(57)【要約】      （修正有）【課題】熱電対保護管表面への膜付着による応力で、保護管が破損することを防止するために、反応管内部に設置していた熱電対を反応管外部に設置する構成を提供する。【解決手段】反応管内に取りつける熱電対において、反応管内の温度を測定する測温部１１と、反応管内を加熱する加熱部に対向する位置に測温部が内部に設けられる本体部１２と、反応管と接触するように、測温部が所定の高さに設置されるように、本体部の測温部が設けられる側と反対側の位置で本体を固定する部材と、で構成されている。【選択図】図４
2020021944.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応管内の温度を測定する測温部と、
前記反応管内を加熱する加熱部に対向する位置に前記測温部が内部に設けられる本体部と、
前記反応管と接触するように、前記本体部における、前記測温部が設けられる高さ位置であって、前記測温部が設けられる側と反対側の位置に固定される部材と、
で構成されている温度センサ。
【請求項２】
前記部材は、板状である請求項１記載の温度センサ。
【請求項３】
前記部材は、前記本体部の少なくとも一部を覆うように設けられる請求項１記載の温度センサ。
【請求項４】
更に、前記部材の直上または直下に設けられる緩衝部材を設け、
前記緩衝部材は、前記本体部の周囲を覆うように設けられる請求項１記載の温度センサ。
【請求項５】
前記緩衝部材は、断熱部材が複数回巻き付けられた構成である請求項４記載の温度センサ。
【請求項６】
更に、前記緩衝部材が設けられる空間部を形成する保護部材を有し、
前記緩衝部材を押し付けることにより、前記保護部材と前記測温部を内蔵した側の前記本体部との間に隙間を形成させるよう構成されている請求項４記載の温度センサ。
【請求項７】
更に、前記部材及び前記本体部が設けられる空間部を形成する保護部材を有し、
前記保護部材の押圧により、前記部材を前記反応管に接触させるよう構成されている請求項４記載の温度センサ。
【請求項８】
複数枚の基板を反応管に収容し、前記基板を処理する基板処理装置であって、
前記反応管内を加熱する加熱部と、
反応管内の温度を測定する測温部と、前記反応管内を加熱する加熱部に対向する位置に前記測温部が内部に設けられる本体部と、前記反応管と接触するように、前記本体部における、前記測温部が設けられる高さ位置であって、前記測温部が設けられる側と反対側の位置に固定される部材で構成されている温度センサと、
を備えた基板処理装置。
【請求項９】
更に、前記温度センサを前記反応管に固定する保護部材を有し、
前記保護部材は、前記温度センサの前記本体部が設けられる空間を有し、前記空間内に設けられる前記本体部を前記反応管側に押し付けることにより、前記部材を反応管に接触させるよう構成される請求項８記載の基板処理装置。
【請求項１０】
更に、前記部材の直上または直下に設けられる緩衝部材を設け、
前記保護部材は、前記緩衝部材を前記反応管側に押し付けることにより、前記保護部材と前記測温部を内蔵した側の前記本体部との間に隙間を形成させるよう構成されている請求項９記載の基板処理装置。
【請求項１１】
更に、前記基板を水平状態で多段に保持する基板保持部材を有し、
前記保護部材は、前記基板保持部材で製品基板を保持する領域である基板処理領域を少なくとも覆うように設けられる請求項９記載の基板処理装置。
【請求項１２】
前記緩衝部材は、前記隙間を埋めるように構成される請求項１０記載の基板処理装置。
【請求項１３】
前記緩衝部材は、前記本体部と前記保護部材との間に挟み込まれるよう構成されている請求項１０記載の基板処理装置。
【請求項１４】
更に、反応管天井の温度を測定する第１測温部を有する第１本体部を備えた第１温度センサを有し、
前記第１本体部は、前記反応管天井の表面と接触するよう構成されている請求項８記載の基板処理装置。
【請求項１５】
更に、前記第１本体部は、前記第１測温部を前記反応管天井の中心に固定する突部を有するよう構成されている請求項１４記載の基板処理装置。
【請求項１６】
更に、前記突部を装填することにより前記第１温度センサの前記第１測温部を前記反応管天井の中心に位置決めする開口部を備えた第１保護部材を有するよう構成されている請求項１５記載の基板処理装置。
【請求項１７】
更に、前記第１温度センサは、前記反応管の側面に設けられ、前記第１測温部を構成する素線を内部に有する第２本体部と、
前記第１本体部と前記第２本体部を接続する、前記素線を絶縁部材で巻いて構成されている接続部と、
を有する請求項１４記載の基板処理装置。
【請求項１８】
複数枚の基板を基板保持部材に保持させて反応管に装入した状態で、前記反応管内の温度を測定する測温部と、前記反応管内を加熱する加熱部に対向する位置に前記測温部が内部に設けられる本体部と、前記反応管と接触するように、前記本体部における、前記測温部が設けられる高さ位置であって、前記測温部が設けられる側と反対側の位置に固定される部材と、で構成されている温度センサにより検出される温度に基づいて、前記反応管内の温度を所定の温度に維持するよう加熱部を制御しつつ、前記基板を処理する工程と、を有する半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度センサ、基板処理装置、および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板処理装置の一例として、半導体製造装置があり、さらに半導体製造装置の一例として、縦型装置があることが知られている。この種の基板処理装置として、反応管内に、基板（ウエハ）を多段に保持する基板保持部材としてのボートを有し、この複数の基板を保持した状態で反応管内の処理室にて基板を所定の温度で処理するものがあることが知られている。
【０００３】
特許文献１は、複数枚のウエハがボートに保持され、反応管内に挿入された状態において、反応管内に設けられた温度検出手段としての温度センサで検出される温度情報に基づいて反応管内の温度が所定の温度に維持されつつ、原料ガスが反応管内のウエハに対して供給され、ウエハ上に膜が形成される技術を開示する。
【０００４】
しかしながら、上述した特許文献１に記載の構成では、成膜が行われる反応室内に温度センサを設置しているため、温度を検出する部分を保護する石英製の保護管にも成膜される場合がある。よって、熱応力の影響などで、この保護管が破損し、パーティクルの発生源になる場合があるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−０５２３１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、反応管内部に設置していたを反応管外部に設置する構成を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、反応管内の温度を測定する測温部と、前記測温部を構成する
素線が内部に設けられる本体部と、前記本体部の少なくとも前記測温部の近傍に設けられ
る緩衝部と、を備え、前記緩衝部を介して前記反応管と接触した状態で、前記反応管の外
側に固定されるよう構成されている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る基板処理装置によれば、温度センサを反応管外部に配置する構成が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉部分の縦断面図である。
【図２】本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の一部の概略構成図であり、反応管の横断面図である。
【図３】本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置のコントローラの概略構成図であり、コントローラの制御系をブロック図である。
【図４】本発明の第１実施形態で好適に用いられる基板処理装置の反応管に取り付けられる熱電対の概略構成図である。
【図５】本発明の実施形態で好適に用いられる熱電対の温度検出部を拡大した詳細図である。
【図６】本発明の第１実施形態で好適に用いられるカバーの一実施態様を示す図である。
【図７】本発明の第１実施形態で好適に用いられる断熱材の一実施態様を示す図である。
【図８】(ａ)本発明の第１実施形態で好適に用いられる反応管の外側に熱電対を取り付ける様子を示す概略図である。（ｂ）本発明の第１実施形態で好適に用いられる反応管の外側に熱電対を取り付けた後の保護部材内の様子を示す概略図である。
【図９】本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、反応管の外側に熱電対を取り付けた場合の処理炉部分の縦断面図である。
【図１０】本発明の実施形態で好適に用いられる炉口部に熱電対を取り付ける様子を示す概略図である。
【図１１】従来の熱電対を反応管の内側に取り付けた場合と本発明の実施形態で好適に用いられる熱電対を反応管の外側に取り付けた場合の温度特性の比較を示す概略図である。
【図１２】（ａ）本発明の他の実施形態で好適に用いられる反応管の外側に熱電対を取り付ける様子を示す概略図である。（ｂ）本発明の他の実施形態で好適に用いられる反応管の外側に熱電対を取り付けた後の保護部材内の様子を示す横断面図である。
【図１３】本発明の実施形態で好適に用いられる保護管の詳細を示す図示例である。
【図１４】本発明の第２実施形態で好適に用いられる基板処理装置の反応管に取り付けられる熱電対の概略構成図である。
【図１５】本発明の第２実施形態で好適に用いられる保護部材の一実施態様を示す図である。
【図１６】本発明の第３実施形態で好適に用いられる基板処理装置の反応管に取り付けられる熱電対の概略構成図である。
【図１７Ａ】本発明の第３実施形態で好適に用いられる天井部を保護する保護部材の一実施態様を示す図である。
【図１７Ｂ】本発明の第３実施形態で好適に用いられる天井部を保護する保護部材を取り付けた後の取り付けた後の様子を示す概略断面図である。
【図１８】本発明の第３実施形態で好適に用いられる側壁部を保護する保護部材の一実施態様を示す図である。
【図１９Ａ】本発明の第４実施形態で好適に用いられる基板処理装置の概略構成図であり、反応管の外側に熱電対を取り付けた後の様子を示す概略図である。
【図１９Ｂ】本発明の第４実施形態で好適に用いられる基板処理装置の概略構成図であり、反応管の外側に熱電対を取り付け、更に保護部材で覆った後の様子を示す概略図である。
【図２０】本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、熱電対を取り付ける位置(高さ)の改善を行った場合の処理炉部分の縦断面図である。
【図２１】第２実施形態及び第３実施形態で好適に用いられる熱電対が反応管に取り付けられた状態を示す断面図である。
【図２２】第２実施形態及び第３実施形態で好適に用いられる熱電対の概略構成図であり、本体部と保護部の取り付け状態を示す概観図である。
【図２３】図２２のＡ−Ａ断面図、図２２のＢ−Ｂ断面図、図２２のＣ−Ｃ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜本発明の一実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態について、図１、図２等を用いて説明する。本発明における基板処理装置は、半導体装置の製造に使用される半導体製造装置の一例として構成されているものである。
【００１１】
先ず、図１に示すように、処理炉２０２は加熱部（加熱機構）としてのヒータ２０７を有する。ヒータ２０７は円筒形状であり、図示しないがヒータ素線と断熱材を含むような構成である。ヒータ２０７の下部は、保持板としてのヒータベース（図示せず）に支持されることにより垂直に据え付けられる。また、ヒータ２０７は、処理ガスを熱で活性化（励起）させる活性化機構（励起部）としても機能する。
【００１２】
ヒータ２０７の内側には、ヒータ２０７と同心円状に反応容器（処理容器）を構成する単管構造の反応管２０３が配設されている。反応管２０３は、例えば石英（ＳｉＯ２）または炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料から形成されている。反応管２０３は、下端部が開放され、上端部が平坦状の壁体で閉塞された有天井の形状で形成されている。反応管の上端部(以後、天井部ともいう)は、強度の確保という観点から厚く構成されている。反応管２０３の側壁は、円筒形状に形成された円筒部２０９と、円筒部２０９の外壁に設けられたガス供給エリア２２２とガス排気エリア２２４とを備えている。反応管２０３の円筒部２０９の内部には、処理室２０１が形成されている。処理室２０１は、基板としてのウエハ２００を処理可能に構成されている。また、処理室２０１は、ウエハ２００を水平姿勢で垂直方向に多段に整列した状態で保持可能なボート２１７を収容可能に構成されている。
【００１３】
ガス供給エリア２２２は、凸部が円筒部２０９の一側壁の外側に突出するように形成されている。ガス供給エリア２２２の外壁は、円筒部２０９の外壁の一部としての一側壁の外側に円筒部２０９の外径よりも大きく、円筒部２０９と同心円状に形成されている。ガス供給エリア２２２は、下端部が開放され、上端部が平坦状の壁体で閉塞された有天井の形状で構成されている。ガス供給エリア２２２は、その長さ方向（上下方向）に沿って後述するノズル４１０ａ〜４１０ｃが収容され、ガス供給エリア２２２と円筒部２０９との間の境界を構成する壁体である境界壁２５４には後述するガス供給スリット２３５が形成されている。境界壁２５４は円筒部２０９の一側壁であって、その外側面は、ガス供給エリア２２２に面する側面部分を構成する。
【００１４】
