JP2005259975A

JP2005259975A - Substrate processing device

Info

Publication number: JP2005259975A
Application number: JP2004069386A
Authority: JP
Inventors: Kenji Shinozaki; 賢次篠崎
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2004-03-11
Filing date: 2004-03-11
Publication date: 2005-09-22

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a substrate processing device capable of reducing a temperature difference in the plane of a rotating substrate to be processed. <P>SOLUTION: Heat treatment of the substrate 200 is effected by heating means 207, 223 while rotating the substrate 200. The heating means heat substantially the same circumferential part of the substrate, and comprise a first heating unit (the upper lamp (U3) of a zone 3) and a second heating unit (the lower lamp (L3) of the zone 3). The second heating unit (L3) is arranged at a position separated from the substrate 200 compared with the position of the first heating unit (U3), and the heating of the substrate 200 is controlled by setting the output setting value of the second heating unit (L3) so as to be larger than the output setting value of the first heating unit (U3) by multiplying the output setting value of the first heating unit (U3) by a predetermined value. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は基板処理装置に関し、特に、半導体ウエハを加熱して処理する基板処理装置に関する。 The present invention relates to a substrate processing apparatus, and more particularly to a substrate processing apparatus that heats and processes a semiconductor wafer.

ウエハをヒータで加熱する際に、ウエハの下にヒータユニットを設け、そのヒータユニットを内側のヒータと外側のヒータとで構成し、一方のヒータの設定値を他方のヒータの設定値に所定値を乗じた値とする半導体製造装置が特開平７−５８０２５号公報に記載されている。 When heating a wafer with a heater, a heater unit is provided under the wafer, and the heater unit is composed of an inner heater and an outer heater, and the set value of one heater is set to a predetermined value as the set value of the other heater. A semiconductor manufacturing apparatus having a value multiplied by is described in JP-A-7-58025.

しかしながら、この半導体製造装置では、ウエハは回転せず、内側のヒータと外側のヒータは、同じ平面内に配置されているものである。また、温度制御用の温度センサは、ウエハの温度ではなく、内側のヒータと外側のヒータの温度を測定している。 However, in this semiconductor manufacturing apparatus, the wafer does not rotate, and the inner heater and the outer heater are arranged in the same plane. The temperature sensor for temperature control measures not the temperature of the wafer but the temperature of the inner heater and the outer heater.

また、これとは別に、半導体ウエハの下に複数本の上側ランプと複数本の上側ランプに直角に配置された複数本の下側ランプとからなるヒータアセンブリを備える基板処理装置において、加熱されるウエハの温度を測定し、その測定結果に基づいて、上側ランプと下側ランプとをそれぞれＰＩＤ制御して、回転する半導体ウエハを加熱することが行われている。
特開平７−５８０２５号公報 Separately, the substrate processing apparatus is provided with a heater assembly including a plurality of upper lamps and a plurality of lower lamps arranged at right angles to the plurality of upper lamps under the semiconductor wafer. The temperature of the wafer is measured, and the rotating semiconductor wafer is heated by PID control of the upper lamp and the lower lamp based on the measurement result.
Japanese Patent Laid-Open No. 7-58025

しかしながら、このような加熱方法では、半導体ウエハにスリップが発生するという問題があった。 However, such a heating method has a problem that slip occurs in the semiconductor wafer.

本発明者は、鋭意研究の結果、その原因が次のことにあることを見いだした。すなわち、半導体ウエハは回転しているので、ある特定の一点を考えると、ある時点では、上側ランプ群によって主に加熱され、また、次の時点では、下側ランプ群によって主に加熱されることになる。そして、上側ランプ群と半導体ウエハとの間の距離は、下側ランプ群と半導体ウエハとの間の距離より短いので、上記ある特定の一点に関しては、上側ランプ群によって主に加熱される時点の方がウエハが吸収するエネルギーは、下側ランプ群によって主に加熱される時点よりも大きい。その結果、上側ランプ群によって主に加熱される時点の方が下側ランプ群によって主に加熱される時点よりもウエハの温度が高くなり、上記ある特定の一点に関してはウエハが回転している間に温度変動が生じることになり、それが原因となって、ウエハ面内に温度差が生じ、スリップを発生させる。このことは、ウエハ面内の全ての点について当てはまるが、特に、ウエハの外周部で顕著である。 As a result of diligent research, the present inventor has found that the cause is as follows. In other words, since the semiconductor wafer is rotating, given a certain point, it is mainly heated by the upper lamp group at a certain time, and is mainly heated by the lower lamp group at the next time. become. The distance between the upper lamp group and the semiconductor wafer is shorter than the distance between the lower lamp group and the semiconductor wafer. On the other hand, the energy absorbed by the wafer is larger than when it is heated mainly by the lower lamp group. As a result, the temperature of the wafer heated mainly by the upper lamp group is higher than the time heated mainly by the lower lamp group, and the wafer is rotated with respect to the certain one point. As a result, a temperature difference occurs in the wafer surface, causing a slip. This is true for all points in the wafer surface, but is particularly noticeable at the outer periphery of the wafer.

従って、本発明の主な目的は、回転する被処理基板の面内の温度差を少なくすることができる基板処理装置を提供することにある。 Accordingly, a main object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus capable of reducing the temperature difference in the surface of the substrate to be rotated.

本発明によれば、
基板を回転させながら、加熱手段により該基板を加熱処理する基板処理装置であって、該加熱手段は、該基板の略同一円周部分をそれぞれ加熱する少なくとも第１と第２の加熱部であって、互いに基板からの距離が異なる位置に配置される該少なくとも第１と第２の加熱部を含み、
該第２の加熱部は第１の加熱部よりも基板から離れた位置に配置され、
該第２の加熱部の出力設定値を、該第１の加熱部の出力設定値に所定値を乗じて該第１の加熱部の出力設定値より大きい出力設定値として該基板を加熱制御する制御部を有した基板処理装置が提供される。 According to the present invention,
A substrate processing apparatus for heat-treating a substrate by a heating means while rotating the substrate, the heating means being at least first and second heating portions for respectively heating substantially the same circumferential portions of the substrate. And at least the first and second heating units disposed at different positions from the substrate,
The second heating unit is disposed at a position farther from the substrate than the first heating unit,
The substrate is heated by setting the output set value of the second heating unit to an output set value larger than the output set value of the first heating unit by multiplying the output set value of the first heating unit by a predetermined value. A substrate processing apparatus having a control unit is provided.

本発明によれば、回転する被処理基板の面内の温度差を少なくすることができる基板処理装置が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the substrate processing apparatus which can reduce the temperature difference in the surface of the to-be-processed substrate to rotate is provided.

次に、本発明の好ましい実施例を説明する。 Next, a preferred embodiment of the present invention will be described.

本実施例では、枚葉式の処理炉であって、ウエハの上部または下部のどちらか一方に２段の加熱体を備え、２段の加熱体のそれぞれが１つまたは複数のゾーンに分割されており、ウエハの略同半径の部分を加熱する異なる２段の加熱体の間で、ある段の加熱体と他の段の加熱体の出力（出力設定）が異なる処理炉を備える基板処理装置が開示されている。 In this embodiment, a single-wafer processing furnace is provided with two stages of heating bodies on either the upper or lower part of the wafer, and each of the two stages of heating bodies is divided into one or a plurality of zones. A substrate processing apparatus comprising a processing furnace in which outputs (output settings) of a heating element in one stage and a heating element in another stage are different between two different heating elements for heating a portion of substantially the same radius of the wafer Is disclosed.

そして、ある段の加熱体への出力設定に演算処理した結果を他の段の加熱体への出力設定に利用する。また、ウエハの略同半径の部分を加熱する異なる２段の加熱体の間で、ウエハに近い段の加熱体の出力（出力設定）より、ウエハから遠い段の加熱体の出力（出力設定）の方を大きくする。 Then, the result of calculation processing for setting the output to the heating element at a certain stage is used for setting the output to the heating element at another stage. In addition, between two different heating elements that heat a portion of substantially the same radius of the wafer, the output (output setting) of the heating element farther from the wafer than the output (output setting) of the heating element at the stage closer to the wafer. To make it bigger.

次に、図面を参照して本実施例をさらに詳細に説明する。 Next, the present embodiment will be described in more detail with reference to the drawings.

図１は、本実施例の基板処理装置の処理炉を説明するための概略縦断面図であり、図２は、本実施例の基板処理装置の処理炉のランプ配置を説明するため概略平面図である。 FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view for explaining the processing furnace of the substrate processing apparatus of this embodiment, and FIG. 2 is a schematic plan view for explaining the lamp arrangement of the processing furnace of the substrate processing apparatus of this embodiment. It is.

図１に示すように、本実施例の基板処理装置の処理炉はその全体が符号２０２で示される。例示の態様においては、処理炉２０２は、半導体ウエハ等の基板２００（以下、ウエハ２００という。）の様々な処理工程を実行するのに適した枚葉式の処理炉である。また処理炉２０２は、特に半導体ウエハの熱処理に適している。こうした熱処理の例としては、半導体デバイスの処理における、半導体ウエハの熱アニール、ホウ素−リンから成るガラスの熱リフロー、高温酸化膜、低温酸化膜、高温窒化膜、ドープポリシリコン、末ドープポリシリコン、シリコンエピタキシャル、タングステン金属、又はケイ化タングステンから成る薄膜を形成するための化学蒸着が挙げられる。 As shown in FIG. 1, the entire processing furnace of the substrate processing apparatus of this embodiment is indicated by reference numeral 202. In the illustrated embodiment, the processing furnace 202 is a single wafer processing furnace suitable for executing various processing steps of a substrate 200 such as a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a wafer 200). The processing furnace 202 is particularly suitable for heat treatment of semiconductor wafers. Examples of such heat treatment include thermal annealing of semiconductor wafers in semiconductor device processing, thermal reflow of glass composed of boron-phosphorus, high temperature oxide film, low temperature oxide film, high temperature nitride film, doped polysilicon, powder doped polysilicon, Examples include chemical vapor deposition to form a thin film of silicon epitaxial, tungsten metal, or tungsten silicide.

処理炉２０２は、回転筒２７９に囲まれた上側ランプ２０７および下側ランプ２２３から成るヒータアッセンブリを含む。このヒータアッセンブリは、基板温度がほぼ均一になるように放射熱をウエハ２００に供給する。好ましい形態においては、ヒータアッセンブリは、放射ピーク０．９５ミクロンで照射し、複数の加熱ゾーンを形成し、ウエハ中心部より多くの熱を基板周辺部に加える集中的加熱プロファイルを提供する一連のタングステン−ハロゲン直線ランプ２０７，２２３等の加熱要素を、含む。 The processing furnace 202 includes a heater assembly including an upper lamp 207 and a lower lamp 223 surrounded by a rotating cylinder 279. This heater assembly supplies radiant heat to the wafer 200 so that the substrate temperature becomes substantially uniform. In a preferred form, the heater assembly irradiates at a radiation peak of 0.95 microns, forms multiple heating zones, and provides a series of tungsten profiles that provide a concentrated heating profile that applies more heat to the substrate periphery than the wafer center. -Including heating elements such as halogen linear lamps 207, 223;

上側ランプ２０７および下側ランプ２２３にはぞれぞれ電極２２４が接続され、各ランプに電力を供給するとともに、各ランプの加熱具合は主制御部３００に支配される加熱制御部３０１にて制御される。 An electrode 224 is connected to each of the upper lamp 207 and the lower lamp 223 to supply power to each lamp, and the heating condition of each lamp is controlled by the heating control unit 301 governed by the main control unit 300. Is done.

