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特開2025-5206温度センサ、基板処理装置、半導体装置の製造方法及び温度制御システム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2025005206
(43)【公開日】2025-01-16
(54)【発明の名称】温度センサ、基板処理装置、半導体装置の製造方法及び温度制御システム
(51)【国際特許分類】
H01L 21/31 20060101AFI20250108BHJP
H01L 21/324 20060101ALI20250108BHJP
【ＦＩ】
H01L21/31 B
H01L21/324 T
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023105293
(22)【出願日】2023-06-27
(71)【出願人】
【識別番号】318009126
【氏名又は名称】株式会社ＫＯＫＵＳＡＩ ＥＬＥＣＴＲＩＣ
(74)【代理人】
【識別番号】110001519
【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】中田 高行
(72)【発明者】
【氏名】村田 等
(72)【発明者】
【氏名】中西 堅斗
【テーマコード（参考）】
5F045
【Ｆターム（参考）】
5F045AA06
5F045AD01
5F045AE01
5F045BB03
5F045DP19
5F045DP28
5F045DQ05
5F045EC02
5F045EK06
5F045EK22
5F045GB05
5F045GB15
(57)【要約】
【課題】基板への各種処理に影響なく、基板を処理する処理空間内に温度センサを配置することが可能な技術を提供する。
【解決手段】基板支持具の支持部に支持されている基板間に形成される処理空間に配置される測温部と、前記測温部が内部に設けられる検出部と、前記検出部を水平方向に支持するように鉛直方向に沿って延在する柱部と、を含み、前記検出部の下端は、前記支持部の下端と同じ高さ位置、または、より高い位置に配置され、前記柱部の前記処理空間側の表面は、前記支持部を水平方向に支持する支柱部の前記処理空間側の表面より前記処理空間から離れて配置されている。
【選択図】図３
【解決手段】基板支持具の支持部に支持されている基板間に形成される処理空間に配置される測温部と、前記測温部が内部に設けられる検出部と、前記検出部を水平方向に支持するように鉛直方向に沿って延在する柱部と、を含み、前記検出部の下端は、前記支持部の下端と同じ高さ位置、または、より高い位置に配置され、前記柱部の前記処理空間側の表面は、前記支持部を水平方向に支持する支柱部の前記処理空間側の表面より前記処理空間から離れて配置されている。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板支持具の支持部に支持されている基板間に形成される処理空間に配置される測温部と、前記測温部が内部に設けられる検出部と、前記検出部を水平方向に支持するように鉛直方向に沿って延在する柱部と、を含み、
前記検出部の下端は、前記支持部の下端と同じ高さ位置、または、より高い位置に配置され、
前記柱部の前記処理空間側の表面は、前記支持部を水平方向に支持する支柱部の前記処理空間側の表面より前記処理空間から離れて配置されている
温度センサ。
前記検出部の下端は、前記支持部の下端と同じ高さ位置、または、より高い位置に配置され、
前記柱部の前記処理空間側の表面は、前記支持部を水平方向に支持する支柱部の前記処理空間側の表面より前記処理空間から離れて配置されている
温度センサ。
【請求項2】
前記支持部の側面視において、前記検出部は、前記支持部の外形の内側に包含される位置に配置される、請求項１記載の温度センサ。
【請求項3】
前記支持部の側面視において、前記検出部および前記支持部は前記基板の周縁部よりも前記基板の内側に延出しており、前記検出部の前記基板の周縁部から前記基板の内側への延出量は、前記支持部の前記基板の周縁部から前記基板の内側への延出量よりも短く構成される請求項１記載の温度センサ。
【請求項4】
前記支持部の側面視において、前記検出部および前記支持部は前記基板の周縁部よりも前記基板の内側に延出しており、前記支持部は前記検出部よりも前記基板の内側へ延出するよう構成される請求項１記載の温度センサ。
【請求項5】
前記支持部の側面視において、前記検出部の先端は、前記支持部の先端と前記基板の周縁部との間に位置するよう配置される請求項１記載の温度センサ。
【請求項6】
前記検出部の断面積は、前記支持部の断面積よりも小さく構成される請求項１記載の温度センサ。
【請求項7】
前記測温部が前記基板の周縁部に配置されるよう構成されている請求項１記載の温度センサ。
【請求項8】
前記測温部が前記基板の裏面付近に配置されているよう構成されている請求項１記載の温度センサ。
【請求項9】
前記測温部は、前記基板支持具と共に動作するように取り付けられている請求項１記載の温度センサ。
【請求項10】
前記検出部または前記柱部は、前記基板支持具と接触しないよう構成される請求項１記載の温度センサ。