円筒部２０９のガス供給エリア２２２が形成された一側壁に対向する他側壁には、ガス排気エリア２２４が形成される。ガス排気エリア２２４は、ガス供給エリア２２２との間に処理室２０１のウエハ２００が収容される領域を挟むように配置されている。ガス排気エリア２２４は、凸部が円筒部２０９のガス供給エリア２２２が形成された一側壁に対向する他側壁の外側に突出するように形成されている。ガス排気エリア２２４の外壁は、円筒部２０９の外壁の一部としての他側壁の外側に円筒部２０９の外径よりも大きく、円筒部２０９と同心円状に形成されている。ガス排気エリア２２４は、下端部がと上端部が平坦状の壁体で閉塞された有天井の形状で構成されている。ガス排気エリア２２４と円筒部２０９との間の境界を構成する壁体である境界壁２５２には後述するガス排気スリット２３６が形成されている。境界壁２５２は円筒部２０９の一部であって、その外側面は、ガス排気エリア２２４に面する側面部分を構成する。
【００１５】
反応管２０３の下端は、炉口部としての円筒体状のマニホールド２２６によって支持されている。マニホールド２２６は、例えばニッケル合金やステンレス等の金属で形成されるか、若しくは石英（ＳｉＯ２）または炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料で形成されている。マニホールド２２６の上端部にはフランジが形成されており、このフランジ上に反応管２０３の下端部を設置して支持する。このフランジと反応管２０３の下端部との間にはＯリング等の気密部材２２０を介在させて反応管２０３内を気密状態にしている。
【００１６】
マニホールド２２６の下端の開口部には、シールキャップ２１９がＯリング等の気密部材２２０を介して気密に取り付けられており、反応管２０３の下端の開口部側、すなわちマニホールド２２６の開口部を気密に塞ぐようになっている。シールキャップ２１９は、例えばニッケル合金やステンレス等の金属で形成され、円盤状に形成されている。シールキャップ２１９は、石英（ＳｉＯ２）または炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料でその外側を覆うように構成されてもよい。
【００１７】
シールキャップ２１９上にはボート２１７を支持するボート支持台２１８が設けられている。ボート支持台２１８は、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料で構成され断熱部として機能すると共にボートを支持する支持体となっている。ボート２１７は、ボート支持台２１８上に立設されている。ボート２１７は例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料で構成されている。ボート２１７は図示しないボート支持台に固定された底板とその上方に配置された天板とを有しており、底板と天板との間に複数本の支柱が架設された構成を有している。ボート２１７には複数枚のウエハ２００が保持されている。複数枚のウエハ２００は、互いに一定の間隔をあけながら水平姿勢を保持しかつ互いに中心を揃えた状態で反応管２０３の管軸方向に多段に積載されボート２１７の支柱に支持されている。
【００１８】
シールキャップ２１９の処理室２０１と反対側にはボートを回転させるボート回転機構２６７が設けられている。ボート回転機構２６７の回転軸はシールキャップを貫通してボート支持台２１８に接続されており、ボート回転機構２６７によって、ボート支持台２１８を介してボート２１７を回転させることでウエハ２００を回転させる。シールキャップ２１９は反応管２０３の外部に設けられた昇降機構としてのボートエレベータ１１５によって垂直方向に昇降され、これによりボート２１７を処理室２０１内に対し搬入搬出することが可能となっている。
【００１９】
マニホールド２２６には、ノズル３４０ａ〜３４０ｃを支持するノズル支持部３５０ａ〜３５０ｃが、Ｌ字状に屈曲されてマニホールド２２６を貫通するようにして設置されている。ここでは、３本のノズル支持部３５０ａ〜３５０ｃが設置されている。ノズル支持部３５０ａ〜３５０ｃは、例えばニッケル合金やステンレス等の材料から形成される。ノズル支持部３５０の反応管２０３側の一端には反応管２０３内へガスを供給するガス供給管３１０ａ〜３１０ｃがそれぞれ接続されている。また、ノズル支持部３５０ａ〜３５０ｃの他端にはノズル３４０ａ〜３４０ｃがそれぞれ接続されている。ノズル３４０ａ〜３４０ｃは、例えば石英またはＳｉＣ等の耐熱性材料から形成される。
【００２０】
ノズル３４０ａ〜３４０ｃはガス供給エリア２２２内の下部より上部に、その長さ方向（上下方向）に沿って設けられている。ノズル３４０ａ〜３４０ｃは、Ｉ字型のロングノズルとしてそれぞれ構成されている。ノズル３４０ａ〜３４０ｃの側面には、ガスを供給するガス供給孔２３４ａ〜２３４ｃがそれぞれ設けられている。ガス供給孔２３４ａ〜２３４ｃは、それぞれ反応管２０３の中心を向くように開口している。このように、ガス供給エリア２２２には、３本のノズル３４０ａ〜３４０ｃが設けられており、処理室２０１内へ複数種類のガスを供給することができるように構成されている。
【００２１】
以上の処理炉２０２では、バッチ処理される複数枚のウエハ２００がボート２１７に対し多段に積層された状態において、ボート２１７がボート支持台２１８で支持されながら処理室２０１に挿入され、ヒータ２０７が処理室２０１に挿入されたウエハ２００を所定の温度に加熱するようになっている。
【００２２】
ガス供給管３１０ａには、上流方向から順に、第１処理ガスを供給する第１処理ガス供給源、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）３２０ａおよび開閉弁であるバルブ３３０ａがそれぞれ設けられている。ガス供給管３１０ｂには、上流方向から順に、第２処理ガスを供給する第１処理ガス供給源、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）３２０ｂおよび開閉弁であるバルブ３３０ｂがそれぞれ設けられている。ガス供給管３１０ｃには、上流方向から順に、第３処理ガスを供給する第１処理ガス供給源、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）３２０ｃおよび開閉弁であるバルブ３３０ｃがそれぞれ設けられている。ガス供給管３１０ａ〜３１０ｃのバルブ３３０ａ〜３３０ｃよりも下流側には、不活性ガスを供給するガス供給管３１０ｄ〜３１０ｆがそれぞれ接続されている。ガス供給管３１０ｄ〜３１０ｆには、上流方向から順に、流量制御器（流量制御部）であるＭＦＣ３２０ｄ〜３２０ｆおよび開閉弁であるバルブ３３０ｄ〜３３０ｆがそれぞれ設けられている。
【００２３】
主に、ガス供給管３１０ａ、ＭＦＣ３２０ａ、バルブ３３０ａにより第１処理ガス供給系が構成される。第１処理ガス供給源、ノズル支持部３５０ａ、ノズル３４０ａを第１処理ガス供給系に含めて考えても良い。また、主に、ガス供給管３１０ｂ、ＭＦＣ３２０ｂ、バルブ３３０ｂにより第２処理ガス供給系が構成される。第２処理ガス供給源、ノズル支持部３５０ｂ、ノズル３４０ｂを第２処理ガス供給系に含めて考えても良い。また、主に、ガス供給管３１０ｃ、ＭＦＣ３２０ｃ、バルブ３３０ｃにより第３処理ガス供給系が構成される。第３処理ガス供給源、ノズル支持部３５０ｃ、ノズル３４０ｃを第３処理ガス供給系に含めて考えても良い。なお、本明細書において、処理ガスという言葉を用いた場合は、第１処理ガスのみを含む場合、第２処理ガスのみを含む場合、第３処理ガスのみを含む場合、もしくはそれら全てを含む場合がある。また、処理ガス供給系という言葉を用いた場合は、第１処理ガス供給系のみを含む場合、第２処理ガス供給系のみを含む場合、第３処理ガス供給系のみを含む場合、もしくはそれら全てを含む場合がある。
【００２４】
ガス排気エリア２２４の下部には排気口２３０が設けられている。排気口２３０は排気管２３２に接続されている。排気管２３２には処理室２０１内の圧力を検出する圧力検出器（圧力検出部）としての圧力センサ２４５および圧力調整器（圧力調整部）としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ ＰｒｅｓｓｕｒｅＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２４４を介して真空排気装置としての真空ポンプ２４６が接続されており、処理室２０１内の圧力が所定の圧力（真空度）となるよう真空排気し得るように構成されている。真空ポンプ２４６の下流側の排気管２３２は排ガス処理装置（図示せず）等に接続されている。なお、ＡＰＣバルブ２４４は、弁を開閉して処理室２０１内の真空排気・真空排気停止ができ、更に弁開度を調節してコンダクタンスを調整して処理室２０１内の圧力調整をできるようになっている開閉弁である。主に、排気管２３２、ＡＰＣバルブ２４４、圧力センサ２４５により排気系が構成される。なお、真空ポンプ２４６も排気系に含めてもよい。
【００２５】
図２に示すように、反応管２０３の外側には温度検出器としての後述する温度センサ１(以後、熱電対ともいう)が設置されており、温度センサ１により検出された温度情報に基づきヒータ２０７への供給電力を調整することで、処理室２０１の温度が所望の温度分布となるように構成されている。
【００２６】
図３に示すように、制御部（制御手段）であるコントローラ２８０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１２１ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１２１ｂ、記憶装置１２１ｃ、Ｉ／Ｏポート１２１ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ１２１ｂ、記憶装置１２１ｃ、Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、内部バス１２１ｅを介して、ＣＰＵ１２１ａとデータ交換可能なように構成されている。コントローラ２８０には、例えばタッチパネル等として構成された入出力装置１２２が接続されている。
【００２７】
記憶装置１２１ｃは、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等で構成されている。記憶装置１２１ｃ内には、基板処理装置の動作を制御する制御プログラムや、後述する基板処理の手順や条件等が記載されたプロセスレシピ等が、読み出し可能に格納されている。プロセスレシピは、後述する基板処理工程における各手順をコントローラ２８０に実行させ、所定の結果を得ることが出来るように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、このプロセスレシピや制御プログラム等を総称して、単に、プログラムともいう。本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、プロセスレシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。ＲＡＭ１２１ｂは、ＣＰＵ１２１ａによって読み出されたプログラムやデータ等が一時的に保持されるメモリ領域（ワークエリア）として構成されている。
【００２８】
Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、上述のＭＦＣ３２０ａ〜３２０ｆ、バルブ３３０ａ〜３３０ｆ、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２４４、真空ポンプ２４６、ヒータ２０７、温度センサ(熱電対)１、ボート回転機構２６７、ボートエレベータ１１５等に接続されている。
【００２９】
ＣＰＵ１２１ａは、記憶装置１２１ｃから制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置１２２からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置１２１ｃからプロセスレシピを読み出すように構成されている。ＣＰＵ１２１ａは、読み出したプロセスレシピの内容に沿うように、ＭＦＣ３２０ａ〜３２０ｆによる各種ガスの流量調整動作、バルブ３３０ａ〜３３０ｆの開閉動作、ＡＰＣバルブ２４４の開閉動作および圧力センサ２４５に基づくＡＰＣバルブ２４４による圧力調整動作、真空ポンプ２４６の起動および停止、温度センサ１に基づくヒータ２０７の温度調整動作、ボート回転機構２６７によるボート２１７の回転および回転速度調節動作、ボートエレベータ１１５によるボート２１７の昇降動作等を制御するように構成されている。
【００３０】
コントローラ２８０は、外部記憶装置（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリやメモリカード等の半導体メモリ）１２３に格納された上述のプログラムを、コンピュータにインストールすることにより構成することができる。記憶装置１２１ｃや外部記憶装置１２３は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成されている。以下、これらを総称して、単に、記録媒体ともいう。本明細書において記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置１２１ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置１２３単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。なお、コンピュータへのプログラムの提供は、外部記憶装置１２３を用いず、インターネットや専用回線等の通信手段を用いて行ってもよい。
【００３１】
次に、反応管２０３の形状について、図１、図２を参照して説明する。
【００３２】
