JP2004296571A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱線の漏洩を防止して温度測定精度の低下を防止する。
【解決手段】ウエハＷを処理する処理室７１と、処理室７１へ処理ガスを供給するガスヘッド８０と、ウエハＷを保持するサセプタ９８と、ウエハＷを加熱する加熱ユニット８７と、サセプタ９８からの放射光（熱線１１４）を検出して温度を測定する放射温度計を備えた枚葉式ＣＶＤ装置７０において、放射温度計は石英から成る導波棒１１２と、導波棒１１２の外面に密着した状態で設けられた屈折率が導波棒と異なる異屈折率層１１３とを備えている。
【効果】導波棒の異屈折率層との界面である光の全反射面に反応生成ガス等による膜が付着する現象を防止できるので、導波棒の内部を通る光が漏洩するのを防止できる。その結果、放射温度計の測定精度が低下するのを防止できる。
【選択図】 図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱化学反応を利用して被処理基板に所望の処理を施す基板処理装置に関し、特に、被処理基板の温度を測定する技術に関し、例えば、半導体集積回路装置（以下、ＩＣという。）の製造方法において、ＩＣが作り込まれる半導体ウエハ（以下、ウエハという。）に酸化膜や金属膜を形成するＣＶＤ装置に利用して有効なものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣの製造方法において、ウエハに酸化膜や金属膜を形成するのに、枚葉式コールドウオール形ＣＶＤ装置（以下、枚葉式ＣＶＤ装置という。）が使用される場合がある。
【０００３】
枚葉式ＣＶＤ装置は、被処理基板としてのウエハを収容する処理室と、この処理室においてウエハを一枚ずつ保持するサセプタと、サセプタに保持されたウエハを加熱する加熱ユニットと、サセプタに保持されたウエハに処理ガスを供給するガスヘッドと、処理室を排気する排気口とを備えているのが、一般的である。従来のこの種の枚葉式ＣＶＤ装置として、石英から成る導光体を使用してウエハの温度を測定するように構成するとともに、導光体の受光端部に反応生成ガス等の接触を防止するためのパージガスを流通させる管状のカバーを設けたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−１３４０６９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、石英から成る導光体を使用してウエハの温度を測定するように構成された枚葉式ＣＶＤ装置においては、パージガスを流通させても、反応生成ガス等がカバーの内部に侵入して拡散することにより、反応生成ガス等による膜が導光体に付着してしまうために、導光体を通る光が漏洩してしまい、温度検出精度が低下するという問題点がある。
【０００６】
本発明の目的は、光の漏洩を防止して温度検出精度の低下を防止することができる基板処理装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る基板処理装置は、基板の処理空間を形成する処理室と、この処理室へ処理ガスを供給するガス供給手段と、前記基板を前記処理室で保持する基板保持部材と、前記基板を加熱する加熱手段と、前記基板または前記基板保持部材からの放射光を検出して前記基板または前記基板保持部材の温度を測定する温度測定手段とを備えており、前記基板の上に成膜する基板処理装置であって、
前記温度測定手段は石英から成る導波棒と、この導波棒の外面に密着した状態で設けられた屈折率がこの導波棒と異なる層とを備えていることを特徴とする。
【０００８】
前記した基板処理装置によれば、石英から成る導波棒は外面に屈折率が異なる層を備えていることにより、導波棒における異屈折率層との界面である光の全反射面に反応生成ガス等による膜が付着する現象を防止することができるので、導波棒の内部を通る光が漏洩するのを確実に防止することができ、その結果、温度検出精度が低下するのを防止することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。
【００１０】
本実施の形態において、図１および図２に示されているように、本発明に係る基板処理装置は、マルチチャンバ型ＣＶＤ装置（以下、ＣＶＤ装置という。）として構成されており、このＣＶＤ装置はＩＣの製造方法にあってウエハに酸化シリコンや窒化シリコン等の絶縁膜を成膜したり、ウエハに五酸化タンタル（Ｔａ_２ Ｏ_５ ）やルテニウム（Ｒｕ）等の金属膜を成膜する成膜工程に使用されるようになっている。なお、本実施の形態に係るＣＶＤ装置においてはウエハ搬送用のキャリアとしては、ＦＯＵＰ（ｆｒｏｎｔ ｏｐｅｎｉｎｇ ｕｎｉｆｉｅｄ ｐｏｄ 。以下、ポッドという。）が使用されている。以下の説明において、前後左右は図１を基準とする。すなわち、ウエハ移載室４０側が前側、その反対側すなわちウエハ移載室１０側が後側、搬入用予備室２０側が左側、搬出用予備室３０側が右側とする。
【００１１】
