況校正值」)。然後，在裝置運轉狀態下，拆卸概況熱電偶，以使加熱器熱電偶的計測溫度成為經考慮概況校正值後的目標溫度之方式，對加熱器進行控制，而將反應管內部的溫度控制為所需溫度。
然而，加熱器熱電偶係配置於加熱器發熱體附近，相對的概況熱電偶係在反應管內部配置於接近基板的地方，因而從加熱器熱電偶的計測溫度呈穩定狀態起至概況熱電偶的計測溫度呈穩定狀態為止，需要例如30分鐘至1小時以上程度的較長時間。所以，在裝置運轉狀態下，從加熱器熱電偶的計測溫度成為經考慮概況校正值的所需溫度穩定狀態起會待機一定時間，然後才施行既定的熱處理。因為該待機時間會成為左右裝置處理能力的要件，因而要求儘可能縮短。
該解決策略係以概況熱電偶被由石英等構成的保護管所覆蓋之構造，即便在裝置的運轉狀態下，在反應管內概況熱電偶仍持續運作之配置，並實施直接對概況熱電偶的計測溫度進行回饋控制，以達所需目標溫度的方法。但是，該項方法中，因為概況熱電偶的保護管會被熱處理，因而概況熱電偶必需定期性保養，且亦會有產生雜塵等會對熱處理結果造成不良影響的問題。
下述專利文獻1有揭示：在具有反應管與加熱器的直立式熱處理裝置中，設置供檢測處理爐溫度用的熱電偶之技術。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2004-311712號公報
本發明係有鑑於上述實情而完成，其目的在於提供：即便未使用概況熱電偶的情況下，仍能縮短截至開始熱處理為止之待機時間的基板處理裝置、半導體裝置之製造方法、及溫度檢測方法。
供用以解決上述問題的本發明基板處理裝置之代表性構成，係如下述。即，一種基板處理裝置，係具備有：反應管，其將保持複數片基板的基板保持具加以收容，且對保持於上述基板保持具上的基板進行處理；加熱部，其設置於上述反應管的外部，且對上述反應管內進行加熱；保護管，其設置抵接於上述反應管外壁；絕緣管，其配置於上述保護管內，且在內部具有貫通孔；熱電偶，其於上端具有熱電偶接合部，且熱電偶素線插通於上述絕緣管的貫通孔中；氣體供應部，其將對收容於上述反應管內之基板進行處理的氣體，供應至上述反應管內；以及排氣部，其從上述反應管內將氣體予以排出。
再者，本發明半導體裝置之製造方法的代表性構成，係如下述。即，一種半導體裝置之製造方法，其使用基板處理裝置，而該基板處理裝置具備有：反應管，其將保持複數片基板的基板保持具加以收容，且對保持 於上述基板保持具上的基板進行處理；加熱部，其設置於上述反應管的外部，且對上述反應管內進行加熱；保護管，其設置抵接於上述反應管外壁；絕緣管，其配置於上述保護管內，且在內部具有貫通孔；熱電偶，其於上端具有熱電偶接合部，且熱電偶素線插通於上述絕緣管的貫通孔中；氣體供應部，其將對收容於上述反應管內之基板進行處理的處理氣體，供應至上述反應管內；以及排氣部，其從上述反應管內將氣體予以排氣；而該半導體裝置之製造方法，包括有：將上述保持著複數片基板的基板保持具，收容於上述反應管內的步驟；利用上述加熱部，對上述反應管內進行加熱的步驟；使用插通於上述保護管內之上述絕緣管中的上述熱電偶，進行檢測溫度的溫度檢測步驟；從上述氣體供應部朝上述反應管內供應上述處理氣體的步驟；根據在上述溫度檢測步驟所檢測到的溫度，對收容於上述反應管內之上述基板保持具上之複數片基板，進行處理的步驟；以及利用上述排氣部，從上述反應管內將氣體加以排出的步驟。
在者，本發明溫度檢測方法的代表性構成，係如下述。即，一種溫度檢測方法，其使用基板處理裝置，而該基板處理裝置具備有：反應管，其將保持複數片基板的基板保持具加以收容，且對保持 於上述基板保持具上的基板進行處理；加熱部，其設置於上述反應管的外部，且對上述反應管內進行加熱；保護管，其設置抵接於上述反應管外壁；絕緣管，其配置於上述保護管內，且在內部具有貫通孔；熱電偶，其於上端具有熱電偶接合部，且熱電偶素線插通於上述絕緣管的貫通孔中；而該溫度檢測方法，包括有：利用上述加熱部，對上述反應管內進行加熱的步驟；以及使用插通於上述保護管內之上述絕緣管中的上述熱電偶，進行檢測溫度的溫度檢測步驟。
利用上述構成，可縮短截至開始熱處理為止之待機時間。
10‧‧‧基板處理裝置
21‧‧‧熱電偶素線
21a、22a‧‧‧熱電偶素線
21b、22b‧‧‧熱電偶素線
21c、22c‧‧‧熱電偶素線
21d、22d‧‧‧熱電偶素線
21c、22e‧‧‧熱電偶素線
22‧‧‧熱電偶素線
23‧‧‧熱電偶接合部
24‧‧‧熱電偶素線支撐部
25‧‧‧熱電偶素線支撐部
26‧‧‧熱電偶素線支撐部
35‧‧‧素線保持部
35a‧‧‧(素線保持部)一端
36‧‧‧保護管支撐架
38‧‧‧緩衝區
51‧‧‧加熱器熱電偶
51a~51e‧‧‧加熱器熱電偶
52‧‧‧概況熱電偶
53‧‧‧反應管熱電偶
53a‧‧‧反應管熱電偶
53b‧‧‧反應管熱電偶
53c‧‧‧反應管熱電偶
53d‧‧‧反應管熱電偶
53e‧‧‧反應管熱電偶
62‧‧‧概況熱電偶用保護管
63‧‧‧反應管熱電偶用保護管
63a~63e‧‧‧反應管熱電偶用保護管
71‧‧‧目標溫度
72‧‧‧加熱器熱電偶
73‧‧‧概況熱電偶
74‧‧‧目標溫度
75‧‧‧反應管熱電偶
76‧‧‧概況熱電偶
100‧‧‧晶盒
101‧‧‧框體
105‧‧‧晶盒平台
110‧‧‧晶盒
112‧‧‧晶圓移載機構
114‧‧‧晶盒架
115‧‧‧晶盒搬送裝置
116‧‧‧爐口閘門
121‧‧‧晶舟升降機
122‧‧‧機械臂
123‧‧‧移載架
200‧‧‧晶圓(基板)
202‧‧‧處理爐
204‧‧‧處理室
205‧‧‧爐口
206‧‧‧歧管
208‧‧‧加熱器單元(加熱部)
209‧‧‧基座
210‧‧‧保溫筒
217‧‧‧晶舟(基板保持具)
219‧‧‧密封蓋
222‧‧‧反應管
224‧‧‧處理氣體供應噴嘴(氣體噴嘴)
226‧‧‧處理氣體供應機構
231‧‧‧氣體排氣管
232‧‧‧APC閥
233‧‧‧氣體排氣管
234‧‧‧真空泵
236‧‧‧壓力感測器
237‧‧‧晶舟旋轉機構
280‧‧‧控制器
300‧‧‧熱電偶支撐體
302‧‧‧蓋帽
304‧‧‧覆蓋體
306‧‧‧間隔物
310‧‧‧剜挖部
312‧‧‧絕緣管
312k‧‧‧上端
314‧‧‧熱電偶導線部
318‧‧‧導線部拉出窗
400‧‧‧熱電偶支撐體
402‧‧‧蓋帽
402a‧‧‧接觸部
404‧‧‧覆蓋體
404a、404e‧‧‧覆蓋體
406‧‧‧間隔物
406a、406e‧‧‧間隔物
410‧‧‧剜挖部
410a、410e‧‧‧剜挖部
412‧‧‧絕緣管
414‧‧‧熱電偶導線部
418‧‧‧導線部拉出窗
500‧‧‧熱電偶支撐體
502‧‧‧蓋帽
504‧‧‧覆蓋體
506、508‧‧‧間隔物
510‧‧‧剜挖部
512‧‧‧絕緣管
512a、512b、512c‧‧‧絕緣管
514‧‧‧熱電偶導線部
516‧‧‧絕緣管擋止
518‧‧‧導線部拉出窗
520‧‧‧凸緣部
A‧‧‧拱起部
B‧‧‧拱起部
圖1係本發明第1實施形態的基板處理裝置之立體示意圖。
圖2係本發明第1實施形態的處理爐之垂直剖視圖。
圖3係本發明第1實施形態的處理爐之垂直剖視圖。
圖4係本發明第1實施形態的處理爐與熱電偶圖。
圖5係圖4所示處理爐的水平剖視圖。
圖6係本發明第1實施形態的熱電偶之支撐構造一例圖。
圖7係本發明第1實施形態的熱電偶之支撐構造另一例圖。
圖8(a)至(d)係本發明第1實施形態的反應管熱電偶支撐體之構造 圖。
圖9係本發明第2實施形態的處理爐與熱電偶圖。
圖10(a)至(d)係本發明第2實施形態的反應管熱電偶支撐體之構造圖。
圖11係本發明第3實施形態的處理爐與熱電偶圖。
圖12(a)至(e)係本發明第3實施形態的反應管熱電偶支撐體之構造圖。
圖13(a)及(b)係本發明第3實施形態的熱電偶導線部之狀態圖。
圖14(a)至(c)係圖13所示熱電偶的水平剖視圖。