図２に示すように、ガス供給エリア２２２およびガス排気エリア２２４の内部には、各エリア内空間を複数の空間に区画する内壁２４８、２５０が形成されている。内壁２４８、２５０は、反応管２０３と同一材料で形成され、例えば、石英（ＳｉＯ２）または炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料から形成されている。ここでは、それぞれ２つの内壁を備え、３つの空間に区画されている。
【００３３】
ガス供給エリア２２２内を区画する２つの内壁２４８は、ガス供給エリア２２２を下端側から上端側に至るまで区画し、それぞれ隔離した３つの空間を形成するように、設けられている。ガス供給エリア２２２の各空間には、ノズル３４０ａ〜３４０ｃがそれぞれ設置されている。内壁２４８により、各ノズル３４０ａ〜３４０ｃはそれぞれ独立した空間内に設置されるため、各ノズル３４０ａ〜３４０ｃから供給される処理ガスがガス供給エリア２２２内で混ざり合う事を抑制することができる。このような構成により、ガス供給エリア２２２内で処理ガスが混ざり合って薄膜が形成されたり、副生成物が生成されたりすることを抑制することができる。好適には、内壁２４８は、ガス供給エリア２２２を下端から上端に至るまで区画し、それぞれ隔離した３つの空間を形成するように、設けると良い。
【００３４】
ガス排気エリア２２４内を区画する２つの内壁２５０は、ガス排気エリア２２４を下端側から上端側に至るまで区画し、それぞれ隔離した３つの空間を形成するように、設けられている。好適には、内壁２５０は、ガス排気エリア２２４を下端側から上端に至るまで区画し、それぞれ隔離した３つの空間を形成するように、設けると良い。好適には、ガス供給エリア２２２およびガス排気エリア２２４の外壁の外径は、同一寸法とすると、ヒータ２０７との間のデッドスペースを少なくすることができる等のメリットがある。また、好適には、ガス供給エリア２２２とガス排気エリア２２４それぞれのガスの流路断面積は同じ面積とする。また、好適には、ガス供給エリア２２２内の各空間のガスの流路断面積と、ガス供給エリア２２２内の各空間に対面するガス排気エリア２２４内の各空間のガスの流路断面積を同じ面積とする。
【００３５】
ガス排気エリア２２４内の内壁２５０は、ガス排気エリア２２４の天井部の上端から下端側の排気口２３０上端よりも高い位置まで形成されている。ガス排気エリア２２４の下端側の排気口２３０上端よりも高い位置からガス排気エリア２２４の下端までは、１つの空間として構成されている。ガス排気エリア２２４の内壁２５０で区画された各空間を流通したガスは、排気口２３０の手前の１つの空間にて合流し、排気口２３０から排気されるようになっている。
【００３６】
ガス供給エリア２２２内の内壁２４８は、ガス供給エリア２２２の天井部から反応管２０３の下端部上部まで形成されている。具体的には、内壁２４８の下端は、開口部の上端よりも下側まで形成される。内壁２４８の下端は、反応管２０３の下端部よりも上側であって、ノズル支持部３５０の上端部よりも下側になる領域として形成されている。ガス供給エリア２２２内の内壁２４８の長さは、反応管２０３の長さよりも短く、境界壁２５４の長さよりも長くなるよう構成されている。また、ガス供給エリア２２２内の内壁２４８の方が、ガス排気エリア２２４内の内壁２５０よりも長くなるように構成されている。
【００３７】
ノズル３４０ａ〜３４０ｃのガス供給孔２３４ａ〜２３４ｃは各ガス供給スリット２３５に対し１個ずつ対応するように、各ガス供給スリット２３５の縦幅の中央部分に形成すると良い。例えば、ガス供給スリット２３５が２５個形成されているときは、それぞれ２５個のガス供給孔２３４ａ〜２３４ｃが形成されると良い。すなわち、ガス供給スリット２３５とガス供給孔２３４ａ〜２３４ｃは、載置されるウエハ２００と同数形成されると良い。このようなスリット構成とすることにより、ウエハ２００上にウエハ２００に平行な処理ガスの流れを形成することができる。
【００３８】
また、ガス排気エリア２２４には周方向に長くスリットが形成されているため、ウエハ２００上を流れる処理ガスの流れを乱すことなく、排気を行う事が出来る。更に、本実施形態においては、ガス排気スリットを横長に形成しているため、排気側に近づくにつれて集中した処理ガスの流れが形成されることなく、ウエハ２００上において流れを整流し、均一に処理ガスを供給することが可能となる。
【００３９】
また、図２に示すように、制御用熱電対(制御用ＴＣ)として用いられる熱電対１が、反応管２０３(円筒部２０９)の外側に保護部材としてのカバー２より取り付けられている。尚、カバー２は、ここでは図示しないが、後述する石英部材で構成されている。本実施形態において、熱電対１が、処理室２０１の外側に取り付けられ、加熱部としてのヒータ２０７と対向するよう設けられる。よって、従来の反応管２０３内に熱電対１を設けていたときの課題(温度応答性の遅延)を解決することができ、更に、本実施形態における熱電対１が、反応管２０３とカバー２により固定されているので、地震などの災害で熱電対１自身が破損する危険を抑えることができる。図２では、熱電対１が１本しか図示されていないが、熱電対１を複数本設けることが可能であり、また、熱電対１と反応管２０３の間に後述する緩衝部材が設けることが可能な構成である。更に、図２の熱電対１は反応管の側壁に設けられているが、後述するように、熱電対１は反応管２０３の天井部に設けられる構成としてもよい。
【００４０】
次に、図４、図５、図１３を用いて熱電対１について説明する。図４に示すように、熱電対１は、反応管２０３内の温度を測定する測温部１１(１６)と、測温部を構成する熱電対素線１４が内部に設けられる本体部としての絶縁管１２と、温度検出部の下部で本体部１２に接続され、熱電対素線１４を保護する保護部１３と、素線に接続され、測温部で測定される温度を取得する取得部としてのコネクタ１５と、を含む構成になっている。尚、本発明で用いられる熱電対１は、上述した構成を基本とした構成である。
【００４１】
従来のパーティクルの原因となった石英製の保護管で全体を覆うようなことはせず、測温部付近は、本体部としての絶縁管１２(例えば、アルミナ製)で覆うように構成している。円筒体状の絶縁管１２の径は、４ｍｍ〜６ｍｍ程度である。この絶縁管１２には、熱電対素線１４を通すための中空孔が４か所形成されている。この中空孔に熱電対素線１４が通され、測温部としての熱電対素線１４の接点である先端部(以後、測温点ともいう)が少なくとも絶縁管１２から突出するように構成されている。このように、温度を感知する測温部１１(１６)を、石英製の保護管で覆うことなく、直接熱エネルギーを感知しやすくすることができる。すなわち、熱電対１の感度を良くしている。また、この測温部１１(１６)は、熱電対素線１４の先端に設けられ、本実施の形態では、第１温測部としての熱電対先端上ゾーン１１と第２温測部としての熱電対先端下ゾーン１６の２つのゾーンに分けられている。
【００４２】
具体的には、図５（ａ）に示すように、絶縁管１２は、その先端円周方向の一部が切りかかれた切欠部が構成されており、この切欠部に第１温測部１１が配置されるように構成されている。図５（ａ）の斜線で示す部分が実質的に切欠部に相当する。この切欠部には、接着剤としてのアルミナセメント１７が第１温測部１１を絶縁管１２の内壁に接着するように敷き詰められている。すなわち、アルミナセメント１７の接着力により第１温測部１１は、絶縁管１２の内壁に固定されている。図５（ｂ）に示すように、絶縁管１２の中腹部には、その中腹部円周方向の一部が切りかかれた中腹切欠部が構成されており、この中腹切欠部に第２温測部１６が配置されるように構成されている。図５（ｂ）の斜線で示す部分が実質的に中腹切欠部に相当する。この中腹切欠部には、アルミナセメント１７が第２温測部１６を絶縁管１２の内壁に接着するように敷き詰められている。すなわち、アルミナセメント１７の接着力により第２温測部１６を絶縁管１２の内壁に固定されている。
【００４３】
また、絶縁管１２(熱電対１)の下部に、保護管１３(例えば、石英製)が取り付けられている。この保護管１３は、炉口部２２６に取り付けられることになる。なお、本実施形態では、炉口部２２６に取り付けるために、絶縁管１２は反応管２０３の長手方向に直線状に設ける一方、保護官１３をＬ字型の構成にしている。このように構成するメリットの一つとして、絶縁管１２は、材質がアルミナ等の曲げ加工が困難なもので構成されることが多いため、その絶縁管１２に代えて、炉口部２２６付近で材質を石英とした保護管１３を構成することで加工しやすくなる。保護管１３は、絶縁管１２が取り付けられる一端側の外径が、他端側（絶縁管１２が取り付けられない一端側）の外径よりも小さくなるように形成されている。ここで、図１３に保護管１３の詳細図を示す。保護管１３は、絶縁管１２と接続される部分を示す接続部１３ａと、絶縁管１２との固定するために接着剤としてのアルミナセメント１７が塗布される接着部１３ｂと、炉口部２２６に取り付けるためにＬ字型加工される保護部１３ｃと、の３部分で構成される。また、接続部１３ａの内径は、保護部１３ｃの内径より、小さくなるように構成されている。つまり、保護管１３は、絶縁管１２が取り付けられる一端側の内径（接続部１３ａの内径）が、他端側（Ｌ型形状のうちの絶縁管１２が取り付けられない一端側）の内径（保護部１３ｃの内径）よりも小さくなるように形成されている。接続部１３ａの内径は、少なくとも絶縁管１２が挿入されて設置される領域を形成するよう、実質的に同じ大きさの内径で構成される。保護管１３は、絶縁管１２が設置される領域の内径が当該領域以外の領域の内径よりも小さくなるように形成されている。また、保護管１３は、絶縁管１２が設置される領域の外径が当該領域以外の領域の外径よりも小さくなるように形成されている。これにより、保護管１３（保護部１３ｃ）内の空間を大きくすることができる。熱電対１は熱膨張により長手方向に伸びる特性を持つが、この保護管１３（保護部１３ｃ）内の空間により、遊びができることで、熱電対１の断線を抑制することができる。また、保護管１３は、絶縁管１２が取り付けられる一端側の中腹部に接着部１３ｂとしての開口孔が形成されている。この開口孔を利用することで、アルミナセメント１７を絶縁管１２の外壁と接続１３ａの内壁に接着するように敷き詰めることが可能となる。このアルミナセメント１７を敷き詰めることで絶縁管１２を確実に保護管１３に固定することができる。特に温度検出において、温測部が位置ずれ等を起こすと、処理室２０１内の温度制御性に悪影響を及ぼしたり、温度再現性が悪くなったりして、ウエハ２００に対して所定の膜形成できなくなるという大きな問題を起こしがちであるが、このように絶縁管１２を確実に保護管１３に固定することで、そのような問題の発生を抑制することができる。なお、好適には、この開口孔は、保護管１３のＬ型の他端側が延在する側に開口することでアルミナセメント１７を敷き詰める際の作業性を向上させることができる。
【００４４】
そして、熱電対素線１４は、炉口部２２６の外側でコネクタ１５に接続され、コネクタ１５からここでは図示しない温度コントローラに温度データが出力される。なお、好適には、この保護管の他端側、すなわち、コネクタ１５に接続される側の中腹部にも開口孔を設け、該開口孔を利用し、アルミナセメント１７が熱前対素線１４の外壁と保護管１３の内壁に接着するように敷き詰められるように構成してもよい。こうすることで、熱電対１の熱膨張に対する遊びを確保できるのとともに、コネクタ１５等が固定されやすく、コネクタ１５が外れてしまうとか、熱電対素線１４が断線してしまうという問題の発生を抑制することが可能となる。
【００４５】
測温部１１(１６)が設けられる位置や場所による違い等で、見かけ上構成が異なる場合があるが、反応管２０３の側壁に設けられる熱電対１の基本構成は、後述する第２実施形態乃至第４実施形態において同じである。従い、以後、熱電対１の構成が同じ場合に、説明を省略することがある。
【００４６】
図６は、本実施の形態における石英製のカバー２である。カバー２の上下端には、絞り部２ａが設けられている。この絞り部２ａの幅は、絶縁管１２の径とほぼ同じ程度であり、この絞り部２ａに絶縁管１２をはめ込むよう構成されている。これにより、熱電対１の位置決めを行うことができる。また、熱電対１を固定するときに、半円筒状の空間が設けられるよう構成されている。この半円筒状の空間部分には、熱電対１の他、後述する断熱材３を入れることができるよう構成されている。これは、熱電対１を反応管２０３の内から外に移すと、熱電対１の測温点(本実施の形態では測温部)がヒータ素線に近づくため昇降温の特性が変化すると考えられるため、熱電対１の測温点が、ヒータ素線からの熱エネルギーを受けにくくするため、カバー２と断熱材３にて覆うことができる構成になっている。
【００４７】
ヒータ２０７は複数の領域(ゾーン)に分割されているため、ゾーン毎にウエハ２００に与える熱量を変える必要がある。そのため断熱材３の厚みをゾーンによって異ならせることができるように構成されている。断熱材３を厚くすると、熱電対１の温度が上がりにくくなり、ヒータ２０７からの出力はおおきくなる。そのため、ヒータ２０７の昇温特性が高い場合は断熱材３が無くてもよい。ウエハ２００はヒータ２０７からの輻射熱で急激に昇温する為、断熱材３で昇温速度を早くするよう調整することが不要なためである。
【００４８】
但し、縦型装置にある急冷機構を用いる場合、反応管２０３とカバー２の間に冷却エアーがとおり、その間にある熱電対が冷却エアーの温度を示してしまうため、エアー除けにエアー流れの上流側に断熱材を設置する必要がある。これに関しては後述する。
【００４９】
次に、図８を用いて、反応管２０３への熱電対１の取り付けに関して説明する。
【００５０】