図１および図２に示されているように、ＣＶＤ装置は大気圧未満の圧力（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ウエハ移載室（以下、負圧移載室という。）１０を備えており、負圧移載室１０の筐体（以下、負圧移載室筐体という。）１１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。負圧移載室１０の中央部には負圧下でウエハＷを移載するウエハ移載装置（以下、負圧移載装置という。）１２が設置されており、負圧移載装置１２はスカラ形ロボット（ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ ａｓｓｅｍｂｌｙ ｒｏｂｏｔ ａｒｍ ＳＣＡＲＡ）によって構成されており、負圧移載室筐体１１の底壁に設置されたエレベータ１３によって気密シールを維持しつつ昇降するように構成されている。負圧移載装置１２は上側に位置する第一のアーム（以下、上側アームという。）１４と、下側に位置する第二のアーム（以下、下側アームという。）１５とを備えており、上側アーム１４および下側アーム１５の先端部にはウエハＷを下から支持する二股のフォーク形状に形成された上側エンドエフェクタ１６および下側エンドエフェクタ１７がそれぞれ取り付けられている。
【００１２】
負圧移載室筐体１１の六枚の側壁のうち正面側に位置する二枚の側壁には、搬入用予備室（以下、搬入室という。）２０と搬出用予備室（以下、搬出室という。）３０とがそれぞれ隣接して連結されている。搬入室２０の筐体（以下、搬入室筐体という。）２１と搬出室３０の筐体（以下、搬出室筐体という。）３１とはそれぞれ平面視が大略四角形で上下両端が閉塞した箱形状に形成されているとともに、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。
【００１３】
互いに隣接した搬入室筐体２１の側壁および負圧移載室筐体１１の側壁には搬入口２２、２３がそれぞれ開設されており、負圧移載室１０側の搬入口２３には搬入口２２、２３を開閉するゲートバルブ２４が設置されている。互いに隣接した搬出室筐体３１の側壁および負圧移載室筐体１１の側壁には搬出口３２、３３がそれぞれ開設されており、負圧移載室１０側の搬出口３３には搬出口３２、３３を開閉するゲートバルブ３４が設置されている。搬入室２０には搬入室用仮置き台２５が設置され、搬出室３０には搬出室用仮置き台３５が設置されている。
【００１４】
搬入室２０および搬出室３０の前側には、大気圧以上の圧力（正圧）を維持可能な構造に構成された第二のウエハ移載室（以下、正圧移載室という。）４０が隣接して連結されており、正圧移載室４０の筐体（以下、正圧移載室筐体という。）４１は平面視が横長の長方形で上下両端が閉塞した箱形状に形成されている。正圧移載室４０には正圧下でウエハＷを移載する第二のウエハ移載装置（以下、正圧移載装置という。）４２が設置されており、正圧移載装置４２はスカラ形ロボットによって二枚のウエハを同時に搬送し得るように構成されている。正圧移載装置４２は正圧移載室４０に設置されたエレベータ４３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４４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。
【００１５】
互いに隣接した搬入室筐体２１の側壁および正圧移載室筐体４１の側壁には搬入口２６、２７がそれぞれ開設されており、正圧移載室４０側の搬入口２７には搬入口２６、２７を開閉するゲートバルブ２８が設置されている。互いに隣接した搬出室筐体３１の側壁および正圧移載室筐体４１の側壁には搬出口３６、３７がそれぞれ開設されており、正圧移載室４０側の搬出口３７には搬出口３６、３７を開閉するゲートバルブ３８が設置されている。図１に示されているように、正圧移載室４０の左側にはノッチ合わせ装置４５が設置されている。また、図２に示されているように、正圧移載室４０の上部にはクリーンエアを供給するクリーンユニット４６が設置されている。
【００１６】
図１および図２に示されているように、正圧移載室筐体４１の正面壁には三つのウエハ搬入搬出口４７、４８、４９が左右方向に並べられて開設されており、これらのウエハ搬入搬出口４７、４８、４９はウエハＷを正圧移載室４０に対して搬入搬出し得るように設定されている。これらのウエハ搬入搬出口４７、４８、４９にはポッドオープナ５０がそれぞれ設置されている。ポッドオープナ５０はポッドＰを載置する載置台５１と、載置台５１に載置されたポッドＰのキャップを着脱するキャップ着脱機構５２とを備えており、載置台５１に載置されたポッドＰのキャップをキャップ着脱機構５２によって着脱することにより、ポッドＰのウエハ出し入れ口を開閉するようになっている。ポッドオープナ５０の載置台５１に対してはポッドＰが、図示しない工程内搬送装置（ＲＧＶ）によって供給および排出されるようになっている。したがって、載置台５１によってキャリアステージとしてのポッドステージが構成されていることになる。
【００１７】
図１に示されているように、負圧移載室筐体１１の六枚の側壁のうち背面側に位置する二枚の側壁には、第一処理部としての第一ＣＶＤユニット６１と、第二処理部としての第二ＣＶＤユニット６２とがそれぞれ隣接して連結されている。第一ＣＶＤユニット６１および第二ＣＶＤユニット６２はいずれも枚葉式ＣＶＤ装置（枚葉式コールドウオール形ＣＶＤ装置）によってそれぞれ構成されている。また、負圧移載室筐体１１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、第三処理部としての第一クーリングユニット６３と、第四処理部としての第二クーリングユニット６４とがそれぞれ連結されており、第一クーリングユニット６３および第二クーリングユニット６４はいずれも処理済みのウエハＷを冷却するように構成されている。
