JP2002313730A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】前記基板載置台の面内温度分布の均一性の向上
を図り、基板の均一加熱を向上し、基板反りを抑制し、
基板処理品質の向上を図る。 【解決手段】基板を基板載置台４を介してヒータにより
加熱する基板処理装置に於いて、前記ヒータが分割さ
れ、該各ヒータの分割部分６，７，８を独立して昇降可
能とし、該各ヒータの分割部分により加熱される部分の
温度を検出する温度検出器１１，１２，１３をそれぞれ
設け、該温度検出器の検出結果に基づき前記ヒータの分
割部分を前記基板載置台に近接離反させる様構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はシリコンウェーハ等
の基板に薄膜を生成し、或は不純物の拡散、エッチング
等を行う基板処理装置、特に基板を処理する反応室での
ウェーハの加熱に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４、図５に於いて、基板処理装置の概
略を説明する。

【０００３】気密容器１内には反応室２が形成され、該
反応室２の天井面には反応ガス供給部３が設けられ、該
反応ガス供給部３に対向して基板載置台を兼ねるサセプ
タ４が設けられている。該サセプタ４の下方には加熱部
５が設けられている。

【０００４】該加熱部５には同心円状に分割されたヒー
タ６、ヒータ７、ヒータ８が設けられ、該各ヒータ６，
７，８は独立して発熱量が制御される様に個々に温度制
御可能となっている。

【０００５】前記サセプタ４の上に基板９が載置され、
前記加熱部５により前記サセプタ４を介して前記基板９
が加熱される。又前記反応ガス供給部３より反応ガスが
供給され、熱化学反応により前記基板９に所要の膜が生
成される等基板処理が成される。

【０００６】基板処理の品質は温度が重要な要因となっ
ているので、前記基板９は温度分布が均一となる様前記
サセプタ４の加熱が制御されている。該サセプタ４の温
度制御は前記ヒータ６、ヒータ７、ヒータ８を独立して
温度制御することで前記サセプタ４の基板載置面内での
ゾーン温度コントロールが成されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】然し乍ら、上記基板９
の加熱に於いて、前記サセプタ４の周辺部には熱源がな
い為、該サセプタ４周辺部からの放熱が大きい。この
為、前記基板９周縁部は中央部より温度が低いという傾
向があった。

【０００８】上記した様に、前記加熱部５は同心円状に
分割され、前記ヒータ６、ヒータ７、ヒータ８を独立し
て温度制御し、前記サセプタ４の基板載置面内でのゾー
ン温度コントロールを行っているが、発熱量の制御のみ
では微妙な温度コントロールは難しく、基板面内での充
分に均一な温度分布は得られていない。

【０００９】更に、基板の加熱に不均一を生じると基板
に反りを生じ、反りは基板とサセプタ４との密着性を損
い、更に加熱の不均一を招き基板の温度分布を悪化させ
るという問題を有していた。

【００１０】本発明は斯かる実情に鑑み、サセプタの面
内温度分布の均一性の向上を図り、基板処理品質の一層
の向上を図るものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、基板を基板載
置台を介してヒータにより加熱する基板処理装置に於い
て、前記ヒータが分割され、該各ヒータの分割部分を独
立して昇降可能とし、該各ヒータの分割部分により加熱
される部分の温度を検出する温度検出器をそれぞれ設
け、該温度検出器の検出結果に基づき前記ヒータの分割
部分を前記基板載置台に近接離反させる様構成した基板
処理装置に係るものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態を説明する。

【００１３】図１於いて、概略を説明する。尚、図１
中、図４中で示したものと同等のものには同符号を付し
ている。

【００１４】気密容器１の内部には反応室２が形成さ
れ、該反応室２の天井面には反応ガス供給部３が設けら
れ、該反応ガス供給部３に対向してサセプタ４がサセプ
タ支持部１４を介して固定台１５に設けられている。該
サセプタ４の下方には加熱部５が設けられている。

