(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体と、
この発熱体を支持する導電性の材料で構成されたインナシェルと、
このインナシェルの外周に配置される、導電性の材料で構成されたアウタシェルと、
これらインナシェル及びアウタシェルの間に冷却媒体を流通させる冷却媒体流通通路と、
前記インナシェルに設けられる第一の開口部と、
前記アウタシェルに設けられる第二の開口部と、
前記第一の開口部から前記第二の開口部に向かって前記第二の開口部との間に隙間を形成するように設けられるか若しくは前記第二の開口部から前記第一の開口部に向かって前記第一の開口部との間に隙間を形成するように設けられる、少なくとも前記インナシェルと前記アウタシェルとの間で前記冷却媒体流通通路と隔離した空間を形成するための、導電性の材料で構成された隔壁体と、
該隔壁体と前記第二の開口部との間若しくは前記隔壁体と前記第一の開口部との間で形成される前記隙間を塞ぐ絶縁体と、
前記空間に少なくとも一部が設けられ、前記発熱体の温度を検出する温度検出器と、
を備える加熱装置。
【請求項２】
前記絶縁体は、硬さの異なる２以上の絶縁部材を積層している請求項１記載の加熱装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の前記加熱装置の内部に加熱空間を有し、その加熱空間に基板を処理する反応容器を設けた基板処理装置。
【請求項４】
反応容器内に基板を搬入する工程と、
発熱体と、この発熱体を支持する導電性の材料で構成されたインナシェルと、このインナシェルの外周に配置される、導電性の材料で構成されたアウタシェルと、これらインナシェル及びアウタシェルの間に冷却媒体を流通させる冷却媒体流通通路と、前記インナシェルに設けられる第一の開口部と、前記アウタシェルに設けられる第二の開口部と、前記第一の開口部から前記第二の開口部に向かって前記第二の開口部との間に隙間を形成するように設けられるか若しくは前記第二の開口部から前記第一の開口部に向かって前記第一の開口部との間に隙間を形成するように設けられる、少なくとも前記インナシェルと前記アウタシェルとの間で前記冷却媒体流通通路と隔離した空間を形成するための、導電性の材料で構成された隔壁体と、
該隔壁体と前記第二の開口部との間若しくは前記隔壁体と前記第一の開口部との間で形成される前記隙間を塞ぐ絶縁体と、
前記空間に少なくとも一部が設けられ、前記発熱体の温度を検出する温度検出器と、
を備える加熱装置内の前記温度検出器の検出結果に基づき、前記発熱体からの発熱量を制御しつつ前記反応容器内を加熱し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。
【請求項５】
発熱体と、
この発熱体を支持する導電性の材料で構成されたインナシェルと、
このインナシェルの外周に配置される、導電性の材料で構成されたアウタシェルと、
これらインナシェル及びアウタシェルの間に冷却媒体を流通させる冷却媒体流通通路と、
前記インナシェルに設けられる第一の開口部と、
前記アウタシェルに設けられる第二の開口部と、
前記第一の開口部から前記第二の開口部に向かって前記第二の開口部との間に隙間を形成するように設けらるか若しくは前記第二の開口部から前記第一の開口部に向かって前記第一の開口部との間に隙間を形成するように設けられる、少なくとも前記インナシェルと前記アウタシェルとの間で前記冷却媒体流通通路と隔離した空間を形成するための、導電性の材料で構成された隔壁体と
前記空間に少なくとも一部が設けられ、前記発熱体の温度を検出する温度検出器と、
を少なくとも備える加熱装置に用いられる絶縁体であって、前記隔壁体と前記第二の開口部との間若しくは前記隔壁体と前記第一の開口部との間で形成される前記隙間を塞ぐ絶縁体。
【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発熱体により加熱した状態で処理を施す熱処理技術に関し、加熱装置及びこれを用いた基板処理装置並びに半導体装置の製造方法並びに絶縁体に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１に従来の加熱装置を用いた処理炉５００の概略断面図を示す。加熱装置は、略円筒形状で上端が蓋された金属製のケーシング５０１と、このケーシング５０１の内側に設けられた略円筒形状の断熱材５０２と、この断熱材５０２の内壁に設けられた発熱線５０３とを有する。この加熱装置の内側に、均熱管５０４及び処理室を形成する反応管５０５が設けられ、この反応管５０５中でウエハ５０６に所望の熱処理が施される。
【０００３】
近年、メタル配線プロセス(Ｃｕアニールなど)で、プロセス温度の低温化(３００℃以下)と、さらなるスループット向上が求められている。よって、ウエハの昇降温時間の短縮が重要とされている。しかし、かかる要請に図１に記載の如き加熱装置で応じると、現状のヒータは中高温領域で使用できるように大容量の断熱材を持っているため、昇降温特性が悪く、スループットの向上が困難であった。したがって、熱容量が少なく、高応答性の加熱装置が必要とされている。
【０００４】
また、特許文献１に係る基板処理装置では、発熱体に複数のピンを貫通させ、このピンから加熱空間に冷却ガスを送り込むことで、急激な冷却を可能としている。そして、冷却特性に着目することで、加熱装置の応答性を向上させている。また、特許文献２に係る基板処理装置では、ヒーターユニットが、処理室の周りを取り囲むように敷設された発熱体と、この発熱体を取り囲むように敷設された第一反射体とこの第一反射体の外側に空間を取って取り囲むように敷設された第二反射体とを設け、処理室の昇降温効率を向上させてある。
【０００５】
ところで、加熱装置の応答性を向上させるには、温度検出器に対する輻射熱や放熱の干渉を緩和し、温度測定精度を向上させる必要がある。特許文献３では、図１の如き構成の加熱装置において、様々な構成が提案されているが、未だ不十分であった。また、特許文献４では、断熱材とアウタシェルと冷却通路と水冷カバーとをこの順で配置し、これらを貫通する温度検出部を設けてある。この温度検出部の冷却通路部分に放熱防止用の断熱部材を個別に設けているが、温度測定精度は不十分となっていた。
【特許文献１】ＷＯ２００７／０２３８５５
【特許文献２】特開２００４−３１１６４８号
【特許文献３】特開２００４−２２８３８１号
【特許文献４】特開平７−１８４４６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