【００１８】
本実施の形態において、第一ＣＶＤユニット６１および第二ＣＶＤユニット６２に使用された枚葉式ＣＶＤ装置７０は、図３および図４に示されているように構成されている。枚葉式ＣＶＤ装置７０は基板としてのウエハＷを処理する処理室７１を形成したチャンバ７２を備えており、チャンバ７２は下側カップ７３と上側カップ７４とボトムキャップ７５とが組み合わされて、上下端面がいずれも閉塞した円筒形状に形成されている。チャンバ７２の下側カップ７３の円筒壁の中間部にはゲートバルブ７７によって開閉されるウエハ搬入搬出口７６が水平方向に横長に開設されており、ウエハ搬入搬出口７６はウエハＷを処理室７１に負圧移載装置１２によって搬入搬出し得るように形成されている。すなわち、図１に示されているように、ウエハＷは負圧移載装置１２のエンドエフェクタ１６によって下から機械的に支持された状態で、ウエハ搬入搬出口７６を搬送されて処理室７１に対して搬入搬出されるようになっている。下側カップ７３のウエハ搬入搬出口７６と対向する壁面には、真空ポンプ等からなる真空排気装置（図示せず）に流体的に接続された排気口７８が処理室７１に連通するように開設されており、排気口７８は真空排気装置によって所定の真空度に排気されるようになっている。上側カップ７３の上端部には排気口７８に連通する排気バッファ空間７８Ａが環状に形成されており、排気バッファ空間７８Ａの上には円形リング形状に形成されたカバープレート７９が被せられている。カバープレート７９の内周縁辺部はウエハＷの外周縁辺部を被覆するように構成されている。
【００１９】
チャンバ７２の上側カップ７４には処理ガスを供給するガスヘッド８０が一体的に組み込まれている。すなわち、上側カップ７４の天井壁にはガス導入管８１が挿入されており、ガス導入管８１には原料ガスやパージガス等の処理ガスを導入するガス供給装置（図示せず）が流体的に接続されている。上側カップ７４と下側カップ７３との合わせ面には円板形状に形成されたガス吹出プレート（以下、プレートという。）８２がガス導入管８１から間隔を置いて水平に固定されており、プレート８２には複数個のガス吹出口（以下、吹出口という。）８３が全面にわたって均一に配置されて上下の空間を流通させるように開設されている。上側カップ７４の内側面とプレート８２の上面とが画成する内側空間によってガス溜め８４が形成されており、ガス溜め８４はガス導入管８１に導入された処理ガスを全体的に均等に拡散させて各吹出口８３から均等にシャワー状に吹き出させるようになっている。
【００２０】
チャンバ７２のボトムキャップ７５の中心には挿通孔８５が円形に開設されており、挿通孔８５の中心線上には円筒形状に形成された支持軸８６が処理室７１に下方から挿通されている。支持軸８６は後記する昇降台１０８に支持されて昇降されるようになっている。支持軸８６の上端には加熱ユニット８７が同心に配されて水平に固定されており、加熱ユニット８７は支持軸８６によって昇降されるようになっている。すなわち、加熱ユニット８７は円形の平板形状に形成された支持板８８を備えており、支持板８８の中央部には円筒形状の支持軸８６の上端開口が固定されている。支持板８８の上面には支柱を兼ねる電極８９が複数本、複数箇所に配置されて垂直に立脚されており、これら電極８９の上端間には円板形状に形成されたヒータ９０が架橋されて固定されている。図４に示されているように、ヒータ９０は中央部のセンタヒータ部材９０ａと中間部のミドルヒータ部材９０ｂと周辺部のアウタヒータ部材９０ｃとに分割されており、センタヒータ部材９０ａの出力とミドルヒータ部材９０ｂの出力とアウタヒータ部材９０ｃとはコントローラ（図示せず）によって、互いに連携かつまた独立して制御されるように構成されている。各電極８９にはヒータ９０に電力を供給するための電力供給配線９１がそれぞれ接続されている。加熱ユニット８７におけるヒータ９０の下側には反射板９２が水平に配されて支持板８８に立脚された支柱９３によって支持されており、反射板９２はチタンからなる薄膜が鏡面仕上げされ、ヒータ９０が照射した熱線を垂直方向上向きに効果的に反射するように構成されている。
【００２１】
ボトムキャップ７５の挿通孔８５の支持軸８６の外側には、支持軸８６よりも大径の円筒形状に形成された回転軸９４が同心円に配置されて処理室７１に下方から挿通されており、回転軸９４は支持軸８６と共に昇降するようになっている。回転軸９４の上端には回転ドラム９５が同心に配されて水平に固定されており、回転ドラム９５は回転軸９４によって回転されるようになっている。すなわち、回転ドラム９５はドーナツ形の平板に形成された回転板９６と、円筒形状に形成された回転筒９７とを備えており、回転板９６の内周縁辺部が円筒形状の回転軸９４の上端開口に固定されて、回転板９６の上面の外周縁辺部に回転筒９７が同心円に固定されている。図４に示されているように、回転ドラム９５の回転筒９７の上端にはサセプタ９８が回転筒９７の上端開口を閉塞するように被せられている。サセプタ９８は炭化シリコンや窒化アルミニウム等の耐熱性を有する材料が使用されて、外径がウエハＷの外径よりも大きい円板形状に形成されている。サセプタ９８の周辺寄りの同一半径の円形線上には三個の挿通孔９９が周方向に等間隔に配置されて垂直方向に開設されており、各挿通孔９９の内径は後記する突上ピンを挿通し得るように設定されている。