【請求項11】
前記検出部は、前記処理空間の前記基板が配置されている領域に少なくとも一つ又はそれ以上設けられる請求項１記載の温度センサ。
【請求項12】
前記基板を加熱する複数の加熱領域を有し、
前記検出部は、前記基板と対向する前記加熱領域毎に設けられるように構成される請求項１記載の温度センサ。
前記検出部は、前記基板と対向する前記加熱領域毎に設けられるように構成される請求項１記載の温度センサ。
【請求項13】
前記柱部の上端に設けられ、前記基板支持具に前記柱部を接続する上端接続部を有する請求項１記載の温度センサ。
【請求項14】
前記柱部の下端に設けられ、前記基板支持具に前記柱部を接続する下端接続部を有する請求項１記載の温度センサ。
【請求項15】
基板支持具の支持部に支持されている基板間に形成される処理空間に配置される測温部と、前記測温部が内部に設けられる検出部と、前記検出部を水平方向に支持するように鉛直方向に沿って延在する柱部と、を含み、前記検出部の下端は、前記支持部の下端と同じ高さ位置、または、より高い位置に配置され、前記柱部の前記処理空間側の表面は、前記支持部を水平方向に支持する支柱部の前記処理空間側の表面より前記処理空間から離れて配置されている温度センサと、
を備える基板処理装置。
を備える基板処理装置。
【請求項16】
前記基板支持具を回転させる回転機構と、
前記温度センサと、前記基板を処理する処理室の外側で接続され、前記基板支持具と一体となって回転するように構成される送信部と、
前記処理室の外側で、前記送信部から出力される信号を受信する受信部と、
を備える請求項１５記載の基板処理装置。
前記温度センサと、前記基板を処理する処理室の外側で接続され、前記基板支持具と一体となって回転するように構成される送信部と、
前記処理室の外側で、前記送信部から出力される信号を受信する受信部と、
を備える請求項１５記載の基板処理装置。
【請求項17】
前記送信部と、前記受信部と、は直近に配置されるよう構成されている請求項１６記載の基板処理装置。
【請求項18】
前記基板を上方から見た平面視において、前記検出部の長手方向の延長線上が、前記基板の中心に重ならない位置に配置されている請求項１５記載の基板処理装置。
【請求項19】
基板支持具の支持部に支持されている基板間に形成される処理空間に配置される測温部と、前記測温部が内部に設けられる検出部と、前記検出部を水平方向に支持するように鉛直方向に沿って延在する柱部と、を含み、前記検出部の下端は、前記支持部の下端と同じ高さ位置、または、より高い位置に配置され、前記柱部の前記処理空間側の表面は、前記支持部を水平方向に支持する支柱部の前記処理空間側の表面より前記処理空間から離れて配置されている温度センサにより検出される温度を用いて加熱機構を制御して前記基板を処理温度にする工程と、
前記処理温度で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。
前記処理温度で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20】
基板支持具の支持部に支持されている基板間に形成される処理空間に配置される測温部と、前記測温部が内部に設けられる検出部と、前記検出部を水平方向に支持するように鉛直方向に沿って延在する柱部と、を含み、前記検出部の下端は、前記支持部の下端と同じ高さ位置、または、より高い位置に配置され、前記柱部の前記処理空間側の表面は、前記支持部を水平方向に支持する支柱部の前記処理空間側の表面より前記処理空間から離れて配置されている温度センサと、
前記温度センサにより検出される温度を用いて前記基板の温度を制御する制御部と、
を備えた温度制御システム。
前記温度センサにより検出される温度を用いて前記基板の温度を制御する制御部と、
を備えた温度制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、温度センサ、基板処理装置、半導体装置の製造方法及び温度制御システムに関する。
【背景技術】
【0002】
半導体装置の製造工程の一工程として、ウエハ(以後、基板ともいう)上に所定の処理が行われることがある（例えば特許文献１，２参照）。これらの文献には、ボート(以後、基板支持具ともいう)と共に移動する温度センサにより検出される温度を用いて、処理室の温度を制御する技術が記載されている。しかしながら、温度センサを処理空間に配置しようとすると、基板に対する各種処理の妨げになることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】国際公開第２０２０／０５９７２２号パンフレット
【特許文献2】国際公開第２０２３／０５３１７２号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本開示は、基板への各種処理に影響なく、基板を処理する処理空間内に温度センサを配置することが可能な技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示の一態様によれば、
基板支持具の支持部に支持されている基板間に形成される処理空間に配置される測温部と、前記測温部が内部に設けられる検出部と、前記検出部を水平方向に支持するように鉛直方向に沿って延在する柱部と、を含み、
