KR20240042452A - 지지구, 기판 처리 장치, 온도 측정 방법, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체 - Google Patents

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히토시 무라타
타카유키 나카다
마사아키 우에노
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가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭
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Abstract

기판을 지지하는 복수의 지지부; 내부에 제1 공간이 형성되어 있는 적어도 하나의 직립부; 및 상기 제1 공간에 설치되고 상기 기판의 온도를 측정하는 측온부를 포함하는 온도 센서를 포함하고, 상기 지지부 중 적어도 하나는, 내부에 상기 제1 공간과 연통하는 제2 공간이 형성되고, 상기 측온부를 상기 제2 공간에 설치 가능하게 구성되는 기술이 제공된다.

Description

지지구, 기판 처리 장치 및 반도체 장치의 제조 방법
본 개시(開示)는 지지구, 기판 처리 장치 및 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조 공정의 일 공정으로서, 기판 상에 막을 형성하는 처리가 행해지는 경우가 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조). 이 경우, 기판을 처리할 때 기판의 온도를 정밀도(精度) 좋게 측정하기 위해서는, 온도 센서를 기판에 가깝게 하는 것이 요구된다.
1. 국제공개 2020/59722호
본 개시는 기판을 처리할 때 기판에 온도 센서를 접근시킬 수 있는 기술을 제공한다.
본 개시의 일 형태에 따르면, 기판을 지지하는 복수의 지지부; 내부에 제1 공간이 형성되어 있는 적어도 하나의 직립부(直立部); 및 상기 제1 공간에 설치되고 상기 기판의 온도를 측정하는 측온부를 포함하는 온도 센서를 포함하고, 상기 지지부 중 적어도 하나는, 내부에 상기 제1 공간과 연통하는 제2 공간이 형성되고, 상기 측온부를 상기 제2 공간에 설치 가능하게 구성되는 기술이 제공된다.
본 개시에 따르면, 기판을 처리할 때 기판에 온도 센서를 접근시키는 것이 가능해진다.
도 1은 본 개시의 일 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 정면 단면도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 개시의 일 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에서의 컨트롤러의 하드웨어 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 개시의 일 실시 형태에 따른 히터 유닛의 히터 구동 장치 및 그 제어를 나타내는 도면이다.
도 5는 열전대 부착 기판의 열전대에 의한 측정 온도와 그 기판에 근접하여 배치한 온도 센서에 의한 측정 온도와의 온도차를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 측정의 측정 방법을 설명하는 도면이다.
도 7은 본 개시의 일 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 8의 (a)는 본 개시의 일 실시 형태에 따른 보트 조립체(boat assembly)의 개략 구성을 나타내는 종단면도(縱斷面圖)로서, 측온부가 지지부의 내벽과 접촉하지 않은 경우의 도면이고, 도 8의 (b)는 본 개시의 일 실시 형태에 따른 보트 조립체의 개략 구성을 나타내는 종단면도로서, 측온부가 지지부의 내벽과 접촉하는 경우의 도면이다.
도 9는 본 개시의 일 실시 형태에 따른 보트 조립체의 온도 센서가 위치하는 부근을 나타내는 종단면도이다.
도 10은 본 개시의 일 실시 형태에 따른 기판 처리 공정의 흐름도이다.
이하, 본 개시의 일 형태에 대해서 주로 도 1 내지 도 10을 참조하여 설명한다. 또한 이하의 설명에 있어서 이용되는 도면은 모두 모식적인 것이며, 도면에 도시되는 각 요소의 치수의 관계, 각 요소의 비율 등은 현실의 것과는 반드시 일치하지는 않는다. 또한 복수의 도면의 상호간에서도, 각 요소의 치수의 관계, 각 요소의 비율 등은 반드시 일치하지는 않는다.
(1) 기판 처리 장치의 구성
도 1에 도시된 기판 처리 장치(10)는, 지지된 종형(縱形)의 반응관으로서의 프로세스 튜브(11)를 구비하고, 프로세스 튜브(11)는 서로 동심원으로 배치된 외관으로서의 아우터 튜브(12)와 내관으로서의 이너 튜브(13)로 구성된다. 아우터 튜브(12)는, 석영(SiO2)이 사용되고, 상단이 폐색되고 하단이 개구된 원통 형상으로 일체 성형된다. 이너 튜브(13)는 상하 양단이 개구된 원통 형상으로 형성된다. 이너 튜브(13)의 통중공부(筒中空部)는 보트(31)가 반입되는 처리실(14)을 형성하고, 이너 튜브(13)의 하단측(개구 공간)은 보트(31)를 출입하기 위한 노구부(15)를 구성한다. 후술하는 바와 같이, 보트(31)는 복수 매의 기판(이하, 웨이퍼라고도 함)(1)을 길게 정렬한 상태로 보지하도록 구성된다. 따라서, 이너 튜브(13)의 내경은 취급할 기판(1)의 최대 외경(예컨대, 직경 300mm)보다 커지도록 설정된다.
아우터 튜브(12)와 이너 튜브(13) 사이의 하단부는, 대략 원통 형상으로 구축된 노구 플랜지부로서의 매니폴드(16)에 의해 기밀 봉지(封止)된다. 아우터 튜브(12) 및 이너 튜브(13)의 교환 등을 위해, 매니폴드(16)는 아우터 튜브(12) 및 이너 튜브(13)에 각각 착탈 가능하게 부착된다. 매니폴드(16)가 기판 처리 장치(10)의 광체(筐體)(2)에 지지되는 것에 의해서, 프로세스 튜브(11)는 수직으로 설치된 상태로 된다. 이하, 도면에서는 프로세스 튜브(11)로서의 이너 튜브(13)를 생략하는 경우도 있다.
아우터 튜브(12)와 이너 튜브(13)의 간극에 의해, 배기로(17)는 횡단면 형상이 일정 폭의 원형 링 형상으로 구성된다. 도 1에 도시한 바와 같이, 매니폴드(16)의 측벽의 상부에는 배기관(18)의 일단이 접속되고, 배기관(18)은 배기로(17)의 최하단부에 연통한 상태로 된다. 배기관(18)의 타단에는 압력 컨트롤러(21)에 의해 제어되는 배기 장치(19)가 접속되고, 배기관(18)의 도중에는 압력 센서(20)가 접속되어 있다. 압력 컨트롤러(21)는 압력 센서(20)로부터의 측정 결과에 기초하여 배기 장치(19)를 피드백 제어하도록 구성된다.
매니폴드(16)의 하방에는, 가스 도입관(22)이 이너 튜브(13)의 노구부(15)에 연통하도록 배치되고, 가스 도입관(22)에는 원료 가스 공급 장치, 반응 가스 공급 장치 및 불활성 가스 공급 장치(이하, 가스 공급 장치라고 한다.)(23)이 접속된다. 가스 공급 장치(23)는 가스 유량 컨트롤러(24)에 의해 제어되도록 구성된다. 가스 도입관(22)으로부터 노구부(15)로 도입된 가스는, 이너 튜브(13)의 처리실(14) 내를 유통하고 배기로(17)를 통하여 배기관(18)에 의해 배기된다.