ヒータアッセンブリは、平ギア２７７に機械的に接続された回転筒２７９内に収容されている。この回転筒２７９は、セラミック、グラファイト、より好ましくはシリコングラファイトで被覆したグラファイト等から成る。ヒータアッセンブリ、回転筒２７９は、チャンバ本体２２７内に収容されて真空密封され、更にチャンバ本体２２７のチャンバ底２２８の上に保持される。チャンバ本体２２７は様々な金属材料から形成することができる。通常チャンバ壁は、本技術分野では周知であるように、周知の循環式冷水フローシステムより華氏約４５〜４７度まで水冷される。 The heater assembly is housed in a rotating cylinder 279 that is mechanically connected to a spur gear 277. The rotating cylinder 279 is made of ceramic, graphite, more preferably graphite coated with silicon graphite. The heater assembly / rotating cylinder 279 is accommodated in the chamber body 227 and vacuum-sealed, and is further held on the chamber bottom 228 of the chamber body 227. The chamber body 227 can be formed from various metal materials. Typically, the chamber walls are water cooled to about 45-47 degrees Fahrenheit from known circulating chilled water flow systems, as is well known in the art.

回転筒２７９は、チャンバ底２２８の上に回転自在に保持される。具体的には、平ギア２７６、２７７がボールベアリング２７８によりチャンバ底２２８に回転自在に保持され、平ギア２７６と平ギア２７７とは噛み合うように配置されている。更に、平ギア２７６は主制御部３００にて支配される駆動制御部３０４にて制御されるサセプタ駆動機構２６７にて回転せしめられ、平ギア２７６，平ギア２７７を介して回転筒２７９を回転させている。 The rotating cylinder 279 is rotatably held on the chamber bottom 228. Specifically, the spur gears 276 and 277 are rotatably held on the chamber bottom 228 by ball bearings 278, and the spur gear 276 and the spur gear 277 are arranged to mesh with each other. Further, the spur gear 276 is rotated by the susceptor drive mechanism 267 controlled by the drive control unit 304 controlled by the main control unit 300, and the rotating cylinder 279 is rotated via the spur gear 276 and the flat gear 277. ing.

処理炉２０２は、チャンバ本体２２７、チャンバ蓋２２６およびチャンバ底２２８から成るチャンバ２２５を有し、チャンバ２２５にて囲われた空間にて処理室２０１を形成している。 The processing furnace 202 includes a chamber 225 including a chamber main body 227, a chamber lid 226, and a chamber bottom 228, and the processing chamber 201 is formed in a space surrounded by the chamber 225.

ウエハ２００は、円周方向において複数に分割された（実施例においては４つに分割）炭化ケイ素で被覆したグラファイト、クォーツ、純炭化ケイ素、アルミナ、ジルコニア、アルミニウム、又は鋼等の好適な材料から成る基板保持手段であるサセプタ２１７の上に保持される。 Wafer 200 is made of a suitable material such as graphite, quartz, pure silicon carbide, alumina, zirconia, aluminum, or steel coated with silicon carbide that is divided into multiple pieces in the circumferential direction (divided into four in the embodiment). It is held on a susceptor 217 which is a substrate holding means.

なお、サセプタ２１７は円形形状をしており、具体的には中心のサセプタは円板状形状であり、それ以外はドーナッツ形の平板形状であって、回転筒２７９にて支持されている。 The susceptor 217 has a circular shape. Specifically, the central susceptor has a disk shape, and the rest of the susceptor 217 has a donut-shaped flat plate shape and is supported by a rotating cylinder 279.

チャンバ蓋２２６にはガス供給管２３２が貫通して設けられ、処理室２０１に処理ガス２３０を供給し得るようになっている。ガス供給管２３２は、開閉バルブ２４３、流量制御手段であるマスフローコントローラ（以下、ＭＦＣという。）２４１を介し、ガスＡ、ガスＢのガス源に接続されている。ここで使用されるガスは、窒素等の不活性ガスや水素、アルゴン、六フッ化タングステン等の所望のガスが用いられ、ウエハ２００上に所望の膜を形成させて半導体装置を形成されるものである。 A gas supply pipe 232 is provided through the chamber lid 226 so that the processing gas 230 can be supplied to the processing chamber 201. The gas supply pipe 232 is connected to gas sources of gas A and gas B via an on-off valve 243 and a mass flow controller (hereinafter referred to as MFC) 241 which is a flow rate control means. As the gas used here, an inert gas such as nitrogen or a desired gas such as hydrogen, argon or tungsten hexafluoride is used, and a desired film is formed on the wafer 200 to form a semiconductor device. It is.

また、開閉バルブ２４３およびＭＦＣ２４１は、主制御部３００にて支配されるガス制御部３０２にて制御され、ガスの供給、停止およびガスの流量が制御される。 The on-off valve 243 and the MFC 241 are controlled by a gas control unit 302 that is controlled by the main control unit 300, and the supply and stop of gas and the flow rate of gas are controlled.

なお、ガス供給管２３２から供給された処理ガス２３０は処理室２０１内にてウエハ２００と反応し、残余ガスはチャンバ本体２２７に設けられた排気口であるガス排気口２３５から図示しない真空ポンプ等からなる排気装置を介し、処理室外へ排出される。 Note that the processing gas 230 supplied from the gas supply pipe 232 reacts with the wafer 200 in the processing chamber 201, and the remaining gas is supplied from a gas exhaust port 235 that is an exhaust port provided in the chamber body 227 to a vacuum pump (not shown). It is discharged out of the processing chamber through an exhaust device consisting of

処理炉２０２は、様々な製造工程においてウエハ２００の放射率（エミシビティ）を測定し、その放射率を計算するための非接触式の放射率測定手段をも含む。この放射率測定手段は、主として放射率測定用プローブ２６０、放射率測定用リファレンスランプ（参照光）２６５、光子密度検出部およびプローブ２６０と光子密度検出部とを結ぶ光ファイバー通信ケーブルを含む。このケーブルはサファイア製の光ファイバー通信ケーブルから成ることが好ましい。 The processing furnace 202 also includes non-contact type emissivity measuring means for measuring the emissivity of the wafer 200 in various manufacturing processes and calculating the emissivity. This emissivity measuring means mainly includes an emissivity measuring probe 260, an emissivity measuring reference lamp (reference light) 265, a photon density detecting unit and an optical fiber communication cable connecting the probe 260 and the photon density detecting unit. This cable preferably comprises a sapphire optical fiber communication cable.

プローブ２６０はプローブ回転機構２７４により回転自在に設けられ、プローブ２６０の一端をウエハ２００または参照光であるリファレンスランプ２６５の方向に方向付けられる。また、プローブ２６０は光ファイバー通信ケーブルとスリップ結合にて結合されているので、前述したようにプローブ２６０が回転しても接続状態は維持される。 The probe 260 is rotatably provided by a probe rotating mechanism 274, and one end of the probe 260 is oriented in the direction of the wafer 200 or a reference lamp 265 that is reference light. Further, since the probe 260 is coupled to the optical fiber communication cable by slip coupling, the connection state is maintained even if the probe 260 rotates as described above.

即ち、プローブ回転機構２７４は放射率測定用プローブ２６０を回転させ、これによりプローブ２６０の先端が放射率測定用リファレンスランプ２６５に向けてほぼ上側に向けられる第１ポジションと、プローブ２６０がウエハ２００に向けてほぼ下側に向けられる第２ポジションとのプローブ２６０の向きが変えられる。従って、プローブ２６０の先端は、プローブ２６０の回転軸に対し直角方向に向けられていることが好ましい。このようにして、プローブ２６０はリファレンスランプ２６５から放射された光子の密度とウエハ２００から反射された光子の密度を検出することができる。上述の放射率測定手段は、リファレンスランプ２６５からの放射とウエハ２００からの放射を比較することにより、ウエハ２００の放射率を測定する。 That is, the probe rotation mechanism 274 rotates the emissivity measurement probe 260, whereby the probe 260 is moved to the wafer 200 at the first position where the tip of the probe 260 is directed substantially upward toward the emissivity measurement reference lamp 265. The orientation of the probe 260 with the second position directed substantially downward is changed. Therefore, it is preferable that the tip of the probe 260 is oriented in a direction perpendicular to the rotation axis of the probe 260. In this way, the probe 260 can detect the density of photons emitted from the reference lamp 265 and the density of photons reflected from the wafer 200. The emissivity measuring means described above measures the emissivity of the wafer 200 by comparing the radiation from the reference lamp 265 with the radiation from the wafer 200.

ヒータアッセンブリは回転筒２７９，サセプタ２１７およびウエハ２００に完全に包囲されているので、放射率測定用プローブ２６０による読み取りに影響を与える得るヒータアッセンブリから処理室２０１への光の漏れはない。 Since the heater assembly is completely surrounded by the rotating cylinder 279, the susceptor 217, and the wafer 200, there is no light leakage from the heater assembly to the processing chamber 201 that may affect reading by the emissivity measuring probe 260.

仕切弁であるゲートバルブ２４４を開放し、チャンバ本体２２７に設けられたウエハ搬入搬出口２４７を通ってウエハ（基板）２００を処理室２０１内に搬入し、ウエハ２００をサセプタ２１７上に配置後、サセプタ回転機構（回転手段）２６７は処理中に回転筒２７９とサセプタ２１７を回転させる。ウエハ２００の放射率の測定時には、プローブ２６０はウエハ２００の真上のリファレンスランプ２６５に向くように回転し、リファレンスランプ２６５が点灯する。そして、プローブ２６０はリファレンスランプ２６５からの入射光子密度を測定する。リファレンスランプ２６５が点灯している間、プローブ２６０は第１ポジションから第２ポジションへと回転し、回転している間にリファレンスランプ２６５真下のウエハ２００に向く。このポジションにおいて、プローブ２６０はウエハ２００のデバイス面（ウエハ２００の表面）の反射光子密度を測定する。続いてリファレンスランプ２６５が消灯される。ウエハ２００に直接向いている間、プローブ２６０は、加熱されたウエハ２００からの放射光子を測定する。プランクの法則によれば、特定の表面に放出されたエネルギーは表面温度の四乗に関係する。その比例定数はシュテファン・ボルツマン定数と表面放射率との積から成る。従って、非接触法における表面温度の決定時には、表面放射率を使用するのが好ましい。以下の式を用いてウエハ２００のデバイス面の全半球反射率を計算し、引き続きキルヒホッフの法則により放射率が得られる。
（１）ウエハ放射率＝反射光強度／入射光強度
（２）放射率＝（１−ウエハ反射率） The gate valve 244 which is a gate valve is opened, the wafer (substrate) 200 is loaded into the processing chamber 201 through the wafer loading / unloading port 247 provided in the chamber body 227, and the wafer 200 is placed on the susceptor 217. A susceptor rotating mechanism (rotating means) 267 rotates the rotating cylinder 279 and the susceptor 217 during processing. When measuring the emissivity of the wafer 200, the probe 260 rotates so as to face the reference lamp 265 directly above the wafer 200, and the reference lamp 265 is turned on. The probe 260 measures the incident photon density from the reference lamp 265. While the reference lamp 265 is lit, the probe 260 rotates from the first position to the second position, and faces the wafer 200 directly below the reference lamp 265 while rotating. In this position, the probe 260 measures the reflected photon density on the device surface of the wafer 200 (the surface of the wafer 200). Subsequently, the reference lamp 265 is turned off. While directly facing the wafer 200, the probe 260 measures the emitted photons from the heated wafer 200. According to Planck's law, the energy released to a particular surface is related to the fourth power of the surface temperature. The proportionality constant consists of the product of the Stefan-Boltzmann constant and the surface emissivity. Therefore, it is preferable to use the surface emissivity when determining the surface temperature in the non-contact method. The total hemispheric reflectivity of the device surface of the wafer 200 is calculated using the following equation, and the emissivity is subsequently obtained according to Kirchhoff's law.
(1) Wafer emissivity = reflected light intensity / incident light intensity (2) Emissivity = (1-wafer reflectivity)

一旦ウエハの放射率が得られると、プランクの式からウエハ温度が得られる。この技法は、ウエハが高温で、且つこのような適用において上記計算の実行前に基本熱放射が減算される場合にも用いられる。 Once the wafer emissivity is obtained, the wafer temperature is obtained from the Planck equation. This technique is also used when the wafer is hot and the basic thermal radiation is subtracted before performing the above calculation in such applications.

