JP2004111630A

JP2004111630A - 基板処理装置および半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP2004111630A
Application number: JP2002271727A
Authority: JP
Inventors: Sadayoshi Horii; 堀井　貞義; Hironobu Miya; 宮　博信; Masayuki Asai; 浅井　優幸
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2002-09-18
Filing date: 2002-09-18
Publication date: 2004-04-08

Abstract

【課題】Ｓｉウェハ等の基板の処理の均一性のために、基板を支持する支持体を回転させる機構をもつ基板処理装置において、加熱された回転する支持体の温度を安定的に正確に測定することができる基板処理装置および半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】サセプタ４が回転する場合に熱電対２１を使用するために、サセプタ４上の熱電対温度測定点７から熱電対電圧差測定点８までは、回転個所に設置し、測定した電圧差を変換器９において電気的信号に変換し、その電気的信号を電磁誘導や、電波および光などの電磁波の形で、非回転部分に存在する受信部１０に伝える。　伝えられた電気的信号は制御部１１に伝えられ、制御部１１はこの温度情報を元に、ヒータ５に投入する電力を制御する。なお、ヒータ５は回転はしない。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板処理装置および半導体装置の製造方法に関し、特に、半導体製造工程に用いる基板処理装置および半導体装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体製造処理システムにおいて、Ｓｉウェハの加熱機構は回転することがなかったが、Ｓｉウェハ温度の面内での不均一さ、あるいは、ガスの流れの不均一さにより膜厚が不均一になるのを避けるために、ヒータは固定されていても、そのヒータからの熱をＳｉウェハに伝えるサセプタが回転する機構が採用されている。この場合、回転するサセプタの温度は、熱電対（ＴＣ）により測定することができない。ＴＣは２種類の金属線の端点を接合し、接合点を温度測定点に設置し、そこから離れた常温で保持されている場所に２種類の金属線の端点を設置し、それぞれの端点の電圧差から温度差を得ることができるものである。しかしながら、ＴＣは回転するサセプタの温度を測定するので、ＴＣの測定点は回転するが、電圧差を測定する端点はその電位差信号を利用してヒータの制御を行う制御部に接続されるので回転することができないためである。そのため、輻射光の波長を用いて温度を測定する原理を用いて、回転体のサセプタに接触しないようにパイロメータを設置する方法がとられているが、成膜室からのガスが回り込み、パイロメータの先端に付着し、安定した温度特性が得られないという問題や、回転体と接触して破損する危険性がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の主な目的は、Ｓｉウェハ等の基板の処理の均一性のために、基板を支持する支持体を回転させる機構をもつ基板処理装置において、加熱された回転する支持体の温度を安定的に正確に測定することができる基板処理装置および半導体装置の製造方法を提供することにある。
【０００４】
【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室と、前記基板を加熱する加熱手段と、前記処理室内に配置され前記基板を支持する支持板と、前記支持板を回転させる回転機構と、前記支持板の温度を測定する温度測定手段と、前記温度測定手段により測定した測定結果に対応する信号を送信する送信部と、それを受信する受信部と、前記受信部で受け取った信号を基に前記加熱手段の温度制御を行う制御部とを有し、前記温度測定手段と前記送信部は回転する部分に設けられ、前記受信部と前記制御部は非回転部分に設けられることを特徴とする基板処理装置が提供される。
【０００５】
好ましくは、前記送信部から前記受信部への前記信号の送信は電磁誘導または電磁波を用いて行う。
【０００６】
また、本発明によれば、
基板を支持板に載せる工程と、
前記基板を前記支持板に載せた状態で回転させ、加熱手段により前記基板を加熱し、回転する前記支持板に設けられた温度測定手段により前記支持板の温度を測定し、前記温度測定手段により測定した測定結果に対応する信号を回転部分に設けられた送信部より送信し、前記送信部より送信した前記信号を非回転部分に設けられた受信部により受信し、受信した前記信号に基づき前記加熱手段の温度を制御して前記基板を処理する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本実施の形態では、半導体製造システムにおいて、高温に加熱された回転する温度測定点の温度を測定し、回転しない部分に伝達するために、一般の距離が離れた場所の通信に用いられる手法である電磁波を用いるか、または電磁誘導を利用する。
【０００８】
より詳細には、熱処理などの化学反応により半導体表面を改質する、あるいは、物理的あるいは化学的気相反応により膜を堆積することを目的とする半導体処理室の中で、被堆積対象である基板へ熱源（ヒータ）からの熱を伝導する機能を有する基板保持台（サセプタ）が存在し、その基板上に形成される膜の品質を均一化することを目的として、ヒータは回転しないが、サセプタがＳｉ基板とともに回転する機能を有するシステムにおいて、そのサセプタの温度測定点が回転するサセプタ上に位置し、その測定した温度を元にヒータをフィードバック制御する機構が非回転部位に位置する半導体処理システムにおいて、回転するサセプタ部分の温度測定する機構と、非回転部位に位置し、その測定温度を元にフィードバック制御を行う機構が、電磁波を用いて通信しあうか、または電磁誘導を利用して、信号を伝達する。
【０００９】
そして、回転するサセプタ部分の温度測定する機構が動作するための電力の供給を電磁波による電磁誘導により行う機能を有するようにする。または、電磁誘導の代わりに回転する軸に接触する点を通して、電力を供給してもよい。また、さらに、電磁誘導の代わりに、耐用年数がある一定以上の期間をもつ電池を用いて電力を供給してもよい。