【００２２】
回転ドラム９５にはウエハ昇降装置１００が設置されている。ウエハ昇降装置１００は円形リング形状に形成された昇降リング１０１を備えており、昇降リング１０１は回転ドラム９５の回転板９６の上に支持軸８６と同心円に配置されている。昇降リング（以下、回転側リングという。）１０１の下面には複数本（本実施の形態においては三本とする。）の突き上げピン（以下、回転側ピンという。）１０２が、周方向に等間隔に配置されて垂直方向下向きに突設されており、各回転側ピン１０２は回転板９６に回転軸９４と同心円の線上に配置されて、垂直方向に開設された各ガイド孔１０３にそれぞれ摺動自在に嵌入されている。各回転側ピン１０２の長さは回転側リング１０１を水平に突き上げ得るように互いに等しく設定されているとともに、ウエハＷのサセプタ９８の上からの突き上げ量に対応するように設定されている。各回転側ピン１０２の下端は処理室７１の底面すなわちボトムキャップ７５の上面に離着座自在に対向されている。加熱ユニット８７の支持板８８には複数本（本実施の形態においては三本とする。）のガイド孔１０４が周方向に等間隔に配置されて垂直方向に開設されており、各ガイド孔１０４には各突上ピン１０５がそれぞれ摺動自在に嵌入されている。各突上ピン１０５の下端は回転側リング１０１の上面に適度のエアギャップを置いて対向されており、突上ピン１０５は回転ドラム９５の回転時に回転側リング１０１に干渉しないようになっている。突上ピン１０５の上端部は反射板９２、ヒータ９０を挿通してサセプタ９８の挿通孔９９に対向されており、各突上ピン１０５の長さはウエハＷを水平に突き上げ得るように互いに等しく設定されているとともに、支持板８８に着座した状態において、その上端がサセプタ９８の下面に適度のエアギャップを置いて対向するように設定されている。つまり、各突上ピン１０５は回転ドラム９５の回転時にサセプタ９８に干渉しないように構成されている。
【００２３】
図３に示されているように、チャンバ７２は複数本の支柱１０６によって水平に支持されている。これらの支柱１０６には各昇降ブロック１０７がそれぞれ昇降自在に嵌合されており、これら昇降ブロック１０７間にはエアシリンダ装置等が使用された昇降駆動装置（図示せず）によって昇降される昇降台１０８が架設されている。昇降台１０８の上にはサセプタ回転装置１１０が設置されており、サセプタ回転装置１１０とチャンバ７２との間にはベローズ１０９が回転軸９４の外側を気密封止するように介設されている。サセプタ回転装置１１０にはブラシレスＤＣモータが使用されており、出力軸（モータ軸）が中空軸に形成されて回転軸９４を回転駆動するように構成されている。
【００２４】
本実施の形態において、サセプタ９８の下面におけるセンタヒータ部材９０ａに対向する位置である中心、サセプタ９８の下面におけるミドルヒータ部材９０ｂに対向する位置である中間部位、サセプタ９８の下面におけるアウタヒータ部材９０ｃに対向する位置である周辺部位には、温度測定手段としてのセンタ用放射温度計１１１Ａ、ミドル用放射温度計１１１Ｂおよびアウタ用放射温度計１１１Ｃがそれぞれ対向して配置されている。これら放射温度計１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃはいずれも、図５に示されているように、サセプタ９８からの熱線を入射して感温部（図示せず）に導く導波棒１１２と、導波棒１１２の外面に密着した状態で設けられた異屈折率層１１３とを備えている。導波棒１１２は屈折率が「１．４５」の石英が使用されて細長い丸棒形状に形成されており、異屈折率層１１３は弗素（Ｆ）が導波棒１１２の外周における表層部に均一な層厚に拡散されて形成されている。異屈折率層１１３の屈折率は「１．４３」に設定されており、異屈折率層１１３の層の厚さｔは、０．１５ｍｍ程度に設定されている。サセプタ９８の下面におけるセンタヒータ部材９０ａに対向する位置である中心に配置されたセンタ用放射温度計１１１Ａは直線形状に形成されているが、サセプタ９８の下面におけるミドルヒータ部材９０ｂに対向する位置である中間部位に配置されたミドル用放射温度計１１１Ｂと、サセプタ９８の下面におけるアウタヒータ部材９０ｃに対向する位置である周辺部位に配置されたアウタ用放射温度計１１１Ｃとは、上端部がクランク形状にそれぞれ屈曲されている。石英から成る導波棒１１２は屈曲成形可能であるので、クランク形状に形成することができる。これらセンタ用放射温度計１１１Ａ、ミドル用放射温度計１１１Ｂおよびアウタ用放射温度計１１１Ｃは電極８９や電力供給配線９１および突上ピン等と干渉しないようにそれぞれ配置されている。センタ用放射温度計１１１Ａ、ミドル用放射温度計１１１Ｂおよびアウタ用放射温度計１１１Ｃの垂直部は支持軸８６の中空部を内周面に沿って垂直方向下向きに敷設されており、支持軸８６の下端において支持軸８６の下端開口を気密封止するシールキャップを挿通して外部にそれぞれ引き出されている。
【００２５】