処理炉２０２は更に温度検出手段である複数の温度測定用プローブ２６１を含む。温度測定用プローブ２６１は、温度測定用プローブ２６１ａ、２６１ｂ、２６１ｃを備えている。温度測定用プローブ２６１ａ、２６１ｂ、２６１ｃはチャンバ蓋２２６に固定され、すべての処理条件においてウエハ２００のデバイス面から放射される光子密度を常に測定する。温度測定用プローブ２６１ａ、２６１ｂ、２６１ｃを利用してウエハ２００の温度を求め、それに基づきウエハ２００の処理が行われる。 The processing furnace 202 further includes a plurality of temperature measuring probes 261 which are temperature detecting means. The temperature measurement probe 261 includes temperature measurement probes 261a, 261b, and 261c. The temperature measurement probes 261a, 261b, and 261c are fixed to the chamber lid 226, and always measure the density of photons emitted from the device surface of the wafer 200 under all processing conditions. The temperature of the wafer 200 is obtained using the temperature measurement probes 261a, 261b, and 261c, and the processing of the wafer 200 is performed based on the temperature.

図２に示すように、上側ランプ２０７は、中央のゾーン１（Ｕ１）、その外側の両側のゾーン２（Ｕ２）およびその外側の両側のゾーン３（Ｕ３）に分割されており、下側ランプ２２３は、中央のゾーン１（Ｌ１）、その外側の両側のゾーン２（Ｌ２）およびその外側の両側のゾーン３（Ｌ３）に分割されている。上側からみると、ゾーン３（Ｕ３）の上側ランプ２０７の一番外側のランプとウエハ２００の外周とはほぼ一致し、ゾーン３（Ｌ３）の下側ランプ２２３の一番外側のランプとウエハ２００の外周とは略一致し、上側ランプ２０７と下側ランプ２２３とが重なる領域内にウエハ２００がほぼ位置している。
ゾーン１の上側ランプ（Ｕ１）とゾーン１の下側ランプ（Ｌ１）とは、ウエハ２００の略同一円周部分をそれぞれ加熱し、ゾーン２の上側ランプ（Ｕ２）とゾーン２の下側ランプ（Ｌ２）とは、ウエハ２００の略同一円周部分をそれぞれ加熱し、ゾーン３の上側ランプ（Ｕ３）とゾーン３の下側ランプ（Ｌ３）とは、ウエハ２００の略同一円周部分をそれぞれ加熱する。 As shown in FIG. 2, the upper ramp 207 is divided into a central zone 1 (U1), outer zones 2 (U2) and outer zones 3 (U3). 223 is divided into a central zone 1 (L1), outer zones 2 (L2) and outer zones 3 (L3). When viewed from the upper side, the outermost lamp of the upper lamp 207 in the zone 3 (U3) and the outer periphery of the wafer 200 substantially coincide with each other, and the outermost lamp of the lower lamp 223 in the zone 3 (L3) and the wafer 200. The wafer 200 is substantially located in an area where the upper lamp 207 and the lower lamp 223 overlap each other.
The upper lamp (U1) of the zone 1 and the lower lamp (L1) of the zone 1 respectively heat substantially the same circumferential portion of the wafer 200, and the upper lamp (U2) of the zone 2 and the lower lamp (zone 2) ( L2) heats substantially the same circumferential portion of the wafer 200, and the upper lamp (U3) of the zone 3 and the lower lamp (L3) of the zone 3 respectively heat substantially the same circumferential portion of the wafer 200. To do.

温度測定用プローブ２６１ｃ、２６１ｂおよび２６１ａは、上側ランプ２０７のゾーン１（Ｕ１）、ゾーン２（Ｕ２）およびゾーン３（Ｕ３）の上部にそれぞれ位置している。なお、上側ランプ２０７のゾーン１（Ｕ１）および下側ランプ２２３のゾーン１（Ｌ１）には、それぞれランプが３本使用され、上側ランプ２０７のゾーン２（Ｕ２）および下側ランプ２２３のゾーン２（Ｌ２）には、それぞれランプが６本使用され、上側ランプ２０７のゾーン３（Ｕ３）および下側ランプ２２３のゾーン３（Ｌ３）には、それぞれランプが６本使用されている。 The temperature measurement probes 261c, 261b, and 261a are located above the zone 1 (U1), zone 2 (U2), and zone 3 (U3) of the upper lamp 207, respectively. Three lamps are used for zone 1 (U1) of the upper lamp 207 and zone 1 (L1) of the lower lamp 223, respectively. Zone 2 (U2) of the upper lamp 207 and zone 2 of the lower lamp 223 Six lamps are used for (L2), and six lamps are used for zone 3 (U3) of the upper lamp 207 and zone 3 (L3) of the lower lamp 223, respectively.

温度測定用プローブ２６１ａ、２６１ｂおよび２６１ｃによって測定された光子密度に基づき温度検出部３０３にてウエハ温度が算出される。なお、温度測定用プローブ２６１ａ、２６１ｂおよび２６１ｃにて算出されたウエハ温度は、放射率測定用プローブ２６０にて算出された放射率によりそれぞれ補正されることでウエハ温度の検出を可能としている。 Based on the photon density measured by the temperature measurement probes 261a, 261b, and 261c, the temperature detector 303 calculates the wafer temperature. The wafer temperature calculated by the temperature measurement probes 261a, 261b, and 261c is corrected by the emissivity calculated by the emissivity measurement probe 260, thereby enabling detection of the wafer temperature.

温度測定用プローブ２６１ａ、２６１ｂ、２６１ｃを利用して検出されたウエハ温度は、主制御部３００にて設定温度と比較される。主制御部３００は比較の結果、あらゆる偏差を計算し、加熱制御部３０１を介してヒータアッセンブリ内の加熱手段である上側ランプ２０７，下側ランプ２２３の複数のゾーン（Ｕ１〜Ｕ３、Ｌ１〜Ｌ３）への電力供給量を制御する。温度測定用プローブ２６１ａ、２６１ｂ、２６１ｃは、ウエハ２００の異なる部分（異なる半径）の温度を測定するために、異なる半径の箇所に位置決めされており、これによって処理サイクル中の半径方向の温度の均一性が確保される。
上記のようにしてウエハ２００の温度制御を行いつつ、ガス供給管２３２から処理ガス２３０を処理室２０１内に供給して、ウエハ２００の処理を行う。 The wafer temperature detected using the temperature measurement probes 261a, 261b, 261c is compared with the set temperature by the main control unit 300. As a result of the comparison, the main control unit 300 calculates all deviations, and via the heating control unit 301, a plurality of zones (U1 to U3, L1 to L3) of the upper lamp 207 and the lower lamp 223 that are heating means in the heater assembly. ) To control the amount of power supplied to The temperature measuring probes 261a, 261b, 261c are positioned at different radii to measure the temperature of different parts (different radii) of the wafer 200, thereby making the temperature uniform in the radial direction during the processing cycle. Sex is secured.
While controlling the temperature of the wafer 200 as described above, the processing gas 230 is supplied from the gas supply pipe 232 into the processing chamber 201 to process the wafer 200.

ウエハ２００の処理後、ウエハ２００は、複数の突上げピン２６６によりサセプタ２１７の真中にあるサセプタとともに真中以外のサセプタから持ち上げられ、処理炉２０２内でウエハ２００を自動的にローティング及びアンローティングできるようにするために、ウエハ２００の下に空間を形成する。突上げピン２６６は駆動制御部３０４の制御のもと、昇降機構２７５によって上下する。 After the processing of the wafer 200, the wafer 200 is lifted from the susceptor other than the center together with the susceptor in the middle of the susceptor 217 by a plurality of push pins 266, and the wafer 200 can be automatically rotated and unrotated in the processing furnace 202. In order to do so, a space is formed under the wafer 200. The push-up pin 266 is moved up and down by an elevating mechanism 275 under the control of the drive control unit 304.

次に、図３、４を参照し、本実施例の基板処理装置の処理炉２０２の温度制御・加熱制御の流れを説明する。 Next, the flow of temperature control / heating control of the processing furnace 202 of the substrate processing apparatus of this embodiment will be described with reference to FIGS.

図３に示すように、ゾーン１（Ｕ１、Ｌ１）およびゾーン２（Ｕ２、Ｌ２）の場合、ゾーン１（Ｕ１、Ｌ１）を例にとると、主制御部３００は、温度測定用プローブ２６１ｃを使用して求められた温度検出部３０３からの温度測定結果と温度設定値よりＰＩＤ演算し、出力設定値を求める。出力設定値を、加熱制御部３０１内に設けられたＳＣＲなどの位相制御タイプの電圧調整器（ゾーン１（Ｕ１、Ｌ１）用）に入力し、電圧調整器（ゾーン１（Ｕ１、Ｌ１）用）は上ランプ（ゾーン１（Ｕ１））と下ランプ（ゾーン１（Ｌ１））に制御されたランプ電力をそれぞれ供給する。ゾーン２（Ｕ２、Ｌ２）も同様の制御の流れである。 As shown in FIG. 3, in the case of zone 1 (U1, L1) and zone 2 (U2, L2), taking zone 1 (U1, L1) as an example, main controller 300 sets temperature measurement probe 261c. A PID calculation is performed from the temperature measurement result obtained from the temperature detection unit 303 and the temperature set value, and an output set value is obtained. The output set value is inputted to a phase control type voltage regulator (for zone 1 (U1, L1)) such as an SCR provided in the heating control unit 301, and the voltage regulator (for zone 1 (U1, L1)). ) Supplies controlled lamp power to the upper lamp (zone 1 (U1)) and the lower lamp (zone 1 (L1)), respectively. Zone 2 (U2, L2) has the same control flow.

図４に示すように、ゾーン３（Ｕ３、Ｌ３）の場合、主制御部３００は、温度測定用プローブ２６１ａを使用して求められた温度検出部３０３からの温度測定結果と温度設定値よりＰＩＤ演算し、上ランプ用の出力設定値（ゾーン３（Ｕ３））を求める。その出力設定値（ゾーン３（Ｕ３））を、加熱制御部３０１内に設けられたＳＣＲなどの位相制御タイプの上ランプ用の電圧調整器（ゾーン３（Ｕ３）用）に入力し、電圧調整器（ゾーン３（Ｕ３）用）は上ランプ（ゾーン３（Ｕ３））に制御された電力を供給する。また、上ランプ用の出力設定値（ゾーン３（Ｕ３））に、ある演算（ここでは１．６７倍）を実施した結果を下ランプ用の出力設定値（ゾーン３（Ｌ３））とし、その出力設定値（ゾーン３（Ｌ３））を、加熱制御部３０１内に設けられたＳＣＲなどの位相制御タイプの下ランプ用の電圧調整器（ゾーン３（Ｌ３）用）に入力し、電圧調整器（ゾーン３（Ｌ３）用）は下ランプ（ゾーン３（Ｌ３））に制御された電力を供給する。これにより、常に上ランプより下ランプの方が相対的に出力が大きくなる。出力設定値（ゾーン３（Ｕ３））に乗算演算される値は、事前に求めてある。 As shown in FIG. 4, in the case of zone 3 (U3, L3), the main control unit 300 determines the PID from the temperature measurement result and the temperature set value from the temperature detection unit 303 obtained using the temperature measurement probe 261a. An upper lamp output set value (zone 3 (U3)) is obtained by calculation. The output set value (zone 3 (U3)) is input to a phase control type upper lamp voltage regulator (for zone 3 (U3)) such as SCR provided in the heating control unit 301 to adjust the voltage. The unit (for zone 3 (U3)) supplies controlled power to the upper lamp (zone 3 (U3)). Further, the result of performing a certain calculation (here 1.67 times) on the output setting value for the upper lamp (zone 3 (U3)) is set as the output setting value for the lower lamp (zone 3 (L3)), and An output set value (zone 3 (L3)) is input to a voltage regulator for a phase control type lower lamp (for zone 3 (L3)) such as an SCR provided in the heating controller 301, and the voltage regulator (For zone 3 (L3)) supplies controlled power to the lower lamp (zone 3 (L3)). As a result, the output of the lower lamp is always relatively higher than that of the upper lamp. A value to be multiplied by the output set value (zone 3 (U3)) is obtained in advance.