圖15(a)及(b)係本發明實施形態的較佳熱電偶的溫度響應特性說明圖。
 (第1實施形態)
本發明第1實施形態係針對半導體裝置(IC等)之製造步驟中之一步驟，利用熱處理實施基板處理步驟的基板處理裝置構成例，使用圖1進行說明。
圖1所示係本發明第1實施形態的基板處理裝置之立體示意圖。如圖1所示，第1實施形態的基板處理裝置10係具備有框體101，為將包含矽等構成之基板的晶圓200朝框體101內外進行搬送，晶圓載具(基板收容器)係使用晶盒(晶圓盒，亦稱「FOUP」)110。
在框體101的正面前方側設有晶盒平台105。晶盒110係利用框體101外的步驟內搬送裝置(未圖示)，搬入並載置於晶盒平台105上，且再從晶盒平台105上搬出於框體101外。
在框體101內的前後方向略中央處設有晶盒架114。晶盒架114係保管著複數個晶盒110。晶盒架114的其中一部分係設有移載架123，在移載架123中收納著成為後述晶圓移載機構112搬送對象的晶盒110。
在晶盒平台105與晶盒架114之間設有晶盒搬送裝置115。晶盒搬送裝置115係在晶盒平台105、晶盒架114、移載架123之間進行晶盒110的搬送。
在晶盒架114的後方設有晶圓移載機構112。晶圓移載機構112係可從移載架123上的晶盒110內拾取晶圓200，並裝填(補充)於後述晶舟(基板保持具)217，或可從晶舟217上卸除(退出)晶圓200將其收納於移載架123上的晶盒110內。
在框體101的後側上方設有處理爐202。處理爐202的下端部係利用爐口閘門116構成可開閉狀態。相關處理爐202的構成，容後述。
在處理爐202的下方設有使晶舟217進行升降並朝處理爐202內外進行搬送之機構之晶舟升降機121。在晶舟升降機121中設有當作升降台用的機械臂122。在機械臂122上呈水平姿勢設置有密封蓋219。密封蓋219係呈鉛直支撐著晶舟217，且當利用晶舟升降機121使晶舟217上升時，便具有將處理爐202下端部予以氣密式封閉的蓋體機能。相關晶舟217的構成，容後述。
(處理爐之構成)
其次，針對第1實施形態的處理爐202構成，使用圖2進行說明。圖2所示係基板處理裝置的處理爐之垂直剖視圖。該實施形態中，處 理爐202係構成批次式直立式熱壁式的熱處理爐。
(反應管)
處理爐202在內側設有直立式的反應管222。反應管222係上端呈封閉而下端呈開口的略圓筒形狀，依呈開口的下端朝下、且筒方向的中心線呈鉛直的方式朝縱向配置。
在反應管222內形成處理室204。該處理室204係藉由作為基板保持具用的晶舟217，而收容依水平姿勢呈多層積層的複數片晶圓200，且施行處理。反應管222的內徑係設定為較大於保持著晶圓200組的晶舟217之最大外徑。
反應管222在本例中，為利用石英(SiO2 )、碳化矽(SiC)等高耐熱性材料一體成形且為略圓筒形狀。
反應管222的下端部係利用水平截面呈略圓形環狀的歧管206而氣密式密封。反應管222係為保固維修作業與清潔作業，而裝卸自如地安裝於歧管206上。藉由歧管206由框體101支撐，反應管222便呈鉛直安設於框體101上的狀態。歧管206的下端開口係構成供保持著晶圓200組的晶舟217進出用之爐口205。
在反應管222外側的側面(外壁)，依朝鉛直方向延伸的方式設置保護管63。該保護管63係內建並保護有屬於溫度測定元件的熱電偶。保護管63的下端利用保護管支撐架36支撐並固定。保護管63係利用碳化矽(SiC)等高耐熱性材料形成。保護管支撐架36係利用氧化鋁、不銹鋼等形成，具備有：支撐著保護管63的鉛直部分、以及插通熱電偶素線並導向於處理室204外的水平部分。相關熱電偶、保護管63的詳細內容，容後述。
(基板保持具)
在歧管206上從鉛直方向下側抵接著將歧管206下端開口予以封閉的密封蓋219。密封蓋219係形成具有與反應管222外徑同等以上外徑的圓盤形狀，利用在反應管222外部呈鉛直設置的晶舟升降機121，構成將上述圓盤形狀依保持呈水平姿勢狀態在鉛直方向上進行升降。
在密封蓋219上呈鉛直支撐著當作保持晶圓200之基板保持具用的晶舟217。晶舟217係具備有：上下呈一對的端板、以及橫跨二端板間呈鉛直設置的複數條(本例係3條)晶圓保持構件(晶舟支柱)。端板與晶圓保持構件係例如由石英(SiO2 )、碳化矽(SiC)等高耐熱性材料構成。
各晶圓保持構件上朝長邊方向，依等間隔設有朝水平方向刻劃的多數條保持溝。各晶圓保持構件係依使保持溝成相對向，且各晶圓保持構件的保持溝鉛直位置(鉛直方向位置)呈一致狀態設置。藉由晶圓200的周緣分別插入於複數條晶圓保持構件同一層的保持溝內，複數片(例如50~150片左右)晶圓200便被依水平姿勢、且相互呈晶圓中心整合狀態，朝鉛直方向呈多層積層並被保持。
再者，在晶舟217與密封蓋219之間設有保溫筒210。保溫筒210係由例如石英(SiO2 )、碳化矽(SiC)等耐熱性材料構成。利用保溫筒210抑制來自後述加熱器單元208的熱被傳遞於歧管206側的情形。
在密封蓋219的下側(處理室204的對向側)設有使晶舟217旋轉的晶舟旋轉機構237。晶舟旋轉機構237的晶舟旋轉軸係貫通密封蓋219再從下方支撐著晶舟217。藉由使晶舟旋轉軸旋轉，便可在處理室204內使晶圓200進行旋轉。密封蓋219係構成利用上述晶舟 升降機121而朝鉛直方向進行升降狀態，藉此可將晶舟217在處理室204內外進行搬送。
晶舟旋轉機構237與晶舟升降機121係電氣式耦接於控制部280。控制部280係依使晶舟旋轉機構237與晶舟升降機121，能依所需時序進行所需動作的方式進行控制。
(加熱器單元)
在反應管222的外部依包圍著反應管222的方式設置當作加熱部用的加熱器單元208。該加熱器單元208係將反應管222內全體加熱呈均勻或既定概況狀態。加熱器單元208係利用由基板處理裝置10的框體101支撐而呈被鉛直安設狀態，由例如碳加熱器等電阻加熱式加熱器構成。
(氣體供應系統)
相關氣體供應系統使用圖2進行說明。如圖2所示，對處理室204內供應處理氣體的氣體噴嘴224，係朝鉛直方向貫通密封蓋219設置。另外，氣體噴嘴224亦可朝水平方向貫通歧管206設置。氣體噴嘴224連接著處理氣體供應機構226。處理氣體供應機構226係從上游起依序設有：供應處理氣體的處理氣體供應源、當作流量控制裝置用的MFC(質量流量控制器)、及開閉閥。主要係由氣體噴嘴224構成處理氣體供應部。另外，亦可考慮處理氣體供應機構226含於處理氣體供應部中。
處理氣體供應機構226的MFC、開閉閥係電氣式耦接於控制部280。控制部280係依朝處理室204內所供應的氣體種類能依照所需時 序成為所需氣體種類，且所供應氣體的流量能依所需時序成為所需流量的方式，對MFC與開閉閥進行控制。
(氣體排氣系統)
在歧管206的側壁其中一部分處連接著將處理室204內的環境予以排氣之排氣管231。在排氣管231中從上游起依序設有：當作壓力檢測器用的壓力感測器236、及當作壓力調整器用的APC(Auto Pressure Controller，自動壓力控制器)閥232。在APC閥232的下游經由排氣管233，連接著當作真空排氣裝置用的真空泵234。主要係利用排氣管231構成從反應管222內將氣體予以排氣的排氣部。另外，亦可考慮APC閥232、真空泵234包含於排氣部中。
APC閥232與壓力感測器236係電氣式耦接於控制部280。控制部280係依處理室204內的壓力能依所需時序成為所需壓力的方式，根據由壓力感測器236所檢測到的壓力值，控制著APC閥232的開度。
(控制器)
控制部(控制器)280係設有未圖示的操作部與輸出入部，且與基板處理裝置10的各構成部呈電氣式耦接，俾控制著基板處理裝置10的各構成部。控制部280係根據成膜等程序的控制序列依時間軸表示的配方，對溫度控制、壓力控制、流量控制及機械驅動控制輸出指令。
(溫度檢測裝置)
