JP2005019832A - Substrate processor - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a substrate processor for prolonging the service life of a heating lamp and improving a device working rate. <P>SOLUTION: The substrate processor is provided with a processing chamber 225 for a wafer 200, a lamp 501 for heating the wafer 200, and an electrode 224 for holding the lamp 501. Then, in order to supply preliminary tension in the direction of mitigating thermal expansion action force acting on the lamp 501 by temperature elevation, the helical spring of the electrode 10 is deformed, and the lamp 501 is held by the electrode 10 in the state of making the force act on the lamp 501 in a direction (outer side) opposite to the lamp 501. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は基板処理装置に関し、特に、ランプを用いて半導体等の熱処理、成膜処理、表面処理を行う装置のランプ電極とランプの設置方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１には、汎用的なランプ熱処理装置用直状タングステンハロゲンランプ５０１の構造を示す。ランプ本体１は耐熱性石英ガラス製であり、その内部にはハロゲンガス（図示せず）が封入されている。ランプ本体１の内部には、所定の電力仕様に応じて発熱体であるタングステンフィラメント２が決定され、設置されている。ランプには端部にてモリブデン箔３があり、モリブデン箔３の一端はタングステンフィラメント２と溶接、ロー付けされている。一方、モリブデン箔３の他端からは、モリブデンリード４がランプ自体の端子として引き出されている。実用上のランプ端子はランプリード５とモリブデンリード４をスリーブ６でかしめて製作されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このようなランプ５０１を保持する従来のランプ電極は、図２に示すように電極ポール７と電極ブロック８から構成されている。電極ブロック８の取付用穴にランプリード５を挿入し、ネジ穴８２に挿入したネジ（図示せず）によってランプリード５を固定することによってランプを固定する。この電極の周辺部は、必要に応じ空冷され、ランプ端部の温度上昇を抑制している。このようなランプを有する基板処理装置は、その用途の性格上、急速な温度上昇、温度降下を余儀なくされるため、ランプ電極周辺には多大な熱ストレスが加わり、そのためにモリブデンリード４とガラスの封止部の割れ等が起こりやすい。この部分の割れは、いわゆるハロゲンガスのリークを招くため、それが原因となってランプの寿命となる。ランプ加熱による熱処理装置で使用されるランプは数十本で構成されているため、１本のランプ切れの諸プロセスへの影響は殆どなく、所定のプロセスのための温度維持は、温度制御システムの中で他ランプへの印加電力の増大等で賄うのが一般的である。しかしながら、数本ランプが切れると、ランプ交換を余儀なくされ、そのために、反応室の冷却、ランプ交換、温度安定化処理、条件出し等の非生産時間がかかるため、装置稼働率の低下を招くことになる。
【０００４】
したがって、本発明の主な目的は、加熱用ランプの延命を図り、装置稼働率を向上させることができる基板処理装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、
基板を処理する処理チャンバと、
基板を加熱するランプと、
該ランプを保持する保持部材とを有し、
該保持部材は、保持するランプに対して該ランプとは反対方向に力を作用させた状態で該ランプを保持することを特徴とする基板処理装置が提供される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図３（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の一実施の形態の基板処理装置で好適に使用されるバネランプ電極を説明するための概略図であり、図３（Ａ）は概略正面図、図３（Ｂ）は概略側面図であり、図４（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の一実施の形態の基板処理装置で好適に使用されるバネランプ電極へのランプ設置方法を説明するための概略図であり、図４（Ａ）は概略正面図、図４（Ｂ）は概略側面図である。
【０００７】
本発明の一実施の形態の基板処理装置で好適に使用されるランプ電極２２４は、従来の電極と同様に、電極ポール９とバネ電極１０から構成されている。電極ポール９の内部には冷却媒を流入可能な構造（図示せず）を有しており、従来のような空冷のみならず、積極的な流体による冷却を行うようになっている。電極ポール９は電極に印加される電圧（通常２００Ｖや２０８Ｖ）がそのまま印加される箇所でもあるため、冷却媒には比抵抗が大きく、比抵抗の変化が少ない住友３Ｍ製フロリナートやアウジモンテ製ガルデン等が使用される。従来からの空冷との併用も可であることは言うまでもない。内部に冷却媒を流入可能な構造とするので、電極が減圧雰囲気内に設置される場合にも冷却効果を発揮する。バネ電極１０は、ランプ５０１の軸ずれを極力抑制し、ランプ配列に支障のないように断面が渦巻き状でありかつバネ性を持たせた構造とするのが良い。バネ電極１０には、バネ性材料が広く用いられるが、半導体への金属汚染に注意する必要があるため、ＣｕやＢｓは使用しないことが好ましい。耐食性をもたせるため、適宜Ｎｉメッキ等を施すのも良い。
【０００８】
バネ電極１０は、図３に示すように、ヘリカル形状を通常形状として成形する。これは、ランプ５０１設置時にランプ５０１の軸方向の外側方向に予備張力を付与するためである。これは、極度な昇降温に対するモリブデンリード４とガラスの封止部の割れ等の防御するためである。ランプ５０１のバネ電極１０への取付時は、ヘリカル状の電極バネを収縮させ、ランプ５０１の端子に予備張力を与えてランプ５０１をバネ電極１０に取り付ける。
【０００９】
図４に示すように、バネ電極１０には、ランプ５０１のランプ端子５を固定するための端子スリーブ１１を挿入する。端子スリーブ１１の先端は先割れ式とし、ランプ端子５と反対側の先割れ端を固定ネジ１２で固定する。これにより、バネ電極１０のヘリカルバネを変形させ、温度上昇によりランプ５０１に働く熱膨張作用力を緩和する方向に予備張力を与えることができるようになる。このように、外側（引っぱる方向）に張力を与えてランプ５０１を保持しているので、例え、ランプ５０１の構成物が熱膨張してもランプの垂れ下がりを防止できる。
【００１０】
