(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持する基板保持具と、該基板保持具を囲む様に設けられ反応室を構成する筒状発熱材と、該筒状発熱材を囲む様に設けられた反応管と、前記筒状発熱材と前記反応管との間に設けられた筒状断熱部と、前記筒状発熱材と前記筒状断熱部との間に設けられた温度測定用チップと、該温度測定用チップの温度を測定する放射温度計とを具備し、該放射温度計が前記反応管の下端より下方に配置される熱処理装置。
【請求項２】
前記温度測定用チップと前記放射温度計との間に、前記温度測定用チップからの放射光の光路を囲む様に筒状の保護管が設けられた請求項１の熱処理装置。
【請求項３】
前記温度測定用チップが前記保護管の上端に固定された請求項２の熱処理装置。
【請求項４】
筒状発熱材の内部に構成された反応室内に基板を搬送する工程と、前記筒状発熱材を囲む様に設けられた反応管の下端より下方に配置された放射温度計により、前記筒状発熱材と前記反応管との間に設けられた筒状断熱部と前記筒状発熱材との間に設けられた温度測定用チップの温度を測定し前記筒状発熱材の温度を制御し前記基板を熱処理する工程と、前記基板を前記反応室内から搬出する工程と、を有する半導体装置の製造方法。
【請求項５】
筒状発熱材の内部に構成された反応室内に基板を搬送する工程と、前記筒状発熱材を囲む様に設けられた反応管の下端より下方に配置された放射温度計により、前記筒状発熱材と前記反応管との間に設けられた筒状断熱部と前記筒状発熱材との間に設けられた温度測定用チップの温度を測定し前記筒状発熱材の温度を制御し前記基板を熱処理する工程と、前記基板を前記反応室内から搬出する工程と、を有する基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンウェーハ等の基板に薄膜の生成、不純物の拡散、エッチング等の熱処理を行う熱処理装置、特にＳｉＣ（シリコンカーバイド）ウェーハ上にＳｉＣ膜を成長させる熱処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図８に示される様に、従来の熱処理装置では、主に石英からなる反応管７９の内部に画成された反応室７６に基板保持具であるボート７４が収納され、該ボート７４に複数の基板（ウェーハ）７３が垂直方向に多段に保持されており、該ボート７４の周囲を覆う様に設けられた円筒発熱材７２が前記反応管７９の外にある加熱用コイル７７によって所定の温度迄誘導加熱され、成膜処理が行われる様になっている。
この時、前記反応管７９や筐体等が前記円筒発熱材７２からの輻射熱によって加熱されない様、前記反応管７９と前記円筒発熱材７２との間に断熱材８０が設けられ、該断熱材８０は主に石英からなる断熱材ケーシングによって保持されている。尚、前記断熱材８０には、高温に耐え、不純物が少ないものとして、一般にはカーボンが使用されることが多い。
【０００３】
前記円筒発熱材７２の加熱は、該円筒発熱材７２内部に設けられた温度検出手段の検出結果に基づいて制御されるものであり、該温度検出手段は、前記反応管７９内に立設された制御用ＴＣ（Ｔｈｅｒｍｏ  Ｃｏｕｐｌｅ）７１や、ウェーハ７３、前記円筒発熱材７２等からの放射光を検出する放射温度計等７８（図９参照）が挙げられる。
従来の熱処理装置に於いて、前記制御用ＴＣ７１を用いて前記円筒発熱材７２の加熱温度の監視や制御を行う場合、前記制御用ＴＣ７１はウェーハ７３や前記ボート７４、ガス供給ノズル７５と同様、前記円筒発熱材７２の内部に設けられ、モリブデンやタンタル等の高融点金属や、サファイヤによって形成された保護管により保護される様になっている。
【０００４】
成膜処理時には、前記制御用ＴＣ７１が反応室７６内の温度を検出し、検出結果が図示しない温度制御部にフィードバックされ、該温度制御部が前記制御用ＴＣ７１の検出結果に基づいて加熱用コイル７７に対して電流を印加する様になっている。
然し乍ら、前記保護管は高温場では水素によりエッチングされる為、エッチングされた前記保護管の構成物質がウェーハ７３内に取込まれ、ウェーハ７３が汚染される虞れがある。又、前記保護管にＳｉＣ膜が成膜されることで、前記制御用ＴＣ７１によって検出される温度が経時変化してしまうという問題があった。
【０００５】
又、図９に示される様に、放射温度計７８を用いて前記円筒発熱材７２の加熱温度の監視や制御を行う場合、１個又は複数個の前記放射温度計７８が反応管７９外に設けられ、断熱材８０の前記放射温度計７８と対向する箇所に孔８１が穿設されている。
成膜処理時には前記断熱材８０に穿設した前記孔８１を通り、断熱材ケーシング８２及び前記反応管７９を透過した前記円筒発熱材７２外周部からの放射光が前記放射温度計７８によって検出され、検出結果に基づいて前記反応室７６への加熱、維持、冷却の温度監視及び制御が行われる。
【０００６】
然し乍ら、前記放射温度計７８によって前記円筒発熱材７２の放射光を検出する為に穿設した前記孔８１により、部分的に断熱効果が低下し、前記円筒発熱材７２表面及び前記反応室７６内の温度分布が悪化することで、前記ボート７４に保持されたウェーハ７３への処理の均一性を損うと共に、前記円筒発熱材７２からの放射熱により前記断熱材ケーシング８２及び前記反応管７９の温度が石英耐熱温度を超え、前記断熱材ケーシング８２及び前記反応管７９が破損する虞れがあった。
又、前記断熱材８０に前記孔８１を穿設して直接前記円筒発熱材７２の温度を測定する場合には、前記放射温度計７８が検出する放射光は前記断熱材ケーシング８２と前記反応管７９を２重に透過する為、石英による屈折が発生し、正確な温度測定が困難であった。
【０００７】
又、前記放射温度計７８を用いて前記反応室７６内やウェーハ７３の温度を直接測定する場合もあり、その場合には前記放射温度計７８が放射光を透過させる石英材であるビューポートがプロセスガスやクリーンガスと直接接触する構造となる為、前記ビューポートに経時的に副生成物が付着し、正確な温度測定が困難であるという問題があった。
尚、処理室内壁の温度分布を詳細に測定した結果に基づいてウェーハの温度を計算で予測し、それを最適にするヒータ設定温度を解析的に求め、温度制御を行う半導体熱処理装置として、特許文献１に示されるものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平５−２６７２００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は斯かる実情に鑑み、温度検出手段を反応室の外部に設けたことで、処理ガスが前記温度検出手段に接触し、成膜されるのを防止し、前記温度検出手段の測定値の信頼性及び再現性の向上を図る熱処理装置を提供するものである。
又本発明は斯かる実情に鑑み、断熱材に孔を穿設することにより生じる反応室内の温度分布の悪化及び前記孔からの放射熱による石英材への影響を防止すると共に、測定誤差のない安定した温度制御を可能とした熱処理装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、複数枚の基板上に単結晶膜又は多結晶膜を成長させる熱処理装置であって、複数枚の基板を保持するボートと、該ボートを囲む様に設けられ反応室を構成する筒状発熱材と、該筒状発熱材を囲む様に設けられた反応管と、前記筒状発熱材と前記反応管との間に設けられた筒状断熱部と、前記筒状発熱材と前記筒状断熱部との間に設けられた温度測定用チップと、該温度測定用チップの温度を測定する放射温度計とを具備し、該放射温度計が前記反応管の下端より下方に配置される熱処理装置に係るものである。
【００１１】
又本発明は、前記温度測定用チップと前記放射温度計との間に、前記温度測定用チップからの放射光の光路を囲む様に筒状の保護管が設けられた熱処理装置に係り、又前記温度測定用チップが前記保護管の上端に固定された熱処理装置に係るものである。
【００１２】