매니폴드(16)에는 하단 개구를 폐색하는 씰 캡(25)이 수직 방향 하측으로부터 접하도록 되어 있다. 씰 캡(25)은 매니폴드(16)의 외경과 대략 동일한 원반 형상으로 구성되고, 광체(2)의 이재실(3)에 설비된 보트 커버(37)에 의해 보호되는 보트 엘리베이터(26)에 의해 수직 방향으로 승강되도록 구성된다. 보트 엘리베이터(26)는 모터 구동의 이송 나사축 장치 및 벨로우즈 등으로 구성되고, 보트 엘리베이터(26)의 모터(27)는 구동 컨트롤러(28)에 의해 제어되도록 구성된다. 씰 캡(25)의 중심선 상에는 회전축(30)이 배치되어 회전 가능하게 지지되고, 회전축(30)은 구동 컨트롤러(28)에 의해 제어되는 모터(29)에 의해 회전 구동되도록 구성된다. 회전축(30)의 상단에는 보트(31)가 수직으로 지지된다. 본 실시 형태에서는, 회전축(30)과 모터(29)에 의해 회전 기구가 구성된다. 회전 기구는 보트(31)를 회전시키고 보트(31)를 회전시킬 때 기판(1)을 회전시키도록 구성된다.
지지구로서의 보트(31)는 상하에서 한 쌍의 단판(端板)(32, 33)과, 이들 사이에 수직으로 가설된 3개의 직립부(直立部)로서의 지주(기둥)(34)를 구비하고, 3개의 지주(34)에는 복수의 지지부(35)가 길이 방향(지주(34)에 평행한 방향)으로 등 간격(동일한 피치 폭)으로 설치된다. 3개의 지주(34)에서 동일한 단에 설치된 지지부(35)끼리는, 서로 대향하여 돌출하도록 구성된다. 보트(31)는, 3개의 지주(34)의 동일 단의 지지부(35) 사이에 기판(1)이 삽입되는 것에 의해서, 복수 매의 기판(1)을 수평으로 또한 서로 중심을 맞춘 상태에서 정렬시켜 보지하도록 구성된다. 또한 3개의 지주(34)의 동일 단의 지지부(39) 사이에 단열판(120)이 삽입되는 것에 의해서, 복수 매의 단열판(120)을 수평으로 또한 서로 중심을 맞춘 상태에서 정렬시켜 보지하도록 구성된다. 또한 기판(1)과 단열판(120)에서 다른 피치 폭으로 해도 좋다.
즉, 보트(31)는, 복수 매의 기판(1)이 보지되는 단판(32)으로부터 단판(38) 사이의 기판 처리 영역과, 복수 매의 단열판(120)이 보지되는 단판(38)과 단판(33) 사이의 단열판 영역을 구별하도록 구성되고, 기판 처리 영역 아래에 단열판 영역이 배치되도록 구성된다. 단판(38)과 단판(33) 사이에 보지되는 단열판(120)에 의해 단열부(36)가 구성된다.
회전축(30)은 보트(31)를 씰 캡(25)의 상면으로부터 들어올린 상태로 지지하도록 구성된다. 단열부(36)는 노구부(15)에 설치되고, 노구부(15)를 단열하도록 구성된다. 또한 씰 캡(25)의 아래에는 보트(31)를 회전시키는 모터(29)가 있고, 모터(29)는 중공(中空) 모터 또는 중공 축을 벨트 등에 의해 모터 구동하는 구조로 되어 있고, 회전축(30)이 모터(29)를 관통하고 있다.
프로세스 튜브(11)의 외측에는, 가열부로서의 히터 유닛(40)이 동심원으로 배치되고 광체(2)에 지지된 상태로 설치된다. 이에 따라, 히터 유닛(40)은 보트(31)에 보지되는 기판 처리 영역 내의 기판(1)을 가열하도록 구성된다. 히터 유닛(40)은 케이스(41)를 구비한다. 케이스(41)는 스테인리스 강(SUS)이 사용되고, 상단이 폐색되고 하단이 개구된 통 형상, 바람직하게는 원통 형상으로 형성된다. 케이스(41)의 내경 및 전체 길이는 아우터 튜브(12)의 외경 및 전체 길이보다 크게 설정된다.
케이스(41) 내에는 단열 구조체(42)가 설치된다. 단열 구조체(42)는, 통 형상으로, 바람직하게는 원통 형상으로 형성되고, 그 원통체의 측벽부(43)가 복수 층 구조로 형성된다
도 1에 도시된 바와 같이, 단열 구조체(42)의 측벽부(43)의 상단측에는 천장부인 천장 벽부(80)가 내부 공간(75)을 폐쇄하도록 덮여 있다. 천장 벽부(80)에는 내측 공간(75)의 분위기를 배기하는 배기 경로의 일부인 배기공(81)이 환상(環狀)으로 형성되어 있고, 배기 구멍(81)의 상류측 단인 하단은 내측 공간(75)에 연통한다. 배기공(81)의 하류측 단은 배기 덕트(82)에 접속된다. 그리고, 공간(75)에 공급되는 냉각 에어는 배기공(81) 및 배기 덕트(82)에 의해 배기되도록 구성된다.
다음으로, 히터 유닛(40)의 구조를 도 2를 이용하여 설명한다. 도 2에서는, 처리 기판을 「1」이라고 표기하고, 그 도시를 생략한다. 히터 유닛(40)은 종방향으로 복수 존으로 분할 제어 가능(도 2에서는 5존 분할)하고, 존마다 발열부로서의 히터가 설치되기 때문에, 복수의 히터가 적층되어 구성된다. 그리고 각 존마다 히터의 온도를 측정하는 히터 열전대(65)가 설치된다.
다음으로, 기판(1)의 온도를 측정하는 온도 센서(211)의 개략을 도 2를 이용하여 설명한다. 온도 센서(211)는, 보트(31)가 회전하고 기판(1)이 회전할 때, 기판(1)과 함께 회전하도록 구성된다. 온도 센서(211)는, 기판(1)의 온도를 측정하는 측온부(211b)와, 측온부(211b)를 구성하는 소선을 피복하는 본체부(후술한다)를 묶어서 포함하는 포함부로서의 케이블(211c)을 포함하는 구성으로 되어 있다. 또한 온도 센서(211)는 온도를 전기 신호로서 측정할 수 있는 것이면 좋고, 열전대에 한정되지 않고, 측온 저항체 등의 다른 센서여도 좋다. 또한 측온부(211b)는, 히터의 존수와 동일한 수가 설치되지만, 이 수에 한정되지 않고, 존 수보다도 많이 설치되는 것이 바람직하고, 또한 측온부(211b)와 히터 열전대(65)의 높이 위치를 맞추는 것이 바람직하다. 측온부(211b)는, 히터 열전대(65)와 비교할 필요도 없이, 기판(1)에 가까운 위치에 배치되고, 측온부(211b)는 지지부(35)의 내부에 설치되고, 케이블(211c)은 보트(31)의 공동화된 지주(34) 내를 통해 보트(31)의 하부까지 인출된다. 보트(31)의 하부까지 인출된 케이블(211c)은, 씰 캡(25)에 빈 구멍(孔)에 설치된 회전축(30)의 구멍을 통해서, 씰 캡(25) 아래의 송신기(221)까지 인출되어 접속한다. 이러한 구성에 의하면, 송신기(221)까지 보트(31) 내에 케이블(211c)이 배치되고, 기판(1)을 처리하는 처리 공간을 포함하는 처리실(14)로부터 완전히 격리되기 때문에, 기판(1) 및 보트(31)의 회전에 의한 케이블(211c) 내의 측온부(211b)를 구성하는 소선의 단선이 없다. 또한 처리실(14)에 온도 센서(211)가 노출되지 않기 때문에, 온도 검출의 정밀도가 보지된다.
