(57)【要約】    【課題】  温度検出手段の温度検出位置精度を向上させると共に、温度検出手段を再組立てした場合にでも、再現性が保証される様にする。    【解決手段】  基板を収納し処理する空間を形成する反応管３２と、前記基板を加熱する加熱手段と、前記反応管内の温度を検出する温度検出手段４１と、前記反応管内で前記温度検出手段を収納する保護管４３とを具備し、前記温度検出手段は複数の温度検出部材４２を有し、該温度検出部材は先端部に温度検出部を有する線状部材から構成され、前記温度検出部材に前記温度検出部の位置が異なる様に絶縁部材が数珠状に挿通され、該絶縁部材の少なくとも１つに複数の前記温度検出部材が挿通する。    【選択図】          図１
2008227363.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を収納し処理する空間を形成する反応管と、前記基板を加熱する加熱手段と、前記反応管内の温度を検出する温度検出手段と、前記反応管内で前記温度検出手段を収納する保護管とを具備し、前記温度検出手段は複数の温度検出部材を有し、該温度検出部材は先端部に温度検出部を有する線状部材から構成され、前記温度検出部材に前記温度検出部の位置が異なる様に絶縁部材が数珠状に挿通され、該絶縁部材の少なくとも１つに複数の前記温度検出部材が挿通することを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に所望の処理を行う装置、例えばシリコンウェーハ等の半導体基板に薄膜の生成、不純物の拡散、エッチング等所要の処理を行う基板処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
基板処理装置の１つとして縦型炉を有するバッチ式の基板処理装置があり、前記縦型炉は処理室を画成する反応管、及び反応管を収納する様に設けられた加熱装置を有している。前記処理室には多段に保持されたウェーハが収納され、該ウェーハは前記加熱装置により処理温度に加熱され、前記処理室に処理ガスが供給されて前記ウェーハに所要の処理がなされる。
【０００３】
ウェーハの処理の均一性、処理品質は処理温度により影響を受けるので、前記処理室の温度は温度検出手段によって多点で測定され、測定結果を基に前記処理室が処理温度に、又均一温度となる様に加熱制御されている。
【０００４】
前記温度検出手段は温度検出部材、例えば熱電対と該熱電対の一対のリード線に挿通され、リード線同士を絶縁するアルミナ等の絶縁材と、該リード線に絶縁材が装着された熱電対を複数本収納する保護管から成っており、該保護管が前記反応管に溶接される等、所要の手段で前記処理室内に保持されている。
【０００５】
又、前記保護管は、反応管の基部を水平方向から貫通し、反応管の内壁面に沿って上方に延出している。従って、前記保護管は、基部が湾曲した形状となっている。前記熱電対は、保護管に一端から個々に挿入する構造である。その為、熱電対が保護管の形状に沿って屈曲できる必要があり、前記絶縁材は数珠玉を数珠つなぎした様になっている。
【０００６】
前記熱電対は先端部が温度検出部となっており、温度検出手段で異なる位置（高さ方向に異なる位置）の温度を検出する様にする為、保護管内での熱電対の温度検出部の高さ位置を異ならせている。又、保護管内での温度検出部の位置は、熱電対の挿入長さで判断され、複数の熱電対の保護管内での挿入長さを管理することで、熱電対により複数箇所の温度が検出可能となる。
【０００７】
ところが、従来では絶縁材が装着された熱電対を個々に前記保護管に挿入していることから、挿入時の熱電対同士の干渉等から熱電対が保護管内で屈曲し、温度検出部の位置が不確定となる可能性がある。