又本発明は、複数枚の基板上に単結晶膜又は多結晶膜を成長させる熱処理装置であって、複数枚の基板を保持するボートと、該ボートを囲む様に設けられ反応室を構成する筒状発熱材と、該筒状発熱材を囲む様に設けられた反応管と、前記筒状発熱材と前記反応管との間に設けられた筒状断熱部と、前記筒状発熱材と前記筒状断熱部との間に設けられた熱電対と、該熱電対を保護する保護管と、前記筒状発熱材を加熱する為に高周波電流が印加される加熱用コイルとを具備し、前記保護管は前記筒状発熱材よりも抵抗が高く、前記加熱用コイルにより誘導加熱され難い部材で構成された熱処理装置に係るものである。
【００１３】
更に又本発明は、前記保護管はサファイヤで形成された熱処理装置に係るものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、複数枚の基板上に単結晶膜又は多結晶膜を成長させる熱処理装置であって、複数枚の基板を保持するボートと、該ボートを囲む様に設けられ反応室を構成する筒状発熱材と、該筒状発熱材を囲む様に設けられた反応管と、前記筒状発熱材と前記反応管との間に設けられた筒状断熱部と、前記筒状発熱材と前記筒状断熱部との間に設けられた温度測定用チップと、該温度測定用チップの温度を測定する放射温度計とを具備し、該放射温度計が前記反応管の下端より下方に配置されるので、前記放射温度計が処理ガスに接触して副生成物が前記放射温度計に付着することによる測定値の経時変化を防止できると共に、前記筒状発熱体の温度を前記筒状断熱部に孔を穿設することなく測定でき、該円筒発熱材の温度分布の悪化を防止し、該円筒発熱材の放熱による前記反応管への影響を防止することができる。
【００１５】
又本発明によれば、前記温度測定用チップと前記放射温度計との間に、前記温度測定用チップからの放射光の光路を囲む様に筒状の保護管が設けられたので、前記温度測定用チップから放射される放射光の光路にガスやパーティクルが浸入し、放射光が遮断、偏光されることによる測定誤差の発生や測定温度のふらつきを防止することができる。
【００１６】
又本発明によれば、前記温度測定用チップが前記保護管の上端に固定されたので、前記温度測定用チップと前記保護管とを一体成形できると共に、前記温度測定用チップと前記保護管との間の空間を完全に閉塞でき、コストの削減を図ると共に、ガスやパーティクルが放射光の光路に浸入するのをより効果的に防止できる。
【００１７】
又本発明によれば、複数枚の基板上に単結晶膜又は多結晶膜を成長させる熱処理装置であって、複数枚の基板を保持するボートと、該ボートを囲む様に設けられ反応室を構成する筒状発熱材と、該筒状発熱材を囲む様に設けられた反応管と、前記筒状発熱材と前記反応管との間に設けられた筒状断熱部と、前記筒状発熱材と前記筒状断熱部との間に設けられた熱電対と、該熱電対を保護する保護管と、前記筒状発熱材を加熱する為に高周波電流が印加される加熱用コイルとを具備し、前記保護管は前記筒状発熱材よりも抵抗が高く、前記加熱用コイルにより誘導加熱され難い部材で構成されたので、処理ガスにより前記保護管がエッチングされ、基板を汚染するのを防止でき、又前記熱電対に処理ガスの副生成物が付着することで測定値が経時変化するのを防止できることから、前記熱電対による測定値の信頼性及び再現性を向上させることができると共に、前記保護管が誘導加熱されることによる前記熱電対の誤作動を防止することができる。
【００１８】
更に又本発明によれば、前記保護管はサファイヤで形成されたので、該保護管の誘導加熱をより抑制でき、前記熱電対の誤作動をより効果的に防止できるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に於ける熱処理装置の斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施例に於ける熱処理装置の処理炉を示す立断面図である。
【図３】本発明の第１の実施例に於ける処理炉の要部拡大立断面図である。
【図４】本発明の第２の実施例に於ける処理炉及びその周辺の構成を示す概略立断面図である。
【図５】本発明の第２の実施例に於ける処理炉の要部拡大立断面図である。
【図６】本発明の第３の実施例に於ける処理炉であり、（Ａ）は反応管及び円筒発熱材の概略斜視図を示し、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ矢視図を示している。
【図７】本発明の第７の実施例に於ける処理炉であり、（Ａ）は処理炉の概略立断面図を示し、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ矢視図を示している。
【図８】従来の処理炉であり、（Ａ）は制御用ＴＣを用いた処理炉の概略立断面図を示し、（Ｂ）は（Ａ）のＣ−Ｃ矢視図を示している。
【図９】従来の処理炉であり、（Ａ）は放射温度計を用いた処理炉の概略立断面図を示し、（Ｂ）は（Ａ）のＤ−Ｄ矢視図を示している。
【図１０】本発明の第４の実施例に於ける処理炉であり、（Ａ）は反応管及び円筒発熱材の概略斜視図を示し、（Ｂ）は（Ａ）のＥ−Ｅ矢視図を示している。
【図１１】（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ本発明の第４の実施例に於ける温度測定用チップの取付け方法を説明する説明図である。
【図１２】本発明の第５の実施例に於ける処理炉の要部拡大立断面図である。
【図１３】本発明の第５の実施例に於ける処理炉であり、（Ａ）は反応管及び円筒発熱材の概略斜視図を示し、（Ｂ）は（Ａ）のＦ−Ｆ矢視図を示している。
【図１４】本発明の第６の実施例に於ける処理炉であり、（Ａ）は反応管及び円筒発熱材の概略斜視図を示し、（Ｂ）は（Ａ）のＧ−Ｇ矢視図を示している。
【図１５】（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ本発明の第６の実施例に於ける保護管の変形例を示す正面図である。
【図１６】本発明の第７の実施例に於ける処理炉であり、（Ａ）は処理炉の要部拡大図、（Ｂ）は（Ａ）の部分拡大図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。
先ず、図１に於いて、本発明が実施される熱処理装置の一例を説明する。
本発明に係る熱処理装置１では、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）基板であるウェーハ６は基板収納容器としてのカセット２に収納され、搬入出される。
前記熱処理装置１は、筐体３を備え、該筐体３の正面壁にはカセット搬入搬出口４がフロントシャッタ（図示せず）によって開閉される様設けられている。前記筐体３の内部に、前記カセット搬入搬出口４に隣接してカセットステージ５が設けられている。
【００２１】
カセット２は前記カセットステージ５上に工程内搬送装置（図示せず）によって搬入され、又、前記カセットステージ５上から搬出される様になっている。
該カセットステージ５は、工程内搬送装置によって、カセット２内のウェーハ６が垂直姿勢となり、カセット２のウェーハ出入り口が上方向を向く様に載置され、前記カセットステージ５は、カセット２のウェーハ出入り口が筐体３後方を向く様に回転する。
前記筐体３内の前後方向の略中央部には、カセット棚（基板収容器載置棚）７が設置されており、該カセット棚７は複数段複数列にて各複数個のカセット２を保管する様に構成されている。前記カセット棚７にはウェーハ移載装置８の搬送対象となるカセット２が収納される移載棚９が設けられている。又、前記カセットステージ５の上方には予備カセット棚１１が設けられ、予備的にカセット２を保管する様に構成されている。
【００２２】
前記カセットステージ５と前記カセット棚７との間には、カセット搬送装置１２が設置されている。該カセット搬送装置１２は、カセット２を前記カセットステージ５、前記カセット棚７、前記予備カセット棚１１との間で搬送する様に構成されている。