이 송신기(221)는 회전축(30)의 하부에 고정되어 처리실(14)과 처리실(14)에 인접하는 이재실(3)의 경계에 설치되고, 기판(1)과 마찬가지로 회전축(30)과 함께 이동하는 구조로 되어 있다. 회전축(30)에는 케이블(211c)을 통과하는 구멍이 관통하고, 허메틱 씰(hermetic seal) 등을 사용하여 진공 씰을 하면서, 케이블(211c)을 처리실(14)의 외측(예컨대, 회전축(30)의 하부)의 송신기(221)까지 인출할 수 있는 구조로 되어 있다.
그리고, 송신기(221)는 측온부(211b)로부터의 전기 신호(전압)를 디지털 변환하여 전파에 탑재하여 무선 전송으로 송신한다.
씰 캡(25) 아래의 영역인 이재실(3)에 고정된 수신기(222)가 있고, 송신기(221)가 출력한 신호를 수신하고, 수신한 디지털 신호를 시리얼 통신 출력하는 단자(출력 단자)(222a) 또는 수신한 디지털 신호를 예컨대 4mA 내지 20mA 등의 아날로그 신호로 변환하여 출력하는 단자(출력 단자)(222b)가 있다. 이 디지털 신호 또는 아날로그 신호의 출력 신호 단자와 온도 표시기(미도시) 또는 온도 컨트롤러(64) 사이를 케이블(223)로 접속하고, 온도 데이터를 온도 컨트롤러(64)에 입력한다.
본 실시 형태에서는 온도 센서(211), 송신기(221), 수신기(222) 및 온도 컨트롤러(64)에 의해 온도 제어 시스템을 구성한다. 이 구성으로 하는 것에 의해서, 온도 센서(211), 보트(31), 회전축(30) 및 송신기(221)로 이루어지는 회전부와, 장치에 고정된 수신기(222) 사이는 무선 전송이 되고, 온도 데이터 전송 경로를 유지한 채로, 기계적으로 분리된다. 또한 온도 센서(211), 보트(31), 회전축(30) 및 송신기(221)로 이루어지는 회전부는 일체로 회전하기 때문에, 케이블(211c)이 보트(31)에 감겨지지 않는다.
수신기(222)의 출력 단자(222a) 또는 출력 단자(222b)로부터 나온 신호를 온도 컨트롤러(64)에 입력하고, 온도 컨트롤러(64)에 온도 데이터로서 표시한다. 또한 온도 컨트롤러(64)에 입력된 온도 데이터에 기초하여 히터 유닛(40)의 온도 제어를 수행하는 것에 의해서, 아우터 튜브(12)와 이너 튜브(13) 사이에 설치된 종래의 캐스케이드 열전대에서의 온도 제어에 비해서, 보다 기판 온도를 정밀도 좋게 제어할 수 있다.
다음으로, 보트 로딩시의 동작을 설명한다. 보트(31)에 기판(1)을 탑재하는 경우, 보트(31)의 전체는 이재실(3)에 위치하고, 송신기(221)는 이재실(3)의 바닥 부근에 위치한다. 또한 수신기(222)는 이재실(3)의 바닥 부근의 내벽에 고정된다. 그 후, 보트(31)로의 기판(1)의 탑재가 종료하고, 보트(31) 및 송신기(221)가 보트 엘리베이터(26)(도 1 참조)에 의해 상승한다. 송신기(221)는 이재실(3)의 하부로부터 천장을 향해 상승하여 수신기(222)로부터 멀어진다. 그 후, 씰 캡(25)은 매니폴드(16)와 접촉하여 고정되고, 보트(31)는 처리실(14)에 격납된다.
송신기(221)는 입력된 전기 신호(전압)를 디지털 변환하고, 전파에 실어서, 송신기(221)로부터 떨어진 이재실(3)의 내벽에 고정된 수신기(222)에 무선 전송으로 송신한다. 수신기(222)는 이재실(3)의 외부에 설치된 온도 컨트롤러(64)와 케이블(223)로 접속된다.
송신기(221)로부터 수신기(222)까지 무선 송신하는 구성을 이용하는 것에 의해서, 보트(31)에 편입(incorporate)된 온도 센서(211)에 의해 검지된 온도에 기초하여, 처리실(14)의 온도를 실시간으로 제어할 수 있다. 또한 상세한 사항은 후술하지만, 프로세스 중에서도 온도 센서(211)를 기판(1)에 가깝게 한 상태에서 검출되는 온도에 기초하여 온도 제어할 수 있으므로, 단시간에 기판(1)의 온도를 목표 온도로 안정시키는 것이 가능하다. 또한 송신기(221)로부터 수신기(222)까지 무선으로 송신하는 구성이기 때문에, 이재실(3)에 신호선(유선)이 존재하지 않는다. 따라서, 이재기, 보트(31) 등과 신호선이 간섭하는 것을 방지할 수 있고, 단선에 의한 데이터 통신 이상을 방지할 수 있다. 또한 이재실(3)에 처리 완료의 기판(1)을 탑재한 보트(31)가 강하되는 경우 등, 일시적이지만 온도가 상승하더라도, 이재실(3) 내는 무선 전송이기 때문에, 열에 의한 데이터 통신 이상을 방지할 수 있다.
다음으로, 제어부로서의 제어용 컴퓨터인 컨트롤러(200)에 대해서 도 3을 이용하여 설명한다. 컨트롤러(200)는 CPU(Central Pressing Unit)(201) 및 메모리(202) 등을 포함하는 컴퓨터 본체(203), 통신부로서의 통신 IF(Interface)(204), 기억부로서의 기억 장치(205) 및 조작부로서의 표시·입력 장치(206)를 포함한다. 즉 컨트롤러(200)는 일반적인 컴퓨터로서의 구성 부분을 포함한다.
CPU(201)는 조작부의 중추를 구성하고, 기억 장치(205)에 기억된 제어 프로그램을 실행하고, 표시·입력 장치(206)로부터의 지시에 따라, 기억 장치(205)에 기록되어 있는 레시피(예컨대, 프로세스용 레시피)를 실행하도록 구성된다. 또한 프로세스용 레시피는 도 10에 도시된 후술하는 스텝 S1 내지 스텝 S9까지의 온도 제어를 포함하는 것은 물론이다.
또한 임시 기억부로서의 메모리(202)는 CPU(201)의 작업 영역(work area)으로서 기능한다.
통신부(204)는, 압력 컨트롤러(21), 가스 유량 컨트롤러(24), 구동 컨트롤러(28), 온도 컨트롤러(64)(이를 일괄하여 서브 컨트롤러라고도 한다.)와 전기적으로 접속된다. 컨트롤러(200)는 통신부(204)를 통해 서브 컨트롤러와 각 부품의 동작에 관한 데이터를 교환할 수 있다. 온도 컨트롤러(64)는, 제어부(64a)와, 히터 열전대(65) 및 온도 센서(211)로부터의 온도 정보가 입력되는 열전대 입력부(64b)와, 히터 유닛(40)으로의 제어 신호가 출력되는 제어 출력부(64c)로 구성된다.
다음으로, 히터 유닛(40)의 발열 제어에 대해서 도 4를 이용하여 설명한다. 도 4는 도 2에 도시된 복수의 존 중 어느 하나의 존에 대한 히터 구동 장치(80A)를 나타내는 도면이다. 히터 구동 장치(80A)는 구동 회로(82A)를 포함한다. 구동 회로(82A)는, 전원(84A), 히터 소선(86A), 차단기(88A), 접촉기(90A), 전력 공급기로서의 사이리스터(92A) 및 측정부로서의 전류계(94A)를 포함한다.
