專(zhuān)利名稱(chēng)：襯底處理裝置、襯底處理裝置的溫度控制方法及襯底處理裝置的加熱方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及進(jìn)行擴(kuò)散、CVD處理、并進(jìn)行希望的熱處理的襯底處理裝置。
背景技術(shù)：
在縱型熱擴(kuò)散裝置、縱型減壓CVD裝置中，例如為了在處理襯底上形成薄膜而在熱處理爐內(nèi)收容襯底，通過(guò)規(guī)定的加熱機(jī)構(gòu)對(duì)熱處理爐內(nèi)進(jìn)行加熱。而且，多數(shù)情況下，通過(guò)設(shè)置在熱處理爐中的溫度傳感器檢測(cè)熱處理爐內(nèi)的溫度，并根據(jù)其結(jié)果控制溫度。例如，專(zhuān)利文獻(xiàn)1公開(kāi)了一種半導(dǎo)體制造裝置，即使發(fā)生伴隨急速冷卻的干擾也始終能夠通過(guò)穩(wěn)定的反饋控制對(duì)溫度進(jìn)行控制。在該半導(dǎo)體制造裝置中，在進(jìn)行升溫工序及目標(biāo)溫度的維持時(shí)，利用設(shè)在對(duì)熱處理爐內(nèi)進(jìn)行加熱的加熱器附近的熱電偶(加熱器熱電偶)和設(shè)在熱處理爐內(nèi)部的均熱管和反應(yīng)管之間的熱電偶(級(jí)聯(lián)熱電偶)進(jìn)行基于級(jí)聯(lián)控制循環(huán)的溫度控制，使加熱器的溫度下降時(shí)，切換到僅利用級(jí)聯(lián)熱電偶的直接控制循環(huán)并進(jìn)行溫度控制。專(zhuān)利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)2004-119804號(hào)公報(bào)例如，一直以來(lái)，一般使用R型熱電偶作為檢測(cè)縱型熱擴(kuò)散裝置的熱處理爐內(nèi)的溫度的溫度傳感器。但是，在縱型熱擴(kuò)散裝置、尤其是處理溫度為高溫(1000°c以上)的裝置中，若使用R型熱電偶，則存在熱電偶早期發(fā)生斷線(xiàn)的問(wèn)題。這是由于，由于熱電偶的+ 側(cè)導(dǎo)線(xiàn)束和-側(cè)導(dǎo)線(xiàn)束的熱膨脹率的差，因而當(dāng)高溫時(shí)會(huì)產(chǎn)生伸長(zhǎng)量的差，由此，熱電偶發(fā)生變形，而且，由于反復(fù)升降溫導(dǎo)致反復(fù)變形，導(dǎo)線(xiàn)束發(fā)生劣化而導(dǎo)致斷線(xiàn)。而且，作為其他的主要原因，由于在高溫下進(jìn)行使用，導(dǎo)致熱電偶結(jié)晶肥大化，結(jié)晶粒界面處的強(qiáng)度變?nèi)酰?導(dǎo)致斷線(xiàn)。而作為與R型熱電偶相比耐熱性?xún)?yōu)良的B型熱電偶，其熱電動(dòng)勢(shì)小，存在低溫的測(cè)定困難的問(wèn)題。此外，R型熱電偶及B型熱電偶指的是JIS規(guī)格C1602所規(guī)定的熱電偶。更具體來(lái)說(shuō)，R型熱電偶指的是作為+支腿的構(gòu)成材料使用含銠13%的白金銠合金、作為-支腿的構(gòu)成材料使用白金的熱電偶。另外，B型熱電偶指的是作為+支腿的構(gòu)成材料使用含銠30% 的白金銠合金、作為-支腿的構(gòu)成材料使用含銠6%的白金銠合金的熱電偶。另外，例如，在使用放射溫度計(jì)檢測(cè)熱處理爐內(nèi)的溫度的情況下，放射溫度計(jì)通過(guò)波長(zhǎng)來(lái)測(cè)定對(duì)象物的溫度，所以，能夠測(cè)定的溫度范圍有限。因此，為了實(shí)現(xiàn)大范圍的溫度測(cè)定，需要低溫用放射溫度計(jì)、高溫用放射溫度計(jì)等多種放射溫度計(jì)。但是，在通過(guò)溫度帶對(duì)多種放射溫度計(jì)進(jìn)行切換控制的情況下，存在切換時(shí)的溫度測(cè)定值及實(shí)施切換的溫度附近的溫度測(cè)定值變得不穩(wěn)定的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種襯底處理裝置，能夠?qū)脺囟葌鞲衅骺刂茻崽幚頃r(shí)的不良情況進(jìn)行抑制。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的襯底處理裝置，具有加熱機(jī)構(gòu)，其對(duì)收容襯底的處理室進(jìn)行加熱；第一溫度檢測(cè)機(jī)構(gòu)，其利用第一熱電偶對(duì)所述襯底附近的溫度進(jìn)行檢測(cè)； 第二溫度檢測(cè)機(jī)構(gòu)，其利用第二熱電偶對(duì)所述加熱機(jī)構(gòu)附近的溫度進(jìn)行檢測(cè)；控制機(jī)構(gòu)，其根據(jù)由所述第一溫度檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)的溫度及由所述第二溫度檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)的溫度對(duì)所述加熱機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制；控制切換機(jī)構(gòu)，其根據(jù)由所述第一溫度檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)的溫度及由所述第二溫度檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)的溫度對(duì)所述控制機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，從而使所述控制機(jī)構(gòu)對(duì)第一控制模式和第二控制模式進(jìn)行切換，所述第一熱電偶的耐熱性比所述第二熱電偶的耐熱性大， 所述第二熱電偶的溫度檢測(cè)性能比所述第一熱電偶的溫度檢測(cè)性能高。另外，本發(fā)明的襯底處理裝置的溫度控制方法，具有以下步驟通過(guò)加熱機(jī)構(gòu)對(duì)收容襯底的處理室進(jìn)行加熱的步驟；通過(guò)利用第一熱電偶的第一溫度檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)所述襯底附近的溫度進(jìn)行檢測(cè)的步驟；通過(guò)利用第二熱電偶的第二溫度檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)所述加熱機(jī)構(gòu)附近的溫度進(jìn)行檢測(cè)的步驟；依據(jù)由所述第一溫度檢測(cè)機(jī)構(gòu)或所述第二溫度檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)的溫度，對(duì)第一控制模式和第二控制模式進(jìn)行切換的步驟，其中，所述第一控制模式根據(jù)由所述第一溫度檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)的溫度及由所述第二溫度檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)的溫度對(duì)所述加熱機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制；所述第二控制模式根據(jù)由所述第二溫度檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)的溫度對(duì)所述加熱機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，所述第一熱電偶的耐熱性比所述第二熱電偶的耐熱性大，所述第二熱電偶的溫度檢測(cè)性能比所述第一熱電偶的溫度檢測(cè)性能高。另外，本發(fā)明的襯底處理裝置，具有加熱機(jī)構(gòu)，其對(duì)收容襯底的處理室進(jìn)行加熱； 第一溫度檢測(cè)機(jī)構(gòu)，其使用第一放射溫度計(jì)對(duì)通過(guò)所述加熱機(jī)構(gòu)被加熱的溫度進(jìn)行檢測(cè)； 第二溫度檢測(cè)機(jī)構(gòu)，其使用第二放射溫度計(jì)對(duì)通過(guò)所述加熱機(jī)構(gòu)被加熱的溫度進(jìn)行檢測(cè)， 其中，所述第二放射溫度計(jì)，將比由第一放射溫度計(jì)測(cè)定的溫度的范圍的上限高的溫度作為所測(cè)定的溫度的范圍的上限，并且，將比由第一放射溫度計(jì)測(cè)定的溫度的范圍的下限高的溫度作為所測(cè)定的溫度的范圍的下限；第一控制機(jī)構(gòu)，其根據(jù)由所述第一溫度檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)的溫度對(duì)所述加熱機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制；第二控制機(jī)構(gòu)，其根據(jù)由所述第二溫度檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)的溫度對(duì)所述加熱機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制；控制切換機(jī)構(gòu)，其根據(jù)由所述第一溫度檢測(cè)機(jī)構(gòu)或所述第二溫度檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)的溫度和預(yù)先設(shè)定的閾值，對(duì)基于所述第一控制機(jī)構(gòu)的所述加熱機(jī)構(gòu)的控制和基于所述第二控制機(jī)構(gòu)的所述加熱機(jī)構(gòu)的控制進(jìn)行切換。另外，本發(fā)明的襯底處理裝置的加熱方法，通過(guò)加熱機(jī)構(gòu)對(duì)收容襯底的處理室進(jìn)行加熱，通過(guò)第一溫度檢測(cè)機(jī)構(gòu)使用第一放射溫度計(jì)對(duì)由所述加熱機(jī)構(gòu)被加熱的溫度進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)第二溫度檢測(cè)機(jī)構(gòu)使用第二放射溫度計(jì)對(duì)由所述加熱機(jī)構(gòu)被加熱的溫度進(jìn)行檢測(cè)，其中，所述第二放射溫度計(jì)將比由第一放射溫度計(jì)測(cè)定的溫度的范圍的上限高的溫度作為所測(cè)定的溫度的范圍的上限，并且，將比由第一放射溫度計(jì)測(cè)定的溫度的范圍的下限高的溫度作為所測(cè)定的溫度的范圍的下限，基于由所述第一溫度檢測(cè)機(jī)構(gòu)或所述第二溫度檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)的溫度和預(yù)先設(shè)定的閾值來(lái)切換第一控制機(jī)構(gòu)和第二控制機(jī)構(gòu)，其中，所述第一控制機(jī)構(gòu)基于由所述第一溫度檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)的溫度對(duì)所述加熱機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制；所述第二控制機(jī)構(gòu)基于由所述第二溫度檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)的溫度對(duì)所述加熱機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種襯底處理裝置，其能夠抑制在利用溫度傳感器控制熱處理時(shí)的不良情況。


圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的襯底處理裝置即縱型熱擴(kuò)散裝置的處理爐的剖視圖。圖2是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的B型熱電偶及R型熱電偶的溫度特性的圖。圖3是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的B型熱電偶及R型熱電偶的溫度特性的圖的放大圖。圖4是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的溫度控制的流程的圖。圖5是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的控制模式為加熱器直接控制的情況下的溫度控制部238的構(gòu)成圖。圖6是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的控制模式為爐級(jí)聯(lián)控制的情況下的溫度控制部 238的構(gòu)成圖。圖7是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的變形例的閾值溫度Tl及T2與控制模式的關(guān)系的圖。圖8是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的對(duì)SiC(碳化硅)外延膜進(jìn)行成膜的半導(dǎo)體制造裝置300的一例的立體圖。圖9(a)是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的處理爐3 的一例的側(cè)視剖視圖，圖9 (b) 是被支承在舟皿320上的晶片304的側(cè)視剖視圖。圖10是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體制造裝置300的控制構(gòu)成的一例的框圖。圖11是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的處理爐328的一例的俯視剖視圖。圖12是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體制造裝置300的氣體供給單元380 的一例的示意圖。圖13是本發(fā)明的第二實(shí)施方式的處理爐3 及周邊構(gòu)造的概要剖視圖。圖14是表示基于溫度控制部362的溫度控制的切換規(guī)則的表。圖15是表示基于高溫用放射溫度計(jì)的控制和基于低溫放射溫度計(jì)的控制的切換的曲線(xiàn)圖。圖16是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的變形例中的基于溫度控制部362的溫度控制的切換規(guī)則的表。附圖標(biāo)記的說(shuō)明202處理爐204反應(yīng)管205均熱管206加熱器238溫度控制部263溫度傳感器264外部溫度傳感器354溫度控制部
356、358放射溫度計(jì)
具體實(shí)施例方式以下，根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明的第一實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施方式中優(yōu)選使用的襯底處理裝置即縱型熱擴(kuò)散裝置的處理爐202的概要構(gòu)成圖，作為縱剖視圖表示。如圖1所示，處理爐202具有作為加熱機(jī)構(gòu)的加熱器206。加熱器206為圓筒形狀，被支承在作為保持板的加熱器基座251上從而垂直地安裝。在加熱器206的內(nèi)側(cè)，與加熱器206同心圓狀地配設(shè)有均熱管(外管)205，該均熱管205例如由碳化硅(SiC)等的耐熱性材料制成，呈上端封閉、下端開(kāi)口的圓筒形狀。另夕卜，在均熱管205的內(nèi)側(cè)，與均熱管205同心圓狀地配設(shè)有反應(yīng)管(內(nèi)管)204，該反應(yīng)管204 例如由石英(SiO2)等的耐熱性材料制成，呈上端封閉、下端開(kāi)口的圓筒形狀。在反應(yīng)管204 的筒中空部中形成有處理室201，以能夠?qū)⒆鳛橐r底的晶片200通過(guò)后述的舟皿217以水平姿勢(shì)在垂直方向上整齊排列成多層的狀態(tài)進(jìn)行收容的方式構(gòu)成。在反應(yīng)管204的下端部設(shè)有氣體導(dǎo)入部230，從氣體導(dǎo)入部230到反應(yīng)管204的頂壁部233沿反應(yīng)管204的外壁配設(shè)有作為氣體導(dǎo)入管的細(xì)管234。從氣體導(dǎo)入部230導(dǎo)入的氣體在細(xì)管234內(nèi)流通并到達(dá)頂壁部233，并從設(shè)在頂壁部233上的多個(gè)氣體導(dǎo)入口 233a被導(dǎo)入處理室201內(nèi)。另外，在反應(yīng)管204的下端部的不同于氣體導(dǎo)入部230的位置上，設(shè)有將反應(yīng)管204內(nèi)的環(huán)境氣體從排氣口 231a排氣的氣體排氣部231。在氣體導(dǎo)入部230上連接有氣體供給管232。在氣體供給管232的與氣體導(dǎo)入部 230的連接側(cè)的相反側(cè)即上游側(cè)，經(jīng)由作為氣體流量控制器的MFC (質(zhì)量流量控制器)241而連接有未圖示的處理氣體供給源、載體氣體供給源、惰性氣體供給源。此外，在需要向處理室201內(nèi)供給水蒸氣的情況下，在氣體供給管232的MFC241的下游側(cè)，設(shè)置未圖示的水蒸氣發(fā)生裝置。MFC241上電連接有氣體流量控制部235，并以如下方式構(gòu)成在希望的時(shí)刻以使供給的氣體的流量成為希望的量的方式進(jìn)行控制。在氣體排氣部231上連接有氣體排氣管229。在氣體排氣管229的與氣體排氣部 231的連接側(cè)的相反側(cè)即下游側(cè)經(jīng)由作為壓力檢測(cè)器的壓力傳感器M5以及壓力調(diào)整裝置 242連接有排氣裝置M6，并以如下方式構(gòu)成能夠以使處理室201內(nèi)的壓力成為規(guī)定的壓力的方式進(jìn)行排氣。在壓力調(diào)整裝置242以及壓力傳感器245上電連接有壓力控制部236， 壓力控制部236以如下方式構(gòu)成根據(jù)由壓力傳感器245檢測(cè)的壓力，通過(guò)壓力調(diào)整裝置 242在希望的時(shí)刻以使處理室201內(nèi)的壓力成為希望的壓力的方式進(jìn)行控制。在反應(yīng)管204的下端部設(shè)有作為能夠?qū)⒎磻?yīng)管204的下端開(kāi)口氣密地密封的保持體的基座257;作為爐口蓋體的密封蓋219。密封蓋219例如由不銹鋼等的金屬制成，形成為圓盤(pán)狀?；?57由例如石英制成，形成為圓盤(pán)狀，并安裝在密封蓋219上。在基座257 的上表面上設(shè)有作為與反應(yīng)管204的下端抵接的密封部件的0型環(huán)220。在密封蓋219的與處理室201的相反側(cè)，設(shè)置有使舟皿旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)254。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2M的旋轉(zhuǎn)軸255貫穿密封蓋219和基座257，并連接在后述的隔熱筒218和舟皿217上，以通過(guò)使隔熱筒218 以及舟皿217旋轉(zhuǎn)從而使晶片200旋轉(zhuǎn)的方式構(gòu)成。密封蓋219以能夠通過(guò)作為垂直地設(shè)置在反應(yīng)管204的外部的升降機(jī)構(gòu)的舟皿升降機(jī)115而在垂直方向上升降的方式構(gòu)成，由此，能夠?qū)⒅勖?17相對(duì)于處理室201搬入、搬出。在旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2M及舟皿升降機(jī)115上電連接有驅(qū)動(dòng)控制部237，并以如下方式構(gòu)成在希望的時(shí)刻以進(jìn)行希望的動(dòng)作的方式進(jìn)行控制。作為襯底保持件的舟皿217，由例如石英、碳化硅等的耐熱性材料制成，以使多張晶片200以水平姿勢(shì)且相互中心對(duì)齊的狀態(tài)整齊排列并進(jìn)行保持的方式構(gòu)成。在舟皿217 的下方，以支承舟皿217的方式設(shè)置隔熱筒218，該隔熱筒218作為例如由石英、碳化硅等的耐熱性材料制成的呈圓筒形狀的隔熱部件，以來(lái)自加熱器206的熱難以傳遞到反應(yīng)管204 的下端側(cè)的方式構(gòu)成。處理爐202中，設(shè)有作為溫度檢測(cè)器兩種傳感器。即，在均熱管205和反應(yīng)管204 之間，作為溫度檢測(cè)器設(shè)置有多個(gè)內(nèi)部溫度傳感器263 ；在均熱管205和加熱器206之間， 設(shè)置有作為溫度檢測(cè)器的多個(gè)外部溫度傳感器264。該內(nèi)部溫度傳感器263及外部溫度傳感器264使用熱電偶來(lái)檢測(cè)溫度，例如，內(nèi)部溫度傳感器263使用B型熱電偶來(lái)檢測(cè)溫度， 外部溫度傳感器264使用R型熱電偶來(lái)檢測(cè)溫度。關(guān)于內(nèi)部溫度傳感器263及外部溫度傳感器沈4的詳細(xì)情況后述。在加熱器206、內(nèi)部溫度傳感器263及外部溫度傳感器264上， 電連接有溫度控制部238，并以如下方式構(gòu)成根據(jù)通過(guò)內(nèi)部溫度傳感器263及外部溫度傳感器264檢測(cè)的溫度信息，對(duì)向加熱器206的通電情況進(jìn)行調(diào)整，由此，以在希望的時(shí)刻使處理室201內(nèi)的溫度成為希望的溫度分布的方式進(jìn)行控制。氣體流量控制部235、壓力控制部236、驅(qū)動(dòng)控制部237、溫度控制部238還構(gòu)成操作部和輸入輸出部，并電連接在對(duì)襯底處理裝置整體進(jìn)行控制的主控制部239上。這些氣體流量控制部235、壓力控制部236、驅(qū)動(dòng)控制部237、溫度控制部238、主控制部239作為控制器240構(gòu)成。下面，對(duì)利用上述結(jié)構(gòu)的處理爐202，作為半導(dǎo)體設(shè)備的制造工序的一個(gè)工序，對(duì)晶片200實(shí)施氧化、擴(kuò)散等的處理的方法進(jìn)行說(shuō)明。此外，在以下的說(shuō)明中，構(gòu)成襯底處理裝置的各部分的動(dòng)作通過(guò)控制器240進(jìn)行控制。多張晶片200被裝填在舟皿217上(晶片裝料)后，如圖1所示，保持多張晶片 200的舟皿217通過(guò)舟皿升降機(jī)115被抬起并被搬入處理室201 (舟皿裝載)。該狀態(tài)下， 密封蓋219處于經(jīng)由基座257、0型環(huán)220而將反應(yīng)管204下端密封的狀態(tài)。通過(guò)排氣裝置M6以使處理室201內(nèi)成為希望的壓力的方式進(jìn)行排氣。此時(shí)，處理室201內(nèi)的壓力通過(guò)壓力傳感器245進(jìn)行測(cè)定，根據(jù)該測(cè)定出的壓力，對(duì)壓力調(diào)節(jié)器對(duì)2 進(jìn)行反饋控制。另外，通過(guò)加熱器206以處理室201內(nèi)成為希望的溫度的方式進(jìn)行加熱。此時(shí)，以使處理室201內(nèi)成為希望的溫度分布的方式，根據(jù)通過(guò)溫度檢測(cè)器即內(nèi)部溫度傳感器263及外部溫度傳感器264檢測(cè)的溫度信息，對(duì)向加熱器206的通電情況進(jìn)行反饋控制。 