(57)【要約】      （修正有）【解決手段】基板を処理する処理室と、前記処理室内に設けられる温度検出手段２６３と、前記温度検出手段を覆う第１の保護管１０と、前記第１の保護管を覆う第２の保護管２０とを有する基板処理装置としたので、処理室内で成膜処理を行ったとしても、熱電対を保護する第１の保護管は前記第２の保護管により保護されているので、副生成物は前記第２の保護管のみに付着する。【効果】ウエットクリーニング時においては、副生成物の付着した第２の保護管のみを洗浄すればよいため、熱電対の配線を有する第１の保護管を洗浄する必要がなく、それゆえ、熱電対の配線に洗浄液が付着することはない。また、ガスクリーニング時は前記第２の保護管のみにエッチングガスが接触するので、熱電対を保護している第１の保護管がエッチングガスによって腐食して穴が開き、熱電対にダメージを与えることはない。【選択図】図１
2005209754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する処理室と、
前記処理室内に設けられる温度検出手段と、
前記温度検出手段を覆う第１の保護管と、
前記第１の保護管を覆う第２の保護管と
を有する基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造技術、特に、被処理基板を処理室に収容してヒータによって加熱
した状態で処理を施す熱処理技術に関し、例えば、半導体集積回路装置が作り込まれる半
導体ウエハに酸化処理や拡散処理、イオン打ち込み後のキャリア活性化や平坦化のための
リフローやアニール及び熱ＣＶＤ反応による成膜処理などに使用される基板処理装置に利
用して有効なものに係わる。
【背景技術】
【０００２】
基板処理装置、例えば半導体製造装置の処理室構造の一例を図３に示す。図３は処理室
の縦断面構造を示している。また、図４は、従来例の温度検出手段を示す図である。
【０００３】
図３に示すように、上端が閉塞され下端に開口を有する円筒状の例えば石英などからな
る反応管２０５と、前記反応管２０５の下端開口を蓋するシールキャップ２１９などから
処理室２０１が形成される。処理室２０１内に、ウエハなどの基板２００を載置し、前記
基板を加熱するヒータ２０７により基板２００を所望の温度にした後、ガスの供給管２３
２から処理用ガスが前記処理室２０１内に供給されることで、基板２００に所望の処理が
なされるようになっている。
【０００４】
また、処理室２０１内には、処理室２０１内の温度を測定しヒータ２０７の出力を制御
するために、温度検出手段として熱電対２６３が設けられている。図４に示すように、前
記熱電対２６３は、処理ガスによる腐食などを防止するため、石英などの保護管５０に挿
入された状態で、処理室２０１内に設けられる。また、より正確に基板２００の温度を測
定し、適切なヒータ２０７の出力制御を行うために、前記熱電対２６３は処理室２０１内
に設けられ、極力基板２００の近傍の温度を測定するようにされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のような基板処理の中には、基板２００に薄膜を成膜するものがある（成膜処理）
。処理室２０１にて、成膜処理を行った場合、薄膜は、基板２００上のみでなく、処理室
２０１の内壁や前記保護管５０の表面など（即ち、処理ガスが接触するところ）にも副生
成物として成膜する。これらの副生成物は、膜厚の増加と共に剥がれやすくなり、パーテ
ィクルの原因となるため、定期的に取り除く（クリーニング）必要がある。
【０００６】
前記クリーニングの手法としては、処理室２０１内にクリーニングガス（エッチングガ
ス）を供給して、前記処理室２０１内に付着した副生成物をエッチングし（削り取って）
除去するガスクリーニングがある。また、別のクリーニング手法としては、副生成物が付
着した部品（反応管２０５や保護管５０など）を、基板処理装置から取り外し、洗浄液を
用いて副生成物を除去するウエットクリーニングがある。
【０００７】
しかしながら、ガスクリーニングにおいては、前述のように、副生成物をエッチングし
除去する手法であるため、副生成物のみならず、反応管２０５や保護管５０などもエッチ