更に、反応管の洗浄等の保守作業では熱電対を取外す必要があり、保守後、熱電対の再組立て時に保護管内での熱電対の屈曲状態が変化する等、再現性に欠け、温度検出位置が変化してしまうという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は斯かる実情に鑑み、温度検出手段の温度検出位置精度を向上させると共に、温度検出手段を再組立てした場合にでも、再現性が保証される様にするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、基板を収納し処理する空間を形成する反応管と、前記基板を加熱する加熱手段と、前記反応管内の温度を検出する温度検出手段と、前記反応管内で前記温度検出手段を収納する保護管とを具備し、前記温度検出手段は複数の温度検出部材を有し、該温度検出部材は先端部に温度検出部を有する線状部材から構成され、前記温度検出部材に前記温度検出部の位置が異なる様に絶縁部材が数珠状に挿通され、該絶縁部材の少なくとも１つに複数の前記温度検出部材が挿通する基板処理装置に係るものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、基板を収納し処理する空間を形成する反応管と、前記基板を加熱する加熱手段と、前記反応管内の温度を検出する温度検出手段と、前記反応管内で前記温度検出手段を収納する保護管とを具備し、前記温度検出手段は複数の温度検出部材を有し、該温度検出部材は先端部に温度検出部を有する線状部材から構成され、前記温度検出部材に前記温度検出部の位置が異なる様に絶縁部材が数珠状に挿通され、該絶縁部材の少なくとも１つに複数の前記温度検出部材が挿通するので、複数の温度検出部材が束ねられ、相互に位置が保持されるので、温度検出手段の温度検出位置精度を向上し、又温度検出手段を再組立てした場合にでも、再現性が向上するという優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。
【００１２】
図６により、本発明が実施される基板処理装置について説明する。
【００１３】
筐体１内部の前面側には、図示しない外部搬送装置との間で基板収納容器としてのカセット２の授受を行う保持具授受部材としてのカセットステージ３が設けられ、該カセットステージ３の後側には昇降手段としてのカセットエレベータ４が設けられ、該カセットエレベータ４には搬送手段としてのカセット移載機５が取付けられている。前記カセットエレベータ４の後側には、前記カセット２の載置手段としてのカセット棚６が設けられ、該カセット棚６はスライドステージ７上に横行可能に設けられている。又、前記カセット棚６の上方には前記カセット２の載置手段としてのバッファカセット棚８が設けられている。更に、前記バッファカセット棚８の後側にはクリーンユニット９が設けられ、クリーンエアを前記筐体１の内部を流通させる様に構成されている。
【００１４】
前記筐体１の後部上方には、処理炉１１が設けられ該処理炉１１の下側には、半円筒形状の気密室としてのロードロック室１２が仕切弁としてのゲートバルブ１３を介して連設され、前記ロードロック室１２の前面には前記カセット棚６と対向する位置に仕切手段としてのロードロックドア１４が設けられている。
【００１５】
前記ロードロック室１２内には、基板としてのウェーハ３３を水平姿勢で多段に保持する基板保持具としてのボート３４を、前記処理炉１１に装脱させる昇降手段としてのボートエレベータ６１が設けられ、該ボートエレベータ６１には前記処理炉１１の炉口を気密に閉塞する蓋体としてのシールキャップ６３が取付けられ、該シールキャップ６３により前記ボート３４が垂直に支持されている。
【００１６】
前記ロードロック室１２と前記カセット棚６との間には基板移載手段としての基板移載機１９が設けられ、該基板移載機１９はウェーハを保持し、昇降、進退、回転可能となっている。
【００１７】
前記ロードロック室１２には図示しない排気装置が接続され、真空排気可能となっていると共にガスパージノズル２１が連通し、該ガスパージノズル２１を介して前記ロードロック室１２に窒素ガス等の不活性ガスを供給可能となっている。
【００１８】
以下、基板処理装置に於ける一連の動作を説明する。
【００１９】
図示しない外部搬送装置から搬送された前記カセット２は、前記カセットステージ３に載置され、該カセットステージ３で前記カセット２の姿勢は９０°変換され、更に、前記カセットエレベータ４の昇降動作、横行動作及び、前記カセット移載機５の進退動作の協働により前記カセット棚６又は、前記バッファカセット棚８に搬送される。
【００２０】
