WO2002082524A1 - Dispositif de traitement thermique - Google Patents

Description

明 細

発明の背景

発明の属する技術分野

本発明は、 熱処理装置に係り、 特に、 半導体ウェハ等の被処理体の温度測定精 度を向上させる技術に関する。

関連技術の説明

半導体デバイスの製造プロセスにおいては、 半導体ウェハに対して、 酸化、 拡 散および成膜などの処理を行うために、 各種の熱処理装置が用いられている。 そ の一つとして、 複数の被処理体の熱処理を一度に行うことができるバッチ式の縱 型熱処理装置が知られている。

バッチ式の縦型熱処理装置においては、 ウェハボートに複数の半導体ウェハが 上下方向に間隔をおいて載置され、 次いでウェハボートが処理容器内に収容され る。 処理容器の周囲に設けられた筒状ヒー夕によって、 半導体ウェハは所定の温 度に加熱され、 半導体ウェハに所定の処理が行われる。 温度制御装置は、 処理容 器内に設けられた温度検出器により検出された温度データに基づいてヒー夕の発 熱量を制御し、 処理容器内すなわち半導体ウェハが所定温度に維持される。 特性が良好で均一な膜質の膜を得るためには、 .各半導体ウェハの面内の温度の 均一性が高いことに加え、 互いに異なる高さ位置に載置されている半導体ウェハ 間での温度の均一性が高いことが要求される。 このため、 処理容器内を上下方向 に複数の加熱領域 （ゾーン） に区分し、 各々の加熱領域ごとに対応するヒー夕の 発熱量の制御がされる。

このような熱処理装置において用いられる温度検出器は、 処理容器内を上下方 向に延びる直管状の石英ガラス製の保護管と、 この保護管内において処理容器の 各加熱領域に対応する位置に配設された熱電対とにより構成されている。 各熱電 対により、 処理容器内の各加熱領域に対応した位置の温度が検出され、 検出され た温度データに基づいてヒー夕の発熱量が調整される。 図 6には、 従来の典型的な温度検出器の構成が示されている。 熱電対 6 0は、 白金よりなる金属素線 6 1 Aと、 白金ロジウム合金よりなる金属素線 6 1 Bとを 連結して構成されている。 金属素線 6 1 A、 6 I Bにはそれそれ、 アルミナセラ ミヅクスよりなる筒状の絶縁部材 6 2 A、 6 2 Bに挿通されている。 金属素線 6 1 A、 6 I Bは、 石英製の保護管 6 5内を延び、 保護管 6 5端部から保護管 6 5 外部に導かれ、 制御装置に接続されている。

しかし、 上記の温度検出器には、 急速昇温時の過渡的な応答がウェハに比べて 遅いという問題がある。 半導体ウェハの昇温過程において、 熱電対の温度の立ち 上がりが半導体ウェハの温度の立ち上がりより遅いと、 温度制御を正確に行うこ とができず、 半導体ウェハが所定の処理温度に安定した状態になるまで長時間を 要する。 このため、 処理に必要とされる全体の時間が長くなり、 ひいてはスルー プットの低下につながる。 発明の要約

本発明の目的は、 熱処理装置の温度検出器の過渡的応答性を改善し、 被処理体 の温度制御を迅速に行うことができる熱処理装置を提供することにある。

本発明者は、 温度検出器の過渡的応答性が遅い原因について研究を行った。 そ の結果、 熱電対の金属素線 （白金素線および白金ロジウム合金素線） はその表面 が金属光沢を有しており、 被処理体から放射される放射光に対する反射率が高く て放射率が小さいことが原因であることを見いだした。 更に、 筒状絶縁部材によ り熱電対全体の熱容量が大きくなることも原因であることを見いだした。 本発明 者は、 熱電対の放射率を改善することにより、 被処理体からの放射光に対する応 答性が改善されるとの結論に至り、 本発明の完成に至った。

すなわち、 本発明は、 処理容器と、 前記処理容器内に収容された被処理体を加 熱するヒー夕と、 前記処理容器内に配置された温度検出器と、 前記温度検出器に より検出された温度データに基づいて、 前記ヒー夕の出力を制御する制御部と、 を備え、 前記温度検出器は、 保護管と、 前記保護管内に収容されるとともに結合 部において結合された一対の金属素線からなる熱電対と、 を有し、 前記金属素線 の少なくとも前記結合部の表面に反射防止機能を有する膜が形成されている熱処 理装置を提供する。