前記検出部の下端は、前記支持部の下端と同じ高さ位置、または、より高い位置に配置され、
前記柱部の前記処理空間側の表面は、前記支持部を水平方向に支持する支柱部の前記処理空間側の表面より前記処理空間から離れて配置されている
技術が提供される。
基板支持具の支持部に支持されている基板間に形成される処理空間に配置される測温部と、前記測温部が内部に設けられる検出部と、前記検出部を水平方向に支持するように鉛直方向に沿って延在する柱部と、を含み、
前記検出部の下端は、前記支持部の下端と同じ高さ位置、または、より高い位置に配置され、
前記柱部の前記処理空間側の表面は、前記支持部を水平方向に支持する支柱部の前記処理空間側の表面より前記処理空間から離れて配置されている
技術が提供される。
【発明の効果】
【0006】
本開示によれば、基板への各種処理に影響なく、基板を処理する処理空間内に温度センサを配置することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、本開示の一態様について、主に図１～図９を参照しつつ説明する。なお、以下の説明において用いられる図面は、いずれも模式的なものであり、図面に示される、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実のものとは必ずしも一致していない。また、複数の図面の相互間においても、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は必ずしも一致していない。また、複数の図面の相互間において、実質的に同一の要素には同一の符号を付し、各要素が最初に登場した図面において当該要素の説明を行い、以降の図面では特に必要がない限りその説明を省略する。明細書中に特段の断りが無い限り、各要素は一つに限定されず、複数存在してもよい。
【0009】
（１）基板処理装置の構成
基板処理装置１０の構成について、図１を用いて説明する。
基板処理装置１０の構成について、図１を用いて説明する。
【0010】
図１に示すように、基板処理装置１０は、支持された縦形の反応管（プロセスチューブ）１１を備えており、反応管１１は互いに同心円に配置された外管（アウタチューブ）１２と内管（インナチューブ）１３とから構成されている。外管１２は石英（ＳｉＯ２）により構成されて、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に一体成形されている。内管１３は上下両端が開口した円筒形状に形成されている。内管１３の筒中空部は、基板支持具（基板保持体、保持具ともいう）としてのボート３１が搬入される処理室１４を形成しており、内管１３の下端側（開口空間）はボート３１を出し入れするための炉口部１５を構成している。
【0011】
外管１２と内管１３との間の下端部は、略円筒形状に構築された炉口フランジ部としてのマニホールド１６によって気密封止されている。外管１２及び内管１３の交換等のために、マニホールド１６は外管１２及び内管１３にそれぞれ着脱自在に取り付けられている。
【0012】
外管１２と内管１３との隙間によって排気路１７が、横断面形状が一定幅の円形リング形状に構成されている。図１に示されているように、マニホールド１６の側壁の上部には排気管１８の一端が接続されており、排気管１８は排気路１７の最下端部に通じた状態になっている。排気管１８の他端には圧力コントローラ２１によって制御される排気装置１９が接続されており、排気管１８の途中には圧力センサ２０が接続されている。圧力コントローラ２１は圧力センサ２０からの測定結果に基づいて排気装置１９をフィードバック制御するように構成されている。
【0013】
マニホールド１６には下端開口を閉塞する蓋体（シールキャップ）２５が垂直方向下側から接するようになっている。蓋体２５はマニホールド１６の外径と略等しい円盤形状に構築されており、筐体２の移載室（搬送室）３に設備されたボートカバー３７に保護された昇降機構（ボートエレベータ）２６によって垂直方向に昇降されるように構成されている。これにより、ボート３１は、処理室１４と処理室１４に隣接して下方に設けられる移載室３との間を移動することが可能である。昇降機構２６はモータ駆動の送りねじ軸装置及びベローズ等によって構成されており、昇降機構２６のモータ２７は駆動コントローラ２８によって制御されるように構成されている。蓋体２５の中心線上には回転軸３０が配置されて回転自在に支持されている。回転軸３０は駆動コントローラ２８によって制御されるモータ２９により回転駆動されるように構成されている。回転軸３０の上端にはボート３１が垂直に支持されている。本実施形態では、回転軸３０とモータ２９により回転機構３０１を構成する。つまり、回転機構３０１は、ボート３１を回転させるように構成されている。
【0014】
マニホールド１６の下方に位置する蓋体２５にはガス導入管２２が内管１３の炉口部１５に通じるように配設されている。ガス導入管２２には原料ガス供給装置、反応ガス供給装置及び不活性ガス供給装置（以下、ガス供給装置２３と総称する。）が接続されている。ガス供給装置２３はガス流量コントローラ２４によって制御されるように構成されている。ガス導入管２２から炉口部１５に導入されたガスは、内管１３の処理室１４内を流通して排気路１７を通って排気管１８によって排気される。