針對第1實施形態的溫度檢測裝置概略，參照圖3~圖5進行說明。圖3與圖4所示係第1實施形態的處理爐之垂直剖視圖。為使圖能較 容易理解，圖3中僅圖示加熱器熱電偶與概況熱電偶，但省略反應管熱電偶的圖示。又，圖4中，圖示加熱器熱電偶與反應管熱電偶，但省略概況熱電偶的圖示。圖5所示係圖4的處理爐之水平剖視圖。
如圖3所示，加熱器熱電偶51a~51e係依朝水平方向貫通被設計呈包圍反應管222狀態的加熱器單元208的方式，設置於加熱器單元208附近，加熱器熱電偶51a~51e的各熱電偶接合部(以下亦簡稱「接合部」)係相對向於反應管222的外側側面。加熱器熱電偶51a~51e的各素線係朝加熱器單元208的外側延伸，且連接於控制部280。代表加熱器熱電偶51a~51e時便稱為「加熱器熱電偶51」。
再者，如圖3所示，概況熱電偶52a~52e係被收容於設計呈鉛直方向貫通密封蓋219狀態的概況熱電偶用保護管62內。
概況熱電偶52a~52e係在基板處理裝置10的準備狀態下設置，俾取得概況校正值。然後，在裝置10運轉狀態時便被拆卸。
加熱器單元208係被分割為複數加熱區，圖3的例中被分割為5個區。熱電偶51a、52a係處理爐最上部的加熱器(U區加熱器)之溫度檢測用，熱電偶51b、52b係U區加熱器正下方的加熱器(CU區加熱器)之溫度檢測用，熱電偶51c、52c係CU區加熱器正下方的加熱器(C區加熱器)之溫度檢測用，熱電偶51d、52d係C區加熱器正下方的加熱器(CL區加熱器)之溫度檢測用，熱電偶51e、52e係處理爐最下部的加熱器(L區加熱器)之溫度檢測用。
加熱器熱電偶51a~51e的計測溫度係依每個被分割的要件(加熱區)獨立式或協調式進行回饋控制，參照事先取得的概況熱電偶52a~52e之計測溫度，依使加熱器熱電偶51a~51e、及後述反應管熱電偶53a~53e的計測溫度與目標溫度間之誤差變小的方式，對加熱器單 元208的發熱量進行控制。
另外，亦可構成未使用加熱器熱電偶51a~51e而使用反應管熱電偶53a~53e，依使反應管熱電偶53a~53e的計測溫度與目標溫度間之誤差變小的方式，對加熱器單元208的發熱量進行控制；亦可構成未使用加熱器熱電偶51a~51e與概況熱電偶52a~52e而使用反應管熱電偶53a~53e，依反應管熱電偶53a~53e的計測溫度與目標溫度間之誤差變小的方式，對加熱器單元208的發熱量進行控制。
如圖4與圖5所示，反應管熱電偶53a~53e係設置於反應管222外壁與反應管熱電偶用保護管63a~63e內壁間的空間，測量該空間(以下稱「反應管熱電偶空間」)的溫度。對應分割加熱器(U區加熱器~L區加熱器)分別設置53a~53e等5支。
反應管熱電偶用保護管63a~63e係包含石英且截面呈半圓管狀的保護管，朝鉛直方向抵接於反應管222的外壁，利用例如熔接固定或鎖銷(key pin)等進行機械式固定，構成反應管熱電偶空間並為反應管222其中一部分，在其內部收容著反應管熱電偶53a~53e。反應管熱電偶用保護管63a~63e壁部的壁厚大概係與反應管222相同厚度，例如10mm。另外，反應管熱電偶用保護管63a~63e並不僅侷限於截面呈半圓管狀，只要能構成反應管熱電偶空間的形狀便可。
針對反應管熱電偶53a~53e的支撐構造，使用圖6~圖7進行說明。圖6所示係第1實施形態的熱電偶之支撐構造一例圖，圖7所示係第1實施形態的熱電偶之支撐構造另一例圖。
圖6的例中，熱電偶素線21與熱電偶素線22的上端係以由熱電偶素線支撐部24所支撐之方式加以構成。熱電偶素線支撐部24係為用於貫通熱電偶素線21、22而在絕緣管312中所設置之2個貫通孔間 之壁部的上端312k，例如後述圖8的剜挖部310之2個貫通孔間之壁部的上端。絕緣管312係將貫通於2個貫通孔中的熱電偶素線21、22予以電氣特性之絕緣。
藉此種構成，在熱膨脹時熱電偶素線21與熱電偶素線22便可利用自重而保持呈直線狀，俾可抑制部分性彎曲或承受約束力，結果可抑制在熱電偶素線21、22與絕緣管312之間發生較大的摩擦力。
圖7的例中，在熱電偶接合部23大約正下方處，熱電偶素線21與熱電偶素線22呈朝外側拱起狀態彎曲，在熱電偶素線21與熱電偶素線22上分別形成朝水平方向外側拱起的拱起部A與拱起部B。構成利用拱起部A與拱起部B所形成的素線寬，係較大於由熱電偶素線21與熱電偶素線22插通的2個貫通孔所形成之孔寬度。
此處，所謂「素線寬」係指利用熱電偶接合部23接合的2個熱電偶素線之拱起部A與拱起部B之外緣，較絕緣管32上端(例如後述圖8的剜挖部310之2個貫通孔間的壁部上端)更靠上方處的最大距離，即絕緣管32的上端面與熱電偶接合部23間的2個熱電偶素線外緣，在水平方向連結直線中的最長直線距離。所謂「孔寬」係指含有熱電偶素線21與熱電偶素線22插通的2個貫通孔之橢圓長徑，上述2個貫通孔的外緣(圖18的例中為圓周)之連結直線中的最長直線距離，詳言之，在絕緣管32的上端，由上述2個貫通孔水平截面所形成2個圓的圓周在水平方向相連結直線中的最長直線距離。
依此，在熱電偶接合部23的附近因為素線寬較大於孔寬，因而藉由熱電偶素線21與熱電偶素線22的外緣，在絕緣管32上端掛勾於2個貫通孔的圓周部分，即藉由絕緣管32的上端面而支撐著。
另外，圖7的例中，熱電偶素線的拱起部係形成緩和彎 曲狀態，惟並不僅侷限此，亦可例如呈直角彎曲形成。
再者，圖7所示例係在熱電偶素線上形成拱起部，利用該拱起部由絕緣管上端支撐著熱電偶素線，但亦可構成在熱電偶接合部與絕緣管上端面之間的熱電偶素線上，設置相較於由熱電偶素線21與熱電偶素線22所插通2個貫通孔形成之孔寬度，在水平方向上更長的被支撐體。該被支撐體係例如利用接著劑將氧化鋁製棒狀物體接著於熱電偶素線21與熱電偶素線22上便可構成。依此亦係與在熱電偶素線上形成拱起部的構成同樣，可降低對熱電偶接合部施加的力。
再者，亦可在熱電偶素線上並未形成拱起部，而藉由將2個熱電偶素線間之間隔設為小於由2個貫通孔外緣相連結的最小長度，而由絕緣管的上端面支撐著熱電偶素線。
再者，藉由將2個熱電偶素線進行扭轉或素線，亦可由絕緣管上端面支撐著熱電偶素線。此情況，為使2個熱電偶素線不致發生電氣式短路，將2個熱電偶素線間予以絕緣。
其次，針對第1實施形態的反應管熱電偶構造，使用圖8進行說明。圖8所示係第1實施形態的反應管熱電偶支撐體之構造圖。圖8(a)所示係第1實施形態的反應管熱電偶支撐體300之具體例構成圖，圖8(b)所示係後述剜挖部310的正視圖，圖8(c)所示係剜挖部310的側視圖，圖8(d)所示係反應管熱電偶支撐體300安裝於反應管222上的概略圖。
圖8的例中，反應管熱電偶支撐體300係具備有：反應管熱電偶53、具有剜挖部310的絕緣管312、覆蓋剜挖部310的覆蓋體304、蓋帽302、以及間隔物306。又，溫度檢測裝置係具備有：反應管熱電偶支撐體300、反應管熱電偶用保護管63、及反應管222。
反應管熱電偶53係設有：熱電偶接合部23、以及利用 該熱電偶接合部23相接合的2條熱電偶素線(正線與負線)。例如正線的材質係白金銠，負線的材質係白金。
如圖8(b)、(c)所示，絕緣管312係設有具反應管熱電偶53的2條熱電偶素線分別能插通之內徑的孔至少2孔以上，例如具2孔的氧化鋁製圓管。
剜挖部310係將絕緣管312的中間位置從側面予以剜挖的部分，使絕緣管312內部的2孔露出，俾能從該孔插通反應管熱電偶53的熱電偶素線，且具有能內含反應管熱電偶53之接合部23的空間。
蓋帽302係氧化鋁製圓柱或圓管，利用例如陶瓷系接著劑等接著固定於絕緣管312的頭頂(上部前端)，而構成反應管熱電偶支撐體300的前端。該外徑係較大於反應管熱電偶空間的水平方向直徑。
覆蓋體304係氧化鋁製圓管狀的蓋，在將反應管熱電偶53的熱電偶素線插通於絕緣管312的孔之後，便將反應管熱電偶53的接合部23收納於剜挖部310的內部空間，並利用例如陶瓷系接著劑等接著設置於絕緣管312的外側。藉此，保護著反應管熱電偶53的接合部23。覆蓋體304的厚度係設定為覆蓋體304的外徑較小於間隔物306的外徑。