【００１５】該加熱部５は同心円状に分割されたヒータ
６，７，８を具備し、該各ヒータ６，７，８は独立して
昇降可能となっている。又、前記サセプタ４の上方、前
記ヒータ６、ヒータ７、ヒータ８の位置に対応させ、非
接触式の温度検出器１１，１２，１３が設けられてい
る。非接触の温度検出器としては、赤外線を検知する温
度検出器等が挙げられる。図示では温度検出器は３個示
しているが、４個以上であっても勿論よく、例えば前記
ヒータ６，７，８の位置に対応した円周上に各複数個設
ける等しても良い。

【００１６】図２に於いて、前記加熱部５の昇降機構の
概略について説明する。

【００１７】前記固定台１５に中央昇降基板１６が昇降
可能に設けられ、前記固定台１５には昇降スクリュー１
７が固定して設けられ、前記中央昇降基板１６には回転
自在にナット（図示せず）が設けられ、該ナットは前記
昇降スクリュー１７に螺合し、前記ナットを回転駆動す
るモータ１８が前記中央昇降基板１６に設けられてい
る。

【００１８】同様に、中間昇降基板２０が前記固定台１
５に昇降可能に設けられ、該固定台１５には昇降スクリ
ュー２１が固定して設けられ、前記中間昇降基板２０に
は回転自在にナット（図示せず）が設けられ、該ナット
は前記昇降スクリュー２１に螺合し、前記ナットを回転
駆動するモータ２２が前記中間昇降基板２０に設けられ
ている。

【００１９】又、外周昇降基板２３が前記固定台１５に
昇降可能に設けられ、前記固定台１５には昇降スクリュ
ー２４が固定して設けられ、前記外周昇降基板２３には
回転自在にナット（図示せず）が設けられ、該ナットは
前記昇降スクリュー２４に螺合し、前記ナットを回転駆
動するモータ２５が前記外周昇降基板２３に設けられて
いる。

【００２０】前記中央昇降基板１６にはヒータ支持支柱
２７が立設され、該ヒータ支持支柱２７は前記固定台１
５を遊貫している。前記ヒータ支持支柱２７の上端に円
盤状の中央ヒータ固定台２８が固定され、前記ヒータ支
持支柱２７の固定台１５貫通部はベローズ２９により気
密とされている。前記中央ヒータ固定台２８には前記ヒ
ータ６が支持されている。

【００２１】前記中間昇降基板２０にはヒータ支持支柱
３１が立設され、該ヒータ支持支柱３１は前記固定台１
５を遊貫している。前記ヒータ支持支柱３１の上端にド
ーナツ状の中間ヒータ固定台３２が固定され、前記ヒー
タ支持支柱３１の固定台１５貫通部はベローズ３３によ
り気密とされている。前記中間ヒータ固定台３２には前
記ヒータ７が支持されている。

【００２２】同様に、前記外周昇降基板２３にはヒータ
支持支柱３４が立設され、該ヒータ支持支柱３４は前記
固定台１５を遊貫している。前記ヒータ支持支柱３４の
上端にドーナツ状の外周ヒータ固定台３５が固定され、
前記ヒータ支持支柱３４の固定台１５貫通部はベローズ
３６により気密とされている。前記外周ヒータ固定台３
５には前記ヒータ８が支持されている。

【００２３】前記ヒータ６，７，８はそれぞれ独立して
温度制御されている。

【００２４】前記モータ１８を駆動することで、図示し
ない前記ナットが回転し、前記昇降スクリュー１７を介
して前記中央昇降基板１６が昇降し、同時に前記ヒータ
支持支柱２７、中央ヒータ固定台２８を介して前記ヒー
タ６が昇降、即ち該ヒータ６が前記サセプタ４に対して
近接離反する。