此外，關(guān)于根據(jù)通過(guò)溫度檢測(cè)器檢測(cè)的溫度信息而進(jìn)行的加熱器206的控制，其詳細(xì)情況后述。接下來(lái)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)254，使隔熱筒218、舟皿217旋轉(zhuǎn)，由此，晶片200進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。接下來(lái)，從處理氣體供給源以及載體氣體供給源供給、并通過(guò)MFC241而被控制成希望的流量的氣體，從氣體供給管232流通氣體導(dǎo)入部230以及細(xì)管234而到達(dá)頂壁部 233，并從多個(gè)氣體導(dǎo)入口 233a以噴淋狀被導(dǎo)入處理室201內(nèi)。此外，在對(duì)晶片200進(jìn)行利用水蒸氣的處理的情況下，將通過(guò)MFC241而被控制成希望的流量的氣體供給到水蒸氣發(fā)生裝置，包含水蒸氣發(fā)生裝置所生成的水蒸氣(H2O)的氣體被導(dǎo)入處理室201。被導(dǎo)入的氣體在處理室201內(nèi)流下，流通排氣口 231a并從氣體排氣部231被排氣。氣體在通過(guò)處理室 201內(nèi)時(shí)與晶片200的表面接觸，對(duì)晶片200實(shí)施氧化、擴(kuò)散等的處理。經(jīng)過(guò)預(yù)先設(shè)定的處理時(shí)間后，從惰性氣體供給源供給惰性氣體，處理室201內(nèi)被置換成惰性氣體，并且，處理室201內(nèi)的壓力恢復(fù)到常壓。然后，通過(guò)舟皿升降機(jī)115，密封蓋219下降，反應(yīng)管204的下端開(kāi)口，并且，處理完畢的晶片200以被保持在舟皿217上的狀態(tài)從反應(yīng)管204的下端被搬出(舟皿卸載)到反應(yīng)管204的外部。然后，處理完畢的晶片200從舟皿217被取出(晶片卸料)。以上是用于對(duì)晶片200實(shí)施氧化、擴(kuò)散等的處理的一系列的工序。下面，對(duì)使用本實(shí)施方式的溫度檢測(cè)器及溫度檢測(cè)器而進(jìn)行的加熱器206的控制進(jìn)行詳述。在檢測(cè)熱處理爐內(nèi)的溫度的情況下，一般將R型熱電偶作為溫度傳感器進(jìn)行溫度檢測(cè)，但在高溫環(huán)境下，會(huì)發(fā)生R型熱電偶的早期斷線(xiàn)。針對(duì)這一課題，作為與R型熱電偶相比耐熱性?xún)?yōu)良的熱電偶，在本實(shí)施方式中使用B型熱電偶。B型熱電偶具有耐熱性?xún)?yōu)良的原因在于，若將銠添加到白金中則一般情況下機(jī)械強(qiáng)度增強(qiáng)，難以發(fā)生因變形而導(dǎo)致的斷線(xiàn)。 另外，銠越少，結(jié)晶粒越粗大，由此，若銠較多，則比較能夠抑制結(jié)晶粒的粗大化。因此，能夠期待對(duì)結(jié)晶粒粗大化的情況下的結(jié)晶粒界面的強(qiáng)度降低進(jìn)行抑制。 但是，使用B型熱電偶存在以下問(wèn)題。圖2是表示B型熱電偶及R型熱電偶的溫度特性的圖。此外，該圖是根據(jù)Jis規(guī)格C1602的基準(zhǔn)熱電動(dòng)勢(shì)表以橫軸表示溫度(°C)、縱軸表示熱電動(dòng)勢(shì)(mV)的方式繪制的。根據(jù)圖2可知，B型熱電偶與R型熱電偶相比在任何溫度區(qū)域其熱電動(dòng)勢(shì)都小。例如，就1200°C時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)來(lái)說(shuō)，R型熱電偶為13.2^mV，而 B型熱電偶為6. 786mV，較小；就600°C時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)來(lái)說(shuō)，R型熱電偶為5. 583mV，而B(niǎo)型熱電偶為1.792mV，較小。這樣，由于B型熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)小，所以，尤其在低溫區(qū)域以下)容易產(chǎn)生測(cè)定誤差，存在可能導(dǎo)致測(cè)定精度降低的問(wèn)題。而且，B型熱電偶還存在熱電動(dòng)勢(shì)可能成為負(fù)值、無(wú)法對(duì)溫度進(jìn)行特定的問(wèn)題。圖 3是將圖2中的圖表的從0°C到100°C附近放大表示的圖。B型熱電偶具有在40°C以下的溫度下電動(dòng)勢(shì)成為負(fù)值、且在不同的溫度下具有相同的熱電動(dòng)勢(shì)的特性。因此，在檢測(cè)出負(fù)值的熱電動(dòng)勢(shì)的情況下，無(wú)法對(duì)溫度進(jìn)行特定。這樣，在將B型熱電偶作為溫度檢測(cè)器使用時(shí)存在問(wèn)題。因此，在本實(shí)施方式中， 作為溫度檢測(cè)器，設(shè)置使用B型熱電偶的內(nèi)部溫度傳感器263和使用R型熱電偶的外部溫度傳感器沈4，在不足閾值溫度T的環(huán)境下，僅使用外部溫度傳感器264對(duì)加熱器206的溫度進(jìn)行控制；在閾值溫度T以上的環(huán)境下，使用內(nèi)部溫度傳感器沈3及外部溫度傳感器沈4 對(duì)加熱器206的溫度進(jìn)行控制。此外，對(duì)于內(nèi)部溫度傳感器263及外部溫度傳感器沈4，分別利用根據(jù)圖2所示的溫度特性的溫度-熱電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)換表，由檢測(cè)到的熱電動(dòng)勢(shì)求出溫度。圖4是表示本實(shí)施方式的溫度控制的流程的圖。根據(jù)流程，對(duì)加熱器206的溫度的控制方法進(jìn)行說(shuō)明。在步驟IOO(SlOO)中，選擇加熱器206的溫度的控制方法。本實(shí)施方式中，作為控制方法，包括后述的加熱器直接控制、爐級(jí)聯(lián)控制(furnace cascade control)及ARC直接 C控制這三種控制模式，在SlOO中，選擇任一種控制模式。此外，本實(shí)施方式中，在SlOO的處理中，選擇加熱器直接控制、爐級(jí)聯(lián)控制及ARC 直接C控制三種控制模式中的任一個(gè)，但也可以追加其他的控制模式，或者，還可以不具有
8ARC直接C控制。在SlOO中，在作為控制模式選擇了加熱器直接控制的情況下，進(jìn)入S102的處理； 在選擇了 ARC直接C控制的情況下，進(jìn)入S104的處理；在選擇了爐級(jí)聯(lián)控制的情況下下進(jìn)入S106的處理。在步驟102(S102)中，根據(jù)外部溫度傳感器264的檢測(cè)溫度進(jìn)行加熱器直接控制， 并對(duì)加熱器206的溫度進(jìn)行控制，直到控制模式發(fā)生變更或加熱器206的溫度控制結(jié)束。在步驟104(S104)中，不依據(jù)內(nèi)部溫度傳感器263及外部溫度傳感器沈4的檢測(cè)溫度而進(jìn)行ARC直接C控制，并對(duì)加熱器206的溫度進(jìn)行控制，直到控制模式發(fā)生變更或加熱器206的溫度控制結(jié)束。在步驟106(S106)中，對(duì)基于內(nèi)部溫度傳感器沈3的檢測(cè)溫度進(jìn)行確認(rèn)。在該檢測(cè)溫度為閾值溫度T以上的情況下，進(jìn)入S108的處理，進(jìn)行爐級(jí)聯(lián)控制。另一方面，在檢測(cè)溫度不足閾值溫度T的情況下，進(jìn)入S102的處理，進(jìn)行加熱器直接控制。在加熱器直接控制中，以不使用內(nèi)部溫度傳感器263的檢測(cè)溫度的方式對(duì)加熱器206的溫度進(jìn)行控制。因此，在檢測(cè)溫度不足閾值溫度T的情況下，能夠不受內(nèi)部溫度傳感器263所使用的B型熱電偶的低溫區(qū)域中的特性的影響，能夠進(jìn)行基于加熱器直接控制的穩(wěn)定的反饋控制。例如， 若將閾值溫度T設(shè)定為250°C，則能夠不受測(cè)定誤差的發(fā)生及不能對(duì)溫度及性能特定等B型熱電偶的問(wèn)題的影響，而進(jìn)行穩(wěn)定的控制。此外，在步驟106中，以不受使用B型熱電偶的內(nèi)部溫度傳感器263的低溫區(qū)域中的影響的方式實(shí)施控制模式的切換。因此，雖然希望對(duì)基于內(nèi)部溫度傳感器沈3的檢測(cè)溫度進(jìn)行確認(rèn)并與閾值溫度T進(jìn)行比較，但還可以對(duì)通過(guò)外部溫度傳感器264檢測(cè)的溫度進(jìn)行確認(rèn)并與閾值溫度T進(jìn)行比較并進(jìn)行控制模式的切換。另外，作為S106的處理之前的步驟還可以設(shè)置如下步驟對(duì)內(nèi)部溫度傳感器沈3 是B型熱電偶還是R型熱電偶進(jìn)行判別。在設(shè)置這樣的判別步驟的情況下，如本實(shí)施方式這樣，當(dāng)內(nèi)部溫度傳感器263由B型熱電偶構(gòu)成時(shí)，過(guò)渡到S106的處理；當(dāng)內(nèi)部溫度傳感器 263由R型熱電偶構(gòu)成時(shí)，不過(guò)渡到S106的處理而是過(guò)渡到S108的處理并進(jìn)行爐級(jí)聯(lián)控制。在步驟108(S108)中，進(jìn)行基于內(nèi)部溫度傳感器263及外部溫度傳感器沈4的爐級(jí)聯(lián)控制，并對(duì)加熱器206的溫度進(jìn)行控制，直到基于內(nèi)部溫度傳感器263的檢測(cè)溫度不足閾值溫度T或加熱器206的溫度控制結(jié)束。如以上說(shuō)明的那樣，本實(shí)施方式的襯底處理裝置，根據(jù)溫度對(duì)爐級(jí)聯(lián)控制和加熱器直接控制進(jìn)行切換，其中，爐級(jí)聯(lián)控制根據(jù)內(nèi)部溫度傳感器263及外部溫度傳感器264的檢測(cè)溫度進(jìn)行控制，加熱器直接控制則不利用內(nèi)部溫度傳感器263的檢測(cè)溫度，因此，能夠以不受基于B型熱電偶的低溫區(qū)域的影響的方式進(jìn)行穩(wěn)定的加熱器206的溫度控制。這里，對(duì)在步驟100中進(jìn)行選擇的控制模式進(jìn)行說(shuō)明。圖5是控制模式為加熱器直接控制的情況下的溫度控制部238的構(gòu)成圖。在加熱器直接控制時(shí)，溫度調(diào)整部270a以通過(guò)被插入到加熱器附近、例如均熱管205和加熱器206之間的多個(gè)區(qū)域中的熱電偶(外部溫度傳感器264)計(jì)測(cè)的溫度與溫度設(shè)定值一致的方式進(jìn)行PID控制，并將輸出脈沖輸出至輸出控制部271。而且，輸出控制部271根據(jù)輸入的輸出脈沖對(duì)加熱器206的溫度進(jìn)行控制。
