JP2005197542A

JP2005197542A - 基板処理装置

Info

Publication number: JP2005197542A
Application number: JP2004003595A
Authority: JP
Inventors: Kenji Shinozaki; 賢次篠崎
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2004-01-09
Filing date: 2004-01-09
Publication date: 2005-07-21

Abstract

【課題】ウエハ移載機を有する搬送室が大型化し、ウエハ移載機の搬送ストロークが不足しても、ウエハを処理炉に搬入搬出できる基板処理装置を提供する。
【解決手段】基板２００を収容し処理する処理室201と、前記処理室201に開口し、基板２００を搬入搬出する搬入搬出口２４７と前記搬入搬出口２４７を通って基板２００を処理室内に対し搬入搬出させる基板移載手段と、前記処理室内で基板２００を処理する際の基板処理位置１１ｂと、前記基板移載手段が前記処理室内に対し基板２００を受け渡しする基板受け渡し位置１１ａとの間で基板２００を移動させる移動手段２７５とを有し、前記基板受け渡し位置１１ａは前記基板処理位置１１ｂよりも前記搬入搬出口側に設定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体製造技術、特に、被処理基板を処理室に収容してヒータによって加熱
した状態で処理を施す熱処理技術に関し、例えば、半導体集積回路装置が作り込まれる半
導体ウエハに酸化処理や拡散処理、イオン打ち込み後のキャリア活性化や平坦化のための
リフローやアニール及び熱ＣＶＤ反応による成膜処理などに使用される基板処理装置に利
用して有効なものに係わる。

図５を参照し、従来の基板を処理する処理炉について説明する。

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。

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。
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を含む。このヒータアッセンブリは、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。

ウエハ２００は、円周方向において複数に分割された（図５においては３つに分割）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、中心に位置する円板形状の第１のサセプタ１１と、前記第１のサセプタ１１を
囲うようなドーナッツ型の平板形状の第２のサセプタ１２、第３のサセプタ１３等から構
成される。

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。前記上側ランプ２０７及び下側ランプ２２３によ
りウエハ２００を所望の温度に加熱し、前記ガス供給管２３２から所望の処理ガス２３０
を処理室２０１内に供給することで、ウエハ２００に所望の処理が施されるようになって
いる。

ウエハ２００を処理室２０１に対して搬入、搬出する場合は、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２００を処理室２０１内に搬入、搬出する。

処理室２０１に対して、ウエハ２００を外部から図示しないウエハ移載機により自動で
搬入、搬出（ローディング・アンローディング）するために、ローディング、アンローデ
ィング時は、複数の突き上げピン２６６により、第１のサセプタ１１のみを垂直方向に上
昇させた状態（基板受け渡し位置）で行う。即ち、第１のサセプタ１１のみを垂直方向に
上昇させることで、他のサセプタ（第２のサセプタ１２，第３のサセプタ１３）との間に
空間が形成される。従って、ウエハ移載機が他のサセプタやウエハ搬入搬出口２４７など
と干渉しなくなり、ウエハ移載機によるウエハの自動搬入搬出動作が可能となる。そして
、未処理のウエハ２００が載置された第１のサセプタ１１は前記突き上げピン２６６の下
降動作により下降して基板処理位置に戻ることで、ウエハ処理が行える状態になる。図５
中、１１ａは基板受け渡し位置にあるウエハ２００を示し、１１ｂは基板処理位置にある
ウエハ２００を示している。

しかしながら、現状の基板処理装置は、半導体チップ（半導体集積回路装置）の微細化
を達成する上で、装置間移動中の自然酸化膜の低減やパーティクルの低減を行う必要があ
るため、１つの基板処理装置に対して複数の処理炉２０２を設置し、これらの処理炉２０
２間でウエハ２００を連続処理することで、ウエハの装置間移動で付着する自然酸化膜や
パーティクルを防止している。また、１つの基板処理装置に対して、複数の処理炉２００
を設置すれば、ウエハ移載機などの機構を共有化でき、基板処理装置のコストを低減する
ことができる。

１つの基板処理装置に複数の処理炉２０２を設置し、１つの基板処理装置内で複数のウ
エハ処理を行う基板処理装置としては、例えば、図４に示すようなものがある。図４は、
ウエハ移載機１１２を有する第１の搬送室１０３を中心として、４つの処理炉２０２と、
２つの冷却室（クーリングユニット）２０と、２つの予備室２１が連設されている。