前記基板移載機１９により前記カセット棚６から前記ボート３４へ前記ウェーハ３３が移載される。該ウェーハ３３を移載する準備として、前記ボート３４が前記ボートエレベータ６１により降下され、前記ゲートバルブ１３により前記処理炉１１が閉塞され、更に前記ロードロック室１２の内部に前記パージノズル２１から窒素ガス等のパージガスが導入される。前記ロードロック室１２が大気圧に復圧された後、前記ロードロックドア１４が開かれる。
【００２１】
前記スライドステージ７は前記カセット棚６を水平移動させ、移載の対象となる前記カセット２を前記基板移載機１９に対峙する様に位置決めする。前記基板移載機１９は昇降動作、回転動作の協働により前記ウェーハ３３を前記カセット２より前記ボート３４へと移載する。前記ウェーハ３３の移載はいくつかの前記カセット２に対して行われ、前記ボート３４へ所定枚数ウェーハ３３の移載が完了した後、前記ロードロックドア１４が閉じられ、前記ロードロック室１２が真空引きされる。
【００２２】
真空引きが完了後に前記ガスパージノズル２１よりガスが導入され、前記ロードロック室１２内部が大気圧に復圧されると前記ゲートバルブ１３が開かれ、前記ボートエレベータ６１により前記ボート３４が前記処理炉１１内に装入され、前記ゲートバルブ１３が閉じられる。尚、真空引き完了後に前記ロードロック室１２内部を大気圧に復圧させず大気圧未満の状態で前記ボート３４を前記処理炉１１内に装入してもよい。
【００２３】
前記処理炉１１内で前記ウェーハ３３に所定の処理が為された後、前記ゲートバルブ１３が開かれ、前記ボートエレベータ６１により前記ボート３４が引出され、更に、前記ロードロック室１２内部を大気圧に復圧させた後に前記ロードロックドア１４が開かれる。
【００２４】
処理後の前記ウェーハ３３は上記した作動の逆の手順により前記ボート３４から前記カセット棚６を経て前記カセットステージ３に移載され、図示しない外部搬送装置により搬出される。
【００２５】
前記カセット移載機５、前記スライドステージ７、前記ボートエレベータ６１、前記基板移載機１９等の搬送動作は、搬送制御手段２２により制御される。
【００２６】
図７、図８により、本発明で使用される縦型の処理炉１１について説明する。
【００２７】
本実施の形態で用いられる基板処理装置は制御部であるコントローラ７１を備え、該コントローラ７１により基板処理装置、及び処理炉を構成する各部の動作等が制御される。
【００２８】
加熱装置（加熱手段）であるヒータ７２の内側に、処理室３１を画成する反応管３２が同心に設けられ、該反応管３２はウェーハ３３を処理し、所要の処理を行う。前記反応管３２の下端開口は蓋体である前記シールキャップ６３により気密に閉塞され、少なくとも、前記反応管３２、及び前記シールキャップ６３により前記処理室３１を形成している。
【００２９】
前記シールキャップ６３にはボート支持台７３を介して前記ボート３４が立設され、前記ボート支持台７３は前記ボート３４を保持する保持体となっている。該ボート３４にはバッチ処理される複数のウェーハ３３が水平姿勢で管軸方向に多段に装填され、前記ボートエレベータ６１によって前記処理室３１に装入され、前記ヒータ７２は装入されたウェーハ３３を所定の温度に加熱する。
【００３０】
前記処理室３１へは複数種類、ここでは２種類のガスを供給する供給経路としての２本のガス供給管７４ａ、７４ｂが設けられる。ここでは第１ガス供給管７４ａからは流量制御装置（流量制御手段）である第１マスフローコントローラ７５ａ及び開閉弁である第１バルブ７６ａを介し、更に後述する前記反応管３２内に形成されたバッファ室７７を介して前記処理室３１に反応ガスが供給され、前記第２ガス供給管７４ｂからは流量制御装置（流量制御手段）である第２マスフローコントローラ７５ｂ、開閉弁である第２バルブ７６ｂ、ガス溜め７８、及び開閉弁である第３バルブ７６ｃを介し、更に後述するガス供給部７９を介して前記処理室３１に反応ガスが供給されている。
【００３１】
前記反応管３２にはガスを排気するガス排気管８１により第４バルブ７６ｄを介して排気装置（排気手段）である真空ポンプ８２に接続され、真空排気される様になっている。又、前記第４バルブ７６ｄは、開閉して前記処理室３１の真空排気・真空排気停止ができ、更に弁開度を調節して圧力調整可能になっている開閉弁である。