圖6是控制模式為爐級(jí)聯(lián)控制的情況下的溫度控制部238的構(gòu)成圖。爐級(jí)聯(lián)控制中的溫度調(diào)整部270b，憑借由被插入到處理爐內(nèi)、例如均熱管205和反應(yīng)管204之間的多個(gè)區(qū)域中的熱電偶(內(nèi)部溫度傳感器263)所計(jì)測(cè)的溫度和由被插入到加熱器附近的多個(gè)區(qū)域中的熱電偶(外部溫度傳感器264)所計(jì)測(cè)的溫度分別進(jìn)行PID控制。這里，基于內(nèi)部溫度傳感器沈3的PID控制和基于外部溫度傳感器沈4的PID控制串聯(lián)地構(gòu)成控制循環(huán)，進(jìn)行雙重的反饋控制。ARC直接C控制指的是針對(duì)加熱器的各區(qū)域僅通過(guò)C動(dòng)作對(duì)直接加熱器進(jìn)行控制的開(kāi)放循環(huán)控制。這里，C動(dòng)作指的是，將由作為時(shí)間的函數(shù)的修正圖案所表示的一定的值 (compensation :C)輸出的云力作。下面，對(duì)本實(shí)施方式的變形例進(jìn)行說(shuō)明。在變形例中，在作為S106的處理中的閾值溫度設(shè)定Tl和T2這點(diǎn)上與上述的實(shí)施方式不同。圖7是表示閾值溫度Tl及T2與控制模式的關(guān)系的圖。這里，圖中的實(shí)線(xiàn)表示進(jìn)行加熱器直接控制的情況，虛線(xiàn)表示進(jìn)行爐級(jí)聯(lián)控制的情況。即使S106的處理中的內(nèi)部溫度傳感器263所檢測(cè)的檢測(cè)溫度結(jié)果上升，若不足閾值溫度Tl，則進(jìn)入S102的處理進(jìn)行加熱器直接控制。若檢測(cè)溫度進(jìn)一步上升，并達(dá)到閾值溫度Tl以上，則切換為向S108的遷移，控制模式切換為爐級(jí)聯(lián)控制。然后，若檢測(cè)溫度為T(mén)2以上，則爐級(jí)聯(lián)控制繼續(xù)，若檢測(cè)溫度不足T2，則切換為向S102的遷移，控制模式切換為加熱器直接控制。若僅通過(guò)閾值溫度T進(jìn)行控制模式的切換，那么，若檢測(cè)溫度在閾值溫度T附近反復(fù)上升下降，則與其相伴地，控制模式也反復(fù)進(jìn)行加熱器直接控制和爐級(jí)聯(lián)控制的切換，存在控制不穩(wěn)定的可能性。但是，在設(shè)置閾值溫度Tl和T2并在檢測(cè)溫度上升時(shí)和下降時(shí)改變控制模式的切換溫度的情況下，能夠防止控制模式在閾值溫度附近反復(fù)切換，能夠進(jìn)行穩(wěn)定的控制。 在以上說(shuō)明的實(shí)施方式及其變形例中，在內(nèi)部溫度傳感器263中使用B型熱電偶， 在外部溫度傳感器264中使用R型熱電偶，但使用的熱電偶不限于此。即，只要將兩種熱電偶(第一熱電偶及第二熱電偶)分別用于內(nèi)部溫度傳感器263和外部溫度傳感器沈4中、 第一熱電偶與第二熱電偶相比耐熱性?xún)?yōu)良、第二熱電偶與第一熱電偶相比溫度檢測(cè)性能優(yōu)良即可。而且，對(duì)于第一熱電偶的溫度檢測(cè)性能不充分的溫度區(qū)域來(lái)說(shuō)，進(jìn)行僅基于第二熱電偶的檢測(cè)溫度的反饋控制，對(duì)于除此以外的溫度區(qū)域，利用第一熱電偶的檢測(cè)溫度和第二熱電偶的檢測(cè)溫度進(jìn)行反饋控制即可。另外，本實(shí)施方式中，在內(nèi)部溫度傳感器沈3中使用B型熱電偶，在外部溫度傳感器264中使用R型熱電偶，但還可以相反地，在內(nèi)部溫度傳感器263中使用R型熱電偶，在外部溫度傳感器264中使用B型熱電偶。該情況下，通過(guò)內(nèi)部溫度傳感器263進(jìn)行加熱器直接控制。此外，例如在下述情況下，優(yōu)選如本實(shí)施方式這樣、在內(nèi)部溫度傳感器沈3中使用 B型熱電偶、在外部溫度傳感器沈4中使用R型熱電偶。即，在外部溫度傳感器沈4的各區(qū)域的設(shè)置位置上沿水平方向設(shè)置熱電偶，而且外部溫度傳感器264所使用的熱電偶的長(zhǎng)度比內(nèi)部溫度傳感器263所使用的熱電偶的長(zhǎng)度短的情況。在這樣的情況下，在外部溫度傳感器沈4中，施加在熱電偶自身上的負(fù)荷小，而且，由于熱電偶成為高溫的部分較短，所以， 熱膨脹引起的伸長(zhǎng)量小。因此，外部溫度傳感器沈4的使用方式與內(nèi)部溫度傳感器沈3的使用方式相比不易發(fā)生斷線(xiàn)。因此，優(yōu)選在內(nèi)部溫度傳感器263中使用B型熱電偶，在外部溫度傳感器264中使用R型熱電偶。如以上說(shuō)明的那樣，在本發(fā)明的第一實(shí)施方式及變形例中，能夠謀求溫度傳感器的長(zhǎng)壽命化。因此，能夠減少襯底處理裝置的停機(jī)時(shí)間，使運(yùn)轉(zhuǎn)率提高。另外，由于進(jìn)行根據(jù)適于各溫度范圍的溫度傳感器的加熱溫度的控制，所以，不會(huì)使溫度控制精度降低，即使在高溫區(qū)域的使用中，也能夠謀求溫度傳感器的長(zhǎng)壽命化。下面，根據(jù)

本發(fā)明的第二實(shí)施方式。圖8是表示對(duì)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的SiC(碳化硅)外延膜進(jìn)行成膜的半導(dǎo)體制造裝置300的一例的立體圖。作為襯底處理裝置(成膜裝置)的半導(dǎo)體制造裝置300，為分批式縱型熱處理裝置，具有供主要部分配置的框體302。在半導(dǎo)體制造裝置300中，作為將例如由SiC等構(gòu)成的襯底的晶片304(參照后述的圖9)收納的襯底收容器，使用晶籃(hoop)(以下，稱(chēng)為晶圓盒)306作為晶片運(yùn)載工具。在框體302的正面?zhèn)扰渲糜芯A盒臺(tái)308，晶圓盒306被搬運(yùn)至晶圓盒臺(tái)308。在晶圓盒306中收納有例如25枚晶片304，在蓋關(guān)閉的狀態(tài)下，晶圓盒 306設(shè)置在晶圓盒臺(tái)308上。在框體302內(nèi)的正面?zhèn)?，在與晶圓盒臺(tái)308相對(duì)的位置上，配置有晶圓盒搬運(yùn)裝置 310。另外，在晶圓盒搬運(yùn)裝置310的附近配置有晶圓盒收納架312、晶圓盒開(kāi)啟器314及襯底枚數(shù)檢測(cè)器316。晶圓盒收納架312構(gòu)成為配置在晶圓盒開(kāi)啟器314的上方，構(gòu)成為以載置多個(gè)晶圓盒306的狀態(tài)進(jìn)行保持。襯底枚數(shù)檢測(cè)器316與晶圓盒開(kāi)啟器314相鄰地配置，晶圓盒搬運(yùn)裝置310在晶圓盒臺(tái)308、晶圓盒收納架312和晶圓盒開(kāi)啟器314之間搬運(yùn)晶圓盒306。晶圓盒開(kāi)啟器314是用于將晶圓盒306的蓋打開(kāi)的部件，襯底枚數(shù)檢測(cè)器316 對(duì)蓋打開(kāi)后的晶圓盒306內(nèi)的晶片304的枚數(shù)進(jìn)行檢測(cè)。在框體302內(nèi)，配置有襯底移載機(jī)318和作為襯底保持件的舟皿320。襯底移載機(jī)318具有臂部(鉗部)322，是通過(guò)未圖示的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠升降且能夠旋轉(zhuǎn)的構(gòu)造。臂部 322能夠取出例如5枚晶片304，通過(guò)使臂部322運(yùn)動(dòng)，能夠?qū)⒕?04在設(shè)置于晶圓盒開(kāi)啟器314的位置上的晶圓盒306及舟皿320之間搬運(yùn)。舟皿320由例如碳石墨、SiC等的耐熱性材料構(gòu)成，以將多枚晶片304以水平姿勢(shì)且以將中心相互對(duì)齊的狀態(tài)整齊排列地沿縱方向堆積并保持的方式構(gòu)成。此外，在舟皿 320的下部，作為圓盤(pán)形狀的隔熱部件配置有舟皿隔熱部324，該舟皿隔熱部324由例如石英、SiC等的耐熱性材料構(gòu)成，以來(lái)自后述的被加熱體(被感應(yīng)體)3 的熱難以傳遞到處理爐328的下方側(cè)的方式構(gòu)成(參照后述的圖9)。在框體302內(nèi)的背面?zhèn)壬喜颗渲糜刑幚頎t328。裝填了多枚晶片304的舟皿320 被搬入處理爐328內(nèi)，進(jìn)行熱處理。下面，說(shuō)明對(duì)SiC外延膜進(jìn)行成膜的半導(dǎo)體制造裝置300的處理爐328。圖9 (a)是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的處理爐3 的一例的側(cè)視剖視圖，圖9 (b) 是支承在舟皿320上的晶片304的側(cè)視剖視圖。在處理爐328內(nèi)設(shè)有具有第一氣體供給口 330的第一氣體供給噴嘴332、具有第二氣體供給口 334的第二氣體供給噴嘴336、以及第一氣體排氣口 338。另外，圖示了供給惰性氣體的第三氣體供給口 340、第二氣體排氣口 342。
處理爐328由石英或SiC等的耐熱性材料制成，具有反應(yīng)管344，該反應(yīng)管344形成為上端封閉下端開(kāi)口的圓筒形狀。在反應(yīng)管344的下方，與反應(yīng)管344同心圓狀地配置有分流器346。分流器346由例如不銹鋼等制成，形成為上端及下端開(kāi)口的圓筒形狀。分流器346以支承反應(yīng)管344的方式設(shè)置。此外，在分流器346和反應(yīng)管344之間，設(shè)有作為密封部件的0型環(huán)(未圖示)。分流器346通過(guò)未圖示的保持體得到支承，由此，反應(yīng)管344 成為垂直地安裝的狀態(tài)。通過(guò)反應(yīng)管344和分流器346，形成反應(yīng)容器。處理爐3 具有形成為上端封閉下端開(kāi)口的圓筒形狀的被加熱體(被感應(yīng)體)3 ；以及作為磁場(chǎng)發(fā)生部的感應(yīng)線(xiàn)圈348。在反應(yīng)管344的內(nèi)側(cè)形成有反應(yīng)室350，其構(gòu)成為能夠收納舟皿320，其中，舟皿320用于保持由SiC等構(gòu)成的作為襯底的晶片304。被加熱體3 通過(guò)由設(shè)在反應(yīng)管344的外側(cè)的感應(yīng)線(xiàn)圈348而產(chǎn)生的磁場(chǎng)被加熱，被加熱體 326發(fā)熱，由此反應(yīng)室350內(nèi)被加熱。另外，如圖9(b)所示，晶片304也可以以如下?tīng)顟B(tài)被保持在舟皿320上保持在圓環(huán)狀的下部晶片保持件352b上，且上表面被圓板狀的上部晶片保持件35 覆蓋。由此， 能夠保護(hù)晶片304不會(huì)受到從晶片上部落下的粒子的損傷，并且，能夠相對(duì)于成膜面(晶片 304的下表面)抑制背面?zhèn)鹊某赡ぁＡ硗?，能夠使成膜面從舟皿柱離開(kāi)與晶片保持件35加、 352b相應(yīng)的量，能夠減小舟皿柱的影響。舟皿320構(gòu)成為，以水平姿勢(shì)且以將中心相互對(duì)齊的狀態(tài)沿縱方向整齊排列的方式對(duì)保持在晶片保持件352中的晶片304進(jìn)行保持。在被加熱體326的附近，作為對(duì)反應(yīng)室350內(nèi)的溫度進(jìn)行檢測(cè)的溫度檢測(cè)體設(shè)有溫度傳感器。作為溫度傳感器，例如，在被加熱體326的附近沿縱方向分割成三個(gè)區(qū)域并配置放射溫度計(jì)354、356、358、360。放射溫度計(jì)3M被配置在縱方向的三個(gè)區(qū)域中的上部的區(qū)域，放射溫度計(jì)356、358被配置在縱方向的三個(gè)區(qū)域中的中部的區(qū)域，放射溫度計(jì)360被配置在縱方向的三個(gè)區(qū)域中的下部的區(qū)域。配置在上部的區(qū)域的放射溫度計(jì)3M及配置在下部的區(qū)域的放射溫度計(jì)360為監(jiān)視器用，與其目的相應(yīng)地，配置低溫用放射溫度計(jì)或高溫用放射溫度計(jì)的任一個(gè)。在配置在中部的區(qū)域中的放射溫度計(jì)356及358中，放射溫度計(jì)356為高溫用放射溫度計(jì)，放射溫度計(jì)358為低溫用放射溫度計(jì)。放射溫度計(jì)356及358以測(cè)定相同場(chǎng)所的溫度為目的而配置， 對(duì)高溫用放射溫度計(jì)即放射溫度計(jì)356和低溫用放射溫度計(jì)即放射溫度計(jì)358進(jìn)行切換并進(jìn)行溫度控制。這里，將高溫用放射溫度計(jì)的能夠計(jì)測(cè)的溫度范圍的上限溫度及下限溫度分別設(shè)為高溫用上限值Max_High、高溫用下限值Min_High，將低溫用放射溫度計(jì)的能夠計(jì)測(cè)的溫度范圍的上限溫度及下限溫度分別設(shè)為低溫用上限值MaX_LoW、低溫用下限值Min_LoW，則高溫用放射溫度計(jì)和低溫用放射溫度計(jì)具有以下的關(guān)系。即，高溫用上限值Max_High為比低溫用上限值Max_Low高的值，并且，高溫用下限值Miri_High為比低溫用下限值Min_LoW 高的值。圖10是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體制造裝置300的控制構(gòu)成的一例的框圖。感應(yīng)線(xiàn)圈348及放射溫度計(jì)354、356、358、360分別與圖10所示的溫度控制部362 電連接。溫度控制部362以如下方式構(gòu)成根據(jù)由放射溫度計(jì)356或放射溫度計(jì)358檢測(cè)的溫度信息，調(diào)節(jié)向感應(yīng)線(xiàn)圈348的通電情況，由此，以在規(guī)定的時(shí)刻使反應(yīng)室350內(nèi)的溫度成為希望的溫度分布的方式進(jìn)行控制。例如，對(duì)于由高頻率電源驅(qū)動(dòng)的圓柱型的感應(yīng)加