【0015】
ボート３１は上下で一対の端板３２，３３と、これらの間に垂直に架設された三本の支柱部としての支柱(柱)３４とを備えている。三本の支柱３４には多数の保持溝である、基板１を支持する支持部３５が長手方向に等間隔に設けられている。三本の支柱３４において同一の段に設けられた支持部３５同士は、互いに対向して開口するようになっている。ボート３１は三本の支柱３４の同一段の支持部３５間に基板１を挿入されることにより、複数枚の基板１を水平にかつ互いに中心を揃えた状態に整列させて保持するようになっている。また、三本の支柱３４の同一段の支持部３５間に断熱板１２０を挿入されることにより、複数枚の断熱板１２０を水平にかつ互いに中心を揃えた状態に整列させて保持するようになっている。
【0016】
つまり、ボート３１は、複数枚の基板１が保持される端板３２から端板３８間の基板処理領域と、複数枚の断熱板１２０が保持される端板３８から端板３３間の断熱板領域とを区別するように構成され、基板処理領域の下方に断熱板領域が配置されるよう構成されている。端板３８と端板３３の間に保持される断熱板１２０により断熱部３６が構成される。
【0017】
回転軸３０はボート３１を蓋体２５の上面から持ち上げた状態に支持するように構成されている。断熱部３６は、炉口部１５に設けられ、炉口部１５を断熱するよう構成されている。また、蓋体２５の下にはボート３１を回転するモータ２９があり、そのモータ２９は中空モータ構造となっており、回転軸３０がモータ２９を貫通している。
【0018】
反応管１１の外側には、加熱機構としてのヒータユニット４０が同心円上に配置されて、筐体２に支持された状態で設置されている。
【0019】
図２に示すように、ヒータユニット４０は縦方向に複数ゾーンに分割制御可能なように、ゾーン毎にヒータが設けられ、複数のヒータが積み重なって構成されている。すなわち、ヒータユニット４０は、基板１を加熱する複数の加熱領域を有する。ヒータユニット４０は、例えば、上から順に、Ｕ、ＣＵ、Ｃ、ＣＬ、Ｌの５つのゾーンに分割されている。そして、それぞれのゾーン毎に第１温度センサとしての基板熱電対２１１と、第２温度センサとしての内部熱電対６６と、第３温度センサとしてのヒータ熱電対６５と、が設置されている。図２では、処理基板は「１」と表記し、図示を省略している。
【0020】
ヒータ熱電対６５は、ヒータユニット４０の近傍に設けられ、ゾーン毎にヒータの温度を測定するように構成されている。温度コントローラ６４はヒータ熱電対６５からの測定結果に基づいてヒータユニット４０をフィードバック制御するように構成されている。これにより、ヒータユニット４０は、ボート３１に保持される基板処理領域内の基板１を加熱するよう構成される。
【0021】
内部熱電対６６は、外管１２の内側の、内管１３と外管１２の間に設けられ、内管１３と外管１２との間の温度を測定するように構成されている。内部熱電対６６は１つの保護管の中にゾーン数に応じた数の熱電対が収められている構造となっており、温度を測定する測温部がゾーンに対向した位置に設けられている。ヒータ熱電対６５と同様に、温度コントローラ６４は、内部熱電対６６からの測定結果に基づいてヒータユニット４０をフィードバック制御するように構成されている。
【0022】
基板熱電対２１１は、ボート３１に取り付けられ、基板１の近傍に設けられて、基板１の温度を測定するように構成されている。基板熱電対２１１は、詳細には後述するが、基板１の温度を測定する測温部２１１ｂと、測温部２１１ｂを構成する素線を包含するケーブル２１１ｃを含む構成となっている。図２に示すように、測温部２１１ｂはすべてのゾーンに対向した位置に設けられている例が示されている。基板熱電対２１１は、ボート３１が回転し基板１が回転する時に、基板１と共に回転するように構成されている。また、基板熱電対２１１は、ボート３１が昇降するとき、基板１と共に昇降するよう構成されている。すなわち、測温部２１１ｂは、ボート３１と共に動作するように取り付けられている。ヒータ熱電対６５や内部熱電対６６と同様に、温度コントローラ６４は、基板熱電対２１１からの測定結果に基づいてヒータユニット４０をフィードバック制御するように構成されている。
【0023】
すなわち、ヒータユニット４０は、基板熱電対２１１、内部熱電対６６およびヒータ熱電対６５のそれぞれの測温部が、基板１と対向する加熱領域毎に設けられるように構成されている。つまり、基板熱電対２１１、内部熱電対６６およびヒータ熱電対６５の各々の測温部の高さが略同一となるように配置される。このため、各加熱領域に配置されている基板１の温度を正確に測定することができる。なお、基板熱電対２１１、内部熱電対６６、及びヒータ熱電対６５は、温度を電気信号として測定できるものであれば良く、熱電対に限らず、測温抵抗体などの他のセンサでも良い。また、基板熱電対２１１以外の他の温度センサとしては、内部熱電対６６とヒータ熱電対６５の両方のうちいずれかを用いる。
【0024】
回転軸３０にはケーブル２１１ｃを通す孔が貫通しており、ハーメチックシールなどを使って真空シールをしつつ、ケーブル２１１ｃを処理室１４の外側（例えば、回転軸３０の下部）の送信部２２１まで引き出せる構造となっている。