次に、図５を参照し、本実施例の処理炉のウエハ面内温度分布を説明する。
ゾーン３（Ｕ３）の上ランプ用の出力設定値（ゾーン３（Ｕ３））に乗算演算される値を、１．６７として、ゾーン３（Ｌ３）の下ランプ用の出力設定値（ゾーン３（Ｌ３））を設定した場合である。温度が約１０００℃の時の処理後のウエハ膜厚より算出したウエハ面内温度分布である。温度均一性は±２℃程度であり、全く問題ない。 Next, the temperature distribution in the wafer surface of the processing furnace of the present embodiment will be described with reference to FIG.
A value calculated by multiplying the output setting value for the upper lamp (zone 3 (U3)) of zone 3 (U3) is 1.67, and the output setting value for the lower lamp of zone 3 (L3) (zone 3 ( This is a case where L3)) is set. It is a wafer surface temperature distribution calculated from the wafer thickness after processing when the temperature is about 1000 ° C. The temperature uniformity is about ± 2 ° C., and there is no problem at all.

次に、図６を参照し、本実施例の処理炉の吸収エネルギー強度の変化を詳細に説明する。
ゾーン３（Ｕ３）の上ランプ用の出力設定値（ゾーン３（Ｕ３））に乗算演算される値を、１．６７として、ゾーン３（Ｌ３）の下ランプ用の出力設定値（ゾーン３（Ｌ３））を設定した場合（ゾーン３（Ｕ３）の上ランプよりゾーン３（Ｌ３）の下ランプの方が出力が大きい場合）であり、ウエハ２００の平均温度が約１０００℃で、ウエハ面内温度がほぼ均一の場合のウエハ外周付近の単位面積当たりの吸収エネルギー強度の変化である。吸収エネルギー強度は、上ランプの端ゾーン付近および下ランプの端ゾーン付近にピークがあり、ウエハ１回転当たり４回のピークがある。最低値と最高値の差は１００４６Ｗ／ｍ^２である。本実施例を実施することにより上ランプより下ランプの方が出力が大きくなり、吸収エネルギー強度の変化量が次に述べる比較例１の１／２であり、周期も比較例１の１／２である。 Next, with reference to FIG. 6, the change of the absorbed energy intensity of the processing furnace of a present Example is demonstrated in detail.
A value calculated by multiplying the output setting value for the upper lamp (zone 3 (U3)) of zone 3 (U3) is 1.67, and the output setting value for the lower lamp of zone 3 (L3) (zone 3 ( L3)) is set (when the output of the lower lamp of zone 3 (L3) is larger than that of the upper lamp of zone 3 (U3)), the average temperature of wafer 200 is about 1000 ° C. This is a change in absorbed energy intensity per unit area near the wafer outer periphery when the temperature is substantially uniform. The absorbed energy intensity has peaks near the end zone of the upper lamp and near the end zone of the lower lamp, and there are four peaks per rotation of the wafer. The difference between the lowest value and the highest value is 10046 W / m ² . By implementing this embodiment, the output of the lower lamp is larger than that of the upper lamp, the amount of change in the absorbed energy intensity is 1/2 that of Comparative Example 1 described below, and the cycle is also 1/2 of that of Comparative Example 1. It is.

次に、温度変化を計算する。
単位面積当たりの吸収エネルギー強度Ｐ（ｔ）は次式で近似する。
Ｐ（ｔ）＝ΔＰｃｏｓ｛（２πｔ）／ａ｝＋ｃｏｎｓｔ・・・・・・・・（式１）
ここで、ｔは時間、ΔＰはエネルギー強度の変化量の１／２、ａは周期を意味する。
また、温度Ｔ（ｔ）は次式のように表される。
ｄＴ（ｔ）／ｄｔ＝Ｐ（ｔ）／Ｃ・・・・・・・・・・・・・・・・・・（式２）
ここで、Ｃは熱容量を意味し、単位面積当たりの質量と比熱を乗算した値である。
式２を式１に代入し、積分すると次式になる。
Ｔ（ｔ）＝｛（ａΔＰ）／（２πＣ）｝ｓｉｎ｛（２πｔ）／ａ｝＋ｃｏｎｓｔ・・（式３）
ここで、温度変化量の１／２を意味するΔＴを、
ΔＴ＝（ａΔＰ）／（２πＣ）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（式４）
とすると、式３は次式のようになる。
Ｔ（ｔ）＝ΔＴｓｉｎ｛（２πｔ）／ａ｝＋ｃｏｎｓｔ・・・・・・・・（式５） Next, the temperature change is calculated.
The absorbed energy intensity P (t) per unit area is approximated by the following equation.
P (t) = ΔPcos {(2πt) / a} + const (Equation 1)
Here, t means time, ΔP means 1/2 of the amount of change in energy intensity, and a means period.
Further, the temperature T (t) is expressed by the following equation.
dT (t) / dt = P (t) / C (Equation 2)
Here, C means heat capacity and is a value obtained by multiplying mass per unit area by specific heat.
Substituting Equation 2 into Equation 1 and integrating it gives the following equation.
T (t) = {(aΔP) / (2πC)} sin {(2πt) / a} + const (3)
Here, ΔT, which means 1/2 of the temperature change amount,
ΔT = (aΔP) / (2πC) (Equation 4)
Then, Equation 3 becomes as follows.
T (t) = ΔTsin {(2πt) / a} + const (Equation 5)

式５より、温度変化量は（ａΔＰ）／（２πＣ）であり、温度変化の周期は吸収エネルギー強度変化の周期と同じである。吸収エネルギー強度変化量２ΔＰが１００４６ｋＷ／ｍ^２、４ｒｐｍの場合、式４より約３℃の温度変化である。 From Equation 5, the temperature change amount is (aΔP) / (2πC), and the cycle of the temperature change is the same as the cycle of the absorbed energy intensity change. When the absorption energy intensity change amount 2ΔP is 10046 kW / m ² and 4 rpm, the temperature change is about 3 ° C. according to Equation 4.

次に、図７を参照し、ウエハ内温度差と結晶欠陥（スリップ）の関係を説明する。
横軸がウエハ温度、縦軸がウエハ内温度差を表し、上がスリップ発生エリアであり、下がスリップ未発生エリアである。ウエハ温度が高くなるに従って、スリップが発生しないために必要なウエハ内温度差は小さくなっている。１０００℃では、温度差は１０℃以下であることが必要である。 Next, the relationship between the temperature difference in the wafer and crystal defects (slip) will be described with reference to FIG.
The horizontal axis represents the wafer temperature, the vertical axis represents the temperature difference within the wafer, the top is the slip occurrence area, and the bottom is the slip non-occurrence area. As the wafer temperature increases, the temperature difference within the wafer, which is necessary to prevent slipping, becomes smaller. At 1000 ° C., the temperature difference needs to be 10 ° C. or less.

本実施例を実施することにより、常に上ランプより下ランプの方が相対的に出力が大きくなり、吸収エネルギー強度の変化量が次に述べる比較例１の約１／２になり、周期も比較例１の１／２になる。これにより、ウエハの回転方向の温度差は、次に述べる比較例１の１３℃から３℃となり非常に改善される。その結果、ウエハの結晶欠陥（スリップ）が発生しなくなる。 By implementing this embodiment, the output of the lower lamp is always relatively higher than that of the upper lamp, the amount of change in the absorbed energy intensity is about ½ that of Comparative Example 1 described below, and the period is also compared. 1/2 of Example 1. Thus, the temperature difference in the rotation direction of the wafer is greatly improved from 13 ° C. in Comparative Example 1 described below to 3 ° C. As a result, no crystal defects (slip) occur on the wafer.

なお、ランプがウエハ上部にある場合や、１個のみの温度測定用プローブにて全てのゾーンを制御している場合や、あるゾーンのある段の出力設定に上下比演算した結果を、別のゾーン別の段の出力設定としている場合についても、本実施例と同様である。 When the lamp is on the top of the wafer, when all the zones are controlled by only one temperature measurement probe, or when the result of the up / down ratio calculation for the output setting of a certain stage in a certain zone, The case where the output setting is set for each zone is the same as in the present embodiment.

以上、本実施例を実施することにより、ウエハの回転方向の温度差を縮小し、ウエハに結晶欠陥（スリップ）の発生しない基板処理装置を可能にする点で、実用上極めて大きな効果がある。 As described above, by implementing this embodiment, the temperature difference in the rotation direction of the wafer is reduced, and a substrate processing apparatus that does not cause crystal defects (slip) on the wafer can be realized.

