[發明專利]溫度檢測裝置、襯底處理裝置和半導體裝置的制造方法

有效

• 申請號: 201210246306.6
• 申請日: 2012-07-13
• 公開（公告）號: CN102879116A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 小杉哲也;上野正昭;山口英人
• 申請（專利權）人: 株式會社日立國際電氣
• 主分類號: G01K7/02
• 分類號: G01K7/02;H01L21/205;H01L21/225
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 陳偉

技術領域

本發明涉及將被處理襯底收容到處理室中，在由加熱器加熱了的狀態下實施處理的熱處理技術，例如，為了對供安裝半導體集成電路裝置(所謂的半導體器件，以下稱為IC。)的半導體襯底(例如半導體晶片)實施氧化處理、擴散處理，或者用于離子射入后的載體的活性化、平坦化的回流處理和退火處理，或基于熱CVD(Chemical?Vapor?Deposition，化學氣相沉積)反應的成膜處理等熱處理而使用的溫度檢測裝置、襯底處理裝置、襯底處理方法、半導體裝置的制造方法。

背景技術

在IC的制造中，為了對襯底進行熱處理，廣泛地使用批量式立式熱處理裝置。在以往的這種熱處理裝置的處理爐中，在上端封閉且下端開放的大致圓筒形的立式反應管的內部，將裝載有多張晶片的舟皿從下方插入，利用以圍繞反應管的外側的方式設置的加熱器，對舟皿上的晶片進行熱處理。在舟皿上，多張晶片以水平姿勢且晶片的中心彼此對齊的狀態呈多層地層疊并被保持。在反應管與加熱器之間，設有上端封閉且下端開放的大致圓筒形的均熱管。均熱管用于使自加熱器輻射到晶片的熱變得均勻，以防止因部位不同而變得不均勻。

在反應管與均熱管之間，設置用于檢測溫度的溫度檢測管，基于由該溫度檢測管檢測到的溫度，將加熱器輸出、即晶片溫度控制成規定的溫度。在溫度檢測管的內部插入有作為溫度檢測元件的熱電偶，熱電偶通過信號線與溫度控制部連接。在下述的專利文獻1中公開了在具有反應管和加熱器的立式熱處理爐中，設置用于檢測處理爐的溫度的熱電偶的技術。

用圖12～圖15說明以往裝置的熱電偶的設置方法。圖12是表示以往的熱電偶的構造的圖，是從處理爐的中心觀察位于反應管與均熱管之間的熱電偶的圖。圖13是圖12的A-A剖視圖，是熱電偶的水平剖視圖。圖14是從側面觀察圖12的熱電偶的垂直剖視圖。圖15是表示以往的熱電偶的支承狀態的圖。在圖12的例子中，熱電偶存在具有熱電偶接合部423a的第一熱電偶、具有熱電偶接合部423b的第二熱電偶、具有熱電偶接合部423c的第三熱電偶、具有熱電偶接合部423d的第四熱電偶、具有熱電偶接合部423e的第五熱電偶這5對熱電偶。第一熱電偶和第四熱電偶插入保護管431a內，第二熱電偶和第五熱電偶插入保護管431b內，第三熱電偶插入保護管431c內。

第一熱電偶用于處理爐的最上部的加熱器(U熔區加熱器)的溫度檢測，第二熱電偶用于U熔區加熱器的正下方的加熱器(CU熔區加熱器)的溫度檢測，第三熱電偶用于CU熔區加熱器的正下方的加熱器(C熔區加熱器)的溫度檢測，第四熱電偶用于C熔區加熱器的正下方的加熱器(CL熔區加熱器)的溫度檢測，第五熱電偶用于處理爐的最下部的加熱器(L熔區加熱器)的溫度檢測。

如圖12的A-A剖視圖即圖13所示，在保護管431a內，第四熱電偶位于前方(處理爐的中心側)，第一熱電偶位于后方。此外，在保護管431b內，第五熱電偶位于前方，第二熱電偶位于后方。第一熱電偶的絕緣管432a的截面是長圓形，貫穿有2個孔，在該孔中以穿通的方式收容有正極側的熱電偶線材421a和負極側的熱電偶線材422a。第二熱電偶～第五熱電偶的絕緣管432b～432e也同樣。熱電偶線材是將溫度轉換為熱電動勢的熱電偶的線材部分。

第一熱電偶由正極側的熱電偶線材421a和負極側的熱電偶線材422a、在熱電偶線材421a和熱電偶線材422a的頂端部將其接合而成的熱電偶接合部423a、用于使熱電偶線材421a和熱電偶線材422a彼此絕緣的絕緣管432a、封閉絕緣管432a的上端的蓋434a等構成。

圖14是第一熱電偶的側視圖。如圖14所示，熱電偶線材421a和熱電偶線材422a(熱電偶線材422a未圖示)在均熱管221的內部沿鉛垂方向延伸，在這些熱電偶線材421a和熱電偶線材422a的上端設有熱電偶接合部423a。熱電偶線材421a和熱電偶線材422a被分別收容于2孔的絕緣管432a內，以防止彼此短路。在絕緣管432a的上端安裝有蓋434a，以封閉熱電偶接合部423a。絕緣管432a被插入保護管431a內，保護管431a的下部由保護管保持架436固定。此外，沿鉛垂方向延伸的絕緣管432a的下部與沿水平方向延伸的絕緣管433a抵接，絕緣管433a被固定于保護管保持架436上。沿鉛垂方向通過絕緣管432a內的熱電偶線材421a和熱電偶線材422a在絕緣管432a的下端方向改變90度，沿水平方向通過絕緣管433a內，連接于溫度控制部(未圖示)。