間隔物306係設置於覆蓋體304的下方位置，利用例如陶瓷系接著劑等接著於絕緣管312外側的氧化鋁製圓管，將其外徑設定為略小於反應管熱電偶空間的水平方向直徑(內徑)。藉此，在反應管熱電偶支撐體300設置於反應管熱電偶空間中的狀態下，反應管熱電偶53的接合部23便支撐於反應管熱電偶空間的水平截面略中央位置處，且覆蓋體304不會因振動等而接觸到反應管222的外壁、反應管熱電偶用保護管63的內壁。
依此，反應管熱電偶53的接合部23便位於剜挖部310的內部空間。又，構成該熱電偶素線的正線與負線分別插通於剜挖部310下方的絕緣管312之2孔中，再從絕緣管312的底面被拉出當作熱電偶導線部314。熱電偶導線部314為使正線與負線不會相接觸，便分別利用耐熱絕緣管被覆。
如圖8(d)所示，反應管熱電偶支撐體300係插入於反應管熱電偶空間，並將蓋帽302的底面掛勾於反應管熱電偶用保護管63的上面而支撐著。
再者，在反應管熱電偶用保護管63的下端部分設有導線部拉出窗318，俾從此處拉出熱電偶導線部314。
(本實施形態的基板處理動作)
其次，針對本實施形態的基板處理動作，以IC的製造方法之成膜步驟為例進行說明。該基板處理動作係利用控制器280進行控制。首先，在晶圓補充步驟中，晶圓200被裝填於晶舟217中。複數片晶圓200在晶舟217中呈補充狀態下，對齊其中心相互呈平行且水平多層積載並排列整齊。
其次，在晶舟裝載步驟中，積載並保持複數片晶圓200的晶舟217，被搬入於處理室204中(晶舟裝載)。接著，在減壓步驟中，經由排氣管231利用真空泵234將反應管222內部減壓至既定真空度，且在升溫步驟中，根據利用溫度檢測裝置所測定的溫度，利用加熱器單元208將反應管222的內部升溫至既定溫度。
其次，在成膜步驟中，在使晶舟217進行旋轉下，將既定原料氣體供應給氣體噴嘴224，並導入於處理室204中。被導入於處 理室204中的原料氣體會流出於反應管222內，再被從歧管206上所開設的排氣管231排氣。在成膜步驟中，根據利用溫度檢測裝置所測定的溫度，利用加熱器單元208將反應管222內部維持於既定溫度。依此，藉由一邊接觸於晶圓200表面，一邊在上下相鄰的晶圓200與晶圓200間之空間中呈平行流動的原料氣體，便在晶圓200的表面上成膜。
依如上述，經施行所需的成膜處理後，便停止原料氣體的供應，利用惰性氣體使處理室204內回復至大氣壓。又，根據利用溫度檢測裝置所測定的溫度，使反應管222內部降溫至既定溫度。然後，在晶舟卸載步驟中，藉由密封蓋219下降，處理室204的下端便呈開口，處於被晶舟217保持狀態的已處理完畢晶圓200組，被從處理室204搬出於外部(晶舟卸載)。
上述升溫動作、溫度維持動作、降溫動作，係根據利用反應管熱電偶所測定的溫度，依使該測定溫度成為目標溫度的方式，利用控制器280進行控制，例如施行眾所皆知的PID控制。
根據第1實施形態，至少可獲得下述(A1)~(A5)之效果。
(A1)因為抵接於反應管外壁設置反應管熱電偶用保護管，並在其中配置反應管熱電偶，因而可使反應管熱電偶的溫度特性，接近於概況熱電偶的溫度特性。藉此，在實際運轉時，未使用概況熱電偶的情況下，仍可縮短截至開始熱處理為止之待機時間、或能更正確地測量反應管內之溫度。
(A2)因為在1條絕緣管中設置2個貫通孔，在該貫通孔中插通1對反應管熱電偶，並僅將該絕緣管1條配置於1個反應管熱電偶用保護管內，便可縮小反應管熱電偶用保護管的外徑。藉此，便可輕易地 在反應管外壁(即反應管與加熱器單元間的空間)上設置反應管熱電偶用保護管。
(A3)因為在絕緣管的上端設置蓋帽，且該蓋帽的底面由反應管熱電偶用保護管的上面支撐，因而絕緣管的更換較為容易，可輕易地執行反應管熱電偶的清潔與更換等保養作業。
(A4)在絕緣管的剜挖部內收容著反應管熱電偶的接合部，且剜挖部呈由覆蓋體覆蓋的狀態，因而可防止接合部接觸到反應管熱電偶用保護管而遭受破損情形。
(A5)因為將間隔物設置於剜挖部的下方，並將間隔物的外徑設為較大於剜挖部的覆蓋體外徑，且較小於反應管熱電偶空間(由反應管外壁與反應管熱電偶用保護管所包圍的空間)內徑，因而反應管熱電偶的接合部可支撐位於反應管熱電偶空間的水平截面略中央位置處，且可保護覆蓋體不會因振動等而接觸到反應管外壁與反應管熱電偶用保護管內壁。
(第2實施形態)
其次，針對第2實施形態的反應管熱電偶構造，使用圖9與圖10進行說明。圖9所示係第2實施形態的處理爐與熱電偶圖。圖10所示係第2實施形態的反應管熱電偶支撐體之構造圖。圖10(a)所示係第2實施形態的反應管熱電偶支撐體400之具體例構成圖，圖10(b)所示係後述剜挖部410的正視圖，圖10(c)所示係剜挖部410的側視圖，圖10(d)所示係反應管熱電偶支撐體400安裝於反應管222的概略俯視圖。另外，反應管及反應管熱電偶支撐體以外的構成與基板處理動作，均與第1實施形態相同，因而省略說明。
第2實施形態中，將反應管熱電偶53a~53e每2對整合，藉由減少反應管熱電偶用保護管63的石英材料、及反應管熱電偶支撐體的零件數量，而更廉價構成處理爐202。圖9的例中，整合反應管熱電偶53a與53e，設置於由反應管熱電偶用保護管63a所形成的反應管熱電偶空間中。又，整合反應管熱電偶53b與53d，設置於由反應管熱電偶用保護管63b形成的反應管熱電偶空間中。反應管熱電偶53c係設置於由反應管熱電偶用保護管63c形成的反應管熱電偶空間中。
如圖10所示，反應管熱電偶支撐體400係具備有：反應管熱電偶53、設有剜挖部410a、410e的絕緣管412、分別覆蓋著剜挖部410a、410e的覆蓋體404a、404e、蓋帽402、以及間隔物406a、406e。又，溫度檢測裝置係具備有：反應管熱電偶支撐體400、反應管熱電偶用保護管63、及反應管222。
第2實施形態中，2對反應管熱電偶53係收容於1個絕緣管412內，並設置於1個反應管熱電偶用保護管63內。圖10的例中，反應管熱電偶53a與53e係收容於1個絕緣管412內。反應管熱電偶53a與53e分別設有：熱電偶接合部23、及利用該熱電偶接合部23相接合的2條熱電偶素線(正線與負線)。
如圖10(d)所示，絕緣管412係設有反應管熱電偶53a與53e合計4條熱電偶素線分別能插通之內徑的孔至少4孔以上，例如設有4孔的氧化鋁製圓管。
如圖10(b)、(c)所示，剜挖部410a係在絕緣管412的中間位置處從側面剜挖的部分，俾使絕緣管412內部的2孔露出，俾能從該孔插通反應管熱電偶53a的熱電偶素線，且具有能內含反應管熱電偶53a之接合部23的空間。剜挖部410a的剜挖位置係對應於反應管熱電偶 53a。
剜挖部410e係對應於反應管熱電偶53e。剜挖部410e係與410a同樣的構造。剜挖部410a與410e係使絕緣管412的4孔中分別露出其他2孔而使用。
蓋帽402係氧化鋁製圓柱或圓管，接著固定於絕緣管412的頭頂(上部前端)，構成反應管熱電偶支撐體400的前端。其外徑係較大於反應管熱電偶空間的水平方向直徑。蓋帽402係如圖10(d)所示，設有與反應管222的外側側面呈面接觸的接觸部402a。接觸部402a接觸到反應管222的部分，係平坦面、或具有與反應管222外側側面略同樣曲率半徑的曲面。
覆蓋體404a係氧化鋁製圓管狀的蓋，在將反應管熱電偶53a的熱電偶素線插通於絕緣管412的孔之後，便將反應管熱電偶53a的接合部23收納於剜挖部410a的內部空間，並接著設置於其外側。藉此，保護著反應管熱電偶53a的接合部23。覆蓋體404a的厚度係設定為覆蓋體404a的外徑較小於間隔物406a、406e的外徑。