次に、本発明の実施例１と比較するための比較例１について説明する。実施例１では、ゾーン１（Ｕ１、Ｌ１）については、温度測定用プローブ２６１ｃを使用して求められた温度検出部３０３からの温度測定結果と温度設定値とよりＰＩＤ演算し、ゾーン１（Ｕ１、Ｌ１）について出力設定値を求め、その出力設定値を用いて、ゾーン１の上ランプ（Ｕ１）および下ランプ（Ｌ１）の両方にランプ電力を供給し、ゾーン２（Ｕ２、Ｌ２）についても、温度測定用プローブ２６１ｂを使用して求められた温度検出部３０３からの温度測定結果と温度設定値とよりＰＩＤ演算し、ゾーン２（Ｕ２、Ｌ２）について出力設定値を求め、その出力設定値を用いて、ゾーン２の上ランプ（Ｕ２）および下ランプ（Ｌ２）の両方にランプ電力を供給するが、ゾーン３（Ｕ３、Ｌ３）については、温度測定用プローブ２６１ａを使用して求められた温度検出部３０３からの温度測定結果と温度設定値よりＰＩＤ演算し、ゾーン３の上ランプ用の出力設定値（ゾーン３（Ｕ３））を求め、その出力設定値を用いて、ゾーン３の上ランプ（Ｕ３）にランプ電力を供給する一方、この上ランプ用の出力設定値（ゾーン３（Ｕ３））に、ある演算（実施例１では１．６７倍）を実施した結果を下ランプ用の出力設定値（ゾーン３（Ｌ３））とし、その出力設定値（ゾーン３（Ｌ３））を用いてゾーン３の下ランプ（Ｌ３）にランプ電力を供給することにより、上ランプより下ランプの方が相対的に出力が大きくしたが、比較例１では、図３に示すように、ゾーン１（Ｕ１、Ｌ１）については、温度測定用プローブ２６１ｃを使用して求められた温度検出部３０３からの温度測定結果と温度設定値とよりＰＩＤ演算し、ゾーン１（Ｕ１、Ｌ１）について出力設定値を求め、その出力設定値を用いて、ゾーン１の上ランプ（Ｕ１）および下ランプ（Ｌ１）の両方にランプ電力を供給し、ゾーン２（Ｕ２、Ｌ２）についても、温度測定用プローブ２６１ｂを使用して求められた温度検出部３０３からの温度測定結果と温度設定値とよりＰＩＤ演算し、ゾーン２（Ｕ２、Ｌ２）について出力設定値を求め、その出力設定値を用いて、ゾーン２の上ランプ（Ｕ２）および下ランプ（Ｌ２）の両方にランプ電力を供給し、ゾーン３（Ｕ３、Ｌ３）についても、温度測定用プローブ２６１あを使用して求められた温度検出部３０３からの温度測定結果と温度設定値とよりＰＩＤ演算し、ゾーン３（Ｕ３、Ｌ３）について出力設定値を求め、その出力設定値を用いて、ゾーン３の上ランプ（Ｕ３）および下ランプ（Ｌ３）の両方にランプ電力を供給した点が実施例１と異なるが他の点は同じである。 Next, Comparative Example 1 for comparison with Example 1 of the present invention will be described. In the first embodiment, for zone 1 (U1, L1), PID calculation is performed based on the temperature measurement result from the temperature detection unit 303 obtained using the temperature measurement probe 261c and the temperature set value, and zone 1 (U1) is obtained. , L1), an output set value is obtained, and using the output set value, lamp power is supplied to both the upper lamp (U1) and the lower lamp (L1) of zone 1, and also for zone 2 (U2, L2). Then, PID calculation is performed based on the temperature measurement result and the temperature set value obtained from the temperature detection unit 303 obtained using the temperature measurement probe 261b, an output set value is obtained for the zone 2 (U2, L2), and the output set value is obtained. Is used to supply lamp power to both the upper lamp (U2) and the lower lamp (L2) of zone 2, but for zone 3 (U3, L3), temperature measuring probe 261a is used. The PID calculation is performed from the temperature measurement result obtained from the temperature detection unit 303 and the temperature set value, and the output set value for the upper lamp of the zone 3 (zone 3 (U3)) is obtained, and the output set value is used. Then, while supplying lamp power to the upper lamp (U3) of zone 3, a certain calculation (1.67 times in the first embodiment) was performed on the output setting value (zone 3 (U3)) for the upper lamp. The result is an output set value for the lower lamp (zone 3 (L3)), and the lamp power is supplied to the lower lamp (L3) of zone 3 using the output set value (zone 3 (L3)). Although the output of the lower lamp was relatively higher than that of the lamp, in Comparative Example 1, as shown in FIG. 3, the zone 1 (U1, L1) was obtained using the temperature measurement probe 261c. Temperature measurement from temperature detector 303 PID calculation is performed based on the result and the temperature setting value, an output setting value is obtained for zone 1 (U1, L1), and the output setting value is used for both the upper lamp (U1) and the lower lamp (L1) of zone 1 Lamp power is supplied, and the zone 2 (U2, L2) is also subjected to PID calculation based on the temperature measurement result from the temperature detection unit 303 obtained using the temperature measurement probe 261b and the temperature set value, and the zone 2 ( An output set value is obtained for U2, L2), and lamp power is supplied to both the upper lamp (U2) and the lower lamp (L2) of zone 2 using the output set value, and for zone 3 (U3, L3). Also, PID calculation is performed based on the temperature measurement result obtained from the temperature detection unit 303 obtained using the temperature measurement probe 261 and the temperature set value, and the output set value for the zone 3 (U3, L3) is calculated. This is different from the first embodiment in that lamp power is supplied to both the upper lamp (U3) and the lower lamp (L3) of the zone 3 by using the output set value, but the other points are the same.

図８を参照し、比較例１の処理炉のウエハ面内温度分布を説明する。温度が約１０００℃の時の処理後のウエハ膜厚より算出したウエハ面内温度分布である。温度均一性は±２℃程度であり、全く問題ない。 With reference to FIG. 8, the wafer surface temperature distribution of the processing furnace of Comparative Example 1 will be described. It is a wafer surface temperature distribution calculated from the wafer thickness after processing when the temperature is about 1000 ° C. The temperature uniformity is about ± 2 ° C., and there is no problem at all.

図９を参照し、比較例１の処理炉の吸収エネルギー強度の変化を説明する。
ウエハの平均温度が約１０００℃で、ウエハ面内温度がほぼ均一の場合のウエハ外周付近の単位面積当たりの吸収エネルギー強度の変化である。吸収エネルギー強度は、上ランプの端ゾーン付近にピークがあり、ウエハ１回転当たり２回のピークがある。最低値と最高値の差は２０００３Ｗ／ｍ^２である。 With reference to FIG. 9, the change of the absorbed energy intensity of the processing furnace of the comparative example 1 is demonstrated.
This is a change in the intensity of absorbed energy per unit area near the outer periphery of the wafer when the average temperature of the wafer is about 1000 ° C. and the in-plane temperature of the wafer is almost uniform. The absorbed energy intensity has a peak in the vicinity of the end zone of the upper lamp, and there are two peaks per rotation of the wafer. The difference between the lowest value and the highest value is 20003 W / m ² .

次に、温度変化を計算する。上述した式５より、温度変化量は（ａΔＰ）／（２πＣ）であり、温度変化の周期は吸収エネルギー強度変化の周期と同じである。吸収エネルギー強度変化量２ΔＰが２０００３Ｗ／ｍ^２、４ｒｐｍの場合、式４より約１３℃の温度変化である。 Next, the temperature change is calculated. From Equation 5 described above, the temperature change amount is (aΔP) / (2πC), and the cycle of the temperature change is the same as the cycle of the absorbed energy intensity change. When the absorbed energy intensity change amount 2ΔP is 20003 W / m ² and 4 rpm, the temperature change is about 13 ° C. according to Equation 4.

以上より、処理後のウエハの膜厚均一性は全く問題ないが、処理炉は部分的に約１３℃の温度差があることが分かる。 From the above, it can be seen that the film thickness uniformity of the processed wafer is not a problem at all, but the processing furnace partially has a temperature difference of about 13 ° C.

図５を参照すると、スリップが発生しないために必要なウエハ内温度差は、１０００℃では、１０℃以下であることが必要であるが、比較例１では、部分的に約１３℃の温度差が生じてしまうので、測定されるウエハ面内温度均一性は問題ないが、ウエハの回転方向の温度差が大きいことにより、ウエハに結晶欠陥（スリップ）を発生させる欠点があることがわかる。 Referring to FIG. 5, the temperature difference in the wafer required to prevent slippage is required to be 10 ° C. or less at 1000 ° C., but in Comparative Example 1, the temperature difference is partially about 13 ° C. Therefore, it can be seen that there is no problem in the uniformity of the temperature in the wafer surface to be measured, but there is a defect that a crystal defect (slip) occurs in the wafer due to a large temperature difference in the rotation direction of the wafer.

本実施例では、枚葉式の処理炉であって、ウエハ領域の垂直上部領域または垂直下部領域に、一つまたは複数のウエハ領域内加熱体（ランプ、ヒータなど）と、ウエハ領域外の垂直上部領域または垂直下部領域に、一つまたは複数のウエハ領域内加熱体（ランプ、ヒータなど）とをそれぞれ備え、ウエハ領域内加熱体への出力設定に演算処理した結果をウエハ領域外加熱体への出力設定とした基板処理装置が開示され、また、枚葉式の処理炉であって、ウエハのある平面上においてウエハ領域内に照度ピークをもつ、一つまたは複数のウエハ領域内加熱体（ランプ、ヒータなど）と、ウエハのある平面上においてウエハ領域外に照度ピークをもつ、一つまたは複数のウエハ領域外加熱体（ランプ、ヒータなど）とを備え、ウエハ領域内加熱体への出力設定に演算処理した結果をウエハ領域外加熱体への出力設定とする基板処理装置が開示されている。 In this embodiment, a single-wafer processing furnace is provided, in which one or a plurality of heating elements in the wafer area (lamps, heaters, etc.) and a vertical area outside the wafer area are provided in the vertical upper area or the vertical lower area of the wafer area. One or a plurality of heating elements in the wafer area (lamps, heaters, etc.) are provided in the upper area or the vertical lower area, respectively, and the result of arithmetic processing for setting the output to the heating area in the wafer area is sent to the heating area outside the wafer area. A substrate processing apparatus having an output setting of 1 is disclosed, and is a single-wafer processing furnace, and has one or a plurality of wafer area heaters having an illuminance peak in the wafer area on a plane of the wafer ( Lamps, heaters, etc.) and one or more heating elements outside the wafer area (lamps, heaters, etc.) having an illuminance peak outside the wafer area on a plane with the wafer. As a result of processing to the output setting of the output setting to the wafer outside the area heating element to the substrate processing apparatus is disclosed.

好ましくは、ウエハ領域内加熱体とウエハ領域外加熱体とは、ウエハに対して同じ側に配置され、ウエハの温度測定は、ウエハに対してウエハ領域内加熱体とウエハ領域外加熱体とは反対側から行われる。 Preferably, the in-wafer region heating element and the out-of-wafer region heating element are disposed on the same side with respect to the wafer, and the wafer temperature measurement is performed with respect to the wafer. From the other side.

本実施例の基板処理装置の処理炉は、図１を参照して説明した実施例１の処理炉２０２と以下に説明する点を除いて同じである。 The processing furnace of the substrate processing apparatus of the present embodiment is the same as the processing furnace 202 of the first embodiment described with reference to FIG. 1 except for the points described below.

図１０は、本実施例の基板処理装置の処理炉のランプ配置を説明するため概略平面図である。
図１０に示すように、上側ランプ２０７は、中央のゾーン１（Ｕ１）、その外側の両側のゾーン２（Ｕ２）、その外側の両側のゾーン３（Ｕ３）およびその外側の両側のゾーン４（Ｕ４）に分割されており、下側ランプ２２３は、中央のゾーン１（Ｌ１）、その外側の両側のゾーン２（Ｌ２）、その外側の両側のゾーン３（Ｌ３）およびその外側の両側のゾーン４（Ｌ４）に分割されている。上側からみると、ゾーン３（Ｕ３）の上側ランプ２０７の一番外側のランプとウエハ２００の外周とはほぼ一致し、ゾーン３（Ｌ３）の下側ランプ２２３の一番外側のランプとウエハ２００の外周とは略一致し、上側ランプ２０７と下側ランプ２２３とが重なる領域内にウエハ２００がほぼ位置している。ゾーン４（Ｕ４、Ｌ４）はウエハ領域外の垂直下部領域にある。
ゾーン１の上側ランプ（Ｕ１）とゾーン１の下側ランプ（Ｌ１）とは、ウエハ２００の略同一円周部分をそれぞれ加熱し、ゾーン２の上側ランプ（Ｕ２）とゾーン２の下側ランプ（Ｌ２）とは、ウエハ２００の略同一円周部分をそれぞれ加熱し、ゾーン３の上側ランプ（Ｕ３）とゾーン３の下側ランプ（Ｌ３）とは、ウエハ２００の略同一円周部分をそれぞれ加熱する。 FIG. 10 is a schematic plan view for explaining the lamp arrangement of the processing furnace of the substrate processing apparatus of this embodiment.
As shown in FIG. 10, the upper ramp 207 includes a central zone 1 (U1), outer zones 2 (U2), outer zones 3 (U3), and outer zones 4 ( U4), and the lower ramp 223 includes a central zone 1 (L1), outer zones 2 (L2), outer zones 3 (L3), and outer zones. 4 (L4). When viewed from the upper side, the outermost lamp of the upper lamp 207 in the zone 3 (U3) and the outer periphery of the wafer 200 substantially coincide with each other, and the outermost lamp of the lower lamp 223 in the zone 3 (L3) and the wafer 200. The wafer 200 is substantially located in an area where the upper lamp 207 and the lower lamp 223 overlap each other. Zone 4 (U4, L4) is in the vertical lower region outside the wafer region.
The upper lamp (U1) of the zone 1 and the lower lamp (L1) of the zone 1 respectively heat substantially the same circumferential portion of the wafer 200, and the upper lamp (U2) of the zone 2 and the lower lamp (zone 2) ( L2) heats substantially the same circumferential portion of the wafer 200, and the upper lamp (U3) of the zone 3 and the lower lamp (L3) of the zone 3 respectively heat substantially the same circumferential portion of the wafer 200. To do.