この様な基板処理装置では、１つの搬送室に対して複数の処理炉、冷却室、予備室が連
設されるので、搬送室が大型化する。搬送室が大型化すれば、前記ウエハ移載機の搬送ス
トロークが不足し、ウエハ移載機にて保持されたウエハが、ウエハ搬送位置に対応して位
置している第１のサセプタに届かなくなるという問題がある。また、これと同様に、ウエ
ハ移載機の搬送ストロークが不足すると、ウエハ移載機にて保持されたウエハを冷却室や
予備室に搬送できなくなるという問題もある。

従って。本発明の目的は、ウエハ移載機を有する搬送室が大型化し、ウエハ移載機の搬
送ストロークが不足したとしても、ウエハを処理炉に搬入搬出できる基板処理装置を提供
することである。

上記課題を解決するために、本発明は特許請求の範囲に記載のような構成とするものであ
る。すなわち、本発明は請求項１に記載のように、基板を収容し処理する処理室と、前記
処理室に開口し、基板を搬入搬出する搬入搬出口と前記搬入搬出口を通って基板を処理室
内に対し搬入搬出させる基板移載手段と、前記処理室内で基板を処理する際の基板処理位
置と、前記基板移載手段が前記処理室内に対し基板を受け渡しする基板受け渡し位置との
間で基板を移動させる移動手段とを有し、前記基板受け渡し位置は前記基板処理位置より
も前記搬入搬出口側に設定されることを特徴とする基板処理装置とするものである。

本発明によれば、基板を収容し処理する処理室と、前記処理室に開口し、基板を搬入搬
出する搬入搬出口と前記搬入搬出口を通って基板を処理室内に対し搬入搬出させる基板移
載手段と、前記処理室内で基板を処理する際の基板処理位置と、前記基板移載手段が前記
処理室内に対し基板を受け渡しする基板受け渡し位置との間で基板を移動させる移動手段
とを有し、前記基板受け渡し位置は前記基板処理位置よりも前記搬入搬出口側に設定され
ることを特徴とする基板処理装置としたので、搬送室が大型化し、前記ウエハ移載機の搬
送ストロークが不足したとしても、基板の搬入搬出を行う際、ウエハは搬入搬出口付近に
移動しているので、ウエハ移載機がウエハを搬送できなくなるという問題を回避できる。

以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。

図２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。

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（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２を基準とする。すなわち、図２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。

図２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（基板移載手段）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。

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。

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１
２１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。

図２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。

図２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。

図２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。

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。

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２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。

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。

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。

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。

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。

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１
１２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２
０２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。

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１３
８から第一の搬送室１０３に搬出される。

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。

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１
００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。

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。

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２
０２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。

次に、図１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。

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
。

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を含む。このヒータアッセンブリは、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−ハロゲン直線ランプ２０７，２２３等の加熱要素を、含む。
上側ランプ２０７および下側ランプ２２３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に支配される加熱制御部にて
制御されている。

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２
２８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。

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２７
６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。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５〜６０ｒ
ｐｍ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。

ウエハ２００は、円周方向において複数に分割された（図１においては３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、中心に位置する円板形状の第１
のサセプタ１１と、前記第１のサセプタ１１を囲うようなドーナッツ型の平板形状の第２
のサセプタ１２、第３のサセプタ１３等から構成される。

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２
００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２３
５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。

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。

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２
００の放射率を測定する。

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。

あとで詳しく説明するウエハ搬入動作により、仕切弁であるゲートバルブ２４４が開放
された後、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上の基板処理位置
に設置する（即ち、ウエハを処理室内にローディングする）。その後、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２０
０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２
６５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２６
０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２６
５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。

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。

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２
００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。
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。

ウエハ２００の処理後、あとで詳しく説明するウエハ搬出動作により、ウエハ２００を
ウエハ搬送位置に移動した後、仕切弁であるゲートバルブ２４４が開放され、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２
０１外に搬出する（即ち、ウエハを処理室内からアンローディングする）。