12熱加熱器即感應(yīng)線(xiàn)圈348，溫度控制部362對(duì)由放射溫度計(jì)356或放射溫度計(jì)358檢測(cè)的溫度信息和設(shè)定溫度進(jìn)行比較并以輸出適當(dāng)?shù)臒崃康姆绞津?qū)動(dòng)高頻率電源。另外，溫度控制部362通過(guò)后述的切換方式對(duì)根據(jù)由放射溫度計(jì)356檢測(cè)的溫度信息的控制和根據(jù)由放射溫度計(jì)358檢測(cè)的溫度信息的控制進(jìn)行切換并進(jìn)行控制。而且，在感應(yīng)線(xiàn)圈348的附近，沿縱方向分割為三個(gè)區(qū)域并配置熱電偶364、366、 368。熱電偶364配置在縱方向的三個(gè)區(qū)域中的上部的區(qū)域，熱電偶366配置在縱方向的三個(gè)區(qū)域中的中部的區(qū)域，熱電偶368配置在縱方向的三個(gè)區(qū)域中的下部的區(qū)域。熱電偶 364、366、368用于過(guò)溫保護(hù)，分別與溫度控制部362電連接。此外，優(yōu)選地，在反應(yīng)室350內(nèi)，在第一及第二氣體供給噴嘴332、336與第一氣體排氣口 338之間，在被加熱體3 與晶片304之間，可以以填埋被加熱體3 和晶片304之間的空間的方式，將沿鉛直方向延伸且截面為圓弧狀的構(gòu)造物370設(shè)置在反應(yīng)室350內(nèi)。圖 11是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的處理爐328的一例的俯視剖視圖。例如，如圖11所示， 通過(guò)在相對(duì)的位置上分別設(shè)置構(gòu)造物370，能夠防止從第一及第二氣體供給噴嘴332、336 供給的氣體沿被加熱體3 的內(nèi)壁在晶片304上迂回。作為構(gòu)造物370，優(yōu)選由隔熱材料或石墨氈等構(gòu)成，這樣能夠耐熱及抑制粒子的產(chǎn)生。在反應(yīng)管344與被加熱體3 之間，設(shè)有例如由難以被感應(yīng)的石墨氈等構(gòu)成的隔熱材料372，通過(guò)設(shè)置隔熱材料372，能夠抑制被加熱體3 的熱向反應(yīng)管344或反應(yīng)管344 的外側(cè)傳遞。另外，在感應(yīng)線(xiàn)圈348的外側(cè)，為了抑制反應(yīng)室350內(nèi)的熱向外側(cè)傳遞，例如水冷構(gòu)造的外側(cè)隔熱壁374以包圍反應(yīng)室350的方式設(shè)置。而且，在外側(cè)隔熱壁374的外側(cè)，設(shè)有防止由感應(yīng)線(xiàn)圈348產(chǎn)生的磁場(chǎng)向外側(cè)泄漏的磁密封部376。如圖9所示，在被加熱體326與晶片304之間，為了向晶片304供給至少含有 Si(硅)原子的氣體和Cl(氯)原子的氣體，設(shè)置有至少設(shè)有一個(gè)第一氣體供給口 330的第一氣體供給噴嘴332。另外，在不同于被加熱體3 與晶片304之間的第一氣體供給噴嘴332的位置上，為了向晶片304供給至少含有C(碳)原子的氣體和還原氣體，設(shè)置有至少設(shè)有一個(gè)第二氣體供給口 334的第二氣體供給噴嘴336。另外，第一氣體排氣口 338也同樣配置在被加熱體3 與晶片304之間。另外，在反應(yīng)管344與隔熱材料372之間，配置第三氣體供給口 340及第二氣體排氣口 342。另外，第一氣體供給噴嘴332及第二氣體供給噴嘴336可以分別各為一根，但也可以如圖11所示地構(gòu)成為設(shè)有三根第二氣體供給噴嘴336，以被第二氣體供給噴嘴336夾持的方式設(shè)置第一氣體供給噴嘴332。通過(guò)這樣交替地配置，能夠促進(jìn)含有Si原子的氣體和含有C原子的氣體的混合。另外，通過(guò)使第一氣體供給噴嘴及第二氣體供給噴嘴為奇數(shù)根，能夠使成膜氣體供給以中央的第二氣體供給噴嘴336為中心而左右對(duì)稱(chēng)，從而能夠提高晶片304內(nèi)的均勻性。第一氣體供給口 330及第一氣體供給噴嘴332由例如碳石墨構(gòu)成，設(shè)在反應(yīng)室350 內(nèi)。另外，第一氣體供給噴嘴332以貫穿分流器346的方式安裝在分流器346上。這里，在形成SiC外延膜時(shí)，第一氣體供給口 330經(jīng)由第一氣體供給噴嘴332向反應(yīng)室350內(nèi)供給以下氣體作為至少含有Si(硅)原子的氣體，供給例如甲硅烷(以下稱(chēng)為SiH4)氣體；作為含有Cl (氯)原子的氣體，供給例如氯化氫(以下稱(chēng)為HCl)氣體；作為載體氣體，供給惰性氣體(例如Ar (氬))。第一氣體供給噴嘴332經(jīng)由第一氣體線(xiàn)路378而被連接在氣體供給單元380上。 圖12是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體制造裝置300的氣體供給單元380的一例的示意圖。如圖12所示，相對(duì)于SiH4氣體、HCl氣體、惰性氣體，第一氣體線(xiàn)路378經(jīng)由作為流量控制器(流量控制機(jī)構(gòu))的質(zhì)量流量控制器(以下稱(chēng)為MFC)382c、382d、382f及閥 3別c、384d、384f而連接在例如SiH4氣體供給源386c、HCl氣體供給源386d、惰性氣體供給源386f上。通過(guò)上述構(gòu)成，能夠?qū)iH4氣體、HCl氣體、惰性氣體各自的供給流量、濃度、分壓、 供給時(shí)刻在反應(yīng)室350內(nèi)進(jìn)行控制。閥3別c、384d、384f、MFC382c、382d、382f電連接在氣體流量控制部388上，在規(guī)定的時(shí)刻以各自供給的氣體的流量成為規(guī)定流量的方式得到控制(參照?qǐng)D10)。此外，通過(guò)SiH4氣體、HCl氣體、惰性氣體的各自的氣體供給源386c、386d、 386f、閥 3別c、384d、384f、MFC382c、382d、382f、第一氣體線(xiàn)路 378、第一氣體供給噴嘴 332 及設(shè)在第一氣體供給噴嘴332上的至少一個(gè)第一氣體供給口 330，來(lái)構(gòu)成作為氣體供給系統(tǒng)的第一氣體供給系統(tǒng)。第二氣體供給口 334例如由碳石墨構(gòu)成，設(shè)在反應(yīng)室350內(nèi)。另外，第二氣體供給噴嘴336以貫穿分流器346的方式安裝在分流器346上。由此，在形成SiC外延膜時(shí)，第二氣體供給口 334能夠經(jīng)由第二氣體供給噴嘴336向反應(yīng)室350內(nèi)供給以下氣體作為至少含有C(碳)原子的氣體，供給例如丙烷(以下稱(chēng)為C3H8)氣體；作為還原氣體，供給例如氫氣(H原子單體或H2分子。以下稱(chēng)為吐)。第二氣體供給噴嘴336經(jīng)由第二氣體線(xiàn)路390被連接在氣體供給單元380上。另夕卜，如圖12所示，第二氣體線(xiàn)路390與例如氣體配管(未圖示)連接，氣體配管(未圖示) 分別連接在以下氣體供給源上作為含有C(碳)原子的氣體，對(duì)于例如C3H8氣體，經(jīng)由作為流量控制機(jī)構(gòu)的MFC38h及閥38 而連接在C3H8氣體供給源386a上，作為還原氣體，對(duì)于例如H2氣體，經(jīng)由作為流量控制機(jī)構(gòu)的MFC382b及閥384b連接在H2氣體供給源386b上。通過(guò)上述構(gòu)成，能夠?qū)鏑3H8氣體、吐氣體的供給流量、濃度、分壓在反應(yīng)室350 內(nèi)進(jìn)行控制。閥38如、384b、MFC382a、382b被電連接在氣體流量控制部388上，在規(guī)定的時(shí)刻以供給的氣體流量成為規(guī)定的流量的方式進(jìn)行控制(參照?qǐng)D10)。此外，通過(guò)C3H8氣體、 H2氣體的氣體供給源386a、386b、閥38^、384b、MFC38^i、382b、第二氣體線(xiàn)路390、第二氣體供給噴嘴336、第二氣體供給口 334，而構(gòu)成作為氣體供給系統(tǒng)的第二氣體供給系統(tǒng)。另外，在第一氣體供給噴嘴332及第二氣體供給噴嘴336中，可以在襯底的配列區(qū)域設(shè)置一個(gè)第一氣體供給口 330及第二氣體供給口 334，也可以按照晶片304的規(guī)定枚數(shù)設(shè)置。如圖9所示，第一氣體排氣口 338與舟皿320相比設(shè)在下部，在分流器346上，連接在第一氣體排氣口 338上的氣體排氣管392以貫穿的方式設(shè)置。在氣體排氣管392的下游側(cè)，經(jīng)由未圖示的作為壓力檢測(cè)器的壓力傳感器及作為壓力調(diào)整器的APC(Autc) Pressure Controller、自動(dòng)壓力控制)閥394而連接有真空泵等的真空排氣裝置396。在壓力傳感器及APC閥394上電連接有壓力控制部398，壓力控制部398根據(jù)由壓力傳感器檢測(cè)的壓力對(duì)APC閥394的開(kāi)度進(jìn)行調(diào)整，構(gòu)成為以處理爐328內(nèi)的壓力成為規(guī)定的壓力的方式在規(guī)定的時(shí)刻進(jìn)行控制(參照?qǐng)D10)。