このバネ電極１０は、ランプ５０１の片側の端子に適用しても良く、両側の端子に適用してもよい。
【００１１】
上述した本発明の一実施の形態では、ランプを用いて半導体等の熱処理、成膜処理、表面処理を行う基板処理装置のランプ取付用電極において、少なくとも片方を渦巻き状かつバネ性を持たせた電極とし、ランプ設置時に予備張力を与えるように設置し、さらに電極自体を冷却媒により冷却することにより電極を効果的に冷却し、また、装置稼働中の熱負荷によるランプの延命化を図り、ランプ熱処理装置の高稼働率を達成している。
【００１２】
次に、図５を参照して、本発明が好適に適用される基板処理装置の概要を説明する。
【００１３】
なお、本発明が好適に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（ｆｒｏｎｔ ｏｐｅｎｉｎｇ ｕｎｉｆｉｅｄ ｐｏｄ。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、後ろは紙面の上、左右は紙面の左右とする。
【００１４】
図５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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
図５に示されているように、第２の搬送室１２１の左側にはオリエンテーションフラット合わせ装置１０６が設置されている。また、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（図示せず）が設置されている。
【００１８】
図５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、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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
第１の処理炉２０２で前記処理が完了すると、処理済みの２枚のウエハ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。
【００２５】
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。
【００２６】
第１のクーリングユニット１３８に２枚のウエハ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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
次に、図６を参照し、本発明が好適に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。
【００３３】
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。
【００３４】
処理炉２０２は、回転筒２７９に囲まれた上側ランプ２０７および下側ランプ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。
【００３５】
上側ランプ２０７および下側ランプ２２３は、それぞれ複数本の図１に示したランプ５０１を備えており、複数本のランプ５０１には、図３、４を参照して説明した電極２２４がそれぞれ接続され、各ランプ５０１に電力を供給するとともに、各ランプ５０１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。
【００３６】
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、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。
【００３７】
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３００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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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）
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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側ランプ２０７、下側ランプ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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
なお、一例まで、本実施の形態の処理炉２０２にて処理される処理条件は、酸化シリコン膜の成膜において、ウエハ温度１０００℃、Ｏ_２ガスの供給量５ＳＬＭ、処理圧力は１０００Ｐａである。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によれば、加熱用ランプの延命を図り、装置稼働率を向上させることが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】本発明の一実施の形態および従来の基板処理装置で好適に使用される汎用ランプ構造を説明するための概略縦断面図である。
【図２】従来の基板処理装置で使用されるランプ電極を説明するための概略図であり、図２Ａは概略正面図、図２Ｂは概略縦断面図である。ランプ電極概略図。
【図３】本発明の一実施の形態の基板処理装置で好適に使用されるバネランプ電極を説明するための概略図であり、図３（Ａ）は概略正面図、図３（Ｂ）は概略側面図である。
【図４】本発明の一実施の形態の基板処理装置で好適に使用されるバネランプ電極へのランプ設置方法を説明するための概略図であり、図４（Ａ）は概略正面図、図４（Ｂ）は概略側面図である。
【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】本発明で好適に用いられる基板処理装置の処理室を説明するための概略縦断面図である。
【符号の説明】
１…ランプ本体
２…タングステンフィラメント
３…モリブデン箔
４…モリブデンリード
５…ランプリード
６…スリーブ
７、９…電極ポール
８…電極ブロック
１０…バネ電極
１１…端子スリーブ
１２…固定ネジ
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
２２５…チャンバ
２２６…チャンバ蓋
２２７…チャンバ本体
２２８…チャンバ底
２６１…温度測定用プローブ
５００…ヒータアッセンブリ
５０１…ランプ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a substrate processing apparatus, and more particularly, to a lamp electrode and an installation method of a lamp of an apparatus for performing heat treatment, film formation processing, and surface treatment of a semiconductor using a lamp.
