JP2004241565A

JP2004241565A - 基板処理装置

Info

Publication number: JP2004241565A
Application number: JP2003028461A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Yoshimura; 智浩吉村
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2003-02-05
Filing date: 2003-02-05
Publication date: 2004-08-26

Abstract

【目的】本発明は、ランプヒータにて基板を加熱する基板処理装置において、例えば基板の中央部等の特定の部分の加熱量を増加させる時、同時に基板の周縁部分などの別の部分も加熱され、ウエハの面内温度均一性の確保が困難であるという問題を解決し、基板の面内温度均一性を維持しつつ、高速で基板を目的の温度にできる基板処理装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、基板を収容して処理する処理室と、前記基板を加熱する加熱手段を有する基板処理装置において、前記加熱手段を半径の異なる複数のリング状のランプヒータを同心円状に配置する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はウエハ等の基板に薄膜の生成、不純物の拡散、エッチング等の処理を行う基板処理装置に関するものであり、特に基板を加熱する加熱手段に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
従来、半導体製造装置などの基板処理装置は、加熱手段として抵抗ヒータやランプヒータを用いて、基板を加熱し、基板に所望の処理を行っている。
【０００３】
特にランプヒータによる加熱を利用した装置は、高速昇降温可能なことが知られており、装置のスループットを向上する上でよく用いられている。従来のランプヒータによる加熱を利用した基板処理装置の処理炉の側面図を図６に示す。
【０００４】
処理室２０１内には基板を保持するサセプタ２１７が設けられ、ガス供給管２３２により処理ガスが供給されるようになっている。ランプヒータは複数の棒状の上側ランプ２０７及び下側ランプ２２３からなり、ランプヒータからの熱線はサセプタ２１７を介してウエハ２００に照射される構造となっている。サセプタ２１７上に置かれたウエハ２００は、裏面側からランプヒータにより加熱される。また、ウエハ２００の温度制御は、温度測定用プローブ２６１等の温度検出手段で検出した温度を、ランプヒータのパワーへとフィードバックして行っている。
【０００５】
次に、図６のＡＢ断面を図５に示し、従来のランプヒータの構造を説明する。
【０００６】
図５に示すように、基板を加熱するランプヒータは、複数の棒状の上側ランプ２０７及び複数の棒状の下側ランプ２２３から構成され、前記上側ランプ２０７と前記下側ランプ２２３は交差するように配置される。温度測定用プローブ２６１が基板の上方に複数設けられており（図５では３つ）、基板の径方向の温度を検出することができる。そして、前記温度測定用プローブ２６１の検出結果に応じて、前記上側ランプの出力及び前記下側ランプの出力を調節して、基板の径方向の温度を調節する。図５では、基板を同心円上に３つのゾーン（第１のゾーン１０、第２のゾーン１１、第３のゾーン１２）にゾーン分割しており、例えば、基板の第１のゾーン１０（中心部）を加熱する場合は１の部分の上側ランプ２０７と下側ランプ２２３を加熱し、また基板の第２のゾーン１１を加熱する場合は２の部分の上側ランプ２０７と下側ランプ２２３を加熱し、また基板の第３のゾーン１２（周縁部）を加熱する場合は３の部分の上側ランプ２０７と下側ランプ２２３を加熱する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、基板の中央部と周縁部とでは昇降温特性が異なり、基板の中央部は基板の周縁部に比べて温まりにくく、基板昇温中は基板の周縁部に比べて基板の中央部の温度が低くなる。従って、従来は、基板が所定の温度に達した後、処理ガスを流して基板処理を行う前に、基板の面内温度差を減少させるために、直ちに処理ガスを流さないで、基板内の温度差を解消させる時間を設けている。