かかる従来の実情に鑑みて、本発明は、温度検出器による温度測定精度を向上させることにより、加熱装置の応答性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る加熱装置の特徴は、発熱体と、この発熱体を支持する導電性の材料で構成されたインナシェルと、このインナシェルの外周に配置される、導電性の材料で構成されたアウタシェルと、これらインナシェル及びアウタシェルの間に冷却媒体を流通させる冷却媒体流通通路と、前記インナシェルに設けられる第一の開口部と、前記アウタシェルに設けられる第二の開口部と、前記第一の開口部から前記第二の開口部に向かって前記第二の開口部との間に隙間を形成するように設けられるか若しくは前記第二の開口部から前記第一の開口部に向かって前記第一の開口部との間に隙間を形成するように設けられる、少なくとも前記インナシェルと前記アウタシェルとの間で前記冷却媒体流通通路と隔離した空間を形成するための、導電性の材料で構成された隔壁体と、該隔壁体と前記第二の開口部との間若しくは前記隔壁体と前記第一の開口部との間で形成される前記隙間を塞ぐ絶縁体と、前記空間に少なくとも一部が設けられ、前記発熱体の温度を検出する温度検出器と、を備えることにある。
【発明の効果】
【０００８】
上記本発明に係る基板処理装置の特徴によれば、温度検出器による温度測定精度を向上させることにより、加熱装置の応答性を向上させ得るに至った。
【０００９】
本発明の他の目的、構成及び効果については、以下の発明の実施の形態の項から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、適宜添付図面を参照しながら、本発明をさらに詳しく説明する。
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としての第一の実施形態を説明する。
【００１１】
図２〜７に示すように、基板処理装置１は、大略、処理室３０８を形成する反応容器３０９と、この反応容器の外周に配置された加熱装置３と、主制御装置４とを備えている。
【００１２】
加熱装置３は、大略、天井部１０、円筒状の中間部１１、下部１２及び端子ケース１３を有し、中間部１１には発熱体２０が支持されている。天井部１０には下面と側面に開口するエルボ状の排気導路８１が形成され、さらにその下部に反射装置９０を有している。中間部１１は、発熱体２０を支持するインナシェル５０を絶縁状態でアウタシェル６０により包囲し、さらに外周を化粧パネル７０で包囲している。インナシェル５０とアウタシェル６０とは導電性の材料から構成されており、例えば、ステンレス材等の金属材から構成されている。
【００１３】
中間部１１の上部と吸気アタッチメント７ｘとの間には冷却ガス導入ダクト７ｙが取り付けられる。吸気アタッチメント７ｘの開口には開閉バルブ７ａとして例えばバタフライバルブが装着され、流路が開閉できるようになっている。吸気アタッチメント７ｘは冷却ガス供給ライン７に接続される。インナシェル５０及びアウタシェル６０の間に円筒状の冷却媒体流通通路としての気道１４が形成される。冷却ガス導入ダクト７ｙは環状に略均等に配置された複数のパイプ６１により気道１４と連通している。一方、排気導路８１には強制排気を行う排気ブロア８ａを備えた強制排気ライン８が接続され、加熱装置３の内部空間である加熱空間の強制排気が行われる。そして、冷却ガス供給ライン７から導入された空気若しくは不活性ガス等のガスは気道１４及び後述の複数の碍子孔から加熱空間１８に冷却ガスとして供給され、強制排気ライン８から排気される。
【００１４】
反応容器３０９は、加熱空間１８に順次同心に配置される均熱管３１５及び反応管３１０を備え、この反応管３１０内に処理室３０８が形成される。この処理室３０８にはウェーハ３０５を水平多段に保持するボート３００が収納される。このボート３００は図示しないボートエレベータにより、処理室内３０８へ装入、引出し可能である。
【００１５】
反応管３１０内には反応ガス導入管５ｘ及び排気管６ｘが連通される。反応ガス導入管５ｘには流量制御器５ａが設けられ、排気管６ｘには圧力制御器６ａが設けられる。反応ガスが所定流量で導入されると共に前記反応管３１０内が所定圧力に維持される様に、排出口６ｙから内部ガスが排気され、排気管６ｘを通じて処理室外に排出される。
【００１６】
他の冷却ガス供給ライン５ｙは、均熱管３１５と反応管３１０との間に形成される均熱管内空間３１７に連通される。前記冷却ガス供給ライン５ｙには流量制御器５ｂが設けられる。また、吸気アタッチメント７ｘには開閉バルブ７ａが設けられる。強制排気ライン８には排気装置としての排気ブロア８ａが設けられる。すなわち、均熱管内空間３１７と加熱空間１８の双方に対して冷却ガスを適宜導入・調整することが可能である。
【００１７】
発熱体２０は中間部１１の円筒の軸心方向に対し、所要のゾーンＺ１〜Ｚ５に複数段に区分けされ、ゾーン制御が可能となっている。各ゾーンには各ゾーンの加熱温度を検出する温度検出器が設けられている。なお、発熱体２０は各ゾーンそれぞれの成形パターンを同じにすることにより、発熱量を各ゾーンとも均一にする様にしてもよい。
【００１８】
基板処理装置１の各部は主制御装置４によって制御され、例えば、反応管３１０内で処理されるウェーハ３０５の処理状態は、主制御装置４によって制御される。この主制御装置４は、温度モニタ部４ａ、加熱制御部（加熱制御装置）４ｂ、反射制御部４ｃ、第一流量制御部４ｄ、反応管３１０内の圧力を制御する圧力制御部４ｅ、第二流量制御部４ｆ、排気制御部４ｇ及び前記ボートエレベータ等の機構部を制御する駆動制御部４ｈを備えている。
【００１９】
温度モニタ部４ａは第一〜第三温度検出器ＴＣ１〜ＴＣ３の温度を検出する。ここで、第一温度検出器ＴＣ１は発熱体２０近傍で各ゾーンＺ１〜Ｚ５毎に設けられる。第二温度検出器ＴＣ２は反応管３１０内の周部における前記各ゾーンＺ１〜Ｚ５毎に設けられる。さらに、第３温度検出器ＴＣ３は反応管３１０より上方若しくは反応管３１０の上部中央を含む範囲に設けられている。
【００２０】
加熱制御部４ｂは、温度モニタ部４ａの検出結果に基づき各ゾーンＺ１〜Ｚ５の発熱体２０の発熱量を制御する。また、反射制御部４ｃは、温度モニタ部４ａの検出結果に基づき反射装置９０の駆動装置としてのアクチュエータ９９を制御する。そして、下面が鏡面仕上げされた反射体（リフレクタ）９１を適宜傾斜させて発熱体２０から反応管３１０の上部中央に対する集光度を変更し、同部分の温度制御を行う。
【００２１】
第一流量制御部４ｄは流量制御器５ａを制御し、圧力制御部４ｅは圧力制御器６ａを制御し、反応ガスの導入と圧力を制御する。また、第二流量制御部４ｆは流量制御器５ｂを制御し、排気制御部４ｇは開閉バルブ７ａ及び排気ブロア８ａを制御し、冷却ガスの導入と排出とを制御する。
【００２２】
図４に図２中のＡ部の拡大図を示す。発熱体（ヒータ素線）２０は、アルミナ等の絶縁素材としての吊り碍子３０によりインナシェル５０に固定されている。前記発熱体２０には急速加熱が可能である発熱材料、例えばＦｅ−Ａｌ−Ｃｒ合金が用いられ、発熱表面積が大きくなる様に、断面は平板形状等の形状が採用され、面状発熱体として構成されている。発熱体２０は上下に蛇行状の折返部２１，２２を有しており、中間部は上折返部２１と下折返部２２とをそれぞれ半ピッチずらして接続する素線部２３と、各素線部２３間に位置する隙間２４から構成されている。また、発熱体２０の上部は吊り碍子３０に保持される折曲部２０ａとして折り曲げ加工がなされている。インナシェル５０内面は鏡面仕上げされており、発熱体の素線部２３裏面から輻射される熱線を前記内面で反射させ、隙間２４から加熱空間１８に向かって放射する。