熱電対の表面に膜が形成された部分における 0 . 5〜5 zmの波長領域のすべ ての波長の光線に対する反射率は、 好ましくは 8 0 %以下、 更に好ましくは 5 0 %以下とされる。

反射防止機能を有する膜は、 電気絶縁性を有することが好適である。

好適には、 反射防止機能を有する膜は複数の層から形成される。 この場合、 膜 の厚さ方向に関して最上部に位置する層が絶縁性を有するものであることが好ま しく、 さらに、 金属素線と接触する層が、 金属素線に対して不活性な材質により 形成されていることが好ましい。

本発明の典型的な実施形態においては、 熱電対を構成する金属素線は、 白金と 白金ロジウム合金とから構成することができ、 反射防止機能を有する膜は、 金属 素線上にシリコンナイトライド層、 シリコン層およびシリコンナイ卜ライド層が 順次積層された構成とすることができる。 シリコン層は、 リンがドープされたも のであってもよい。

本発明によれば、 熱電対の受熱部の被処理体からの放射光に対する反射率を小 さく （放射率を高く） することができる。

また、 膜に絶縁性を有する層を設けた場合には、 個々の熱電対の金属素線を絶 縁管で覆う必要もなくなり、 熱電対全体の熱容量を小さくすることができる。 本発明によれば、 熱電対の過渡的応答性を高くすることができ、 被処理体の温 度を高い忠実度で検出することができる。 従って、 ヒー夕の制御を精度良く行う ことができる。 図面の簡単な説明

図 1は、 本発明による縦型熱処理装置の一実施例を示す図であって、 その構成 の概略を示す断面図、

図 2は、 図 1に示す温度検出器の構成を示す断面図、

図 3は、 図 2に示す温度検出器の熱電対の構成を示す断面図、

図 4は、 図 3に示す熱電対の金属素線およびその結合部の表面に形成された膜 の構成を概略的に示す断面図、 図 5は、 昇温時における熱電対の過渡的応答特性を示す図、 そして、 図 6は、 従来の熱電対の構成の一例を概略的に示す断面図である。 好適な実施形態の説明

以下、 図面を参照しながら、 本発明の一実施形態である、 C VD法により半導 体ウェハに対して成膜処理を行う縦型熱処理装置について説明する。 図 1は、 本 発明による縦型熱処理装置の構成を示す概略断面図である。

縦型熱処理装置は、 上下方向に伸びる直管状の内管 1 1 Aと、 内管 1 1 Aの周 囲に所定の間隔を隔てて同心状に配置された外管 1 1 Bとからなる、 二重管構造 の処理容器 （プロセスチューブ） 1 1を備えている。 内管 1 1 Aの上端は開放さ れており、 外管 1 1 Bの上端は閉塞されている。 処理容器 1 1の下方空間は、 ゥ ェハボート 1 7すなわち被処理体保持具に対して、 半導体ウェハの移載等が行わ れるローデイングエリア Lとされている。 内管 1 1 Aおよび外管 1 1 Bは、 いず れも耐熱性および耐食性に優れた材料、 例えば高純度の石英ガラスにより形成さ れている。

処理容器 1 1は、 外管 1 1 Bの下端部に接続された短円筒状のマ二ホールド 1 2を有する。 マ二ホールド 1 2は、 上端にフランジ 1 2 Aを有している。 外管 1 1 Bの下端部には、 フランジ 1 1 1が設けられている。 フランジ 1 2 A、 1 1 1 は、 その間に挟まれた 0リングなどのシール手段 （図示せず） を介して、 フラン ジ押え 1 3によって結合されている。

内管 1 1 Aは、 外管 1 1 Bの下端面より下方に延出してマ二ホールド 1 2内に 挿入され、 マ二ホールド 1 2の内面に設けられた環状の内管支持部 1 4により支 持されている。

マ二ホールド 1 2の側壁の一側を、 処理容器 1 1内に処理ガスや不活性ガスを 導入するためのガス供給配管 1 5が貫通している。 ガス供給配管 1 5は、 内管 1 1 A内を上方に延びている。 マ二ホールド 1 2の側壁とガス供給配管 1 5との間 は気密にシールされている。 ガス供給配管 1 5には、 図示しないガス供給源が接 続されている。