ングしてしまい、所定の強度を保てなくなったり、または、前記保護管５０においては、
エッチングによって穴が開き、熱電対２６３にダメージを与える虞がある。
【０００８】
また、ウエットクリーニングにおいては、前記保護管５０を洗浄するとき、前記保護管
５０からのびる熱電対２６３の配線３０が洗浄液に触れないように保護しながら行ってい
るが、場合によっては、前記配線３０を洗浄液で濡らしてしまう虞がある。熱電対２６３
の配線３０が洗浄液に触れてしまうと、エッチングされ、温度測定ができなくなるという
問題が発生する。
【０００９】
従って、本発明の目的は、熱電対を保護する保護管を処理室内に設置する場合であって
も、ガスクリーニング時の保護管のエッチング、また、ウエットクリーニング時の熱電対
の配線のエッチングを防止することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は特許請求の範囲に記載のような構成とするもので
ある。すなわち、本発明は請求項１に記載のように、基板を処理する処理室と、前記処理
室内に設けられる温度検出手段と、前記温度検出手段を覆う第１の保護管と、前記第１の
保護管を覆う第２の保護管とを有する基板処理装置とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、基板を処理する処理室と、前記処理室内に設けられる温度検出手段と
、前記温度検出手段を覆う第１の保護管と、前記第１の保護管を覆う第２の保護管とを有
する基板処理装置としたので、処理室内で成膜処理を行ったとしても、熱電対を保護する
第１の保護管は前記第２の保護管により保護されているので、副生成物は前記第２の保護
管のみに付着する。これにより、ウエットクリーニング時においては、副生成物の付着し
た第２の保護管のみを洗浄すればよいため、熱電対の配線を有する第１の保護管を洗浄す
る必要がなく、それゆえ、熱電対の配線に洗浄液が付着することはない。また、ガスクリ
ーニング時は前記第２の保護管のみにエッチングガスが接触するので、熱電対を保護して
いる第１の保護管がエッチングガスによって腐食して穴が開き、熱電対にダメージを与え
ることはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図２において本発明が適用される基板処理装置の一例である半導体製造装置についての
概略を説明する。
【００１３】
筐体１０１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１００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１０５が設けられ
、該カセットステージ１０５の後側には昇降手段としてのカセットエレベータ１１５が設
けられ、該カセットエレベータ１１５には搬送手段としてのカセット移載機１１４が取り
つけられている。前記カセットエレベータ１１５の後側には、前記カセット１００の載置
手段としてのカセット棚１０９が設けられ、該カセット棚１０９はスライドステージ１２
２上に横行可能に設けられている。又、前記カセット棚の上方には前記カセット１００の
載置手段としてのバッファカセット棚１１０が設けられている。更に、前記バッファカセ
ット棚１１０の後側にはクリーンユニット１１８が設けられ、クリーンエアを前記筐体１
０１の内部を流通させるように構成されている。
【００１４】
前記筐体１０１の後部上方には、処理炉２０２が設けられ該処理炉２０２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１０２が仕切弁としてのゲートバルブ２４４
により連接され、該ロードロック室１０２の前面には前記カセット棚１０９と対向する位
置に仕切手段としてのロードロックドア１２３が設けられている。前記ロードロック室１
０２内には、基板としてのウエハ２００を水平姿勢で多段に保持する基板保持手段として
のボート２１７を、前記処理炉２０２に昇降させる昇降手段としてのボートエレベータ１
２１が内設され、該ボートエレベータ１２１には蓋体としてのシールキャップ２１９が取
りつけられ該ボート２１７を垂直に支持している。前記ロードロック室１０２と前記カセ