温度測定用プローブ２６１ｃ、２６１ｂおよび２６１ａは、上側ランプ２０７のゾーン１（Ｕ１）、ゾーン２（Ｕ２）およびゾーン３（Ｕ３）の上部にそれぞれ位置している。なお、上側ランプ２０７のゾーン１（Ｕ１）および下側ランプ２２３のゾーン１（Ｌ１）には、それぞれランプが３本使用され、上側ランプ２０７のゾーン２（Ｕ２）および下側ランプ２２３のゾーン２（Ｌ２）には、それぞれランプが６本使用され、上側ランプ２０７のゾーン３（Ｕ３）および下側ランプ２２３のゾーン３（Ｌ３）には、それぞれランプが６本使用され、上側ランプ２０７のゾーン４（Ｕ４）および下側ランプ２２３のゾーン４（Ｌ４）には、それぞれランプが６本使用されている。 The temperature measurement probes 261c, 261b, and 261a are located above the zone 1 (U1), zone 2 (U2), and zone 3 (U3) of the upper lamp 207, respectively. Three lamps are used for zone 1 (U1) of the upper lamp 207 and zone 1 (L1) of the lower lamp 223, respectively, and zone 2 (U2) of the upper lamp 207 and zone 2 of the lower lamp 223 are used. 6 lamps are used for (L2), and 6 lamps are used for zone 3 (U3) of the upper lamp 207 and zone 3 (L3) of the lower lamp 223, respectively. Four lamps are used in zone 4 (L4) of 4 (U4) and lower lamp 223, respectively.

温度測定用プローブ２６１ａ、２６１ｂ、２６１ｃを利用して検出されたウエハ温度は、主制御部３００にて設定温度と比較される。主制御部３００は比較の結果、あらゆる偏差を計算し、加熱制御部３０１を介してヒータアッセンブリ内の加熱手段である上側ランプ２０７，下側ランプ２２３の複数のゾーン（Ｕ１〜Ｕ４、Ｌ１〜Ｌ４）への電力供給量を制御する。温度測定用プローブ２６１ａ、２６１ｂ、２６１ｃは、ウエハ２００の異なる部分（異なる半径）の温度を測定するために、異なる半径の箇所に位置決めされており、これによって処理サイクル中の半径方向の温度の均一性が確保される。 The wafer temperature detected using the temperature measuring probes 261a, 261b, 261c is compared with the set temperature by the main control unit 300. As a result of the comparison, the main control unit 300 calculates all deviations, and via the heating control unit 301, a plurality of zones (U1 to U4, L1 to L4) of the upper lamp 207 and the lower lamp 223 that are heating means in the heater assembly. ) To control the amount of power supplied to The temperature measuring probes 261a, 261b, 261c are positioned at different radii to measure the temperature of different parts (different radii) of the wafer 200, thereby providing a uniform temperature in the radial direction during the processing cycle. Sex is secured.

上記のようにしてウエハ２００の温度制御を行いつつ、ガス供給管２３２から処理ガス２３０を処理室２０１内に供給して、ウエハ２００の処理を行う。 While controlling the temperature of the wafer 200 as described above, the processing gas 230 is supplied from the gas supply pipe 232 into the processing chamber 201 to process the wafer 200.

図１１を参照し、本実施例のランプからウエハへのゾーン別の照度分布を詳細に説明する。
図１１は最大出力の場合を示す。ウエハ、サセプタは回転しているため同心円状では同じ照度となる。ゾーン１のエネルギーはウエハ上の中心付近にピークをもち、ゾーン２のエネルギーはウエハ上の半径４ｃｍ付近にピークをもち、ゾーン３のエネルギーはウエハ上の半径８ｃｍ付近にピークをもつ。ゾーン４のエネルギーはウエハ外の半径１３ｃｍ付近にピークをもつ。ゾーン１〜３はピークがウエハ面内にあるが、ゾーン４はピークがウエハ面外にある。 With reference to FIG. 11, the illuminance distribution for each zone from the lamp to the wafer of this embodiment will be described in detail.
FIG. 11 shows the case of maximum output. Since the wafer and the susceptor are rotating, the illuminance is the same in a concentric shape. The energy of zone 1 has a peak near the center on the wafer, the energy of zone 2 has a peak near a radius of 4 cm on the wafer, and the energy of zone 3 has a peak near a radius of 8 cm on the wafer. The energy of zone 4 has a peak near a radius of 13 cm outside the wafer. Zones 1 to 3 have a peak in the wafer surface, while zone 4 has a peak outside the wafer surface.

ゾーン１〜３のウエハ平面上のピークがウエハ面内にあり、そのピーク付近の温度を簡単に測定できる。温度測定用プローブ２６１ａ、２６１ｂ、２６１ｃとランプゾーン１〜３は１対１であり、通常のフィードバック制御（ＰＩＤ制御）が可能である。ゾーン４のウエハ平面上のピークがウエハ面外にあり、そのピーク付近の温度を簡単に測定できない。そのため、ゾーン４は通常のフィードバック制御（ＰＩＤ制御）が不可能である。 The peak on the wafer plane in zones 1 to 3 is in the wafer plane, and the temperature near the peak can be easily measured. The temperature measurement probes 261a, 261b, 261c and the lamp zones 1 to 3 are in a one-to-one relationship, and normal feedback control (PID control) is possible. The peak on the wafer plane in zone 4 is outside the wafer surface, and the temperature near the peak cannot be measured easily. Therefore, normal feedback control (PID control) is not possible in zone 4.

図１２、図１３を参照し、本実施例の温度制御・加熱制御の流れを詳細に説明する。
ゾーン１の場合、主制御部３００は、温度測定用プローブ２６１ｃを使用して求められた温度検出部３０３からの温度測定結果と温度設定値とによりＰＩＤ演算し、出力設定値を求める。出力設定値を、ＳＣＲなどの位相制御タイプの電圧調整器（ゾーン１）に入力し、電圧調整器（ゾーン１）はゾーン１の上ランプ（Ｕ１）および下ランプ（Ｌ１）に制御された電圧をそれぞれ供給する。ゾーン２（図１２参照）およびゾーン３（図１３参照）も同様の制御の流れである。図１３に示すように、ゾーン４の場合、ゾーン３の出力設定値にある演算（ここでは１．２３倍）を実施した結果を出力設定値（ゾーン４）とし、その出力設定値をＳＣＲなどの位相制御タイプの電圧調整器（ゾーン４）に入力し、電圧調整器（ゾーン４）はゾーン４の上ランプ（Ｕ４）および下ランプ（Ｌ４）に制御された電圧をそれぞれ供給する。出力設定値（ゾーン３）に乗算演算される値は、ウエハ面内が均一になるように事前に求めてある。これによって処理サイクル中の温度の均一性が確保される。 With reference to FIG. 12 and FIG. 13, the flow of temperature control / heating control of the present embodiment will be described in detail.
In the case of zone 1, the main control unit 300 performs PID calculation based on the temperature measurement result from the temperature detection unit 303 obtained using the temperature measurement probe 261c and the temperature set value, and obtains an output set value. The output set value is input to a voltage regulator (zone 1) of a phase control type such as SCR, and the voltage regulator (zone 1) is controlled by the upper lamp (U1) and the lower lamp (L1) of zone 1. Supply each. Zone 2 (see FIG. 12) and zone 3 (see FIG. 13) have the same control flow. As shown in FIG. 13, in the case of zone 4, the result of the calculation (1.23 times here) in the output set value of zone 3 is set as the output set value (zone 4), and the output set value is set to SCR or the like. The voltage regulator (zone 4) supplies a controlled voltage to the upper lamp (U4) and the lower lamp (L4) of zone 4, respectively. The value to be multiplied by the output set value (zone 3) is obtained in advance so that the wafer surface is uniform. This ensures temperature uniformity during the processing cycle.

図１４を参照し、本実施例の処理炉の温度分布を説明する。
出力設定値（ゾーン３）に乗算演算される値が、１．２５の場合の温度分布である。平均温度１０３６℃であり、温度均一性は±６℃となった。本実施例を実施することにより、次に述べる比較例２に対してウエハ周辺部の温度の落ち込みは格段に改善される。 With reference to FIG. 14, the temperature distribution of the processing furnace of the present embodiment will be described.
The temperature distribution when the value calculated by multiplying the output set value (zone 3) is 1.25. The average temperature was 1036 ° C., and the temperature uniformity was ± 6 ° C. By implementing this example, the temperature drop at the wafer peripheral portion is markedly improved as compared to Comparative Example 2 described below.

以上、本実施例を実施することにより、制御が難しいためにウエハ領域外の垂直下部領域にランプを備えていないことによるウエハ周辺部の照度が不足を防止することができ、ウエハ周辺部の温度均一性の悪化を防止する基板処理装置を可能にする点で、実用上極めて大きな効果がある。 As described above, by implementing this embodiment, since it is difficult to control, it is possible to prevent insufficient illumination at the peripheral portion of the wafer due to the absence of a lamp in the vertical lower region outside the wafer region. In terms of enabling a substrate processing apparatus that prevents deterioration of uniformity, there is an extremely large effect in practical use.

次に、本発明の実施例２と比較するための比較例２について説明する。実施例２では上側ランプ２０７を、中央のゾーン１（Ｕ１）、その外側の両側のゾーン２（Ｕ２）、その外側の両側のゾーン３（Ｕ３）およびその外側の両側のゾーン４（Ｕ４）に分割し、下側ランプ２２３を、中央のゾーン１（Ｌ１）、その外側の両側のゾーン２（Ｌ２）、その外側の両側のゾーン３（Ｌ３）およびその外側の両側のゾーン４（Ｌ４）に分割し、ウエハ領域外の垂直下部領域にあるゾーン４（Ｕ４、Ｌ４）については、ゾーン３の出力設定値にある演算（ここでは１．２３倍）を実施した結果を出力設定値（ゾーン４）とし、その出力設定値を用いて、ゾーン４の上ランプ（Ｕ４）および下ランプ（Ｌ４）の両方にランプ電力を供給したが、本比較例２では、中央のゾーン１（Ｕ１）、その外側の両側のゾーン２（Ｕ２）およびその外側の両側のゾーン３（Ｕ３）に分割し、下側ランプ２２３を、中央のゾーン１（Ｌ１）、その外側の両側のゾーン２（Ｌ２）およびその外側の両側のゾーン３（Ｌ３）に分割し、ウエハ領域外の垂直下部領域にあるゾーン４（Ｕ４、Ｌ４）は設けていない点で実施例２とは異なるが、他の点は同じであり、ゾーン１〜３の構造や、ランプからウエハへのゾーン別の照度分布も同じであり、温度制御・加熱制御方法も同じである。 Next, Comparative Example 2 for comparison with Example 2 of the present invention will be described. In the second embodiment, the upper lamp 207 is placed in the central zone 1 (U1), the outer zones 2 (U2), the outer zones 3 (U3), and the outer zones 4 (U4). The lower ramp 223 is divided into a central zone 1 (L1), an outer zone 2 (L2), an outer zone 3 (L3), and an outer zone 4 (L4). For zone 4 (U4, L4) in the vertical lower region outside the wafer region, the result of performing the calculation (1.23 times here) in the output setting value of zone 3 is the output setting value (zone 4). ) And using the output set value, lamp power was supplied to both the upper lamp (U4) and the lower lamp (L4) of zone 4, but in this comparative example 2, the central zone 1 (U1) Outside zone 2 (U2) The lower ramp 223 is divided into a central zone 1 (L1), an outer zone 2 (L2), and an outer zone 3 (L3). Is different from the second embodiment in that the zone 4 (U4, L4) in the vertical lower region outside the wafer region is not provided, but the other points are the same, and the structure of the zones 1 to 3, The illuminance distribution for each zone from the lamp to the wafer is the same, and the temperature control / heating control method is also the same.