前記筐体３の後部上方には、処理炉１４が設けられ、該処理炉１４の下端開口部（炉口部）は、炉口シャッタ１５により開閉される様に構成されている。
前記処理炉１４の下方にはボート１３を昇降し、前記処理炉１４に装入、引出しする昇降機構としてのボートエレベータ１６が設けられている。該ボートエレベータ１６は昇降アーム１７を具備し、該昇降アーム１７には蓋体としてのシールキャップ１８が水平に設けられており、該シールキャップ１８は前記ボート１３を垂直に支持し、前記炉口部を開閉する様に構成されている。
前記カセット棚７の上方には、清浄化した雰囲気であるクリーンエアを供給するクリーンユニット１９が設けられ、該クリーンユニット１９はクリーンエアを前記筐体３の内部に流通させる様になっている。
【００２３】
次に、本発明の熱処理装置１の作動について説明する。
前記カセット搬入搬出口４が開放され、カセット２がカセットステージ５に供給される。その後、前記カセット２は前記カセット搬入搬出口４から搬入され、前記カセット搬送装置１２によって前記カセット棚７又は前記予備カセット棚１１に搬送され、一時的に保管された後、前記カセット棚７又は前記予備カセット棚１１から前記カセット搬送装置１２によって前記移載棚９に移載されるか、若しくは該移載棚９に直接搬送される。
前記カセット２が前記移載棚９に移載されると、ウェーハ６は前記ウェーハ移載装置８によって前記カセット２から降下した状態の前記ボート１３に装填される。
予め指定された枚数の未処理ウェーハ６が前記ボート１３に装填されると、前記炉口シャッタ１５によって閉じられていた前記処理炉１４の下端部が、前記炉口シャッタ１５によって開放され、前記ボート１３が前記処理炉１４内に装入され、ウェーハ６に所定の処理が行われる。続いて、前記ボート１３が降下され、前記ウェーハ移載装置８により処理済ウェーハ６が前記カセット２に移載され、処理済ウェーハ６が装填された前記カセット２は前記筐体３の外部へ払出される。
【００２４】
次に、図２、図３に於いて、本発明の第１の実施例に於ける処理炉１４の詳細について説明する。
ＳｉＣ（シリコンカーバイド）基板であるウェーハ６を処理する反応管２１が設けられ、該反応管２１の下端には、例えばステンレス製であり、上端と下端にそれぞれ上部フランジ２２ａと下部フランジ２２ｂが形成された円筒形状のインレットフランジ２２が気密に設けられ、該インレットフランジ２２の下端開口は炉口部を形成し、該炉口部は前記炉口シャッタ１５、前記シールキャップ１８のいずれかによって択一的に閉塞される。
前記反応管２１内には、前記ボート１３装入時に該ボート１３を覆う様、有天筒状の円筒発熱材２３が前記インレットフランジ２２に立設され、前記円筒発熱材２３の外周面には、矩形形状で該円筒発熱材２３と同材質の温度測定用チップ２４が突設されている。
【００２５】
又、前記円筒発熱材２３と前記反応管２１との間には、前記円筒発熱材２３を覆う様、有天筒状の断熱部２５が前記インレットフランジ２２に立設されている。前記断熱部２５は、内層側に設けられたカーボンフェルト等からなる断熱材２６と、外層側に設けられた断熱材ケーシング２７とが一体化された２重構造となっている。
前記反応管２１上部の外側には、該反応管２１の周囲を囲む様に加熱用コイル２８が設けられ、該加熱用コイル２８は図示しない温度制御部と電気的に接続され、該温度制御部により前記加熱用コイル２８による加熱が制御される。又、該加熱用コイル２８は、例えば絶縁体であるアルミナ等のセラミック材からなる支持柱２９によって支持され、該支持柱２９は前記反応管２１を冷却する水冷壁や電磁波及び熱の外部への漏洩を防止する筐体カバー等の外壁３１によって覆われており、前記支持柱２９及び前記外壁３１はヒータベース２０によって支持されている。
【００２６】
又、少なくとも、前記円筒発熱材２３、前記インレットフランジ２２及び前記シールキャップ１８により反応室３２が画成される。
前記ボート１３が前記反応室３２に装入された状態では、前記加熱用コイル２８と対向する位置にウェーハ６が装填され、該ウェーハ６よりも下方には断熱板３３が装填されており、前記反応管２１と前記インレットフランジ２２、該インレットフランジ２２と前記シールキャップ１８の接続部等に設けられたシール部材（図示せず）の温度上昇が抑制される様になっている。
又、前記シールキャップ１８はボート回転機構３４によって支持されており、該ボート回転機構３４が回転することで、前記ボート１３が回転される。
【００２７】
又、前記インレットフランジ２２の周面には、図示しないガス供給管と接続された処理ガス供給ノズル３５が貫通し、ガス排気口３６が形成されている。又、前記インレットフランジ２２の上部フランジ２２ａには、図示しないパージガス供給管及びパージガス供給源と接続されたパージガス供給ノズル３７が貫通すると共に、前記温度測定用チップ２４と対向する位置に孔が穿設され、該孔を埋める様に石英製のビューポート３８が設けられている。又、前記上部フランジ２２ａの後述する第１パージガス供給ノズル３７ａと対向する位置には第１パージガス排気口４０ａが穿設されると共に、後述する第２パージガス供給ノズル３７ｂと対向する位置には第２パージガス排気口４０ｂが穿設されている。
【００２８】
図示しない処理ガス供給管及び処理ガス供給源と接続された前記処理ガス供給ノズル３５は、周面から前記インレットフランジ２２を貫通し、前記円筒発熱材２３の壁面に沿って鉛直方向に延出しており、鉛直部に所定間隔で複数穿設された図示しない処理ガス供給孔よりプロセスガス及びクリーンガスを前記反応室３２内に供給する様になっている。
又、前記ガス排気口３６はガスクーラ３９と接続され、該ガスクーラ３９は図示しない真空ポンプ等の排気装置に接続されており、前記反応室３２内で１５００℃〜１８００℃程度迄加熱されたガスは、前記ガスクーラ３９によって冷却され、排気装置より排出される様になっている。
【００２９】
前記パージガス供給ノズル３７は、前記上部フランジ２２ａの下方で２股に分岐しており、一方が該上部フランジ２２ａを貫通し、前記反応管２１と前記断熱材ケーシング２７の間から鉛直方向に延出する前記第１パージガス供給ノズル３７ａであり、該第１パージガス供給ノズル３７ａから供給されるアルゴン等の不活性ガスであるパージガスによって、前記反応管２１と前記断熱材ケーシング２７との間の雰囲気がパージされる様になっている。又、他方が上部フランジ２２ａを貫通し、前記円筒発熱材２３と前記断熱材２６の間から鉛直方向に延出する前記第２パージガス供給ノズル３７ｂであり、該第２パージガス供給ノズル３７ｂから供給されるパージガスによって、前記円筒発熱材２３と前記断熱材２６との間の雰囲気がパージされる様になっている。尚、前記第２パージガス供給ノズル３７ｂは前記温度測定用チップ２４と干渉しない様に設けられている。
【００３０】
又、放射光反射ミラー４１と温度検出手段である放射温度計４２が上部フランジ２２ａと前記下部フランジ２２ｂとの間の空間に設けられている。前記放射光反射ミラー４１は前記ビューポート３８を介して前記温度測定用チップ２４と対向する位置であり、前記放射温度計４２は前記温度測定用チップ２４から放出され、前記放射光反射ミラー４１によって反射された赤外光等の放射光３０を受光することで、該放射光３０により前記温度測定用チップ２４の温度を測定し、図示しない温度制御部に測定結果をフィードバックできる様になっている。
又、該温度測定用チップ２４と前記円筒発熱材２３は同材質であり、前記温度測定用チップ２４は前記円筒発熱材２３より突設されていることから、前記温度測定用チップ２４は前記円筒発熱材２３と同様に加熱され、前記温度測定用チップ２４の温度は前記円筒発熱材２３の温度と等しくなり、前記温度測定用チップ２４の温度を測定することで前記円筒発熱材２３の温度の正確な測定が可能となる。
【００３１】