如上所述，從第一氣體供給口 330供給至少含有Si (硅)原子的氣體和含有 Cl (氯)原子的氣體，從第二氣體供給口 334供給至少含有C(碳)原子的氣體和還原氣體， 所供給的氣體相對(duì)于由Si或SiC構(gòu)成的晶片304平行地流動(dòng)，從第一氣體排氣口 338被排氣，所以，整個(gè)晶片304能夠有效且均勻地曝露在氣體中。另外，如圖11所示，第三氣體供給口 340配置在反應(yīng)管344與隔熱材料372之間， 以貫穿分流器346的方式安裝。而且，第二氣體排氣口 342以在反應(yīng)管344與隔熱材料 372之間與第三氣體供給口 340相對(duì)的方式配置，第二氣體排氣口 342連接在氣體排氣管 392上。第三氣體供給口 340形成在貫穿分流器346的第三氣體線(xiàn)路400上，經(jīng)由閥38如、 MFC382e與氣體供給源386e連接。從氣體供給源386e供給作為惰性氣體的例如稀有氣體 Ar氣體，由此，能夠防止有助于SiC外延膜成長(zhǎng)的氣體、例如含有Si (硅)原子的氣體或含有C(碳)原子的氣體或含有Cl (氯)原子的氣體或它們的混合氣體進(jìn)入到反應(yīng)管344和隔熱材料372之間，從而防止在反應(yīng)管344的內(nèi)壁或隔熱材料372的外壁上附著不需要的生成物。另外，供給到反應(yīng)管344與隔熱材料372之間的惰性氣體從第二氣體排氣口 342 經(jīng)由位于氣體排氣管392的下游側(cè)的APC閥394從真空排氣裝置396被排氣。下面，對(duì)處理爐3 及其周邊的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。圖13是本發(fā)明的第二實(shí)施方式的處理爐3 及周邊構(gòu)造的概要剖視圖。在處理爐 328的下方，設(shè)有作為用于氣密地封閉處理爐328的下端開(kāi)口的爐口蓋體的密封蓋402。密封蓋402例如為不銹鋼等的金屬制，形成為圓盤(pán)狀。在密封蓋402的上表面上，設(shè)有作為與處理爐3 的下端抵接的密封件的0型環(huán)(未圖示)。在密封蓋402上設(shè)有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)404， 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)404的旋轉(zhuǎn)軸406貫穿密封蓋402并連接在舟皿320上，以使舟皿320旋轉(zhuǎn)由此使晶片304旋轉(zhuǎn)的方式構(gòu)成。另外，密封蓋402作為設(shè)在處理爐3 的外側(cè)的升降機(jī)構(gòu)，以通過(guò)后述的升降馬達(dá) 408而在垂直方向上升降的方式構(gòu)成，由此，能夠?qū)⒅勖?20相對(duì)于處理爐3 搬入、搬出。 在旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)404及升降馬達(dá)408上電連接有驅(qū)動(dòng)控制部410，并以如下方式構(gòu)成在規(guī)定的時(shí)刻以進(jìn)行規(guī)定的動(dòng)作的方式進(jìn)行控制(參照?qǐng)D10)。在作為預(yù)備室的加載互鎖(load lock)室412的外表面上設(shè)有下基板414。在下基板414上設(shè)有與升降臺(tái)416自由滑動(dòng)地嵌合的導(dǎo)向軸418以及與升降臺(tái)416螺合的球頭螺釘420。另外，在立設(shè)在下基板414上的導(dǎo)向軸418及球頭螺釘420的上端上設(shè)有上基板 422。球頭螺釘420通過(guò)設(shè)在上基板422上的升降馬達(dá)408而進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，球頭螺釘420旋轉(zhuǎn)由此升降臺(tái)416進(jìn)行升降。在升降臺(tái)416上垂設(shè)有中空的升降軸424，升降臺(tái)416和升降軸似4的連結(jié)部是氣密的，升降軸424與升降臺(tái)416 —同升降。升降軸似4游隙貫穿于加載互鎖室412的頂板 426，供升降軸4M貫穿的頂板426的貫穿孔以使升降軸4M不與頂板4 接觸的方式形成有充分大的間隙。另外，在加載互鎖室412與升降臺(tái)416之間，以覆蓋升降軸似4的周?chē)姆绞皆O(shè)有作為具有伸縮性的中空伸縮體的波紋管428，通過(guò)波紋管428，加載互鎖室412被保持氣密。 此外，波紋管4 具有能夠應(yīng)對(duì)升降臺(tái)416的升降量的充分的伸縮量，波紋管4 的內(nèi)徑以與升降軸424的外徑相比充分大、伸縮時(shí)波紋管4 和升降軸似4不會(huì)接觸的方式構(gòu)成。
在升降軸424的下端，水平地固定有升降基板430，在升降基板430的下表面上經(jīng)由0型環(huán)等的密封部件氣密地安裝有驅(qū)動(dòng)部罩432。由升降基板430和驅(qū)動(dòng)部罩432構(gòu)成驅(qū)動(dòng)部收納箱434，通過(guò)該結(jié)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)部收納箱434內(nèi)部與加載互鎖室412內(nèi)的環(huán)境氣體相隔1 °另外，在驅(qū)動(dòng)部收納箱434的內(nèi)部設(shè)有舟皿320的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)404，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)404的周邊通過(guò)冷卻機(jī)構(gòu)436被冷卻。電纜438從升降軸424的上端通過(guò)中空部被導(dǎo)向并連接在旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)404上。另夕卜，在冷卻機(jī)構(gòu)436及密封蓋402上形成有冷卻水流路440。而且，冷卻水配管442從升降軸424的上端通過(guò)中空部被導(dǎo)向并連接于冷卻水流路440。升降馬達(dá)408受到驅(qū)動(dòng)，則球頭螺釘420旋轉(zhuǎn)，由此，經(jīng)由升降臺(tái)416及升降軸424 使驅(qū)動(dòng)部收納箱434升降。驅(qū)動(dòng)部收納箱434上升，由此，氣密地設(shè)在升降基板430上的密封蓋402將處理爐 3 的開(kāi)口部即爐口 444封閉，成為能夠進(jìn)行晶片處理的狀態(tài)。另外，驅(qū)動(dòng)部收納箱434下降，由此，舟皿320與密封蓋402 —同降下，成為能夠?qū)⒕?04搬出到外部的狀態(tài)。下面，對(duì)構(gòu)成對(duì)SiC外延膜進(jìn)行成膜的半導(dǎo)體制造裝置300的各部分的控制構(gòu)成進(jìn)行說(shuō)明。圖10中，溫度控制部362、氣體流量控制部388、壓力控制部398、驅(qū)動(dòng)控制部410 構(gòu)成操作部及輸入輸出部，并與對(duì)整個(gè)半導(dǎo)體制造裝置300進(jìn)行控制的主控制部446電連接。另外，溫度控制部362、氣體流量控制部388、壓力控制部398、驅(qū)動(dòng)控制部410作為控制器448而構(gòu)成。下面，對(duì)構(gòu)成上述的第一氣體供給系統(tǒng)及第二氣體供給系統(tǒng)的理由進(jìn)行說(shuō)明。在對(duì)SiC外延膜進(jìn)行成膜的半導(dǎo)體制造裝置中，需要將由至少含有Si (硅)原子的氣體和含有C (碳)原子的氣體構(gòu)成的原料氣體向反應(yīng)室350供給，并對(duì)SiC外延膜進(jìn)行成膜。另外，在如本實(shí)施方式那樣、多枚晶片304以水平姿勢(shì)多層整齊地保持的情況下，為了提高晶片間的均勻性，以使成膜氣體能夠分別從各晶片附近的氣體供給口進(jìn)行供給的方式，在反應(yīng)室350內(nèi)設(shè)置氣體供給噴嘴。因此，氣體供給噴嘴內(nèi)也需要滿(mǎn)足與反應(yīng)室相同的條件。此時(shí)，若將含有Si原子的氣體和含有C原子的氣體通過(guò)相同的氣體供給噴嘴進(jìn)行供給，則原料氣體彼此發(fā)生反應(yīng)由此原料氣體被消耗，在反應(yīng)室350的下游側(cè)，不僅原料氣體不足，而且會(huì)產(chǎn)生以下問(wèn)題在氣體供給噴嘴內(nèi)反應(yīng)并堆積的SiC膜等的堆積物會(huì)堵塞氣體供給噴嘴，導(dǎo)致原料氣體的供給變得不穩(wěn)定，并且，會(huì)產(chǎn)生粒子等。因此，在本實(shí)施方式中，經(jīng)由第一氣體供給噴嘴332供給含有Si原子的氣體，經(jīng)由第二氣體供給噴嘴336供給含有C原子的氣體。這樣，從不同的氣體供給噴嘴供給含有Si 原子的氣體和含有C原子的氣體，由此，在氣體供給噴嘴內(nèi)，能夠不使SiC膜堆積。此外，在欲調(diào)整含有Si原子的氣體及含有C原子的氣體的濃度以及流速的情況下，只要分別供給適當(dāng)?shù)妮d體氣體即可。而且，存在為了更有效地使用含有Si原子的氣體而使用氫氣那樣的還原氣體的情況。該情況下，優(yōu)選經(jīng)由供給含有C原子的氣體的第二氣體供給噴嘴336供給還原氣體。 這樣，將還原氣體與含有C原子的氣體一起供給，在反應(yīng)室350內(nèi)與含有Si原子的氣體混合，由此，成為還原氣體少的狀態(tài)，因此與成膜時(shí)相比能夠抑制含有Si原子的氣體的分解，能夠抑制第一氣體供給噴嘴內(nèi)的Si膜的堆積。該情況下，能夠?qū)⑦€原氣體作為含有C原子的氣體的載體氣體加以利用。此外，作為含有Si原子的氣體的載體氣體，通過(guò)使用氬氣 (Ar)那樣的惰性氣體(尤其稀有氣體)，能夠抑制Si膜的堆積。而且，優(yōu)選對(duì)第一氣體供給噴嘴332供給HCl那樣的含有氯原子的氣體。這樣，即使含有Si原子的氣體因熱而分解并成為能夠堆積在第一氣體供給噴嘴內(nèi)的狀態(tài)，能夠通過(guò)氯達(dá)到蝕刻模式，能夠進(jìn)一步抑制Si膜向第一氣體供給噴嘴內(nèi)的堆積。此外，在圖9所示的例子中，說(shuō)明了對(duì)第一氣體供給噴嘴332供給SiH4氣體及HCl 氣體、對(duì)第二氣體供給噴嘴336供給C3H8氣體及H2氣體的結(jié)構(gòu)，但如上所述，圖9到圖12所示的例子是最佳組合，但不限于此。另外，在從圖9到圖12所示的例子中，作為形成SiC外延膜時(shí)流通的含有Cl (氯) 原子的氣體，例示了 HCl氣體，但還可以使用氯氣。另外，上文中，當(dāng)形成SiC外延膜時(shí)，供給含有Si (硅)原子的氣體和含有Cl (氯) 原子的氣體，但還可以供給含有Si原子和Cl原子的氣體，例如四氯化硅(以下稱(chēng)為SiCl4) 氣體、三氯氫硅(以下稱(chēng)為SiHCl3)氣體、二氯甲硅烷(以下稱(chēng)為SiH2Cl2)氣體。另外，當(dāng)然，這些含有Si原子及Cl原子的氣體還包括含有Si原子的氣體，或者，還可以稱(chēng)為含有Si 原子的氣體及含有Cl原子的氣體的混合氣體。尤其，SiCl4由于熱分解的溫度較高，所以， 從抑制噴嘴內(nèi)的Si消耗的觀點(diǎn)考慮優(yōu)選。另外，上文中，作為含有C(碳)原子的氣體，列舉了 C3H8氣體，但還可以使用乙烯 (以下稱(chēng)為C2H4)氣體、乙炔(以下稱(chēng)為C2H2)氣體。另外，作為還原氣體，例示了 H2氣體，但不限于此，還可以使用其他的含有H(氫) 原子的氣體。而且，作為載體氣體，可以使用Ar(氬氣)氣體、He(氦氣)氣體、Ne(氖氣) 氣體、Kr (氪氣)氣體、Xe(氙氣)氣體等的稀有氣體中的至少一種，還可以使用組合上述的氣體的混合氣體。上述中，經(jīng)由第一氣體供給噴嘴332供給含有Si原子的氣體，經(jīng)由第二氣體供給噴嘴336供給含有C原子的氣體，由此，抑制氣體供給噴嘴內(nèi)的SiC膜的堆積(以下，將分離地供給含有Si原子的氣體和含有C原子的氣體的方式稱(chēng)為“分離方式”。)。但是，該方法雖然能夠抑制氣體供給噴嘴內(nèi)的SiC膜的堆積，但需要在從氣體供給口 330、334到晶片 304之間對(duì)含有Si原子的氣體和含有C原子的氣體進(jìn)行充分混合。因此，從晶片內(nèi)的均勻化的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選預(yù)先對(duì)含有Si原子的氣體和含有C原子的氣體進(jìn)行混合，再向氣體供給噴嘴332供給(以下，將從同一氣體供給噴嘴供給含有 Si原子的氣體和含有C原子的氣體的方式稱(chēng)為“預(yù)混合方式”。)。但是，若從同一氣體供給噴嘴供給含有Si原子的氣體及含有C原子的氣體，則存在在氣體供給噴嘴內(nèi)堆積SiC膜的可能性。另一方面，對(duì)于含有Si原子的氣體來(lái)說(shuō)，若使蝕刻氣體即氯和還原氣體即氫的比On/H)增大，則基于氯所實(shí)現(xiàn)的蝕刻效果較大，能夠抑制含有Si原子的氣體的反應(yīng)。因此，向一方的氣體供給噴嘴供給含有Si原子的氣體、含有C原子的氣體及含有氯的氣體，而從另一方的氣體供給噴嘴供給用于還原反應(yīng)的還原氣體(例如，氫氣)，由此，氣體供給噴嘴內(nèi)的Cl/Η增大，能夠抑制SiC膜的堆積。下面，對(duì)使用上述的半導(dǎo)體制造裝置300、作為半導(dǎo)體設(shè)備的制造工序的一個(gè)工序在由SiC等構(gòu)成的晶片304等的襯底上形成例如SiC膜的襯底的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。