전원(84A)은, 히터 소선(86A)에서 사용하는 전력을 구동 회로(82A)에 공급한다. 본 실시 형태에서는 전원(84A)으로서 교류 전원을 사용한다. 또한 본 실시 형태에서는, 구동 회로마다 전원을 접속하고 있지만, 본 개시는 이 구성에 한정되지 않는다. 예컨대, 복수의 구동 회로에서 동일한 전원을 사용할 수 있다.
히터 소선(86A)은 전력이 공급됨에 따라 발열하는 부재이다. 이 히터 소선(86A)에 의해 히터 유닛(40)의 각 존의 발열부로서의 히터가 구성된다.
차단기(88A)는 구동 회로(82A)에서 전원(84A)과 히터 소선(86A) 사이에 배치된다. 이 차단기(88A)는, 구동 회로(82A)에 고장이나 이상이 일어났을 때에 흐르는 사고 전류를 차단하는 기기이다.
접촉기(90A)는 구동 회로(82A)에서 차단기(88A)와 히터 소선(86A) 사이에 배치된다. 이 접촉기(90A)는 구동 회로(82A)를 개폐하는 장치이다. 이 접촉기(90A)는 이상 검출 컨트롤러(74)에 의해 개폐 동작이 제어된다.
사이리스터(92A)는 구동 회로(82A)에서 접촉기(90A)와 히터 소선(86A) 사이에 배치된다. 이 사이리스터(92A)는 전원(84A)으로부터 히터 소선(86A)에 공급되는 전력을 제어하는 장치이다. 사이리스터(92A)는 온도 컨트롤러(64)의 제어 출력부(64c)에 의해 출력되는 신호에 의해 스위칭(온 오프) 제어된다.
전류계(94A)는 구동 회로(82A)에서 접촉기(90A)와 히터 소선(86A) 사이에 배치된다. 이 전류계(94A)는 구동 회로(82A)에 흐르는 전류를 계측하는 계기(計器)이다. 이 전류계(94A)에서 계측된 전류 측정값은 이상 검지 컨트롤러(74)에 송신되도록 구성된다.
또한 히터 소선(86A)의 근방에는 히터 열전대(65)가 배치된다. 히터 열전대(65)에 의해 검출된 온도는 온도 컨트롤러(64)의 열전대 입력부(64b)로 보내지도록 구성된다. 마찬가지로, 온도 센서(211)에 의해 검출된 온도가 온도 컨트롤러(64)의 열전대 입력부(64b)로 보내지도록 구성된다. 그리고 히터 열전대(65)에서 검출되는 온도 및 온도 센서(211)에서 검출되는 온도 중 적어도 어느 하나의 온도를 이용하여, 미리 온도 컨트롤러(64)에 설정된 온도 제어 프로그램을 제어부(64a)가 실행하고, 그 결과가 사이리스터(92A)에 출력된다.
특히, 향후 프로세스의 저온화를 고려하면, 주로 온도 센서(211)에서 검출되는 온도 중 적어도 어느 하나의 온도를 이용하여, 미리 온도 컨트롤러(64)에 설정된 온도 제어 프로그램을 제어부(64a)가 실행하고, 그 결과가 사이리스터(92A)에 출력된다. 왜냐하면, 히터 열전대(65)의 온도를 측정해도 기판(1)과 떨어져 있기 때문에, 미세한 온도 변화에 반응하여, 온도 제어를 수행하는 것이 곤란해지는 것을 용이하게 추정할 수 있다. 한편 온도 센서(211)는 지지부(35) 내에 설치되어, 기판(1)의 단부 근방에 배치되기 때문에, 미소한 온도 변화에 대해서도 검지하는 것이 가능하다고 생각된다.
온도 컨트롤러(64) 및 이상 감지 컨트롤러(74)는 컨트롤러(200)에 의해 제어된다.
다음으로, 보트(31) 및 온도 센서(211)로 구성되는 지지구로서의 보트 조립체에 대하여 설명한다. 우선 본 실시 형태의 보트 조립체에 설치된 온도 센서와 웨이퍼의 온도 측정에 대한 이해를 깊게 하기 위해서 예비 실험한 결과를 도 5 및 도 6을 이용하여 설명한다.
도 6에 도시한 바와 같이, 열전대 부착 웨이퍼(101)를 보트(31)의 지주(34)에 설치된 지지부(35)에 보지하고, 열전대 부착 웨이퍼(101)의 근방에 위치하도록 지주(34)에 열전대(102)를 설치한다. 예컨대, 열전대 부착 웨이퍼(101)를 200℃로 가열할 때, 열전대 부착 웨이퍼(101)와 열전대(102) 사이의 거리(d)를 변경하여, 열전대 부착 웨이퍼(101)에 설치된 열전대 및 열전대(102)에 의해 온도를 측정한다. 그 온도차(ΔT[℃])와 경과 시간(t[min])과의 관계를 그래프화한 것이 도 5에 도시된다. 여기서, 거리(d)는 0mm(A), 0.005mm(B), 0.1mm(C), 0.3mm(D), 1mm(E)이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 거리(d)가 가까울수록 온도차가 적고, 접촉시 (d = 0mm)가 가장 적다. 이것은 열전도에 의해 열이 잘 전달되기 때문이다.
이와 같이, 열전대에 의한 온도 검출의 결과를 정확하게 하기 위해서는, 측정 대상(웨이퍼(101))과 접촉시키는 것이 가장 효과적인 것을 알 수 있다. 단 도 6에 나타내는 온도 측정 방법에서는 측정 대상과 동일한 공간에 배치하지만, 실제의 기판 처리에서는 측정 대상의 근처에 열전대를 배치하기 때문에 측정 대상 표면의 가스의 흐름에 영향을 미칠 것으로 생각된다. 또한 처리 가스나 온도 등의 처리 조건이 측정 대상과 동일하기 때문에, 열전대 그 자체가 높은 내열이 필요하고, 또한 열전대에 기인하는 금속 오염의 우려가 생긴다.
일반적으로는, 처리 전에 열전대 부착 웨이퍼(101)에 의해 온도를 검지하고, 이 검지 결과를 이용하여, 기판 처리 중에는 보정값 등을 구사(驅使)하여 다른 열전대를 이용하여 온도 제어한다. 향후 프로세스 온도의 저온화에 수반하여, 측정 대상에 가능한 한 가까이에 열전대를 배치시켜 외란을 억제하면서, 기판 처리 중의 온도 계측을 가능하게 하는 기술이 기대되고 있다.
따라서, 본 실시 형태의 보트(이하, 보트 조립체라고도 함)(31)는 기판(1)을 지지하기 위해 기판(1)과 접촉하는 부분인 지지부(35) 내에 온도 센서(211)의 측온부(211b)를 편입하는 것에 의해서, 기판(1)의 온도를 보다 정확하게 측정할 수 있도록 구성된다.