次に、ウエハ搬入動作、ウエハ搬出動作について詳しく説明する。

（実施例１）
図１に示すように、処理室２０１に対して、ウエハ２００を外部からウエハ移載機（基
板移載手段）１１２により自動で搬入、搬出（ローディング、アンローディング）するた
めに、ローディング、アンローディング時は、複数の突き上げピン２６６により、第１の
サセプタ１１のみをウエハ搬入搬出口２４７に向かう斜め上方向（即ち、第一のサセプタ
１１は、ウエハ搬入搬出口２４７方向に水平移動し、更に垂直方向に上昇している）に移
動させた状態（この位置を基板受け渡し位置と呼ぶ）で行う。突上げピン２６６は駆動制
御部の制御のもと、昇降機構２７５によって昇降させる。図１中、１１ａは基板受け渡し
位置にあるウエハ２００を示し、１１ｂは基板処理位置にあるウエハ２００を示している
。

即ち、ウエハ２００を処理室２０１にローディングする場合は、前記昇降機構２７５に
よって前記突き上げピン２６６をウエハ搬入搬出口２２７に向かう斜め上方向に移動させ
、第１のサセプタ１１を基板受け渡し位置に設置した後、ゲートバルブ２４４を開放し、
ウエハ搬入搬出口２４７を通って、ウエハ移載機１１２によりウエハ２００を第１のサセ
プタ１１に載置する。ウエハ２００が第１のサセプタ１１に載置されると、前記突き上げ
ピン２６６を斜め下方向（第２のサセプタ１２の中）に移動させ、第１のサセプタ１１を
基板処理位置に戻すことで、基板処理が可能になる。また、ウエハ２００を処理室２０１
からアンローディングする場合は、前記昇降機構２７５によって前記突き上げピン２６６
をウエハ搬入搬出口２２７に向かう斜め上方向に移動させ、ウエハ２００が載置された第
１のサセプタ１１を基板受け渡し位置に設置した後、ゲートバルブ２４４を開放し、ウエ
ハ搬入搬出口２４７を通って、ウエハ移載機１１２によりウエハ２００を第１のサセプタ
１１から搬出する。ウエハ２００が第１のサセプタ１１から搬出され、処理室２０１から
搬出されると、前記突き上げピン２６６を斜め下方向（第２のサセプタ１２の中）に移動
させ、第１のサセプタ１１を基板処理位置に戻す。

このように、ウエハを載置する（載置された）第１のサセプタ１１のみをウエハ搬入搬
出口２２７に向かう斜め上方向に移動させることで、他のサセプタ（第２のサセプタ１２
，第３のサセプタ１３）との間に空間が形成されるとともに、第一のサセプタ１１がウエ
ハ搬入搬出口２４７の近くに移動する。従って、ウエハ移載機１１２が他のサセプタやウ
エハ搬入搬出口２２７などと干渉せず、且つ、ウエハ移載機の搬送ストロークが不足する
ような状況下であっても第一のサセプタ１１がウエハ搬入搬出口２４７側に移動するので
、ウエハ移載機１１２によるウエハの搬入搬出（受け渡し）動作が可能となる。又、傾斜
した突き上げピン２６６がこの様に斜め方向に上下するので、狭いランプ間隔であっても
ウエハ搬入搬出（受け渡し）時、ウエハ２００をウエハ搬入搬出口２４７（ゲートバルブ
２４４）に近付けることができる。

（実施例２）
実施例２が実施例１と異なる点は、突き上げピン２６６を動作させる昇降機構２７５の
動作方向である。実施例２の昇降機構２７５は、突き上げピン２６６を上下方向と水平方
向の２方向に移動させることができる。