しかしながら、この手法では、直ちに処理ガスを流さないで、基板の温度差が解消する時間を設けているので、装置のスループットが低下する問題がある。それゆえ、基板を素早く所定の温度にする（高速昇温）ために、基板の中央部のランプヒータ出力のみを増加させ、温度上昇のしにくい基板の中央部分の出力を増加させる手法が用いられているが、加熱手段として棒状のランプヒータを用いているので、ランプヒータの一部が基板の周縁部を加熱し、基板の周縁部の温度をも上昇させてしまい、面内温度均一性を確保することが困難である。また、基板の面内温度が不均一の状態では、基板に反りが発生したり、また基板表面上にて原子レベルのずれによるスリップ欠陥が生じるという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、ランプヒータにて基板を加熱する基板処理装置において、例えば基板の中央部等の特定の部分の加熱量を増加させる時、同時に基板の周縁部分などの別の部分も加熱され、ウエハの面内温度均一性の確保が困難であるという問題を解決し、基板の面内温度均一性を維持しつつ、高速で基板を目的の温度にできる基板処理装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前述した課題を解決するため、本発明は、基板を収容して処理する処理室と、前記基板を加熱する加熱手段を有する基板処理装置において、前記加熱手段を半径の異なる複数のリング状のランプヒータを同心円状に配置して構成することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。
【００１１】
図４および図３に於いて、本発明が適用される基板処理装置の概要を説明する。
【００１２】
なお、本発明が適用される基板処理装置においてはウエハなどの基板を搬送するキャリヤとしては、ＦＯＵＰ（ｆｒｏｎｔｏｐｅｎｉｎｇｕｎｉｆｉｅｄｐｏｄ。以下、ポッドという。）が使用されている。また、以下の説明において、前後左右は図４を基準とする。すなわち、図４が示されている紙面に対して、前は紙面の下、後ろは紙面の上、左右は紙面の左右とする。
【００１３】
図４および図３に示されているように、基板処理装置は真空状態などの大気圧未満の圧力（負圧）に耐えるロードロックチャンバ構造に構成された第一の搬送室１０３を備えており、第一の搬送室１０３の筐体１０１は平面視が六角形で上下両端が閉塞した箱形状に形成されている。第一の搬送室１０３には負圧下でウエハ２００を移載する第一のウエハ移載機１１２が設置されている。前記第一のウエハ移載機１１２は、エレベータ１１５によって、第一の搬送室１０３の気密性を維持しつつ昇降できるように構成されている。
【００１４】
筐体１０１の六枚の側壁のうち前側に位置する二枚の側壁には、搬入用の予備室１２２と搬出用の予備室１２３とがそれぞれゲートバルブ２４４，１２７を介して連結されており、それぞれ負圧に耐え得るロードロックチャンバ構造に構成されている。さらに、予備室１２２には搬入室用の基板置き台１４０が設置され、予備室１２３には搬出室用の基板置き台１４１が設置されている。
【００１５】
予備室１２２および予備室１２３の前側には、略大気圧下で用いられる第二の搬送室１２１がゲートバルブ１２８、１２９を介して連結されている。第二の搬送室１２１にはウエハ２００を移載する第二のウエハ移載機１２４が設置されている。第二のウエハ移載機１２４は第二の搬送室１２１に設置されたエレベータ１２６によって昇降されるように構成されているとともに、リニアアクチュエータ１３２によって左右方向に往復移動されるように構成されている。
【００１６】
図４に示されているように、第二の搬送室１２１の左側にはオリフラ合わせ装置１０６が設置されている。また、図３に示されているように、第二の搬送室１２１の上部にはクリーンエアを供給するクリーンユニット１１８が設置されている。
【００１７】