本実施の形態において、熱電対１は、反応管２０３の外側にカバー２を用いて取り付けられる。図８に示すように、反応管２０３の外側に予め用意されたピン２３があり、カバー２にも予めピン２３へ引っかけるように穴(固定穴)が用意されている。ここで、ピン２３は石英製である。具体的には、ピン２３及びカバー２に設けられた固定穴はそれぞれ４つあり、それぞれピン２３に固定穴を引っ掛けて４か所で固定するように構成されている。このような吊り下げ構造にしたのは、第１温測部１１及び第２温測部１６の熱電対素線１４が、熱による膨張及び収縮で断線しないようにするためである。具体的には、吊下げ構造をとることで、素線熱膨張の伸び方向は地面方向に限定されるため、伸びのばらつきがなく断線リスクがないためである。尚、本実施形態において、反応管２０３に熱電対１を固定する第１固定治具として、カバー２、ピン２３が用いられる。この構造は、後述する全体カバー２についても同様である。
【００５１】
次に、ピン２３を固定穴に引っ掛けて、カバー２を反応管２０３に吊り下げるように固定した後を示す図８(ｂ)より、第１温測部１１(熱電対素線１４の先端)は、カバー２の中心になるよう構成されている。同様に、図８では明確になっていないが、第２温測部に関してもカバー２の中心になるように構成されている。ここで、本実施形態において、測温部が２箇所なので、第１固定治具としてのカバー２も同じ個数(２個)用意される。
【００５２】
また、図８に示すように、断熱材３が、カバー２に設けられる円筒状の空間(石英カバー２下部に)に配置されている。これは、このカバー２に対向して配置されているヒータ２０７を冷却する冷却媒体により、熱電対１が影響を受けることを抑制するためである。具体的には、急冷用の冷却媒体が、ヒータ２０７に供給されると、カバー２は吊り下げ構造であるため、測温部としての第１温測部１１(第２温測部１６)にも、急冷用の冷却媒体が供給される。このため、反応管２０３内の温度を検出するための第１温測部１１(第２温測部１６)が、冷却媒体の温度でヒータ制御することが考えられる。従い、断熱材３をカバー２の下部に設けることにより、この冷却媒体による影響を抑え、第１温測部１１(第２温測部１６)の誤検知を抑えるようにしている。尚、第１温測部１１(第２温測部１６)をカバー２の中心に位置するように構成するのも、この冷却媒体による影響を考慮している。また、断熱材３を第１固定治具に含むようにしてもよい。
【００５３】
図９に示すように、縦型装置のヒータ２０７は、複数のゾーンに分割されて制御されている。よって、熱電対１の測温部１１(１６)もヒータ２０７のゾーンに合わせた数が必要である。しかし、本実施形態における熱電対１は、構造上、２ゾーン分(２か所)の測温部しか持てないため、２ゾーン以上あるヒータの場合、複数個の熱電対１が設置される。例えば、ヒータゾーンが４つの場合、熱電対１は、２個設置され、５ゾーンの場合、熱電対１
は、３個設置される。
【００５４】
図９に示すように、反応管２０３の外側に取り付けた熱電対１と加熱部としてのヒータ２０７が対向するように構成されている。ヒータ２０７は、４ゾーン(Ｕゾーン、ＣＵゾーン、ＣＬゾーン、Ｌゾーン)にそれぞれ温度制御ゾーンが分かれており、それぞれのゾーンにヒータ熱電対２４が設けられている。
【００５５】
ヒータ２０７は反応管２０３を囲繞するように配置されており、反応管２０３内のボート２１７に載置された複数枚のウエハ２００を所定の温度に加熱する。
【００５６】
図１０に熱電対１を第２の固定治具としての熱電対を取り付けるための治具(熱電対取付冶具)４により、炉口部２２６に取り付ける構成が開示されている。ここで、治具４は石英製である。このように、熱電対１は、第１固定治具と第２固定治具により、反応管２０３と炉口部２２６を含む複数個所に取り付けられるよう構成されている。このような構成により、結果的に熱電対１を２点以上で保持できるため、地震などによる破損する危険性を抑えることができる。例えば、地震強度が３００Ｇａｌ相当にも耐えられる強度を有する。
【００５７】
図１１は、処理炉２０２内の温度を２００℃から６００℃まで昇温したときに、ウエハ２００の表面に取り付けた熱電対(ウェーハ)の測温部、反応管２０３の外側に取り付けた本実施形態における熱電対１(外側設置_ＴＣ)の測温部、反応管２０３の内側に取り付けた従来の熱電対(内側設置_ＴＣ)の測温部が、それぞれ測定する温度の推移を示したグラフである。このグラフは、縦軸が温度であり、横軸が時間である。
【００５８】
本実施形態における熱電対１を反応管２０３の内側から外側に移すと、熱電対１の測温点がヒータ素線に近づくため昇降温の特性が変化する。それは、反応管２０３の外であれば、ヒータ２０７に近く、反応管２０３などによる輻射熱の減衰が少ないためである。ここで、昇温特性の高いヒータの場合、反応管２０３内の熱電対１よりウエハ２００の温度の昇温速度が高いことは実験等で既に公知である。
【００５９】
図１１に示すように、処理炉２０２内の温度を２００℃から６００℃までの昇温時(測定開始から約８ｍｉｎまで)におけるウエハ２００の温度の昇温特性と熱電対１を反応管２０３の外に設置したときの温度の昇温特性は類似しているが、一方、熱電対１を反応管２０３の内に設置したときの温度特性は、下側にずれていることがわかる。これにより、昇温特性の高いヒータの場合は、ウエハ２００の昇温特性に近づけるため、熱電対１を反応管２０３の外側に設置した方がよいということが明確にわかる。
【００６０】
図１１に示すように、６００℃に昇温した後の温度特性を比較すると、特に、ウエハ２００の温度特性と反応管２０３の外側に設置した熱電対１(外側設置_ＴＣ)の温度特性が同じである。また、設定温度(本実施の形態において６００℃)との誤差を確認すると、明らかに反応管２０３の外に熱電対１を設置した方がよいということがわかる。また、図１１によると、反応管２０３の内側に設置した熱電対１(内側設置_ＴＣ)は、温度を測定して２０ｍｉｎ経過しても、設定温度(６００℃)に達していないのに対し、反応管２０３の外側に設置した熱電対１で測定された温度は、１０ｍｉｎ後には、ほぼ設定温度(６００℃)に収束している。
【００６１】
このように、図１１に示すように、処理炉２０２内の温度を２００℃から６００℃まで昇温した際に、ウエハ２００の温度特性と本実施形態における反応管２０３の外側に設置した熱電対１(外側設置_ＴＣ)の温度特性は、類似している。特に、６００℃に収束する時間(温度安定時)がほぼ同じであり、６００℃に収束時の温度(又は設定温度との誤差)もほぼ同じである。このことから、従来のように、反応管２０３の内側に設置した熱電対１(内側設置_ＴＣ)で温度を検出した場合と比較して、例えば、基板処理工程において、待機温度から成膜温度への昇温工程、また昇温後の成膜温度で安定するまでの時間短縮が可能であるため、スループットの向上が期待できる。更に、設定温度(６００℃)収束時の温度もほぼ同じであることから、基板の品質の向上も期待できる。
【００６２】
次に、本発明に関わる基板処理装置の動作概要について説明する。なお、基板処理装置は、コントローラ２８０により制御されるものである。
【００６３】
所定枚数のウエハ２００が載置されたボート２１７が反応管２０３内に挿入され、シールキャップ２１９により、反応管２０３が気密に閉塞される。気密に閉塞された反応管２０３内では、ウエハ２００が加熱されて所定の温度に維持されると共に、処理ガスが反応管２０３内に供給され、ウエハ２００に加熱等の熱処理がなされる。
【００６４】
熱処理として、例えば、本実施形態における成膜処理では、処理室２０１内のウエハ２００に対してＨＣＤＳガスを供給する工程と、処理室２０１内からＨＣＤＳガス（残留ガス）を除去する工程と、処理室２０１内のウエハ２００に対してＮＨ３ガスを供給する工程と、処理室２０１内からＮＨ３ガス（残留ガス）を除去する工程と、を非同時に行うサイクルを所定回数（１回以上）行うことで、ウエハ２００上にＳｉＮ膜を形成する。処理条件は、例えば下記のとおりである。
ウエハ２００の温度：１００〜７００℃(好ましくは、２００〜６３０℃、本実施形態では、６００℃)
処理室内圧力：１〜４０００Ｐａ(好ましくは、１０〜１３３２Ｐａ)
ＨＣＤＳガス供給流量：１〜２０００ｓｃｃｍ(好ましくは、１〜５００ｓｃｃｍ)
ＮＨ３ガス供給流量：１００〜１００００ｓｃｃｍ
Ｎ２ガス供給流量：１００〜１００００ｓｃｃｍ
ＳｉＮ膜の膜厚：０．２〜１０ｎｍ
【００６５】
本明細書では、この成膜シーケンスを、便宜上、以下のように示すこともある。なお、以下の変形例や他の実施形態の説明においても、同様の表記を用いることとする。
【００６６】
（ＨＣＤＳ→ＮＨ３）×ｎ  ⇒  ＳｉＮ
【００６７】
また、本明細書において「基板」という言葉を用いた場合も、「ウエハ」という言葉を用いた場合と同義である。
【００６８】
（ウエハチャージおよびボートロード）
複数枚のウエハ２００がボート２１７に装填（ウエハチャージ）されると、ボート２１７は、ボートエレベータによって処理室２０１内に搬入（ボートロード）される。このとき、シールキャップ２１９は、Ｏリングを介して反応管２０３の下端を気密に閉塞（シール）した状態となる。
【００６９】
（圧力調整および温度調整）
処理室２０１内、すなわち、ウエハ２００が存在する空間が所定の圧力（真空度）となるように、真空ポンプ２４６によって真空に排気される。この際、処理室２０１内の圧力は、圧力センサ２４５で測定され、この測定された圧力情報に基づきＡＰＣバルブ２４４が、フィードバック制御される。真空ポンプ２４６は、少なくともウエハ２００に対する処理が終了するまでの間は常時作動させた状態を維持する。
【００７０】
また、処理室２０１内のウエハ２００が所定の温度となるように、ヒータ２０７によって加熱される。この際、処理室２０１が所定の温度分布となるように、温度センサ１が検出した温度情報に基づきヒータ２０７への通電具合がフィードバック制御される。ヒータ２０７による処理室２０１内の加熱は、少なくともウエハ２００に対する処理が終了するまでの間は継続して行われる。
【００７１】
また、回転機構２６７によるボート２１７およびウエハ２００の回転を開始する。回転機構２６７により、ボート２１７が回転されることで、ウエハ２００が回転される。回転機構２６７によるボート２１７およびウエハ２００の回転は、少なくとも、ウエハ２００に対する処理が終了するまでの間は継続して行われる。
【００７２】
（成膜処理）
処理室２０１の温度が予め設定された処理温度に安定すると、次の２つのステップ、すなわち、ステップ１〜２を順次実行する。
【００７３】
［ステップ１］
このステップでは、処理室２０１内のウエハ２００に対し、ＨＣＤＳガスを供給する。
【００７４】
バルブ３３０ｂ、３３０ｅを開き、ガス供給管３１０ｂ内へＨＣＤＳガスを流す。ＨＣＤＳガスは、ＭＦＣにより流量調整され、ノズル３５０ｂを介して処理室２０１内へ供給され、排気管１２０から排気される。このとき、ウエハ２に対してＨＣＤＳガスが供給されることとなる。このとき、同時にバルブ３３０ａおよび３３０ｃを開き、ガス供給管３１０ａおよび３１０ｃ内へＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスは、ＭＦＣにより流量調整され、ＨＣＤＳガスと一緒に処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。ウエハ２００に対してＨＣＤＳガスを供給することにより、ウエハ２００の最表面上に、第１の層として、シリコン（Ｓｉ）含有層が形成される。
【００７５】
第１の層が形成された後、バルブ３３０ｂを閉じ、ＨＣＤＳガスの供給を停止する。このとき、ＡＰＣバルブ２４４は開いたままとして、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留する未反応もしくは第１の層の形成に寄与した後のＨＣＤＳガスを処理室２０１内から排出する。このとき、バルブ３３０ａおよび３３０ｃを開いたままとして、Ｎ２ガスの処理室２０１内への供給を維持する。Ｎ２ガスはパージガスとして作用し、これにより、処理室２０１内に残留するガスを処理室２０１内から排出する効果を高めることができる。
【００７６】
このとき、処理室２０１内に残留するガスを完全に排出しなくてもよく、処理室２０１内を完全にパージしなくてもよい。処理室１８内に残留するガスが微量であれば、その後に行われるステップ２において悪影響が生じることはない。処理室２０１内へ供給するＮ２ガスの流量も大流量とする必要はなく、例えば、反応管２０３（処理室２０１）の容積と同程度の量のＮ２ガスを供給することで、ステップ２において悪影響が生じない程度のパージを行うことができる。このように、処理室２０１内を完全にパージしないことで、パージ時間を短縮し、スループットを向上させることができる。Ｎ２ガスの消費も必要最小限に抑えることが可能となる。
【００７７】
［ステップ２］
ステップ１が終了した後、処理室２０１内のウエハ２００、すなわち、ウエハ２００上に形成された第１の層に対してＮＨ３ガスを供給する。ＮＨ３ガスは熱で活性化されてウエハ２に対して供給されることとなる。
【００７８】
このステップでは、バルブ３３０ａ、３３０ｄの開閉制御を、ステップ１におけるバルブ３３０ｂ、３３０ｅの開閉制御と同様の手順で行う。ＮＨ３ガスは、ＭＦＣにより流量調整され、ノズル３５０ａを介して処理室２０１内へ供給され、排気管２３２から排気される。このとき、ウエハ２００に対してＮＨ３ガスが供給されることとなる。ウエハ２００に対して供給されたＮＨ３ガスは、ステップ１でウエハ２００上に形成された第１の層、すなわちＳｉ含有層の少なくとも一部と反応する。これにより第１の層は、ノンプラズマで熱的に窒化され、ＳｉおよびＮを含む第２の層、すなわち、シリコン窒化層（ＳｉＮ層）へと変化させられる（改質される）。なお、このとき、プラズマ励起させたＮＨ３ガスをウエハ２に対して供給し、第１の層をプラズマ窒化することで、第１の層を第２の層（ＳｉＮ層）へ変化させるようにしてもよい。
【００７９】
第２の層が形成された後、バルブ３３０ａ、３３０ｄを閉じ、ＮＨ３ガスの供給を停止する。そして、ステップ１と同様の処理手順により、処理室２０１内に残留する未反応もしくは第２の層の形成に寄与した後のＮＨ３ガスや反応副生成物を処理室２０１内から排出する。このとき、処理室２０１内に残留するガス等を完全に排出しなくてもよい点は、ステップ１と同様である。