본 실시 형태의 보트 조립체를 도 7 내지 도 10을 이용하여 설명한다. 전술한 바와 같이, 온도 센서(211)는, 기판(1)의 온도를 측정하는 측온부(211b)와, 측온부(211b)를 구성하는 소선을 덮는 본체부(후술한다)를 묶어서 포함하는 케이블(211c)을 포함하는 구성으로 되어 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 케이블(211c)은 보트(31)의 복수의 지주(34) 중 내부에 공간(제 1 공간)(341)이 설치된 지주(34)를 통해 보트(31)의 하부까지 인출된다. 보트(31)의 하부까지 인출된 케이블(211c)은, 지주(34)에 설치되는 최하단의 지지부(35)의 하방(또한 하부)에서 접속된 L자 형상의 통부(筒部)(76)의 내부에 격납되어 가이드된다. 이와 같이, 측온부(211b)로부터 인출되는 케이블(211c)을 처리 공간과 격리한 상태에서 보트(31)에 일체적으로 부착되어 있기 때문에, 보트(31)를 회전시켜도 케이블(211c)이 단선되는 일 없이, 안정적으로 온도 측정을 할 수 있다. 또한 온도 센서(211)가 설치되는 공간(341)과 처리실(14)이 지주(34) 및 통부(76)에 의해 격리되어 있기 때문에, 처리 가스에 의한 온도 센서(211)로의 영향을 방지할 수 있다. 따라서, 기판(1)의 온도를 정밀도 좋게 측정할 수 있다 또한 온도 센서(211)에 기인하는 기판(1)의 금속 오염을 억제할 수 있다.
씰 캡(25)은 기판(1)을 처리할 때 매니폴드(16) 및 O링(111, 112)을 통해 프로세스 튜브(11)을 지지하는 것에 의해서 처리실(14)을 밀봉한다. 씰 캡(25)의 중심에는 구멍이 비어 있고, 구멍을 보트 수용부(72)가 관통한다. 보트 수용부(72)는 O링(113)으로 밀봉되어, 노 내의 진공을 유지하면서 모터(29)에서 회전 동작을 수행할 수 있다.
케이블(211c)을 내포하는 통부(76)는, 보트 수용부(72)의 중심에 개구된 구멍을 통하여 씰 캡(25) 아래로 나오는 구조로 되어 있다. 씰 캡(25) 아래로 나온 통부(76)는 진공 밀봉 가능한 고정 방법에 의해 보트 수용부(72)에 고정된다.
보트 수용부(72) 상에 보트(31)의 하단부인 단판(33)을 설치한다. 보트 수용부(72)의 중심으로부터 처리실(14)로 나온 통부(76)가 횡방향으로 신장되어, 내부에 공간(341)이 형성되는 지주(34)에 접속되는 구조로 되어 있다.
보트(31)의 저판인 단판(33)에는, 내부에 공간(341)이 형성되는 지주(34)를 입설(立設)하기 위한 요부(凹部)가 설치된다. 내부에 공간(341)이 형성된 지주(34)를 고정하기 위해, 내부에 공간(341)이 형성되는 지주(34)의 상부에 요부가 설치된다. 내부에 공간(341)이 형성되는 지주(34)는 보트(31)의 상판인 단판(32)에 고정 부재(71)에 의해 고정되도록 구성된다. 또한 지주(34)의 상부에 설치된 요부에 의해, 공간(341)과 처리실(14)이 격리 가능하게 구성된다. 이와 같이, 공간(341)에 온도 센서(211)를 내장한 지주(34)는 보트(31) 본체와는 별체이며, 씰 캡(25) 상에서 조립되는 구조이다.
이러한 구조에 의하면, 내부에 공간(341)이 설치되는 지주(34)와 내부에 공간(341)이 설치되지 않는 지주(34) 사이에서, 지지부(35) 사이의 폭(피치)이 균등해지고, 또한 지주(34)에 설치된 각 지지부(35)의 높이가 균등하게 되도록, 내부에 공간(341)이 형성되는 지주(34)가 보트(31)에 고정된다.
전술한 바와 같이, 내부에 측온부(211b)가 배치되는 지지부(35)는, 보트(31)와 별체이기 때문에 교체 가능하게 구성되어 있으므로, 지지되는 기판(1)에 미치는 영향이 다른 지지부와 동일하게 하기 위해서, 내부에 측온부(211b)가 배치되지 않는 지지부(35)와 임의로 다른 구성으로 할 수 있다. 예컨대, 지지부(35)로의 전도열을 동일하게 하기 위하여, 지지부(35)의 재질을 다르게 할 수 있다. 또한 내부에 측온부(211b)가 배치되는 지지부(35)는, 내부에 측온부(211b)가 배치되지 않는 지지부(35)와 다른 외관이어야 한다는 것이 아니라, 동일한 외관이어도 좋다. 또한 본 명세서에서는, 지지부(35) 내에 형성되는 공간을 지주(34) 내에 형성된 공간(341)과 구별하기 위해 제2 공간이라 한다. 제2 공간의 상세에 대해서는 후술한다.
온도 센서(211)를 포함하는 보트(31)는 보트 수용부(72) 상에 장착된 구조가 되고, 모터(29)가 보트 수용부(72)를 회전시키는 것에 의해서, 보트(31)가 함께 회전하게 된다. 또한 씰 캡(25)은 회전하지 않는다. 온도 센서(211)가 보트(31)에 일체로 부착되어 있기 때문에, 보트(31)를 회전시켜도 온도 센서(211)가 안정적으로 온도 측정을 수행할 수 있다.
씰 캡(25) 아래로 인출된 케이블(211c)을 보트 수용부(72)와 함께 회전하는 송신기(221)에 접속하는 것에 의해서, 기판(1)을 회전시키면서 기판 온도를 측정할 수 있다.
전술한 바와 같이, 기판(1)을 가열하는 히터 유닛(40)은 복수의 존으로 나누어 제어된다. 이것은 보트(31)에 배치된 복수의 기판(1)에 대하여 온도가 균등하도록 제어되기 때문이다. 따라서 각 구역에는 제어용 히터 열전대(65)가 설치된다. 보트(31)에 설치되는 측온부(211b)도 동일하게 설치하는 것이 바람직하다.
지지부(35)와 측온부(211b)의 위치 관계를 도 8의 (a) 및 도 8의 (b)를 이용하여 설명한다. 측온부(211b)는 기판(1)의 단부와 접촉하는 보트(31)의 지지부(35)의 내부에 내장된다. 즉, 지지부(35)는, 지지부(35)의 벽부를 경계로 하여, 처리 공간과 측온부(211b)가 설치되는 공간을 격리하도록 구성된다. 하나의 지주(34)에는 복수의 지지부(35)가 설치되지만, 적어도 하나의 지지부(35)는 기판(1)과 접촉하여 지지하는 외벽으로서의 제1 면(351)과, 측온부(211b)가 설치되는 공간(제2 공간)(353) 및 공간(353)에 대면(面)하는 내벽으로서의 제2 면(352)을 구비한다. 즉 제1 면(351)은 기판(1)을 처리하는 처리 공간을 포함하는 처리실(14)에 대면하고, 제2 면은 처리실(14)로부터 격리된 공간(353)에 대면한다. 기판(1)을 지지하는 지지부(35)의 내부에 측온부(211b)를 설치하는 것에 의해서, 프로세스 중에도 온도 센서를 웨이퍼에 가깝게 할 수 있어, 정확한 웨이퍼 온도를 측정할 수 있다. 또한 기판(1)의 단부(주연부)의 온도를 측정 가능한 위치에 측온부(211b)가 배치되기 때문에, 중심의 온도에 비해 (승온이나 강온 등의) 온도 변동에 대한 추종성이 좋은 기판(1)의 단부(주연부)의 온도를 정밀도 좋게 측정할 수 있다. 그리고 기판(1)의 온도에 매우 가까운 위치에 배치되는 측온부(211b)에 의해 검출되는 온도를 제어하는 것에 의해서, 승온시의 오버슈트 억제를 기대할 수 있다.