図示しないが、センタ用放射温度計１１１Ａ、ミドル用放射温度計１１１Ｂおよびアウタ用放射温度計１１１Ｃの導波棒１１２における支持軸８６の中空部からの引出端は、これらセンタ用放射温度計１１１Ａ、ミドル用放射温度計１１１Ｂおよびアウタ用放射温度計１１１Ｃの感温部にそれぞれ対向されており、これらセンタ用放射温度計１１１Ａ、ミドル用放射温度計１１１Ｂおよびアウタ用放射温度計１１１Ｃは各感温部の測定温度をコントローラ（図示せず）にそれぞれ送信するようになっている。ちなみに、ヒータ９０のセンタヒータ部材９０ａ、ミドルヒータ部材９０ｂおよびアウタヒータ部材９０ｃの各電力供給配線９１も支持軸８６の中空部内を通して外部のコントローラに接続されており、電源がコントローラによってシーケンス制御およびフィードバック制御されるようになっている。
【００２６】
以下、前記構成に係るＣＶＤ装置を使用したＩＣの製造方法における成膜工程を説明する。
【００２７】
これから成膜すべきウエハＷは二十五枚がポッドＰに収納された状態で、成膜工程を実施するＣＶＤ装置へ工程内搬送装置によって搬送されて来る。図１および図２に示されているように、搬送されて来たポッドＰは搬入室２０におけるポッドオープナ５０の載置台５１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Ｐのキャップがキャップ着脱機構５２によって取り外され、ポッドＰのウエハ出し入れ口が開放される。ポッドＰがポッドオープナ５０によって開放されると、正圧移載室４０に設置された正圧移載装置４２はウエハ搬入搬出口４７を通してポッドＰからウエハＷを一枚ずつピックアップし、搬入室２０に搬入口２６、２７を通して搬入（ウエハローディング）し、ウエハＷを搬入室用仮置き台２５に移載して行く。この移載作業中には、負圧移載室１０側の搬入口２２、２３はゲートバルブ２４によって閉じられており、負圧移載室１０の負圧は維持されている。ウエハＷの搬入室用仮置き台２５への移載が完了すると、正圧移載室４０側の搬入口２６、２７がゲートバルブ２８によって閉じられ、搬入室２０が排気装置（図示せず）によって負圧に排気される。搬入室２０が予め設定された圧力値に減圧されると、負圧移載室１０側の搬入口２２、２３がゲートバルブ２４によって開かれるとともに、第一ＣＶＤユニット６１のウエハ搬入搬出口６５がゲートバルブ６５Ａによって開かれる。続いて、負圧移載室１０の負圧移載装置１２は搬入口２２、２３を通して搬入室用仮置き台２５からウエハＷを一枚ずつピックアップして負圧移載室１０に搬入する。例えば、負圧移載装置１２はウエハＷを第一ＣＶＤユニット６１のウエハ搬入搬出口６５に搬送して、ウエハ搬入搬出口６５から第一ＣＶＤユニット６１である枚葉式ＣＶＤ装置７０の処理室７１へ搬入（ウエハローディング）する。なお、ウエハの第一ＣＶＤユニット６１への搬入に際しては、搬入室２０および負圧移載室１０が真空排気されることによって内部の酸素や水分が予め除去されているため、外部の酸素や水分がウエハの第一ＣＶＤユニット６１への搬入に伴って第一ＣＶＤユニット６１の処理室に侵入することは確実に防止される。
【００２８】
ここで、枚葉式ＣＶＤ装置７０の作用を説明する。
【００２９】
ウエハＷの搬出時に回転ドラム９５および加熱ユニット８７が回転軸９４および支持軸８６によって下限位置に下降されると、ウエハ昇降装置１００の回転側ピン１０２の下端が処理室７１の底面すなわちボトムキャップ７５の上面に突合するため、回転側リング１０１が回転ドラム９５および加熱ユニット８７に対して相対的に上昇する。上昇した回転側リング１０１は突上ピン１０５を持ち上げるため、三本の突上ピン１０５はサセプタ９８の挿通孔９９を下方から挿通してウエハＷをサセプタ９８の上面から浮き上がらせる。ウエハ昇降装置１００がウエハＷをサセプタ９８の上面から浮き上がらせた状態になると、ウエハＷの下方空間すなわちウエハＷの下面とサセプタ９８の上面との間に挿入スペースが形成された状態になるため、負圧移載装置１２のエンドエフェクタ１６がウエハ搬入搬出口７６からウエハＷの挿入スペースに挿入される。ウエハＷの下方に挿入されたエンドエフェクタ１６は上昇することによりウエハＷを移載して受け取る。ウエハＷを受け取ったエンドエフェクタ１６はウエハ搬入搬出口７６を後退してウエハＷを処理室７１から搬出する。次いで、負圧移載装置１２は次回に成膜処理するウエハＷをエンドエフェクタ１６によって受け取って、ウエハ搬入搬出口７６から処理室７１に搬入する。エンドエフェクタ１６はウエハＷをサセプタ９８の上方においてウエハＷの中心がサセプタ９８の中心と一致する位置に搬送する。ウエハＷを所定の位置に搬送すると、エンドエフェクタ１６は若干下降することによってウエハＷを三本の突上ピン１０５の上に移載する。ウエハＷをウエハ昇降装置１００に受け渡したエンドエフェクタ１６は、ウエハ搬入搬出口７６から処理室７１の外へ退出する。エンドエフェクタ１６が処理室７１から退出すると、ウエハ搬入搬出口７６はゲートバルブ７７によって閉じられる。
【００３０】