【００８０】
（所定回数実施）
上述した２つのステップを非同時に、すなわち、同期させることなく行うサイクルを所定回数（ｎ回）行うことにより、ウエハ２００上に、所定組成および所定膜厚のＳｉＮ膜を形成することができる。なお、上述のサイクルは複数回繰り返すのが好ましい。すなわち、上述のサイクルを１回行う際に形成される第２の層（ＳｉＮ層）の厚さを所定の膜厚よりも小さくし、第２の層（ＳｉＮ層）を積層することで形成されるＳｉＮ膜の膜厚が所定の膜厚になるまで、上述のサイクルを複数回繰り返すのが好ましい。
【００８１】
（パージおよび大気圧復帰）
成膜処理が完了した後、バルブ３１０ｅおよび３１０ｆを開き、ガス供給管３１０ｂおよび３１０ｃからＮ２ガスを処理室２０１内へ供給し、排気管２３２から排気する。Ｎ２ガスはパージガスとして作用する。これにより、処理室２０１内がパージされ、処理室２０１内に残留するガスや反応副生成物が処理室２０１内から除去される（パージ）。その後、処理室２０１内の雰囲気が不活性ガスに置換され（不活性ガス置換）、処理室２０１内の圧力が常圧に復帰される（大気圧復帰）。
【００８２】
（ボートアンロードおよびウエハディスチャージ）
ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９が下降され、反応管２０３の下端が開口される。そして、処理済のウエハ２００が、ボート２１７に支持された状態で、反応管２０３の下端から反応管２０３の外部に搬出される（ボートアンロード）。処理済のウエハ２００は、ボート２１７より取出される（ウエハディスチャージ）。
【００８３】
本実施の形態(第１の実施形態)によれば、以下の(ａ)〜(ｉ)に記載の効果のうち少なくとも一つ以上の効果を奏する。
【００８４】
(ａ)本実施の形態(第１の実施形態)によれば、熱電対を反応管の外側に配置することで、成膜影響による熱電対破損や熱電対起因のパーティクル発生はない。例えば、成膜が行われる処理室に熱電対(制御用ＴＣ)が設置されていたため、熱電対(ＴＣ)を保護する保護管に成膜されることで、保護管が破損し、パーティクルの発生源になることがない。また、例えば、反応管内が真空・大気を繰り返すことで熱電対(制御用ＴＣ)が動くことで反応
管やボートに接触することでのパーティクル発生源となることがない。
【００８５】
(ｂ)本実施の形態(第１の実施形態)によれば、熱電対測温点を保護部材でカバーする為、炉口部だけでなく、熱電対を複数の部分で保持できる。これにより、ある程度 (例えば、３００Ｇａｌ相当) の地震が起きても耐えられ、熱電対の破損の恐れが無い。
【００８６】
(ｃ) 本実施の形態(第１の実施形態)によれば、反応管に熱電対を固定する固定治具を設け、熱電対測温点を吊り下げ構造でカバーすることにより、熱膨張による素線の伸び方向は地面方向に限定されるため、断線する確率が低減される。
【００８７】
(ｄ)本実施の形態(第１の実施形態)によれば、本実施の形態(第１の実施形態)によれば、熱電対を反応管の外側に配置するだけでなく、更に、従来の制御用ＴＣ(Ｌ型カスケード熱電対)にあった石英保護管で測温部を覆わずに、アルミナ絶縁管のみとした。これにより、熱電対の反応(温度検出部の精度)が向上し、基板(ウエハ)の温度特性と同様の温度特性を取得できるので、温度制御機能が向上する。
【００８８】
(ｅ)本実施の形態(第１の実施形態)によれば、保護部材は、熱電対測温点を石英製の保護部材で覆う際、少なくとも断熱材を保護部材の少なくとも下部に設けるよう構成されるので、冷却媒体の流入による熱電対１の誤検知を抑制できるので、温度制御機能の低下を抑えられる。
【００８９】
(ｆ)本実施の形態(第１の実施形態)によれば、熱電対を反応管の内側から外側に移すことにより、熱電対の測温点がヒータ素線に近づくため昇降温の特性を変更することができ、温度安定までの時間を短縮することができる。これにより、基板の温度を目標温度に短時間で近づけることができ、スループットの向上が図れる。
【００９０】
(ｇ)本実施の形態(第１の実施形態)によれば、熱電対を反応管の内側から外側に移すことにより、熱電対の測温点がヒータ素線に近づくため昇降温の特性を改善することができ、温度安定時の温度を設定温度に近づけることができる。これにより、基板の温度分布を所望の温度分布に近づけることができ、基板品質の向上が図れる。
【００９１】
(ｈ)本実施の形態(第１の実施形態)によれば、ガス供給エリアとガス排気エリアとを処理室の外側に形成することにより、処理室にガスを供給するガス供給媒体としてのノズルを設置する必要がないため、基板のエッジと反応管内壁との間隔を短くすることができ、また、反応管の容積を従来の反応管よりも大幅に小さくすることが可能となる。これにより、ウエハのエッジと反応管内壁との間の間隙から処理ガスが流れることを抑制することができ、基板間に十分な量の処理ガスを供給でき、処理ガスの置換効率を向上させることが可能となる。
【００９２】
(ｉ)本実施の形態(第１の実施形態)によれば、供給バッファエリアおよび排気バッファエリアに内壁を形成することにより、ガス供給エリアとガス排気エリアとを処理室の外側に形成することによる反応管の強度の低下を補うことができる。これにより、反応管の容積を小さくしつつも反応管の破損のリスクを低下させることができる。
【００９３】
＜本発明の第２の実施形態＞
次に、図１４及び図１５を用いて第２の実施形態について説明する。尚、第２の実施形態と第１の実施形態とでは、熱電対１の基本構成は同じであるので、熱電対１及びカバー２の構成が第１の実施形態と異なる構成に関して説明する。
【００９４】
図１４に示す熱電対１は、緩衝部としてのスペーサー１８(１８ａ、１８ｂ、１８ｃ)を設けた構成であり、その他の構成は、第１の実施形態で説明した熱電対１と同じ構成である。よって、緩衝部１８に関連しない熱電対の構成の詳細説明は省略する。
【００９５】
つまり、第２の実施形態で使用される温度検出部としての熱電対１は、反応管２０３内の温度を測定する測温部１１(１６)と、測温部１１(１６)を構成する素線１４が内部に設けられる本体部１２と、温度検出部の下部で本体部１２に接続され、素線１４を保護する保護部１３と、素線１４に接続され、測温部１１(１６)で測定される温度を取得する取得部１５を有する構成になっている。本体部１２の少なくとも一部には緩衝部１８が設けられ、熱電対１(本体部１２)が反応管２０３の外側に緩衝部１８(１８ａ、１８ｂ)を介して反応管２０３と接触した状態で取り付け可能に構成されている。また、緩衝部１８は、反応管２０３の側面に沿って測温部１１(１６)近傍、及び本体部１２と保護部１３の境界にそれぞれ設けられるよう構成されている。
【００９６】
図１４に示すように、緩衝部１８(１８ａ)は、断熱部材であるアルミナスリーブを本体部１２の周囲に複数回巻くことで固定した構成である。また、緩衝部１８(１８ｂ)は、アルミナ板であり、後述するカバー２を反応管２０３に固定されるときに、本体部１２と反応管２０３の間に挟み込まれるよう構成されている。また、緩衝部１８(１８ｃ)は、中空で円筒状のアルミナ絶縁管であり、本体部１２の周囲を覆うように設けられている。
【００９７】
このように、測温部１１近傍と本体部１２と保護部１３の境界にそれぞれ緩衝部１８が設けられ、本体部１２が緩衝部１８を介して反応管２０３に本体部１２が接触することにより、測温部１１が反応管２０３に近接した位置で固定されるため、温度制御性能を確保できる。つまり、スペーサー１８によって熱電対１の測温部１１(１６)を反応管２０３に接触させることで、ゾーン間の温度バラツキ、昇温特性のバラツキが小さくなり、結果として、ウエハ２００の温度制御が向上する。一方、熱電対１の保護管１３がスペーサー１８によって反応管２０３との適切なクリアランスが保たれることで、保護管１３へのストレス緩和が図られている。従い、保護管１３の破損のリスクが低減される。
【００９８】
また、緩衝部１８(１８ａ)は、測温部１１近傍に径１０ｍｍ程度になるまで巻くことで、熱電対１の固定に寄与している。一方、緩衝部１８(１８ｃ)は径１０ｍｍであり、隣接する本体部１２の径(４ｍｍ)、隣接する保護管１３の径(８ｍｍ)よりも大きい径にすることで、反応管２０３と保護管１３とのクリアランスの適切な調整に寄与している。ここで、緩衝部１８(１８ａ)は、緩衝部１８(１８ｃ)と同様に本体部１２を囲うように設けられてもよい。そして、本実施形態において、緩衝部１８(１８ｂ)は、細長い板状に形成されており、幅８ｍｍ 長さ３０ｍｍ、厚み４ｍｍの板で、材質はアルミナである。後述するカバー２に設けられた空間に適切なクリアランスで設けられるよう構成されている。尚、本実施形態において、緩衝部１８(１８ｂ、１８ｃ)は、例えば、アルミナセメント１７等の接着剤により、本体部１２に取り付けられ(固着され)、一体となっている。
【００９９】
図１５に示すように、第２の実施形態で用いられるカバー２は、第１の実施形態で用いられるカバー２を拡大した形態である。第１の実施形態で用いられるカバー２と異なり、熱電対１の測温部１１を覆うだけでなく、反応管２０３の全体を覆うように構成されている。以後、第２の実施形態で用いられるカバー２を全体カバーと称する場合がある。
【０１００】
カバー２は、反応管２０３に沿って基板処理領域を少なくとも覆う(囲う)ように設けられ、複数の独立した加熱する加熱領域(Ｕゾーン、ＣＵゾーン、ＣＬゾーン、Ｌゾーン)を有する加熱部としてのヒータ２０７は、カバー２は、反応管２０３に沿って少なくとも一つの加熱領域(ＣＵゾーン、ＣＬゾーン)を覆うように設けられる。
【０１０１】
カバー２は、頂上部としての先端部分３２が板状のもので蓋がされている。この板状のものが、例えば、溶接により、カバー２に取り付けられ、一体となっている。図１５に示すように、カバー２は、断面図に示す空間部３１が設けられる。この空間部３１に熱電対１を配置でき、熱電対１の近傍に設けられたスペーサー１８(１８ａ)の断面面積が、この空間部３１の断面積と同じ程度に設定されており、スペーサー１８(１８ａ)が隙間なく設けられるため、熱電対１が反応管２０３に接触するように固定されている。更に、熱電対１の測温部１１(１６)が内蔵された本体部１２には、スペーサー１８ｂが予めアルミナセメント等の接着剤で固着されており、このスペーサー１８ｂ及び本体部１２の断面面積が空間部３１に所定のクリアランスで設けられ、カバー２の押圧により熱電対１が破損することが無い。また、スペーサー１８ｂを介して反応管２０３に熱電対１(特に測温部１１(１６)を内部に設けた本体部１２)が接触されている。
【０１０２】
この全体カバー２の反応管２０３への固定は、第１の実施形態で既に説明したように、反応管２０３の外側に予め用意されたピン２３があり、カバー２にも予めピン２３へ引っかけるように穴(固定穴)が用意されている。ここで、ピン２３は石英製である。具体的には、ピン２３及びカバー２に設けられた固定穴はそれぞれ４つあり、それぞれピン２３に固定穴を引っ掛けて４か所で固定するように構成されている。
【０１０３】
これら４つのピン２３及びカバー２に設けられた固定穴の位置は、空間部３１に配置される測温部１１の数には寄らず、カバー２全体で予め設計された４か所で固定されるよう構成されている。また、この全体カバー２の先端部分３２は、反応管２０３の頂上部２０３ａと同じ高さに設計されている。一方、全体カバー２の上端部分から下端部分は、少なくとも基板処理領域を含むように設計されている。
【０１０４】
このように、第１実施形態のカバー２を第２実施形態の全体カバー２に設計変更することにより、カバー２に対向して配置されているヒータ２０７を冷却する冷却媒体を供給しても、熱電対１の本体部１２に冷却媒体が直接噴射されないように構成されるので、温度特性への影響を抑制することができる。
【０１０５】
第１の実施形態における熱電対１と同様に本体部１２(熱電対１)の下部に、保護管１３(例えば、石英製)が取り付けられている。また、この保護管１３構成は、同じであるため、ここでは、異なる部分について詳細説明する。ここで、図２２及び図２３に第２実施形態における絶縁管１２下部に取り付けられる保護管１３の詳細図を示す。
【０１０６】
保護管１３に白金(Ｐｔ)線２７を通すための複数の開口部が設けられ、更に、本体部１２に緩衝部１８ｃを取り付ける際の隙間に白金(Ｐｔ)線２７を通す。例えば、図２３に示すように、本体部１２と緩衝部１８ｃの隙間に４本の白金(Ｐｔ)２７−１、２７−２、２７−３、２７−４を通し、開口部に装着された固定部２６内に設けられる白金２７を通す開口路からこれらの白金２７を取出して、白金(Ｐｔ)線２７を結ぶことにより、本体部１２と保護管１３が固定される。また、固定部２６は、アルミナ製で本体部１２に接着剤等で固定される。本体部１２も固定部２６もアルミナ製であるため、これらの接着にはアルミナセメント１７を使用する。但し、アルミナ製の本体部１２(固定部２６含む)と石英製の保護管１３を接続するには、石英とアルミナ絶縁管を接着しないで、白金２７により縛る構造にしている。これにより、アルミナの熱膨張を拘束しない構造としている。
【０１０７】
尚、白金２７は径φ０．３ｍｍで接着剤が乾く前の状態で図２３に示す隙間を通すことができ、緩衝部１８ｃと本体部１２の間は隙間なく接着剤で固められる(埋められる)。一方、図２３に示すように白金２７を保護管１３と本体部１２の間の隙間を通すことができる。また、図２３に示すように固定部２６を本体部１２に固定することにより、保護管１３と本体部１２の固定に寄与するように構成されている。
【０１０８】
このように、保護管１３（熱膨張が小）と絶縁管１２及びアルミナセメント１７（熱膨張が大）の熱膨張差に起因した応力により、保護管１３が破損することがあるため、アルミナセメント１７等の接着剤を開口部から埋め込むことを止め、白金２７線で固定することにより、材質の熱膨張の差による保護管１３の破損を防止できる。
【０１０９】