覆蓋體404e係與覆蓋體404a同樣均為氧化鋁製圓管狀的蓋，在將反應管熱電偶53e的熱電偶素線插通於絕緣管412的孔之後，便將反應管熱電偶53e的接合部23收納於剜挖部410e的內部空間，並接著設置於絕緣管412的外側。藉此，保護著反應管熱電偶53e的接合部23。覆蓋體404e的厚度係設定為覆蓋體404e的外徑較小於間隔物406a、406e的外徑。
間隔物406a、406e分別設置於覆蓋體404a與404e的上方位置與下方位置，接著設置於絕緣管412外側的氧化鋁製圓管，將其外徑設定為略小於反應管熱電偶空間的水平方向直徑。藉此，在反 應管熱電偶支撐體400設置於反應管熱電偶空間時，反應管熱電偶53a與53e的各接合部23便支撐於反應管熱電偶空間的水平截面略中央位置處，且覆蓋體404a與覆蓋體404e不會因振動等而接觸到反應管222的外壁、反應管熱電偶用保護管63的內壁。
依此，反應管熱電偶53a與53e的各自接合部23便位於剜挖部410a與410e的內部空間。又，構成該等熱電偶素線的正線與負線分別插通於剜挖部410a與410e下方的絕緣管412之4孔中，再從絕緣管412的底面被拉出當作熱電偶導線部414。熱電偶導線部414為使正線與負線不會相接觸，便分別利用耐熱絕緣管被覆。
反應管熱電偶支撐體400係插入於反應管熱電偶空間，如圖10(d)所示，最後將蓋帽402的底面掛勾於反應管熱電偶用保護管63的上面而支撐。此外，藉由蓋帽402的接觸部402a依接觸於反應管222外壁的方式設置，便可防止絕緣管412的水平方向旋轉，俾固定反應管熱電偶支撐體400的方向，俾使熱電偶導線部414不致糾結。
再者，在反應管熱電偶用保護管63的下端部分設有導線部拉出窗418(未圖示)，從此處拉出熱電偶導線部414。
根據第2實施形態，至少可獲得下述(B1)~(B2)之效果。
(B1)因為在1條絕緣管中設置4個貫通孔，並在該貫通孔中插通2對反應管熱電偶，其中1條絕緣管係配置於1個反應管熱電偶用保護管內，因而絕緣管與反應管熱電偶用保護管的數量可較第1實施形態減少，俾可降低裝置成本。
(B2)因為在蓋帽的側面設有與反應管外壁呈面接觸的接觸部，因而可將反應管熱電偶支撐體的方向固定，俾可使熱電偶導線部不會糾結。
(第3實施形態)
第3實施形態中，反應管熱電偶用保護管63朝其長邊方向(鉛直方向)分割，更將所分割的各反應管熱電偶用保護管63之壁厚設為各自不同的厚度。即，依對應於各反應管熱電偶53的方式將反應管熱電偶用保護管63予以分離相互隔開設置，並將分離的各反應管熱電偶用保護管63之壁厚設為互異厚度。另外，第3實施形態中，反應管及反應管熱電偶支撐體以外的構成與基板處理動作，均與第1實施形態相同，因而省略說明。
依照本發明者等的研究結果，因為概況熱電偶52a~52e的溫度特性互異，因而得知構成圖3中的各概況熱電偶52a~52e所對應位置處之反應管熱電偶用保護管63的壁面厚度，設為互異厚度(即互異熱容量)比較能獲得良好結果。例如概況熱電偶52a因為上方係加熱器單元208的頂板，因而熱不易竄逃，計測溫度的響應性較早。另一方面，從加熱器單元208下部開口的基座209、歧管206，以在歧管等爐口下部所設置冷卻部造成的冷卻為原因，導致熱容易竄逃，因而針對來自加熱器單元208的發熱，隨概況熱電偶52b、52c、52d、52e越位於下方位置，概況熱電偶52的計測溫度響應性會隨之變慢。
再者，反應管熱電偶用保護管63的鉛直方向長度，係考慮反應管熱電偶53的接合部23會從上下方向的加熱器單元208受到熱影響，因而設定為例如距接合部23位置的上下10~20cm程度。藉此，可將反應管熱電偶用保護管63的石英材料最小化，俾可廉價製作，且在2個反應管熱電偶用保護管63間可產生縫隙，因而具有反應管熱電偶53的設置較為容易的效果。
使用圖11進行具體說明。圖11所示係第3實施形態的處理爐與熱電偶圖。
反應管熱電偶用保護管63a係對應於反應管熱電偶53a。反應管熱電偶用保護管63a的材質、以及安裝於反應管222的方法，係與第1實施形態的反應管熱電偶用保護管63為相同構成，但圖11所示反應管熱電偶用保護管63a的長度，如上述，設定為經考慮來自上下方向的熱影響後之長度。但，因為反應管222的上部呈半球面，因而上方向設定為截至能鉛直設置的長度。又，反應管熱電偶用保護管63a的壁部厚度(壁厚)，因為概況熱電偶52a的計測溫度響應性較早，因而設為略薄於反應管222的壁厚。依此，相較於將反應管熱電偶用保護管63a的壁部厚度設為與反應管222的壁厚相同之情況下，可縮小反應管熱電偶用保護管63a的熱容量。
反應管熱電偶用保護管63e係對應於反應管熱電偶53e。與前述反應管熱電偶用保護管63a為同樣構成，長度係設定為經考慮來自上下方向的熱影響後之長度，而下方向則設定為截至反應管222下端。又，厚度係因為概況熱電偶52e的計測溫度響應性較晚，因而為略厚於反應管222的壁厚。依此，相較於將反應管熱電偶用保護管63e的壁部厚度設為與反應管222的壁厚相同之情況下，可加大反應管熱電偶用保護管63e的熱容量。
反應管熱電偶用保護管63e亦係設置於反應管熱電偶用保護管63b與63d的鉛直方向下方位置、反應管熱電偶用保護管63c的鉛直方向下方位置，由各自支撐的反應管熱電偶支撐體500下部分約束呈不會移動狀態。
反應管熱電偶用保護管63b、63c、63d分別對應於反應管熱電偶 53b、53c、53d，係與反應管熱電偶用保護管63a為同樣的構成，厚度較佳係依保護管63a<63b<63c<63d<63e的方式，設計呈從反應管上部朝反應管下部逐漸變厚狀態。依此的話，可依照反應管熱電偶用保護管63a、63b、63c、63d、63e的順序增加熱容量。
另外，各反應管熱電偶用保護管63a~63e中，保護管63的厚度未必要設為一樣，亦可設為保護管63其中一部分朝水平方向突出的形狀。又，各保護管63的鉛直方向長度亦未必要設為相同長度，亦可各保護管63分別為不同長度。依此的話，可微調整各保護管63的熱容量，俾可輕易地將各保護管63逐一設定為最佳的熱容量。
針對第3實施形態的反應管熱電偶支撐體構造，使用圖12進行說明。圖12所示係第3實施形態的反應管熱電偶支撐體之構造圖。圖12(a)所示係第3實施形態的反應管熱電偶支撐體500之具體例構成圖，圖12(b)所示係蓋帽502部分的垂直剖視圖，圖12(c)所示係後述剜挖部510的正視圖，圖12(d)所示係剜挖部510的側視圖，圖12(e)所示係反應管熱電偶支撐體500安裝於反應管222的概略圖。
如圖12(a)所示，反應管熱電偶支撐體500係具備有：反應管熱電偶53、設有剜挖部510的絕緣管512、覆蓋著剜挖部510的覆蓋體504、蓋帽502、間隔物506、508、及絕緣管擋止516。又，溫度檢測裝置係具備有：反應管熱電偶支撐體500、反應管熱電偶用保護管63、及反應管222。
第1、第2實施形態中，分別利用蓋帽302、402支撐著絕緣管312、412，但在第3實施形態中，如後述，利用絕緣管擋止516支撐著絕緣管512。絕緣管擋止516係例如氧化鋁製。
再者，第3實施形態中，2對反應管熱電偶53係收容於 1個絕緣管512內，僅1對反應管熱電偶53設置於1個反應管熱電偶用保護管63內(反應管熱電偶空間)。圖12所示例中，反應管熱電偶53a與53e係收容於1個絕緣管512內。反應管熱電偶53a與53e分別係具有：熱電偶接合部23、及由該熱電偶接合部23相接合的2條熱電偶素線(正線與負線)。
絕緣管512係與第2實施形態的絕緣管412同樣，設有反應管熱電偶53a與53e合計4條熱電偶素線分別能插通之內徑的孔至少4孔以上，例如設有4孔的氧化鋁製圓管。
如圖12(b)所示，蓋帽502係接著固定於絕緣管512的頭頂(上部前端)，構成反應管熱電偶支撐體500的前端。蓋帽502係氧化鋁製帽子狀覆蓋體，在其內部空間中封入反應管熱電偶53a的接合部23並保護。蓋帽502的厚度係設定為蓋帽502的水平方向直徑，較小於間隔物506、508的水平方向外徑。