【００２３】
絶縁材料としての吊り碍子３０はアルミナ等の耐熱絶縁材料よりなる上碍子３１及び下碍子３２からなり、上金具３３と下金具３４で発熱体２０の上部における折曲部２０ａを挟んで、ピン３５で溶着固定されている。下金具３４は二カ所の折曲部においてボルト３６によりインナシェル５０に取り付けられる。
【００２４】
インナシェル５０には中央に貫通孔４０ａを有し気道１４内の冷却ガスをインナシェル５０内部に供給する複数の急冷パイプ４０がインナシェル５０の内壁から加熱空間１８側に向かって突出するように設けられている。急冷パイプ４０はアルミナ等の絶縁耐熱材料により形成されている。この急冷パイプ４０は、隙間２４において発熱体２０を貫通する貫通部４０ｄと、この貫通部４０ｄが発熱体２０を貫通する貫通方向Ｖに交差する方向にこの貫通部４０ｄよりも突出する突出部としての略円形の鍔４０ｂ、４０ｃにより発熱体２０の中腹の動きを制限する。すなわち、一対の鍔４０ｂ、４０ｃ間の貫通部４０ｄに溝を形成する。さらに発熱体２０の下端を下段の吊り碍子３０の上端位置に重なる位置に設け、発熱体２０の下端の急冷パイプ４０の貫通方向に対する動きを制限する。
【００２５】
インナシェル５０の裏面には冷却媒体流通通路としての水冷管５９が設けられている。この水冷管５９は、インナシェル５０の外面に軸心方向に螺旋状に巻き付けられて溶着される。例えば給・排水経路５９ａ，５９ｂを介して冷却水等の冷却媒体を流すことによりインナシェル５０の温度上昇を防ぎ、ほぼ一定に保つ。
【００２６】
インナシェル５０の外側には複数の接続碍子５１を介して絶縁状態でアウタシェル６０が取り付けられる。接続碍子５１は絶縁性と耐熱性を有するアルミナ材で製作されているため、不測に発熱体２０とインナシェル５０とが接触し、インナシェル５０に電流が伝わる等により例えば短絡しても、接続碍子５１により電流がアウタシェル６０に伝わることはない。
【００２７】
接続碍子５１の内側はインナシェル５０に対し第一のボルト５２で固定される。一方、接続碍子５１の外側はアウタシェル６０に対し絶縁耐熱材料としての環状中空状のカラー５３を介して第二のボルト５４で固定される。カラー５３はアウタシェルの取付孔を貫通して設けられ、アウタシェル６０の肉厚よりも厚く形成され、第二のボルト５４の頭部下面と接続碍子５１外面との間にクリアランス（隙間）を設けている。インナシェル５０が熱膨張によって膨らんでも、その変形分をこのクリアランスにより吸収し、アウタシェル６０に熱応力が作用することを防ぎ、アウタシェル６０の変形を防止している。
【００２８】
アウタシェル６０のさらに外側には柱６２を介して最外殻である側壁外層としての化粧パネル７０が設けられている。この化粧パネル７０はフランジを有する柱６２を介してアウタシェル６０と例えば金属製のリべット６２ａにより固定アウタシェル６０の上部には円筒状の前記気道１４に連通する開口６１ａが設けられ、この開口６１ａにパイプ６１の一端が溶接される。パイプ６１は化粧パネル７０を貫通し、その他端が冷却ガス導入ダクト７ｙに連通している。なお、柱６２、化粧パネル７０は導電性を有する材料から構成されており、例えば、ステンレス材料等の金属材料から構成されている。このため、化粧パネル７０とアウタシェル６０とは柱６２を介して導電する状態で接続されている。なお、アウタシェル６０や化粧パネル７０に対する導電を上述の如く防ぐことで基板処理装置全体への導電を防止し、作業時の感電等や基板処理装置内の電装品が破損することを防いでいる。
【００２９】
図４に示すように、インナシェル５０は上下に複数分割されている。分割された上側のシェルとこれに隣接する下側のシェルとの間には隙間５０ｓが設けられている。そして、インナシェル５０のうち上側のシェルである上側シェルに設けられた第一フランジ５０ｔと下側シェルの水冷管５９との間にセラミックファイバー等の断熱部材よりなる断熱ブランケット５０ａを介在させ、隙間５０ｓからの熱逃げを防ぎ、熱的に上下のシェルを分断している。
【００３０】
図７に示すように、中間部１１の下部では、インナシェル５０の外側に張り出した第二フランジ５０ｘとアウタシェル６０の内側に張り出した第三フランジ６０ｘとの間に断熱及び絶縁部材としての断熱ブランケット５０ｙを介在させてある。これにより、インナシェル５０とアウタシェル６０との間は絶縁されると共に断熱ブランケット５０ｙにより気密状態が保たれる。また、第三フランジ６０ｘと底蓋７２ａとの間に断熱部材としての断熱ブランケット６０ｙを設け、インナシェル５０内部空間の気密を保っている。中間部１１と天井部１０との間にも同趣旨の構造が採用され、絶縁状態と気密状態が保たれる。最下段の発熱体２０の下部は発熱体２０の中腹の動きを制限する急冷パイプ４０とは別に設けられた急冷パイプ４２により支持されている。
【００３１】
次に、図８〜１１を参照しながら、第一温度検出器ＴＣ１としての温度センサ１０１の取付構造１００について説明する。温度センサ１０１は、発熱体２０近傍の温度を検出し、ヒータの出力制御を行なうために使用する。正確な温度制御を行なうためには、発熱体２０の温度を正確に検出する必要がある。したがって、温度センサは発熱体２０の近傍に設置するのが望ましい。温度センサ取付構造１００は、図１０に一部を示すように、端子ケース１３の左右に各ゾーンＺ１〜５に対応させて２個ずつ設けられているが、１個ずつでもよい。
【００３２】
温度センサ１０１は、石英やアルミナ等透明な絶縁材よりなる保護管１０３内の先端に温度検出体としての熱電対接点１０２を有し、碍子管１０４で素線が保護され、碍子１０７に固定された端子１０８に接続される。碍子管１０４及び碍子１０７はアルミナ等の絶縁材料により構成される。内鍔１０５及び外鍔１０６は、金属管１０９ａに溶接により固定されている。内鍔１０５は、第一の開口５５ａとの間で隙間を形成するように設けられる第一の開口閉塞体として機能する。また、外鍔１０６は、温度センサを支持する支持部として機能する。また、保護管１０３は金属管１０９ａに挿入されている。金属管１０９ａにねじ止めされた２本の止めねじ１０９ｂは同位置の保護管１０３に形成された孔を貫通し、保護管内部の碍子管１０４ａに押し当たることで保護管１０３の回転を防止し且つ固定している。碍子１０７はねじ１０６ｘにより外鍔１０６に固定される。保護管１０３は屈曲部を有するようにＬ型に曲げられており、加熱装置外部と連通している部分、例えば、端子１０８から熱電対接点１０２を離隔させることで、温度センサ１０１先端の温度低下を抑制している。また、保護管１０３を貫通させる金属管１０９ａと箱５５ｂ内面との間には隙間１０３ｘが設けられ、この隙間１０３ｘの存在で熱伝導による温度低下が抑制される。さらに、インナシェル５０の開口５５ａと内鍔１０５との間の隙間１０３ｙの存在でも熱伝導による温度低下が抑制される。
【００３３】
インナシェル５０には第一の開口５５ａが設けられ、この開口５５ａに対し隔壁体としての箱５５ｂが気密に設けられる。この箱５５ｂの他面には鍔５５ｃが設けられ、気密箱を形成する。この鍔５５ｃとアウタシェル６０の第二の開口６５との間には隙間６５ａが設けられ、箱５５ｂとアウタシェル６０との間、すなわちインナシェル５０、アウタシェル６０間の絶縁を確保している。なお、箱５５ｂと鍔５５ｃは導電性を有する材料から構成されており、例えば、ステンレス材料等の金属材から構成されている。