[0002]
[Prior art]
FIG. 1 shows the structure of a general-purpose straight tungsten halogen lamp 501 for a lamp heat treatment apparatus. The lamp body 1 is made of heat-resistant quartz glass, and a halogen gas (not shown) is sealed inside. Inside the lamp body 1, a tungsten filament 2 as a heating element is determined and installed according to a predetermined power specification. The lamp has a molybdenum foil 3 at the end, and one end of the molybdenum foil 3 is welded and brazed to the tungsten filament 2. On the other hand, a molybdenum lead 4 is drawn out from the other end of the molybdenum foil 3 as a terminal of the lamp itself. A practical lamp terminal is manufactured by crimping a lamp lead 5 and a molybdenum lead 4 with a sleeve 6.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
A conventional lamp electrode for holding such a lamp 501 is composed of an electrode pole 7 and an electrode block 8 as shown in FIG. The lamp lead 5 is inserted into the mounting hole of the electrode block 8, and the lamp lead 5 is fixed by a screw (not shown) inserted into the screw hole 82, thereby fixing the lamp. The periphery of this electrode is air-cooled as necessary to suppress the temperature rise at the lamp end. Since the substrate processing apparatus having such a lamp is inevitably subjected to a rapid temperature rise and temperature drop due to the nature of its use, a great amount of thermal stress is applied to the periphery of the lamp electrode. Cracking of the sealing part is likely to occur. This cracking causes a leak of so-called halogen gas, which causes the life of the lamp. Since the lamp used in the heat treatment apparatus by lamp heating is composed of several tens of lamps, there is almost no influence on the processes of one lamp burnout, and the temperature maintenance for a predetermined process is performed by the temperature control system. In general, it is generally covered by an increase in power applied to other lamps. However, if several lamps are burned out, the lamps must be replaced, which causes non-production time such as cooling of the reaction chamber, lamp replacement, temperature stabilization processing, condition setting, etc. become.
[0004]
Accordingly, a main object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus capable of extending the life of the heating lamp and improving the apparatus operating rate.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention,
A processing chamber for processing a substrate;
A lamp for heating the substrate;
A holding member for holding the lamp,
There is provided a substrate processing apparatus, wherein the holding member holds the lamp in a state where a force is applied to the lamp to be held in a direction opposite to the lamp.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
3A and 3B are schematic views for explaining a spring lamp electrode preferably used in the substrate processing apparatus according to the embodiment of the present invention, and FIG. 3A is a schematic front view. FIG. 3B is a schematic side view, and FIGS. 4A and 4B illustrate a method of installing a lamp on a spring lamp electrode that is preferably used in the substrate processing apparatus of one embodiment of the present invention. FIG. 4A is a schematic front view, and FIG. 4B is a schematic side view.
[0007]
The lamp electrode 224 suitably used in the substrate processing apparatus according to the embodiment of the present invention is composed of the electrode pole 9 and the spring electrode 10 as in the case of the conventional electrode. The electrode pole 9 has a structure (not shown) through which a cooling medium can flow, so that not only conventional air cooling but also active cooling is performed. Since the electrode pole 9 is also a place where the voltage (usually 200 V or 208 V) applied to the electrode is applied as it is, the coolant has a large specific resistance and little change in specific resistance, such as Sumitomo 3M Fluorinert, Augimont Galden, etc. Is used. Needless to say, it can be used in combination with conventional air cooling. Since the cooling medium can flow into the inside, the cooling effect is exhibited even when the electrode is installed in a reduced pressure atmosphere. The spring electrode 10 preferably has a structure in which the axial deviation of the lamp 501 is suppressed as much as possible, the cross section is spiral and the spring property is imparted so as not to hinder the lamp arrangement. Although a spring material is widely used for the spring electrode 10, it is preferable not to use Cu or Bs because it is necessary to pay attention to metal contamination of the semiconductor. In order to provide corrosion resistance, Ni plating or the like may be appropriately performed.
