JP2004241745A

JP2004241745A - 基板処理装置

Info

Publication number: JP2004241745A
Application number: JP2003032328A
Authority: JP
Inventors: Kenji Shinozaki; 賢次篠崎
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2003-02-10
Filing date: 2003-02-10
Publication date: 2004-08-26

Abstract

【課題】三相交流電源等の多相電源のバランス悪化を解決し、多相電力のそれぞれの相の電力が同じ値となるように加熱できる基板処理装置を提供する。
【解決手段】ゾーン１、２、３のヒータ４０１、４０２、４０３をそれぞれ負荷Ａ、Ｂ、Ｃにそれぞれ等分し、ヒータ４０１Ａ（ゾーン１負荷Ａ）、ヒータ４０１Ｂ（ゾーン１負荷Ｂ）、ヒータ４０１Ｃ（ゾーン１負荷Ｃ）、ヒータ４０２Ａ（ゾーン２負荷Ａ）、ヒータ４０２Ｂ（ゾーン２負荷Ｂ）、ヒータ４０２Ｃ（ゾーン２負荷Ｃ）、ヒータ４０３Ａ（ゾーン３負荷Ａ）、ヒータ４０３Ｂ（ゾーン３負荷Ｂ）、ヒータ４０３Ｃ（ゾーン３負荷Ｃ）とする。各ゾーン１、２、３のヒータ４０１、４０２、４０３は各ゾーン内でそれぞれ同一の制御指示値で制御し、各ゾーン１、２、３に等分した負荷Ａ、Ｂ、Ｃに、３相電力のそれぞれの相Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の電力をそれぞれ供給する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、基板処理装置に関し、特に半導体製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の基板処理装置として、例えば、加熱部の各ゾーン（同一の制御指示値の領域）毎に三相電力の各相を接続し各ゾーン毎に別の制御指示値で制御するものがあった。
【０００３】
以下、図面を参照して従来の基板処理装置例について説明する。
図８は従来の基板処理装置のヒータ部を示す概略図であり、図８Ａは概略縦断面図、図８Ｂは概略横断面図である。
【０００４】
チャンバ２２５内部には、基板２００を載置する載置台２１７と基板２００を加熱するヒータアッセンブリ４００を装備している。ヒータアセンブリ４００はゾーン１（ヒータ４０１）、ゾーン２（ヒータ４０２）、ゾーン３（ヒータ４０３）に分割されており、ゾーンによってヒータの容量（最大電力）は異なる。
【０００５】
図９は、従来の基板処理装置のヒータ制御例を示す概略図である。三相交流電源のＬ１相はＳＳＲなどの電力制御器を介してヒータ４０１（ゾーン１）に接続されている。同様にＬ２相はヒータ（ゾーン２）４０２に、Ｌ３相はヒータ４０３（ゾーン３）に接続されている。また、コントローラ３１０から各電力制御器３５１、３５２、３５３へ各ゾーンのヒータ４０１、４０２、４０３への制御指示値が出力されている。制御指示値はゾーン間で異なる。
【０００６】
このような従来の基板処理装置では、ヒータの容量や制御指示値がゾーン間で異なることにより、三相交流電源のバランスを悪化（Ｌ１相電流≠Ｌ２相電流≠Ｌ３相電流）し、欠相を起し装置を停止するという問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、従来技術の問題点である三相交流電源等の多相電源のバランス悪化を解決し、Ｌ１相電流、Ｌ２相電流、Ｌ３相電流等の多相電力のそれぞれの相の電力が同じ値となるように加熱できる基板処理装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、
基板を加熱し、前記基板に所定の処理を行う基板処理装置であって、
同一の制御指示値の領域を１つ以上有する加熱部と、
前記領域にそれぞれ等分可能な負荷とを備え、
前記各領域に等分した前記負荷に、多相電力のそれぞれの相の電力、または前記多相電力から変換した第２の多相電力のそれぞれの相の電力を供給することを特徴とする基板処理装置が提供される。
加熱部は、同一の制御指示値の領域を複数備えることが好ましい。
【０００９】
また、本発明によれば、
基板を加熱し、前記基板に所定の処理を行う基板処理装置であって、
同一の制御指示値の領域（ゾーン）を１つ以上備える加熱部と、
前記領域の各々内に複数等分可能な負荷（ヒータ、ランプなどの単体または集合体）とを備え、
各ゾーン内でそれぞれ等分した負荷に、多相電力のそれぞれの相の電力を供給することを特徴とする基板処理装置が提供される。
【００１０】
また、本発明によれば、
基板を加熱し、基板に所定の処理を行う基板処理装置であって、
三相電力を２つの相の電力に変換するトランスフォーマと、
同一の制御指示値の領域（ゾーン）を１つ以上備える加熱部と、
各ゾーン内に略２等分可能な負荷（ヒータ、ランプなどの単体または集合体）とを備え、
各ゾーン内でそれぞれ略２等分した負荷に、前記トランスフォーマで変換後の２つの相の電力のそれぞれの相の電力を供給することを特徴とする基板処理装置が提供される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態の基板処理装置は、ヒータ、ランプなどの加熱部の各ゾーン（同一の制御指示値の領域）を２または３の負荷（ヒータ、ランプなどの単体または集合体）に分割し、三相交流電力の各相をバランスよく使用するものである。