即ち、ウエハ２００を処理室２０１にローディングする場合は、前記昇降機構２７５に
よって前記突き上げピン２６６を上昇させたのち、ウエハ搬入搬出口２４７に向かう方向
に水平移動させ、第１のサセプタ１１を基板受け渡し位置に設置した後、ゲートバルブ２
４４を開放し、ウエハ搬入搬出口２４７を通って、ウエハ移載機１１２によりウエハ２０
０を第１のサセプタ１１に載置する。ウエハ２００が第１のサセプタ１１に載置されると
、前記突き上げピン２６６を水平移動させたのち、下降させることで、第１のサセプタ１
１を基板処理位置に戻し、基板処理が可能な状態になる。また、ウエハ２００を処理室２
０１からアンローディングする場合は、前記昇降機構２７５によって前記突き上げピン２
６６を上昇させたのち、ウエハ搬入搬出口２４７に向かう方向に水平移動させ、ウエハ２
００が載置された第１のサセプタ１１を基板受け渡し位置に設置した後、ゲートバルブ２
４４を開放し、ウエハ搬入搬出口２４７を通って、ウエハ移載機１１２によりウエハ２０
０を第１のサセプタ１１から搬出する。ウエハ２００が第１のサセプタ１１から搬出され
、処理室２０１から搬出されると、前記突き上げピン２６６を水平移動させたのち、下降
させることで、第１のサセプタ１１を基板処理位置に戻す。

このように、ウエハを載置する（載置された）第１のサセプタ１１のみを上昇させるこ
とで他のサセプタ（第２のサセプタ１２，第３のサセプタ１３）との間に空間が形成され
、さらに、第１のサセプタ１１をウエハ搬入搬出口２４７に向かう水平方向に移動させる
ので、第一のサセプタ１１がウエハ搬入搬出口２４７の近くに移動する。従って、ウエハ
移載機１１２が他のサセプタやウエハ搬入搬出口２４７などと干渉せず、且つ、ウエハ移
載機の搬送ストロークが不足するような状況下であっても第一のサセプタ１１がウエハ搬
入搬出口２４７側に移動するので、ウエハ移載機１１２によるウエハの搬入搬出動作が可
能となる。

なお、本発明にあたっては、ウエハを載置する（載置された）第１のサセプタ１１を突
き上げピン２６６にて移動させるようにしたが、これに限定されない。即ち、実施例１に
おいては、前記突き上げピン２６６を第１のサセプタ１１を貫通するようにし、突き上げ
ピン２６６はウエハ２００のみをウエハ搬入搬出口２２７に向かう斜め上方向に移動させ
、ウエハ２００のみを基板受け渡し位置に移動させるようにしても良い。また、実施例２
においては、前記突き上げピン２６６を第１のサセプタ１１を貫通するようにし、突き上
げピン２６６はウエハ２００のみを上昇させたのち水平方向に移動させ、ウエハ２００を
基板受け渡し位置に移動させるようにしても良い。また、本発明が適用される基板処理装
置の概略図として、ウエハを処理する処理炉が２つ設けられた図２を用いたが、これに限
定されない。即ち、ウエハを処理する処理炉が４つである図４の基板処理装置に本発明を
適用しても良いし、４以上の処理炉を有する基板処理装置に対して本発明を適用しても良
い。また、図４に示された処理炉は全て同じ符号２０２がふられているが、これらの処理
炉で行われる基板処理は同一でも異なっていても良い。例えば、図４に示される処理炉は
、ゲート酸化膜処理、ゲート窒化処理、アニール処理、ゲートＰｏｌｙ−Ｓｉ成膜処理
を行わせるものでもよい。

本発明が適用される基板処理装置の反応炉を示す概略図（縦断面図）本発明の基板処理装置を示す概略図（２）（横断面図）本発明の基板処理装置を示す概略図（縦断面図）本発明の基板処理装置を示す概略図（１）（縦断面図）従来例の基板処理装置の反応炉を示す概略図（縦断面図）

符号の説明

１１第１のサセプタ
１２第２のサセプタ
１３第３のサセプタ
２０冷却室
２１予備室
１１２ウエハ移載機
２００ウエハ
２０２処理炉
２１７サセプタ
２４４ゲートバルブ
２４７ウエハ搬入搬出口
２６６突き上げピン
２７５昇降機構

Claims

基板を収容し処理する処理室と、
前記処理室に開口し、基板を搬入搬出する搬入搬出口と
前記搬入搬出口を通って基板を処理室内に対し搬入搬出させる基板移載手段と、
前記処理室内で基板を処理する際の基板処理位置と、前記基板移載手段が前記処理室内に
対し基板を受け渡しする基板受け渡し位置との間で基板を移動させる移動手段と
を有し、
前記基板受け渡し位置は前記基板処理位置よりも前記搬入搬出口側に設定されること
を特徴とする基板処理装置。