ット棚１０９との間には図示しない昇降手段としての移載エレベータが設けられ、該移載
エレベータには搬送手段としてのウエハ移載機１１２が取りつけられている。
【００１５】
以下、基板処理装置における一連の動作を説明する。図示しない外部搬送装置から搬送
された前記カセット１００は、前記カセットステージ１０５に載置され、該カセットステ
ージ１０５で該カセット１００の姿勢を９０°変換され、更に、前記カセットエレベータ
１１５の昇降動作、横行動作及び、前記カセット移載機１１４の進退動作の協働により前
記カセット棚１０９又は、前記バッファカセット棚１１０に搬送される。
【００１６】
前記ウエハ移載機１１２により前記カセット棚１０９から前記ボート２１７へ前記ウエ
ハ２００が移載される。前記ウエハ２００を移載する準備として、前記ボート２１７が前
記ボートエレベータ１２１により降下され、前記ゲートバルブ２４４により前記処理炉２
０２が閉塞され、更に前記ロードロック室１０２の内部に前記パージノズル２３４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１０２が大気圧に復圧された後
、前記ロードロックドア１２３が開かれる。
【００１７】
前記水平スライド機構１２２は前記カセット棚１０９を水平移動させ、移載の対象とな
る前記カセット１００を前記ウェハ移載機１１２に対峙する様に位置決めする。前記ウェ
ハ移載機は昇降動作、回転動作の協働により前記ウェハ２００を前記カセット１００より
前記ボート２１７へと移載する。前記ウェハ２００の移載はいくつかの前記カセット１０
０に対して行われ、前記ボート２１７へ所定枚数ウェハの移載が完了した後、前記ロード
ロックドア１２３が閉じられ、前記ロードロック室１０２が真空引きされる。
【００１８】
真空引きが完了後に前記ガスパージノズル２３４よりガスが導入され、前記ロードロッ
ク室１０２内部が大気圧に復圧されると前記ゲートバルブ２４４が開かれ、前記ボートエ
レベータ１２１により前記ボート２１７が前記処理炉２０２内に装入され、該ゲートバル
ブ２４４が閉じられる。尚、真空引き完了後に前記ロードロック１０２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２１７を前記処理炉２０２内に装入しても良い。
前記処理炉２０２内で前記ウェハ２００に所定の処理が為された後、前記ゲートバルブ２
４４が開かれ、前記ボートエレベータ１２１により前記ボート２１７が引き出され更に、
前記ロードロック室１０２内部を大気圧に復圧させた後に前記ロードロックドア１２３が
開かれる。
【００１９】
処理後の前記ウェハ２００は上記した作動の逆の手順により前記ボート２１７から前記
カセット棚１０９を経て前記カセットステージ１０５に移載され、図示しない外部搬送装
置により搬出される。
【００２０】
前記カセット移載機１１４等の搬送動作は、搬送制御手段１２４により制御される。
【００２１】
次に、本発明が適用される基板処理装置の処理炉にて行われる処理の一例として、図３に
示した減圧ＣＶＤ処理炉を用いたウエハ等の基板への成膜処理について、簡単に説明する
。
反応管（アウターチューブとも呼ぶ）２０５は例えば石英（ＳｉＯ２）等の耐熱性材料か
らなり、上端が閉塞され、下端に開口を有する円筒状の形態である。内管（以下インナー
チューブ２０４）は、上端及び下端の両端に開口を有する円筒状の形態を有し、アウター
チューブ２０５内に同心円状に配置されている。アウターチューブ２０５とインナーチュ
ーブ２０４の間の空間は筒状空間２５０を成す。インナーチューブ２０４の上部開口から
上昇したガスは、筒状空間２５０を通過して排気管２３１から排気されるようになってい
る。
【００２２】
アウターチューブ２０５およびインナーチューブ２０４の下端には、例えばステンレス等
よりなるマニホールド２０９が係合され、このマニホールド２０９にアウターチューブ２
０５およびインナーチューブ２０４が保持されている。このマニホールド２０９は保持手
段（以下ヒータベース２５１）に固定される。アウターチューブ２０５の下端部およびマ
ニホールド２０９の上部開口端部には、それぞれ環状のフランジが設けられ、これらのフ