【0025】
送信部２２１と受信部２２２は、処理空間の外側である、移載室３に配置されている。送信部２２１は回転軸３０の中心と同軸に固定され、回転軸３０と共に回転し、昇降するように構成されている。すなわち、送信部２２１は、基板熱電対２１１と、基板１を処理する処理室１４の外側で接続され、ボート３１と一体となって回転し、昇降するように構成されている。送信部２２１は、ケーブル２１１ｃを介して入力された基板熱電対２１１からの電気信号(電圧)を、電波に乗せて無線伝送で送信することが可能なように構成されている。
【0026】
また、受信部２２２は、送信部２２１の直近に配置されている。受信部２２２は、送信部２２１から出力される信号を受信するように構成されている。なお、受信部２２２は、移載室３に設けられているが、この形態に限定されることはない。移載室３の外に配置されていてもよく、基板処理装置１０から離れた位置に配置されていてもよい。
【0027】
【0028】
基板熱電対２１１は、測温部２１１ｂと、測温部２１１ｂが内部に設けられる検出部２１１１と、検出部２１１１を水平方向に支持するように鉛直方向に沿って延在する柱部２１１２と、を含む構成となっている。検出部２１１１と柱部２１１２は、例えば円筒状であって、内部に測温部２１１ｂとケーブル２１１ｃを通すように構成されている。これにより、測温部２１１ｂとケーブル２１１ｃを処理空間から隔離することができる。検出部２１１１と柱部２１１２は、例えば一体的に形成される。検出部２１１１と柱部２１１２は、耐熱性の良い同じ材質（材料）で形成され、例えば石英により形成される。検出部２１１１と柱部２１１２を、ボート３１と同じ材質である例えば石英で構成することにより、基板処理への影響を低減することができる。このため、基板１の温度を正確に測定でき、基板処理における基板温度の制御時間を大幅に短縮することができる。
【0029】
検出部２１１１の下端は、支持部３５の下端と同じ高さ位置、または、より高い位置に配置されるように構成されている。また、柱部２１１２の処理空間側であって基板１側の表面は、支持部３５を水平方向に支持する支柱３４の処理空間側であって基板１側の表面より処理空間、すなわち基板１から離れて配置されている。検出部２１１１は、処理空間の基板１が配置されている領域に少なくとも一つ又はそれ以上（図２においては５つ）設けられる。検出部２１１１が処理空間に配置されているため、基板１の温度を正確に測定することができる。
【0030】
測温部２１１ｂは、ボート３１の支持部３５に支持されている基板１間に形成される処理空間に配置されるように構成されている。また、測温部２１１ｂは、基板１の裏面付近の、基板１の周縁部に配置されている。具体的には、測温部２１１ｂは、基板１の周端より基板１の内側（基板１の中心側ともいう）に配置されている。また、測温部２１１ｂは、支柱３４の近傍に配置されている。ここで「支柱３４の近傍」とは、支持部３５に基板１を保持した状態で、支柱３４と基板１の中心との間の中間位置よりも支柱３４に近い位置に配置されていることを意味する。このように、基板熱電対２１１（測温部２１１ｂ）が基板１を処理する空間（基板と基板の間の空間）に配置されている構成となっているので、ヒータ熱電対６５や内部熱電対６６よりも基板１に近い処理空間の温度を測定することができる。このため、基板１の温度をより正確に測定することができ、制御時間を大幅に短縮することができる。
【0031】
図３（Ａ）に示されているように、支持部３５の側面視において、検出部２１１１は、支持部３５の外形の内側に包含される位置に配置される。すなわち、支持部３５の側面視において、検出部２１１１は、支持部３５の外形よりも小さく構成される。また、検出部２１１１の断面積は、支持部３５の断面積よりも小さく構成される。
【0032】
図３（Ａ）に示されているように、検出部２１１１および支持部３５は基板１の周縁部よりも基板１の内側に延出している。支持部３５は、検出部２１１１よりも基板１の内側へ延出するよう構成されている。検出部２１１１の基板１の周縁部から基板１の内側への延出量は、支持部３５の基板１の周縁部から基板１の内側への延出量よりも短く構成されている。すなわち、検出部２１１１の先端は、支持部３５の先端と基板１の周縁部との間に位置するよう配置されている。
【0033】
また、図３（Ｂ）に示すように、基板１を上方から見た平面視において、検出部２１１１の長手方向の延長線上が、基板１の中心Ｏに重ならない位置に配置されている。言い換えれば、検出部２１１１の長手方向が、基板１の中心方向と０度でない角度で配置されている。また、検出部２１１１の長手方向が基板１の周端部に沿うように角度を付けて配置するようにしてもよい。これにより、より基板１に検出部２１１１を寄せることができ、基板熱電対２１１を狭い空間に収めることができる。
【0034】
なお、図３は、支持部３５の側面視において、検出部２１１１は、支持部３５の外形の内側に包含される位置に配置されるよう構成する一例を示す図であり、上述のように、検出部２１１１の下端は、支持部３５の下端と同じ高さ位置、または、より高い位置に配置されていればよいので、検出部２１１１の長手方向の延長線上が、基板１の中心Ｏに向くように構成してもよい。