【００２５】同様に、前記モータ２２を駆動すること
で、図示しない前記ナットが回転し、前記昇降スクリュ
ー２１を介して前記中間昇降基板２０が昇降し、前記ヒ
ータ支持支柱３１、中間ヒータ固定台３２を介して前記
ヒータ７が昇降、即ち該ヒータ７が前記サセプタ４に近
接離反する。

【００２６】前記モータ２５を駆動することで、図示し
ない前記ナットが回転し、前記昇降スクリュー２４を介
して前記外周昇降基板２３が昇降し、前記ヒータ支持支
柱３４、外周ヒータ固定台３５を介して前記ヒータ８が
昇降、即ち該ヒータ８が前記サセプタ４に近接離反す
る。

【００２７】前記ヒータ６，７，８が前記サセプタ４に
近接離反することで、前記サセプタ４のヒータ６，７，
８に対向する部分の受熱量が変化する。従って、該ヒー
タ６，７，８を個々に昇降することで更に微妙なゾーン
温度コントロールが可能となる。

【００２８】尚、温度制御を容易にする為、該ヒータ
６，７，８のレベルを同一とした状態での発熱量の制御
によるゾーン温度コントロールを行い、更に該ヒータ
６，７，８の昇降により、精密な温度制御を行う。

【００２９】図３により、該ヒータ６，７，８の昇降に
よる温度制御系の概略を説明する。

【００３０】ＣＰＵ等からなる制御部４０にはハードデ
ィスク等の記憶部４１が接続されている。該記憶部４１
にはヒータ６，７，８の昇降制御プログラム等が記憶さ
れると共に該ヒータ６，７，８とサセプタ４との距離と
受熱量の関係、前記ヒータ６，７，８とサセプタ４との
距離変化と受熱量の変化の関係等が実験等により求めら
れ制御データとして記憶されている。

【００３１】更に、基板に反りが発生すると、該基板と
前記サセプタ４が密着して正常に加熱されている場合と
は温度分布のパターンが異なる。或は、温度変化が短期
的に変化する等、経時的変化が異なってくるので、温度
分布のパターン、経時的変化のパターン等を基板反り発
生の判断データとして前記記憶部４１に記憶しておく。

【００３２】前記制御部４０には前記温度検出器１１，
１２，１３で検出された温度が入力され、該検出結果に
基づき、温度分布等、経時的変化が演算される。又、温
度分布等、経時的変化が演算されることで、前記判断デ
ータとの比較で基板に反りが発生しているかどうか等の
判断も行われる。

【００３３】前記制御部４０からの制御信号はモータ駆
動制御部４２，４３，４４に入力され、該モータ駆動制
御部４２，４３，４４は制御信号に従い、前記モータ１
８，２２，２５を駆動する。該モータ１８，２２，２５
の回転量、即ち前記ヒータ６，７，８の昇降量はエンコ
ーダ４５，４６，４７により検出され、検出結果は前記
モータ駆動制御部４２，４３，４４にフィードバックさ
れる。尚、前記ヒータ６，７，８の昇降量の検出は前記
中央昇降基板１６、中間昇降基板２０、外周昇降基板２
３の昇降量をリニアエンコーダ等により直接検出しても
よい。

【００３４】前記温度検出器１１，１２，１３の温度検
出結果が、前記制御部４０に入力され、該制御部４０で
温度検出結果と判断データ等とが比較演算され、温度分
布、基板に反りの発生があると判断された場合、温度分
布の状態、基板の反りの状態から、前記制御データを基
にどのヒータ６，７，８をどの程度昇降させるかが判断
され、前記制御部４０は演算結果を基に制御信号を前記
モータ駆動制御部４２，４３，４４に入力する。