[0008]
As shown in FIG. 3, the spring electrode 10 is formed with a helical shape as a normal shape. This is because a pretension is applied to the outer side of the lamp 501 in the axial direction when the lamp 501 is installed. This is to prevent the molybdenum lead 4 and the glass sealing portion from cracking and the like against extreme temperature rise and fall. When the lamp 501 is attached to the spring electrode 10, the helical electrode spring is contracted, and a pretension is applied to the terminal of the lamp 501 to attach the lamp 501 to the spring electrode 10.
[0009]
As shown in FIG. 4, a terminal sleeve 11 for fixing the lamp terminal 5 of the lamp 501 is inserted into the spring electrode 10. The tip of the terminal sleeve 11 is a tip-breaking type, and the tip-breaking end opposite to the lamp terminal 5 is fixed with a fixing screw 12. As a result, the helicarbane of the spring electrode 10 is deformed, and a pretension can be applied in a direction that relaxes the thermal expansion acting force acting on the lamp 501 due to the temperature rise. Thus, since the lamp 501 is held by applying tension to the outside (in the pulling direction), for example, even if the components of the lamp 501 are thermally expanded, it is possible to prevent the lamp from hanging down.
[0010]
The spring electrode 10 may be applied to a terminal on one side of the lamp 501 or may be applied to terminals on both sides.
[0011]
In the above-described embodiment of the present invention, at least one of the lamp mounting electrodes of the substrate processing apparatus that performs heat treatment, film formation, and surface treatment of a semiconductor using a lamp has a spiral shape and a spring property. The electrode is installed to give a pretension when the lamp is installed, and the electrode is cooled effectively by cooling the electrode itself with a cooling medium, and the life of the lamp is extended by the heat load during operation of the device. High operating rate of lamp heat treatment equipment has been achieved.
[0012]
Next, an outline of a substrate processing apparatus to which the present invention is preferably applied will be described with reference to FIG.
[0013]
In the substrate processing apparatus to which the present invention is preferably applied, a FOUP (front opening unified pod; hereinafter referred to as a pod) is used as a carrier for transporting a substrate such as a wafer. In the following description, front, rear, left and right are based on FIG. That is, with respect to the paper surface shown in FIG. 5, the front is below the paper surface, the back is above the paper surface, and the left and right are the left and right sides of the paper surface.
[0014]
As shown in FIG. 5, the substrate processing apparatus includes a first transfer chamber 103 configured in a load lock chamber structure that can withstand a pressure (negative pressure) less than atmospheric pressure such as a vacuum state. A casing 101 of the transfer chamber 103 is formed in a box shape having a hexagonal shape in plan view and closed at both upper and lower ends. In the first transfer chamber 103, a first wafer transfer machine 112 for transferring the wafer 200 under a negative pressure is installed. The first wafer transfer device 112 is configured to be moved up and down by an elevator 115 while maintaining the airtightness of the first transfer chamber 103.
[0015]
The two side walls located on the front side of the six side walls of the housing 101 are connected to the carry-in spare chamber 122 and the carry-out spare chamber 123 via gate valves 244 and 127, respectively. Each has a load lock chamber structure that can withstand negative pressure. Further, a substrate placing table 140 for loading / unloading chamber is installed in the spare chamber 122, and a substrate placing table 141 for unloading chamber is installed in the spare chamber 123.
[0016]
A second transfer chamber 121 used at substantially atmospheric pressure is connected to the front side of the reserve chamber 122 and the reserve chamber 123 via gate valves 128 and 129. In the second transfer chamber 121, a second wafer transfer device 124 for transferring the wafer 200 is installed. The second wafer transfer device 124 is configured to be moved up and down by an elevator 126 installed in the second transfer chamber 121, and is configured to be reciprocated in the left-right direction by a linear actuator 132. .
[0017]
As shown in FIG. 5, an orientation flat aligning device 106 is installed on the left side of the second transfer chamber 121. A clean unit 118 (not shown) for supplying clean air is installed in the upper part of the second transfer chamber 121.
[0018]
As shown in FIG. 5, the housing 125 of the second transfer chamber 121 has a wafer loading / unloading port 134 for loading / unloading the wafer 200 into / from the second transfer chamber 121, and the wafer loading / unloading. A lid 142 for closing the carry-out port and a pod opener 108 are installed. The pod opener 108 includes a cap of the pod 100 placed on the IO stage 105 and a cap opening / closing mechanism 136 that opens and closes a lid 142 that closes the wafer loading / unloading port 134, and the pod placed on the IO stage 105. The cap 142 opens and closes the lid 142 that closes the cap 100 and the wafer loading / unloading port 134 by the cap opening / closing mechanism 136, thereby enabling the wafer to be taken in and out of the pod 100. The pod 100 is supplied to and discharged from the IO stage 105 by an in-process transfer device (RGV) (not shown).