바람직하게는, 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 측온부(211b)는 지지부(35)의 제2 면(352)에 근접하도록 고정된다. 보다 바람직하게는, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 측온부(211b)는 지지부(35)의 제2 면(352)과 접촉하도록 배치된다. 측온부(211b)가 지지부(35)와 접촉하고 있는 것이 열 전도의 점에서 바람직하고, 보다 정확하게 온도 측정을 할 수 있다. 또한 측온부(211b)가 지지부(35)와 접촉하지 않아도 오차가 커지는 것을 가미하여 조정하면 좋다. 이러한 구성에 의해, 지지부(35)에 탑재되는 기판(1)에 측온부(211b)를 가깝게 할 수 있기 때문에, 기판(1)의 온도를 정밀도 좋게 측정할 수 있다.
또한 도 8의 (a)에서는, 지지부(35)의 제2 면에 접촉시키는 경우, 지지부(35)의 측벽측에 접촉시키는 구성을 도시하고 있지만, 기판(1)을 탑재하는 상측의 제2 면과 접촉하는 것이 바람직하다. 즉 기판(1)에 가까운 쪽의 면에 접촉시키는 것이 온도 제어상에서는 바람직하기 때문이다. 또한 제2 면의 두께는, 측온부(211b)가 배치되지 않는 지지부(35)와 기판(1)에 미치는 영향이 동일하게 되도록 설정된다. 또한 지지부(35)의 벽부는 기판(1)을 지지하는 면, 측면 및 하면에서 각각 동일한 두께 또는 상이한 두께일 수도 있다.
온도 센서(211)의 상세한 구조를 도 9를 이용하여 설명한다. 측온부(211b)를 구성하는 열전대는 1개소 당 2개의 소선(211d, 211e)으로 구성되고, 서로 절연될 필요가 있다. 이 때문에, 소선(211d, 211e)은 본체부로서의 피복재(211f)로 덮여있다. 소선(211d, 211e)은, 피복재(211f)로서의 석영 세관(細管)이나 세라믹 관, 알루미나 슬리브 등의 절연관을 이용하여 절연된다. 이 피복재(211f)를 묶는 포함부로서의 케이블(211c)이 구성된다. 케이블(211c)을 구성하는 본체부(211f)는 적어도 지주(34)의 공간(341) 내에 설치된다. 도 9에 있어서, 본체부(211f)는 복수 분할되도록 설치되고, 지주(34) 내로부터 지지부(35) 내로의 굽힘을 실현하도록 구성된다. 또한 측온부(211b)는 지지부(35) 부근의 본체부(211f)로부터 취출(取出)하도록 구성된다. 측온부(211b)는 케이블(211c)에 복수 설치된다. 이에 의해, 지지부(35)의 내부에 온도 센서(211)(측온부(211b))를 설치할 수 있고, 프로세스 중에도 온도 센서(211)(측온부(211b))를 웨이퍼에 가깝게 할 수 있어, 정확한 웨이퍼 온도를 측정하는 것이 가능하다. 도 9에 도시된 소선(211d)과 소선(211e) 사이에 배치된 절연재(354)는 판 형상이지만, 이러한 형상에 한정되지 않는다. 예컨대, 지지부(35)의 내부(제2 공간(353))에서는, 소선(211d, 211e)의 각각에 본체부(211f)를 개재시키지 않는 포함부(211c)로서 알루미나 슬리브를 감은 것과 같은 구성이어도 좋다.
전술한 실시 형태에서는, 복수의 측온부(211b)를 포함하는 온도 센서(211)를 1개의 지주에 설치하는 예를 설명했지만, 복수의 지주에 측온부(211b)를 분산하여 배치해도 좋다.
기판(1)을 지지하는 보트(31)의 복수의 지주 중 적어도 하나의 지주에 온도 센서(211)를 편입한다. 여기서, 복수의 지주에 온도 센서(211)를 편입하면, 원주상의 복수 개소의 온도를 측정할 수 있다. 기판(1)의 에지부 온도는 원주 방향으로 온도차가 있는 것이 통상이며, 보트 회전 기구가 없는 장치의 경우에 1개소의 온도만을 측정하고 있으면 웨이퍼 평균 온도와 어긋난 온도를 측정하게 된다. 그러나, 각 지주에 온도 센서(211)를 부착하고 그 온도를 평균화하면, 웨이퍼 평균 온도에 가까운 온도를 측정할 수 있다.
처리실(14)로부터 인출된 측온부(211b)의 온도 정보를 무선 전송하는 예를 설명했지만, 슬립 링에 의해 전송하도록 구성해도 좋다.
다음으로, 전술한 기판 처리 장치(10)를 이용하여, 반도체 장치(디바이스)의 제조 공정의 일 공정으로서, 기판 상에 막을 형성하는 처리(이하, 성막 처리라고도 한다)의 시퀀스 예에 대해서 도 10을 이용하여 설명한다.
이하, 원료 가스와 반응 가스를 이용하여 기판(1) 상에 실리콘막을 형성하는 예에 대하여 설명한다. 이하의 설명에서, 기판 처리 장치(10)를 구성하는 각 부(部)의 동작은 컨트롤러(200) 및 서브 컨트롤러에 의해 제어된다.
본 실시 형태에 있어서의 성막 처리에서는, 처리실(14)의 기판(1)에 대하여 원료 가스를 공급하는 공정과, 처리실(14)로부터 원료 가스(잔류 가스)를 제거하는 공정과, 처리실(14)의 기판(1)에 대하여 반응 가스를 공급하는 공정과, 처리실(14)로부터 반응 가스(잔류 가스)를 제거하는 공정을 비동시에 수행하는 사이클을 소정 횟수(1회 이상) 수행하는 것에 의해서, 기판(1) 상에 막을 형성한다.
(기판 반입: 스텝 S1)
구동 컨트롤러(28)에 의해 이재 장치 및 이재 장치 엘리베이터가 동작하여, 보트(31)의 기판 처리 영역에 복수의 기판(1)이 보지되어 장전(웨이퍼 차지)된다. 단 보트(31)의 단열판 영역에는 미리 복수의 단열판(120)이 보지되어 장전되어 있다.
그리고, 기판(1)과 단열판(120)이 보지된 보트(31)는, 구동 컨트롤러(28)에 의해 보트 엘리베이터(26)를 동작시켜 프로세스 튜브(11) 내에 장입되어, 처리실(14)에 반입(보트 로드)된다. 이 때 씰 캡(25)은 O링(112)(도 7 참조)을 통해 프로세스 튜브(11)의 하단을 기밀하게 폐색(씰)한 상태가 된다.
(압력 조정 및 온도 조정: 스텝 S2)
처리실(14)이 소정의 압력(진공도)이 되도록, 압력 컨트롤러(21)에 의해 배기 장치(19)가 제어된다. 이 때 처리실(14)의 압력은 압력 센서(20)에 의해 측정되고, 이 측정된 압력 정보에 기초하여 배기 장치(19)가 피드백 제어된다. 배기 장치(19)는, 적어도 기판(1)에 대한 처리가 종료할 때까지의 사이에서는 상시 작동시킨 상태를 유지한다.