図４および図３に示されているように、第二の搬送室１２１の筐体１２５には、ウエハ２００を第二の搬送室１２１に対して搬入搬出するためのウエハ搬入搬出口１３４と、前記ウエハ搬入搬出口を閉塞する蓋１４２と、ポッドオープナ１０８がそれぞれ設置されている。ポッドオープナ１０８は、ＩＯステージ１０５に載置されたポッド１００のキャップ及びウエハ搬入搬出口１３４を閉塞する蓋１４２を開閉するキャップ開閉機構１３６とを備えており、ＩＯステージ１０５に載置されたポッド１００のキャップ及びウエハ搬入搬出口１３４を閉塞する蓋１４２をキャップ開閉機構１３６によって開閉することにより、ポッド１００のウエハ出し入れを可能にする。また、ポッド１００は図示しない工程内搬送装置（ＲＧＶ）によって、前記ＩＯステージ１０５に、供給および排出されるようになっている。
【００１８】
図４に示されているように、筐体１０１の六枚の側壁のうち背面側に位置する二枚の側壁には、ウエハに所望の処理を行う第一の処理炉２０２と、第二の処理炉１３７とがそれぞれ隣接して連結されている。第一の処理炉２０２および第二の処理炉１３７はいずれもコールドウオール式の処理炉によってそれぞれ構成されている。また、筐体１０１における六枚の側壁のうちの残りの互いに対向する二枚の側壁には、第三の処理炉としての第一のクーリングユニット１３８と、第四の処理炉としての第二のクーリングユニット１３９とがそれぞれ連結されており、第一のクーリングユニット１３８および第二のクーリングユニット１３９はいずれも処理済みのウエハ２００を冷却するように構成されている。
【００１９】
以下、前記構成をもつ基板処理装置を使用した処理工程を説明する。
【００２０】
未処理のウエハ２００は２５枚がポッド１００に収納された状態で、処理工程を実施する基板処理装置へ工程内搬送装置によって搬送されて来る。図４および図３に示されているように、搬送されて来たポッド１００はＩＯステージ１０５の上に工程内搬送装置から受け渡されて載置される。ポッド１００のキャップ及びウエハ搬入搬出口１３４を開閉する蓋１４２がキャップ開閉機構１３６によって取り外され、ポッド１００のウエハ出し入れ口が開放される。
【００２１】
ポッド１００がポッドオープナ１０８により開放されると、第二の搬送室１２１に設置された第二のウエハ移載機１２４はポッド１００からウエハ２００をピックアップし、予備室１２２に搬入し、ウエハ２００を基板置き台１４０に移載する。この移載作業中には、第一の搬送室１０３側のゲートバルブ２４４は閉じられており、第一の搬送室１０３の負圧は維持されている。ウエハ２００の基板置き台１４０への移載が完了すると、ゲートバルブ１２８が閉じられ、予備室１２２が排気装置（図示せず）によって負圧に排気される。
【００２２】
予備室１２２が予め設定された圧力値に減圧されると、ゲートバルブ２４４、１３０が開かれ、予備室１２２、第一の搬送室１０３、第一の処理炉２０２が連通される。続いて、第一の搬送室１０３の第一のウエハ移載機１１２は基板置き台１４０からウエハ２００をピックアップして第一の処理炉２０２に搬入する。そして、第一の処理炉２０２内に処理ガスが供給され、所望の処理がウエハ２００に行われる。
【００２３】
第一の処理炉２０２で前記処理が完了すると、処理済みのウエハ２００は第一の搬送室１０３の第一のウエハ移載機１１２によって第一の搬送室１０３に搬出される。
【００２４】
そして、第一のウエハ移載機１１２は第一の処理炉２０２から搬出したウエハ２００を第一のクーリングユニット１３８へ搬入し、処理済みのウエハを冷却する。
【００２５】
第一のクーリングユニット１３８にウエハ２００を移載すると、第一のウエハ移載機１１２は予備室１２２の基板置き台１４０に予め準備されたウエハ２００を第一の処理炉２０２に前述した作動によって移載し、第一の処理炉２０２内に処理ガスが供給され、所望の処理がウエハ２００に行われる。
【００２６】
第一のクーリングユニット１３８において予め設定された冷却時間が経過すると、冷却済みのウエハ２００は第一のウエハ移載機１１２によって第一のクーリングユニット１３８から第一の搬送室１０３に搬出される。
【００２７】
冷却済みのウエハ２００が第一のクーリングユニット１３８から第一の搬送室１０３に搬出されたのち、ゲートバルブ１２７が開かれる。そして、第１のウエハ移載機１１２は第一のクーリングユニット１３８から搬出したウエハ２００を予備室１２３へ搬送し、基板置き台１４１に移載した後、予備室１２３はゲートバルブ１２７によって閉じられる。
【００２８】