マ二ホールド 1 2の側壁の他側には、 処理容器 1 1内を排気する排気ポート 1 6が設けられている。 排気ポート 1 6には、 例えば真空ポンプおよび圧力制御機 構を有する排気機構 （図示せず） が接続され、 これにより処理容器 1 1内の圧力 が制御される。

処理容器 1 1の下方には、 ウェハボート 1 7を処理容器 1 1に搬入および搬出 するために昇降させる昇降機構 2 1が設けられている。 昇降機構 2 1は、 処理容 器 1 1の下端開口 1 1 Cを閉じる円板状の蓋体 2 0を備えている。 ウェハボート 1 7は、 高純度の石英ガラスからなる。 ウェハボート 1 7には、 複数枚例えば 1 0 0〜1 5 0枚程度の半導体ウェハが、 上下方向に所定の間隔例えば 5 . 2〜2 0 . 8 mmの間隔をおいて載置される。

蓋体 2 0には、 処理容器 1 1の軸線方向と平行に上方に伸びる柱状の支持部材 2 2が取り付けられている。 支持部材 2 2は、 蓋体 2 0を貫通している。 支持部 材 2 2の上端には、 ウェハボート 1 7が載置される円板状のボートサポート 2 2 Aが支持部材 2 2と一体に設けられている。 支持部材 2 2の下端は、 蓋体 2 0の 下部に設けられた回転駆動手段 2 3に接続されている。 蓋体 2 0上には石英製の 保温筒 2 4が配置されており、 支持部材 2 2は保温筒 2 4を貫通している。

処理容器 1 1の外側には、 処理容器 1 1内に収容された半導体ウェハを所定の 処理温度に加熱するための筒状ヒー夕 3 0が配置されている。 筒状ヒー夕 3 0は、 処理容器 1 1の周囲を取り囲んでいる。 筒状ヒー夕 3 0は、 円筒状の断熱材 （図 示せず） を有しており、 その内面には線状の抵抗発熱体が内面に螺旋状または蛇 行状に配設されている。 抵抗発熱体は、 後述する温度検出器 4 0により検出され た半導体ウェハの温度データに基づいて、 半導体ウェハが予め設定された温度と なるよう供給すべき電力を制御する制御部 3 1に接続されている。

処理容器 1 1内は、 高さ方向に複数、 図示の例では 4つの加熱領域 Z 1〜Z 4 に区分される。 筒状ヒー夕 3 0は、 いわゆるゾーン制御が可能、 言い換えれば各 加熱領域に対して独立して温度制御が可能である。 各加熱領域に対応して異なる 抵抗発熱体が設けられ、 制御部 3 1は、 各抵抗発熱体に対して供給する電力を独 立して制御することができる。

処理容器 1 1の上方には、 処理容器 1 1内のウェハボート 1 7と対向して筒状 ヒー夕 3 0の上端面と平行に配置された面状ヒー夕 3 2が設けられている。 これ により、 処理容器 1 1の上方からの放熱が有効に防止され、 半導体ウェハを高い 面内均一性をもって加熱処理することができる。 面状ヒ一夕 3 2は、 線状の抵抗 発熱体を板状の基材上に配置して構成されている。 この抵抗発熱体も、 制御部 3 1に接続されている。

処理容器 1 1内には、 温度検出器 4 0が配置されており、 この温度検出器 4 0 により検出された温度デ一夕に基づいて、 筒状ヒー夕 3 0および面状ヒー夕 3 2 の発熱量が制御される。

温度検出器 4 0は、 排気ポート 1 6の下方で、 マ二ホールド 1 2の側壁を貫通 している。 マ二ホールド 1 2の側壁と温度検出器 4 0との間は気密にシールされ ている。 温度検出器 4 0は、 ウェハボート 1 7と内管 1 1 Aとの間に形成される 環状の空間内を、 内管 1 1 Aの内壁と平行に上方に延びている。 温度検出器 4 0 の先端部分は、 内管 1 1 Aの上端の上方で屈曲し、 処理容器 1 1の中心位置に向 かって、 ウェハボート 1 7に保持された半導体ウェハの面と平行に延びている。 温度検出器 4 0は、 図 2に示すように、 透明石英ガラスからなる保護管 4 1と、 保護管 4 1内に収容された複数 （図示された実施例では 5つ） の熱電対 4 2を有 する。 これら熱電対 4 2は、 面状ヒー夕 3 2による加熱領域に対応する位置 （例 えば面状ヒ一夕 3 2の中心の直下位置） 、 並びに筒状ヒー夕 3 0による各々の加 熱領域 Z 1〜Z 4にそれそれ対応する位置に、 配置されている。