【００３４】
アウタシェル６０の各開口６５を塞ぐように、ほぼ同形状の第一パッキン１１１及び第二パッキン１１２が４本のねじ６５ｘを用いて取付けられる。第一パッキン１１１は、絶縁性・耐熱性・伸縮性を有する耐熱ペーパ等の部材からなる。また、第二パッキン１１２は、絶縁性・耐熱性を有し、少なくとも第一パッキン１１１よりも硬質の適当な硬さを有する例えばポリフッ化ビニリデン等の部材で製作され、伸縮性を有する第一パッキン１１１を均一に押し付ける。
【００３５】
温度センサ１０１は、２本のねじ５５ｘを用いて、鍔５５ｃに取付けられる。このとき、第一、第二パッキン１１１，１１２は外鍔１０６によってさらに押さえられるため、気道１４の雰囲気が隙間６５ａを介してインナシェル５０内部に流入するのを防止できる。なお、金属製の外鍔１０６はねじ５５ｘを介してインナシェル５０と導通するが、第一、第二パッキン１１１，１１２により絶縁されてアウタシェル６０とは導通しない。内鍔１０５は第一、第二パッキン１１１，１１２の孔１１１ａ，１１２ａを貫通して箱５５ｂ内に入り、開口５５ａをほぼ塞ぐことで、発熱体２０からの熱線が直接第一、第二パッキン１１１，１１２に到達することを妨げ、これらのパッキンが熱線により劣化することを防止している。しかも、隙間１０３ｙを設けることにより、加熱空間１８の雰囲気と箱５５ｂ内側の雰囲気とを同等程度の温度とすることができ、箱５５ｂ内側の雰囲気の温度影響により、温度センサ１０１が悪影響を受けることなく、より正確な温度を測定することができる。
【００３６】
このように温度センサ１０１をインナシェル５０に対して気密に取付けしたので、気道１４からの冷却ガスの流入がなく、発熱体２０の温度をより正確に検出できるようになった。また、隙間６５ａを設け、さらに、隙間６５ａを絶縁物で塞いだので、インナシェル５０、アウタシェル６０間の絶縁も確保することができるようになった。また、万一発熱体２０が温度センサ１０１付近で熱変形しても、温度センサ１０１の外形と同サイズで形成されている内鍔１０５や金属管１０９ａに至る可能性は極めて低く、絶縁体である保護管１０３と接触することになり、内鍔１０５、外鍔１０６等の温度センサ取付部においても絶縁を確保することができる。しかも、インナシェル５０は内面に断熱材を有さず、また、気道１４及び急冷チューブ４０の採用により、昇温及び降温のスループットを向上させ得るに至っている。
【００３７】
次に、上記基板処理装置１の動作について説明する。
ウェーハ３０５の処理は、このウェーハ３０５が装填された前記ボート３００がボートエレベータにより前記反応管３１０に装入され、前記加熱装置３の加熱により所定温度迄急速加熱される。この加熱装置３により前記ウェーハ３０５を所定温度に加熱した状態で前記反応ガス導入管５ｘより反応ガスが導入され、前記排気管６ｘを介して排気ガスが排出され、前記ウェーハ３０５に所要の熱処理がなされる。
【００３８】
通常、前記ボート３００の装入前は所要の温度、例えば５５０℃に保温しておき、このボート３００が装入された後はウェーハ処理温度、例えば８５０℃迄昇温保持される。尚、装入前の温度、処理温度は基板処理装置での処理内容に応じて適切な温度が選択される。
【００３９】
前記発熱体２０の各段の発熱体２０は温度モニタ部４ａによって独立したゾーン毎に測定され、発熱体２０及び反射装置９０により温度制御される。各ゾーンの発熱体２０は連続した１つの発熱体であるので、この発熱体２０に異常があった場合、例えば断線があった場合も直ちに発見でき、各段の発熱体の劣化状態も容易に把握することができる。
【００４０】
処理が完了すると、ウェーハ出炉温度、例えば５５０℃迄急速冷却される。このウェーハ３０５処理後の冷却は、前記流量制御器５ａ及びエアバルブ７ａが開かれ、空気或は窒素ガス等不活性ガスが冷却ガスとして前記冷却ガス供給ライン５ｙ、７より供給される。前記冷却ガス供給ラインから供給された冷却ガスは急冷パイプ４０の貫通孔４０ａを通じて加熱空間１８に流入し、発熱体２０を外面、内面の両側から急速に冷却する。
【００４１】
このような冷却パイプ４０を用いた構成では、ヒータの冷却速度、延いてはウェーハの冷却速度を向上させることができ、ウェーハ処理のスループットを向上させることができる。また、冷却パイプ４０は発熱体押さえと冷却ガス供給管とを兼ねているため、別途ヒータ冷却用のガス管を設ける必要がなく、それ故、ヒータ内壁における発熱体面積を向上させることができる。さらに、冷却パイプ４０の貫通孔４０ａの開口部は発熱体２０よりも内側にて開口しているので、冷却ガスにより発熱体２０が局所的に冷却されることを防止する。その結果、発熱体２０の局所的な変形、捩れ、亀裂を抑制し、延いては、発熱体２０の断線、反応管３１０との接触を防止できる。
【００４２】
円筒状の気道１４に導入される冷却ガスは、容積の大きな冷却ガス導入ダクト７ｙを経て分散されることで、気道１４に均一に冷却ガスが流入し、冷却むらの発生が防止される。その後、冷却ガスは、複数のパイプ６１、気道１４、複数の急冷パイプ４０を介して加熱空間１８に吹き込まれ、加熱空間１８を上昇して排気導路８１より排気される。インナシェル５０内面は加熱空間１８を上昇する冷却ガスにより冷却され、均熱管３１５及び反応管３１０は加熱空間１８及び均熱管内空間３１７を上昇する冷却ガスにより急速に冷却される。これらにより反応管３１０内のウェーハ３０５は急速冷却される。発熱体２０にＦｅ−Ｃｒ−Ａｌやカーボン、ＳｉＣ等の発熱体を採用することで、急速加熱、高温加熱が可能となり、更に冷却ガスによる加熱装置３の冷却により急速冷却が可能となっている。
【００４３】
冷却が完了すると、ボートエレベータによりボート３００が降下され、このボート３００から処理済のウェーハ３０５が払出される。尚、減圧処理の場合は、反応室を大気圧迄復帰させた後、ボート３００が降下される。
【００４４】
次に、本発明の第二〜第六の実施形態について、図１２〜１６を参照しながら説明する。なお、第一の実施形態と同様の部材には同一の符号を附してある。
【００４５】
図１２に示す第二の実施形態では、温度センサ取付構造１００における温度センサ１２１は、外鍔１２６がこれより大径で隙間６５ａを有するアウタシェル６０の開口６５との間をパッキン１２９とねじ１２０ｂ、１２０ｃにより塞いでいる。このパッキン１２９としては柔軟性があり絶縁性を備える耐熱部材が望ましく、ポリフッ化ビニリデン等が用いられる。インナシェル５０の開口５５ａに固定される内鍔１２５と外鍔１２６との間に気密状態の内箱１２７及び外箱１２８を形成し、気道１４内の冷却ガスがインナシェル５０内側へ流入することを防いでいる。
【００４６】
同構造では、パッキン１２９が柔軟性を有するため、インナシェル５０の熱膨張による変形を吸収することができる。また、内箱１２７と外箱１２８との間にクリアランスを有するため、冷却ガスによる温度センサ１０１の不測の冷却を防ぐことができる。なお、内鍔１２５を固定するねじ１２０ａは取り付け・取り外し等の操作が困難である。また、このねじ１２０ａの操作のために内鍔１２５が拡大し、水冷管５９の間隔が第一の実施形態より増大し、急冷が困難となる点で、第一の実施形態が優れている。