図１５を参照し、比較例２の処理炉の温度分布を説明する。
−０．０６〜０〜０．０６ｍの領域は比較的温度均一性が良いが、ウエハ周辺部の温度は非常に落ち込んでおり、ウエハ周辺部の温度均一性が悪い。原因は、ウエハ周辺部の照度（ランプからのエネルギー）が不足しているためである。 With reference to FIG. 15, the temperature distribution of the processing furnace of Comparative Example 2 will be described.
Although the temperature uniformity in the region of −0.06 to 0 to 0.06 m is relatively good, the temperature around the wafer is very low, and the temperature uniformity around the wafer is poor. This is because the illuminance (energy from the lamp) around the wafer is insufficient.

次に、図１６を参照し、本発明が好適に適用される基板処理装置の概要を説明する。
なお、本発明が適用される基板処理装置においてはウエハなどの基板を搬送するキャリヤとしては、ＦＯＵＰ（ｆｒｏｎｔｏｐｅｎｉｎｇｕｎｉｆｉｅｄｐｏｄ。以下、ポッドという。）が使用されている。また、以下の説明において、前後左右は図１６を基準とする。すなわち、図１６が示されている紙面に対して、前は紙面の下、後は紙面の上、左右は紙面の左右とする。 Next, an outline of a substrate processing apparatus to which the present invention is preferably applied will be described with reference to FIG.
In the substrate processing apparatus to which the present invention is applied, a FOUP (front opening unified pod; hereinafter referred to as a pod) is used as a carrier for transporting a substrate such as a wafer. In the following description, front, rear, left and right are based on FIG. That is, with respect to the paper surface shown in FIG. 16, the front is below the paper surface, the rear is above the paper surface, and the left and right are the left and right sides of the paper surface.

図１６に示されているように、基板処理装置は真空状態などの大気圧未満の圧力（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１の搬送室１０３を備えており、第１の搬送室１０３の筐体１０１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。第１の搬送室１０３には負圧下でウエハ２００を移載する第１のウエハ移載機１１２が設置されている。第１のウエハ移載機１１２は、エレベータ１１５によって、第１の搬送室１０３の気密性を維持しつつ昇降できるように構成されている。 As shown in FIG. 16, the substrate processing apparatus includes a first transfer chamber 103 configured in a load lock chamber structure that can withstand a pressure (negative pressure) less than atmospheric pressure such as a vacuum state. A casing 101 of the transfer chamber 103 is formed in a box shape having a hexagonal shape in plan view and closed at both upper and lower ends. In the first transfer chamber 103, a first wafer transfer machine 112 for transferring the wafer 200 under a negative pressure is installed. The first wafer transfer device 112 is configured to be moved up and down by the elevator 115 while maintaining the airtightness of the first transfer chamber 103.

筐体１０１の六枚の側壁のうち前側に位置する２枚の側壁には、搬入用の予備室１２２と搬出用の予備室１２３とがそれぞれゲートバルブ２４４、１２７を介して連結されており、それぞれ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。さらに、予備室１２２には搬入室用の基板置き台１４０が設置され、予備室１２３には搬出室用の基板置き台１４１が設置されている。 The two side walls located on the front side of the six side walls of the housing 101 are connected to the carry-in spare chamber 122 and the carry-out spare chamber 123 via gate valves 244 and 127, respectively. Each has a load lock chamber structure that can withstand negative pressure. Further, a substrate placing table 140 for loading / unloading chamber is installed in the spare chamber 122, and a substrate placing table 141 for unloading chamber is installed in the spare chamber 123.

予備室１２２および予備室１２３の前側には、略大気圧下で用いられる第２の搬送室１２１がゲートバルブ１２８、１２９を介して連結されている。第２の搬送室１２１にはウエハ２００を移載する第２のウエハ移載機１２４が設置されている。第２のウエハ移載機１２４は第２の搬送室１２１に設置されたエレベータ１２６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１３２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。 A second transfer chamber 121 used at substantially atmospheric pressure is connected to the front side of the reserve chamber 122 and the reserve chamber 123 via gate valves 128 and 129. In the second transfer chamber 121, a second wafer transfer device 124 for transferring the wafer 200 is installed. The second wafer transfer device 124 is configured to be moved up and down by an elevator 126 installed in the second transfer chamber 121, and is configured to be reciprocated in the left-right direction by a linear actuator 132. .

図１６に示されているように、第２の搬送室１２１の左側にはオリフラ合わせ装置１０６が設置されている。 As shown in FIG. 16, an orientation flat aligning device 106 is installed on the left side of the second transfer chamber 121.

図１６に示されているように、第２の搬送室１２１の筐体１２５には、ウエハ２００を第２の搬送室１２１に対して搬入搬出するためのウエハ搬入搬出口１３４と、ウエハ搬入搬出口を閉塞する蓋１４２と、ポッドオープナ１０８がそれぞれ設置されている。ポッドオープナ１０８は、ＩＯステージ１０５に載置されたポッド１００のキャップ及びウエハ搬入搬出口１３４を閉塞する蓋１４２を開閉するキャップ開閉機構１３６とを備えており、ＩＯステージ１０５に載置されたポッド１００のキャップ及びウエハ搬入搬出口１３４を閉塞する蓋１４２をキャップ開閉機構１３６によって開閉することにより、ポッド１００のウエハ出し入れを可能にする。また、ポッド１００は図示しない工程内搬送装置（ＲＧＶ）によって、ＩＯステージ１０５に、供給および排出されるようになっている。 As shown in FIG. 16, in the housing 125 of the second transfer chamber 121, a wafer loading / unloading port 134 for loading / unloading the wafer 200 into / from the second transfer chamber 121, and wafer loading / unloading. A lid 142 for closing the outlet and a pod opener 108 are installed. The pod opener 108 includes a cap of the pod 100 placed on the IO stage 105 and a cap opening / closing mechanism 136 that opens and closes a lid 142 that closes the wafer loading / unloading port 134, and the pod placed on the IO stage 105. The cap 142 opens and closes the lid 142 that closes the cap 100 and the wafer loading / unloading port 134 by the cap opening / closing mechanism 136, thereby enabling the wafer to be taken in and out of the pod 100. The pod 100 is supplied to and discharged from the IO stage 105 by an in-process transfer device (RGV) (not shown).

図１６に示されているように、筐体１０１の六枚の側壁のうち背面側に位置する２枚の側壁には、ウエハに所望の処理を行う第１の処理炉２０２と、第２の処理炉１３７とがそれぞれ隣接して連結されている。第１の処理炉２０２および第２の処理炉１３７はいずれもコールドウォール式の処理炉によってそれぞれ構成されている。また、筐体１０１における六枚の側壁のうちの残りの互いに対向する２枚の側壁には、第３の処理炉としての第１のクーリングユニット１３８と、第４の処理炉としての第２のクーリングユニット１３９とがそれぞれ連結されており、第１のクーリングユニット１３８および第２のクーリングユニット１３９はいずれも処理済みのウエハ２００を冷却するように構成されている。 As shown in FIG. 16, two side walls located on the back side among the six side walls of the housing 101 have a first processing furnace 202 for performing a desired process on the wafer, and a second side wall. A processing furnace 137 is connected adjacently. Both the first processing furnace 202 and the second processing furnace 137 are each constituted by a cold wall type processing furnace. The remaining two side walls of the casing 101 that face each other are provided with a first cooling unit 138 as a third processing furnace and a second processing furnace as a fourth processing furnace. Each of the first cooling unit 138 and the second cooling unit 139 is configured to cool the processed wafer 200.

以下、構成をもつ基板処理装置を使用した処理工程を説明する。 Hereinafter, processing steps using the substrate processing apparatus having the configuration will be described.

未処理のウエハ２００は２５枚がポッド１００に収納された状態で、処理工程を実施する基板処理装置へ工程内搬送装置によって搬送されて来る。図１６に示されているように、搬送されて来たポッド１００はＩＯステージ１０５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１００のキャップ及びウエハ搬入搬出口１３４を開閉する蓋１４２がキャップ開閉機構１３６によって取り外され、ポッド１００のウエハ出し入れ口が開放される。 In a state where 25 unprocessed wafers 200 are accommodated in the pod 100, they are transferred to the substrate processing apparatus for performing the processing process by the in-process transfer apparatus. As shown in FIG. 16, the pod 100 that has been transferred is delivered from the in-process transfer device and placed on the IO stage 105. The cap 142 for opening and closing the cap of the pod 100 and the wafer loading / unloading port 134 is removed by the cap opening / closing mechanism 136, and the wafer loading / unloading port of the pod 100 is opened.

ポッド１００がポッドオープナ１０８により開放されると、第２の搬送室１２１に設置された第２のウエハ移載機１２４はポッド１００からウエハ２００をピックアップし、予備室１２２に搬入し、ウエハ２００を基板置き台１４０に移載する。この移載作業中には、第１の搬送室１０３側のゲートバルブ２４４は閉じられており、第１の搬送室１０３の負圧は維持されている。ウエハ２００の基板置き台１４０への移載が完了すると、ゲートバルブ１２８が閉じられ、予備室１２２が排気装置（図示せず）によって負圧に排気される。 When the pod 100 is opened by the pod opener 108, the second wafer transfer machine 124 installed in the second transfer chamber 121 picks up the wafer 200 from the pod 100, loads it into the spare chamber 122, and loads the wafer 200. Transfer to the substrate table 140. During the transfer operation, the gate valve 244 on the first transfer chamber 103 side is closed, and the negative pressure in the first transfer chamber 103 is maintained. When the transfer of the wafer 200 to the substrate table 140 is completed, the gate valve 128 is closed, and the preliminary chamber 122 is exhausted to a negative pressure by an exhaust device (not shown).

予備室１２２が予め設定された圧力値に減圧されると、ゲートバルブ２４４、１３０が開かれ、予備室１２２、第１の搬送室１０３、第１の処理炉２０２が連通される。続いて、第１の搬送室１０３の第１のウエハ移載機１１２は基板置き台１４０からウエハ２００をピックアップして第１の処理炉２０２に搬入する。そして、第１の処理炉２０２内に処理ガスが供給され、所望の処理がウエハ２００に行われる。 When the preliminary chamber 122 is depressurized to a preset pressure value, the gate valves 244 and 130 are opened, and the preliminary chamber 122, the first transfer chamber 103, and the first processing furnace 202 are communicated. Subsequently, the first wafer transfer device 112 in the first transfer chamber 103 picks up the wafer 200 from the substrate placing table 140 and carries it into the first processing furnace 202. Then, a processing gas is supplied into the first processing furnace 202 and a desired process is performed on the wafer 200.

第１の処理炉２０２で処理が完了すると、処理済みのウエハ２００は第１の搬送室１０３の第１のウエハ移載機１１２によって第１の搬送室１０３に搬出される。 When the processing is completed in the first processing furnace 202, the processed wafer 200 is carried out to the first transfer chamber 103 by the first wafer transfer device 112 in the first transfer chamber 103.

そして、第１のウエハ移載機１１２は第１の処理炉２０２から搬出したウエハ２００を第１のクーリングユニット１３８へ搬入し、処理済みのウエハを冷却する。 Then, the first wafer transfer device 112 carries the wafer 200 unloaded from the first processing furnace 202 into the first cooling unit 138 and cools the processed wafer.