保護管 4 1は、 上下方向に延びる直管状の第 1部分 4 1 Aと、 第 1部分 4 1 A の上端に連続して第 1の部分 4 1 Aの管軸に直交する水平方向 （図 2の右方向） に伸びる第 2部分 4 1 Bと、 第 1部分 4 1 Aの下端に連続して水平方向 （第 2部 分 4 1 Bと逆方向） に延びる基端部分 4 1 Cとを有する。

保護管 4 1の先端、 すなわち第 2部分 4 1 Bの先端は閉塞されている。 また、 保護管 4 1の基端、 すなわち基端側部分 4 1 Cの基端は、 接着剤などの封止材 4 5により封止されている。 封止材 4 5を通して各熱電対 4 2の金属素線 4 3が保 護管 4 1外部に引き出されている。 各熱電対 4 2の金属素線 4 3は、 補償導線を 介して制御部 3 1の入力端子に接続されている。

保護管 4 1の基端側部分 4 1 Cを、 封止材 4 5により気密に封止してもよい。 この場合、 保護管 4 1内に、 熱電対 4 2の酸化を防止するための窒素ガス （^^ガ ス） 等の不活性ガスを充填してもよい。

これに代えて、 保護管 4 1の内部を減圧状態としてもよい。 このようにすれば、 処理容器 1 1内が減圧状態とされた際に、 万一保護管 4 1が破裂しても、 その破 片が処理容器内に飛散することを防止することができる。

なお、 保護管 4 1の基端側部分の全周にわたって環状の溝 （図示せず） を形成 し、 この環状溝にマ二ホールド 1 2の側壁を嵌合させることも好適である。 この ようにすれば、 処理容器 1 1内が減圧状態とされた際に、 温度検出器 4 0が処理 容器 1 1内に引き込まれることを防止することができる。

熱電対 4 2の金属素線 4 3の直径は、 例えば 0 . 5 mm程度である。 各熱電対 を構成する一対の金属素線 4 3は、 白金 （P t ) 素線 4 3 Aと白金ロジウム合金 ( P t /R h) 素線 4 3 Bとからなる。 図 3および図 4に示すように、 各金属素 線 4 3 A、 4 3 Bおよび金属素線 4 3 A、 4 3 Bの結合部 4 4すなわち温度検出 部の表面には、 膜 5 0が形成されている。

膜 5 0は、 特定の波長領域の光線に対して反射防止機能を有する。 このような 反射防止機能を有する膜 5 0を金属素線 4 3 A、 4 3 Bおよび結合部 4 4上に形 成することにより、 膜 5 0が形成されている部分の 0 . 5〜5 zmの波長領域内 の全ての波長の光線に対する反射率は、 膜 5 0が形成されていない場合における 金属素線 4 3 A、 4 3 B自体および結合部 4 4自体の表面の反射率より小さくな る o

膜 5 0は、 無機物質からなる複数の層を、 膜の厚さ方向に積層することにより 構成することができる。 膜 5 0において、 最上層 5 O Aは、 絶縁性を有するもの であることが好ましく、 金属素線 4 3 A、 4 3 Bおよび結合部 4 4と接触する最 下層 5 0 Cは、 金属素線 4 3 A、 4 3 Bおよび結合部 4 4に対して不活性な材質 により形成されていることが好ましい。 なお、 「不活性」 とは、 少なくとも半導 体ウェハの処理温度範囲において、 最下層 5 0 Cが金属素線 4 3 A、 4 3 Bおよ び結合部 4 4と実質的に反応しないことを意味する。

膜 5 0を構成する個々の層 5 0 A〜5 0 Cの材質、 積層数および厚さ等の条件 を考慮して、 互いに異なる屈折率を有する物質を適宜選択して積層させることに より所望の機能を有する膜 5 0を得ることができる。 熱電対 42の、 表面に膜 50が形成された部分における 0. 5〜5 zmの波: ¾ 領域内の全ての波長の光線に対する反射率は、 好ましくは 80%以下、 より好ま しくは 50%以下とされる。 これにより、 熱電対 42の応答性を大幅に向上させ ることができる。 なお、 反射率が 80%を超えると、 熱電対 42の温度の立ち上 がりが、 半導体ウェハの温度の立ち上がりより遅くなるため、 好ましくない。 な お、 0. 5〜5 zmという波長は、 半導体ウェハの処理温度範囲 （ 100°C；〜 1200°C) において、 半導体ウェハを最も効率良く加熱できる波長である。 より好ましくは、 膜 50は、 被処理体である半導体ウェハと同一または類似の 材料により構成される。 このようにすれば、 膜 50自体のさまざまな特性が半導 体ウェハと近くなり、 半導体ウェハの昇温特性と熱電対 42の昇温特性とをより 近づけることができる。