ゲートバルブ７７が閉じられると、図３に示されているように、処理室７１に対して回転ドラム９５および加熱ユニット８７が回転軸９４および支持軸８６によって上昇される。回転ドラム９５の上昇の初期において、回転側ピン１０２が処理室７１の底面すなわちボトムキャップ７５の上面に突合して、突上ピン１０５が回転側リング１０１の上に載った状態になっているため、三本の突上ピン１０５に支持されたウエハＷは回転ドラム９５の上昇に伴って回転ドラム９５に対して相対的に徐々に下降する。所定のストローク下降すると、突上ピン１０５はサセプタ９８の挿通孔９９の下方に引き込まれた状態になるため、ウエハＷはサセプタ９８の上に移載された状態になる。サセプタ９８に載置されたウエハＷはコントローラのシーケンス制御によるヒータ９０によって目標温度に加熱されるとともに、サセプタ９８の温度が放射温度計１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃによって測定されて、この放射温度計の測定結果に従ってヒータ９０の加熱量がコントローラによってフィードバック制御される。
【００３１】
この際、センタ用放射温度計１１１Ａ、ミドル用放射温度計１１１Ｂおよびアウタ用放射温度計１１１Ｃの導波棒１１２の上端がサセプタ９８のセンタ部、ミドル部およびアウタ部の三箇所の温度をそれぞれ直接測定することにより、コントローラはセンタ用放射温度計１１１Ａ、ミドル用放射温度計１１１Ｂおよびアウタ用放射温度計１１１Ｃによってサセプタ９８すなわちウエハＷの現在の温度を直接的にモニタリングすることができるため、コントローラはウエハＷが処理室７１に搬入されてサセプタ９８に受け渡された後の加熱初期におけるウエハＷの温度をシーケンス制御の目標温度へヒータ９０のセンタヒータ部材９０ａ、ミドルヒータ部材９０ｂおよびアウタヒータ部材９０ｃのそれぞれに対する互いに独立したフィードバック制御によって適正かつ迅速に上昇させることができる。すなわち、センタ用放射温度計１１１Ａ、ミドル用放射温度計１１１Ｂおよびアウタ用放射温度計１１１Ｃがサセプタ９８のセンタ部、ミドル部およびアウタ部における現在の温度をそれぞれ別々に測定することにより、コントローラはヒータ９０のセンタヒータ部材９０ａ、ミドルヒータ部材９０ｂおよびアウタヒータ部材９０ｃの目標温度とサセプタ９８のセンタ部、ミドル部およびアウタ部における現在の温度との偏差に基づいてヒータ９０のセンタヒータ部材９０ａ、ミドルヒータ部材９０ｂおよびアウタヒータ部材９０ｃの加熱量をフィードバック制御することになるので、ウエハＷのセンタ部、ミドル部およびアウタ部現在の温度を目標温度に適正かつ迅速に上昇させることができる。その結果、ウエハＷのサセプタ９８への移載時におけるウエハＷの昇温時間を短縮することができる。
【００３２】
ここで、センタ用放射温度計１１１Ａ、ミドル用放射温度計１１１Ｂおよびアウタ用放射温度計１１１Ｃによるサセプタ９８の温度測定に際して、図５に示されているように、サセプタ９８の熱線（赤外線や遠赤外線等）１１４は放射温度計の検出端である導波棒１１２の先端面に入射し、導波棒１１２の内部を異屈折率層１１３との界面において全反射を繰り返しながら感温部に導かれる。この導波棒１１２の途中にクランク形状部１１２ａが介在していても、導波棒１１２と異屈折率層１１３との界面における全反射の作用は起こるので、熱線１１４は感温部まで支障なく伝播される。また、熱線１１４の全反射面である導波棒１１２と異屈折率層１１３との界面が異屈折率層１１３によって被覆されていることにより、全反射面には膜や異物が付着することはないために、熱線１１４が全反射面における膜や異物付着箇所において透過光となって漏洩してしまう現象が発生するのを必然的に防止することができる。すなわち、導波棒１１２の全反射面に異物が付着していると、全反射面における屈折率の関係が崩れるので、熱線１１４が全反射せずに透過してしまう現象が発生する。なお、異屈折率層１１３に膜や異物１１６が付着しても導波棒１１２内を伝播する熱線１１４の全反射条件には影響することがない。また、導波棒１１２の熱線１１４の検出面端である先端面における異屈折率層１１３の先端面に表面が粗い状態とした乱反射面部１１３ａを形成しておくことにより、異屈折率層１１３の先端面からの外乱光１１５の侵入を確実に防止することができる。なお、乱反射面部１１３ａは異屈折率層１１３の先端面を単に機械的にスライスすることにより形成することができる。
【００３３】
翻って、回転ドラム９５および加熱ユニット８７が処理室７１を回転軸９４および支持軸８６によって上昇され、ウエハＷがサセプタ９８に移載された後に、ウエハＷの上面がガス吹出プレート８２の下面に近接すると、回転ドラム９５の上昇は停止される。また、排気口７８が真空排気装置によって排気される。続いて、回転ドラム９５が回転軸９４によって回転される。このとき、回転側ピン１０２は処理室７１の底面から離座し、突上ピン１０５は回転側リング１０１から離座しているため、回転ドラム９５の回転がウエハ昇降装置１００に妨げられることはなく、しかも、加熱ユニット８７は停止状態を維持することができる。すなわち、ウエハ昇降装置１００においては、回転側リング１０１が回転ドラム９５と共に回転し、突上ピン１０５が加熱ユニット８７と共に停止した状態になっている。
【００３４】
排気口７８の排気量および回転ドラム９５の回転作動が安定した時点で、処理ガスがガス導入管８１に導入される。ガス導入管８１に導入された処理ガスはガス溜め８４に作用する排気口７８の排気力によってガス溜め８４に流入するとともに、径方向外向きに放射状に拡散して、ガス吹出プレート８２の各ガス吹出口８３からそれぞれが略均等な流れになって、ウエハＷに向かってシャワー状に吹き出す。ガス吹出口８３群からシャワー状に吹き出した処理ガスは排気口７８に吸い込まれて排気されて行く。この際、回転ドラム９５に支持されたサセプタ９８上のウエハＷは回転しているために、ガス吹出口８３群からシャワー状に吹き出した処理ガスはウエハＷの全面にわたって均等に接触する状態になる。処理ガスがウエハＷの全面にわたって均等に接触するために、ウエハＷに処理ガスによって形成されるＣＶＤ膜の膜厚分布や膜質分布はウエハＷの全面にわたって均一になる。