【００４７】
図１３に示す第三の実施形態において第一の実施形態と異なる点は、箱５５ｂの鍔５５ｃを内側に配向している点である。第三の実施形態でも第一の実施の形態と同様の作用効果を奏するが、同サイズの温度センサ１０１を用いる場合、インナシェル５０の開口５５ａが増大する点等で、第一の実施形態が優れている。
【００４８】
図１４に示す第四の実施形態では、温度センサ取付構造１００における温度検出器としての温度センサ１５１は、第二の実施形態と異なり、箱１５２の他面に内鍔１５４を設け、箱１５２内部の空間１５５と加熱空間１８とを連通させてある。上述の第一の実施形態では、温度センサ１５１の熱接点１０２のすぐ外側に箱５５ｂ内の空間を形成し、該空間と加熱空間１８とを同一雰囲気することで、気道１４の冷却ガスによる温度低下を抑制してある。そのため、本実施形態に比べ、第一の実施形態はより正確な温度測定が可能である点で優れている。但し、本実施形態は、第二の実施形態と異なり空間１５５と加熱空間１８とを同一雰囲気にでき、温度センサ１５１外部への熱逃げによる検出温度の低下を防止することが可能となる点で第二の実施形態より優れている。しかも、この空間１５５は、金属管１０９ａと箱１５２との間で空隙１５５ａを形成することになる。この空隙１５５ａにより、気道１４を流れる冷却ガスとの熱伝導による温度低下を防止することができる。よって、発熱体２０の温度をより正確に検出することができる。以下の第五，第六の実施形態においても同様の構成である。
【００４９】
また、第四の実施形態における温度センサ１５１は、第一の開口５５ａを塞ぐ大きさの内鍔１５４をインナシェル５０に耐熱ペーパ等のパッキン１６１を挟んでねじ１５０ａにより固定してある。これにより、加熱空間１８への気道１４の冷却ガスの漏れを確実に防止することができ、発熱体２０間の機差を抑制することが可能となる。しかし、本実施形態では、パッキン１６１は発熱体２０からの熱線を受けやすく、熱劣化しやすい。この点でパッキン１１１，１１２に対する熱線の影響が少ない第一の実施形態の方が優れている。また、外鍔１５３とアウタシェル６０の第二の開口６５との間に隙間６５ａを設け、その隙間６５ａを第一、第二パッキン１１１，１１２で塞ぎ、絶縁及び気密を確保している。
【００５０】
ところで、第一の実施形態では、箱５５ｂの鍔５５ｃと、温度センサ１０１の外鍔１０６と、アウタシェル６０とを同一平面上に位置合わせする必要がある。しかし、箱５５ｂ、鍔５５ｃ、外鍔１０６及びアウタシェル６０には、それぞれ製作公差があり、インナシェル５０及びアウタシェル６０は円筒形を呈し、周面湾曲し、しかもそれらは同心上に配置されている。さらに、箱５５ｂはインナシェル５０に溶接により取り付けられる。そのような条件下では、鍔５５ｃ、外鍔１０６及びアウタシェル６０の３つの部材を同一周面上に位置合わせするのは困難である。そこで、隙間６５ａを硬さの異なる２の絶縁材料で塞ぎ、さらに外鍔１０６で押さえることで位置合わせを行っている。
【００５１】
他方、この隙間６５ａの気密を確保するためには、上述の３つの部材を同一周面上に位置合わせする必要がある。しかし、本実施形態では、箱１５２を温度センサ１５１の外鍔１５３に取り付けたので、この外鍔１５３が箱の鍔ともなり、外鍔１５３とアウタシェル６０との位置合わせで足りる。また、箱１５２の内鍔１５４をインナシェル５０にねじ１５０ａで取り付けるので、位置合わせも容易となる。よって、外鍔１５３とアウタシェル６０との位置合わせが容易にでき、ヒータの製作が簡素化され、隙間６５ａの気密も確保できる。
【００５２】
ところで、第一の実施形態では、箱５５ｂはインナシェル５０に取り付けてあり、その箱５５ｂの鍔５５ｃと温度センサ１０１の外鍔１０６とをアウタシェル６０に固定している。そのため、各温度センサ１０１と発熱体２０との距離を均一にするには、箱５５ｂ、鍔５５ｃ及び温度センサ１０１の外鍔１０６の位置合わせを行う必要がある。しかし、上述の如く、これらの部材の位置合わせは困難であり、隙間６５ａを硬さの異なる２の絶縁材料を介して固定してある。
【００５３】
他方、本実施形態では、箱１５２を温度センサ１５１の外鍔１５３に取り付けたので、この外鍔１５３が箱１５２の鍔ともなり、外鍔１５３とアウタシェル６０との位置合わせで足りる。よって、外鍔１５３とアウタシェル６０との位置合わせが容易にでき、各温度センサ１０１と発熱体２０との距離を均一にすることができる。
【００５４】
ところで、第一の実施形態では、隙間６５ａの気密を確保するために、外鍔１０６で絶縁材料を隙間６５ａに押しつけるように、ねじ５５ｘを強固に締め付けている。このような締め付けの場合、高温箇所では部材の熱膨張による変形等によって取り外しが困難となる場合がある。他方、本実施形態では、上述の如く外鍔１５３とアウタシェル６０との位置合わせが容易にできる。そのため、隙間６５ａの気密を得るために絶縁材料を押さえ付けるようにねじ１５０ｂ，ｃを強固に締め付ける必要がない。よって、規定トルクでねじを締めても隙間６５ａの気密は確保できる。また、上述の如くねじの取り外しが困難となることもない。なお、第一の実施形態のねじ５５ｘは、アウタシェル６０、気道１４間で用いてあり、上述の如き現象は生じにくい。
【００５５】
しかし、本実施形態では、内鍔１５４をねじ１５０ａでインナシェル５０に固定するため、構造上、ねじ１５０ａは取り付け・取り外し等の操作が困難となる。また、取り付け作業時に内部にねじを落とす可能性もある。しかも、このねじ１５０ａの操作のために内鍔１５４が拡大し、水冷管５９の間隔が第一の実施形態より増大し、急冷が困難となる。これらの不都合がない点で第一の実施形態が優れている。
【００５６】
図１５に示す第五の実施形態では、内鍔１５４とインナシェル５０の第一の開口５５ａとの間で隙間５５ｄを設けている。インナシェル５０には、絶縁体としての耐熱ペーパ等のパッキン１６１をねじ１５０ａにより取り付ける。そして、外鍔１５３をアウタシェル６０に固定することで、内鍔１５４をパッキン１６１に押し当てて隙間５５ｄを塞いである。この隙間５５ｄにより、インナシェル５０とアウタシェル６０とを発熱体２０に近い箇所で絶縁できる。また、構造上、発熱体２０が熱変形したとしても、発熱体２０が接触するのは絶縁体である保護管１０３であり、金属製の内鍔１５４や金属管１０９ａに接触する可能性は極めて低い。したがって、インナシェル５０と内鍔１５４とは導通せず、発熱体２０とインナシェル５０が接触しても、外鍔１５３を介して電流がアウタシェル６０や化粧パネル７０や基板処理装置全体に漏洩することもない。隙間５５ｄで絶縁できるので、第二の開口６５ａ及び内鍔１５４を塞ぐ大きさの外鍔１５３をアウタシェル６０にねじにより直接固定することができる。
【００５７】