このような観点から、 膜 50は、 例えば、 膜の厚さ方向に対して、 シリコンナ ィトライド層とシリコン層とを交互に積層して構成することが好適である。 図 4 に示す実施例においては、 膜 50は、 シリコンナイトライド層 50A、 シリコン 層 50Bおよびシリコンナイトライド層 50 Cの 3つの層を積層することにより 構成されている。 シリコンナイトライド層 50A、 50〇の厚さは0. 1〜0. 3 /mとされ、 シリコン層 50Bの厚さは l〜3〃mとされて、 膜 50全体の厚 さが 1. 2〜3. 6 /mとされている。 すなわち、 半導体ウェハと同一材料から なるシリコン層 50Bの厚さは、 膜全体の放射率を半導体ウェハの放射率に近づ けるという観点から、 シリコンナイトライド層 50A、 50 Cより十分に厚くさ れる。 層 50 A、 50 Cを構成する材料であるシリコンナイトライドは、 前述し ように電気絶縁性および金属素線に対して不活性である特性に着目して選定され たものである。 シリコンナイトライドは、 半導体ウェハと放射率が異なるため、 シリコンナイトライド層 50A、 50 Cは、 必要最小限の厚さとされる。 しかし ながら、 層 50 A、 50 Cは、 シリコン層 50Bと全く異なる材料から構成され るのではなく、 シリコンを含む材料であるシリコンナイトライ ドから構成される c シリコン層 50Bは、 例えばリン （P) がド一プされたシリコンから構成される ことがより好ましい。 この場合には、 リン （P) がドープされていないシリコン 層を有する膜 50に比して、 0. 5〜5 zmの波長領域内の全ての波長の光線に 対する反射率を 2 0 %程度低下させることができ、 優れた反射防止効果が発揮さ れる。

なお、 膜 5 0を構成する層の数は、 2以下若しくは 4以上であってもよい。 ま た、 各層の厚さは上記のものに限定されるものではない。

また、 膜 5 0を構成する材料としては、 上記のものの他に、 熱伝導性に優れた もの、 例えば炭化ケィ素 （S i C ) 、 窒化アルミニウム （A 1 N) などを用いる ことができる。 なお、 反射率低減効果を向上させる観点からは、 このような材料 として、 黒色系のものを用いることが特に好ましい。

次に、 縦型熱処理装置において実施される被処理体 （半導体ウェハ） に対する 熱処理について説明する。 先ず、 ローデイングエリア Lにおいて、 半導体ウェハ のローデイングが行われる。 半導体ウェハが保持された状態のウェハボート 1 7 は、 蓋体 2 0が最下位置にあるときにボートサポート 2 2 A上に載置される。 次 いで、 昇降機構 2 1により蓋体 2 0が上昇し、 これによりウェハボート 1 7が下 端開口 1 1 Cから処理容器 1 1内に搬入され、 蓋体 2 0により処理容器 1 1の下 端開口 1 1 Cが気密に閉塞される。 ウェハボート 1 7における最上段および最下 段には、 ダミーウェハが載置されている。

排気機構により処理容器 1 1内が所定の圧力、 例えば 1 3 P a程度に減圧され る。 筒状ヒータ 3 0および面状ヒ一夕 3 2により処理容器 1 1内の温度が所定の 温度とされる。 回転駆動手段 2 3によりウェハボート 1 7が回転された状態で、 ガス供給配管 1 5より処理容器 1 1内に処理ガスが導入されて、 半導体ウェハに 対して成膜処理が行われる。

本実施形態によれば、 熱電対 4 2を構成する金属素線 4 3 A、 4 3 Bおよびこ れらの結合部 4 4の表面に膜 5 0が形成されているため、 半導体ウェハからの放 射光に対する受熱部 （結合部 4 4 ) の反射率が小さくなる （放射率が高くなる） c このため、 熱電対 4 2は、 半導体ウェハからの放射光を受けることにより迅速 に昇温する。 すなわち、 半導体ウェハの過渡的な温度変ィ匕をより正確に検出する ことができる。 このため、 特に昇温時における筒状ヒー夕 3 0および面状ヒ一夕 3 2を用いた温度制御をより的確に行うことができ、 より迅速に処理容器 1 1内 および半導体ウェハを所定の温度にすることができる。 このため、 プロセスに必 要とされるトータルでの時間を短縮することができ、 スループットを向上させる ことができる。