【００３５】
また、加熱ユニット８７は支持軸８６に支持されることにより回転しない状態になっているため、回転ドラム９５によって回転されながら加熱ユニット８７によって加熱されるウエハＷの温度分布は周方向において均一に制御される。しかも、ヒータ９０はセンタヒータ部材９０ａ、ミドルヒータ部材９０ｂおよびアウタヒータ部材９０ｃに三分割され、かつ、サセプタ９８のセンタ部、ミドル部およびアウタ部がセンタ用放射温度計１１１Ａ、ミドル用放射温度計１１１Ｂおよびアウタ用放射温度計１１１Ｃによって別々に測定されることにより、コントローラ４８がヒータ９０のセンタヒータ部材９０ａ、ミドルヒータ部材９０ｂおよびアウタヒータ部材９０ｃの加熱量をそれぞれ独立および連携させてフィードバック制御しているため、ウエハＷの温度分布は径方向においても均一に制御される。このようにウエハＷの温度分布が全面にわたって均一に制御されることにより、ウエハＷに熱化学反応によって形成されるＣＶＤ膜の膜厚分布や膜質分布はウエハＷの全面にわたって均一に制御される。
【００３６】
ＣＶＤ膜がウエハＷの全面にわたって均一に形成されて所定の処理時間が経過すると、回転ドラム９５および加熱ユニット８７は回転軸９４および支持軸８６によって搬入搬出位置に下降される。下降の途中において、ウエハ昇降装置１００の回転側ピン１０２が処理室７１の底面に突合し、突上ピン１０５が回転側リング１０１に突合するため、前述した作動により、ウエハ昇降装置１００はウエハＷをサセプタ９８の上面から浮き上げる。以降、前述した作業が繰り返されることにより、ウエハＷにＣＶＤ膜が枚葉式ＣＶＤ装置７０によって枚葉処理されて行く。
【００３７】
以上のようにして第一ＣＶＤユニット６１において所定の成膜処理が終了すると、成膜済みのウエハＷは第一ＣＶＤユニット６１から負圧移載装置１２によってピックアップされて、負圧に維持されている負圧移載室１０に第一ＣＶＤユニット６１のウエハ搬入搬出口６５から搬出（ウエハアンローディング）される。処理済みのウエハＷを第一ＣＶＤユニット６１から負圧移載室１０に搬出すると、負圧移載装置１２はウエハＷを第一クーリングユニット６３の処理室（冷却室）へウエハ搬入搬出口６７を通して搬入するとともに、処理室の基板載置台に移載する。成膜済みのウエハは第一クーリングユニット６３において冷却される。なお、第一ＣＶＤユニット６１による成膜済みのウエハＷについての第一ＣＶＤユニット６１から第一クーリングユニット６３への移替え作業は、いずれも負圧に維持された第一ＣＶＤユニット６１、第一クーリングユニット６３および負圧移載室１０において実施されるため、第一ＣＶＤユニット６１から第一クーリングユニット６３へのウエハＷの移替え作業に際して、ウエハＷの成膜の表面に自然酸化膜が生成されたり、異物等が付着したりするのは防止されることになる。
【００３８】
第一クーリングユニット６３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Ｗは負圧移載装置１２によって第一クーリングユニット６３からピックアップされ、負圧移載室１０の搬出口３３へ搬送され、搬出室３０に搬出口３３を通して搬出されて搬出室用仮置き台３５に移載される。搬出室３０のロードロックが解除された後に、正圧移載室４０の搬出室３０に対応したウエハ搬入搬出口４８がポッドオープナ５０によって開かれるとともに、載置台５１に載置された空のポッドＰのキャップがポッドオープナ５０によって開かれる。続いて、正圧移載室４０の正圧移載装置４２は搬出口３７を通して搬出室用仮置き台３５からウエハＷをピックアップして正圧移載室４０に搬出し、正圧移載室４０のウエハ搬入搬出口４８を通してポッドＰに収納（チャージング）して行く。処理済みの二十五枚のウエハＷのポッドＰへの収納が完了すると、ポッドＰのキャップがポッドオープナ５０のキャップ着脱機構５２によってウエハ出し入れ口に装着され、ポッドＰが閉じられる。閉じられたポッドＰは載置台５１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、ウエハが一枚ずつ順次に処理されて行く。以上の作動は第一ＣＶＤユニット６１および第一クーリングユニット６３が使用される場合を例にして説明したが、第二ＣＶＤユニット６２および第二クーリングユニット６４が使用される場合についても同様の作動が実施される。
【００３９】
前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。
【００４０】
１） 放射温度計の導波棒を石英によって形成することにより、導波棒をサファイヤによってでなく、石英は屈曲成形が可能であるため、導波棒をクランク形状等の任意の形状に形成することができ、レイアウトの自由度を高めることができる。その結果、導波棒および放射温度計ひいては枚葉式ＣＶＤ装置のメンテナンスコストやランニングコストを低減することができる。
【００４１】