[0019]
As shown in FIG. 5, two side walls located on the back side among the six side walls of the casing 101 are provided with a first processing furnace 202 for performing a desired process on the wafer, A processing furnace 137 is connected adjacently. Both the first processing furnace 202 and the second processing furnace 137 are each constituted by a cold wall type processing furnace. The remaining two side walls of the casing 101 that face each other are provided with a first cooling unit 138 as a third processing furnace and a second processing furnace as a fourth processing furnace. Each of the first cooling unit 138 and the second cooling unit 139 is configured to cool the processed wafer 200.
[0020]
Hereinafter, a processing process using the substrate processing apparatus having the above-described configuration will be described.
[0021]
In a state where 25 unprocessed wafers 200 are accommodated in the pod 100, they are transferred to the substrate processing apparatus for performing the processing process by the in-process transfer apparatus. As shown in FIG. 5, the pod 100 that has been transported is delivered from the in-process transport device and placed on the IO stage 105. The cap 142 for opening and closing the cap of the pod 100 and the wafer loading / unloading port 134 is removed by the cap opening / closing mechanism 136, and the wafer loading / unloading port of the pod 100 is opened.
[0022]
When the pod 100 is opened by the pod opener 108, the second wafer transfer machine 124 installed in the second transfer chamber 121 picks up the wafer 200 from the pod 100, loads it into the spare chamber 122, and loads the wafer 200. Transfer to the substrate table 140. During the transfer operation, the gate valve 244 on the first transfer chamber 103 side is closed, and the negative pressure in the first transfer chamber 103 is maintained. When the transfer of the wafer 200 to the substrate table 140 is completed, the gate valve 128 is closed, and the preliminary chamber 122 is exhausted to a negative pressure by an exhaust device (not shown).
[0023]
When the preliminary chamber 122 is depressurized to a preset pressure value, the gate valves 244 and 130 are opened, and the preliminary chamber 122, the first transfer chamber 103, and the first processing furnace 202 are communicated. Subsequently, the first wafer transfer device 112 in the first transfer chamber 103 picks up the wafer 200 from the substrate placing table 140 and carries it into the first processing furnace 202. Then, a processing gas is supplied into the first processing furnace 202 and a desired process is performed on the wafer 200.
[0024]
When the processing is completed in the first processing furnace 202, the two processed wafers 200 are carried out to the first transfer chamber 103 by the first wafer transfer device 112 in the first transfer chamber 103.
[0025]
Then, the first wafer transfer device 112 carries the wafer 200 unloaded from the first processing furnace 202 into the first cooling unit 138 and cools the processed wafer.
[0026]
When the two wafers 200 are transferred to the first cooling unit 138, the first wafer transfer machine 112 transfers the wafers 200 prepared in advance to the substrate stage 140 in the preliminary chamber 122 to the first processing furnace 202. As a result, the processing gas is supplied into the first processing furnace 202, and a desired processing is performed on the wafer 200.
[0027]
When a preset cooling time has elapsed in the first cooling unit 138, the cooled wafer 200 is unloaded from the first cooling unit 138 to the first transfer chamber 103 by the first wafer transfer device 112.
[0028]
After the cooled wafer 200 is unloaded from the first cooling unit 138 to the first transfer chamber 103, the gate valve 127 is opened. Then, the first wafer transfer device 112 transports the wafer 200 unloaded from the first cooling unit 138 to the preliminary chamber 123 and transfers it to the substrate table 141, and then the preliminary chamber 123 is closed by the gate valve 127. .
[0029]
When the preliminary chamber 123 is closed by the gate valve 127, the inside of the discharge preliminary chamber 123 is returned to the atmospheric pressure by the inert gas. When the inside of the preliminary chamber 123 is returned to substantially atmospheric pressure, the gate valve 129 is opened, and the lid 142 for closing the wafer loading / unloading port 134 corresponding to the preliminary chamber 123 of the second transfer chamber 121 and the IO stage 105 are opened. The cap of the placed empty pod 100 is opened by the pod opener 108. Subsequently, the second wafer transfer device 124 in the second transfer chamber 121 picks up the wafer 200 from the substrate table 141 and carries it out to the second transfer chamber 121, and the wafer transfer into the second transfer chamber 121. It is stored in the pod 100 through the outlet 134. When the storage of the 25 processed wafers 200 in the pod 100 is completed, the pod opener 108 closes the lid 142 that closes the cap of the pod 100 and the wafer loading / unloading port 134. The closed pod 100 is transferred from the top of the IO stage 105 to the next process by the in-process transfer apparatus.