【００３５】該モータ駆動制御部４２，４３，４４は前
記モータ１８，２２，２５を個々に制御信号に基づく量
だけ駆動し、所定量前記ヒータ６，７，８を昇降させ
る。例えば、ヒータ６が所定量上昇したかは、前記エン
コーダ４５により検出され、検出結果は前記モータ駆動
制御部４２にフィードバックされ、該モータ駆動制御部
４２に於いて、昇降量が確認される。昇降量が制御量に
一致していれば、前記モータ１８の駆動が停止され、一
致していなければ更に昇降量が修正される。

【００３６】而して、前記ヒータ６が上昇されれば、該
ヒータ６と前記サセプタ４との距離が近くなり、該サセ
プタ４のヒータ６対峙部分から受ける熱量が多くなり、
前記サセプタ４のヒータ６対峙部分の温度が上昇する。
又、前記ヒータ６が降下すると、前記サセプタ４のヒー
タ６対峙部分から受ける熱量が少なくなり、前記サセプ
タ４のヒータ６対峙部分の温度が下降する。

【００３７】即ち、前記ヒータ６，７，８を独立して昇
降させることで、微妙なゾーン温度コントロールが可能
となる。尚、前述した様に、該ヒータ６，７，８の昇降
動作時にはヒータの温度は一定に制御する。

【００３８】次に、該ヒータ６，７，８それぞれが独立
して昇降する動作を加熱作動に加えることで、種々の加
熱態様が実現できる。

【００３９】例えば、中心部の前記ヒータ６を降下させ
て、周辺部のみ加熱しておき、所定温度迄加熱したら、
前記ヒータ６を一気に上昇させ、瞬時に全体加熱に移行
することも可能である。この場合、加熱初期は、前記サ
セプタ４の中央部が低温となっており、前記ヒータ６を
上昇させ全体加熱を行った場合に、周辺部が低温となる
ことと相殺され、全体の温度分布が均一となる。

【００４０】尚、上記温度検出器１１，１２，１３の検
出結果に基づき前記ヒータ６，７，８の発熱量を制御す
るゾーン温度コントロール行ってもよいことは勿論であ
る。更に、該ヒータ６，７，８の昇降制御と、温度制御
とを併用してもよいことも言う迄もない。

【００４１】

【発明の効果】本発明は、基板を基板載置台を介してヒ
ータにより加熱する基板処理装置に於いて、前記ヒータ
が分割され、該各ヒータの分割部分を独立して昇降可能
とし、該各ヒータの分割部分により加熱される部分の温
度を検出する温度検出器をそれぞれ設け、該温度検出器
の検出結果に基づき前記ヒータの分割部分を前記基板載
置台に近接離反させる様構成したので、基板の加熱温度
分布を均一化でき、又加熱時の基板の反りの発生を抑制
でき、基板成膜時の膜厚の均一性の向上を図ることがで
きるという優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す概略断面図である。

【図２】該実施の形態に於けるヒータ昇降機構部の説明
図である。

【図３】該実施の形態に於ける制御ブロック図である。

【図４】従来例の概略断面図である。

【図５】該従来例の加熱部の平面図である。

【符号の説明】

１ 気密容器 ２ 反応室 ４ サセプタ ５ 加熱部 ６ ヒータ ７ ヒータ ８ ヒータ ９ 基板 １６ 中央昇降基板 １７ 昇降スクリュー １８ モータ ２０ 中間昇降基板 ２１ 昇降スクリュー ２３ 外周昇降基板 ２２ モータ ２４ 昇降スクリュー ２５ モータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K030 CA04 CA12 GA02 JA10 KA24 KA39 5F045 AA03 AF03 DP03 EK22 EK23 GB05

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板を基板載置台を介してヒータにより
   加熱する基板処理装置に於いて、前記ヒータが分割さ
   れ、該各ヒータの分割部分を独立して昇降可能とし、該
   各ヒータの分割部分により加熱される部分の温度を検出
   する温度検出器をそれぞれ設け、該温度検出器の検出結
   果に基づき前記ヒータの分割部分を前記基板載置台に近
   接離反させる様構成したことを特徴とする基板処理装
   置。