JP2004071794A

JP2004071794A - 基板処理装置

Info

Publication number: JP2004071794A
Application number: JP2002228489A
Authority: JP
Inventors: Mitsunori Ishizaka; 石坂　光範; Katsunao Kasatsugu; 笠次　克尚; Shigeru Honda; 本田　繁
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2002-08-06
Filing date: 2002-08-06
Publication date: 2004-03-04

Abstract

【課題】回転する基板支持体に、非接触で温度を検出する温度検出手段において、校正に必要な作業時間を短縮することのできる基板処理装置を提供する。
【解決手段】基板３２を支持する基板支持体３８と、この基板支持体３８の温度を非接触で検出する第１の温度検出手段４４ａ，４４ｂと、この第１の温度検出手段４４ａ，４４ｂの校正のために、前記基板支持体に接触して温度を検出する第２の温度検出手段４６ａ，４６ｂとを有する。基板支持体３８が静止しているときに、第２の温度検出手段４６ａ，４６ｂにより第１の温度検出手段４４ａ，４４ｂの校正を行う。
【選択図】　　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置（半導体デバイス）を製造するための基板処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置を製造するには、基板（ウェハ）に対して様々な処理装置が用いられ、その一つとしてＣＶＤ装置がある。図３には、従来の枚葉熱ＣＶＤ装置が示されている。
サセプタ１上に保持された基板２はサセプタ１の下部に設置されたヒータ３によって加熱され、基板２の上方にあるガス導入口４から導入された処理用ガスがシャワーヘッド５を介して基板２上に供給され成膜される。基板２の外周部には、サセプタ１と基板２裏面への成膜を防止するためのカバーリング６が設置されており、サセプタ１とカバーリング６の間からはＮ２などのパージガスを導入する。
【０００３】基板２を加熱する際、サセプタ１を一定温度に保つようにヒータ３の加熱温度を制御する。ヒータ３の加熱温度を制御するには、温度を検出してフィードバックする。また、基板２面内での膜厚均一性を向上させるため、サセプタ１を成膜中に回転させる。成膜中において、サセプタ１に接触させる温度検出手段ではノイズなどにより温度を正確に検出することは難しい。よって、サセプタ１とは非接触に設けられた例えば２つの放射温度計７ａ、７ｂによりサセプタ１の温度を測定していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、サセプタ１を保守などで取りはずした場合、サセプタ１と放射温度計７ａ、７ｂとの距離が変化するなどして測定環境が変化する。このため放射温度計７ａ、７ｂで検出した温度と、サセプタ１の各々の位置での実際の温度とにずれが生じてしまい、ヒータ３の出力制御に影響を及ぼすおそれがある。
【０００５】その結果、基板２の温度が目標からずれてしまい、成膜速度が変化して所望の膜厚が得られなくなる原因になる。そのため、放射温度計７ａ、７ｂの校正が必要となる。校正には実際の温度を測定する必要があるため、保守後に例えば熱電対を、サセプタ１に設けた穴に挿入し固定するなどして測定することが考えられる。
【０００６】しかしながら、校正する度に取り付けおよび取り外しが必要となっており、放射温度計の校正に時間を要する原因になる。
【０００７】そこで、本発明は、基板処理装置の保守時における従来の上記問題点を解消し、温度検出手段の校正に必要な時間を短縮することのできる基板処理装置を提供することを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の特徴とするところは、基板が支持された状態で、加熱手段により加熱して、前記基板に所望の処理を行なう基板処理装置であって、前記基板を支持する基板支持体と、この基板支持体の温度を非接触で検出する第１の温度検出手段と、この第１の温度検出手段の校正のために、前記基板支持体に接触して温度を検出する第２の温度検出手段とを有する基板処理装置にある。
【０００９】したがって、基板支持体の温度を非接触で検出する第１の温度検出手段を、基板支持体の温度を接触して検出する第２の温度検出手段により校正するので、保守時等の場合に改めて校正するための手段を設ける必要がなく、容易に校正することができる。
【００１０】ここで、第１の温度検出手段には、例えば放射温度計を用いることができる。また、第２の温度検出手段には熱電対を用いることができる。放射温度計の校正時に基板支持体が静止し、この静止している基板支持体に熱電対が接触して基板支持体の温度を検出することによりノイズ等の発生がなく外乱による測定誤差を小さくできる。
【００１１】また、第１の温度検出手段および第２の温度検出手段は、各々一つでも測定できるが、複数個使用し、複数の場所での基板支持体の温度により加熱手段の出力を制御することもできる。