또한 처리실(14)의 기판(1)이 소정의 온도가 되도록 히터 유닛(40)에 의해 가열된다. 이 때 온도 콘트롤러(64)에 의해 처리실(14)이 소정의 온도 분포가 되도록, 히터 열전대(65) 및 온도 센서(211) 중 적어도 하나가 검출한 온도 정보에 기초하여 히터 유닛(40)으로의 통전 상태가 피드백 제어된다. 히터 유닛(40)에 의한 처리실(14)의 가열은, 적어도 기판(1)에 대한 처리가 종료할 때까지의 사이에서는 계속해서 수행된다.
또한 모터(29)에 의한 보트(31) 및 기판(1)의 회전을 시작한다. 구체적으로는, 구동 컨트롤러(28)에 의해 모터(29)를 회전시키면, 보트(31) 및 송신기(221)가 회전됨에 따라, 기판(1)이 회전된다. 이 모터(29)의 회전에 의한 보트(31), 송신기(221) 및 기판(1)의 회전은 적어도 기판(1)에 대한 처리가 종료될 때까지의 사이에서는 계속 수행된다.
<성막 처리>
처리실(14) 내의 온도가 미리 설정된 처리 온도로 안정되면, 다음 네 스텝, 즉 스텝 S3 내지 스텝 S6을 순차적으로 실행한다.
(원료 가스 공급: 스텝 S3)
이 스텝에서는 처리실(14)의 기판(1)에 원료 가스를 공급한다.
이 스텝에서, 가스 도입관(22)으로부터 처리실(14)에 도입된 원료 가스는 가스 유량 컨트롤러(24)에 의해 유량 제어되고, 이너 튜브(13)의 처리실(14)을 유통하고 배기로(17)를 통하여 배기관(18)으로부터 배기된다. 이 때 동시에 가스 도입관(22) 내로 N2 가스를 흘린다. N2 가스는 가스 유량 컨트롤러(24)에 의해 유량 조정되고, 원료 가스와 함께 처리실(14)에 공급되고 배기관(18)으로부터 배기된다. 기판(1)에 원료 가스를 공급하는 것에 의해서, 기판(1)의 최표면 상에 제1 층으로서, 예컨대 1원자층 미만 내지 수(數)원자층의 두께의 층이 형성된다.
(퍼지 가스 공급: 스텝 S4)
제1 층이 형성된 후, 원료 가스의 공급을 정지한다. 이 때 배기 장치(19)에 의해 처리실(14)을 진공 배기하여, 처리실(14)에 잔류하는 미반응 또는 제1 층의 형성에 기여한 후의 원료 가스를 처리실(14)로부터 배출한다. 이 때 N2 가스의 처리실(14)로의 공급을 유지한다. N2 가스는 퍼지 가스로서 작용하여, 처리실(14)에 잔류하는 가스를 처리실(14)로부터 배출하는 효과를 높일 수 있다.
(반응 가스 공급: 스텝 S5)
스텝 S4가 종료된 후, 처리실(14)의 기판(1), 즉 기판(1) 상에 형성된 제1 층에 반응 가스를 공급한다. 반응 가스는 열로 활성화되어 기판(1)에 공급된다.
이 스텝에서, 가스 도입관(22)으로부터 처리실(14)로 도입된 반응 가스는 가스 유량 컨트롤러(24)에 의해 유량 제어되고, 이너 튜브(13)의 처리실(14)을 유통하고 배기로(17)를 통하여 배기관(18)으로부터 배기된다. 이 때 동시에 가스 도입관(22) 내로 N2 가스를 흘린다. N2 가스는 가스 유량 컨트롤러(24)에 의해 유량 조정되고, 반응 가스와 함께 처리실(14)에 공급되고 배기관(18)으로부터 배기된다. 이 때 기판(1)에 반응 가스가 공급된다. 기판(1)에 공급된 반응 가스는 스텝 S3에서 기판(1) 상에 형성된 제1 층의 적어도 일부와 반응한다. 이에 의해서 제1 층을 논 플라즈마로 열적으로 질화시키고 제2 층으로 변화시킨다(개질된다).
(퍼지 가스 공급: 스텝 S6)
제2 층이 형성된 후, 반응 가스의 공급을 정지한다. 그리고, 스텝 S4와 마찬가지의 처리 순서에 의해, 처리실(14)에 잔류하는 미반응 또는 제2층의 형성에 기여한 후의 반응 가스나 반응 부산물을 처리실(14)로부터 배출한다. 이 때 처리실(14)에 잔류하는 가스 등을 완전히 배출하지 않아도 되는 점은, 스텝 S4와 마찬가지이다.
(소정 횟수 실시: 스텝 S7)
상술한 4개의 스텝을 비동시에, 즉, 동기시키지 않고 수행하는 사이클을 소정 횟수(n회) 수행하는 것에 의해서, 기판(1) 상에 소정의 막 두께의 막을 형성할 수 있다. 또한 전술한 사이클을 1회 수행할 때에 형성되는 제2 층의 두께를 소정의 막 두께보다 작게 하고, 제2 층을 적층하는 것에 의해서 형성되는 막의 막 두께가 소정의 막 두께가 될 때까지 상기 사이클을 복수 회 반복하는 것이 바람직하다.
(퍼지 및 대기압 복귀: 스텝 S8)
성막 처리가 완료된 후, 가스 도입관(22)으로부터 N2 가스를 처리실(14)에 공급하고, 배기관(18)으로부터 배기한다. N2 가스는 퍼지 가스로서 작용한다. 이에 의해, 처리실(14)이 퍼지되고, 잔류하는 가스나 반응 부생성물이 처리실(14)로부터 제거된다(퍼지). 동시에, 처리 챔버(14)의 온도를 처리 온도로부터 효율적으로 저하시키기 위해, 냉각 에어가 내부 공간(75) 내로 분출되어 프로세스 튜브(11)를 냉각하도록 구성된다. 이 때 온도 센서(211)에 의해 검출된 온도에 따라 냉각 에어에 의한 처리실(14)의 냉각을 온도 컨트롤러(64)로 제어하도록 해도 좋고, 냉각을 정지시킬 지를 온도 컨트롤러(64)로 판정하도록 해도 좋다. 그 후, 처리실(14)의 분위기를 불활성 가스로 치환하고(불활성 가스 치환), 처리실(14)의 압력을 상압으로 복귀시킨다(대기압 복귀). 여기서, 온도 센서(211)에 의해 검출된 온도에 기초하여 다음 보트 언로드로 이행할 지를 온도 컨트롤러(64)가 판정하도록 해도 좋다.
(기판 반출: 스텝 S9)
구동 컨트롤러(28)에 의해 보트 엘리베이터(26)를 하강시키는 것에 의해서 씰 캡(25)이 하강되어, 프로세스 튜브(11)의 하단이 개구된다. 처리된 기판(1)은 보트(31)에 지지된 상태에서 프로세스 튜브(11)의 하단으로부터 프로세스 튜브(11)의 외부로 반출된다(보트 언로드). 처리된 기판(1)은 보트(31)로부터 취출된다(웨이퍼 디스차지).
(3) 본 실시 형태에 따른 효과
본 실시 형태에 따르면, 이하에 나타내는 하나 이상의 효과를 얻을 수 있다.
(a) 프로세스 중에서도 온도 센서를 웨이퍼에 가깝게 할 수 있기 때문에, 웨이퍼의 온도를 정밀도 좋게 검출할 수 있다.
(b) 중심의 온도에 비해 (승온 및 강온 등) 온도 변동에 대한 추종성이 좋은 웨이퍼 단부의 온도를 검출할 수 있다.