此外，在以下的說(shuō)明中，構(gòu)成半導(dǎo)體制造裝置300的各部分的動(dòng)作由控制器448控制。首先，將收納有多枚晶片304的晶圓盒306設(shè)置在晶圓盒臺(tái)308上，通過(guò)晶圓盒搬運(yùn)裝置310將晶圓盒306從晶圓盒臺(tái)308向晶圓盒收納架312搬運(yùn)并留存。然后，通過(guò)晶圓盒搬運(yùn)裝置310，將留存在晶圓盒收納架312上的晶圓盒306搬運(yùn)并設(shè)置在晶圓盒開(kāi)啟器 314處，通過(guò)晶圓盒開(kāi)啟器314打開(kāi)晶圓盒306的蓋，通過(guò)襯底枚數(shù)檢測(cè)器316對(duì)收納在晶圓盒306中的晶片304的枚數(shù)進(jìn)行檢測(cè)。接著，通過(guò)襯底移載機(jī)318從位于晶圓盒開(kāi)啟器314的位置的晶圓盒306將晶片 304取出并移載到舟皿320上。若多枚晶片304被裝載在舟皿320上，則保持晶片304的舟皿320通過(guò)基于升降馬達(dá)408的升降臺(tái)416及升降軸424的升降動(dòng)作而被搬入(舟皿裝載)反應(yīng)室350內(nèi)。在該狀態(tài)下，密封蓋402成為經(jīng)由0型環(huán)(未圖示)而將分流器346的下端密封的狀態(tài)。舟皿320搬入后，以使反應(yīng)室350內(nèi)成為規(guī)定的壓力(真空度)的方式，通過(guò)真空排氣裝置396進(jìn)行真空排氣。此時(shí)，反應(yīng)室350內(nèi)的壓力通過(guò)壓力傳感器(未圖示)進(jìn)行測(cè)定，并根據(jù)所測(cè)定的壓力對(duì)與第一氣體排氣口 338及第二氣體排氣口 342連通的APC閥 394進(jìn)行反饋控制。另外，為了使晶片304及反應(yīng)室350內(nèi)成為規(guī)定的溫度，被加熱體326 被加熱。此時(shí)，為了使反應(yīng)室350內(nèi)成為規(guī)定的溫度分布，根據(jù)由后述的切換方式所選擇的高溫用放射溫度計(jì)356或低溫用放射溫度計(jì)358檢測(cè)到的溫度信息，對(duì)向感應(yīng)線(xiàn)圈348的通電情況進(jìn)行反饋控制。接下來(lái)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)404，舟皿320進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，由此，晶片304沿周向旋轉(zhuǎn)。接下來(lái)，有助于SiC外延成長(zhǎng)反應(yīng)的含有Si (硅)原子的氣體及含有Cl (氯)原子的氣體分別從氣體供給源386c、386d被供給，并從第一氣體供給口 330向反應(yīng)室350內(nèi)噴出。另外，以使含有C(碳)原子的氣體及還原氣體即H2氣體成為規(guī)定的流量的方式調(diào)整對(duì)應(yīng)的MFC382a、382b的開(kāi)度后，閥38^、384b打開(kāi)，各氣體流通第二氣體線(xiàn)路390，并流通第二氣體供給噴嘴336從而從第二氣體供給口 334導(dǎo)入反應(yīng)室350內(nèi)。從第一氣體供給口 330及第二氣體供給口 334供給的氣體通過(guò)反應(yīng)室350內(nèi)的被加熱體326的內(nèi)側(cè)，并從第一氣體排氣口 338通過(guò)氣體排氣管392被排氣。從第一氣體供給口 330及第二氣體供給口 334供給的氣體在通過(guò)反應(yīng)室350內(nèi)時(shí)，與由SiC等構(gòu)成的晶片304接觸，在晶片304表面上進(jìn)行SiC外延膜成長(zhǎng)。另外，從氣體供給源386e，以作為惰性氣體的稀有氣體即Ar氣體成為規(guī)定的流量的方式調(diào)整對(duì)應(yīng)的MFC382e的開(kāi)度，然后，閥38 打開(kāi)，Ar氣體流通第三氣體線(xiàn)路400，并從第三氣體供給口 340供給到反應(yīng)室350內(nèi)。從第三氣體供給口 340供給的作為惰性氣體的稀有氣體即Ar氣體通過(guò)反應(yīng)室350內(nèi)的隔熱材料372和反應(yīng)管344之間，并從第二氣體排氣口 342被排氣。接著，經(jīng)過(guò)預(yù)先設(shè)定的時(shí)間后，上述的氣體的供給停止，從未圖示的惰性氣體供給源供給惰性氣體，反應(yīng)室350內(nèi)的被加熱體326的內(nèi)側(cè)的空間被惰性氣體置換，并且，反應(yīng)室350內(nèi)的壓力恢復(fù)成常壓。然后，密封蓋402通過(guò)升降馬達(dá)408而下降，分流器346的下端開(kāi)口，并且，處理完畢的晶片304以被保持在舟皿320上的狀態(tài)從分流器346的下端被搬出到反應(yīng)管344的外
18部(舟皿卸載)，使舟皿320在規(guī)定位置待機(jī)，直到保持在舟皿320上的晶片304冷卻。在待機(jī)的舟皿320的晶片304冷卻到規(guī)定溫度后，通過(guò)襯底移載機(jī)318，從舟皿320取出晶片 304，并向設(shè)置在晶圓盒開(kāi)啟器314上的空的晶圓盒306搬運(yùn)并收納。然后，通過(guò)晶圓盒搬運(yùn)裝置310將收納有晶片304的晶圓盒306向晶圓盒收納架312或晶圓盒臺(tái)308搬運(yùn)。這樣，完成半導(dǎo)體制造裝置300的一系列的動(dòng)作。下面，對(duì)溫度控制中的放射溫度計(jì)的切換進(jìn)行說(shuō)明。例如，作為對(duì)根據(jù)低溫用放射溫度計(jì)的測(cè)定值(檢測(cè)溫度)的溫度控制和根據(jù)高溫用放射溫度計(jì)的測(cè)定值(檢測(cè)溫度)的溫度控制進(jìn)行切換判斷的基準(zhǔn)，決定閾值S，以在低溫用放射溫度計(jì)或高溫用放射溫度計(jì)的測(cè)定值為閾值S以下的情況下進(jìn)行根據(jù)低溫用放射溫度計(jì)的測(cè)定值的溫度控制、在大于閾值S的情況下進(jìn)行根據(jù)高溫用放射溫度計(jì)的測(cè)定值的溫度控制的方式進(jìn)行切換。這里，作為示例，將低溫用放射溫度計(jì)的能夠計(jì)測(cè)的范圍設(shè)為50°C 550°C，將高溫用放射溫度計(jì)的能夠計(jì)測(cè)的范圍設(shè)為450°C 950°C。該情況下，對(duì)基于低溫用放射溫度計(jì)的控制和基于高溫用放射溫度的控制進(jìn)行切換時(shí)，通過(guò)以下方式進(jìn)行切換，即利用一個(gè)閾值(這里，例如低溫用放射溫度計(jì)和高溫用放射溫度計(jì)的能夠計(jì)測(cè)的范圍重疊的 5000C )，在被計(jì)測(cè)的溫度為閾值以下的情況下進(jìn)行基于低溫用放射溫度計(jì)的控制，在為閾值以上的情況下進(jìn)行基于高溫用放射溫度計(jì)的控制。但是，在通過(guò)上述的方法對(duì)控制進(jìn)行切換的情況下，切換時(shí)的溫度測(cè)定值及進(jìn)行切換的溫度附近的溫度測(cè)定值變得不穩(wěn)定。以下，對(duì)溫度控制部362中的放射溫度計(jì)的切換方式進(jìn)行說(shuō)明。溫度控制部362，根據(jù)閾值P和閾值M對(duì)控制進(jìn)行切換，其中，閾值P是從基于低溫用放射溫度計(jì)358的溫度控制向基于高溫用放射溫度計(jì)356的溫度控制進(jìn)行切換的判斷基準(zhǔn)，閾值M是從基于高溫用放射溫度計(jì)356的溫度控制向基于低溫用放射溫度計(jì)358的溫度控制進(jìn)行切換的值。這里，閾值P比閾值M大(即，為P>M的關(guān)系)。另外，使高溫用放射溫度計(jì)356的能夠計(jì)測(cè)的溫度范圍的上限值為Max_High，使高溫用放射溫度計(jì)356的能夠計(jì)測(cè)的溫度范圍的下限值為Min_High，使低溫用放射溫度計(jì) 358的能夠計(jì)測(cè)的溫度范圍的上限值為MaX_LoW，使低溫用放射溫度計(jì)358的能夠計(jì)測(cè)的溫度范圍的下限值為Min_LoW，則閾值P及閾值M滿(mǎn)足下式。Max_High > Max_Low > P > M > Min_High > Min_Low圖14是表示基于溫度控制部362的溫度控制的切換規(guī)則的表。另外，圖15是表示對(duì)基于高溫用放射溫度計(jì)的控制和基于低溫放射溫度計(jì)的控制進(jìn)行切換的曲線(xiàn)圖。圖15 中，橫軸表示進(jìn)行基于高溫用放射溫度計(jì)的溫度控制還是進(jìn)行基于低溫用放射溫度計(jì)的溫度控制，縱軸表示由放射溫度計(jì)測(cè)定的測(cè)定溫度。此外，粗線(xiàn)所示的測(cè)定溫度表示由低溫用放射溫度計(jì)358測(cè)定的測(cè)定溫度，虛線(xiàn)所示的測(cè)定溫度表示由高溫用放射溫度計(jì)356測(cè)定的測(cè)定溫度。如圖14及圖15所示，溫度控制部362通過(guò)對(duì)當(dāng)前的溫度控制所使用的放射溫度計(jì)的測(cè)定溫度和閾值進(jìn)行比較來(lái)進(jìn)行控制的切換。溫度控制部362，在將控制對(duì)象從基于低溫用放射溫度計(jì)358的控制切換為基于高溫用放射溫度計(jì)356的控制的情況下，若低溫用放射溫度計(jì)358的測(cè)定值為閾值P以上則向基于高溫用放射溫度計(jì)356的控制切換。這里，溫度控制部362，在將控制對(duì)象從基于低溫用放射溫度計(jì)358的控制切換為基于高溫用放射溫度計(jì)356的控制的情況下，高溫用放射溫度計(jì)的測(cè)定值在切換判斷中不考慮。相反地，溫度控制部362，在從基于高溫用放射溫度計(jì)356的溫度控制切換為基于低溫用放射溫度計(jì)358的溫度控制的情況下，若高溫用放射溫度計(jì)356的測(cè)定值不足閾值 M，則向基于低溫用放射溫度計(jì)358的控制切換。同樣，溫度控制部362，在從基于高溫用放射溫度計(jì)356的溫度控制切換為基于低溫用放射溫度計(jì)358的溫度控制的情況下，低溫用放射溫度計(jì)的測(cè)定值在切換判斷中不考慮。在上述的溫度控制部362所進(jìn)行的控制的切換中，能夠改善多種放射溫度計(jì)的切換時(shí)及切換溫度附近處擔(dān)心的溫度測(cè)定值的不穩(wěn)定，能夠提高溫度控制性。下面，說(shuō)明第二實(shí)施方式的變形例。在上述的第二實(shí)施方式中，通過(guò)對(duì)當(dāng)前的溫度控制所使用的放射溫度計(jì)的測(cè)定值和閾值進(jìn)行比較來(lái)進(jìn)行控制的切換，但例如在基于高溫用放射溫度計(jì)356的測(cè)定值與基于低溫用放射溫度計(jì)358的測(cè)定值存在差的情況下，或在高溫用放射溫度計(jì)356或低溫用放射溫度計(jì)358的任個(gè)因故障等不能輸出正常的測(cè)定值的情況下，存在溫度控制變得不穩(wěn)定的可能性。因此，在變形例中，在從基于低溫用放射溫度計(jì)358的溫度控制切換為基于高溫用放射溫度計(jì)356的溫度控制的情況下，關(guān)于低溫用放射溫度計(jì)358的測(cè)定值及高溫用放射溫度計(jì)356的測(cè)定值，分別使其與閾值進(jìn)行比較。