【００１２】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して、より詳細に説明する。
【００１３】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態の基板処理装置のヒータ部を示す概略図であり、図１Ａは概略縦断面図、図１Ｂは概略横断面図である。
【００１４】
チャンバ２２５の内部には、ウエハ等の基板２００を載置する載置台２１７と、基板２００を加熱するヒータアッセンブリ４００とを装備している。ヒータアッセンブリ４００はゾーン１、ゾーン２、ゾーン３に分割され、さらに負荷Ａ、負荷Ｂ、負荷Ｃで分割されている。ここで、ゾーンとはコントローラ３１０からの同一制御指示値の領域を示す。ゾーン１（負荷Ａ＋負荷Ｂ＋負荷Ｃ）とゾーン２（負荷Ａ＋負荷Ｂ＋負荷Ｃ）とゾーン３（負荷Ａ＋負荷Ｂ＋負荷Ｃ）のヒータ容量は異なる。各ゾーン内での負荷Ａ、負荷Ｂ、負荷Ｃの容量は、ほぼ同一である。
【００１５】
図２は本発明の基板処理装置のヒータ制御例を説明するための図である。三相交流電源のＬ１相はＳＳＲなどの電力制御器を通ってヒータ４０１Ａ（ゾーン１負荷Ａ）、ヒータ４０２Ａ（ゾーン２負荷Ａ）、ヒータ４０３Ａ（ゾーン３負荷Ａ）に接続されている。同様にＬ２相はヒータ４０１Ｂ（ゾーン１負荷Ｂ）、ヒータ４０２Ｂ（ゾーン２負荷Ｂ）、ヒータ４０３Ｂ（ゾーン３負荷Ｂ）に、Ｌ３相はヒータ４０１Ｃ（ゾーン１負荷Ｃ）、ヒータ４０２Ｃ（ゾーン２負荷Ｃ）、ヒータ４０３Ｃ（ゾーン３負荷Ｃ）に接続されている。また、コントローラ３１０からヒータ４０１（ゾーン１）の３つの電力制御器３５１Ａ、３５１Ｂ、３５１Ｃへゾーン１の制御指示値３１１が出力されている。同様にヒータ４０２（ゾーン２）の３つの電力制御器へゾーン２の制御指示値３１２が、ヒータ４０３（ゾーン３）の３つの電力制御器へゾーン３の制御指示値３１３が出力されている。制御指示値は、ゾーン間で異なるが、各ゾーン内の負荷間では同一である。
【００１６】
各ゾーン内での負荷Ａ、負荷Ｂ、負荷Ｃの容量がほぼ同一であることと、各ゾーン内での負荷Ａ、負荷Ｂ、負荷Ｃの制御指示値が同一であることにより、三相交流電源をバランスよく（Ｌ１相電流＝Ｌ２相電流＝Ｌ３相電流）使用することができる。
【００１７】
（第２の実施の形態）
加熱部の構造上、１ゾーン内の負荷を２分割しかできない場合がある。以下、１ゾーン内の負荷分割数を２とした場合の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
図３は、本発明の第２の実施の形態の基板処理装置の加熱部を示す概略斜視図である。加熱手段は棒状ハロゲンランプである。上ランプ郡２０７と下ランプ郡２２３でヒータアッセンブリ５００を構成している。それぞれのランプ郡でゾーンは４つに分割されている。上ランプ郡２０７の３または６本のランプ負荷と、下ランプ郡２２３の３または６本のランプ負荷で１つのゾーンを形成している。
【００１９】
すなわち、上ランプ郡２０７は、一番外側のランプ２０７−１Ａ（ゾーン１負荷Ａ）、その内側のランプ２０７−２Ａ（ゾーン２負荷Ａ）、さらにその内側のランプ２０７−３Ａ（ゾーン３負荷Ａ）および中央のランプ２０７−４Ａ（ゾーン４負荷Ａ）から構成され、ランプ２０７−１Ａ（ゾーン１負荷Ａ）、ランプ２０７−２Ａ（ゾーン２負荷Ａ）およびランプ２０７−３Ａ（ゾーン３負荷Ａ）はそれぞれ６本のランプ負荷を備え、中央のランプ２０７−４Ａ（ゾーン４負荷Ａ）は３本のランプ負荷を備えている。下ランプ郡２２３は、一番外側のランプ２２３−１Ｂ（ゾーン１負荷Ｂ）、その内側のランプ２２３−２Ｂ（ゾーン２負荷Ｂ）、さらにその内側のランプ２２３−３Ｂ（ゾーン３負荷Ｂ）および中央のランプ２２３−４Ｂ（ゾーン４負荷Ｂ）から構成され、ランプ２２３−１Ｂ（ゾーン１負荷Ｂ）、ランプ２２３−２Ｂ（ゾーン２負荷Ｂ）およびランプ２２３−３Ｂ（ゾーン３負荷Ｂ）はそれぞれ６本のランプ負荷を備え、中央のランプ２２３−４Ｂ（ゾーン４負荷Ｂ）は３本のランプ負荷を備えている。
【００２０】
１つのゾーン内の上ランプ郡２０７のランプ負荷と、下ランプ郡２２３のランプ負荷は、ほぼ同じ容量（最大電力）である。１つのゾーン内が同一の２負荷であるため、三相交流電源を２つの相の交流電源に変換する必要がある。なお、三相交流電源をバランス良く単相電源に変換することは不可能であるので、２つの相の交流電源に変換している。
【００２１】
図４は、本発明の第２の実施の形態の基板処理装置のランプ制御方法を説明するための概略図である。
【００２２】
上ランプ郡２０７が負荷Ａ、下ランプ郡２２３が負荷Ｂを示す。三相交流電源をスコットトランスフォーマにより位相が９０度異なる２つの相の電力に変換する。変換後のＬ１’相はＳＳＲなどの電力制御器を通ってランプ２０７−１Ａ（ゾーン１負荷Ａ）、ランプ２０７−２Ａ（ゾーン２負荷Ａ）、ランプ２０７３−Ａ（ゾーン３負荷Ａ）およびランプ２０７−４Ａ（ゾーン４負荷Ａ）に接続されている。同様に、Ｌ２’相はランプ２２３−１Ｂ（ゾーン１負荷Ｂ）、ランプ２２３−２Ｂ（ゾーン２負荷Ｂ）、２２３−２Ｃランプ（ゾーン３負荷Ｂ）およびランプ２２３−４Ｂ（ゾーン４負荷Ｂ）に接続されている。また、コントローラ３１０からランプ２０７−１Ａおよび２２３−１Ｂ（ゾーン１）の２つの電力制御器３６１Ａおよび３６１Ｂへゾーン１の制御指示値３２１が別々に出力されている。同様に、ランプ２０７−２Ａおよび２２３−２Ｂ（ゾーン２）の２つの電力制御器３６２Ａおよび３６２Ｂへゾーン２の制御指示値３２２が、ランプ２０７−３Ａおよび２２３−３Ｂ（ゾーン３）の２つの電力制御器３６３Ａおよび３６３Ｂへゾーン３の制御指示値３２３が、ランプ２０７−４Ａおよび２２３−４Ｂ（ゾーン４）の２つの電力制御器３６４Ａおよび３６４Ｂへゾーン４の制御指示値３２４が別々に出力されている。制御指示値は、ゾーン間で異なるが、各ゾーン内の負荷間では同一である。