【００１２】第２の温度検出手段は、校正時のみ基板支持体に接触し、処理時には基板支持体から非接触の位置まで退避させることもできる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１および図２において、本発明の実施形態が示されている。
基板処理装置１０は、例えば枚葉熱ＣＶＤ装置であり、装置本体１２を有し、この装置本体１２内には反応室１４とヒータユニット収容室１６が形成されている。装置本体１２の上部には、蓋体１８が固定され、ガス供給室２０が形成されている。蓋体１８の中央にはガス導入口２２が形成され、このガス導入口２２がガス供給室２０に接続されている。ガス供給室２０には、ガス導入口２２が設けられている。ガス供給室２０の下部には、多数の連通孔２４が形成されたシャワーヘッド２６が設けられている。処理用ガスは、ガス導入口２２より導入され、ガス供給室２０およびシャワーヘッド２６を通って反応室１４へ供給されるようになっている。
【００１４】また、装置本体１２には、搬送口２８と排気口３０が左右に形成されている。搬送口２８は、基板３２を図示しない基板搬送手段によりヒータユニット収納室１６に搬送する際に開閉する。排気口３０は、反応室１４内の処理用ガスを排気する。
【００１５】ヒータユニット収納室１６内には、ヒータユニット３４が昇降可能に配置されている。また、カバーリング３６は、ヒータユニット３４が基板３２を支持して上昇した際に、基板３２の周りのヒータユニット３４を覆うように装置本体１２に固定されている。
【００１６】ヒータユニット３４は、基板３２を保持するサセプタ３８と、サセプタ３８を保持するユニット本体４０と、サセプタ３８を加熱するヒータ４２とを有する。
【００１７】ユニット本体４０は、上部がフランジ状に広げられサセプタ３８の外周を下方から保持している。ユニット本体４０は、サセプタ３８を回転させるため、装置本体１２の下部に固定されている例えば真空隔壁モータからなるモータ４８によって回転させる。ヒータ４２は、サセプタ３８の下方でサセプタ３８に平行でわずかな空間を隔てて配置されている。
【００１８】また、ヒータユニット３４は、第１の温度検出手段と、第２の温度検出手段とを有する。第１の温度検出手段は、例えば２つの放射温度計４４ａ、４４ｂから構成される。第２の温度検出手段は、例えば２つの熱電対４６ａ、４６ｂから構成される。
第１の放射温度計４４ａは、装置本体１２に下方部分で固定されており、ヒータユニット３４の中心付近で装置本体１２の下方からヒータ４２を貫通してヒータ４２から突出し、この第１の放射温度計４４ａの上端がサセプタ３８の中心付近に向けて、サセプタ３８の底面にサセプタ３８とは非接触で配置されている。
【００１９】第２の放射温度計４４ｂは、装置本体１２に下方部分で固定されており、装置本体１２の下方から上方に伸び、ユニット本体４０の形状に応じて曲げられ、ヒータ４２の中心と外周との間でヒータ４２を貫通してヒータ４２から突出し、この第２の放射温度計４４ｂの上端がサセプタ３８の中心と外周との間に向けて、サセプタ３８の底面にサセプタ３８とは非接触で配置されている。
【００２０】このように、基板３２表面の温度は、複数の放射温度計を用いることにより、サセプタ３８において複数の位置でサセプタ３８の温度を検出することができるため、放射温度計が１つの場合よりも均一になるように制御することができる。
【００２１】第１の熱電対４６ａは、装置本体１２に下方部分で固定されており、装置本体１２の下方から上方に伸び、ユニット本体４０の形状に応じて曲げられ、かつヒータ４２をコの字に迂回して第１の放射温度計４４ａがサセプタ３８の温度を検出するサセプタ３８の底面近傍でサセプタ３８に接触するよう配置されている。
【００２２】第２の熱電対４６ｂは、装置本体１２に下方部分で固定されており、装置本体１２の下方から上方に伸び、ユニット本体４０の形状に応じて曲げられ、かつヒータ４２をコの字に迂回して第２の放射温度計４４ｂがサセプタ３８の温度を検出するサセプタ３８の底面近傍でサセプタ３８に接触するよう配置されている。
【００２３】このように、熱電対４６ａ、４６ｂは、放射温度計４４ａ、４４ｂがサセプタ３８の温度を検出するサセプタ３８の底面のそれぞれの近傍に接触することにより、各々の場所での正確なサセプタ３８の温度を検出することができ、放射温度計４４ａ、４４ｂの校正を正確に行なうことができる。
【００２４】次に上記実施形態における基板３２の処理方法について説明する。サセプタ３８は、基板３２をヒータユニット収納室１６に搬送する前に、基板３２が所定の処理温度となるようにヒータ４２によって加熱しておく。処理室１４は、内部の圧力を所定の圧力とするため、ガス導入口２２よりＮ_２などの不活性ガスを導入し調整する。次に、サセプタ３８を搬送口２８の位置まで移動させる。基板３２は、搬送口２８を介して図示しない基板搬送手段によりサセプタ３８に載せられる。この基板３２は、ヒータ４２により加熱された後、処理室１４の成膜処理を行なう位置までヒータユニット３４により移動される。不活性ガスは、成膜処理を行なうために、ガス導入口２２より処理用ガスに切り替えられる。処理用ガスは、ガス供給室２０およびシャワーヘッド２６を介し、反応室１４に均一に導入され、反応室１４において基板３２表面で膜を形成する。
【００２５】基板３２は、サセプタ３８が一定温度に保たれるように、ヒータ４２の出力を図示しない制御装置により制御することによって加熱される。ところが、基板３２は、成膜処理時において、膜厚均一性を向上させるためにヒータユニット３４により回転させられる。よって、サセプタ３８の温度は、サセプタ３８に接触して検出することができないため放射温度計４４ａ、４４ｂを用いてサセプタ３８の温度を検出し、図示しない制御装置によりヒータ４２の出力を制御している。