[0030]
By repeating the above operation, the wafers are sequentially processed. The above operation has been described by taking the case where the first processing furnace 202 and the first cooling unit 138 are used as an example, but also when the second processing furnace 137 and the second cooling unit 139 are used. Similar operations are performed.
[0031]
In the above-described substrate processing apparatus, the spare chamber 122 is used for carrying in and the spare chamber 123 is used for carrying out. However, the spare chamber 123 may be used for carrying in, and the spare chamber 122 may be used for carrying out. Moreover, the 1st processing furnace 202 and the 2nd processing furnace 137 may perform the same process, respectively, and may perform another process. When performing different processing in the first processing furnace 202 and the second processing furnace 137, for example, after the processing on the wafer 200 is performed in the first processing furnace 202, another processing is performed in the second processing furnace 137. Processing may be performed. In the case where another processing is performed in the second processing furnace 137 after performing the processing on the wafer 200 in the first processing furnace 202, the first cooling unit 138 (or the second cooling unit 139) is installed. You may make it go through.
[0032]
Next, with reference to FIG. 6, a processing furnace suitably used in a substrate processing apparatus to which the present invention is preferably applied will be described in detail.
[0033]
The entire processing furnace is indicated at 202. In the illustrated embodiment, the processing furnace 202 is a single wafer processing furnace suitable for executing various processing steps of a substrate 200 such as a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a wafer). The processing furnace 202 is particularly suitable for heat treatment of semiconductor wafers. Examples of such heat treatment include thermal annealing of semiconductor wafers in semiconductor device processing, thermal reflow of glass composed of boron-phosphorus, high temperature oxide film, low temperature oxide film, high temperature nitride film, doped polysilicon, undoped polysilicon, Examples include chemical vapor deposition to form a thin film of silicon epitaxial, tungsten metal, or tungsten silicide.
[0034]
The processing furnace 202 includes a heater assembly 500 including an upper lamp 207 and a lower lamp 223 surrounded by a rotating cylinder 279. The heater assembly 500 supplies radiant heat to the wafer 200 so that the substrate temperature becomes substantially uniform. In a preferred form, the heater assembly 500 irradiates at a radiation peak of 0.95 microns, forms a plurality of heating zones, and provides a series of intensive heating profiles that apply more heat to the substrate periphery than the wafer center. Heating elements such as tungsten-halogen linear lamps 207, 223 are included.
[0035]
Each of the upper lamp 207 and the lower lamp 223 includes a plurality of lamps 501 shown in FIG. 1, and the electrodes 224 described with reference to FIGS. In addition, power is supplied to each lamp 501 and the heating condition of each lamp 501 is controlled by a heating control unit 301 controlled by the main control unit 300.
[0036]
The heater assembly 500 is accommodated in a rotating cylinder 279 that is mechanically connected to a spur gear 277. The rotating cylinder 279 is made of ceramic, graphite, more preferably graphite coated with silicon graphite. The heater assembly / rotating cylinder 279 is accommodated in the chamber body 227 and vacuum-sealed, and is further held on the chamber bottom 228 of the chamber body 227. The chamber body 227 can be formed from various metal materials. For example, aluminum is suitable for some applications and stainless steel is suitable for other applications. The selection of materials depends on the type of chemicals used in the deposition process and the reactivity of these chemicals with the selected metal, as will be appreciated by those skilled in the art. Typically, the chamber walls are water cooled to about 45-47 degrees Fahrenheit by well known circulating chilled water flow systems, as is well known in the art.
[0037]
The rotating cylinder 279 is rotatably held on the chamber bottom 228. Specifically, the spur gears 276 and 277 are rotatably held on the chamber bottom 228 by ball bearings 278, and the spur gear 276 and the spur gear 277 are arranged to mesh with each other. Further, the spur gear 276 is rotated by the susceptor drive mechanism 267 controlled by the drive control unit 304 controlled by the main control unit 300, and the rotating cylinder 279 is rotated via the spur gear 276 and the flat gear 277. ing. As will be appreciated by those skilled in the art, the rotation speed of the rotation base 18 is preferably 5 to 60 rpm depending on the individual processing.
[0038]
The processing furnace 202 includes a chamber 225 including a chamber main body 227, a chamber lid 226, and a chamber bottom 228, and the processing chamber 201 is formed in a space surrounded by the chamber 225.
[0039]
Wafer 200 is made of a suitable material such as graphite, quartz, pure silicon carbide, alumina, zirconia, aluminum, or steel coated with silicon carbide that is divided into multiple pieces in the circumferential direction (divided into four in the embodiment). It is held on a susceptor 217 which is a substrate holding means.