(c) 보트에 편입된 온도 센서에 의해 검출되는 온도(웨이퍼 단부의 온도)를 제어하는 것에 의해서, 승온 시의 오버슈트를 억제할 수 있고, 강온 시의 온도 안정화를 기대할 수 있다.
(d) 프로세스 중에서도 온도 센서를 웨이퍼에 가깝게 한 상태에서 온도를 제어할 수 있기 때문에, 단시간에 웨이퍼의 온도를 목표 온도로 안정시킬 수 있다.
(e) 프로세스의 온도에 대한 영향을 보다 정확하게 파악하는 것이 가능해지는 것에 의해서, 웨이퍼 열 처리시에서의 온도를 보다 정확하게 제어하는 것이 가능해져서, 프로세스의 제어 정밀도를 향상시키는 것이 가능해진다.
(f) 저온 영역에서 웨이퍼의 온도를 보다 정확하고 반응성 좋게 제어할 수 있다. 이에 의해, 보트 업(up)시나 승강 시의 온도 회복 시간의 단축을 기대할 수 있다. 이에 의해, 스루풋 향상, 웨이퍼 매당 처리 에너지 삭감(에너지 절약)이 가능해진다.
이상, 본 개시의 실시 형태를 구체적으로 설명했다. 그러나, 본 개시는 상기 실시 형태에 한정되지 않고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변경이 가능하다.
보트의 지지부의 구성은, 종래와 같이 지주에 홈(지지부)을 각설(刻設)하고, 홈(지지부)에 기판을 탑재하는 구성이어도 좋다. 또한 기판의 단부를 지지하는 지지부의 형상에 관계없이, 홈에 원통형(예를 들어, C링)의 지지부를 부착한 형상이어도 좋다.
또한 상기 실시 형태에서는 막을 형성하는 예를 설명했지만, 막종은 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 실리콘 산화막(SiO막), 금속 산화막 등의 산화막 등의 각종 막종에 적용할 수 있다.
또한 성막 처리에는, 예컨대 CVD, PVD, 산화막, 질화막 또는 그 양방(兩方)을 형성하는 처리, 금속을 포함하는 막을 형성하는 처리 등이 포함된다. 또한 어닐링 처리, 산화 처리, 질화 처리, 확산 처리 등의 처리도 가능하다.
또한 전술한 실시 형태에서는 기판 처리 장치에 대해서 설명했지만, 반도체 제조 장치 전반에 적용할 수 있다. 또한 반도체 제조 장치에 한정되지 않고, LCD(Liquid, Crystal Display) 장치와 같은 유리 기판을 처리하는 장치에도 적용할 수 있다.
31: 보트(지지구)
34: 지주(직립부)
35: 지지부
211: 온도 센서

Claims (18)

  1. 기판을 지지하는 복수의 지지부;
    내부에 제1 공간이 형성되어 있는 적어도 하나의 직립부; 및
    상기 제1 공간에 설치되고 상기 기판의 온도를 측정하는 측온부를 포함하는 온도 센서
    를 포함하는 지지구로서,
    상기 지지부 중 적어도 하나는, 내부에 상기 제1 공간과 연통하는 제2 공간이 형성되고, 상기 측온부를 상기 제2 공간에 설치 가능하게 구성되는 지지구.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 측온부는 상기 기판의 단부를 측정 가능한 위치에 배치되는 지지구.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 지지부는, 상기 기판을 지지하는 제1 면과, 상기 측온부가 설치되는 상기 제2 공간에 대면(面)하는 제2 면을 구비하는 지지구.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 면은 상기 기판을 처리하는 처리 공간에 대면하고, 상기 제2 면은 상기 처리 공간으로부터 격리된 상기 제2 공간에 대면하는 지지구.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 측온부는 상기 지지부의 제 2면에 근접하도록 배치되는 지지구.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 지지부는 내부에 상기 측온부가 배치되는지 여부에 따라 교체 가능한 구성으로 되어 있는 지지구.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 기판을 지지하는 상기 지지부는 상기 직립부에 평행한 방향으로 복수 설치되고,
    상기 지지부 사이의 폭은 내부에 상기 측온부가 배치되는지 여부에 관계없이 균등하게 되도록 구성되는 지지구.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 온도 센서는, 적어도 상기 직립부 내에서, 상기 측온부를 구성하는 소선을 덮는 본체부를 더 구비하고,
    상기 본체부는 복수로 분할되도록 설치되고, 상기 직립부로부터 상기 지지부로의 굽힘을 실현하는 것이 가능하도록 구성되는 지지구.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 온도 센서는, 적어도 상기 직립부 내에서, 상기 측온부를 구성하는 소선을 덮는 본체부를 더 구비하고,
    상기 지지부 부근의 상기 본체부로부터 상기 측온부로 덮인 상기 소선을 취출하도록 구성되는 지지구.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 측온부는 상기 본체부에 복수 설치되는 지지구.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 온도 센서는 상기 직립부마다 설치되는 지지구.
  12. 기판을 지지하는 복수의 지지부를 구비하고, 내부에 제1 공간이 형성되어 있는 적어도 하나의 직립부에, 상기 제1 공간에 설치되고 상기 기판의 온도를 측정하는 측온부를 포함하는 온도 센서를 포함하는 지지구로서, 상기 지지부 중 적어도 하나는, 내부에 상기 제1 공간과 연통하는 제2 공간이 형성되고, 상기 측온부를 상기 제2 공간에 설치 가능하게 구성되는 지지구
    를 구비하는 기판 처리 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 지지구를 회전시키는 회전 기구를 더 구비하고,
    상기 회전 기구는 상기 지지구를 회전시킬 때 상기 기판을 회전시키도록 구성되는 기판 처리 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 온도 센서는, 상기 측온부를 구성하는 소선을 피복하는 본체부와, 상기 본체부를 포함하는 포함부를 적어도 구비하고,
    상기 지지구의 하단부에는 상기 포함부를 가이드하는 통부가 설치되는 기판 처리 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 회전 기구의 하부에 설치되고, 상기 기판과 마찬가지로 회전하도록 구성된 송신기를 더 구비하고,
    상기 송신기는 입력된 신호를 디지털 변환하도록 구성되는 기판 처리 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 송신기로부터 출력된 신호를 수신하는 수신기; 및
    상기 수신기에 접속된 컨트롤러
    를 더 포함하고,
    상기 수신기는 상기 송신기가 무선으로 상기 수신기로 출력한 디지털 신호를 수신하고, 수신한 상기 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 상기 컨트롤러에 출력하는 기판 처리 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    처리실; 및
    상기 처리실과 인접하는 이재실
    을 더 구비하고,
    상기 수신기는 상기 처리실과 상기 이재실의 경계에 설치된 상기 송신기로부터 멀어진 상기 이재실의 내벽에 설치되는 기판 처리 장치.
  18. 기판을 지지하는 복수의 지지부를 구비하고, 내부에 제1 공간이 형성되어 있는 적어도 하나의 직립부에, 상기 제1 공간에 설치되고 상기 기판의 온도를 측정하는 측온부를 포함하는 온도 센서를 포함하는 지지구로서, 상기 지지부 중 적어도 하나는, 내부에 상기 제1 공간과 연통하는 제2 공간이 형성되고, 상기 측온부를 상기 제2 공간에 설치 가능하게 구성되는 지지구에 의해 상기 기판을 지지하는 공정; 및
    상기 온도 센서에서 검출되는 온도에 기초하여 상기 기판이 존재하는 처리 공간의 온도를 제어하면서, 상기 기판을 처리하는 공정
    을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
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