【００２６】処理用ガスは、成膜終了後再びガス導入口２２から不活性ガスを導入し、排気口３０より排気される。ヒータユニット３４は、搬送口２８まで移動し、搬送口２８を介して図示しない基板搬送手段により基板３２を払い出す。
【００２７】次に、放射温度計４４ａ、４４ｂの校正方法について説明する。
校正は、サセプタ３８あるいは放射温度計４４ａ、４４ｂを取り外すなどして保守を行なった場合に行なう。
保守完了後、サセプタ３８あるいは放射温度計４４ａ、４４ｂは、ヒータユニット収容室１６内の所定の位置に配置される。
【００２８】放射温度計４４ａ、４４ｂは、サセプタ３８を静止させた状態において、熱電対４６ａ、４６ｂにより検出されたサセプタ３８の温度を基準にし、放射温度計４４ａ、４４ｂの指示するサセプタ３８の温度がその基準と等しくなるように放射温度計４４ａ、４４ｂの設定を変更することで校正される。熱電対４６ａ、４６ｂは、サセプタ３８が静止している場合、サセプタ３８との接触においてノイズ等の要因にならないため校正が容易である。熱電対４６ａ、４６ｂは、精度良くサセプタ３８の温度を検出することができるため、校正の精度をあげることができる。
【００２９】また、熱電対４６ａ、４６ｂは、処理時において放射温度計４４ａ、４４ｂの校正のためや、ヒータ４２の制御用としては用いないためサセプタ３８に接触させておくことができる。
【００３０】以上のように、本発明では、放射温度計４４ａ、４４ｂを校正するため、熱電対４６ａ、４６ｂをあらかじめサセプタ３８に接触するように取り付けておき、校正した後に熱電対４６ａ、４６ｂを取り外すことなく処理を開始することができる。校正はサセプタ３８が静止している時に行なうので、熱電対４６ａ、４６ｂがサセプタ３８に接触していることによるノイズも発生しないため、校正時の外乱は小さい。よって、校正作業をより短時間で効率よく行うことができる。
【００３１】なお、上記実施形態においては、基板処理装置として枚葉熱ＣＶＤ装置について述べているが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の加熱方法、例えば輻射加熱と抵抗加熱との複合加熱の場合等、他のチャンバ方式、例えばバッチ式の場合等にも適用できる。また、上記実施形態でサセプタ３８に非接触の放射温度計および接触する熱電対は、夫々２つとしているが、必要なヒータ４２の制御に応じて、１つであってもよいし、３つ以上とすることもできる。
第２の温度検出手段は、第２の温度検出手段が固定されている装置本体１２の下方部分において、第２の温度検出手段が上下にわずかに動く機構等をもたせることにより、第１の温度検出手段の校正時のみ静止している基板支持体に接触し、基板３２の処理時には回転している基板支持体から非接触の位置まで退避させることもできる。このことにより、第２の温度検出手段は、基板３２の処理時において、回転する基板支持体による摩耗を防ぐこともできる。
また、第２の温度検出手段は、基板３２の処理時には（すなわちサセプタ３８の回転時）、サセプタ３８に非接触な状態で配置させておき、第１の温度検出手段の校正時においては、ヒータユニット３４を移動（下降）させて、第２の温度検出手段とサセプタ３８とを接触させた状態として校正を行なっても良い。
【００３２】以上のように、本発明は、特許請求の範囲に記載した事項を特徴とするが、さらに次のような実施形態が含まれる。
（１）前記基板支持体は、基板処理中に回転し、校正時には静止しており、この基板支持体の静止中に前記第２の温度検出手段による前記第１の温度検出手段の校正を行なうようにしたことを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
【００３３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、処理時に非接触で基板の温度を検出する温度検出手段の校正作業を容易にかつ短時間で実施することのできるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る基板処理装置の断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るユニット本体４０の内部を、サセプタ３８下部において上側から見た図である。
【図３】従来の枚葉熱ＣＶＤ装置の断面図である。
【符号の説明】
１　　　サセプタ
２　　　基板
３　　　ヒータ
７ａ　　第１の放射温度計
７ｂ　　第２の放射温度計
１０　　基板処理装置
１４　　反応室
２２　　ガス導入口
３２　　基板
３４　　ヒータユニット
３８　　サセプタ
４２　　ヒータ
４４ａ　第１の放射温度計
４４ｂ　第２の放射温度計
４６ａ　第１の熱電対
４６ｂ　第２の熱電対
４８　　モータ

Claims

基板が支持された状態で、加熱手段により加熱して、前記基板に所望の処理を行なう基板処理装置であって、前記基板を支持する基板支持体と、この基板支持体の温度を非接触で検出する第１の温度検出手段と、この第１の温度検出手段の校正のために、前記基板支持体に接触して温度を検出する第２の温度検出手段とを有することを特徴とする基板処理装置。