予備室１２３がゲートバルブ１２７によって閉じられると、前記排出用予備室１２３内が不活性ガスにより略大気圧に戻される。前記予備室１２３内が略大気圧に戻されると、ゲートバルブ１２９が開かれ、第二の搬送室１２１の予備室１２３に対応したウエハ搬入搬出口１３４を閉塞する蓋１４２と、ＩＯステージ１０５に載置された空のポッド１００のキャップがポッドオープナ１０８によって開かれる。続いて、第二の搬送室１２１の第二のウエハ移載機１２４は基板置き台１４１からウエハ２００をピックアップして第二の搬送室１２１に搬出し、第二の搬送室１２１のウエハ搬入搬出口１３４を通してポッド１００に収納して行く。処理済みの２５枚のウエハ２００のポッド１００への収納が完了すると、ポッド１００のキャップとウエハ搬入搬出口１３４を閉塞する蓋１４２がポッドオープナ１０８によって閉じられる。閉じられたポッド１００はＩＯステージ１０５の上から次の工程へ工程内搬送装置によって搬送されて行く。
【００２９】
以上の作動が繰り返されることにより、ウエハが、順次、処理されて行く。以上の作動は第一の処理炉２０２および第一のクーリングユニット１３８が使用される場合を例にして説明したが、第二の処理炉１３７および第二のクーリングユニット１３９が使用される場合についても同様の作動が実施される。
【００３０】
なお、上述の基板処理装置では、予備室１２２を搬入用、予備室１２３を搬出用としたが、予備室１２３を搬入用、予備室１２２を搬出用としてもよい。また、第一の処理炉２０２と第二の処理炉１３７は、それぞれ同じ処理を行ってもよいし、別の処理を行ってもよい。第一の処理炉２０２と第二の処理炉１３７で別の処理を行う場合、例えば第一の処理炉２０２でウエハ２００にある処理を行った後、続けて第二の処理炉１３７で別の処理を行わせてもよい。また、第一の処理炉２０２でウエハ２００にある処理を行った後、第二の処理炉１３７で別の処理を行わせる場合、第一のクーリングユニット１３８（又は第二のクーリングユニット１３９）を経由するようにしてもよい。
【００３１】
図２を参照し、本実施の形態で好適に用いられる処理炉を詳細に説明する。
【００３２】
処理炉はその全体が符号２０２で示される。例示の態様においては、処理炉２０２は、半導体ウエハ等の基板２００（以下、ウエハという。）の様々な処理工程を実行するのに適した枚葉式の処理炉である。また処理炉２０２は、特に半導体ウエハの熱処理に適している。こうした熱処理の例としては、半導体デバイスの処理における、半導体ウエハの熱アニール、ホウ素−リンから成るガラスの熱リフロー、高温酸化膜、低温酸化膜、高温窒化膜、ドープポリシリコン、未ドープポリシリコン、シリコンエピタキシャル、タングステン金属、又はケイ化タングステンから成る薄膜を形成するための化学蒸着が挙げられる。
【００３３】
処理炉２０２は、回転筒２７９に囲まれた後述する同心円上に配置された複数のリング状のランプヒータ２１〜２９から成るヒータアッセンブリ２０を含む。このヒータアッセンブリ２０は、基板温度がほぼ均一になるように放射熱をウエハ２００に供給する。好ましい形態においては、ヒータアッセンブリは、放射ピーク０．９５ミクロンで照射し、複数の加熱ゾーンを形成し、ウエハ中心部より多くの熱を基板周辺部に加える集中的加熱プロファイルを提供する一連のタングステン−ハロゲンリング状ランプヒータ２１〜２９等の加熱要素を含む。リング状ランプヒータ２１〜２９にはそれぞれ電極２２４が接続され、各ランプヒータに電力を供給するとともに、各ランプヒータの加熱具合は主制御部に支配される加熱制御部にて制御されている。
【００３４】
ヒータアッセンブリは、平ギア２７７に機械的に接続された回転筒２７９内に収容されている。この回転筒２７９は、セラミック、グラファイト、より好ましくはシリコングラファイトで被覆したグラファイト等から成る。ヒータアッセンブリ、回転筒２７９は、チャンバ本体２２７内に収容されて真空密封され、更にチャンバ本体２２７のチャンバ底２２８の上に保持される。チャンバ本体２２７は様々な金属材料から形成することができる。例えば、幾つかのアプリケーションではアルミニウムが適しており、他のアプリケーションではステンレス鋼が適している。材料の選択は、当業者であれば分かるように、蒸着処理に用いられる化学物質の種類、及び選択された金属に対するこれら化学物質の反応性に左右される。通常前記チャンバ壁は、本技術分野では周知であるように、周知の循環式冷水フローシステムにより華氏約４５〜４７度まで水冷される。