第１のクーリングユニット１３８にウエハ２００を移載すると、第１のウエハ移載機１１２は予備室１２２の基板置き台１４０に予め準備されたウエハ２００を第１の処理炉２０２に前述した作動によって移載し、第１の処理炉２０２内に処理ガスが供給され、所望の処理がウエハ２００に行われる。 When the wafer 200 is transferred to the first cooling unit 138, the first wafer transfer machine 112 transfers the wafer 200 prepared in advance on the substrate mounting table 140 in the preliminary chamber 122 to the first processing furnace 202 by the operation described above. Then, the processing gas is supplied into the first processing furnace 202, and a desired processing is performed on the wafer 200.

第１のクーリングユニット１３８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２００は第１のウエハ移載機１１２によって第１のクーリングユニット１３８から第１の搬送室１０３に搬出される。 When a preset cooling time has elapsed in the first cooling unit 138, the cooled wafer 200 is unloaded from the first cooling unit 138 to the first transfer chamber 103 by the first wafer transfer device 112.

冷却済みのウエハ２００が第１のクーリングユニット１３８から第１の搬送室１０３に搬出されたのち、ゲートバルブ１２７が開かれる。そして、第１のウエハ移載機１１２は第１のクーリングユニット１３８から搬出したウエハ２００を予備室１２３へ搬送し、基板置き台１４１に移載した後、予備室１２３はゲートバルブ１２７によって閉じられる。 After the cooled wafer 200 is unloaded from the first cooling unit 138 to the first transfer chamber 103, the gate valve 127 is opened. Then, the first wafer transfer device 112 transports the wafer 200 unloaded from the first cooling unit 138 to the preliminary chamber 123 and transfers it to the substrate table 141, and then the preliminary chamber 123 is closed by the gate valve 127. .

予備室１２３がゲートバルブ１２７によって閉じられると、排出用予備室１２３内が不活性ガスにより略大気圧に戻される。予備室１２３内が略大気圧に戻されると、ゲートバルブ１２９が開かれ、第２の搬送室１２１の予備室１２３に対応したウエハ搬入搬出口１３４を閉塞する蓋１４２と、ＩＯステージ１０５に載置された空のポッド１００のキャップがポッドオープナ１０８によって開かれる。続いて、第２の搬送室１２１の第２のウエハ移載機１２４は基板置き台１４１からウエハ２００をピックアップして第２の搬送室１２１に搬出し、第２の搬送室１２１のウエハ搬入搬出口１３４を通じてポッド１００に収納して行く。処理済みの２５枚のウエハ２００のポッド１００への収納が完了すると、ポッド１００のキャップとウエハ搬入搬出口１３４を閉塞する蓋１４２がポッドオープナ１０８によって閉じられる。閉じられたポッド１００はＩＯステージ１０５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。 When the preliminary chamber 123 is closed by the gate valve 127, the inside of the discharge preliminary chamber 123 is returned to approximately atmospheric pressure by the inert gas. When the inside of the preliminary chamber 123 is returned to substantially atmospheric pressure, the gate valve 129 is opened, and the lid 142 that closes the wafer loading / unloading port 134 corresponding to the preliminary chamber 123 of the second transfer chamber 121 and the IO stage 105 are mounted. The cap of the placed empty pod 100 is opened by the pod opener 108. Subsequently, the second wafer transfer device 124 in the second transfer chamber 121 picks up the wafer 200 from the substrate table 141 and carries it out to the second transfer chamber 121, and the wafer transfer into the second transfer chamber 121. It is stored in the pod 100 through the outlet 134. When the storage of the 25 processed wafers 200 in the pod 100 is completed, the pod opener 108 closes the lid 142 that closes the cap of the pod 100 and the wafer loading / unloading port 134. The closed pod 100 is transferred from the top of the IO stage 105 to the next process by the in-process transfer apparatus.

以上の作動が繰り返されることにより、ウエハが、順次、処理されて行く。以上の作動は第１の処理炉２０２および第１のクーリングユニット１３８が使用される場合を例にして説明したが、第２の処理炉１３７および第２のクーリングユニット１３９が使用される場合についても同様の作動が実施される。 By repeating the above operation, the wafers are sequentially processed. The above operation has been described by taking the case where the first processing furnace 202 and the first cooling unit 138 are used as an example, but also when the second processing furnace 137 and the second cooling unit 139 are used. Similar operations are performed.

なお、上述の基板処理装置では、予備室１２２を搬入用、予備室１２３を搬出用としたが、予備室１２３を搬入用、予備室１２２を搬出用としてもよい。また、第１の処理炉２０２と第２の処理炉１３７は、それぞれ同じ処理を行ってもよいし、別の処理を行ってもよい。第１の処理炉２０２と第２の処理炉１３７で別の処理を行う場合、例えば第１の処理炉２０２でウエハ２００にある処理を行った後、続けて第２の処理炉１３７で別の処理を行わせてもよい。また、第１の処理炉２０２でウエハ２００にある処理を行った後、第２の処理炉１３７で別の処理を行わせる場合、第１のクーリングユニット１３８（又は第２のクーリングユニット１３９）を経由するようにしてもよい。 In the above-described substrate processing apparatus, the spare chamber 122 is used for carrying in and the spare chamber 123 is used for carrying out. However, the spare chamber 123 may be used for carrying in, and the spare chamber 122 may be used for carrying out. Moreover, the 1st processing furnace 202 and the 2nd processing furnace 137 may perform the same process, respectively, and may perform another process. When performing different processing in the first processing furnace 202 and the second processing furnace 137, for example, after the processing on the wafer 200 is performed in the first processing furnace 202, another processing is performed in the second processing furnace 137. Processing may be performed. In the case where another processing is performed in the second processing furnace 137 after performing the processing on the wafer 200 in the first processing furnace 202, the first cooling unit 138 (or the second cooling unit 139) is installed. You may make it go through.

本発明の実施例１および２の基板処理装置の処理炉を説明するための概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view for demonstrating the processing furnace of the substrate processing apparatus of Example 1 and 2 of this invention. 本発明の実施例１の基板処理装置の処理炉のランプ配置を説明するため概略平面図である。It is a schematic plan view for demonstrating lamp arrangement | positioning of the processing furnace of the substrate processing apparatus of Example 1 of this invention. 本発明の実施例１の基板処理装置の処理炉の温度制御・加熱制御を流れを説明するための図である。It is a figure for demonstrating a flow through temperature control and heating control of the processing furnace of the substrate processing apparatus of Example 1 of this invention. 本発明の実施例１の基板処理装置の処理炉の温度制御・加熱制御を流れを説明するための図である。It is a figure for demonstrating a flow through temperature control and heating control of the processing furnace of the substrate processing apparatus of Example 1 of this invention. 本発明の実施例１の基板処理装置の処理炉おけるウエハの面内温度分布を示す図である。It is a figure which shows the in-plane temperature distribution of the wafer in the processing furnace of the substrate processing apparatus of Example 1 of this invention. 本発明の実施例１の基板処理装置の処理炉おけるウエハ外周付近の吸収エネルギー強度の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the absorbed energy intensity | strength near the wafer outer periphery in the processing furnace of the substrate processing apparatus of Example 1 of this invention. ウエハ内温度差と結晶欠陥（スリップ）との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the temperature difference in a wafer, and a crystal defect (slip). 本発明の実施例１と比較するための比較例１の基板処理装置の処理炉おけるウエハの面内温度分布を示す図である。It is a figure which shows the in-plane temperature distribution of the wafer in the processing furnace of the substrate processing apparatus of the comparative example 1 for comparing with Example 1 of this invention. 本発明の実施例１と比較するための比較例１の基板処理装置の処理炉おけるウエハ外周付近の吸収エネルギー強度の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the absorbed energy intensity | strength of wafer periphery vicinity in the processing furnace of the substrate processing apparatus of the comparative example 1 for comparing with Example 1 of this invention. 本発明の実施例２の基板処理装置の処理炉のランプ配置を説明するため概略平面図である。It is a schematic plan view for demonstrating lamp arrangement | positioning of the processing furnace of the substrate processing apparatus of Example 2 of this invention. 本発明の実施例２の基板処理装置の処理炉おけるランプのゾーン別のエネルギー強度分布を示す図である。It is a figure which shows the energy intensity distribution according to the zone of the lamp | ramp in the processing furnace of the substrate processing apparatus of Example 2 of this invention. 本発明の実施例２の基板処理装置の処理炉の温度制御・加熱制御を流れを説明するための図である。It is a figure for demonstrating a flow through temperature control and heating control of the processing furnace of the substrate processing apparatus of Example 2 of this invention. 本発明の実施例２の基板処理装置の処理炉の温度制御・加熱制御を流れを説明するための図である。It is a figure for demonstrating a flow through temperature control and heating control of the processing furnace of the substrate processing apparatus of Example 2 of this invention. 本発明の実施例２の基板処理装置の処理炉おけるウエハの面内温度分布を示す図である。It is a figure which shows the in-plane temperature distribution of the wafer in the processing furnace of the substrate processing apparatus of Example 2 of this invention. 本発明の実施例２と比較するための比較例２の基板処理装置の処理炉おけるウエハの面内温度分布を示す図である。It is a figure which shows the in-plane temperature distribution of the wafer in the processing furnace of the substrate processing apparatus of the comparative example 2 for comparing with Example 2 of this invention. 本発明が好適に適用される基板処理装置の一例の概略横断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of an example of a substrate processing apparatus to which the present invention is suitably applied.

Explanation of symbols

２００…ウエハ
２０１…処理室
２０２…処理炉
２０７…上側ランプ
２１７…サセプタ
２２３…下側ランプ
２２５…チャンバ
２６１…温度測定用プローブ
２６１ａ、２６１ｂ、２６１ｃ…温度測定用プローブ
３００…主制御部
３０１…加熱制御部
３０２…ガス制御部
３０３…温度検出部
３０４…駆動制御部
３０５…光子密度検出部
Ｕ１…ゾーン１の上側ランプ
Ｕ２…ゾーン２の上側ランプ
Ｕ３…ゾーン３の上側ランプ
Ｕ４…ゾーン４の上側ランプ
Ｌ１…ゾーン１の下側ランプ
Ｌ２…ゾーン２の下側ランプ
Ｌ３…ゾーン３の下側ランプ
Ｌ４…ゾーン１の下側ランプ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 200 ... Wafer 201 ... Processing chamber 202 ... Processing furnace 207 ... Upper lamp 217 ... Susceptor 223 ... Lower lamp 225 ... Chamber 261 ... Temperature measurement probe 261a, 261b, 261c ... Temperature measurement probe 300 ... Main control part 301 ... Heating Control unit 302 ... Gas control unit 303 ... Temperature detection unit 304 ... Drive control unit 305 ... Photon density detection unit U1 ... Upper lamp of zone 1 U2 ... Upper lamp of zone 2 U3 ... Upper lamp of zone 3 U4 ... Upper side of zone 4 Lamp L1: Lower lamp of Zone 1 L2: Lower lamp of Zone 2 L3: Lower lamp of Zone 3 L4: Lower lamp of Zone 1

Claims

A substrate processing apparatus for heat-treating a substrate by a heating means while rotating the substrate, the heating means being at least first and second heating portions for respectively heating substantially the same circumferential portions of the substrate. And at least the first and second heating units disposed at different positions from the substrate,
The second heating unit is disposed at a position farther from the substrate than the first heating unit,
The substrate is heated by setting the output set value of the second heating unit to an output set value larger than the output set value of the first heating unit by multiplying the output set value of the first heating unit by a predetermined value. A substrate processing apparatus having a control unit.