如圖12(c)、(d)所示，剜挖部510係將絕緣管512的中間位置從側面進行剜挖的部分，使露出絕緣管512內部的2孔，從該孔能插通反應管熱電偶53e的熱電偶素線，且具有能內含反應管熱電偶53e之接合部23的空間。剜挖部510的剜挖位置係對應於反應管熱電偶53e。
覆蓋體504係氧化鋁製圓管狀的蓋，在將反應管熱電偶53e的熱電偶素線插通於絕緣管512的孔之後，便將反應管熱電偶53e的接合部23收納於剜挖部510的內部空間，並接著設置於其外側。藉此，保護著反應管熱電偶53e的接合部23。覆蓋體504的厚度係設定為覆蓋體504的外徑較小於間隔物506、508的外徑。
間隔物506、508分別係接著設置於蓋帽502下方位置 與覆蓋體504下方位置處的氧化鋁製圓管，該等的外徑設定為略小於反應管熱電偶空間的水平方向直徑。藉此，在反應管熱電偶支撐體500設置於反應管熱電偶空間時，反應管熱電偶53a與53e的各接合部23便支撐於反應管熱電偶空間的水平截面略中央位置處，且蓋帽502與覆蓋體504不會因振動等而接觸到反應管222的外壁、反應管熱電偶用保護管63的內壁。
依此，反應管熱電偶53a的接合部23便位於蓋帽502的內部空間。又，構成該熱電偶素線的正線與負線分別插通於絕緣管512的2孔中，再從絕緣管512的底面被拉出當作熱電偶導線部514。
再者，反應管熱電偶53e的接合部23位於剜挖部510的內部空間。又，構成該等熱電偶素線的正線與負線分別插通於其下方的絕緣管512之2孔(反應管熱電偶53a所插通2孔外的其餘2孔)中，再從絕緣管512的底面被拉出當作熱電偶導線部514。
熱電偶導線部514係為使合計4條的正線與負線不會相接觸，便分別利用耐熱絕緣管被覆。
如圖12(e)所示，反應管熱電偶支撐體500係插入於由反應管熱電偶用保護管63a與63e所構成且經分割的反應管熱電偶空間中，載置於在反應管熱電偶用保護管63e的下端部分所設置凸緣部520上。又，在反應管熱電偶用保護管63e的下端部分設有導線部拉出窗518，俾能拉出熱電偶導線部514。
或者，反應管熱電偶支撐體500亦可不載置於凸緣部520上，而是構成將反應管熱電偶支撐體500下端的絕緣管擋止516插入於保護管支撐架36內並支撐之狀態。
針對依此構成時的保護管支撐架36內之熱電偶導線部514狀態， 使用圖13與圖14進行說明。圖13所示係第3實施形態的熱電偶導線部狀態圖。圖13(a)所示係反應管熱電偶用保護管63內所收容絕緣管512a、512b、512c，從處理爐202中心所觀看到的圖。圖13(b)所示係圖13(a)從側面所看到的垂直剖視圖。圖14所示係圖13中的A-A部水平剖視圖，圖14(a)所示係絕緣管512a的截面，圖14(b)所示係絕緣管512b的截面，圖14(c)所示係絕緣管512c的截面。圖13與圖14中為求容易理解，省略反應管熱電偶用保護管63、蓋帽502、覆蓋體504、間隔物506等的圖示。
絕緣管512a係收容於圖11的反應管熱電偶用保護管63a、63e內，絕緣管512b係收容於圖11的反應管熱電偶用保護管63b、63d內，絕緣管512c係收容於圖11的反應管熱電偶用保護管63c內。
如圖13(a)、(b)所示，絕緣管512a的下端係插入於絕緣管擋止516a中並被支撐，絕緣管擋止516a的下端係由保護管支撐架36的底部支撐。同樣的，絕緣管512b的下端係插入於絕緣管擋止516b中並被支撐，絕緣管擋止516b的下端係由保護管支撐架36的底部支撐。又，絕緣管512c的下端係插入於絕緣管擋止516c中並被支撐，絕緣管擋止516c的下端係由保護管支撐架36的底部支撐。
如圖14(a)所示，絕緣管512a係依截面呈圓形貫通4個孔，在該4個孔中，插通收容著反應管熱電偶53a用的熱電偶素線21a、22a、與反應管熱電偶53e用的熱電偶素線21e、22e。
再者，如圖14(b)所示，絕緣管512b係依截面呈圓形貫通4個孔，在該4個孔中，插通收容著反應管熱電偶53b用的熱電偶素線21b、22b、與反應管熱電偶53d用的熱電偶素線21d、22d。
再者，如圖14(c)所示，絕緣管512c係依截面呈圓形貫通4個孔， 在該4個孔中，插通收容著反應管熱電偶53c用的熱電偶素線21c、22c。
如圖13(b)所示，熱電偶素線21a的下端係在中空構造的保護管支撐架36內，從絕緣管512a下端朝鉛直方向延伸出並朝水平方向插通於素線保持部35內，且連接於處理室204外的控制部280。在保護管支撐架36內，各熱電偶素線係被耐熱至800℃左右的耐熱絕緣管(例如經編入陶瓷纖維、玻璃纖維等的管)覆蓋，且相互絕緣。
另外，圖13(b)中僅圖示熱電偶素線21a而已，但相關熱電偶素線22a、21e、22e、絕緣管512b內的熱電偶素線21b、22b、21d、22d、絕緣管512c內的熱電偶素線21c、22c，亦均係與熱電偶素線21a同樣，因而以下僅針對熱電偶素線21a進行說明。
熱電偶素線21a係從絕緣管512a的下端朝鉛直下方延伸出之後，改變方向朝水平方向，從素線保持部35的一端35a(處理室204的中心側)進入素線保持部35內。上述一端35a距保護管支撐架36底部的尺寸係例如約10~15mm，為了在熱膨脹時熱電偶素線21a不受到保護管支撐架36約束的緩衝區38，形成於保護管支撐架36內。所謂「熱電偶素線21a不受到保護管支撐架36的狀態」係指例如熱膨脹時熱電偶素線21a不會接觸到保護管支撐架36底部、或者即便有接觸但仍不致對熱電偶素線21a施加會造成斷線程度之力的狀態。
絕緣管擋止516a係依較高於緩衝區38的位置處(即較高於素線保持部35一端35a的位置)支撐著絕緣管512a的底部。藉此，便可更輕易地擴大緩衝區。
絕緣管擋止516a係內部朝鉛直方向貫通，利用該貫通孔將來自絕緣管512a下端的熱電偶素線21a導引於緩衝區38。藉此，熱電偶素線便可輕易地在鉛直方向上保持呈直線狀，便可抑制從絕緣管擋止所承 受的約束力。
依此，可將熱電偶素線21a所進入的素線保持部35位置(35a)、與熱電偶素線21a出來的絕緣管512a下端位置，設定為距保護管支撐架36底部約10mm以上，即藉由支撐於較緩衝區38更高位置處，便可抑制在熱膨脹時熱電偶素線21a接觸到保護管支撐架36底部，並被會達斷線程度之力約束的情況。
圖13(b)所示在緩衝區38內，處於熱處理前後的待機狀態(500℃)熱電偶素線21a係依實線表示，處於熱處理中的程序狀態(1200℃)熱電偶素線21a係依虛線表示。
再者，熱電偶素線21a係在素線保持部35內利用陶瓷系接著劑等固定。理由係為使緩衝區38內的熱電偶素線21a不會被從處理室204外拉伸。
依如上所說明，熱電偶接合部23係由絕緣管512上端或途中部分支撐，絕緣管512係由絕緣管擋止516支撐，絕緣管擋止516係由保護管支撐架36支撐。即，熱電偶素線21、22係上端利用絕緣管512等支撐。又，熱電偶素線21、22係從絕緣管512下端拉出的部分，在緩衝區38內呈未受保護管支撐架36底部等所約束的狀態。所以，在熱膨脹時，熱電偶素線21、22能依自重保持呈直線狀，可抑制部分的彎曲情形，結果可抑制熱電偶素線21、22與絕緣管32間發生之大摩擦力，俾可抑制熱電偶素線21、22發生斷線。
再者，絕緣管512的線膨脹係數係採用較小於熱電偶素線21、22之線膨脹係數者，俾可將因熱膨脹而造成的熱電偶接合部23位置(即溫度測定位置)之變化較小於習知之變化。例如絕緣管512的線膨脹係數係8.1×10-4 /℃，熱電偶素線21的線膨脹係數係10.2×10-4 /℃，熱電 偶素線22的線膨脹係數係10.6×10-4 /℃。
根據第3實施形態，至少可獲得下述(C1)~(C7)之效果。
(C1)因為反應管熱電偶用保護管係對應於反應管熱電偶的接合部，呈相互分離隔開設置，因而可減少反應管熱電偶用保護管的材料(例如石英)。