[0040]
The susceptor 217 has a circular shape. Specifically, the central susceptor has a disk shape, and the rest of the susceptor 217 has a donut-shaped flat plate shape and is supported by a rotating cylinder 279.
[0041]
A gas supply pipe 232 is provided through the chamber lid 226 so that the processing gas 230 can be supplied to the processing chamber 201. The gas supply pipe 232 is connected to gas sources of gas A and gas B via an on-off valve 243 and a mass flow controller (hereinafter referred to as MFC) 241 which is a flow rate control means. As the gas used here, an inert gas such as nitrogen or a desired gas such as hydrogen, argon or tungsten hexafluoride is used, and a desired film is formed on the wafer 200 to form a semiconductor device. It is.
[0042]
The on-off valve 243 and the MFC 241 are controlled by a gas control unit 302 that is controlled by the main control unit 300, and the supply and stop of gas and the flow rate of gas are controlled.
[0043]
Note that the processing gas 230 supplied from the gas supply pipe 232 reacts with the wafer 200 in the processing chamber 201, and the remaining gas is supplied from a gas exhaust port 235 that is an exhaust port provided in the chamber body 227 to a vacuum pump (not shown). It is discharged out of the processing chamber through an exhaust device consisting of
[0044]
The processing furnace 202 also includes non-contact type emissivity measuring means for measuring the emissivity of the wafer 200 in various manufacturing processes and calculating the temperature thereof. This emissivity measuring means mainly includes an emissivity measuring probe 260, an emissivity measuring reference lamp (reference light) 265, a temperature detecting unit and an optical fiber communication cable connecting the probe 260 and the temperature detecting unit. This cable preferably comprises a sapphire optical fiber communication cable.
[0045]
The probe 260 is rotatably provided by a probe rotating mechanism 274, and one end of the probe 260 is oriented in the direction of the wafer 200 or a reference lamp 265 that is reference light. Further, since the probe 260 is coupled to the optical fiber communication cable by slip coupling, the connection state is maintained even if the probe 260 rotates as described above.
[0046]
That is, the probe rotation mechanism 274 rotates the emissivity measurement probe 260, whereby the probe 260 is moved to the wafer 200 at the first position where the tip of the probe 260 is directed substantially upward toward the emissivity measurement reference lamp 265. The orientation of the probe 260 with the second position directed substantially downward is changed. Therefore, it is preferable that the tip of the probe 260 is oriented in a direction perpendicular to the rotation axis of the probe 260. In this way, the probe 260 can detect the density of photons emitted from the reference lamp 265 and the density of photons reflected from the wafer 200. The reference lamp 265 is preferably formed of a white light source that emits light having a wavelength at which the light transmittance of the wafer 200 is minimized, preferably 0.95 microns. The emissivity measuring means measures the temperature of the wafer 200 by comparing the radiation from the reference lamp 265 with the radiation from the wafer 200.
[0047]
Since the heater assembly is completely surrounded by the rotating cylinder 279, the susceptor 217, and the wafer 200, there is no light leakage from the heater assembly to the processing chamber 201 that may affect reading by the emissivity measurement probe 260.
[0048]
The gate valve 244 which is a gate valve is opened, the wafer (substrate) 200 is loaded into the processing chamber 201 through the wafer loading / unloading port 247 provided in the chamber body 227, and the wafer 200 is placed on the susceptor 217. A susceptor rotating mechanism (rotating means) 267 rotates the rotating cylinder 279 and the susceptor 217 during processing. When measuring the emissivity of the wafer 200, the probe 260 rotates so as to face the reference lamp 265 directly above the wafer 200, and the reference lamp 265 is turned on. The probe 260 measures the incident photon density from the reference lamp 265. While the reference lamp 265 is lit, the probe 260 rotates from the first position to the second position, and faces the wafer 200 directly below the reference lamp 265 while rotating. In this position, the probe 260 measures the reflected photon density on the device surface of the wafer 200 (the surface of the wafer 200). Subsequently, the reference lamp 265 is turned off. While directly facing the wafer 200, the probe 260 measures the emitted photons from the heated wafer 200. According to Planck's law, the energy released to a particular surface is related to the fourth power of the surface temperature. The proportionality constant consists of the product of the Stefan-Boltzmann constant and the surface emissivity. Therefore, it is preferable to use the surface emissivity when determining the surface temperature in the non-contact method. The total hemispheric reflectivity of the device surface of the wafer 200 is calculated using the following equation, and the emissivity is subsequently obtained according to Kirchhoff's law.