本実施の形態によれば、上述した第１の実施形態における効果、及び以下の(ｊ)〜(ｎ)に記載の効果のうち少なくとも一つ以上の効果を奏する。
【０１１０】
(ｊ) 本実施の形態によれば、反応管内の温度を測定する測温部が内部に設けられる本体部を少なくとも有する熱電対が、本体部の少なくとも一部には、緩衝部が設けられ、該緩衝部を介して反応管と接触した状態で、測温部は反応管の外側に固定されるので、ある程度の地震が起きても耐えられ、また、振動にも耐えられるので、熱電対の破損の恐れが無い。
【０１１１】
(ｋ) 本実施の形態によれば、測温部を内蔵した本体部が、断熱部材を介して直接反応管に接触した状態で温度を検知するように構成されているので、温度応答性が向上する。更に、温度測定の繰返しが可能となるため、温度再現性が向上する。
【０１１２】
(ｌ)本実施の形態によれば、複数の測温部を備えた熱電対に対してピン及び固定穴が４つで済むので、第１実施形態に比べ、石製製の部材(反応管及びカバー)の加工が簡単化することができ、低コストで、熱電対を確実に固定することができる。
【０１１３】
(ｍ)本実施の形態によれば、反応管の側面に固定されている熱電対に対して覆い、冷却媒体が熱電対(本体部、あるいは温測部)に直に噴射されないため構造であるため、反応管内の温度誤検知を抑制することができ、温度制御性能を維持できる。
【０１１４】
(ｎ) 本実施の形態によれば、保護管（膨張 小）と絶縁管＆接着材（膨張 大）の熱膨張差に起因した応力による保護管(特に、Ｌ字部分の石英)の破損を防止することができる。
【０１１５】
＜本発明の第３の実施形態＞
図１６に反応管天井部の温度制御用の熱電対１を示す。図１６に示すように、第３の実施形態における熱電対１は、反応管天井部の温度制御用の測温点としての測温部２１が設けられる天井用熱電対１ａ(以後、熱電対１ａと称することもある)と、反応管側壁部の温度制御用の側壁用熱電対１ｂ(以後、熱電対１ｂと称することもある)と、熱電対１ａと熱電対１ｂとを繋ぐ接続部１ｃとを少なくとも含む構成である。
【０１１６】
つまり、第３の実施形態で用いられる温度検出部としての熱電対１は、反応管天井の温度を測定する第１測温部を有し、反応管天井に設けられる第１本体部としての熱電対１ａと、反応管の側面に設けられる第２本体部としての熱電対１ｂと、第１本体部と第２本体部を接続する接続部１ｃと、を備え、第１測温部２１が前記反応管天井の中心位置に固定されるよう構成されている。
【０１１７】
また、第３の実施形態で用いられる熱電対１を備えた基板処理装置は、反応管２０３内を加熱する加熱部としての天井ヒータ３４と、加熱部３４と該加熱部３４に対向する第１本体部との間に設けられ、第１本体部を貫通する空間を有し、反応管の天井部に固定される天井カバーとしてのカバー２を有する構成されている。更に、第１本体部に設けられた突部としてのピン２４(以後、位置決めピンともいう)を天井カバー２に設けられた開口部に装填することにより、第１測温部が天井カバー２の中心位置に固定されるよう構成されている。
【０１１８】
図１６に示すように、第３の実施形態における熱電対１は、反応管側壁部の温度制御用の熱電対１ｂを延長し、反応管の外側に沿って屈曲し、反応管天井部に測温点２１が配置されている。従い、天井部以外は、第１実施形態及び第２実施形態と大凡同じであるため、以後、詳細な説明は省略し、異なる部分について説明する。例えば、熱電対１ｂは、測温部１１を設ける位置が異なるだけで第２の実施形態と同様の構成であるため、詳細な説明は省略する。また、第２実施形態と異なり、熱電対１ｂの測温部１１ｂを設けない構成としてもよい。
【０１１９】
図１６に示すように、測温部２１は、第１実施形態及び第２実施形態と同様に少なくとも熱電対１の先端に設けられている。従い、熱電対１ａは、少なくとも本体部１２ａを有し、該本体部１２ａ内にそれぞれ設けられる開口部を熱電対素線１４が通されている。    
【０１２０】
また、熱電対１ａは、ピン２４が配置されている。反応管２０３の天井部を覆う天井カバー２には、このピン２４で固定するための開口部としての固定穴が設けられており、このピン２４と固定穴で熱電対１が位置決めされる。このとき、測温部２１は、反応管２０３の中心であると共に、天井カバー２の中心部に配置されるように構成される。
【０１２１】
接続部１ｃは、熱電対１ａの素線１４の伸びを吸収するため本体部１２を設けていない。また、接続部１ｃは、熱電対素線１４を絶縁部材(絶縁スリーブ)であるアルミナスリーブ２５で巻いたものである。尚、この接続部１ｃを石英管等で囲う構成としてもよい。
【０１２２】
図１７Ａに反応管天井部の温度制御用の熱電対１を覆う天井カバーとしてのカバー２を示す。ピン２４に固定するための固定穴が設けられている。また、全体カバーと同様に、熱電対１を通すための空間部３１と先端部分３２の蓋が設けられている。また、天井カバー２を固定するための固定穴が４つ第１実施形態及び第２実施形態のカバー２と同様に設けられている。
【０１２３】
図１７Ｂに示すように反応管天井部に熱電対１(本体部１２)が直接接触するように構成されている。また、開口部に合うよう反応管天井部にも固定用の穴が設けられ、ねじ止めされている様子が分かる。ここで、反応管２０３の構造上、天井部が厚く構成されているので、反応管２０３に穴が設けられているが温度特性に影響はない。
【０１２４】
図１８に示すように、第３の実施形態における全体カバー２は、第２実施形態の全体カバー２と大きさや空間部３１を設ける等、構成は同じである。ここでは、第２実施形態の全体カバー２と異なる点について説明する。
【０１２５】
空間部３１は、熱電対１の本体部１２を通すための通し穴を構成するための絞り部３３が設けられている。この絞り部３３は、全体カバー２の全長に亘って設けられており、この通し穴は、本体部１２とほぼ同じ径であり、反応管２０３に全体カバー２を固定することにより、熱電対１も位置決めされるようになっている。
【０１２６】
本実施の形態によれば、天井部の熱電対１が反応管２０３に接触するように構成されている状態と側壁に熱電対１が反応管２０３に緩衝部１８ｂを介して接触するように構成されている状態を同じにするように、緩衝部１８ｂの厚さは決定されるように構成してもよい。例えば、図２３に示すように、天井部の反応管２０３の厚さと、反応管２０３の側壁に緩衝部１８ｂを加えた厚さが同じになるよう構成されている。これにより、反応管２０３の天井部に設けられた熱電対１と側壁に設けられた熱電対１が同等レベルの温度検出が可能なように工夫している。また、このような厚さは、緩衝部１８ｂの材質により適宜変更可能である。
【０１２７】
本実施の形態によれば、上述した第１の実施形態及び第２の実施形態における効果、及び以下の(ｏ)〜(ｑ)に記載の効果のうち少なくとも一つ以上の効果を奏する。
【０１２８】
(ｏ)本実施の形態によれば、熱電対１ａにピン２４が設けられ、天井カバー２にピン２４を通すための固定穴が設けられ、反応管２０３の天井部にねじ止め用の固定穴が設けられ、熱電対１ａのピン２４が天井カバー２の固定穴と結合することにより位置決めされ、ねじで天井カバー２を反応管２０３に固定することにより、熱電対１ａが固定されている。このような構成をしているので、ある程度の地震が起きても耐えられるので、熱電対１の破損の恐れが無い。
【０１２９】
(ｐ)本実施の形態によれば、熱電対１ａのピン２４が天井カバー２の固定穴と結合することにより位置決めされることにより、熱電対１ａの測温点２１が、反応管２０３の中心部の位置に反応管２０３に接触した状態で固定されるように構成されている。このように構成しているので、反応管２０３内のウエハ２００の中心温度を高精度に検出することができる。
【０１３０】
(ｑ)本実施の形態によれば、熱電対１ａのピン２４が天井カバー２の固定穴と結合することにより位置決めされることにより、熱電対１ａの測温点２１が、天井カバー２の中心に配置されるように構成されている。これにより、冷却媒体が熱電対１ａに直に噴射されない構造であるため、反応管２０３内の温度誤検知を抑制することができる。
【０１３１】
＜本発明の第４の実施形態＞
図１９に、第３実施形態と第２実施形態(第１実施形態)で用いられる熱電対の使用例を示す。
【０１３２】
図１９は、第２実施形態及び第３実施形態で用いられる熱電対１を反応管２０３に３本取り付けた状態を示したものである。両端の熱電対１は、第２実施形態で用いられる熱電対１であり、真ん中の熱電対１は、第３実施形態で用いられる熱電対１であり、反応管２０３から延長して反応管２０３の天井部に測温部２１を設けている。尚、図示していない保護部１３等の構成についても第１実施形態乃至第３実施形態において同様に同じである。
【０１３３】
つまり、第４の実施形態における基板処理装置は、複数枚の基板を保持するボート２１７を収容する反応管２０３と、複数の独立した加熱する加熱領域(Ｕゾーン、ＵＬゾーン、ＣＬゾーン、Ｌゾーン)に対向する位置に配置された基板を加熱する第１加熱部と、反応管２０３の天井部に設けられ、Ｕゾーンに対向する位置に配置された基板を加熱する第２加熱部と、反応管２０３の側壁に設けられ、第１加熱部に対向する位置の温度を検出する第１熱電対と、反応管２０３の天井部に設けられる第１本体部１ａと、反応管２０３の側面に設けられる第２本体部１ｂと、第１本体部１ａと第２本体部１ｂを接続する接続部（１ｃ）と、を備えた第２熱電対と、反応管２０３の側壁に第１熱電対及び第２本体部を固定する全体カバー２と、反応管２０３の天井部に第１本体部を固定する天井カバー２と、第１熱電対及び第２熱電対で検出される温度に基づき、少なくとも第１加熱部と第２加熱部を制御して反応管２０３内の温度を所定の温度に保持するよう制御する制御部と、を有する構成である。
【０１３４】
また、第１本体部１ｂは、反応管２０３内の温度を測定する第１測温部２１を有し、第１本体部１ｂに設けられた突部を天井カバー２に設けられた開口部に装填することにより、第１測温部が反応管２０３の天井部の中心位置に固定され、第２加熱部により加熱される基板の中心温度を測定するよう構成されている。例えば、図１９Ａに示すように、反応管２０３の天井部の中心、且つ、カバー２固定用の４つ穴の中心に測温点２１が配置されるよう固定されている。これにより、少なくとも反応管２０３内の一番上のウエハ２００中心部の温度を検出することができる。
【０１３５】
図１９Ａは、２本の第２実施形態で用いられる熱電対１は、測温部１１(１６)の高さ位置を変えて設けられる。例えば、それぞれＵゾーン、ＵＬゾーン、ＣＬゾーン、Ｌゾーンの温度を検出するための位置に配置されている。それぞれの熱電対１は、スペーサー１８を介して反応管２０３と接触した状態で固定されるように構成されている。これにより、測温部１１(１６)は、反応管２０３に非常に近接した状態で固定されるよう構成される。従い、反応管内の温度検出を高精度に検出することができる。後述する全体カバー２でこれら測温部１１(１６)は覆われるよう構成される。
【０１３６】
図１９Ｂに示されるように、第２実施形態で用いられる全体カバー２と第３実施形態で用いられる全体カバー２は、固定穴の位置(それに伴う反応管２０３に設けられるピン２３の位置)が異なっている。それは、片面配列にするとピン２３間の距離が狭くなり、作業の効率が悪くなるためである。また、段違いにすることで、第２実施形態で用いられる全体カバー２と第３実施形態で用いられる全体カバー２の間で取り付け間違い防止の効果もある。
【０１３７】
また、全体カバー２は、少なくとも基板処理領域(ボート２１７で製品用のウエハ２００が装填されている領域)の全領域を覆うように反応管２０３に取り付けられるように構成される。また、全体カバー２は、反応管２０３に沿って基板処理領域を少なくとも覆うように設けられると共に、少なくとも複数の独立した加熱する加熱領域(Ｕゾーン、ＣＵゾーン、ＣＬゾーン、Ｌゾーン)に対向して反応管２０３を覆うように設けられる。
【０１３８】
一方、第１実施形態で用いられるカバー２の場合は、ゾーン毎に必要であり、作業に時間がかかる。本実施の形態によれば、全体カバー２のピン２３の数は４個で固定である。この全体カバー２により、１本の熱電対に対して１つの全体カバー２で済み、作業性の向上に寄与する。
【０１３９】
図２０に本実施形態における複数の熱電対１を利用した熱処理炉を示す。本実施形態において、反応管２０３の上部に天井ヒータ３４を設け、ボート２１７のウエハ２００の中心部を加熱するようにしている。また、熱電対を反応管２０３天井部の外へ配置する。尚、他の２本の熱電対１は重複しているため１本しかないように見えているだけである。
【０１４０】
更に、本実施形態における温度制御システムは、反応管２０３の天井部に、反応管２０３内の温度を測定する第１測温部と、加熱領域(Ｕゾーン、ＣＵゾーン、ＣＬゾーン、Ｌゾーン)に対向する位置に反応管２０３内の温度を測定する第２測温部をそれぞれ有し、第１測温部及び第２測温部で検出される温度に基づき、少なくとも第１加熱部と第２加熱部を制御して反応管２０３内の温度を所定の温度に保持するよう構成されている。
【０１４１】
また、加熱領域の内、Ｕゾーンの温度制御は、第１測温部でＵゾーンに配置される基板(若しくは、ボート２１７の最頂部に保持された基板)の中心の温度を検出し、第２測温部でＵゾーンに配置される基板の端部から温度を検出し、少なくとも第１測温部及び第２測温部で検出された温度差が所定範囲になるよう第１加熱部及び第２加熱部を制御して少なくともＵゾーンに配置される基板の温度を所定温度に保持するよう構成されている。このように、ボート２１７の最頂部に保持された基板の温度制御を行うよう構成されているので、基板温度の面内均一性及び基板温度の面間均一性の向上が図られている。また、反応管天井は、石英が厚い為熱容量が大きいので温まりにくく温度制御が難しかったが、第１測温部を反応管天井に設け、温度をモニタしているので、Ｕゾーンの温度制御性能の向上が図られている。
【０１４２】