成膜処理を行う際には、先ず所定枚数のウェーハ６及び断熱板３３が装填された前記ボート１３が前記反応室３２に装入される。
次に、図示しない処理ガス供給源より、前記処理ガス供給ノズル３５を介して前記反応室３２にモノシランやプロパン等の処理ガスが導入されると共に、前記加熱用コイル２８に、例えば３０ｋＨｚの高周波電流を印加する。該加熱用コイル２８に高周波電流を印加することで交番磁場を発生させ、該交番磁場により前記円筒発熱材２３に誘導電流が生じ、該誘導電流によって前記円筒発熱材２３に過電流が流れ、該円筒発熱材２３がジュール熱によって加熱され、前記温度測定用チップ２４も前記円筒発熱材２３と同様に加熱される。
【００３２】
又、処理ガスの導入処理と並行して、図示しないパージガス供給源より、前記第１パージガス供給ノズル３７ａを介して前記反応管２１と前記断熱材ケーシング２７との間の空間にパージガスが供給されると共に、前記第２パージガス供給ノズル３７ｂを介して前記円筒発熱材２３と前記断熱材２６との間の空間にパージガスが導入される。
前記円筒発熱材２３が加熱されることにより、該円筒発熱材２３に覆われた前記ボート１３及びウェーハ６が前記円筒発熱材２３からの輻射熱によって所定の温度迄加熱され、活性化した前記処理ガスによりウェーハ６上にＳｉＣ結晶膜が成膜される。成膜処理が終了すると、前記第１パージガス供給ノズル３７ａより導入されたパージガスが前記第１パージガス排気口４０ａから排気され、前記第２パージガス供給ノズル３７ｂより導入されたパージガスが前記第２パージガス排気口４０ｂから排気されると共に、前記反応室３２内の処理ガスが前記ガス排気口３６からそれぞれ図示しない排気装置によって排気され、前記ボート１３が前記反応室３２から装脱される。
【００３３】
上記処理中、前記温度測定用チップ２４より放出された放射光３０が前記ビューポート３８を透過し、前記放射光反射ミラー４１で反射されて前記放射温度計４２に入光する。該放射温度計４２が放射光３０を検出することで前記円筒発熱材２３の温度が常時測定されており、測定結果は図示しない温度制御部にフィードバックされ、該温度制御部はフィードバックされた測定結果に基づいて前記加熱用コイル２８に高周波電流を印加し、前記円筒発熱材２３の温度を制御している。
又、前記断熱部２５が加熱された前記円筒発熱材２３からの輻射熱を遮り、前記反応管２１及び前記外壁３１等への熱伝達を抑制すると共に、前記断熱板３３がウェーハ６や前記ボート１３等からの輻射熱を遮り、前記インレットフランジ２２や前記ビューポート３８等への熱伝達を抑制している。
【００３４】
従って、該ビューポート３８、前記放射光反射ミラー４１、前記放射温度計４２が設けられた前記インレットフランジ２２及び該インレットフランジ２２近傍は、前記加熱用コイル２８によるウェーハ６の加熱位置から離れていると共に、前記断熱板３３により輻射熱が遮断されているので、前記インレットフランジ２２及び該インレットフランジ２２近傍は２００℃〜３００℃程度と石英耐熱温度（１２００℃）よりも充分低くなり、前記ビューポート３８、前記放射光反射ミラー４１、前記放射温度計４２が熱により破損することがない。
又、前記ビューポート３８を前記インレットフランジ２２に設け、前記温度測定用チップ２４から放出された放射光３０は前記ビューポート３８を透過し、前記放射光反射ミラー４１で反射され、前記放射温度計４２に入光される様にしたので、前記円筒発熱材２３の温度を測定する為に前記断熱材２６に孔を穿設する必要がなく、前記反応室３２内の温度分布を良好に保つことができると共に、前記孔からの放射熱により前記反応管２１や前記断熱材ケーシング２７が石英耐熱温度（１２００℃）以上となり、破損するのを防止することができる。
【００３５】
又、前記放射温度計４２により前記反応管２１の下端よりも下方から放射光３０を測定するので、放射光３０は前記ビューポート３８を透過するのみであり、前記断熱材ケーシング２７、前記反応管２１と２重に石英を透過させる必要がなく、放射光３０の屈折等を抑制して安定した温度測定及び温度制御が可能となる。
又、放射光３０を反射する前記放射光反射ミラー４１を設けたことで、前記放射温度計４２で放射光３０を直接検出する必要がなくなり、前記放射温度計４２の設置場所を自在に選択することができるので、前記温度測定用チップ２４と対向する位置に前記放射温度計４２を設置するのが困難である場合でも容易に適用することができる。
更に、前記ビューポート３８は前記円筒発熱材２３の外側、即ち前記反応室３２の外に設けられると共に、前記ビューポート３８が設けられた前記円筒発熱材２３と前記断熱材２６との間の空間をパージガスによりパージする様にしたので、前記ビューポート３８に処理ガスが接触し、該ビューポート３８に副生成物が付着することにより発生する該ビューポート３８の透明度の悪化を防止し、前記放射温度計４２による測定値の信頼性及び再現性を大きく向上させることができる。
【００３６】
次に、図４、図５に於いて、本発明の第２の実施例について説明する。尚、図４、図５中、図１〜図３中と同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。
図４は、処理炉１４及びその周辺部を示し、図５は反応室３２下部の拡大図を示している。気密な予備室４３上に前記処理炉１４が立設され、前記予備室４３と前記処理炉１４とは炉口部４４と同心に円筒発熱材２３、断熱部２５、加熱用コイル２８（図２参照）等から構成される加熱機構４６が設けられ、前記円筒発熱材２３には同材質で矩形の温度測定用チップ２４が外周面に突設されている。
【００３７】
前記炉口部４４と同心に、インレットフランジ４５が前記予備室４３に立設され、該インレットフランジ４５は上端と下端にそれぞれ外周方向に延出する上部フランジ４５ａと下部フランジ４５ｂが形成されると共に、中途部には内周方向に延出する中途部フランジ４５ｃが形成されている。
該中途部フランジ４５ｃには、前記円筒発熱材２３及び前記断熱部２５が立設され、前記円筒発熱材２３及び前記断熱部２５との間であり、前記温度測定用チップ２４と対向する位置には、放射光透過孔４７が穿設されている。
【００３８】
又、該放射光透過孔４７の近傍で、前記中途部フランジ４５ｃの上方には排気口４８が形成され、前記円筒発熱材２３及び前記断熱部２５には、前記排気口４８と連通する様孔が穿設されている。
尚、中途部フランジ４５ｃにより開口部４９が形成され、前記ボート１３装入時には、前記開口部４９が、前記ボート１３の底板１３ａにより略真空に閉塞される様になっている。
【００３９】
又、前記反応管２１と断熱材ケーシング２７との間の空間にパージガスを導入する第１パージガス供給ノズル３７ａは、前記インレットフランジ４５の上部フランジ４５ａを貫通して設けられ、前記円筒発熱材２３と前記断熱材２６との間の空間にパージガスを導入する第２パージガス供給ノズル３７ｂは、前記インレットフランジ４５を水平方向に貫通すると共に、前記反応室３２内で垂直方向に屈曲し、前記中途部フランジ４５ｃを貫通して設けられている。
前記炉口部４４の下方には、昇降部５１が配置され、該昇降部５１の上面には前記炉口部４４を気密に閉塞するシールキャップ１８が設けられ、該シールキャップ１８の前記放射光透過孔４７と対向する位置には孔が穿設されており、該孔が石英で埋められ、ビューポート５２を形成している。
【００４０】
前記昇降部５１は気密な中空構造であり、内部にはボート回転機構３４が設けられると共に、前記ビューポート５２と対向する位置に温度検出手段である放射温度計４２が設けられており、該放射温度計４２にはファイバーケーブル５４が接続され、該ファイバーケーブル５４は昇降部５１内及び後述する昇降シャフト５７内を通り、図示しない温度制御部と接続されている。尚、前記昇降部５１上面の前記ビューポート５２と対向する位置には孔５０が穿設され、該孔５０は前記ビューポート５２を透過する放射光３０を遮らない様になっている。