ところで、本実施形態においても、パッキン１６１をねじ１５０ａによりインナシェルに固定するため、構造上、ねじ１５０ａの取り付け・取り外し等の操作が困難となる。また、隙間５５ｄを塞ぐパッキン１６１を取り付け・取り外しするためには、温度センサ１５１を取り外す必要があり取り外し作業が煩雑となる。他方、第一の実施形態では、アウタシェル６０の外側から隙間６５ａを塞ぐ絶縁体の取り付け・取り外しを容易に行うことができる。よって、これらの不都合がない点で第一の実施形態が優れている。また、パッキン１６１が発熱体２０からの熱線を直接受けるため劣化しやすい点や、この劣化やインナシェル５０やアウタシェル６０の熱膨張により、内鍔１５４とパッキン１６１との間に隙間ができやすい点等については、第一の実施形態の方が優れている点である。
【００５８】
図１６に示す第六の実施形態では、内鍔１５４をテフロン（登録商標）等の絶縁材１７１を挟んでインナシェル５０に絶縁材よりなるねじ１７１ａにて固定し、これら絶縁材料１７１，１７１ａにより、内鍔１５４とインナシェル５０とを絶縁してある。絶縁材１７１の厚みは、供給電圧に応じて絶縁可能な厚みに設定すればよく、例えば供給電圧が２００Ｖの場合、５ｍｍ程度に設定するとよい。同構成により、第五の実施形態と同様、発熱体２０により近い部分で絶縁を確保し、インナシェル５０と温度センサ１５１とを導通しないようにすることができる。
【００５９】
また、内鍔１５４とインナシェル５０間が絶縁されるので、安価に製作可能な金属製のカバー１７２により、第二の開口６５及び内鍔１５４より小径の外鍔１５４をアウタシェル６０に固定し、温度センサ１５１を取り付けることができる。なお、さらに絶縁性を高めるために、カバー１７２を絶縁材料で製作してもよい。係る場合、外鍔１５３とアウタシェル６０との隙間６５ａを絶縁体となるカバー１７２で塞ぐこととなり、外鍔１５３とアウタシェル６０間でも絶縁できる。但し、本実施形態でも、絶縁ねじ１７１ａの取り付け・取り外し等の操作が困難となる。また、絶縁材１７１の取り付け・取り外し作業も、温度センサ１５１を取り外す必要があり、取り外し作業が煩雑となる。これらの不都合がない点で、第一の実施形態が優れている。なお、第四及び第五の実施形態において、上述した点以外は、第一の実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００６０】
次に、上記実施形態に対する比較例を図１７，１８により説明する。図１７の第一比較例では、温度センサ１３１の接点１０２を発熱体２０近傍に設ける必要があるため、インナシェル５０、アウタシェル６０、化粧パネル７０にそれぞれアルミナ製の保護管１３３を通すための貫通孔Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３が設けられる。このような構造だと、気道１４内の冷えた雰囲気が貫通孔Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３を通ってインナシェル５０内部に流入するため、接点１０２で検出する温度が下がってしまい、より正確な発熱体温度が検出できない。特に、急冷ブロアを稼働させる場合は、冷却ガス量が増大するため発熱体の温度は殆ど検出できず、例えば略室温を検出することとなり、正確な温度制御が困難である。ここで、急冷のための上記排気ブロアを使用する場合とは、ランプダウンレートを設定した急冷だけではなく、温度制御も含まれる。
【００６１】
図１８の第二比較例では、上述の温度センサ１３２に鍔を設けて貫通孔Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３を塞いでいる。保護管１３３には金属製の管１３４が貫通され、さらに管１３４に３つの鍔１３５ａ,１３５ｂ,１３５ｃが溶接されている。鍔１３５ａ,１３５ｂ,１３５ｃはそれぞれ貫通孔Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３を塞ぐ。かかる構成だと、インナシェル５０とアウタシェル６０及び化粧パネル７０との間の絶縁が取れず、不測に発熱体２０とインナシェル５０とが通電した場合にはアウタシェル６０及び化粧パネル７０まで通電してしまい危険である。また、本比較例では、インナシェル５０及びアウタシェル６０は熱膨張により径が変わり、貫通孔Ｈ１，Ｈ２と鍔１３５ａ,１３５ｂとの間には隙間ができ、温度センサ１３２の検出温度は低下してしまう。さらに、インナシェル５０、アウタシェル６０、鍔１３５ａ,１３５ｂには製作公差もあるため、インナシェル５０、アウタシェル６０の開口を密閉するのは困難を極める。上述の第一〜第三の実施形態はこれらの不都合を解消することができる。
【００６２】
なお、上記比較例では、保護管１３３は直線形状であるため、端子１０８と接点１０２との距離が近くてヒータ外への熱逃げも大きく、検出温度の低下につながり、正確な温度検出が困難である。したがって、保護管は第一の実施形態の保護管１０３の如くＬ字形に屈曲されていることが望ましいが、直管型として形成されていてもよい。
【００６３】
本明細書は以下の発明をも含むものとする。
１）前記箱５５ｂとしての隔壁体と前記温度検出器との間に空隙１０３ｘを設けてある基板処理装置。
【００６４】
２）上述の基板処理装置を用いて処理する半導体装置の製造方法であって、前記冷却媒体流通通路１４に冷却媒体が流通しつつ前記温度検出器が測定する温度に基づき、加熱制御部が前記加熱装置３を制御し、前記基板を処理する半導体装置の製造方法。
【００６５】
３）基板を処理する基板処理装置に用いられる加熱装置であって、発熱体と、この発熱体を支持するインナシェルと、このインナシェルの外周に配置されるアウタシェルと、これらインナシェル及びアウタシェルの間に冷却媒体を流通させる冷却媒体流通通路と、前記発熱体の温度を検出する温度検出器とを備え、前記インナシェルが第一の開口５５ａを有し、前記アウタシェルが第二の開口６５を有し、前記温度検出器１０１を前記冷却媒体流通通路と隔離するための隔壁体５５ｂを前記第一の開口から第二の開口近傍に向かって設け、前記隔壁体と前記第二の開口との間に絶縁のための隙間６５ａを設け、前記隙間を絶縁体１１１，１１２で塞ぐ加熱装置。
【００６６】
４）筒状に形成された側壁と、複数の隙間を有する板状の発熱体とを備え、側壁の内面は熱線を反射可能に仕上げられ、前記側壁の筒状の内面に沿って発熱体を設け、発熱体の素線部表面は加熱空間に向かって熱線を輻射し、前記素線部裏面から輻射される熱線は前記内面により反射され前記隙間を通過して前記加熱空間に輻射される加熱装置、基板処理装置及び発熱体の保持構造。この構造では、素線部２３の幅に比較して隙間２４の幅を十分にとり、内面からの反射による熱線を有効活用できる幅としてある。この筒状の中心軸に沿って隙間を形成し、中心軸上側を前記保持部材により支持すると、輻射熱を尤も有効に活用すると共に発熱体の面密度を向上させることができるし、発熱体の線量を減少させて熱応答性を向上させることができる。また、筒状の内面を凹曲面とすることで、反射された熱線が隙間を通過して加熱空間内に輻射される効率を向上させることができ、この凹曲面は円弧面であることが望ましい。
【００６７】
本発明は上記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の改変が可能である。