また、 電気絶縁性を有するシリコンナイトライド層 5 O Aが設けられているた め、 隣接する金属素線同士を絶縁するためにアルミナセラミックス等からなる絶 縁部材 6 2 A、 6 2 B (図 6参照） を設ける必要がなくなる。 このため、 熱電対 4 2全体の熱容量が小さいものとなる。 このため、 半導体ウェハの過渡的な温度 変化をより正確に検出することができる。

また、 すべての熱電対 4 2において、 半導体ウェハの温度が高い忠実度で検出 されるので、 ゾーン温度制御をより的確に行うことができる。 このため、 各半導 体ウェハの面内だけでなく、 互いに異なる高さ位置に載置された半導体ウェハ間 に対しても、 実質的に均一な温度条件下にて熱処理を行うことができる。

また、 金属素線 4 3 A、 4 3 Bおよびこれらの結合部 4 4と接触する層 5 0 C が、 金属素線 4 3 A、 4 3 Bおよび結合部 4 4に対して不活性な材質からなるた め、 金属素線 4 3 A、 4 3 Bおよび結合部 4 4と膜構成物質との間に合金が形成 されて、 膜 5 0または熱電対の金属素線 4 3 A、 4 3 Bおよび結合部 4 4が破損 する等の弊害を生じることを防止することができる。

以上、 本発明の実施の形態について説明したが、 本発明は上記の形態に限定さ れるものではなく、 種々の変更を加えることができる。 すなわち、 本発明による 熱処理装置は、 成膜処理を行うものに限定されず、 例えば酸化処理、 拡散処理、 ァニール処理等を行う熱処理装置であってもよい。 また、 本発明による熱処理装 置は、 いわゆる縦型熱処理装置に限定されず、 その他の形式の熱処理装置であつ てもよい。 実験例

図 1に示す構成の熱処理装置を用いて行った実験結果について説明する。 以下 に示す仕様の熱電対 A〜Dを準備した。

[熱電対 A]

素線径が 0 . 3 mmの白金素線 （4 3 A) および白金ロジウム合金素線 （4 3 B ) を用いて熱電対を作成した。 金属素線 （4 3 A、 4 3 B ) およびこれらの金 属素線の結合部 （44) の表面に、 図 4に示すような態様で、 シリコンナイトラ ィド層 5 OA シリコン層 50Bおよびシリコンナイトライド層 50 Cからなる 膜 （50) を形成した。 第 1層 （最下層） のシリコンナイ トライド層 （50 C) の厚さは 0. 2〃m、 第 2層のシリコン層 （50B) の厚さは 2〃m、 第 3層

(最下層） のシリコンナイトライド層 （50 C) の厚さは 0. 2 /mとした。 熱 電対 （42) において、 膜 （50) が形成されている部分における、 0. 5〜5 mの波長領域の光線に対する反射率は 80%以下であった。 これを 「熱電対 A と呼ぶ。

[熱電対

上記の熱電対 Aを構成する各金属素線 （43A、 43B) を、 図 6に示すよう にアルミナセラミックスよりなる筒状の絶縁部材 （62A， 62 B)揷通した熱 電対を作製した。 膜 （50) の仕様は熱電対 Aと同一である。 これを 「熱電対 B」 と呼ぶ。

[熱電対 C]

比較例として、 金属素線の各々およびこれらの結合部の表面に膜を形成しなか つたことの他は熱電対 Aと同様の構成を有する熱電対を作製した。 これを 「熱電 対 C」 と呼ぶ。

[熱電対 D]

第 2の比較例として、 金属素線の各々およびこれらの結合部の表面に膜を形成 しなかったことの他は熱電対 Bと同様の構成を有する熱電対を作製した。 これを 「熱電対 D」 と呼ぶ