【００３２】
前記反応管３２の内壁面とウェーハ３３との間に於ける円弧状の空間には、前記反応管３２の下部より上部の内壁面にウェーハ３３の積載方向に沿って、ガス分散空間である前記バッファ室７７が設けられており、該バッファ室７７のウェーハ３３と隣接する壁の端部にはガスを供給する供給孔である第１ガス供給孔８３ａが設けられている。該第１ガス供給孔８３ａは前記反応管３２の中心へ向けて開口している。前記第１ガス供給孔８３ａは、下部から上部に亘ってそれぞれ同一の開口面積を有し、更に同じ開口ピッチで設けられている。
【００３３】
前記バッファ室７７の前記第１ガス供給孔８３ａが設けられた端部と反対側の端部には、ノズル８４が、前記反応管３２の下部より上部に亘りウェーハ３３の積載方向に沿って配設されている。前記ノズル８４には複数のガスを供給する供給孔である第２ガス供給孔８３ｂが設けられている。該第２ガス供給孔８３ｂの開口面積は、前記バッファ室７７と前記処理室３１の差圧が小さい場合には、ガスの上流側から下流側迄、同一の開口面積で同一の開口ピッチとするとよいが、差圧が大きい場合には上流側から下流側に向かって開口面積を大きくするか、開口ピッチを小さくするとよい。
【００３４】
本実施の形態に於いては、前記第２ガス供給孔８３ｂの開口面積を上流側から下流側にかけて徐々に大きくしている。この様に構成することで、各第２ガス供給孔８３ｂよりガスの流速の差はあるが、流量は略同量であるガスを前記バッファ室７７に噴出させている。
【００３５】
該バッファ室７７内に於いて、各第２ガス供給孔８３ｂより噴出したガスの粒子速度差が緩和された後、前記第１ガス供給孔８３ａより前記処理室３１に噴出させている。よって、各第２ガス供給孔８３ｂより噴出したガスは、各第１ガス供給孔８３ａより噴出する際には、均一な流量と流速とを有するガスとすることができる。
【００３６】
更に、前記バッファ室７７に、細長い構造を有する第１電極である第１棒状電極８５及び第２電極である第２棒状電極８６が上部より下部に亘って電極を保護する保護管である電極保護管８７に保護されて配設され、前記第１棒状電極８５又は前記第２棒状電極８６のいずれか一方は整合器８８を介して高周波電源８９に接続され、他方は基準電位であるアースに接続されている。この結果、前記第１棒状電極８５及び前記第２棒状電極８６間のプラズマ生成領域９１にプラズマが生成される。
【００３７】
前記電極保護管８７は、前記第１棒状電極８５及び前記第２棒状電極８６のそれぞれを前記バッファ室７７の雰囲気と隔離した状態で該バッファ室７７に挿入できる構造となっている。ここで、前記電極保護管８７の内部は外気（大気）と同一雰囲気であると、該電極保護管８７にそれぞれ挿入された前記第１棒状電極８５及び前記第２棒状電極８６はヒータ７２の加熱で酸化されてしまう。そこで、前記電極保護管８７の内部は窒素等の不活性ガスを充填或はパージし、酸素濃度を充分低く抑えて前記第１棒状電極８５又は前記第２棒状電極８６の酸化を防止する為の不活性ガスパージ機構が設けられる。
【００３８】
更に、前記第１ガス供給孔８３ａの位置より、前記反応管３２の内周を１２０゜程度回った内壁に、前記ガス供給部７９が設けられている。該ガス供給部７９は、ＡＬＤ法による成膜に於いてウェーハ３３へ、複数種類のガスを１種類ずつ交互に供給する際に、前記バッファ室７７とガス供給種を分担する供給部である。
【００３９】
前記ガス供給部７９も前記バッファ室７７と同様にウェーハ３３と隣接する位置に同一ピッチでガスを供給する供給孔である第３ガス供給孔８３ｃを有し、下部では前記第２ガス供給管７４ｂが接続されている。
【００４０】
前記第３ガス供給孔８３ｃの開口面積は前記ガス供給部７９内と前記処理室３１内の差圧が小さい場合には、ガスの上流側から下流側迄同一の開口面積で同一の開口ピッチとするとよいが、差圧が大きい場合には上流側から下流側に向かって開口面積を大きくするか開口ピッチを小さくするとよい。
【００４１】
本実施の形態に於いては、前記第３ガス供給孔８３ｃの開口面積を上流側から下流側にかけて徐々に大きくしている。
【００４２】