【００６８】
反応容器は、均熱管及び反応管の双方を備えるように説明したが、均熱管を備えずに反応管のみであってもよい。その他、２重管のみならず、１管や３重管以上の管数に構成されていてもよい。
【００６９】
上記熱処理は酸化処理や拡散処理及び拡散だけでなく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およびアニール処理等に限らず、成膜処理等の熱処理であってもよい。基板はウエハに限らず、ホトマスクやプリント配線基板、液晶パネル、光ディスクおよび磁気ディスク等であってもよい。バッチ式熱処理装置および枚葉式熱処理装置に限らず、ヒータユニットを備えた半導体製造装置全般に適用することができる。上記インナシェル５０及び反射体９１の鏡面仕上げ部は、ステンレス鋼の研磨により鏡面とする他、金、白金等の貴金属によるメッキを施しても構わない。
【００７０】
化粧パネル７０を設けなくてもよい。この場合、例えば第二の実施形態においては、碍子１０７の内面を外鍔１２６の外面とが面一となるように構成すればよい。
【００７１】
本発明の実施形態は上記の如く構成されるが、さらに包括的には次に列挙するような構成を備えてもよい。
本発明に係る加熱装置の第一の態様は、発熱体と、この発熱体を支持する導電性の材料で構成されたインナシェルと、このインナシェルの外周に配置される、導電性の材料で構成されたアウタシェルと、これらインナシェル及びアウタシェルの間に冷却媒体を流通させる冷却媒体流通通路と、前記インナシェルに設けられる第一の開口部と、前記アウタシェルに設けられる第二の開口部と、前記第一の開口部から前記第二の開口部に向かって前記第二の開口部との間に隙間を形成するように設けられるか若しくは前記第二の開口部から前記第一の開口部に向かって前記第一の開口部との間に隙間を形成するように設けられる、少なくとも前記インナシェルと前記アウタシェルとの間で前記冷却媒体流通通路と隔離した空間を形成するための、導電性の材料で構成された隔壁体と、該隔壁体と前記第二の開口部との間若しくは前記隔壁体と前記第一の開口部との間で形成される前記隙間を塞ぐ絶縁体と、前記空間に少なくとも一部が設けられ、前記発熱体の温度を検出する温度検出器と、を備える。前記絶縁体は、硬さの異なる２以上の絶縁部材を積層している。
また、本発明に係る加熱装置の第二の態様は、発熱体と、この発熱体を支持するインナシェルと、このインナシェルの外周に配置されるアウタシェルと、これらインナシェル及びアウタシェルの間に冷却媒体を流通させる冷却媒体流通通路と、前記インナシェルに設けられる第一の開口部と、前記アウタシェルに設けられる第二の開口部と、前記第一の開口部から前記第二の開口部に向かって設けられるか若しくは前記第二の開口部から前記第一の開口部に向かって設けられる、少なくとも前記インナシェルと前記アウタシェルとの間で前記冷却媒体流通通路と隔離した空間を形成するための隔壁体と、該隔壁体と前記第二の開口部との間若しくは前記隔壁体と前記第一の開口部との間で形成される隙間を塞ぐ絶縁体とを備える。
上記第一、第二の態様により、インナシェルとアウタシェル間の絶縁を確保できると共に、冷却媒体流通通路の気密性をも確保することができる。また、前記隙間を第二の開口と隔壁体との間に設けることで、絶縁体の取り付け・取り外しをアウタシェルの外側から容易に行うことができる。
上記第一、第二の態様において、前記空間に前記発熱体の温度を検出する温度検出器の少なくとも一部が設けるとよい。係る場合、前記隔壁体と前記温度検出器の間に空隙を設けることが望ましい。これにより、気道からの熱伝導による温度低下を抑制することができ、発熱体の正確な温度測定が可能となる。また、前記絶縁体は、硬さの異なる２以上の絶縁部材が積層するとよい。これにより、絶縁部材を隙間に均一に押し当てることができ、冷却媒体流通通路の気密性をより向上させることができる。また、上記第一の態様において、前記絶縁体は、硬さの異なる２以上の絶縁部材を積層しており、少なくとも前記隔壁体側に位置する絶縁部材の方を柔軟性の高い絶縁部材とすることが望ましい。上記第一、第二の態様において、前記第一の開口部より前記第二の開口部の開口サイズを大きくするとよい。これにより、組み付け作業が容易となる。しかも、ウエハ処理への影響が大きい加熱空間からの熱逃げを抑制することができる。また、上記第一の態様においては、前記第一の開口部との間で隙間を形成しつつ設けられる第一の開口部閉塞体をさらに備えることが望ましい。この場合、前記発熱体の温度を検出する温度検出器と該温度検出器を支持する支持部を有し、前記第二の開口部と前記支持部との間に前記絶縁体を設けるとよい。
本発明に係る基板処理装置の第一の態様は、上述の加熱装置の第一、第二の態様において、前記加熱装置の内部に加熱空間を有し、その加熱空間に基板を処理する反応容器を設けてある。また、基板処理装置の他の態様は、前記加熱装置の前記空間に前記発熱体の温度を検出する温度検出器の少なくとも一部を設けた加熱装置の態様において、前記加熱装置の内部に加熱空間を有し、その加熱空間に基板を処理する反応容器を設けてある。
本発明に係る半導体装置の製造方法の第一の態様は、反応容器内に基板を搬入する工程と、発熱体と、この発熱体を支持する導電性の材料で構成されたインナシェルと、このインナシェルの外周に配置される、導電性の材料で構成されたアウタシェルと、これらインナシェル及びアウタシェルの間に冷却媒体を流通させる冷却媒体流通通路と、前記インナシェルに設けられる第一の開口部と、前記アウタシェルに設けられる第二の開口部と、前記第一の開口部から前記第二の開口部に向かって前記第二の開口部との間に隙間を形成するように設けられるか若しくは前記第二の開口部から前記第一の開口部に向かって前記第一の開口部との間に隙間を形成するように設けられる、少なくとも前記インナシェルと前記アウタシェルとの間で前記冷却媒体流通通路と隔離した空間を形成するための、導電性の材料で構成された隔壁体と、該隔壁体と前記第二の開口部との間若しくは前記隔壁体と前記第一の開口部との間で形成される前記隙間を塞ぐ絶縁体と、前記空間に少なくとも一部が設けられ、前記発熱体の温度を検出する温度検出器と、を備える加熱装置内の前記温度検出器の検出結果に基づき、前記発熱体からの発熱量を制御しつつ前記反応容器内を加熱し前記基板を処理する工程とを有する。
本発明に係る他の半導体装置の製造方法の第二の態様は、反応容器内に基板を搬入する工程と、発熱体と、この発熱体を支持するインナシェルと、このインナシェルの外周に配置されるアウタシェルと、これらインナシェル及びアウタシェルの間に冷却媒体を流通させる冷却媒体流通通路と、前記インナシェルに設けられる第一の開口部と、前記アウタシェルに設けられる第二の開口部と、前記第一の開口部から前記第二の開口部に向かって設けられるか若しくは前記第二の開口部から前記第一の開口部に向かって設けられる、少なくとも前記インナシェルと前記アウタシェルとの間で前記冷却媒体流通通路と隔離した空間を形成するための隔壁体と、該隔壁体と前記第二の開口部との間若しくは前記隔壁体と前記第一の開口部との間で形成される隙間を塞ぐ絶縁体とを備える加熱装置内の前記反応容器内を加熱し前記基板を処理する工程とを有する。