図９に示す熱処理炉と異なる構成は、反応管２０３の上方に天井ヒータ３４を設け、反応管２０３の天井部に熱電対１ａを設けたことである。それ以外は、図９とほぼ同じ構成であるため、詳細な説明は省略する。天井ヒータ３４が設けられる部分は、ＳｕｂＵゾーンとして、Ｕゾーンの加熱を補助する。具体的には、天井ヒータ３４は、ボート２１７の上側に載置されたウエハ２００を加熱するよう構成されている。ここで、熱電対１ａの測温部２１は、ＳｕｂＵゾーンの温度を検出する温度検出部として機能する。尚、熱電対１ａの測温部２１は、直接的には反応管の天井部の温度をモニタしているので、本実施の形態においては、Ｕゾーンに対向する位置にボート２１７の一番上側に載置されたウエハ２００を配置しているが、特に、この形態に限定されず、ボート２１７の一番上側に載置されたウエハ２００がＣＵゾーンであってもよい。
【０１４３】
ここで、Ｕゾーンの温度を検出する熱電対１(測温部１１)、及びヒータ熱電対２４を反応管２０３内のボート２０７の一番上に載置されているウエハ２００の高さに設定する。尚、高さを厳密に一致させる必要はなく数ｃｍ程度のずれは特に問題はない。更に、Ｕゾーンの温度を検出する熱電対１(測温部１１)、及びヒータ熱電対２４を反応管の天井部の高さに設定してもよい。それは、反応管天井は、他の部位よりも石英が厚くなっているので、この温度制御の向上が、ウェーハの温度制御性を向上に寄与するためである。尚、ボート２０７の一番上に載置されているウエハ２００の高さから反応管の天井部の高さの間の所定の高さであってもよい。
【０１４４】
反応管２０３の上部ウエハ２００は加熱時に周辺部が温まった後、中心部が温まるため、温度制御性能の向上が困難であったため、本実施の形態において、図２０に示すように、天井ヒータ３４を設け、反応室側壁用の熱電対１を延長し、反応室２０３の外側に沿って屈曲した構成の天井用熱電対１ａの測温点２１が、反応管２０３の天井部の中心部付近に配置されるよう構成した。
【０１４５】
更に、側壁用熱電対１と同様に天井カバー２を配置し、天井カバー２を位置決めピン２４で反応室２０３天井部に固定した。これにより、ウエハ２００の周辺部の温度を検出する測温部１１と中心部の温度を検出する測温部２１の検出温度の挙動が類似し、ウエハ２００の周辺部と中心部の温度差が目標温度に達するまでの温度リカバリー時間を短縮することが可能となる。
【０１４６】
このように、ボート２１７の一番上に載置されたウエハ２００について、ヒータ２０７によるウエハ２００の周辺からの加熱と天井ヒータ３４によるウエハ２００の表面からの加熱を行うことにより、ウエハ２００の表面温度の均一性を向上させることができる。
【０１４７】
特に、図２０に示すように、ボート２１７の一番上に載置されたウエハ２００を温度制御対象にして面内均一性を向上させることで、基板処理領域に載置されたウエハ２００の表面温度の面内均一性の向上を図っている。
【０１４８】
尚、図示しないが、ボート２１７の下部にヒータを設け、反応管２０３の下端側からウエハ２００の中心部を加熱するようにしてもよい。但し、この場合、ボート２１７の下部にも温度検出手段が必要となる。更に、図示しないボート下部にヒータを設け、ボート２１７の一番下に載置されたウエハ２００を温度制御対象にして面内均一性を向上させることで、ウエハ２００の表面温度の面内均一性の向上だけでなく、ウエハ２００の温度の面間均一性の向上を図ることができる。
【０１４９】
本実施の形態によれば、上述した第１の実施形態乃至第３の実施形態における効果、及び以下の(ｒ)〜(ｓ)に記載の効果のうち少なくとも一つ以上の効果を奏する。
【０１５０】
(ｒ)本実施の形態によれば、反応管の側壁に設けられる熱電対と、反応管の天井部に設けられる該熱電対と同等の温度検出感度を持った熱電対をそれぞれ反応管に接触した状態で固定するよう構成されている。このように、熱電対をウエハの周辺部と中心部の温度を検出する位置に配置することで、ウエハ面内温度の均一性の向上及び所定温度に収束するリカバリー時間の短縮を図ることができる。
【０１５１】
(ｓ)本実施の形態によれば、Ｕゾーンの加熱をヒータと天井ヒータの両方で行うようにしている。このように、ボートの上側ウエハの周辺部と中心部を加熱することで、ウエハの温度の面内均一性の向上を図ることができる。また、熱電対をウエハの周辺部と中心部の位置に配置することで、ウエハ面内温度のリカバリー時間を短縮し、生産性の向上を図ることが可能となる。
【０１５２】
＜本発明の他の実施形態＞
図１２に示すように、反応管２０３が大きいタイプに関しても、第１固定治具としてのカバー２及びピン２３を用意することにより、同様に熱電対１を反応管２０３の外側に固定することができる。この場合(ウエハ処理枚数が１００枚以上と多い場合)、ウエハ２００の昇温速度は遅くなるため断熱材３の厚みや材質を変えるなどして断熱効果を調整し、熱電対(制御用ＴＣ)１の昇温速度を調整する必要がある。ヒータ２０７の昇温特性が低くかったり、二重管構造など処理室２０１の加熱物が多いほど断熱材３を厚くしたり、断熱効果の高い材質にしたりすることで熱電対(制御用ＴＣ)１の昇温速度を遅くする必要がある。
【０１５３】
従来のように、熱電対(制御用ＴＣ)１、例えば、二重反応管構造のインナーチューブとアウターチューブの間に熱電対を配した場合、熱電対を保護する為の石英管にも同様に成膜されるため、膜厚で石英保護管が割れる危険がある。また、擦れなどでパーティクルの原因になることが懸念される。インナーチューブと熱電対の間に断熱材を設ける場合、本実施形態における熱電対(制御用ＴＣ)１同様に、熱電対の挙動をウエハ温度挙動に合わせることが可能であるが、処理室２０１に設置する為、プロセスに影響がなくウエハ温度の挙動に合うような断熱材３を選定する必要があり、コスト面ＵＰの要因となる。
【０１５４】
本実施の形態(他の実施形態)によれば、上述した第１の実施形態乃至第４実施形態における効果、及び以下の(１)〜(３)に記載の効果のうち少なくとも一つ以上の効果を奏する。
【０１５５】
(１) 本実施の形態(他の実施形態)によれば、反応管２０３が大きいタイプ(ウエハ処理枚数が１００枚以上)であっても、第１の実施形態における熱電対(制御用ＴＣ)１を (反応管２０３に該当する) アウターチューブの外側に設けることができる。
【０１５６】
(２) 本実施の形態(他の実施形態)によれば、第１測温部(又は第２測温部)は、断熱材を介して保護部材で覆うよう構成されているので、断熱材により断熱効果を調整することができる。このような構成であるので、ヒータの影響を抑えつつウエハの昇温速度に熱電対で検出される温度の特性を合わせることができる。
【０１５７】
(３)本実施の形態(他の実施形態)によれば、断熱材の厚さ調整が必要な場合でも、保護部材を加工するという簡単な加工で済み、加工した保護部材を、反応管２０３に取り付けるだけでよく、コストがあまりかけずに、断熱効果を調整することができる。
【０１５８】
本実施形態では、基板処理装置の一種である縦型の半導体製造装置に関して詳述したが、これに限定されることは無く、例えば、横型の半導体製造装置についても本発明は適用できる。
【０１５９】
上述の実施形態では、第１処理ガスと第２処理ガスとを交互に供給する場合について説明したが、同時に供給した場合においても本発明は適用できる。
【０１６０】
例えば、上述の実施形態では、原料ガスとしてＨＣＤＳガスを用いる例について説明した。しかしながら、本発明は、このような態様に限定されない。例えば、原料ガスとしては、ＨＣＤＳガスの他、モノクロロシラン（ＳｉＨ３Ｃｌ、略称：ＭＣＳ）ガス、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２、略称：ＤＣＳ）ガス、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３、略称：ＴＣＳ）ガス、テトラクロロシランすなわちシリコンテトラクロライド（ＳｉＣｌ４、略称：ＳＴＣ）ガス、オクタクロロトリシラン（Ｓｉ３Ｃｌ８、略称：ＯＣＴＳ）ガス等の無機系ハロシラン原料ガスや、トリスジメチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］３Ｈ、略称：３ＤＭＡＳ）ガス、テトラキスジメチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］４、略称：４ＤＭＡＳ）ガス、ビスジエチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）２］２Ｈ２、略称：ＢＤＥＡＳ）ガス、ビスターシャリブチルアミノシラン（ＳｉＨ２［ＮＨ（Ｃ４Ｈ９）］２、略称：ＢＴＢＡＳ）ガス等のハロゲン基非含有のアミノ系（アミン系）シラン原料ガスを用いることができる。また、原料ガスとしては、モノシラン（ＳｉＨ４、略称：ＭＳ）ガス、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６、略称：ＤＳ）ガス、トリシラン（Ｓｉ３Ｈ８、略称：ＴＳ）ガス等のハロゲン基非含有の無機系シラン原料ガスを用いることができる。
【０１６１】
また、例えば、上述の実施形態では、反応ガスとしてＮＨ３ガスを用いる例について説明した。しかしながら、本発明は、このような態様に限定されない。例えば、反応ガスとしては、ＮＨ３ガスの他、ジアゼン（Ｎ２Ｈ２）ガス、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）ガス、Ｎ３Ｈ８ガス等の窒化水素系ガスや、これらの化合物を含むガス等を用いることができる。また、反応ガスとしては、トリエチルアミン（（Ｃ２Ｈ５）３Ｎ、略称：ＴＥＡ）ガス、ジエチルアミン（（Ｃ２Ｈ５）２ＮＨ、略称：ＤＥＡ）ガス、モノエチルアミン（Ｃ２Ｈ５ＮＨ２、略称：ＭＥＡ）ガス等のエチルアミン系ガスや、トリメチルアミン（（ＣＨ３）３Ｎ、略称：ＴＭＡ）ガス、ジメチルアミン（（ＣＨ３）２ＮＨ、略称：ＤＭＡ）ガス、モノメチルアミン（ＣＨ３ＮＨ２、略称：ＭＭＡ）ガス等のメチルアミン系ガス等を用いることができる。また、反応ガスとしては、トリメチルヒドラジン（（ＣＨ３）２Ｎ２（ＣＨ３）Ｈ、略称：ＴＭＨ）ガス等の有機ヒドラジン系ガス等を用いることができる。
【０１６２】
また、例えば、上述の実施形態では、原料ガスとしてＨＣＤＳガスを用い、反応ガスとしてＮＨ３ガスのような窒素（Ｎ）含有ガス（窒化ガス）を用い、ＳｉＮ膜を形成する例について説明した。しかしながら、本発明は、このような態様に限定されない。例えば、これらの他、もしくは、これらに加え、酸素（Ｏ２）ガス等の酸素（Ｏ）含有ガス（酸化ガス）、プロピレン（Ｃ３Ｈ６）ガス等の炭素（Ｃ）含有ガス、三塩化硼素（ＢＣｌ３）ガス等の硼素（Ｂ）含有ガス等を用い、ＳｉＯ膜、ＳｉＯＮ膜、ＳｉＯＣＮ膜、ＳｉＯＣ膜、ＳｉＣＮ膜、ＳｉＢＮ膜、ＳｉＢＣＮ膜等を形成することができる。なお、各ガスを流す順番は適宜変更することができる。これらの成膜を行う場合においても、上述の実施形態と同様な処理条件にて成膜を行うことができ、上述の実施形態と同様の効果が得られる。
【０１６３】
また、例えば、上述の実施形態では、ＳｉＮ膜等のシリコン系絶縁膜を形成する例について説明した。しかしながら、本発明は、このような態様に限定されない。例えば、本発明は、基板上に、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）等の金属元素を含む膜、すなわち、金属系膜を形成する場合においても、好適に適用可能である。
【０１６４】
なお、各ガスを流す順番は適宜変更することができる。これらの成膜を行う場合においても、上述の実施形態と同様な処理条件にて成膜を行うことができ、上述の実施形態と同様の効果が得られる。
【０１６５】
すなわち、本発明は、半導体元素や金属元素等の所定元素を含む膜を形成する場合に好適に適用することができる。
【０１６６】
また、上述の実施形態では、基板上に膜を堆積させる例について説明した。しかしながら、本発明は、このような態様に限定されない。例えば、基板や基板上に形成された膜等に対して、酸化処理、拡散処理、アニール処理、エッチング処理等の処理を行う場合にも、好適に適用可能である。また、上述の実施形態や変形例は、適宜組み合わせて用いることができる。このときの処理条件は、例えば上述の実施形態や変形例と同様な処理条件とすることができる。
【０１６７】
以上、本発明の実施の形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【０１６８】
＜本発明の好ましい態様＞
以下、本発明の好ましい態様について付記する。
【０１６９】
（付記１）
本発明の一態様によれば、
反応管内の温度を測定する測温部と、前記測温部を構成する素線が内部に設けられる本体部と、
前記本体部の少なくとも前記測温部の近傍に設けられる緩衝部と、を備え、
前記緩衝部を介して前記反応管と接触した状態で、前記反応管の外側に固定されるよう構成されている熱電対が提供される。
【０１７０】
（付記２）
好ましくは、付記１記載の熱電対であって、
更に、前記緩衝部は、前記本体部と前記保護管の境界に設けられ、
前記緩衝部の外径は、隣接する前記本体部及び前記保護管の外径よりも大きく構成されている。
【０１７１】
（付記３）
好ましくは、付記１記載の熱電対であって、
更に、下部で前記本体部は、基板処理領域に対向する位置よりも下方に前記素線を保護する保護部を設け、
前記保護部は、前記本体部と接着される一端側の外径が、他端側の外径よりも小さくなるよう構成されている。
【０１７２】
（付記４）
好ましくは、付記１記載の熱電対であって、
更に、前記反応管の下部に設けられた炉口部には、石英製の固定部材が設けられ、
前記熱電対は、前記固定部材を介して前記保護部が前記炉口部に固定されるよう構成される。
【０１７３】
（付記５）
本発明の別の一態様によれば、
複数枚の基板を反応管に収容し、処理する基板処理装置であって、