【００３５】
回転筒２７９は、チャンバ底２２８の上に回転自在に保持される。具体的には、平ギア２７６、２７７とがボールベアリング２７８によりチャンバ底２２８に回転自在に保持され、平ギア２７６と平ギア２７７とは噛み合うように配置されている。更に、平ギア２７６は主制御部にて支配される駆動制御部にて制御されるサセプタ駆動機構２６７にて回転せしめられ、平ギア２７６、平ギア２７７を介して回転筒２７９を回転させている。サセプタ２１７の回転速度は、当業者であれば分かるように、個々の処理に応じて５〜６０ｒｐｍであることが好ましい。
処理炉２０２は、チャンバ本体２２７、チャンバ蓋２２６およびチャンバ底２２８から成るチャンバ２２５を有し、チャンバ２２５にて囲われた空間にて処理室２０１を形成している。
【００３６】
ウエハ２００は、円周方向において複数に分割された（実施例においては４つに分割）炭化ケイ素で被覆したグラファイト、クォーツ、純炭化ケイ素、アルミナ、ジルコニア、アルミニウム、又は鋼等の好適な材料から成る基板保持手段であるサセプタ２１７の上に保持される。
なお、サセプタ２１７は円形形状をしており、具体的には中心のサセプタは円板状形状であり、それ以外はドーナッツ形の平板形状であって、回転筒２７９にて支持されている。
【００３７】
チャンバ蓋２２６にはガス供給管２３２が貫通して設けられ、処理室２０１に処理ガス２３０を供給し得るようになっている。ガス供給管２３２は、開閉バルブ２４３、流量制御手段であるマスフローコントローラ（以下、ＭＦＣという。）２４１を介し、ガスＡ、ガスＢのガス源に接続されている。ここで使用されるガスは、窒素等の不活性ガスや水素、アルゴン、六フッ化タングステン等の所望のガスが用いられ、ウエハ２００上に所望の膜を形成させて半導体装置を形成されるものである。
また、開閉バルブ２４３およびＭＦＣ２４１は、主制御部にて支配されるガス制御部にて制御され、ガスの供給、停止およびガスの流量が制御される。
なお、ガス供給管２３２から供給された処理ガス２３０は処理室２０１内にてウエハ２００と反応し、残余ガスはチャンバ本体２２７に設けられた排気口であるガス排気口２３５から図示しない真空ポンプ等からなる排気装置を介し、処理室外へ排出される。
【００３８】
処理炉２０２は、様々な製造工程においてウエハ２００の放射率（エミシビティ）を測定し、その温度を計算するための非接触式の放射率測定手段をも含む。この放射率測定手段は、主として放射率測定用プローブ２６０、放射率測定用リファレンスランプ（参照光）２６５、温度検出部およびプローブ２６０と温度検出部とを結ぶ光ファイバー通信ケーブルを含む。このケーブルはサファイア製の光ファイバー通信ケーブルから成ることが好ましい。
プローブ２６０はプローブ回転機構２７４により回転自在に設けられ、プローブ２６０の一端をウエハ２００または参照光であるリファレンスランプ２６５の方向に方向付けられる。また、プローブ２６０は光ファイバー通信ケーブルとスリップ結合にて結合されているので、前述したようにプローブ２６０が回転しても接続状態は維持される。
【００３９】
即ち、プローブ回転機構２７４は放射率測定用プローブ２６０を回転させ、これによりプローブ２６０の先端が放射率測定用リファレンスランプ２６５に向けてほぼ上側に向けられる第１ポジションと、プローブ２６０がウエハ２００に向けてほぼ下側に向けられる第２ポジションとのプローブ２６０の向きが変えられる。従って、プローブ２６０の先端は、プローブ２６０の回転軸に対し直角方向に向けられていることが好ましい。このようにして、プローブ２６０はリファレンスランプ２６５から放射された光子の密度とウエハ２００から反射された光子の密度を検知することができる。リファレンスランプ２６５は、ウエハ２００における光の透過率が最小となる波長、好ましくは０．９５ミクロンの波長の光を放射する白色光源から成ることが好ましい。上述の放射率測定手段は、リファレンスランプ２６５からの放射とウエハ２００からの放射を比較することにより、ウエハ２００の温度を測定する。
【００４０】
ヒータアッセンブリは回転筒２７９、サセプタ２１７およびウエハ２００に完全に包囲されているので、放射率測定用プローブ２６０による読み取りに影響を与える得るヒータアッセンブリから処理室２０１への光の漏れはない。