【0035】
上述したように、検出部２１１１の下端が、支持部３５の下端と同じ高さ位置、または、より高い位置に配置するよう構成することにより、基板１のボート３１との搬送時における基板１と基板熱電対２１１の接触（干渉）を回避することができる。従い、基板熱電対２１１が配置されているかどうかは関係なく、基板１とボート３１との間の搬送が可能となる。また、基板熱電対２１１の配置位置による基板１の処理への影響を低減することができる。特に、図３に示すように、検出部２１１１が、支持部３５の外形の内側に包含される位置に配置されるよう構成することにより、基板１の処理への影響を低減する効果が期待できる。
【0036】
【0037】
基板熱電対２１１は、ボート３１の支柱３４の近傍で基板１の配列方向に立設するように配置されている。柱部２１１２の上端には、上端接続部２１２が設けられている。上端接続部２１２は、ボート３１の端板３２に基板熱電対２１１を接続するように構成されている。また、柱部２１１２の下端には、下端接続部２１３が設けられている。下端接続部２１３は、ボート３１の端板３３に基板熱電対２１１を接続するように構成されている。
【0038】
つまり、基板熱電対２１１は、上端接続部２１２と下端接続部２１３を介してボート３１に取り付けられるように構成されている。このため、検出部２１１１及び柱部２１１２は、ボート３１と接触しないよう構成され、基板１の温度に影響を与えないように構成されている。これにより、基板１の処理への影響を低減することができ、基板温度の制御時間を大幅に短縮することができる。
【0039】
上端接続部２１２は、柱部２１１２の上端に接続される円筒状の第１部材２１２０と、第１部材２１２０の上部に第１部材２１２０と同心円上に連続する円筒状の第２部材２１２１と、第２部材２１２１から略水平方向に延びる平板状の第３部材２１２２と、第３部材２１２１の下面に設けられる円筒状の第４部材２１２３と、を有する。第２部材２１２１と第３部材２１２２は、Ｒ状に連続して接続されている。また、第４部材２１２３の端板３２との当接面は、角がＲ状に形成されている。
【0040】
下端接続部２１３は、柱部２１１２の下端に接続され、リング状の端板３３の上面に固定される第１部材２１３１と、柱部２１１２の下端に接続される第２部材２１３２と、第２部材２１３２に接続される第３部材２１３３と、を有する。第２部材２１３２と第３部材２１３３は、例えば円筒状であって、内部にケーブル２１１ｃを通すように構成されている。第２部材２１３２は、柱部２１１２内のケーブル２１１ｃを、回転軸３０の内部に配置される第３部材２１３３内に配置させるように構成されている。下端接続部２１３は、処理空間の下部と回転軸３０の内部に配置されるケーブル２１１ｃを処理空間から隔離するために用いられる。下端接続部２１３は、例えば石英により構成されている。
【0041】
下端接続部２１３内のケーブル２１１ｃは、ＡＤ変換ボード２２４を介して送信部２２１に接続されている。ＡＤ変換ボード２２４は、回転軸３０と共に回転し、昇降する回転台２２３に載置されている。ＡＤ変換ボード２２４は、ケーブル２１１ｃを介して入力された基板熱電対２１１からの電気信号(電圧)をデジタル変換して、送信部２２１へ送信する。そして、送信部２２１は、デジタル信号を電波に乗せて無線伝送で受信部２２２へ送信するように構成されている。
【0042】
受信部２２２は送信部２２１が送信した信号を受信し、受信したデジタル信号に基づいて温度データを、後述する表示・入力装置２０６又は温度コントローラ６４に入力するように構成されている。
【0043】
次に、制御部としての制御用コンピュータであるコントローラ２００について図７を用いて説明する。
【0044】
図７に示すように、コントローラ２００は、中心部としてのＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２０１及びメモリ２０２などを含むコンピュータ本体２０３と、通信部としての通信ＩＦ（Ｉｎｔｅｒ ｆａｃｅ）２０４と、記憶部としての記憶装置２０５と、表示部（操作部）としての表示・入力装置２０６とを有する。つまり、コントローラ２００は一般的なコンピュータとしての構成部分を含んでいる。
【0045】
ＣＰＵ２０１は、操作部の中枢を構成し、記憶装置２０５に記憶された制御プログラムを実行し、表示・入力装置２０６からの指示に従って、記憶装置２０５に記録されているレシピ（例えば、プロセス用レシピ）を実行する。また、一時記憶部としてのメモリ２０２は、ＣＰＵ２０１のワークエリアとして機能する。
【0046】
また、コンピュータにプログラムを供給するための手段は、記憶装置２０５を介して供給する場合に限らない。例えば、インターネットや専用回線等の通信手段を用い、記憶装置２０５を介さずにプログラムを供給するようにしてもよい。なお、メモリ２０２や記憶装置２０５は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成される。以下、これらを総称して、単に記録媒体ともいう。なお、本明細書において記録媒体という言葉を用いた場合は、メモリ２０２単体のみを含む場合、記憶装置２０５単体のみを含む場合、または、それの両方を含む場合がある。