【００２３】
各ゾーン間での負荷Ａ、負荷Ｂの容量がほぼ同一であることと、各ゾーン内での負荷Ａ、負荷Ｂの制御指示値が同一であることにより、位相が９０度異なる２つの相の電力をバランスよく（Ｌ１’相電流＝Ｌ２’相電流）使用することができる。これにより、三相交流電源をバランスよく（Ｌ１相電流＝Ｌ２相電流＝Ｌ３相電流）使用することができる。
【００２４】
以上、本発明を実施することにより、三相交流電源をバランスよく（Ｌ１相電流＝Ｌ２相電流＝Ｌ３相電流）使用することができ、欠相や装置停止を防ぐことを可能にする点で、実用上極めて大きな効果がある。
【００２５】
次に、図５および図６を参照して、本発明が適用される基板処理装置の概要を説明する。
【００２６】
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５を基準とする。すなわち、図５が示されている紙面に対して、前は紙面の下、後は紙面の上、左右は紙面の左右とする。
【００２７】
図５および図６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１の搬送室１０３を備えており、第１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１の搬送室１０３には負圧下でウエハ２００を移載する第１のウエハ移載機１１２が設置されている。前記第１のウエハ移載機１１２は、エレベータ１１５によって、第１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。
【００２８】
筐体１０１の六枚の側壁のうち前側に位置する２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。
【００２９】
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２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２の搬送室１２１にはウエハ２００を移載する第２のウエハ移載機１２４が設置されている。第２のウエハ移載機１２４は第２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。
【００３０】
図５に示されているように、第２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６に示されているように、第２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。
【００３１】
図５および図６に示されているように、第２の搬送室１２１の筐体１２５には、ウエハ２００を第２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、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。
【００３２】
図５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２枚の側壁には、ウエハに所望の処理を行う第１の処理炉２０２と、第２の処理炉１３７とがそれぞれ隣接して連結されている。第１の処理炉２０２および第２の処理炉１３７はいずれもコールドウォ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２枚の側壁には、第３の処理炉としての第１のクーリングユニット１３８と、第４の処理炉としての第２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１のクーリングユニット１３８および第２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。
【００３３】
以下、上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。
【００３４】
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５および図６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。
【００３５】
ポッド１００がポッドオープナ１０８により開放されると、第２の搬送室１２１に設置された第２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１の搬送室１０３側のゲートバルブ２４４は閉じられており、第１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。
【００３６】
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１の搬送室１０３、第１の処理炉２０２が連通される。続いて、第１の搬送室１０３の第１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１の処理炉２０２に搬入する。そして、第１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。
【００３７】
第１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１の搬送室１０３の第１のウエハ移載機１１２によって第１の搬送室１０３に搬出される。