前記反応管３２内の中央部には複数枚のウェーハ３３を多段に同一間隔で載置する前記ボート３４が収納されており、該ボート３４は前記ボートエレベータ６１により前記反応管３２に装脱される様になっている。又処理の均一性を向上する為に前記ボート３４を回転する為の回転装置（回転手段）であるボート回転機構９２が設けてあり、該ボート回転機構９２を回転することにより、前記ボート支持台７３に保持された前記ボート３４を回転する様になっている。
【００４３】
前記コントローラ７１は、前記第１、第２マスフローコントローラ７５ａ、７５ｂ、前記第１〜第４バルブ７６ａ、７６ｂ、７６ｃ、７６ｄ、前記ヒータ７２、前記真空ポンプ８２、前記ボート回転機構９２、前記ボートエレベータ６１、前記高周波電源８９、前記整合器８８に接続されており、前記第１、第２マスフローコントローラ７５ａ、７５ｂの流量調整、前記第１〜第３バルブ７６ａ、７６ｂ、７６ｃの開閉動作、前記第４バルブ７６ｄの開閉及び圧力調整動作、前記ヒータ７２の温度調節、前記真空ポンプ８２の起動・停止、前記ボート回転機構９２の回転速度調節、前記ボートエレベータ６１の昇降動作制御、前記高周波電源８９の電力供給制御、前記整合器８８によるインピーダンス制御が行われる。
【００４４】
次にＡＬＤ法による成膜例について、半導体デバイスの製造工程の１つである、ＤＣＳ及びＮＨ3 ガスを用いてＳｉＮ膜を成膜する例で説明する。
【００４５】
ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａ１  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法の中の１つであるＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法は、ある成膜条件（温度、時間等）の下で、成膜に用いる２種類（又はそれ以上）の原料となる処理ガスを１種類ずつ交互に基板上に供給し、１原子層単位で吸着させ、表面反応を利用して成膜を行う手法である。
【００４６】
利用する化学反応は、例えばＳｉＮ（窒化珪素）膜形成の場合ＡＬＤ法ではＤＣＳ（ＳｉＨ2 Ｃ１2 、ジクロルシラン）とＮＨ3 （アンモニア）を用いて３００〜６００℃の低温で高品質の成膜が可能である。又、ガス供給は、複数種類の反応性ガスを１種類ずつ交互に供給する。そして、膜厚制御は、反応性ガス供給のサイクル数で制御する。（例えば、成膜速度が１Å／サイクルとすると、２０Åの膜を形成する場合、処理を２０サイクル行う。)
【００４７】
先ず成膜しようとするウェーハ３３を前記ボート３４に装填し、前記処理室３１に搬入する。搬入後、次の３つのステップを順次実行する。
【００４８】
(ステップ１)
ステップ１では、プラズマ励起の必要なＮＨ3 ガスと、プラズマ励起の必要のないＤＣＳガスとを並行して流す。先ず前記第１ガス供給管７４ａに設けた前記第１バルブ７６ａ、及び前記ガス排気管８１に設けた前記第４バルブ７６ｄを共に開けて、前記第１ガス供給管７４ａから前記第１マスフローコントローラ７５ａにより流量調整されたＮＨ3 ガスを前記ノズル８４の前記第２ガス供給孔８３ｂから前記バッファ室７７へ噴出し、前記第１棒状電極８５及び前記第２棒状電極８６間に前記高周波電源８９から前記整合器８８を介して高周波電力を印加してＮＨ3 をプラズマ励起し、活性種として前記処理室３１に供給しつつ前記ガス排気管８１から排気する。ＮＨ3 ガスをプラズマ励起することにより活性種として流す時は、前記第４バルブ７６ｄを適正に調整して前記処理室３１内の圧力を１０〜１００Ｐａの範囲であって、例えば、５０Ｐａに維持する。前記第１マスフローコントローラ７５ａで制御するＮＨ3 の供給流量は１〜１０ｓｌｍの範囲であって、例えば６ｓｌｍで供給されＮＨ3 をプラズマ励起することにより得られた活性種にウェーハ３３を晒す時間は２〜１０２秒である。この時のヒータ７２の温度はウェーハ３３が３００〜６００℃の範囲であって、例えば５５０℃になる様に設定してある。ＮＨ3 は反応温度が高い為、上記温度では反応しないので、プラズマ励起することにより活性種としてから流す様にしており、この為ウェーハ温度は設定した低い温度範囲のままで行える。
【００４９】