前記反応管内を加熱する加熱部と、前記反応管内の温度を測定する測温部と、前記測温部を構成する素線が内部に設けられる本体部と、前記本体部の少なくとも前記測温部の近傍に設けられる緩衝部と、前記加熱部と該加熱部に対向する前記測温部との間に少なくとも固定される保護部材と、前記保護部材が前記反応管に固定されるときに、前記反応管と前記保護部材との間に挟み込まれる前記緩衝部を介して前記反応管と接触した状態で前記反応管の外側に固定されるよう構成されている熱電対(温度検出部)と、を備えた基板処理装置が提供される。
【０１７４】
（付記６）
前記温度検出部は、前記反応管内の温度を測定する測温部と、前記測温部を構成する素線が内部に設けられる本体部と、前記温度検出部の下部で前記本体部に接続され、前記素線を保護する保護部と、前記素線に接続され、前記測温部で測定される温度を取得する取得部と、を有するよう構成される。
【０１７５】
（付記７）
好ましくは、付記５記載の基板処理装置であって、
更に、前記基板を水平状態で多段に保持する基板保持部材を有し、
前記保護部材は、前記基板保持部材で製品基板を保持する領域である基板処理領域を少なくとも覆うように設けられ、
更に、前記加熱部は、複数の独立した加熱する加熱領域(Ｕゾーン、ＣＵゾーン、ＣＬゾーン、Ｌゾーン)を有し、
前記カバーは、前記反応管に沿って少なくとも一つの加熱領域(ＣＵゾーン、ＣＬゾーン)を覆うように設けられる。
【０１７６】
（付記８）
好ましくは、付記５記載の基板処理装置であって、
更に、前記反応管の下部に設けられた炉口部には、石英製の固定部材が設けられ、
前記熱電対は、前記固定部材を介して前記保護部が前記炉口部に固定されるよう構成される。
【０１７７】
（付記９）
好ましくは、付記５または付記７に記載の基板処理装置であって、
更に、前記加熱部は、複数の独立した加熱する加熱領域(Ｕゾーン、ＣＵゾーン、ＣＬゾーン、Ｌゾーン)を有し、
前記測温部は、前記加熱領域の数以上の数が設けられ、
前記熱電対で検出される温度に基づき、少なくとも前記加熱部を制御して前記反応炉内の温度を所定の温度に保持されるよう制御する制御部を有するよう構成される。
【０１７８】
（付記１０）
好ましくは、付記５記載の基板処理装置であって、
更に、前記反応管内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、前記反応管内の雰囲気を排気する排気系と、を有し、
前記反応管は、上端に閉塞部を有し、下端に開口部を有する円筒部と、
前記円筒部の一側壁の外側に形成され、前記処理ガス供給系が接続されたガス供給エリアと、
前記ガス供給エリアと対向する前記円筒部の他側壁の外側に形成され、前記排気系が接続されたガス排気エリアと、を有するよう構成される。
【０１７９】
（付記１１）
本発明の別の一態様によれば、
反応管天井に設けられる第１本体部と、反応管の側面に設けられる第２本体部と、前記第１本体部と前記第２本体部を接続する接続部と、を備えた熱電対であって、
前記第１本体部は、
前記反応管天井の温度を測定する第１測温部と、を有し、
前記第１測温部が前記反応管天井の中心位置に固定されるよう構成されている熱電対が提供される。
【０１８０】
（付記１２）
好ましくは、付記１１記載の熱電対であって、
前記第２本体部及び前記接続部は、
少なくとも前記第１測温部を構成する素線を内包するよう構成されている。
【０１８１】
（付記１３）
好ましくは、付記１１記載の熱電対であって、
前記第２本体部は、
前記反応管の側面の温度を検出する第２測温部と、前記第２測温部の近傍に緩衝部が少なくとも設けられ、
前記緩衝部を介して前記反応管と前記第２本体部が接触した状態で、前記第２測温部は前記反応管の外側の近接した位置に固定されるよう構成されているが提供される。
【０１８２】
（付記１４）
本発明のさらに他の一態様によれば、
複数枚の基板を保持する基板保持部材を反応管に収容し、処理する基板処理装置であって、
前記反応管内の温度を測定する第１測温部を有し前記反応管の天井部に設けられる第１本体部と、反応管の側面に設けられる第２本体部と、前記第１本体部と前記第２本体部を接続する接続部と、を備えた熱電対と、
前記反応管内を加熱する加熱部と、
前記加熱部と該加熱部に対向する前記第１本体部との間に設けられ、前記第１本体部を貫通する空間部を有し、前記反応管の天井部に固定される天井カバーと、を備え、
前記第１本体部に設けられた突部を前記天井カバーに設けられた開口部に装填することにより、前記第１測温部が前記天井カバーの中心位置に固定されるよう構成されている基板処理装置が提供される。
【０１８３】
（付記１５）
好ましくは、付記１４記載の基板処理装置であって、
更に、前記加熱部は、複数の独立した加熱する加熱領域(Ｕゾーン、ＵＬゾーン、ＣＬゾーン、Ｌゾーン)を有し、
前記第１測温部は、前記Ｕゾーンに対向する位置に配置された基板の温度を検出するように構成されている。
【０１８４】
（付記１６）
好ましくは、付記１５記載の基板処理装置であって、
更に、前記加熱部と該加熱部に対向する前記反応管との間に設けられ、前記第２本体部を貫通する空間部を有する全体カバーを備え、
前記第２本体部は、前記全体カバーが前記反応管に固定されるときに、前記反応管の外側に固定されるよう構成されている。
【０１８５】
（付記１７）
好ましくは、付記１６記載の基板処理装置であって、
前記第２本体部は、前記反応管と前記全体カバーに挟まれるよう固定される際、前記反応管に設けられた固定部材に前記全体カバーを引っ掛けるよう構成されている。
【０１８６】
（付記１８）
好ましくは、付記１５記載の基板処理装置であって、
更に、前記加熱部と該加熱部に対向する前記反応管との間に設けられ、前記第２本体部を貫通する空間部を有する全体カバーを備え、
前記第２本体部は、前記全体カバーにより保護される第２測温部と、前記第２測温部の近傍に設けられる緩衝部と、を有し、
前記全体カバーが前記反応管に固定されるときに、前記反応管との間に挟み込まれる前記緩衝部を介して前記反応管と接触した状態で、前記第２測温部は、前記反応管の外側の近接した位置に固定されるよう構成されている。
【０１８７】
（付記１９）
本発明の更に他の一態様によれば、
複数枚の基板を保持する基板保持部材を反応管に収容し、処理する基板処理装置であって、
複数の独立した加熱する加熱領域(Ｕゾーン、ＵＬゾーン、ＣＬゾーン、Ｌゾーン)に対向する位置に配置された前記基板を加熱する第１加熱部と、
反応管の天井部に設けられ、前記Ｕゾーンに対向する位置に配置された前記基板を加熱する第２加熱部と、
反応管の側壁に設けられ、前記第１加熱部に対向する位置の温度を検出する第１熱電対と、
反応管の天井部に設けられる第１本体部と、反応管の側面に設けられる第２本体部と、
前記第１本体部と前記第２本体部を接続する接続部と、を備えた第２熱電対と、
前記反応管の側壁に前記第１熱電対及び前記第２本体部を固定する全体カバーと、
前記反応管の天井部に前記第１本体部を固定する天井カバーと、
前記第１熱電対及び前記第２熱電対で検出される温度に基づき、少なくとも前記第１加熱部と前記第２加熱部を制御して前記反応管内の温度を所定の温度に保持するよう制御する制御部と、
を備えた基板処理装置が提供される。
【０１８８】
（付記２０）
好ましくは、付記１９記載の基板処理装置であって、
前記第１本体部は、
前記反応管内の温度を測定する第１測温部を有し、
前記第１本体部に設けられた突部を前記天井カバーに設けられた開口部に装填することにより、前記第１測温部が前記反応管の天井部の中心位置に固定され、前記第２加熱部により加熱される前記基板の中心温度を測定するよう構成されている。
【０１８９】
（付記２１）
好ましくは、付記１９記載の基板処理装置であって、
前記第１本体部は、前記反応管の天井部に、前記反応管内の温度を測定する第１測温部と、
前記第１熱電対は、前記加熱領域(Ｕゾーン、ＵＬゾーン、ＣＬゾーン、Ｌゾーン)に対向する位置に前記反応管内の温度を測定する第２測温部をそれぞれ有し、
前記第１測温部及び前記第２測温部で検出される温度に基づき、少なくとも前記第１加熱部と前記第２加熱部を制御して前記反応管内の温度を所定の温度に保持するよう構成されている。
【０１９０】
（付記２２）
好ましくは、付記１９記載の基板処理装置であって、
前記第１本体部は、前記反応管の天井部に、前記反応管内の温度を測定する第１測温部と、
前記第１熱電対は、少なくとも前記Ｕゾーンに対向する位置に、前記反応管内の温度を測定する第２測温部を有し、
前記第１測温部及び前記第２測温部で検出される温度に基づき、少なくとも前記第１加熱部及び前記第２加熱部を制御して前記Ｕゾーンに配置される前記基板の温度を所定の温度に保持するよう構成されている。
【０１９１】
（付記２３）
好ましくは、付記２２記載の基板処理装置であって、
前記第１測温部は、前記Ｕゾーンに配置される前記基板の中心の温度を検出し、
前記第２測温部は、前記Ｕゾーンに配置される前記基板の端部から温度を検出し、
少なくとも前記第１測温部及び前記第２測温部で検出された温度差が所定範囲になるよう前記第１加熱部及び前記第２加熱部を制御して前記Ｕゾーンに配置される前記基板の温度を所定温度に保持するよう構成されている。
【０１９２】
（付記２４）
好ましくは、付記２３記載の基板処理装置であって、
前記Ｕゾーンに配置される基板のうち、前記基板保持部材の最上端部に保持された基板の温度を所定温度に保持するよう構成されている。
【０１９３】
（付記２５）
好ましくは、付記２２記載の基板処理装置であって、
前記第１測温部は、前記Ｕゾーンに配置される前記基板の中心の温度を検出し、
前記第２測温部は、前記加熱領域に配置される前記基板の端部から温度を検出し、
少なくとも前記第１測温部及び前記第２測温部のうちＵゾーンに設けられた測温部で検出された温度差が所定範囲になるよう前記第１加熱部及び前記第２加熱部を制御して前記加熱領域に配置される前記基板の温度を所定温度に保持するよう構成されている。
【０１９４】
（付記２６）
好ましくは、付記１９記載の基板処理装置であって、
前記第１熱電対及び前記第２本体部が前記反応管に固定される際、前記反応管に設けられた固定部材に前記全体カバーを引っ掛けるよう構成されている。
【０１９５】
（付記２７）
本発明のさらに他の一態様によれば、
複数枚の基板を保持する基板保持部材を反応管に収容し、処理する基板処理装置であって、
前記反応管内を加熱する加熱部と、前記反応管内の温度を検出する温度検出部(熱電対)と、前記加熱部と該加熱部に対向する測温部との間に設けられるカバーと、を備え、
前記カバーが、前記熱電対を取り付けた状態で前記反応管に固定されることにより、前記熱電対を前記反応管に近接した状態で固定されるよう構成されている基板処理装置が提供される。
【０１９６】
（付記２８）
好ましくは、付記２７記載の基板処理装置であって、
前記熱電対が前記反応管と前記カバーに挟まれるように固定される際、前記測温部は、前記カバーの中心に覆われるよう構成される。
【０１９７】
（付記２９）
好ましくは、付記２８記載の基板処理装置であって、
前記カバーの少なくとも下部は、前記本体部(または前記熱電対)との間に断熱材が設けられるよう構成される。
【０１９８】
（付記３０）
本発明の別の一態様によれば、
複数枚の基板を基板保持部材に保持させる工程と、
前記基板保持部材を反応管に装入する工程と、
反応管内の温度を測定する測温部と、前記測温部を構成する素線が内部に設けられる本体部と、前記本体部の少なくとも前記測温部の近傍に設けられる緩衝部と、を備え、前記緩衝部を介して前記反応管と接触した状態で前記反応管の外側に固定されるよう構成されている熱電対により検出される温度に基づいて、前記反応管内の温度を所定の温度に維持するよう前記加熱部を制御しつつ、前記基板を処理する工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【０１９９】
（付記３１）
本発明のさらに他の一態様によれば、
複数枚の基板を基板保持部材に保持させる手順と、
前記基板保持部材を反応管に装入する手順と、
反応管内の温度を測定する測温部と、前記測温部を構成する素線が内部に設けられる本体部と、前記本体部の少なくとも前記測温部の近傍に設けられる緩衝部と、を備え、前記緩衝部を介して前記反応管と接触した状態で前記反応管の外側に固定されるよう構成されている熱電対により検出される温度に基づいて、前記反応管内の温度を所定の温度に維持するよう前記加熱部を制御しつつ、前記基板を処理する手順と、
をコンピュータに実行させるプログラム、または、該プログラムを記録したコンピュータ
読み取り可能な記録媒体が提供される。
【符号の説明】
【０２００】
１       熱電対(制御用ＴＣ)
２       カバー(保護部材)
１１     熱電対先端上ゾーン(測温部)
１２     絶縁管(本体部)
１３     保護管(保護部)
１６     熱電対先端下ゾーン(測温部)
１８     スペーサー(緩衝部)
２１     温測点(測温部)
２００   ウエハ(基板)
２０３   反応管
２０７   ヒータ(加熱部)
【図１】
2020021944.tif 000003
【図２】
2020021944.tif 000004
【図３】
2020021944.tif 000005
【図４】
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【図５】
2020021944.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
2020021944.tif 000019
【図１７Ｂ】
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【図１８】
2020021944.tif 000021
【図１９Ａ】
2020021944.tif 000022
【図１９Ｂ】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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