(C2)因為使呈分離的各反應管熱電偶用保護管之壁厚互異，因而可使各反應管熱電偶用保護管的熱量互異，便可使各反應管熱電偶用保護管內所配置的反應管熱電偶之溫度特性，接近於概況熱電偶的溫度特性(即熱處理爐內的溫度特性)。
(C3)因為呈分離的各反應管熱電偶用保護管中，將最上部的反應管熱電偶用保護管之壁厚，設為較薄於最下部的反應管熱電偶用保護管之壁厚，因而可將最上部與最下部的反應管熱電偶之溫度特性，接近於最上部與最下部的概況熱電偶之溫度特性。
(C4)因為經分離的各反應管熱電偶用保護管位置，係隨從上部朝下部移動，使各反應管熱電偶用保護管的壁厚為逐漸增厚，因而可使各反應管熱電偶的溫度特性，接近於概況熱電偶的溫度特性。
(C5)因為經分離的2個反應管熱電偶用保護管配置於同一鉛直線上，因而可將插通2對反應管熱電偶的1條絕緣管，配置於在該同一鉛直線上所配置的2個反應管熱電偶用保護管內。藉此，可減少所使用的絕緣管數，且可在2個反應管熱電偶用保護管間產生縫隙，俾使反應管熱電偶的設置較為容易。
(C6)因為在絕緣管上端的蓋帽內配置反應管熱電偶的接合部，並利用絕緣管擋止支撐著絕緣管，因而可進行反應管熱電偶用保護管上端附近的溫度計測。
(C7)因為在絕緣管下方設置緩衝區，因而可抑制反應管熱電偶素線的斷線。
(第4實施形態)
前述第3實施形態中，構成在1條絕緣管512配置已整合之2對的反應管熱電偶53，但亦可構成在1條絕緣管512僅配置1對反應管熱電偶53，將此設為第4實施形態。即第4實施形態亦是與第3實施形態同樣，依對應各反應管熱電偶53的方式，將反應管熱電偶用保護管63予以分離相互隔開設置，並將經分離的各反應管熱電偶用保護管63之壁厚設為各自不同的厚度，即不同熱容量。然後，第3實施形態的圖11所示反應管熱電偶用保護管63c、63e、絕緣管512c、反應管熱電偶53c等構造，改變反應管熱電偶53的接合部23高度位置，改為在反應管222外壁上呈並聯設置5組。即第4實施形態中，各自配置1對反應管熱電偶53的5條絕緣管512，係收容於在反應管222外壁上並聯且朝鉛直方向配置的5對反應管熱電偶用保護管63內。
另外，第4實施形態中，上述反應管及反應管熱電偶支撐體以外的構成、與基板處理動作，均與第3實施形態相同，因而省略說明。
根據第4實施形態，至少可獲得下述(D1)之效果。
(D1)因為第4實施形態的絕緣管512係只要2孔便足夠，因而外徑變小，因此可縮小反應管熱電偶空間，結果反應管熱電偶用保護管63的外徑變小，可輕易確保供設置反應管熱電偶用保護管與反應管熱電偶支撐體用的空間。
圖15所示係第1至第4實施形態的熱電偶之溫度響應特性說明圖。圖15(a)所示係相對於目標溫度71之下，習知加熱器熱 電偶72與概況熱電偶73的溫度響應。圖15(b)所示係相對於目標溫度74之下，第1至第4實施形態的反應管熱電偶75與概況熱電偶76的溫度響應。均係縱軸為溫度、橫軸為時間。
如圖15(a)所示，因為加熱器熱電偶72係位於加熱器的發熱體附近因而響應較早，相對於此，因為概況熱電偶73係位於反應管的內部因而響應較慢。如圖15(b)所示，因為反應管熱電偶75可設定為與概況熱電偶76相同的響應性能，因而若回饋反應管熱電偶75的計測溫度對加熱器進行控制，便可縮短從反應管熱電偶75的計測溫度呈穩定狀態後的待機時間。結果，相較於利用加熱器熱電偶進行加熱器控制之情況下，利用反應管熱電偶進行加熱器控制的情況，較能縮短截至開始熱處理為止的待機時間。
再者，在裝置運轉狀態下，即便未設置概況熱電偶，反應管熱電偶的計測溫度仍可取而代之使用，可進行更正確的溫度計測，因而可排除因不正確的溫度計測所造成熱處理的問題。
依此的話，因為在使抵接於反應管外壁設置的反應管熱電偶用保護管內部，設置反應管熱電偶，因而可將反應管熱電偶的計測溫度之溫度響應性能設定為與概況熱電偶相同狀態。
另外，本發明並不僅侷限於上述各實施形態，舉凡在不脫逸主旨的範圍內，當然可進行各種變更。
上述第3實施形態與第4實施形態中，係使經分割的反應管熱電偶用保護管63之厚度呈互異狀態之構成，但第1實施形態與第2實施形態中未分割的反應管熱電偶用保護管63，亦可使構成在反應管熱電偶53的接合部23所存在附近處之反應管熱電偶用保護管63厚度呈互異狀態，亦可使所有實施形態的反應管熱電偶用保護管之材質係由不 同熱容量的材質構成。
再者，上述第3實施形態與第4實施形態中，就成為2對的反應管熱電偶組合方式，係記載圖式所示的反應管熱電偶53a與53e、53b與53d的組合方式，但亦可為其他組合的反應管熱電偶組合方式。
再者，上述實施形態中，針對處理係對晶圓施行的情況進行說明，但處理對象亦可為晶圓以外的基板，亦可為光罩、印刷電路板、液晶面板、光碟或磁碟等。
再者，本發明並不僅適用於半導體製造裝置，亦可適用於諸如LCD製造裝置等對玻璃基板施行處理的裝置、或其他的基板處理裝置。基板處理的處理內容不僅為形成CVD、PVD、氧化膜、氮化膜、含金屬膜等的成膜處理，亦可為曝光處理、微影、塗佈處理等。
以下，附註本發明的較佳態樣。
(附註1)
根據本發明一態樣所提供的基板處理裝置，係具備有：反應管，其乃收容著保持複數片基板的基板保持具，且對在上述基板保持具上所保持的基板施行處理；加熱部，其乃設置於上述反應管的外部，且對上述反應管內施行加熱；保護管，其乃設置抵接於上述反應管外壁；絕緣管，其乃配置於上述保護管內，且在內部設有貫通孔；熱電偶，其乃上端設有熱電偶接合部，且熱電偶素線插通於上述絕緣管的貫通孔中；氣體供應部，其乃將對上述反應管內所收容基板施行處理的氣 體，供應給上述反應管內；以及排氣部，其乃從上述反應管內將氣體予以排氣。
(附註2)
就附註1的基板處理裝置，其中較佳上述保護管係配合於在上述反應管外壁所設置的位置，構成與該保護管的壁部壁厚不同狀態。
另外，該保護管係可為1個、亦可為複數個。
(附註3)
就附註2的基板處理裝置，其中較佳上述保護管係在上述反應管外壁上於鉛直方向上分離設置複數個。
(附註4)
就附註3的基板處理裝置，其中較佳上述複數保護管係位於最上部的保護管之壁部壁厚，較薄於位於最下部的保護管之壁部壁厚。
(附註5)
就附註1至附註4的基板處理裝置，其中較佳上述絕緣管係上述貫通孔具有4個以上，在該貫通孔中插通2對份的上述熱電偶之熱電偶素線。
(附註6)
就附註1至附註5的基板處理裝置，其中較佳在上述絕緣管的上端設有外徑較大於上述絕緣管水平方向外徑的蓋帽，藉由利用上述保護管的上面支撐著該蓋帽的底面，上述絕緣管便被上述保護管支撐著。
(附註7)
就附註6的基板處理裝置，其中較佳上述蓋帽係側面設有接觸於上述反應管外壁、且防止上述絕緣管水平方向旋轉的接觸部。
(附註8)
就附註1至附註7的基板處理裝置，其中較佳上述絕緣管係設有收容上述熱電偶接合部的剜挖部；在上述絕緣管的上述剜挖部位置處，設有覆蓋著上述剜挖部的蓋；在上述絕緣管的上述剜挖部下方或上方位置處，設有物外徑較大於上述蓋之水平方向外徑的間隔物。
(附註9)
附註1至附註8的基板處理裝置，其中較佳在上述絕緣管下方所設置空間，且抑制當從上述絕緣管下端拉出的上述熱電偶素線熱膨脹時受約束情形的緩衝區。
(附註10)
就附註1的基板處理裝置，其中較佳上述保護管係對應位於上述反應管外壁所設置的位置，構成使該保護管的熱容量相異。
(附註11)
就附註1的基板處理裝置，其中較佳設有配置於上述加熱部附近、且供檢測該加熱部溫度用的加熱部熱電偶。
(附註12)