又、前記予備室４３の側方には、ボートエレベータ１６が取付けられている。該ボートエレベータ１６はボール螺子５３を有し、昇降台５５が前記ボール螺子５３に回転自在に螺合している。該ボール螺子５３の上端には昇降モータ５６が連結され、該昇降モータ５６の駆動により前記ボール螺子５３が回転される。
【００４１】
前記昇降台５５には中空の昇降シャフト５７が垂設され、前記昇降台５５と前記昇降シャフト５７の連結部は気密となっている。該昇降シャフト５７は前記昇降台５５と共に昇降する様になっており、前記昇降シャフト５７は前記予備室４３の天板５８を遊貫し、該天板５８の貫通孔は前記昇降シャフト５７と接触しない様になっている。
前記予備室４３と前記昇降台５５との間には、前記昇降シャフト５７の周囲を覆う様に伸縮性を有するベローズ５９が設けられ、該ベローズ５９は前記予備室４３を気密に保ち、伸縮した際には前記昇降シャフト５７と接触しない様になっている。
成膜処理を行う際には、先ず所定枚数のウェーハ６及び断熱板３３（図２参照）が装填された前記ボート１３を前記反応室３２に装入し、処理ガスを前記反応室３２内に導入し、前記加熱用コイル２８に高周波電流を印加すると共に、パージガスを前記反応管２１と前記断熱材ケーシング２７との間の空間及び前記円筒発熱材２３と前記断熱材２６との間の空間に導入する。
【００４２】
前記円筒発熱材２３が加熱されることにより、前記ボート１３及びウェーハ６が加熱され、ウェーハ６上にＳｉＣ結晶膜が成膜され、成膜処理が終了すると、処理ガス及びパージガスが排気され、前記ボート１３が前記反応室３２から装脱される。
尚、パージガス排気口は第１の実施例に於けるパージガス排気口４０（図２参照）の様に前記インレットフランジ４５の上部フランジ４５ａに形成してもよいし、前記排気口４８を設ける際に前記反応室３２と前記排気口４８を連通させる為に、前記円筒発熱材２３と前記断熱部２５に穿設した孔をパージガス排気口として使用してもよい。
【００４３】
上記処理中、前記温度測定用チップ２４より放出された放射光３０が前記放射光透過孔４７及び前記ビューポート５２を透過し、前記放射温度計４２に入光する。該放射温度計４２が放射光３０を検出することで前記円筒発熱材２３の温度が常時測定されており、測定結果は前記ファイバーケーブル５４を介して図示しない温度制御部にフィードバックされ、該温度制御部はフィードバックされた測定結果に基づいて前記加熱用コイル２８に高周波電流を印加し、前記円筒発熱材２３の加熱を制御している。
又、前記断熱部２５が加熱された前記円筒発熱材２３からの輻射熱を遮り、前記反応管２１及び前記外壁３１（図２参照）等への熱伝達を抑制すると共に、前記断熱板３３（図２参照）がウェーハ６や前記ボート１３等からの輻射熱を遮り、前記インレットフランジ４５や前記シールキャップ１８、前記ビューポート５２等、前記反応室３２の下方への熱伝達を抑制している。
【００４４】
前記ビューポート５２が設けられた前記シールキャップ１８は、前記加熱用コイル２８によるウェーハ６の加熱位置から離れていると共に、前記断熱板３３（図２参照）により輻射熱が遮断されているので、前記ビューポート５２の温度は２００℃〜３００℃程度と石英耐熱温度（１２００℃）よりも充分低くなり、該ビューポート５２が熱により破損することがない。
更に、前記放射温度計４２及び該放射温度計４２に接続された前記ファイバーケーブル５４を前記シールキャップ１８下方の前記昇降部５１内に設けたことで、前記反応室３２内の熱を前記シールキャップ１８及び昇降部５１によって遮ることができるので、前記放射温度計４２に接続された前記ファイバーケーブル５４の様に、耐熱温度が低くても前記放射温度計４２による測定が可能となる。
【００４５】
又、前記ビューポート５２を前記シールキャップ１８に設け、前記温度測定用チップ２４から放射された放射光３０が前記ビューポート５２を透過して前記放射温度計４２に入光される様にしたので、前記円筒発熱材２３の温度を測定する為に前記断熱材２６に孔を穿設する必要がなく、前記反応室３２内の温度分布を良好に保つことができると共に、前記温度測定用の孔からの放射熱により前記反応管２１や前記断熱材ケーシング２７が石英耐熱温度（１２００℃）以上となり、焼損するのを防止することができる。
又、前記円筒発熱材２３及び前記断熱部２５が立設される前記中途部フランジ４５ｃを形成し、該中途部フランジ４５ｃには前記放射光透過孔４７を穿設するだけの構造としたので、放射光３０が透過する石英材は前記ビューポート５２のみとなり、前記断熱材ケーシング２７、前記反応管２１と２重に石英を透過させる必要がなくなり、放射光３０の屈折等を抑制し、安定した温度測定及び温度制御が可能となる。
【００４６】
更に、前記放射光透過孔４７の近傍で、前記中途部フランジ４５ｃよりも上方に前記排気口４８を設け、成膜処理時には前記開口部４９が前記ボート１３の底板１３ａにより略閉塞されるので、前記中途部フランジ４５ｃよりも下方の空間が略真空状態となり、前記ビューポート５２に処理ガスが接触することがなくなる。従って、該ビューポート５２上にＳｉＣ膜が成膜することが抑制され、ＳｉＣ膜による前記ビューポート５２の透明度の悪化が防止され、測定結果が経時変化することがなくなり、前記放射温度計４２の測定値の信頼性及び再現性を大幅に向上させることができる。
【００４７】
次に、図６に於いて、本発明の第３の実施例について説明する。尚、図６中、図１〜図３中と同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。
第１の実施例及び第２の実施例では、円筒発熱材２３の外周面に温度測定用チップ２４を１つ突設し、該温度測定用チップ２４から放出された放射光３０を放射温度計４２によって検出し、円筒発熱材２３の温度を測定していたが、第３の実施例では、前記温度測定用チップ２４を異なる位置に複数設け、該温度測定用チップ２４の温度をそれぞれ測定することで、前記円筒発熱材２３の温度分布が測定できる様にしている。
該円筒発熱材２３の外周面には、該円筒発熱材２３と同材質で矩形の前記温度測定用チップ２４が複数（図示では４つ）突設されている。該温度測定用チップ２４ａ〜２４ｄは、それぞれ異なる高さに設けられ、又周方向に異なる位置に設けられ、該温度測定用チップ２４ａ〜２４ｄ同士が鉛直方向で重ならない様になっている。
【００４８】
該温度測定用チップ２４ａ〜２４ｄの図示しないビューポートと対向する位置には、それぞれ温度検出手段である放射温度計４２ａ〜４２ｄが設けられており、前記温度測定用チップ２４ａ〜２４ｄから放出された放射光３０ａ〜３０ｄを検出し、前記円筒発熱材２３の温度が測定可能となっている。
成膜処理を行う際には、加熱用コイル２８（図２参照）に高周波電流が印加され、前記円筒発熱材２３が加熱され、成膜処理中、該円筒発熱材２３の温度は前記温度測定用チップ２４ａ〜２４ｄを介して前記放射温度計４２ａ〜４２ｄにより常時測定されており、該放射温度計４２ａ〜４２ｄは測定結果を図示しない温度制御部にフィードバックし、該温度制御部はフィードバックされた測定結果に従って前記加熱用コイル２８に印加する高周波電流を調整している。
【００４９】
この時、前記温度測定用チップ２４ａ〜２４ｄは、それぞれ異なる高さに設けられており、前記放射温度計４２ａ〜４２ｄに測定される前記円筒発熱材２３の温度は、前記温度測定用チップ２４ａ〜２４ｄが設けられた高さの温度となるので、前記放射温度計４２ａ〜４２ｄの測定結果を合わせることで前記円筒発熱材２３の高さ方向の温度分布を得ることができ、得られた温度分布を基に前記加熱用コイル２８に印加される高周波電流を調整することで、前記円筒発熱材２３のより精密な制御が可能となる。
尚、第３の実施例では、第２の実施例と同様に前記温度測定用チップ２４ａ〜２４ｄから放出される放射光３０ａ〜３０ｄが、直接前記放射温度計４２ａ〜４２ｄに入光される構成としたが、第１の実施例と同様、前記温度測定用チップ２４ａ〜２４ｄと対向する位置に放射光反射ミラーをそれぞれ設け、該放射光反射ミラーにより反射された放射光３０ａ〜３０ｄが前記放射温度計４２ａ〜４２ｄに入光される構成としてもよいことは言う迄もない。