(1) Wafer reflectivity = reflected light intensity / incident light intensity
(2) Emissivity = (1-Wafer reflectivity)
[0049]
Once the wafer emissivity is obtained, the wafer temperature is obtained from the Planck equation. This technique is also used when the wafer is hot and the basic thermal radiation is subtracted before performing the above calculation in such applications. The probe 260 preferably remains in the second position, i.e., the position directed toward the wafer, and continues to provide emissivity data whenever the reference lamp 265 is lit.
[0050]
Since the wafer 200 is rotating, the probe 260 measures the photon density reflected from the device surface of the wafer 200 during the rotation and from the average surface topology of the changing device structure that will be lithographed to the substrate. Measure reflection. In addition, since emissivity measurement is performed over a processing cycle including a thin film deposition process, an instantaneous change in emissivity is monitored, and temperature correction is performed dynamically and continuously.
[0051]
The processing furnace 202 further includes a plurality of temperature measuring probes 261 which are temperature detecting means. These probes 261 are fixed to the chamber lid 226 and always measure the density of photons emitted from the wafer 200 and the device surface under all processing conditions. Based on the photon density measured by the probe 261, the temperature detection unit 303 calculates the wafer temperature, and the main control unit 300 compares it with the set temperature. As a result of the comparison, the main control unit calculates any deviation and controls the power supply amount to the plurality of zones of the upper lamp 207 and the lower lamp 223 which are heating means in the heater assembly 500 via the heating control unit 301. . Preferably, it includes three probes 261 positioned to measure the temperature of different portions of the wafer 200. This ensures temperature uniformity during the processing cycle.
[0052]
The wafer temperature calculated by the temperature measurement probe 261 is compared and corrected with the wafer temperature calculated by the emissivity measurement probe 260, thereby enabling more accurate detection of the wafer temperature.
[0053]
After the processing of the wafer 200, the wafer 200 is lifted from the susceptor other than the middle together with the susceptor in the middle of the susceptor 217 by a plurality of push pins 266 so that the wafer 200 can be automatically loaded and unloaded in the processing furnace 202. In order to achieve this, a space is formed under the wafer 200. The push-up pin 266 is moved up and down by an elevating mechanism 275 under the control of the drive control unit 304.
[0054]
Note that up to one example, the processing conditions to be processed in the processing furnace 202 of this embodiment are as follows. ₂ The supply amount of gas is 5 SLM, and the processing pressure is 1000 Pa.
[0055]
【The invention's effect】
According to the present invention, there is provided a substrate processing apparatus capable of extending the life of a heating lamp and improving the apparatus operating rate.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view for explaining a general-purpose lamp structure suitably used in an embodiment of the present invention and a conventional substrate processing apparatus.
2A and 2B are schematic views for explaining a lamp electrode used in a conventional substrate processing apparatus, FIG. 2A is a schematic front view, and FIG. 2B is a schematic longitudinal sectional view. Schematic of lamp electrode.
FIGS. 3A and 3B are schematic views for explaining a spring lamp electrode preferably used in the substrate processing apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG. 3A is a schematic front view, and FIG. It is a side view.
FIG. 4 is a schematic view for explaining a method of installing a lamp on a spring lamp electrode preferably used in the substrate processing apparatus of one embodiment of the present invention, FIG. 4 (A) is a schematic front view, and FIG. (B) is a schematic side view.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of an example of a substrate processing apparatus to which the present invention is preferably applied.
FIG. 6 is a schematic longitudinal sectional view for explaining a processing chamber of a substrate processing apparatus suitably used in the present invention.
[Explanation of symbols]
1. Lamp body
2 ... Tungsten filament
3 ... Molybdenum foil
4 ... Molybdenum lead
5 ... Lamp lead
6 ... Sleeve
7, 9 ... Electrode pole
8 ... Electrode block
10 ... Spring electrode
11 ... Terminal sleeve
12 ... Fixing screw
200 ... wafer
201 ... Processing chamber
202 ... Processing furnace
207 ... Upper lamp
217 ... Susceptor
223 ... Lower lamp
224 ... Electrode
225 ... Chamber
226 ... Chamber lid
227 ... Chamber body
228 ... chamber bottom
261 ... Probe for temperature measurement
500 ... Heater assembly
501 ... Ramp

Claims (1)

基板を処理する処理チャンバと、
基板を加熱するランプと、
該ランプを保持する保持部材とを有し、
該保持部材は、保持するランプに対して該ランプとは反対方向に力を作用させた状態で該ランプを保持することを特徴とする基板処理装置。A processing chamber for processing a substrate;
A lamp for heating the substrate;
A holding member for holding the lamp,
The substrate processing apparatus, wherein the holding member holds the lamp in a state where a force is applied to the lamp to be held in a direction opposite to the lamp.

Images