このＮＨ3 をプラズマ励起することにより活性種として供給している時、前記第２ガス供給管７４ｂの上流側の前記第２バルブ７６ｂを開け、下流側の前記第３バルブ７６ｃを閉めて、ＤＣＳも流す様にする。これにより前記第２バルブ７６ｂと、前記第３バルブ７６ｃとの間に設けた前記ガス溜め７８にＤＣＳを溜める。この時、前記処理室３１内に流しているガスはＮＨ3 をプラズマ励起することにより得られた活性種であり、ＤＣＳは存在しない。従って、ＮＨ3 は気相反応を起こすことはなく、プラズマにより励起され活性種となったＮＨ3 はウェーハ３３上の下地膜等の表面部分と表面反応（化学吸着）する。
【００５０】
（ステップ２）
ステップ２では、前記第１ガス供給管７４ａの前記第１バルブ７６ａを閉めて、ＮＨ3 の供給を止めるが、引続き前記ガス溜め７８へ供給を継続する。該ガス溜め７８に所定圧、所定量のＤＣＳが溜まったら上流側の前記第２バルブ７６ｂも閉めて、前記ガス溜め７８にＤＣＳを閉込めておく。又、前記ガス排気管８１の前記第４バルブ７６ｄは開いたままにし前記真空ポンプ８２により、前記処理室３１を２０Ｐａ以下に排気し、残留ＮＨ3 を前記処理室３１から排除する。又、この時にはＮ2 等の不活性ガスを前記処理室３１に供給すると、更に残留ＮＨ3 を排除する効果が高まる。前記ガス溜め７８内には、圧力が２００００Ｐａ以上になる様にＤＣＳを溜める。又、前記ガス溜め７８と前記処理室３１との間のコンダクタンスが１．５×１０−３ｍ３／ｓ以上になる様に装置を構成する。又、前記反応管３２の容積とこれに対する必要な前記ガス溜め７８の容積との比として考えると、前記反応管３２の容積１００ｌ（リットル）の場合に於いては、１００〜３００ｃｃであることが好ましく、容積比としては前記ガス溜め７８は反応室容積の１／１０００〜３／１０００倍とすることが好ましい。
【００５１】
（ステップ３）
ステップ３では、前記処理室３１の排気が終わったら前記ガス排気管８１の前記第４バルブ７６ｄを閉じて排気を止める。前記第２ガス供給管７４ｂの下流側の前記第３バルブ７６ｃを開く。これにより前記ガス溜め７８に溜められたＤＣＳが前記処理室３１に一気に供給される。この時前記ガス排気管８１の前記第４バルブ７６ｄが閉じられているので、前記処理室３１内の圧力は急激に上昇して約９３１Ｐａ（７Ｔｏｒｒ）迄昇圧される。ＤＣＳを供給する為の時間は２〜４秒設定し、その後上昇した圧力雰囲気中に晒す時間を２〜４秒に設定し、合計６秒とした。この時のウェーハ温度はＮＨ3 の供給時と同じく、３００〜６００℃の範囲内の所望の温度で維持される。ＤＣＳの供給により、ウェーハ３３の表面に化学吸着したＮＨ3 とＤＣＳとが表面反応（化学吸着）して、ウェーハ３３上にＳｉＮ膜が成膜される。成膜後、前記第３バルブ７６ｃを閉じ、前記第４バルブ７６ｄを開けて前記処理室３１を真空排気し、残留するＤＣＳの成膜に寄与した後のガスを排除する。又、この時にはＮ2 等の不活性ガスを前記処理室３１に供給すると、更に残留するＤＣＳの成膜に寄与した後のガスを前記処理室３１から排除する効果が高まる。又前記第２バルブ７６ｂを開いて前記ガス溜め７８へのＤＣＳの供給を開始する。
【００５２】
上記ステップ１〜３を１サイクルとし、このサイクルを複数回繰返すことによりウェーハ上に所定膜厚のＳｉＮ膜を成膜する。
【００５３】
ＡＬＤ装置では、ガスはウェーハ３３の表面部分に化学吸着する。このガスの吸着量は、ガスの圧力、及びガスの暴露時間に比例する。よって、希望する一定量のガスを、短時間で吸着させる為には、ガスの圧力を短時間で大きくする必要がある。この点で、本実施の形態では、前記第４バルブ７６ｄを閉めた上で、前記ガス溜め７８内に溜めたＤＣＳを瞬間的に供給しているので、前記処理室３１内のＤＣＳの圧力を急激に上げることができ、希望する一定量のガスを瞬間的に吸着させることができる。
【００５４】
又、本実施の形態では、ガス溜め７８にＤＣＳを溜めている間に、ＡＬＤ法で必要なステップであるＮＨ3 ガスをプラズマ励起することにより活性種として供給、及び処理室３１の排気をしているので、ＤＣＳを溜める為の特別なステップを必要としない。又、処理室３１内を排気してＮＨ3 ガスを除去してからＤＣＳを流すので、両者はウェーハ３３に向かう途中で反応しない。供給されたＤＣＳは、ウェーハ３３に吸着しているＮＨ3 とのみ有効に反応させることができる。
【００５５】