【００３８】
そして、第１のウエハ移載機１１２は第１の処理炉２０２から搬出したウエハ２００を第１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。
【００３９】
第１のクーリングユニット１３８にウエハ２００を移載すると、第１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１の処理炉２０２に前述した作動によって移載し、第１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。
【００４０】
第１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１のウエハ移載機１１２によって第１のクーリングユニット１３８から第１の搬送室１０３に搬出される。
【００４１】
冷却済みのウエハ２００が第１のクーリングユニット１３８から第１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１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。
【００４２】
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２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２の搬送室１２１の第２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２の搬送室１２１に搬出し、第２の搬送室１２１のウエハ搬入搬出口１３４を通じてポッド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。
【００４３】
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１の処理炉２０２および第１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２の処理炉１３７および第２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。
【００４４】
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１の処理炉２０２と第２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１の処理炉２０２と第２の処理炉１３７で別の処理を行う場合、例えば第１の処理炉２０２でウエハ２００にある処理を行った後、続けて第２の処理炉１３７で別の処理を行わせてもよい。また、第１の処理炉２０２でウエハ２００にある処理を行った後、第２の処理炉１３７で別の処理を行わせる場合、第１のクーリングユニット１３８（又は第２のクーリングユニット１３９）を経由するようにしてもよい。
【００４５】
図７を参照し、本発明が適用される基板処理装置で好適に用いられる処理炉を詳細に説明する。
【００４６】
処理炉はその全体が符号２０２で示される。例示の様態においては、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。
【００４７】
処理炉２０２は、回転筒２７９に囲まれた上ランプ２０７群および下ランプ群２２３から成るヒータアッセンブリ５００を含む。このヒータアッセンブリ５００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５００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−ハロゲン直線ランプ２０７、２２３等の加熱要素を含む。
【００４８】
上ランプ２０７群および下ランプ２２３群にはそれぞれ電極２２４が接続され、各ランプに電力を供給するとともに、各ランプの加熱具合は主制御部３００に支配される加熱制御部３０１にて制御されている。
【００４９】
ヒータアッセンブリ５００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５００、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。
【００５０】
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３０４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。回転ベース１８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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
また、開閉バルブ２４３およびＭＦＣ２４１は、主制御部３００にて支配されるガス制御部３０２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。
【００５６】
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。
【００５７】
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３０３およびプローブ２６０と温度検出部３０３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。