根據本發明另一態樣所提供的半導體裝置之製造方法，係使用具備有：反應管，其乃收容著保持複數片基板的基板保持具，且對在上述基板保持具上所保持的基板施行處理；加熱部，其乃設置於上述反應管的外部，且對上述反應管內施行加熱；保護管，其乃設置抵接於上述反應管外壁；絕緣管，其乃配置於上述保護管內，且在內部設有貫通孔；熱電偶，其乃上端設有熱電偶接合部，且熱電偶素線插通於上述絕緣管的貫通孔中；氣體供應部，其乃將對上述反應管內所收容基板施行處理的處理氣體，供應給上述反應管內；以及排氣部，其乃從上述反應管內將氣體予以排氣的基板處理裝置，進行半導體裝置的製造方法，包括有： 將上述保持著複數片基板的基板保持具，收容於上述反應管內的步驟；利用上述加熱部，對上述反應管內施行加熱的步驟；使用插通於上述保護管內之上述絕緣管中的上述熱電偶，進行溫度檢測的溫度檢測步驟；從上述氣體供應部朝上述反應管內供應上述處理氣體的步驟；利用上述排氣部，從上述反應管內進行氣體排氣的步驟；以及根據由上述溫度檢測步驟所檢測到的溫度，對上述反應管內所收容的上述基板保持具上之複數片基板，施行處理的步驟。
(附註13)
根據本發明另一態樣所提供的溫度檢測方法，係使用具備有：反應管，其乃收容著保持複數片基板的基板保持具，且對在上述基板保持具上所保持的基板施行處理；加熱部，其乃設置於上述反應管的外部，且對上述反應管內施行加熱；保護管，其乃設置抵接於上述反應管外壁；絕緣管，其乃配置於上述保護管內，且在內部設有貫通孔；以及熱電偶，其乃上端設有熱電偶接合部，且熱電偶素線插通於上述絕緣管的貫通孔中的基板處理裝置之溫度檢測方法，包括有：利用上述加熱部，對上述反應管內施行加熱的步驟；以及使用插通於上述保護管內之上述絕緣管中的上述熱電偶，進行溫度檢測的溫度檢測步驟。
(附註14)
根據本發明另一態樣所提供的熱電偶支撐體，係具備有：絕緣管，其乃呈柱形狀，且在朝該柱形狀的內部設有朝長邊方向貫穿的貫通孔；以及熱電偶，其乃上端設有熱電偶接合部，且熱電偶素線插通於上述絕緣管的貫通孔中；其中，上述絕緣管係設有收容上述熱電偶接合部的剜挖部；在上述剜挖部的位置處設有覆蓋著上述剜挖部的蓋；在上述剜挖部的下方或上方位置處，設有外徑較大於上述蓋水平方向外徑的間隔物。
(附註15)
就附註14的熱電偶支撐體，其中較佳上述絕緣管係上述貫通孔具有4個以上，在該貫通孔中插通2對份的上述熱電偶之熱電偶素線。
(附註16)
就附註14或附註15的熱電偶支撐體，其中較佳在上述絕緣管的上端設有外徑較大於上述絕緣管水平方向外徑的蓋帽。
(附註17)
就附註16的熱電偶支撐體，其中較佳 上述蓋帽係側面設有平坦部。
51a~51e‧‧‧加熱器熱電偶
52‧‧‧概況熱電偶
53‧‧‧反應管熱電偶
53a~53e‧‧‧反應管熱電偶
63a~63e‧‧‧反應管熱電偶用保護管
202‧‧‧處理爐
206‧‧‧歧管
208‧‧‧加熱器單元(加熱部)
209‧‧‧基座
219‧‧‧密封蓋
222‧‧‧反應管
224‧‧‧氣體噴嘴
231‧‧‧氣體排氣管

Claims (13)

  1. 一種基板處理裝置，其具備有：反應管，其將保持複數片基板的基板保持具加以收容，且對保持於上述基板保持具上的基板進行處理；加熱部，其設置於上述反應管的外部，且對上述反應管內進行加熱；保護管，其係以至少一部份接觸於上述反應管之外壁面之方式設置；絕緣管，其配置於上述保護管內，且在內部具有貫通孔；熱電偶，其於上端具有將第1熱電偶素線與第2熱電偶素線加以接合的熱電偶接合部，且上述第1熱電偶素線與上述第2熱電偶素線係插通於上述絕緣管的貫通孔；氣體供應部，其將對收容於上述反應管內之基板進行處理的氣體，供應至上述反應管內；以及排氣部，其從上述反應管內將氣體予以排出。
  2. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，上述保護管係以配合於上述反應管外壁所設置的位置，而該保護管的壁部厚度為不同之方式加以構成。
  3. 如申請專利範圍第2項之基板處理裝置，其中，上述保護管係以於上述反應管外壁複數個、於垂直方向為分離而設置之方式加以構成。
  4. 如申請專利範圍第3項之基板處理裝置，其中，上述複數保護管係以位於最上部的保護管之壁部厚度成為較薄於位於最下部的保護管之壁部厚度之方式加以構成。
  5. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，上述絕緣管係以具有上述貫通孔4個以上，且在該貫通孔中插通有2組的上述熱電偶 之熱電偶素線之方式加以構成。
  6. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，以在上述絕緣管的上端設有外徑較大於上述絕緣管水平方向外徑的蓋帽，並且藉由利用上述保護管的上面支撐著該蓋帽的底面，而上述絕緣管由上述保護管所支撐之方式加以構成。
  7. 如申請專利範圍第6項之基板處理裝置，其中，上述蓋帽係以具有於側面與上述反應管外壁產生接觸、且用於防止上述絕緣管之水平方向旋轉的接觸部之方式加以構成。
  8. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，以上述絕緣管係具有收容上述熱電偶接合部的剜挖部，且在上述絕緣管的上述剜挖部位置處，設有覆蓋著上述剜挖部的蓋，並且在上述絕緣管的上述剜挖部下方或上方位置處，設有外徑較大於上述蓋之水平方向外徑的間隔物之方式加以構成。
  9. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，以具有在上述絕緣管下方所設置之空間，即為當從上述絕緣管下端所拉出的上述熱電偶素線產生熱膨脹時抑制受約束之緩衝區之方式加以構成。
  10. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，上述保護管係以配合於上述反應管外壁所設置的位置，而該保護管的熱容量為不同之方式加以構成。
  11. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，以具有配置於上述加熱部附近、且用於檢測該加熱部之溫度的加熱部熱電偶之方式加以構成。
  12. 一種半導體裝置之製造方法，其使用基板處理裝置，而該基板處理裝置具備有： 反應管，其將保持複數片基板的基板保持具加以收容，且對保持於上述基板保持具上的基板進行處理；加熱部，其設置於上述反應管的外部，且對上述反應管內進行加熱；保護管，其係以至少一部份接觸於上述反應管之外壁面之方式設置；絕緣管，其配置於上述保護管內，且在內部具有貫通孔；熱電偶，其於上端具有將第1熱電偶素線與第2熱電偶素線加以接合的熱電偶接合部，且上述第1熱電偶素線與上述第2熱電偶素線係插通於上述絕緣管的貫通孔；氣體供應部，其將對收容於上述反應管內之基板進行處理的處理氣體，供應至上述反應管內；以及排氣部，其從上述反應管內將氣體予以排出；而該半導體裝置之製造方法，包括有；將保持上述複數片基板的基板保持具，收容於上述反應管內的步驟；利用上述加熱部，對上述反應管內進行加熱的步驟；使用插通於上述保護管內之上述絕緣管中的上述熱電偶，進行檢測溫度的溫度檢測步驟；從上述氣體供應部朝上述反應管內供應上述處理氣體的步驟；利用上述排氣部，從上述反應管內將氣體加以排出的步驟；以及根據在上述溫度檢測步驟所檢測到的溫度，對收容於上述反應管內之上述基板保持具上之複數片基板，進行處理的步驟。
  13. 一種溫度檢測方法，其使用基板處理裝置，而該基板處理裝置具備有：反應管，其將保持複數片基板的基板保持具加以收容，且對保持於上述基板保持具上的基板進行處理； 加熱部，其設置於上述反應管的外部，且對上述反應管內進行加熱；保護管，其係以至少一部份接觸於上述反應管之外壁面之方式設置；絕緣管，其配置於上述保護管內，且在內部具有貫通孔；以及熱電偶，其於上端具有將第1熱電偶素線與第2熱電偶素線加以接合的熱電偶接合部，且上述第1熱電偶素線與上述第2熱電偶素線係插通於上述絕緣管的貫通孔；而該溫度檢測方法，包括有：利用上述加熱部，對上述反應管內進行加熱的步驟；以及使用插通於上述保護管內之上述絕緣管中的上述熱電偶，進行檢測溫度的溫度檢測步驟。
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