温度検出手段は、複数の温度検出部材例えば熱電対を有し、該熱電対の一対のリード線に、リード線同士を絶縁するアルミナ等の絶縁材が挿通され、該リード線に絶縁材が装着された熱電対は、複数本纏めて保護管に収納される様になっており、該保護管が前記反応管に溶接される等、所要の手段で前記処理室内に保持されている。
【００５６】
次に本発明が適用される温度検出手段について説明する。図１に示す様に、温度検出手段４１は、例えば炭化珪素や石英により形成された保護管４３に挿入される構成となっており、該保護管４３に挿入されることで、前記温度検出手段４１は処理ガスによる腐食が防止される。
【００５７】
前記保護管４３は、前記反応管３２の側面壁を貫通し、該反応管３２内に立設されるので、前記保護管４３の前記反応管３２の貫通部分は曲がった状態になっている。
【００５８】
又、前記温度検出手段４１は、温度検出部材、例えば線状部材である熱電対４２を有し、前記処理室３１の温度を多点計測し、前記ヒータ７２の出力を微調整する場合、前記温度検出手段４１は複数の熱電対４２を有し、該熱電対４２は纏めて前記保護管４３内に挿入され、該熱電対４２の先端、即ち温度検出部が前記反応管３２の長手方向に所定の距離間隔で配置される様になっている。
【００５９】
図２、図３により、第１の実施の形態に係る前記温度検出手段４１について説明する。
【００６０】
該温度検出手段４１を構成する前記熱電対４２は、一対のリード線４４，４４と該リード線４４，４４の先端を溶着した温度検出部４６から構成されており、前記リード線４４，４４は短絡しない様にアルミナ等の絶縁部材４７に覆われている。
【００６１】
図２、図３で示す、前記温度検出手段４１は２本の前記熱電対４２を纏めた例を示している。
【００６２】
前記絶縁部材４７は、短円柱形状を有し、軸心方向に前記リード線４４が挿通する通孔４８が穿設され、該通孔４８の数は前記リード線４４の数と同じか、それ以上となっている。従って、図示の絶縁部材４７は４つの通孔４８が穿設されている。
【００６３】
前記熱電対４２は、前記リード線４４に前記絶縁部材４７が数珠繋ぎ状に挿通された状態で前記保護管４３に挿入される。従って、前記絶縁部材４７の軸長、外径は該絶縁部材４７が、前記保護管４３の湾曲部を支障なく通過できる様な値となっている。
【００６４】
２つの熱電対４２ａ，４２ｂは、温度検出部４６ａ，４６ｂが前記反応管３２の長手方向に所定の距離間隔で配置される様に、長さが異なっており、２つの熱電対４２ａ，４２ｂが並列している範囲では、４本のリード線４４が前記絶縁部材４７を挿通しており、一方の熱電対４２ａのみの部分では、該熱電対４２ａのリード線４４のみが前記絶縁部材４７を挿通した状態となっている。
【００６５】
又、前記熱電対４２ｂの前記温度検出部４６ｂが露出する部分の絶縁部材４７ａは、前記熱電対４２ｂのリード線４４が露出しない様に、前記絶縁部材４７ａの軸心を含む平面、又は軸心に平行な平面により半円筒部分５０を除去した形状となっており、前記温度検出部４６ｂが前記絶縁部材４７ａに干渉しない様になっている。
【００６６】
前記温度検出部４６ａと前記温度検出部４６ｂとの位置関係は、前記絶縁部材４７の数によって決定され、又該絶縁部材４７は前記保護管４３によってガイドされるので、前記温度検出部４６ａと前記温度検出部４６ｂとの位置関係は、正確であり、再現性がある。
【００６７】
又、前記温度検出手段４１の基部にはアルミナ等で形成された、太径の位置決め部４９が設けられており、該位置決め部４９を前記保護管４３の外端に突当てることで、前記温度検出部４６ａ，４６ｂの前記処理室３１での高さ位置が決定される様になっている。
【００６８】
図４は、第２の実施の形態を示している。
【００６９】
上記第１の実施の形態では、前記温度検出部４６ｂを露出させる為、１つの絶縁部材４７全体について、半円筒部分を除去したが、第２の実施の形態では、前記絶縁部材４７の一部の半円筒部分５１を除去して、前記温度検出部４６ｂを露出させたものである。
【００７０】