【００５０】
又、第３の実施例では、４つの前記温度測定用チップ２４ａ〜２４ｄ及び前記放射温度計４２ａ〜４２ｄを設けた場合について説明したが、設ける前記温度測定用チップ２４及び前記放射温度計４２は４つである必要はなく、更に多くの前記温度測定用チップ２４及び前記放射温度計４２を設けることで、前記円筒発熱材２３のより詳細な温度分布を得ることができ、より精密な加熱制御が可能となる。
【００５１】
次に、図１０、図１１に於いて、本発明の第４の実施例について説明する。尚、図１０、図１１中、図６中と同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。
【００５２】
第３の実施例では、円筒発熱材２３の外周面に該円筒発熱材２３と同材質で矩形の温度測定用チップ２４ａ〜２４ｄを設けていたが、第４の実施例では該温度測定用チップ２４ａ〜２４ｄが断熱部２５の内周面の、異なる高さ、又周方向に異なる位置に設けられており、前記温度測定用チップ２４ａ〜２４ｄ同士が鉛直方向で重ならず、又前記円筒発熱材２３と接触しない様になっている。
【００５３】
前記温度測定用チップ２４ａ〜２４ｄの前記断熱部２５への取付け方法としては、図１１（Ａ）に示される様に、前記温度測定用チップ２４に突起９１を設け、該突起９１を挿入可能な孔９２を前記断熱部２５に穿設し、前記孔９２に前記突起９１を挿入することで前記温度測定用チップ２４を前記断熱部２５に取付けてもよく、又図１１（Ｂ）に示される様に、前記温度測定用チップ２４に垂直方向に貫通する孔９３が穿設された凸部９４を形成し、該凸部９４が貫通可能な孔９５を前記断熱部２５に穿設し、前記孔９５に前記凸部９４を挿入した状態で、前記孔９３にピン９６を挿入することで前記温度測定用チップ２４を固定してもよい。
【００５４】
又、図１１（Ｃ）に示される様に、該温度測定用チップ２４の端面にカーボン接着剤等耐熱性を有する接着剤９７を塗布し、該接着剤９７により前記温度測定用チップ２４を前記断熱部２５の内周面に貼付けてもよく、更に図１１（Ｄ）に示される様に、前記温度測定用チップ２４に孔９８，９８を穿設し、前記断熱部２５に孔９９，９９を穿設し、前記孔９８，９８及び前記孔９９，９９にカーボン糸１０１を挿通し、前記温度測定用チップ２４を前記断熱部２５に縫付けることで固定してもよい。
【００５５】
第１の実施例〜第３の実施例では、前記温度測定用チップ２４を前記円筒発熱材２３に直接設けており、前記温度測定用チップ２４を設けている箇所の前記円筒発熱材２３の断面積が大きくなる為、抵抗が下がり、加熱温度が低くなる虞れがある。一方第４の実施例では、前記温度測定用チップ２４を前記断熱部２５の内周面に設けており、又前記温度測定用チップ２４が前記円筒発熱材２３と接触しない様になっているので、該円筒発熱材２３の断面積は全長に亘って一様となり、該円筒発熱材２３による加熱の安定性を保つことができる。
【００５６】
又、前記温度測定用チップ２４を前記断熱部２５の内周面に設けているので、前記温度測定用チップ２４を前記断熱部２５により断熱されることなく前記円筒発熱材２３と同等迄加熱することができ、放射温度計４２による正確な温度測定が可能となる。
【００５７】
更に、第３の実施例と同様、前記温度測定用チップ２４ａ〜２４ｄと対向する位置に放射光反射ミラーをそれぞれ設け、該放射光反射ミラーにより反射された放射光３０ａ〜３０ｄが前記放射温度計４２ａ〜４２ｄに入光される構成としてもよく、又更に多くの前記温度測定用チップ２４及び前記放射温度計４２を設けることでより詳細な温度分布を得られる様にしてもよいのは言う迄もない。
【００５８】
次に、図１２、図１３に於いて、本発明の第５の実施例について説明する。尚、図１２、図１３中、図３中と同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。
【００５９】
第５の実施例では、温度測定用チップ２４とビューポート３８との間の空間に、例えばカーボンやサファイヤからなる保護管１０２を設けている。
【００６０】
該保護管１０２は円筒形状であり、前記温度測定用チップ２４より放射される放射光３０が前記保護管１０２内部を通過する様になっている。又、該保護管１０２の内径は放射温度計４２により計測される放射光３０のスポット径（例えば、１０〜２０ｍｍ）よりも大きく（例えば、３０〜５０ｍｍ）なっており、前記保護管１０２の上端と前記温度測定用チップ２４、及び前記保護管１０２の下端と前記ビューポート３８とは略密接する様になっている。
【００６１】
第５の実施例では、前記温度測定用チップ２４と前記ビューポート３８との間の空間（例えば、５００〜２０００ｍｍ）に、放射光３０を通過させ、且つ放射光３０を遮らない様放射光３０のスポット径よりも大きい内径を有する前記保護管１０２を設けたので、処理ガス供給ノズル３５（図２参照）より供給される処理ガス、パージガス供給ノズル３７より供給されるパージガス、成膜処理中に気相中で反応生成された微小粒子や前記処理ガス供給ノズル３５、前記パージガス供給ノズル３７、反応管２１等から剥がれた微小粒子、断熱材２６から発生するパーティクルが、前記温度測定用チップ２４から放射される放射光３０の光路内に浸入するのを防止でき、放射光３０の光路が遮られることがない。
【００６２】
従って、ガスや微小粒子、パーティクル等の外乱により、放射光３０が遮断、偏光されることによる、放射光３０を測定する放射温度計４２の測定誤差や測定温度のふらつきを防止でき、安定した温度測定及び温度制御を行うことができる。
【００６３】
尚、第５の実施例では、前記温度測定用チップ２４を円筒発熱材２３に設けているが、第４の実施例の様に、前記温度測定用チップ２４を断熱部２５の内周面、即ち前記断熱材２６の内周面に設ける様にしてもよいのは言う迄もない。
【００６４】
又、前記温度測定用チップ２４を複数設ける場合には、図１３に示される様に、各温度測定用チップ２４ａ〜２４ｄと図示しない各ビューポート３８との間に、それぞれ保護管１０２ａ〜１０２ｄを設けることで、第５の実施例を第３の実施例、第４の実施例に適用することができる。
【００６５】
更に、放射光透過孔４７（図５参照）を貫通し、温度測定用チップ２４及びビューポート５２（図５参照）と密着する保護管を設けると、第５の実施例を第２の実施例に適用することができる。
【００６６】
次に、図１４に於いて、本発明の第６の実施例について説明する。尚、図１４中、図１３中と同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。
【００６７】
第６の実施例では、第５の実施例に於ける温度測定用チップ２４と保護管１０２とを一体化させることで保護管１０３を形成している。
【００６８】
該保護管１０３は有天筒状でカーボン製の中空管であり、頭頂部に温度測定用チップである温度測定部１０４を有し、中空管部に保護部１０５を有すると共に、下端部には石英製のビューポート１０６を有している。
【００６９】
前記保護管１０３は、それぞれ高さの異なる所定本数の該保護管１０３、例えば４本の保護管１０３ａ〜１０３ｄが、互いに接触しない様円筒発熱材２３と断熱部２５との間の空間に立設されている。各温度測定部１０４ａ〜１０４ｄの各ビューポート１０６ａ〜１０６ｄを挾んで対向する位置には、それぞれ放射温度計４２ａ〜４２ｄが設けられており、前記温度測定部１０４ａ〜１０４ｄから放射された放射光３０ａ〜３０ｄが前記放射温度計４２ａ〜４２ｄに入光されることで、前記温度測定部１０４ａ〜１０４ｄが配置された高さに於ける前記円筒発熱材２３の温度を測定することができる。
【００７０】