仕切弁であるゲートバルブ２４４を開放し、チャンバ本体２２７に設けられたウエハ搬入搬出口２４７を通ってウエハ（基板）２００を処理室２０１内に搬入し、ウエハ２００をサセプタ２１７上に配置後、サセプタ回転機構（回転手段）２６７は処理中に回転筒２７９とサセプタ２１７を回転させる。ウエハ２００の放射率の測定時には、プローブ２６０はウエハ２００の真上のリファレンスランプ２６５に向くように回転し、リファレンスランプ２６５が点灯する。そして、プローブ２６０はリファレンスランプ２６５からの入射光子密度を測定する。リファレンスランプ２６５が点灯している間、プローブ２６０は第１ポジションから第２ポジションへと回転し、回転している間にリファレンスランプ２６５真下のウエハ２００に向く。このポジションにおいて、プローブ２６０はウエハ２００のデバイス面（ウエハ２００の表面）の反射光子密度を測定する。続いてリファレンスランプ２６５が消灯される。ウエハ２００に直接向いている間、プローブ２６０は、加熱されたウエハ２００からの放射光子を測定する。プランクの法則によれば、特定の表面に放出されたエネルギーは表面温度の四乗に関係する。その比例定数はシュテファン・ボルツマン定数と表面放射率との積から成る。従って、非接触法における表面温度の決定時には、表面放射率を使用するのが好ましい。以下の式を用いてウエハ２００のデバイス面の全半球反射率を計算し、引き続きキルヒホッフの法則により放射率が得られる。
（１）ウエハ反射率＝反射光強度／入射光強度
（２）放射率＝（１−ウエハ反射率）
一旦ウエハの放射率が得られると、プランクの式からウエハ温度が得られる。この技法は、ウエハが高温で、且つこのような適用において上記計算の実行前に基本熱放射が減算される場合にも用いられる。プローブ２６０は、第２ポジション即ちウエハに向けられるポジションに留まって、リファレンスランプ２６５の点灯時には常に放射率データを提供し続けることが好ましい。
【００４１】
ウエハ２００は回転しているので、プローブ２６０は、その回転中にウエハ２００のデバイス面から反射される光子密度を測定し、基板にリトグラフされるであろう変化するデバイス構造の平均表面トポロジーからの反射を測定する。また放射率測定は薄膜蒸着過程を含む処理サイクルにわたって行われるので、放射率の瞬時の変化がモニターされ、温度補正が動的且つ連続的に行われる。
【００４２】
処理炉２０２は更に温度検出手段である複数の温度測定用プローブ２６１を含む。これらのプローブ２６１はチャンバ蓋２２６に固定され、すべての処理条件においてウエハ２００のデバイス面から放射される光子密度を常に測定する。プローブ２６１によって測定された光子密度に基づき温度検出部にてウエハ温度に算出され、主制御部にて設定温度と比較される。主制御部は比較の結果、あらゆる偏差を計算し、加熱制御部を介してヒータアッセンブリ２０内の加熱手段であるリング状ランプヒータ２１〜２９の複数のゾーンへの電力供給量を制御する。好ましくは、ウエハ２００の異なる部分の温度を測定するために位置決めされた３個のプローブ２６１を含む。これによって処理サイクル中の温度の均一性が確保される。
なお、温度測定用プローブ２６１にて算出されたウエハ温度は、放射率測定用プローブ２６０にて算出されたウエハ温度と比較され、補正されることでより正確なウエハ温度の検出を可能としている。
【００４３】
ウエハ２００の処理後、ウエハ２００は、複数の突上げピン２６６によりサセプタ２１７の真中にあるサセプタとともに真中以外のサセプタから持ち上げられ、処理炉２０２内でウエハ２００を自動的にローディング及びアンローディングできるようにするために、ウエハ２００の下に空間を形成する。突上げピン２６６は駆動制御部の制御のもと、昇降機構２７５によって上下する。
【００４４】
なお、一例まで、本実施例の処理炉２０２にて処理される処理条件は、酸化膜の成膜において、ウエハ温度は約９５０〜１０５０℃であり、また処理ガスとして、酸素、窒素を用いて、それぞれの流量は、約０〜１０ＳＬＭ、約１〜１０ＳＬＭであり、さらに処理圧力は約１〜７６０ｔｏｒｒである。
【００４５】
次に図１において、本発明で用いる基板処理装置のヒータアッセンブリ２０の一例を詳細に説明する。
【００４６】