【0047】
通信部としての通信ＩＦ２０４は、圧力コントローラ２１、ガス流量コントローラ２４、駆動コントローラ２８、温度コントローラ６４（これらをまとめてサブコントローラということもある。）と通信経路によって電気的に接続されている。コントローラ２００は、この通信ＩＦ２０４を介してサブコントローラと各部品の動作に関するデータをやり取りすることができる。
【0048】
図８に示すように、温度コントローラ６４は、制御部６４ａと、通信ＩＦ６４ｂと、熱電対入力部６４ｃと、制御出力部６４ｄとを有する。
【0049】
制御部６４ａは、ＣＰＵ及びメモリ等を含む一般的なコンピュータとしてのハードウェア構成を有する。制御部６４ａは、制御プログラムを実行することによって、通信ＩＦ６４ｂ及び熱電対入力部６４ｃにより取得した情報を用いて、後述する温度制御アルゴリズムに従った制御演算を実行し、制御出力部６４ｄへ演算結果を出力する。
【0050】
通信ＩＦ６４ｂは、上位コントローラであるコントローラ２００等と接続するための有線ＩＦを有し、コントローラ２００から目標温度及び制御パラメータ等の情報を受信したり、制御演算結果や温度情報を送信したりする。また、通信ＩＦ６４ｂは、昇降機構２６の駆動コントローラ２８から、ボート位置情報を受信する。また、通信ＩＦ６４ｂは、割り当て情報等を含む表示・入力装置２０６で設定された設定情報を受信する。受信したこれらの情報は、メモリに一時的に格納される。
【0051】
熱電対入力部６４ｃは、ボート３１に固定された送信部２２１と接続するための無線ＩＦである受信部２２２とを有する。また、熱電対入力部６４ｃは、基板熱電対２１１、ヒータ熱電対６５及び内部熱電対６６から温度に相当する電気信号を入力しデジタル信号に変換して、制御部６４ａへ出力する。制御出力部６４ｄは、制御部６４ａから受信した演算結果に基づいて、ヒータユニット４０の温度制御を行うためのヒータ制御信号を出力する。
【0052】
以後の説明では、ヒータ熱電対６５により検出された温度をヒータ温度、ヒータ熱電対６５を使用した温度制御をヒータ温度制御と呼称する。また、基板熱電対２１１により検出された温度を基板温度、基板熱電対２１１を使用した温度制御を基板温度制御と呼称する。また、内部熱電対６６により検出された温度を炉内温度、内部熱電対６６を使用した温度制御を炉内温度制御と呼称する。
【0053】
次に、図９（Ａ）および図９（Ｂ）を用いて、基板処理装置１０で行われる基板処理シーケンスの一例について説明する。下記において、温度コントローラ６４は、基板熱電対２１１、ヒータ熱電対６５及び内部熱電対６６の少なくともいずれかにより検出される温度を用いてヒータユニット４０を制御する。
【0054】
ステップＳ１０１（待機ステップ）は、処理室１４の温度を待機温度（準備温度）の目標温度Ｔ０に安定される処理である。ステップＳ１０１では基板１はまだ処理室１４に投入されていない。
【0055】
ステップＳ１０２（ボートロードステップ）は、ボート３１に保持された基板１を処理室１４へ投入する処理である。駆動コントローラ２８は、昇降機構２６によってボート３１を上昇させて処理室１４に搬入する。
【0056】
処理室１４への搬入前においてボート３１及び基板１の温度は処理室１４の温度（すなわち、Ｔ０）より低い。また、基板１を処理室１４へ投入した結果、処理室１４外の雰囲気（室温）が処理室１４に導入される。これらのため、図９（Ｂ）に示すように、処理室１４の温度は一時的にＴ０より低くなる。その後、温度コントローラ６４による制御により処理室１４の温度は若干の時間を経て再びＴ０に安定する。本実施形態においては、基板熱電対２１１を用いて温度を検出しているので目標温度Ｔ０に安定させているため、従来のヒータ熱電対６５及び内部熱電対６６の少なくともいずれかにより検出される温度を用いて目標温度Ｔ０に安定させる時間よりも短縮することができる。なお、図９（Ｂ）では処理基板を処理室１４へ投入した後の安定時間、及び、次のステップＳ１０３の目標温度をステップＳ１０１と等しく図示されているが、ステップＳ１０３の要求条件（処理温度）に対応して投入後の目標温度が異なる場合もある。本明細書における処理温度とは基板１の温度または処理室１４の温度のことを意味する。これらは、以下の説明においても同様である。
【0057】
ステップＳ１０３（処理ステップ）は、基板１に所定の処理を施すために処理室１４の温度を処理温度の目標温度Ｔ０で維持して安定させる処理である。温度コントローラ６４は、目標温度Ｔ０に温度センサの測定温度が近づくようにヒータユニット４０を制御する。例えば、温度コントローラ６４は、基板熱電対２１１により検出される温度が目標温度Ｔ０に近づくようにヒータユニット４０を制御する。このとき、基板熱電対２１１は、処理空間に配置されているが、その検出部２１１１の下端がボート３１の支持部３５の下端と同じか、又はそれよりも高い位置に配置されるように構成されているため、基板１の表面からの高さが支持部３５より大きいため、基板１の表面での処理に対する影響は抑制される。また、基板熱電対２１１の柱部２１１２は、支持部３５と近傍に配置されており、支持部３５を基準に側面視において、柱部２１１２の処理空間側の表面は、支持部３５を水平方向に支持する支柱部３４の処理空間側の表面より処理空間から離れて配置されているため、処理空間、つまり基板１から離れているため、基板１の表面での処理に対する影響は抑制される。