尚、各保護部１０５ａ〜１０５ｄの内径は、前記放射温度計４２ａ〜４２ｄに入射する放射光３０ａ〜３０ｄを遮らない様、放射光３０ａ〜３０ｄのスポット径よりも大きくなっていると共に、前記保護部１０５ａ〜１０５ｄは、前記円筒発熱材２３からの熱影響を受け難い厚みを有し、又前記温度測定部１０４ａ〜１０４ｄの熱が伝達され難い断熱性を有している。
【００７１】
上述の様に、第６の実施例では、前記温度測定部１０４と前記保護部１０５と前記ビューポート１０６とが一体となる様前記保護管１０３を形成したので、別部材の保護管１０２（図１２参照）を用いて放射光３０の光路を保護していた第５の実施例と比較し、前記温度測定部１０４、前記ビューポート１０６間の放射光３０の光路を前記保護部１０５により完全に閉塞できる。
【００７２】
従って、ガスや微小粒子、パーティクル等の外乱１０７により放射光３０が遮断、偏光されることを完全に防止でき、放射光３０を測定する前記放射温度計４２が測定誤差を起すことがなく、又測定温度のふらつきが起ることなく、より安定した温度測定及び温度制御を行うことができる。
【００７３】
又、前記保護管１０３は前記円筒発熱材２３と前記断熱部２５との間の空間に立設、即ち前記温度測定部１０４が前記円筒発熱材２３と離れた位置に配置されているので、該円筒発熱材２３の高さ方向の断面積は全長に亘って一様となり、該円筒発熱材２３による加熱の安定性を保つことができる。
【００７４】
更に、前記温度測定部１０４と前記保護部１０５とが同じ材質であるので、前記保護管１０３を安価に製造することができる。
【００７５】
図１５（Ａ）、（Ｂ）は、第６の実施例の変形例を示している。
【００７６】
図１５（Ａ）では、前記温度測定部１０４と前記保護部１０５とを別部材としている。カーボン製で円筒形状の保護部１０８の上端に、カーボンフェルト製で円筒形状の断熱部１０９を連設し、該断熱部１０９の上端を、前記円筒発熱材２３（図１４参照）と同材質であるカーボン製で円板形状の温度測定部１１１で閉塞している。
【００７７】
上記変形例では、前記温度測定部１１１と前記保護部１０８が直接接触せず、前記温度測定部１１１と前記保護部１０８との間に前記断熱部１０９が介在しているので、加熱された前記温度測定部１１１の熱が前記保護部１０８に伝達されることがなく、又該保護部１０８の熱が前記温度測定部１１１に伝達されることがなく、該温度測定部１１１が配置された高さに於ける前記円筒発熱材２３の温度を正確に測定することができる。
【００７８】
又、図１５（Ｂ）も前記温度測定部１０４と前記保護部１０５とが別部材であり、カーボンフェルト製で円筒形状の保護部１１２の上端を、前記円筒発熱材２３と同材質であるカーボン製で円板形状の温度測定部１１３で閉塞している。
【００７９】
上記変形例では、図１５（Ａ）の場合と同様、前記温度測定部１１３から前記保護部１１２、該保護部１１２から前記温度測定部１１３への熱の伝達を防止できるので、前記円筒発熱材２３の正確な温度を測定できると共に、図１５（Ａ）の場合よりも部材数が減少するので、容易に製造することができる。
尚、第６の実施例及びその変形例では、前記保護部１０５ａ〜１０５ｄを有天筒状或は円筒形状とし、円板形状の前記温度測定部１０４ａ〜１０４ｄを用いて前記円筒発熱材２３の温度を測定しているが、前記保護管１０３ａ〜１０３ｄの内径が前記放射温度計４２ａ〜４２ｄに入射する放射光３０ａ〜３０ｄのスポット径よりも大きければ、矩形板の温度測定部及び方柱形状の保護管等任意の形状としてもよい。
【００８０】
又、第６の実施例では、前記温度測定部１０４ａ〜１０４ｄから放出される放射光３０ａ〜３０ｄが、直接前記放射温度計４２ａ〜４２ｄに入光される構成としたが、前記温度測定部１０４ａ〜１０４ｄと対向する位置に放射光反射ミラー４１をそれぞれ設け、該放射光反射ミラー４１により反射された放射光３０ａ〜３０ｄが前記放射温度計４２ａ〜４２ｄに入光される構成としてもよく、温度測定部１０４ａ〜１０４ｄ、保護部１０５ａ〜１０５ｄ、ビューポート１０６ａ〜１０６ｄ、放射光反射ミラー４１が一体となる様保護管１０３を形成してもよい。
【００８１】
又、第６の実施例では、４本の前記保護管１０３ａ〜１０３ｄを立設した場合について説明したが、立設する保護管１０３ａ〜１０３ｄは４本である必要はなく、更に多くの前記保護管１０３を立設することで、前記円筒発熱材２３のより詳細な温度分布を得ることができ、より精密な加熱制御が可能となる。
【００８２】
次に、図７、図１６に於いて、本発明の第７の実施例について説明する。尚、図７、図１６中、図１〜図３中と同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。
第７の実施例では、第１の実施例〜第６の実施例とは異なり、温度検出手段として熱電対である制御用ＴＣ６１を使用している。
ウェーハ６を処理する反応管２１の下端には、上端と下端に上部フランジ２２ａと下部フランジ２２ｂが形成されたインレットフランジ２２が気密に設けられ、該インレットフランジ２２にはガス排気口３６が設けられており、前記インレットフランジ２２の内側に筒状の排気空間が形成される。
前記反応管２１内には、円筒発熱材２３が前記インレットフランジ２２に立設され、該円筒発熱材２３と前記反応管２１との間には、内層側に設けられた断熱材２６と外層側に設けられた断熱材ケーシング２７とが一体化された断熱部２５が立設されている。尚、前記インレットフランジ２２の内径は、前記円筒発熱材２３の内径よりも小さくなっている。
【００８３】
前記反応管２１の外側には加熱用コイル２８が設けられ、該加熱用コイル２８は図示しない支持柱に支持されると共に、外壁３１によって覆われている。
又、少なくとも、前記円筒発熱材２３、前記インレットフランジ２２及びシールキャップ１８により反応室３２が画成される。
該反応室３２内に処理ガスを供給する処理ガス供給ノズル３５が、前記インレットフランジ２２を水平方向に貫通し、更に前記円筒発熱材２３の内壁に沿って立上がる様設けられる。
【００８４】
又、前記反応管２１と前記断熱材ケーシング２７との間の空間及び前記円筒発熱材２３と前記断熱材２６との間の空間にパージガスを供給するパージガス供給ノズル３７は、前記インレットフランジ２２近傍迄水平方向に延出し、前記上部フランジ２２ａと前記下部フランジ２２ｂの間の空間で２股に分岐する。２股に分れた前記パージガス供給ノズル３７のうち、一方の第１パージガス供給ノズル３７ａは垂直上方に屈曲し、前記上部フランジ２２ａを貫通して前記反応管２１と前記断熱材ケーシング２７との間の空間に延出する。他方の第２パージガス供給ノズル３７ｂは前記第１パージガス供給ノズル３７ａよりも前記インレットフランジ２２に接近した位置で垂直上方に屈曲し、前記上部フランジ２２ａを貫通して前記円筒発熱材２３と前記断熱材２６との間の空間に延出する。
【００８５】
又、前記上部フランジ２２ａを貫通して、前記第２パージガス供給ノズル３７ｂと同じ空間、即ち前記円筒発熱材２３と前記断熱材２６との間の空間には保護管６２が設けられ、該保護管６２は上端が閉塞され、下端が前記上部フランジ２２ａと前記下部フランジ２２ｂとの間の空間で開放された有天筒状となっており、前記保護管６２の前記上部フランジ２２ａの貫通箇所は、前記保護管６２が挿通されたウルトラトール（真空様継手）６３によって前記上部フランジ２２ａの下方よりシールされている。尚、図１６中、６４は前記反応管２１下端のフランジと前記上部フランジ２２ａとのシール面に冷却水を供給する冷却系である。
【００８６】
前記制御用ＴＣ６１は、前記インレットフランジ２２近傍迄水平方向に延出し、前記上部フランジ２２ａと前記下部フランジ２２ｂの間の空間で垂直上方に屈曲し、前記保護管６２の下端より該保護管６２内部に挿入されており、前記円筒発熱材２３と前記断熱材２６との間の空間に於いて、前記制御用ＴＣ６１は前記保護管６２に覆われ、保護されている。尚、該保護管６２の材質は、誘導加熱による前記制御用ＴＣ６１の誤作動、誤検知が避けられる様、抵抗が高く誘導され難いサファイヤを用いるのが望ましい。