図１は、図２中のＣＤ断面図である。図１におけるヒータアッセンブリ２０は、同心円上に配置された９つのリング状ランプヒータ２１〜２９を含んでおり、周縁部に位置するリング状ランプヒータ２１、２２は基板２００より幾分大きな円を成している。基板は、同心円上に３つのドーナッツ型のゾーン（第１のゾーン１０、第２のゾーン１１、第３のゾーン１２）にゾーン分割され、各ゾーンに２つ乃至３つのリング状ランプヒータが設けられている。また、３０は温度測定用プローブ２６１による温度検出位置を示しており、図１では９つの温度測定用プローブ２６１を用いて、基板及びサセプタ上の９つのポイントの光子密度を測定し、検出部にてウエハ温度を算出している。そして、検出した基板の温度を主制御部にて設定温度と比較した後、それぞれのリング状ランプヒータ２１〜２９の出力が独立に制御される。
【００４７】
上述のようなヒータアッセンブリ２０を用いることで、例えば基板の中央部を集中的に温める場合は、基板中央部に位置するリング状ランプヒータ２８の出力を上昇させればよい。また、基板昇温時など、基板中央部の加熱量を周縁部よりも多くしたい場合、基板の周縁部から中央部に向けて、リング状ランプヒータの出力に勾配を付けても良く、さらに基板昇温中に測定した基板の温度によって、それぞれのリング状ランプヒータの出力を適宜補正し、基板が均等に加熱されるようにしても良い。
【００４８】
尚、上述の実施例におけるヒータアッセンブリでは、リング状ランプヒータ１つにつき、１つの温度測定用プローブを設けているが、これに限定されない。即ち、リング状ランプヒータと同数の温度測定用プローブを設けても良いし、それ以下でも良い。リング状ランプヒータと温度測定用プローブの数が同数でない場合、温度測定用プローブを設けていない部分の基板温度を、近隣の温度測定用プローブによる基板温度と基板の昇降温特性から推測し、温度測定用プローブを設けていない部分のリング状ランプヒータの出力を制御する。
【００４９】
基板加熱手段を上述のように、複数のリング状ランプヒータにて構成するので、基板加熱時、異なるゾーンへの熱の影響を抑制することができ、面内温度均一性を高次元で達成できる。また温度検出手段による温度によってリング状ランプヒータの出力を制御するので、基板に対する温度制御性が向上し、さらに基板の面内温度均一性が向上する。また、リング状ランプヒータの制御により、基板内温度均一性を維持したままで、基板を高速昇温することができるので、ウエハの反りやスリップ欠陥の防止、装置のスループットの向上ができる。また、基板の面内温度均一性の向上により、基板への処理がより均一に行え、さらなる基板への微細処理が可能になる。さらに、基板に対する温度制御性の向上により、今後、基板が大口径化した場合でも基板の面内温度均一性が確保できる。
【００５０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、基板加熱手段に、同心円上に配置した複数のリング状ランプヒータを用いたので、ゾーン間の熱干渉が低減し、面内温度均一性を高次元で達成できる。また、温度検出手段の結果により、リング状ランプヒータの出力を制御するので、基板に対する温度制御性が向上し、さらに基板の面内温度均一性が向上すると共に、基板の高速昇温によるスループットの向上ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のランプヒータを示す概略図
【図２】本発明の処理炉の概略を示す断面図
【図３】本発明が適用される基板処理装置の横断面図
【図４】本発明が適用される基板処理装置の縦断面図
【図５】従来のランプヒータを示す概略図
【図６】従来の処理炉の概略を示す断面図
【符号の説明】
２０ヒータアッセンブリ
２１リング状ランプヒータ
３０温度検出位置
２００ウエハ
２０１処理室
２０２処理炉
２０７上側ランプ
２１７サセプタ
２２３下側ランプ
２２４電極
２３２ガス供給管
２３５ガス排気口
２４７ウエハ搬入搬出口
２６０放射率測定用プローブ
２６１温度測定用プローブ
２６７サセプタ回転機構
２７９回転筒

Claims

基板を収容して処理する処理室と、
前記基板を加熱する加熱手段とを有する基板処理装置において、
前記加熱手段を半径の異なる複数のリング状のランプヒータを同心円状に配置して構成すること
を特徴とする基板処理装置。