ランジ間には気密部材（以下Ｏリング２２０）が配置され、両者の間が気密にシールされ
ている。
【００２３】
マニホールド２０９の下端開口部には、例えばステンレス等よりなる円盤状の蓋体（以下
シールキャップ２１９）がＯリング２２０を介して気密シール可能に着脱自在に取付けら
れている。シールキャップ２１９には、ガスの供給管２３２が貫通するよう設けられてい
る。これらのガスの供給管２３２により、処理用のガスがアウターチューブ２０５内に供
給されるようになっている。これらのガスの供給管２３２はガスの流量制御手段（以下マ
スフローコントローラ（ＭＦＣ）２４１）に連結されており、ＭＦＣ２４１はガス流量制
御部に接続されており、供給するガスの流量を所定の量に制御し得る。
【００２４】
マニホールド２０９の上部には、圧力調節器（例えばＡＰＣ、Ｎ２バラスト制御器があり
、以下ここではＡＰＣ２４２とする）及び、排気装置（以下真空ポンプ２４６）に連結さ
れたガスの排気管２３１が接続されており、アウターチューブ２０５とインナーチューブ
２０４との間の筒状空間２５０を流れるガスを排出し、アウターチューブ２０５内をＡＰ
Ｃ２４２により圧力を制御することにより、所定の圧力の減圧雰囲気にするよう圧力検出
手段（以下圧力センサ２４５）により検出し、圧力制御部により制御する。
【００２５】
シールキャップ２１９には、回転手段（以下回転軸２５４）が連結されており、回転軸２
５４により、基板保持手段（以下ボート２１７）及びボート２１７上に保持されている基
板（以下ウエハ２００）を回転させる。又、シールキャップ２１９は昇降手段（以下ボー
トエレベータ１１５）に連結されていて、ボート２１７を昇降させる。回転軸２５４、及
びボートエレベータ１１５を所定のスピードにするように、駆動制御部により制御する。
【００２６】
アウターチューブ２０５の外周には加熱手段（以下ヒータ２０７）が同心円状に配置され
ている。ヒータ２０７は、アウターチューブ２０５内の温度を所定の処理温度にするよう
温度検出手段（以下熱電対２６３）により温度を検出し、温度制御部により制御する。
【００２７】
図３に示した処理炉による減圧ＣＶＤ処理方法の一例を説明すると、まず、ボートエレベ
ータ１１５によりボート２１７を下降させる。ボート２１７に複数枚のウエハ２００を保
持する。次いで、ヒータ２０７により加熱しながら、アウターチューブ２０５内の温度を
所定の処理温度にする。ガスの供給管２３２に接続されたＭＦＣ２４１により予めアウタ
ーチューブ２０５内を不活性ガスで充填しておき、ボートエレベータ１１５により、ボー
ト２１７を上昇させてアウターチューブ２０５内に移し、アウターチューブ２０５の内部
温度を所定の処理温度に維持する。アウターチューブ２０５内を所定の真空状態まで排気
した後、回転軸２５４により、ボート２１７及びボート２１７上に保持されているウエハ
２００を回転させる。同時にガスの供給管２３２から処理用のガスを供給する。供給され
たガスは、アウターチューブ２０５内を上昇し、ウエハ２００に対して均等に供給される
。
【００２８】
減圧ＣＶＤ処理中のアウターチューブ２０５内は、排気管２３１を介して排気され、所定
の真空になるようＡＰＣ２４２により圧力が制御され、所定時間減圧ＣＶＤ処理を行う。
【００２９】
このようにして減圧ＣＶＤ処理が終了すると、次のウエハ２００の減圧ＣＶＤ処理に移る
べく、アウターチューブ２０５内のガスを不活性ガスで置換するとともに、圧力を常圧に
し、その後、ボートエレベータ１１５によりボート２１７を下降させて、ボート２１７及
び処理済のウエハ２００をアウターチューブ２０５から取出す。アウターチューブ２０５
から取出されたボート２１７上の処理済のウエハ２００は、未処理のウエハ２００と交換
され、再度前述同様にしてアウターチューブ２０５内に上昇され、減圧ＣＶＤ処理が成さ
れる。
【００３０】
なお、一例まで、本実施例の処理炉にて処理される処理条件は、ＳｉＮ膜の成膜において
、ウエハ温度は約７４０℃、ガス種とガス供給量はＮＨ４が０．５ＳＬＭ、ＤＣＳ（ジク
ロルシラン）が０．２ＳＬＭ、処理圧力は約１２０Ｐａである。
【００３１】
次に本発明における温度検出手段（熱電対２６３）について、図１を参照しつつ説明す