成膜処理時には、前記ボート１３を前記反応室３２内に装入し、前記処理ガス供給ノズル３５より前記反応室３２内に処理ガスを供給すると共に、前記加熱用コイル２８に高周波電流を印加し、前記円筒発熱材２３を加熱する。
【００８７】
又上記処理と並行して、前記第１パージガス供給ノズル３７ａ及び前記第２パージガス供給ノズル３７ｂより、前記反応管２１と前記断熱材ケーシング２７との間の空間及び前記円筒発熱材２３と前記断熱材２６との間の空間にパージガスを供給する。
成膜処理が終了すると、前記反応室３２内の処理ガスや、前記反応管２１と前記断熱材ケーシング２７との間の空間及び前記円筒発熱材２３と前記断熱材２６との間の空間のパージガスが前記ガス排気口３６を介して図示しない排気装置によって排気され、ボート１３が前記反応室３２から装脱される。
上記処理中、前記円筒発熱材２３の温度は、前記制御用ＴＣ６１により常時測定されており、測定結果は図示しない温度制御部にフィードバックされ、該温度制御部はフィードバックされた測定結果に基づいて、前記加熱用コイル２８に印加する高周波電流を制御する様になっている。
【００８８】
上述の様に、温度検出手段である前記制御用ＴＣ６１を前記円筒発熱材２３と前記断熱材２６との間の空間、即ち前記反応室３２外に設けたことで、前記制御用ＴＣ６１を覆う保護管６２がエッチングされ、エッチングされた保護管６２の成分がウェーハ６を汚染することがなく、又前記保護管６２にＳｉＣ膜が成膜されることがなくなり、成膜されたＳｉＣ膜による前記制御用ＴＣ６１への熱伝達率の変化を抑制できるので、測定値が経時変化するのを防止し、前記制御用ＴＣ６１の計測値の信頼性及び再現性を向上させることができる。
又、前記円筒発熱材２３と前記断熱材２６との間の空間にパージガスを供給する様にしたことで、前記円筒発熱材２３の下端と前記上部フランジ２２ａ上面の隙間から処理ガス等が浸入するのを防止することができ、前記保護管６２に対する処理ガスの接触を更に抑制し、前記制御用ＴＣ６１の測定値の信頼性及び再現性を向上させることができる。
【００８９】
又、前記保護管６２を、誘導加熱され難いサファイヤ製としているので、該保護管６２が前記加熱用コイル２８により誘導加熱されることがなく、前記保護管６２が誘導加熱されることによる前記制御用ＴＣ６１の誤作動、誤検知を防止することができる。
【００９０】
更に、前記保護管６２は、下端が前記上部フランジ２２ａと前記下部フランジ２２ｂとの間に位置する様、前記上部フランジ２２ａを下方より貫通しているので、前記保護管６２を屈曲させることなく棒状とすることができ、加工が難しい材質であっても該保護管６２として使用できることから、該保護管６２の材質の選択の幅を広げることができる。
【００９１】
（付記）
又、本発明は以下の実施の態様を含む。
【００９２】
（付記１）複数枚の基板上に単結晶膜又は多結晶膜を成長させる熱処理装置であって、複数枚の基板を保持するボートと、該ボートを囲む様に設けられ反応室を構成する筒状発熱材と、該筒状発熱材を囲む様に設けられた反応管と、前記筒状発熱材と前記反応管との間に設けられた筒状断熱部と、前記筒状発熱材と前記筒状断熱部との間に設けられた温度測定用チップと、該温度測定用チップの温度を測定する放射温度計とを具備し、該放射温度計が前記反応管の下端より下方に配置されることを特徴とする熱処理装置。
【００９３】
（付記２）前記温度測定用チップと前記筒状発熱材とが同じ材質である付記１の熱処理装置。
【００９４】
（付記３）前記温度測定用チップが前記筒状発熱材より突設された付記１又は付記２の熱処理装置。
【００９５】
（付記４）前記温度測定用チップが前記筒状発熱材より離れた位置に設けられた付記１又は付記２の熱処理装置。
【００９６】
（付記５）前記温度測定用チップが前記筒状断熱部より突設された付記４の熱処理装置。
【００９７】
（付記６）前記温度測定用チップと前記放射温度計との間に、前記温度測定用チップからの放射光の光路を囲む様に筒状の保護管が設けられた付記１の熱処理装置。
【００９８】
（付記７）前記温度測定用チップが前記保護管の上端に固定された付記６の熱処理装置。
【００９９】
（付記８）前記保護管と前記温度測定用チップとの間に、該温度測定用チップよりも熱伝導率の低い部材が介在する付記７の熱処理装置。
【０１００】
（付記９）前記反応管の下端よりも下方に前記温度測定用チップからの放射光を反射するミラーを有し、前記放射温度計は反射された放射光を測定する付記１〜付記８の熱処理装置。
【０１０１】
（付記１０）前記反応室内に前記ボートを昇降させる昇降部を更に具備し、前記放射温度計は前記昇降部内に設けられた付記１〜付記８の熱処理装置。
【０１０２】
（付記１１）複数枚の基板上に単結晶膜又は多結晶膜を成長させる熱処理装置であって、複数枚の基板を保持するボートと、該ボートを囲む様に設けられ反応室を構成する筒状発熱材と、該筒状発熱材を囲む様に設けられた反応管と、前記筒状発熱材と前記反応管との間に設けられた筒状断熱部と、前記筒状発熱材と前記筒状断熱部との間に設けられた熱電対と、該熱電対を保護する保護管と、前記筒状発熱材を加熱する為に高周波電流が印加される加熱用コイルとを具備し、前記保護管は前記筒状発熱材よりも抵抗が高く、前記加熱用コイルにより誘導加熱され難い部材で構成されたことを特徴とする熱処理装置。
【０１０３】
（付記１２）前記保護管はサファイヤで形成された付記１１の熱処理装置。
【０１０４】
（付記１３）前記反応管と前記筒状断熱部と前記筒状発熱材を支持する上部フランジ、及び前記反応室内に供給された処理ガスを排気する筒状の排気空間を有するインレットフランジを更に具備し、前記保護管は前記上部フランジを貫通し、前記筒状の排気空間と隔離された空間に突出する付記１２の熱処理装置。
【符号の説明】
【０１０５】
１              熱処理装置
６              ウェーハ
１４            処理炉
２１            反応管
２２            インレットフランジ
２３            円筒発熱材
２４            温度測定用チップ
２６            断熱材
２８            加熱用コイル
３２            反応室
３８            ビューポート
４１            放射光反射ミラー
４２            放射温度計
４５            インレットフランジ
６１            制御用ＴＣ
６２            保護管
１０２          保護管
１０３          保護管
１０４          温度測定部
１０５          保護部
１０８          保護部
１０９          断熱部
１１１          温度測定部
１１２          保護部
１１３          温度測定部
【図１】
0005647502.tif 000002
【図２】
0005647502.tif 000003
【図３】
0005647502.tif 000004
【図４】
0005647502.tif 000005
【図５】
0005647502.tif 000006
【図６】
0005647502.tif 000007
【図７】
0005647502.tif 000008
【図８】
0005647502.tif 000009
【図９】
0005647502.tif 000010
【図１０】
0005647502.tif 000011
【図１１】
0005647502.tif 000012
【図１２】
0005647502.tif 000013
【図１３】
0005647502.tif 000014
【図１４】
0005647502.tif 000015
【図１５】
0005647502.tif 000016
【図１６】
0005647502.tif 000017