上記の 4つの熱電対 A〜Dを、 被処理体が載置されていない空の状態のウェハ ボート （17) の高さ方向における中央位置にそれそれ設置した。 このウェハボ ート （17) を処理容器 （11) 内にローデイングした。 その後、 筒状ヒー夕 (30)および面状ヒータ （32) を出力一定で数分間作動させ、 各々の熱電対 について、 昇温時における熱電対の温度の立ち上がり特性について調べた。 その 結果を図 5のグラフに示す。

図 5のグラフに示すように、 本発明の実施例である熱電対 Aおよび熱電対 Bの 温度の立ち上がりは、 比較例としての熱電対 Cおよび熱電対 Dの温度の立ち上が りより急峻であった。 すなわち、 金属素線の各々およびこれらの結合部の表面に 反射防止膜を形成することにより、 熱電対の応答性が高くなることが確認された ₍

Claims

請求の範囲

1 . 熱処理装置において、

処理容器と、

前記処理容器内に配置された被処理体を加熱するヒータと、

前記処理容器内に配置された温度検出器と、

前記温度検出器により検出された温度データに基づいて、 前記ヒー夕の出力を 制御する制御部と、 を備え、

前記温度検出器は、 保護管と、 前記保護管内に収容されるとともに結合部にお いて結合された一対の金属素線からなる熱電対と、 を有し、

前記金属素線の少なくとも前記結合部の表面に反射防止機能を有する膜が形成 されていることを特徴とする熱処理装置。

2 . 請求項 1に記載の熱処理装置において、

前記反射防止機能を有する膜は複数の層から形成され、

これら複数の層のうち、 前記膜の厚さ方向に関して最上部に位置する層が、 電 気絶縁性を有することを特徴とする、 熱処理装置。

3 . 請求項 2に記載の熱処理装置において、

前記複数の層のうち、 前記熱電対の金属素線と直接接触する層が、 前記金属素 線に対して不活性な材質により形成されていることを特徴とする、 熱処理装置。

4 . 請求項 3に記載の熱処理装置において、

前記複数の層は、 前記最上部に位置する層および前記熱電対の金属素線と直接 接触する層としてシリコンナイトライドからなる層と、 前記シリコンナイトライ ドからなる層の間に配置されたシリコンからなる層と、 を含んでいることを特徴 とする、 熱処理装置。

5 . 請求項 4に記載の熱処理装置において、 前記シリコンからなる層は、 リンがド一プされたものであることを特徴とする、

6 . 請求項 1に記載の熱処理装置において、

前記熱電対の表面に膜が形成された部分における 0 . 5〜 5 mの波長領域の すべての波長の光線に対する反射率が 8 0 %以下であることを特徴とする、 熱理

7 . 請求項 1に記載の熱処理装置において、

前記被処理体は、 シリコンウェハであり、

前記膜は、 複数の層からなり、

これら複数の層には、 シリコンからなる層が含まれており、

このシリコンからなる層は、 前記複数の層を構成するシリコンからなる層以外 の如何なる層よりも厚さが大きいことを特徴とする、 熱処理装置。

8 . 請求項 7に記載の熱処理装置において、

前記シリコンからなる層は、 リンがドープされたものであることを特徴とする、

9 . 請求項 7に記載の熱処理装置において、

前記複数の層は、 前記膜の厚さ方向に関して最上部に位置する電気絶縁性を有 する層と、 前記熱電対の金属素線と直接接触し前記金属素線に対して不活性な材 質により形成されている層と、 を更に含み、

前記シリコンからなる層は、 前記電気絶縁性を有する層と前記金属素線に対し て不活性な材質により形成されている層との間に挟まれていることを特徴とする、

1 0 . 請求項 1に記載の熱処理装置において、

前記処理容器は、 複数の被処理体を高さ方向に所定間隔で載置された被処理体 保持具を装填可能に構成され、

前記ヒータは、 前記処理容器を上下方向に区分した複数の加熱領域の各々につ V て温度制御可能に構成され、

前記保護管は、 処理容器を上下方向に延び、

前記熱電対は、 複数設けられ、

これら複数の熱電対は、 前記保護管内の前記加熱領域にそれぞれ対応する位置 に配置されていることを特徴とする、 熱処理装置。

1 1 . 請求項 1に記載の熱処理装置において、

前記熱電対は、 1つの保護管内に複数収容されており、

前記反射防止機能を有する膜は、 前記熱電対を構成する金属素線のうちの前記 保護管内に存在する部分の全てに設けられており、 かつ、 前記複数の熱電対を構 成する金属素線同士を相互に電気的に絶縁する機能を有していることを特徴とす る、 熱処理装置。