る。
上述のように、処理室２０１内には、処理室２０１内の温度を測定しヒータ２０７の出
力を制御するために、温度検出手段として熱電対２６３が設けられている。また、前記熱
電対２６３は、より正確に基板の温度を測定し、適切なヒータ２０７の出力制御を行うた
めに、処理室２０１内に設けられ、極力基板２００の近傍の温度を測定するようにされて
いる。
【００３２】
熱電対２６３は、処理ガスによる腐食などを防止するために、例えば石英から成る第１
の保護管１０にて保護されており、前記第１の保護管の一端からは熱電対２６３に接続さ
れる配線３０がのびている。又、前記第１の保護管１０の外壁を覆うように、例えば石英
などから成る第２の保護管２０が設けられている。前記第１の保護管１０と前記第２の保
護管２０との間の隙間１５内に、前記第２の保護管２０の開口５を介して処理ガス（成膜
用のガスやエッチングガス）が侵入しないように、封止部材４０にて前記開口５を封止し
ている。この封止部材４０は、例えば石英及びSiCにて製作され、図１（ｂ）に示すよう
なテーパー形状や、図１（ｃ）に示すような差し込み可能な形状をおり、前記封止部材４
０を前記開口５に挿入・排出可能に設けられる。
【００３３】
本発明が適用される基板処理装置は、熱電対２６３を第１の保護管１０で保護し、更に
、前記第１の保護管１０を第２の保護管２０で覆う様にし、前記第１の保護管１０と前記
第２の保護管２０の隙間１５を、封止部材５にて封止する様にしたので、前記隙間１５に
処理ガスが侵入するのを防止でき、前記第１の保護管１０に副生成物が付着することはな
い。従って、前記第１の保護管１０をクリーニングする必要はない。
【００３４】
前記封止部材４０は、前記開口５に対しほぼ気密に取り付け・取り外し可能に設けられ
るので、ウエットクリーニング時においては、前記封止部材４０を前記開口５から取り外
して前記第２の保護管２０と前記第１の保護管１０を分離して、前記第２の保護管２０の
みをウエットクリーニングすれば良く、それゆえ、前記第１の保護管１０からのびる熱電
対２６３の配線３０が洗浄液に触れることはない。また、従来のように、ウエットクリー
ニング時に熱電対２６３の配線３０を保護しながら洗浄する必要もなくなるので、メンテ
ナンス性が容易になる。
【００３５】
また、ガスクリーニング時は、副生成物の付着した第２の保護管２０や反応管２０５な
どに対して、エッチングガスが作用するので、従来のように、エッチングガスによって熱
電対２６３を保護する保護管５０（本実施例では、第１の保護管１０に相当）に穴が開き
、熱電対２６３にダメージを与え、熱電対２６３の寿命が短くなる虞はない。尚、エッチ
ングによって、第２の保護管２０がエッチングされ、所定の強度が保てなくなった場合は
、前記第２の保護管２０のみを新品に交換すれば良く、熱電対２６３を封入した第１の保
護管１０を交換する場合に比べて、基板処理装置の保守費用を安く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明が適用される熱電対の概略図
【図２】本発明の基板処理装置を示す概略図
【図３】本発明における基板処理装置の処理炉の概略図（縦断面図）
【図４】従来の熱電対の概略図
【符号の説明】
【００３７】
５    開口
１０    第１の保護管
１５    隙間
２０    第２の保護管
３０    配線
４０    封止部材
５０    保護管
１０９    カセット棚
１１０    バッファカセット棚
１１２    ウエハ移載機
１１４    カセット移載機
１２１    ボートエレベータ
１２２    スライドステージ
１２３    ロードロックドア
１２４    搬送制御手段
２００    ウエハ
２０１    処理室
２０２    処理炉
２０５    反応管（アウターチューブ）
２１７    ボート
２１９    シールキャップ
２４４    ゲートバルブ
２６３    熱電対
２３２    ガス供給管
【図１】
2005209754.tif 000003
【図２】
2005209754.tif 000004
【図３】
2005209754.tif 000005
【図４】
2005209754.tif 000006