２） 石英から成る導波棒の表層部に異屈折率層を形成することにより、導波棒の内部の全反射面に膜や異物が付着するのを防止することができるので、導波棒を伝わる熱線が外部に漏洩するのを防止することができ、その結果、放射温度計の測定精度が低下するのを防止することができる。
【００４２】
３） また、外乱光が導波棒に侵入するのを異屈折率層によって防止することができるので、放射温度計の測定精度をより一層高めることができる。
【００４３】
４） 異屈折率層の先端面に乱反射面部を形成することにより、異屈折率層の先端面からの外乱光の侵入を防止することができるので、放射温度計の測定精度をより一層高めることができる。
【００４４】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々に変更が可能であることはいうまでもない。
【００４５】
例えば、異屈折率層は一層だけを形成するに限らず、二層以上の多層に構成してもよい。異屈折率層を多層に構成することにより、外乱光が導波棒に侵入するのをより一層確実に防止することができる。
【００４６】
異屈折率層は石英の表層部に弗素を拡散して形成するに限らず、他の元素を拡散して形成してもよいし、石英と屈折率が異なる物質をクラッド法や接着法、塗布法等によって密着した状態で設けてもよい。
【００４７】
被処理基板はウエハに限らず、ＬＣＤ装置の製造工程におけるガラス基板や液晶パネル等の基板であってもよい。
【００４８】
本発明は、枚葉式コールドウオール形ＣＶＤ装置に限らず、その他のＣＶＤ装置やドライエッチング装置等の基板処理装置全般に適用することができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、導波棒からの光の漏洩を防止することにより、温度検出精度の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】マルチチャンバ型ＣＶＤ装置を示す平面断面図である。
【図２】その側面断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態である枚葉式ＣＶＤ装置を示す正面断面図である。
【図４】その主要部を示す断面図である。
【図５】放射温度計の検出部を示す断面図である。
【符号の説明】
Ｗ…ウエハ（基板）、Ｐ…ポッド（基板キャリア）、１０…負圧移載室（基板移載室）、１１…負圧移載室筐体、１２…負圧移載装置（ウエハ移載装置）、１３…エレベータ、１４…上側アーム、１５…下側アーム、１６、１７…エンドエフェクタ、２０…搬入室（搬入用予備室）、２１…搬入室筐体、２２、２３…搬入口、２４…ゲートバルブ、２５…搬入室用仮置き台、２６、２７…搬入口、２８…ゲートバルブ、３０…搬出室（搬出用予備室）、３１…搬出室筐体、３２、３３…搬出口、３４…ゲートバルブ、３５…搬出室用仮置き台、３６、３７…搬出口、３８…ゲートバルブ、４０…正圧移載室（ウエハ移載室）、４１…正圧移載室筐体、４２…正圧移載装置（ウエハ移載装置）、４３…エレベータ、４４…リニアアクチュエータ、４５…ノッチ合わせ装置、４６…クリーンユニット、４７、４８、４９…ウエハ搬入搬出口、５０…ポッドオープナ、５１…載置台、５２…キャップ着脱機構、６１…第一ＣＶＤユニット（第一処理部）、６２…第二ＣＶＤユニット（第二処理部）、６３…第一クーリングユニット（第三処理部）、６４…第二クーリングユニット（第四処理部）、６５、６６、６７、６８…ウエハ搬入搬出口、７０…枚葉式ＣＶＤ装置（基板処理装置）、７１…処理室、７２…チャンバ、７３…下側カップ、７４…上側カップ、７５…ボトムキャップ、７６…ウエハ搬入搬出口、７７…ゲートバルブ、７８…排気口、７８Ａ…バッファ空間、７９…カバープレート、８０…ガスヘッド、８１…ガス導入管、８２…ガス吹出プレート、８３…ガス吹出口、８４…ガス溜め、８５…挿通孔、８６…支持軸、８７…加熱ユニット、８８…支持板、８９…電極、９０…ヒータ、９０ａ…センタヒータ部材、９０ｂ…ミドルヒータ部材、９０ｃ…アウタヒータ部材、９１…電力供給配線、９２…反射板、９３…支柱、９４…回転軸、９５…回転ドラム、９６…回転板、９７…回転筒、９８…サセプタ、９９…挿通孔、１００…ウエハ昇降装置（被処理基板昇降装置）、１０１…回転側リング（昇降リング）、１０２…回転側ピン（突上ピン）、１０３…ガイド孔、１０４…ガイド孔、１０５…突上ピン、１０６…支柱、１０７…昇降ブロック、１０８…昇降台、１０９…ベローズ、１１０…サセプタ回転装置、１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃ…放射温度計（温度測定手段）、１１２…導波棒、１１２ａ…クランク形状部、１１３…異屈折率層、１１３ａ…乱反射面部、１１４…熱線、１１５…外乱光。

Claims (1)

1. 基板の処理空間を形成する処理室と、この処理室へ処理ガスを供給するガス供給手段と、前記基板を前記処理室で保持する基板保持部材と、前記基板を加熱する加熱手段と、前記基板または前記基板保持部材からの放射光を検出して前記基板または前記基板保持部材の温度を測定する温度測定手段とを備えており、前記基板の上に成膜する基板処理装置であって、
   前記温度測定手段は石英から成る導波棒と、この導波棒の外面に密着した状態で設けられた屈折率がこの導波棒と異なる層とを備えていることを特徴とする基板処理装置。

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