【００１０】
次に、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の一実施の形態の半導体製造装置（成膜装置）を説明するための概略縦断面図であり、図２、３は、本発明の一実施の形態の半導体製造装置（成膜装置）において、回転部分と非回転部分との間で信号を送受信する方法および電源を供給する方法を説明するための概略図である。
【００１１】
半導体製造装置は、処理室３１にプロセスガスを導入するプロセスガス導入口１を持ち、ここから導入されるガスを用いて、シリコンウェハ３上に膜を形成する。ヒータ５によって加熱されたサセプタ４により加熱されたウェハ３表面で導入されたガスを熱分解することによって膜を形成する場合もあれば、ウェハ３上の気相中で輻射熱等により加熱されたガスが熱分化し、ウェハ上に堆積することによって膜を形成する場合もある。また、プロセスガス導入口１、２を持ち、プロセスガス導入口１と２から導入される両者のガスをウェハ３表面あるいはウェハ３上の気相中での熱分解により、シリコンウェハ３上に堆積することによって膜を形成する場合もある。さらに、プロセスガス導入口１、２とＳｉウェハ３との間に数多くの穴をあけたシャワー板（図示せず）を設け、このシャワー板によりガスの流れの密度を均一にする場合もある。
【００１２】
上記のようにして成膜する場合、ヒータ５の温度の不均一性に起因して、サセプタ４の面内温度に不均一が生じる場合には、ウェハ３にも不均一な温度分布が生じ、そのウェハ３上での反応速度にも分布が生じ、形成される膜厚に不均一性が生じる場合がある。この不均一性を解消するために、サセプタ４を、永久磁石４１と電磁石となるコイル６で構成される真空隔壁モータ等を使用して回転してやると、温度不均一性が解消し、膜厚均一性が保たれる効果が現れる。また、ガスの流れの不均一性があっても、サセプタ４を回転することにより、その不均一性を解消することが出来る。
【００１３】
ここで、ウェハの温度は厳密に管理されなければ、成膜速度に安定性が得られず、膜厚を制御することが出来ないため、熱電対等を用いて管理することが望まれる。しかし、サセプタ４が回転する場合、熱電対の測定点は回転するが、電圧差を測定する端点や、その電圧差を元にフィードバック制御する制御部は回転しないため、通常の使用法では、熱電対が使用できない。そこで、熱電対２１を使用するために、サセプタ４上の熱電対温度測定点７から熱電対電圧差測定点８までは、回転個所に設置し、測定した電圧差を変換器９において電気的信号に変換し、その電気的信号を電磁誘導や、電波および光などの電磁波の形で、非回転部分に存在する受信部１０に伝える。この変換器の動作電力は、電磁誘導で行うかあるいは電池からの供給であっても良い。変換される電気的信号の通信方式とは、例えば、周波数変調／復調方式などがある（図２参照）。また、電波に変換して通信する方式の図３に示す。また光で通信する方式もあるが、送信部側が回転しているので、電磁誘導あるいは、電波に変換して通信する方法が望ましい。
【００１４】
伝えられた電気的信号は制御部１１に伝えられ、制御部１１はこの温度情報を元に、ヒータ５に投入する電力を制御する。なお、ヒータ５は非回転部分にあり、回転はしない。
【００１５】
本実施の形態によれば、Ｓｉウェハに成膜する膜質の均一性を保つためにＳｉウェハを回転させる機構をもつ半導体製造処理システムにおいて、高温に加熱された回転するＳｉウェハの温度を安定的に正確に測定し、形成する膜の品質を高く、一定に保つことができる。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によれば、Ｓｉウェハ等の基板の処理の均一性のために、基板を支持する支持体を回転させる機構をもつ基板処理装置において、加熱された回転する支持体の温度を安定的に正確に測定することができる基板処理装置および半導体装置の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の半導体製造装置（成膜装置）を説明するための概略縦断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態の半導体製造装置（成膜装置）において、回転部分と非回転部分との間で信号を送受信する方法および電源を供給する方法を説明するための概略図である。
【図３】本発明の一実施の形態の半導体製造装置（成膜装置）において、回転部分と非回転部分との間で信号を送受信する方法および電源を供給する方法を説明するための概略図である。
【符号の説明】
１、２…プロセスガス導入口
３…シリコンウエハ
４…サセプタ
５…ヒータ
６…真空隔壁モータ
７…熱電対温度測定点
８…熱電対温度測定点
９…変換器
１０…受信部
１１…制御部
２１…熱電対
３１…処理室

Claims

基板を処理する処理室と、前記基板を加熱する加熱手段と、前記処理室内に配置され前記基板を支持する支持部材と、前記支持部材を回転させる回転機構と、前記支持部材の温度を測定する温度測定手段と、前記温度測定手段により測定した測定結果に対応する信号を送信する送信部と、それを受信する受信部と、前記受信部で受け取った信号を基に前記加熱手段の温度制御を行う制御部とを有し、前記温度測定手段と前記送信部は回転する部分に設けられ、前記受信部と前記制御部は非回転部分に設けられることを特徴とする基板処理装置。
前記送信部から前記受信部への前記信号の送信は電磁誘導または電磁波を用いて行うことを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
基板を支持板に載せる工程と、
前記基板を前記支持部材に載せた状態で回転させ、加熱手段により前記基板を加熱し、回転する前記支持部材に設けられた温度測定手段により前記支持部材の温度を測定し、前記温度測定手段により測定した測定結果に対応する信号を回転部分に設けられた送信部より送信し、前記送信部より送信した前記信号を非回転部分に設けられた受信部により受信し、受信した前記信号に基づき前記加熱手段の温度を制御して前記基板を処理する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。