[发明专利]温度检测装置、衬底处理装置和半导体装置的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及将被处理衬底收容到处理室中，在由加热器加热了的状态下实施处理的热处理技术，例如，为了对供安装半导体集成电路装置(所谓的半导体器件，以下称为IC。)的半导体衬底(例如半导体晶片)实施氧化处理、扩散处理，或者用于离子射入后的载体的活性化、平坦化的回流处理和退火处理，或基于热CVD(Chemical Vapor Deposition，化学气相沉积)反应的成膜处理等热处理而使用的温度检测装置、衬底处理装置、衬底处理方法、半导体装置的制造方法。

背景技术

在IC的制造中，为了对衬底进行热处理，广泛地使用批量式立式热处理装置。在以往的这种热处理装置的处理炉中，在上端封闭且下端开放的大致圆筒形的立式反应管的内部，将装载有多张晶片的舟皿从下方插入，利用以围绕反应管的外侧的方式设置的加热器，对舟皿上的晶片进行热处理。在舟皿上，多张晶片以水平姿势且晶片的中心彼此对齐的状态呈多层地层叠并被保持。在反应管与加热器之间，设有上端封闭且下端开放的大致圆筒形的均热管。均热管用于使自加热器辐射到晶片的热变得均匀，以防止因部位不同而变得不均匀。

在反应管与均热管之间，设置用于检测温度的温度检测管，基于由该温度检测管检测到的温度，将加热器输出、即晶片温度控制成规定的温度。在温度检测管的内部插入有作为温度检测元件的热电偶，热电偶通过信号线与温度控制部连接。在下述的专利文献1中公开了在具有反应管和加热器的立式热处理炉中，设置用于检测处理炉的温度的热电偶的技术。

用图12～图15说明以往装置的热电偶的设置方法。图12是表示以往的热电偶的构造的图，是从处理炉的中心观察位于反应管与均热管之间的热电偶的图。图13是图12的A-A剖视图，是热电偶的水平剖视图。图14是从侧面观察图12的热电偶的垂直剖视图。图15是表示以往的热电偶的支承状态的图。在图12的例子中，热电偶存在具有热电偶接合部423a的第一热电偶、具有热电偶接合部423b的第二热电偶、具有热电偶接合部423c的第三热电偶、具有热电偶接合部423d的第四热电偶、具有热电偶接合部423e的第五热电偶这5对热电偶。第一热电偶和第四热电偶插入保护管431a内，第二热电偶和第五热电偶插入保护管431b内，第三热电偶插入保护管431c内。

第一热电偶用于处理炉的最上部的加热器(U熔区加热器)的温度检测，第二热电偶用于U熔区加热器的正下方的加热器(CU熔区加热器)的温度检测，第三热电偶用于CU熔区加热器的正下方的加热器(C熔区加热器)的温度检测，第四热电偶用于C熔区加热器的正下方的加热器(CL熔区加热器)的温度检测，第五热电偶用于处理炉的最下部的加热器(L熔区加热器)的温度检测。

如图12的A-A剖视图即图13所示，在保护管431a内，第四热电偶位于前方(处理炉的中心侧)，第一热电偶位于后方。此外，在保护管431b内，第五热电偶位于前方，第二热电偶位于后方。第一热电偶的绝缘管432a的截面是长圆形，贯穿有2个孔，在该孔中以穿通的方式收容有正极侧的热电偶线材421a和负极侧的热电偶线材422a。第二热电偶～第五热电偶的绝缘管432b～432e也同样。热电偶线材是将温度转换为热电动势的热电偶的线材部分。

第一热电偶由正极侧的热电偶线材421a和负极侧的热电偶线材422a、在热电偶线材421a和热电偶线材422a的顶端部将其接合而成的热电偶接合部423a、用于使热电偶线材421a和热电偶线材422a彼此绝缘的绝缘管432a、封闭绝缘管432a的上端的盖434a等构成。

图14是第一热电偶的侧视图。如图14所示，热电偶线材421a和热电偶线材422a(热电偶线材422a未图示)在均热管221的内部沿铅垂方向延伸，在这些热电偶线材421a和热电偶线材422a的上端设有热电偶接合部423a。热电偶线材421a和热电偶线材422a被分别收容于2孔的绝缘管432a内，以防止彼此短路。在绝缘管432a的上端安装有盖434a，以封闭热电偶接合部423a。绝缘管432a被插入保护管431a内，保护管431a的下部由保护管保持架436固定。此外，沿铅垂方向延伸的绝缘管432a的下部与沿水平方向延伸的绝缘管433a抵接，绝缘管433a被固定于保护管保持架436上。沿铅垂方向通过绝缘管432a内的热电偶线材421a和热电偶线材422a在绝缘管432a的下端方向改变90度，沿水平方向通过绝缘管433a内，连接于温度控制部(未图示)。