図５は、第３の実施の形態を示しており、一方の熱電対４２ａが延出する部分では、前記絶縁部材４７に対して細径の絶縁部材５２が用いられ、該絶縁部材５２には前記熱電対４２ａのリード線４４のみが挿通される２つの通孔４８が穿設されている。前記絶縁部材５２が細径であることから、前記温度検出部４６ｂが前記絶縁部材４７より露出する際に干渉することがない。尚、前記絶縁部材５２は前記温度検出部４６ｂと緩衝を避ける為、楕円断面等の形状であってもよい。
【００７１】
尚、３本の熱電対４２を纏める場合は、前記絶縁部材４７には６の通孔４８を穿設し、温度検出部４６を露出させる位置の絶縁部材４７には、１／３円筒部を除去し、該当する温度検出部４６を露出させる様にすればよく、又４本の熱電対４２を纏める場合は、前記絶縁部材４７に８の通孔４８を穿設し、温度検出部４６を露出させる位置の絶縁部材４７には、１／４円筒部を除去し、該当する温度検出部４６を露出させる様にすればよい。
【００７２】
尚、２つの熱電対４２ａ，４２ｂが並列している範囲に設けられる絶縁部材は、全てが前記熱電対４２ａ，４２ｂが同時に挿通する絶縁部材４７でなくともよく、例えば図５で示す、絶縁部材５２と前記絶縁部材４７とを交互、或は所要間隔で設ける様にしてもよい。前記絶縁部材４７は、複数の熱電対４２を束ねる機能を有するので、所要箇所に設けられるだけでもよい。
【００７３】
又、前記保護管４３では、複数の熱電対４２を纏めて挿入するので、径の大きなものを使用することができる。従って、保守作業時に、前記保護管４３を洗浄液で洗浄する場合であっても、該保護管４３内の残留洗浄液を容易に除去でき、保守作業時間の増大を防止できる。
【００７４】
尚、前記保護管４３の貫通位置は、反応管の下端部に限られず、反応管の下にマニホールドを設け、該マニホールドに処理ガス供給用のガスノズルや排気管を接続し、前記マニホールドの下端開口部をシールキャップにて閉塞する様な処理室構造であって、前記マニホールドの側壁を貫通する様にしてもよい。
【００７５】
（付記）
又、本発明は以下の実施の態様を含む。
【００７６】
（付記１）基板を収容し処理する空間を形成する処理管と、前記基板を加熱する加熱手段と、前記処理管内の温度を検出する温度検出手段と、前記処理管内で前記温度検出手段を収容する保護管と、該保護管に収容され、該保護管の長手方向に複数に分割されている絶縁部材とを備え、前記温度検出手段は、前記処理管内の複数の箇所の温度を検出する為、複数の温度検出部材からなり、それぞれの前記温度検出部材は、複数の温度検出部とそれぞれの前記温度検出部に接続される配線とを含み、前記絶縁部材の少なくとも１つに、前記配線のそれぞれが貫通する穴が複数設けられていることを特徴とする基板処理装置。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】基板処理装置に於ける温度検出手段を示す説明図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に於ける温度検出手段を示す側面図である。
【図３】第１の実施の形態に於ける温度検出部を示す説明図である。
【図４】第２の実施の形態に於ける温度検出部を示す説明図である。
【図５】第３の実施の形態に於ける温度検出部を示す説明図である。
【図６】本発明が実施される基板処理装置の一例を示す斜視図である。
【図７】本発明に適用される処理炉の立断面図である。
【図８】本発明に適用される処理炉の平断面図である。
【符号の説明】
【００７８】
１１            処理炉
３１            処理室
３２            反応管
４１            温度検出手段
４２            熱電対
４３            保護管
４４            リード線
４６            温度検出部
４７            絶縁部材
４８            通孔
４９            位置決め部
７２            ヒータ
８４            ノズル
８５            第１棒状電極
８６            第２棒状電極
８９            高周波電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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