本発明に係る絶縁体の第一の態様は、発熱体と、この発熱体を支持する導電性の材料で構成されたインナシェルと、このインナシェルの外周に配置される、導電性の材料で構成されたアウタシェルと、これらインナシェル及びアウタシェルの間に冷却媒体を流通させる冷却媒体流通通路と、前記インナシェルに設けられる第一の開口部と、前記アウタシェルに設けられる第二の開口部と、前記第一の開口部から前記第二の開口部に向かって前記第二の開口部との間に隙間を形成するように設けらるか若しくは前記第二の開口部から前記第一の開口部に向かって前記第一の開口部との間に隙間を形成するように設けられる、少なくとも前記インナシェルと前記アウタシェルとの間で前記冷却媒体流通通路と隔離した空間を形成するための、導電性の材料で構成された隔壁体と前記空間に少なくとも一部が設けられ、前記発熱体の温度を検出する温度検出器と、を少なくとも備える加熱装置に用いられる絶縁体であって、前記隔壁体と前記第二の開口部との間若しくは前記隔壁体と前記第一の開口部との間で形成される前記隙間を塞ぐ。
本発明に係る他の絶縁体の第二の態様は、発熱体と、この発熱体を支持するインナシェルと、このインナシェルの外周に配置されるアウタシェルと、これらインナシェル及びアウタシェルの間に冷却媒体を流通させる冷却媒体流通通路と、前記インナシェルに設けられる第一の開口部と、前記アウタシェルに設けられる第二の開口部と、前記第一の開口部から前記第二の開口部に向かって設けられるか若しくは前記第二の開口部から前記第一の開口部に向かって設けられる、少なくとも前記インナシェルと前記アウタシェルとの間で前記冷却媒体流通通路と隔離した空間を形成するための隔壁体とを少なくとも備える加熱装置に用いられる絶縁体であって、前記隔壁体と前記第二の開口部との間若しくは前記隔壁体と前記第一の開口部との間で形成される隙間を塞ぐ。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、例えば、半導体集積回路装置(半導体デバイス)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することができる。本発明は、このような基板処理装置のうち、特に低温領域でプロセスに対して有効なものである。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】従来の加熱装置を用いた処理炉の概略断面図である。
【図２】本発明における基板処理装置の概略を示す縦断面図である。
【図３】図２の天井部近傍における横断面図である。
【図４】図２におけるＡ部拡大図である。
【図５】図３におけるＢ部拡大図である。
【図６】図２におけるＣ部拡大図である。
【図７】図２におけるＤ部拡大図である。
【図８】温度センサ取付け部の詳細を示す横断面図である。
【図９】図８と同断面におけるインナー・アウターシェルの関係図である。
【図１０】加熱装置の側面図である。
【図１１】温度センサ取付部の側面図である。
【図１２】温度センサ取付部の別実施形態を示す図８相当図である。
【図１３】温度センサ取付部のさらに別の実施形態を示す図９相当図である。
【図１４】温度センサ取付部のさらに別の実施形態を示す図８相当図である。
【図１５】温度センサ取付部のさらに別の実施形態を示す図８相当図である。
【図１６】温度センサ取付部のさらに別の実施形態を示す図８相当図である。
【図１７】温度センサの第一比較例を示す図８相当図である。
【図１８】温度センサの第二比較例を示す図８相当図である。
【符号の説明】
【００７４】
1：基板処理装置，3：加熱装置，4：主制御装置，4a：温度モニタ部，4b：加熱制御部，4c：反射制御部，4d：第一流量制御部，4e：圧力制御部，4f：第二流量制御部，4g：排気制御部，4h：駆動制御部，5a：流量制御器，5b：流量制御器，5x：反応ガス導入管，5y：冷却ガス供給ライン，6a：圧力制御器，6x：反応ガス排気管，7：冷却ガス供給ライン，7a：開閉バルブ，7ｂ：急冷パイプ，７x：吸気アタッチメント，７y：冷却ガス導入ダクト，8：強制排気ライン，8a：排気ブロア，10：天井部，11：中間部，12：下部，13：端子ケース，14：気道（冷却媒体流通通路），18：加熱空間，20：発熱体，20a：折曲部，21：上折返部，22：下折返部，23：素線部，24：隙間，30：吊り碍子，31：上碍子，32：下碍子，33：上金具，34：下金具，34a：隙間，35：ピン，36：ボルト，40：急冷パイプ，40a：貫通孔，40b：鍔，40c：鍔，40d：貫通部，42：急冷パイプ，50：インナシェル（側壁内層），50s：隙間，50t：第一フランジ，50u：断熱ブランケット，50x：第二フランジ，50y：断熱ブランケット，51：接続碍子，52：第一のボルト，53：カラー，54：第二のボルト，55a：開口（第一の開口），55b：箱（隔壁体），55c：鍔，55x：ねじ，59：水冷管，60：アウタシェル（側壁中層），60x：第三フランジ，60y：断熱ブランケット，61：パイプ，61a：開口，62：柱，62a：リベット，65：開口（第二の開口），65a：隙間，70：化粧パネル（側壁外層），71：ネジ，72a：底蓋，72b：コイルウケ，81：排気導路，81a：排気口，82：第一の開口，83：第二の開口，90：反射装置，91：反射体，91a：隙間，92：移動機構，93：シャフト，94：中央板，95：ボルト，99：アクチュエーター，100：取付構造，101：温度センサ（温度検出器），102：熱電対接点（温度検出体），103：保護管，103x：隙間，103y：隙間，104：碍子管，105：内鍔，106：外鍔，107：碍子，108：端子，109a：金属管，109b：止めねじ，111：第一パッキン，111a：孔，112：第二パッキン，112a：孔，120a〜c：ねじ，121：温度センサ（温度検出器），125：内鍔，126：外鍔，127：内箱，128：外箱，129：パッキン，131：温度センサ（温度検出器），132：温度センサ（温度検出器），133：保護管，135a〜ｃ：鍔，300：ボート，305：ウエハ，308：処理室，309：反応容器，310：反応管，315：均熱管，317：均熱管内空間，320：L型温度センサ（温度検出器），321：接点（温度検出体），322：接点（温度検出体），330：温度センサ（温度検出器），Z1〜Z5：ゾーン，Ｈ１〜Ｈ３：貫通孔，Ｒ：円弧方向，Ｖ：貫通方向
【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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【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１７】
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【図１８】
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