【００５８】
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。
【００５９】
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の放射率を測定する。
【００６０】
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。
【００６１】
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）
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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び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３０３にてウエハ温度に算出され、主制御部３００にて設定温度と比較される。主制御部３００は比較の結果、あらゆる偏差を計算し、加熱制御部３０１を介してヒータアッセンブリ５００内の加熱手段である上ランプ２０７群、下ランプ群２２３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。
【００６５】
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放射率により、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。
【００６６】
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３０４の制御のもと、昇降機構２７５によって上下する。
【００６７】
なお、上記においては、第２の実施の形態のヒータアセンブリ５００を例にして、本発明が適用される基板処理装置で好適に用いられる処理炉を説明したが、第１の実施の形態のヒータアセンブリ４００を使用した場合も同様である。
【００６８】
【発明の効果】
本発明によれば、多相電源のバランス悪化を解決し、多相電力のそれぞれの相の電力が同じ値となるように加熱できる基板処理装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の基板処理装置のヒータ部を示す概略図であり、図１Ａは概略縦断面図、図１Ｂは概略横断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の基板処理装置のヒータ制御方法を説明するための概略図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態の基板処理装置の加熱部を示す概略斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態の基板処理装置のランプ制御方法を説明するための概略図である。
【図５】本発明が好適に適用される基板処理装置の一例の概略横断面図である。
【図６】本発明が好適に適用される基板処理装置の一例の概略縦断面図である。
【図７】本発明で好適に用いられる処置室を説明するための概略縦断面図である。
【図８】従来の基板処理装置のヒータ部を示す概略図であり、図８Ａは概略縦断面図、図８Ｂは概略横断面図である。
【図９】従来の基板処理装置のヒータ制御例を示す概略図である。
【符号の説明】
２００…ウエハ
２０１…処理室
２０２…処理炉
２０７…上側ランプ群
２０７−１Ａ…上側ランプ（ゾーン１負荷Ａ）
２０７−２Ａ…上側ランプ（ゾーン２負荷Ａ）
２０７−３Ａ…上側ランプ（ゾーン２負荷Ａ）
２０７−４Ａ…上側ランプ（ゾーン２負荷Ａ）
２１７…サセプタ
２２３…下側ランプ群
２２３−１Ｂ…下側ランプ（ゾーン１負荷Ｂ）
２２３−２Ｂ…下側ランプ（ゾーン２負荷Ｂ）
２２３−３Ｂ…下側ランプ（ゾーン３負荷Ｂ）
２２３−４Ｂ…下側ランプ（ゾーン４負荷Ｂ）
２２５…チャンバ
３００…主制御部
３０１…加熱制御部
３０２…ガス制御部
３０３…温度検出部
３０４…駆動制御部
３１０…コントローラ
３１１…ゾーン１制御指示値
３１２…ゾーン２制御指示値
３１３…ゾーン３制御指示値
３２１…ゾーン１制御指示値
３２２…ゾーン２制御指示値
３２３…ゾーン３制御指示値
３２４…ゾーン４制御指示値
３３０…三相交流電源
３５１、３５２、３５３、３５１Ａ、３５１Ｂ、３５１Ｃ、３５２Ａ、３５２Ｂ、３５２Ｃ、３５３Ａ、３５３Ｂ、３５３Ｃ…電力制御器
３６０、３６１Ａ、３６１Ｂ、３６２Ａ、３６２Ｂ、３６３Ａ、３６３Ｂ、３６４Ａ、３６４Ｂ…電力制御器
３７０…トランスフォーマ
４００…ヒータアッセンブリ
４０１…ヒータ（ゾーン１）
４０１Ａ…ヒータ（ゾーン１負荷Ａ）
４０１Ｂ…ヒータ（ゾーン１負荷Ｂ）
４０１Ｃ…ヒータ（ゾーン１負荷Ｃ）
４０２…ヒータ（ゾーン２）
４０２Ａ…ヒータ（ゾーン２負荷Ａ）
４０２Ｂ…ヒータ（ゾーン２負荷Ｂ）
４０２Ｃ…ヒータ（ゾーン２負荷Ｃ）
４０３…ヒータ（ゾーン３）
４０３Ａ…ヒータ（ゾーン３負荷Ａ）
４０３Ｂ…ヒータ（ゾーン３負荷Ｂ）
４０３Ｃ…ヒータ（ゾーン３負荷Ｃ）
５００…ヒータアッセンブリ

Claims

基板を加熱し、前記基板に所定の処理を行う基板処理装置であって、
同一の制御指示値の領域を１つ以上有する加熱部と、
前記領域にそれぞれ等分可能な負荷とを備え、
前記各領域に等分した前記負荷に、多相電力のそれぞれの相の電力、または前記多相電力から変換した第２の多相電力のそれぞれの相の電力を供給することを特徴とする基板処理装置。