變形例中，即使低溫用放射溫度計(jì)358的測(cè)定值為閾值P以上，在高溫用放射溫度計(jì)356的測(cè)定值不足閾值M的情況下，不進(jìn)行向基于高溫用放射溫度計(jì)356的控制切換，這一點(diǎn)與上述的第二實(shí)施方式不同。在變形例中，溫度控制部362根據(jù)閾值P和閾值M對(duì)控制進(jìn)行切換，其中，閾值P是從基于低溫用放射溫度計(jì)358的溫度控制向基于高溫用放射溫度計(jì)356的溫度控制切換的判斷基準(zhǔn)，閾值M是從基于高溫用放射溫度計(jì)356的溫度控制向基于低溫用放射溫度計(jì)358 的溫度控制進(jìn)行切換的值。另外，關(guān)于閾值P、閾值M、高溫用放射溫度計(jì)356的能夠計(jì)測(cè)的上限值Max_High、高溫用放射溫度計(jì)356的能夠計(jì)測(cè)的下限值Min_High、低溫用放射溫度計(jì)358的能夠計(jì)測(cè)的上限值Max_Low、低溫用放射溫度計(jì)358的能夠計(jì)測(cè)的下限值Min_LoW 的關(guān)系也同樣如上述的關(guān)系式表示。圖16是表示變形例中的溫度控制部362所實(shí)現(xiàn)的溫度控制的切換規(guī)則的表。如圖16所示，在變形例中的溫度控制部362中，在將控制對(duì)象從基于高溫用放射溫度計(jì)356的控制切換為低溫用放射溫度計(jì)358的情況下，若高溫用放射溫度計(jì)356的測(cè)定值不足閾值M，則向基于低溫用放射溫度計(jì)358的控制切換。另外，在變形例中的溫度控制部362中，在從基于低溫用放射溫度計(jì)358的溫度控制向基于高溫用放射溫度計(jì)356的溫度控制切換的情況下，只要在低溫用放射溫度計(jì)358 的測(cè)定值為閾值P以上、且高溫用放射溫度計(jì)356的測(cè)定值為閾值M以上的情況下，就向基于高溫用放射溫度計(jì)356的控制切換。即，在高溫用放射溫度計(jì)356的測(cè)定值不足閾值M的情況下，即使低溫用放射溫度計(jì)358的測(cè)定值為閾值P以上也不向基于高溫用放射溫度計(jì) 356的控制切換。由于高溫用放射溫度計(jì)356的測(cè)定值已經(jīng)不足閾值M，所以在下次的切換判斷時(shí)還會(huì)再向基于低溫用放射溫度計(jì)358的溫度控制切換，由于進(jìn)行連續(xù)的切換，所以， 溫度測(cè)定值會(huì)變得不穩(wěn)定。
另外，在低溫用放射溫度計(jì)358的測(cè)定值為閾值P以上、且高溫用放射溫度計(jì)356 的測(cè)定值不足閾值M的情況下，有可能會(huì)想到高溫用放射溫度計(jì)356或低溫用放射溫度計(jì) 358的哪個(gè)出錯(cuò)了，考慮到安全性，在這樣的情況下，進(jìn)行基于溫度測(cè)定值高的低溫用放射溫度計(jì)358的溫度控制。在變形例中的控制的切換中，除了能夠改善多種放射溫度計(jì)的切換時(shí)及切換溫度附近擔(dān)心的溫度測(cè)定值的不穩(wěn)定，還能夠?qū)崿F(xiàn)比作為第二實(shí)施方式所示的控制的切換更安全的溫度控制。在以上的第二實(shí)施方式及其變形例的說(shuō)明中，表示了溫度控制部362中的溫度控制是利用配置在中部的區(qū)域中的放射溫度計(jì)356及358來(lái)進(jìn)行的例子，但還可以在上部或下部的區(qū)域中設(shè)置高溫用放射溫度計(jì)及低溫用放射溫度計(jì)，并同樣地進(jìn)行控制的切換。另外，不限于對(duì)SiC外延膜進(jìn)行成膜的半導(dǎo)體制造裝置，還能夠適用于全部縱型的襯底處理裝置。
權(quán)利要求
1.一種襯底處理裝置，其特征在于， 具有加熱機(jī)構(gòu)，其對(duì)收容襯底的處理室進(jìn)行加熱；第一溫度檢測(cè)機(jī)構(gòu)，其利用第一熱電偶對(duì)所述襯底附近的溫度進(jìn)行檢測(cè)； 第二溫度檢測(cè)機(jī)構(gòu)，其利用第二熱電偶對(duì)所述加熱機(jī)構(gòu)附近的溫度進(jìn)行檢測(cè)； 控制機(jī)構(gòu)，其根據(jù)由所述第一溫度檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)的溫度及由所述第二溫度檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)的溫度對(duì)所述加熱機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制；控制切換機(jī)構(gòu)，其根據(jù)由所述第一溫度檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)的溫度及由所述第二溫度檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)的溫度對(duì)所述控制機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，從而使所述控制機(jī)構(gòu)對(duì)第一控制模式和第二控制模式進(jìn)行切換，所述第一熱電偶的耐熱性比所述第二熱電偶的耐熱性大，所述第二熱電偶的溫度檢測(cè)性能比所述第一熱電偶的溫度檢測(cè)性能高。
2.一種襯底處理裝置的溫度控制方法，其特征在于，具有以下步驟 通過(guò)加熱機(jī)構(gòu)對(duì)收容襯底的處理室進(jìn)行加熱的步驟；通過(guò)利用第一熱電偶的第一溫度檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)所述襯底附近的溫度進(jìn)行檢測(cè)的步驟； 通過(guò)利用第二熱電偶的第二溫度檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)所述加熱機(jī)構(gòu)附近的溫度進(jìn)行檢測(cè)的步驟；依據(jù)由所述第一溫度檢測(cè)機(jī)構(gòu)或所述第二溫度檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)的溫度，對(duì)第一控制模式和第二控制模式進(jìn)行切換的步驟，其中，所述第一控制模式根據(jù)由所述第一溫度檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)的溫度及由所述第二溫度檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)的溫度對(duì)所述加熱機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制；所述第二控制模式根據(jù)由所述第二溫度檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)的溫度對(duì)所述加熱機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，所述第一熱電偶的耐熱性比所述第二熱電偶的耐熱性大，所述第二熱電偶的溫度檢測(cè)性能比所述第一熱電偶的溫度檢測(cè)性能高。
3.一種襯底處理裝置，其特征在于， 具有加熱機(jī)構(gòu)，其對(duì)收容襯底的處理室進(jìn)行加熱；第一溫度檢測(cè)機(jī)構(gòu)，其使用第一放射溫度計(jì)對(duì)通過(guò)所述加熱機(jī)構(gòu)被加熱的溫度進(jìn)行檢測(cè)；第二溫度檢測(cè)機(jī)構(gòu)，其使用第二放射溫度計(jì)對(duì)通過(guò)所述加熱機(jī)構(gòu)被加熱的溫度進(jìn)行檢測(cè)，其中，所述第二放射溫度計(jì)，將比由第一放射溫度計(jì)測(cè)定的溫度的范圍的上限高的溫度作為所測(cè)定的溫度的范圍的上限，并且，將比由第一放射溫度計(jì)測(cè)定的溫度的范圍的下限高的溫度作為所測(cè)定的溫度的范圍的下限；控制機(jī)構(gòu)，其根據(jù)由所述第一溫度檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)的溫度及由所述第二溫度檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)的溫度對(duì)所述加熱機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制；控制切換機(jī)構(gòu)，其根據(jù)由所述第一溫度檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)的溫度及由所述第二溫度檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)的溫度對(duì)所述控制機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，從而使所述控制機(jī)構(gòu)切換第一控制模式和第二控制模式，或者，根據(jù)由所述第一溫度檢測(cè)機(jī)構(gòu)或所述第二溫度檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)的溫度和預(yù)先設(shè)定的閾值，對(duì)所述控制機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，從而使所述控制機(jī)構(gòu)切換第一控制模式和第二控制模式。
全文摘要
本發(fā)明提供一種襯底處理裝置。能夠抑制利用溫度傳感器控制熱處理時(shí)的不良情況。襯底處理裝置具有加熱機(jī)構(gòu)，其對(duì)收容襯底的處理室進(jìn)行加熱；第一溫度檢測(cè)機(jī)構(gòu)，其利用第一熱電偶對(duì)襯底的附近的溫度進(jìn)行檢測(cè)；第二溫度檢測(cè)機(jī)構(gòu)，其利用第二熱電偶對(duì)加熱機(jī)構(gòu)的附近的溫度進(jìn)行檢測(cè)；第一控制機(jī)構(gòu)，其根據(jù)由第一溫度檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)的溫度及由第二溫度檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)的溫度對(duì)加熱機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制；控制切換機(jī)構(gòu)，其以控制機(jī)構(gòu)對(duì)第一控制模式和第二控制模式進(jìn)行切換的方式，根據(jù)由第一溫度檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)的溫度及由第二溫度檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)的溫度對(duì)控制機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，第一熱電偶的耐熱性比第二熱電偶的耐熱性大，第二熱電偶的溫度檢測(cè)性能比第一熱電偶的溫度檢測(cè)性能高。
文檔編號(hào)H01L21/67GK102456596SQ20111031900
公開(kāi)日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2011年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月18日
發(fā)明者上野正昭, 山口英人, 杉下雅士, 杉浦忍, 田中和夫, 白子賢治 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立國(guó)際電氣