【0058】
ステップＳ１０４（ボートアンロードステップ）は、処理が施された基板１をボート３１と共に処理室１４から引き出す処理である。駆動コントローラ２８は、昇降機構２６によってボート３１を下降させて移載室３に搬出（搬送）する。
【0059】
処理を施すべき未処理の基板１が残っている場合には、処理済基板１をボート３１から退避させ、代わりに未処理の基板１と入れ替えられ、これらステップＳ１０１～Ｓ１０４の一連の処理が繰り返される。
【0060】
ステップＳ１０１～Ｓ１０４は、目標温度に対し、処理室１４の温度が予め定められた微小温度範囲にあり、かつ、予め定められた時間以上その状態が続くといった安定状態を得た後に実施するように構成されている。
【0061】
本態様によれば、以下に示す１つ又は複数の効果が得られる。
【0062】
（ａ）本実施形態によれば、基板熱電対２１１と接触（干渉ともいう）することなく、基板１のボート３１への搬送処理を可能にすることができる。また、基板処理時の処理ガスの影響を低減することができる。従い、基板熱電対２１１を基板１付近の処理空間に配置できるので、目標温度に安定するまでの時間を短縮することができ、結果として、一連の処理における基板温度の制御時間を大幅に短縮することができる。
【0063】
（ｂ）本実施形態によれば、支持部３５の側面視において、基板熱電対２１１をボート３１内に収まるように配置できるので、基板１の処理への影響を低減することができる。従い、処理空間内に配置される基板熱電対２１１による温度に基づいて、基板温度を制御することができるので、目標温度に安定するまでの時間を短縮することができ、結果として、一連の処理における温度制御時間の短縮が期待できる。
【0064】
（ｃ）本実施形態によれば、基板熱電対２１１を基板１に接近させることができるので、基板１の温度の正確に測定することができるだけでなく、目標温度に安定するまでの時間を短縮することができ、結果として、基板処理における制御時間を大幅に短縮することができる。
【0065】
（ｄ）本実施形態によれば、基板熱電対２１１をボート３１に取り付けて、ボート３１と共に動作させることができるため、ボート３１の動作による温度揺らぎの影響を受けずに、基板１の温度を測定することができる。例えば、回転に伴う揺らぎが生じても高精度な温度制御が可能である。
【0066】
（ｅ）本実施形態によれば、検出部２１１１と柱部２１１２がボート３１と同じ材質であるため、基板１の処理への影響を低減することができるので、基板１の温度を正確に測定でき、基板処理における基板温度の制御時間を大幅に短縮することができる。
【0067】
（ｆ）本実施形態によれば、検出部２１１１や柱部２１１２が、ボート３１と接触しないように構成されているため、検出部２１１１や柱部２１１２が、基板１の温度に影響を与えないようにすることができる。このため、基板１の処理への影響を低減することができるので、基板温度の制御時間を大幅に短縮することができる。
【0068】
（ｇ）本実施形態によれば、送信部２２１と受信部２２２を同じ処理空間の外側に配置させるため、無線伝送距離を短く出来るため、妨害や干渉の影響を受けにくい高品質な通信が可能となる。
【0069】
（ｈ）本実施形態によれば、送信部２２１と受信部２２２とを直近に配置することにより、電磁誘導によるワイヤレス給電が可能となる。これにより、回転部のバッテリーが不要となる事でメンテナンス性を向上させることができる。
【0070】
（ｉ）本実施形態によれば、回転軸３０の中心と送信部２２１の中心を同軸構造にすることにより、ボート３１を回転させても軸がずれずに無線伝送が可能となる。
【0071】
（ｊ）本実施形態によれば、基板熱電対２１１の検出部２１１１が角度をつけて配置されるため、より基板１に検出部２１１１を寄せることができ、基板熱電対２１１を狭い空間に収めることができる。
【0072】
以上、本開示の実施形態について具体的に説明した。しかしながら、本開示は上述の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変更可能である。
【0073】
例えば、基板処理装置として、半導体製造装置だけでなくＬＣＤ装置のようなガラス基板を処理する装置でも適用できる。また、プロセスは特に限定されずに何でもよい。成膜処理であれば、例えば、ＣＶＤ、ＰＶＤ、酸化膜、窒化膜、またはその両方を形成する処理、金属を含む膜を形成する処理等、特に膜種に限定されることはない。更に、成膜以外のアニール処理、酸化処理、窒化処理、拡散処理等の処理であっても構わない。
【符号の説明】
【0074】
１・・・・基板
３１・・・ボート（基板支持具）
３５・・・支持部
２１１・・基板熱電対（温度センサ）
２１１ｂ・測温部
２１２・・検出部
２１３・・柱部
３１・・・ボート（基板支持具）
３５・・・支持部
２１１・・基板熱電対（温度センサ）
２１１ｂ・測温部
２１２・・検出部
２１３・・柱部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
