JP2007258734A - シャワーヘッド構造及び成膜処理装置 - Google Patents
シャワーヘッド構造及び成膜処理装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007258734A JP2007258734A JP2007124907A JP2007124907A JP2007258734A JP 2007258734 A JP2007258734 A JP 2007258734A JP 2007124907 A JP2007124907 A JP 2007124907A JP 2007124907 A JP2007124907 A JP 2007124907A JP 2007258734 A JP2007258734 A JP 2007258734A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- processing
- gas
- temperature
- processed
- mounting table
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Abstract
【解決手段】所定の処理を施すために加熱された被処理体Wを収容した処理空間4に対して処理ガスを供給するための複数のガス噴射孔20A,20Bを有するシャワーヘッド構造12において、前記ガス噴射孔に、放射温度計66の光導入ロッド68を挿通させて設けるように構成する。これにより、例えば成膜処理中に噴射される処理ガスにより上記光導入ロッドが覆われるようになり、この光導入面に薄膜が付着することを防止することができる。
【選択図】図1
Description
この場合、温度管理を行うには、従来装置にあっては、ウエハを載置する載置台(サセプタ)に温度検出手段として熱電対を設け、ウエハの温度を間接的に検出してこの検出値に基づいて加熱ランプや加熱ヒータ等の加熱手段の出力を制御し、ウエハ温度を制御するようになっている。
そこで、上記熱電対に代えて、測定対象の特定波長帯域の放射輝度から測定対象の温度を測定する放射温度計を用いてウエハ温度を測定することが、例えば特開平8−264472号公報(特許文献1参照)、特開平11−45859号公報(特許文献2)等において開示されている。この放射温度計によれば、非接触でウエハ温度を直接的に正確に測定し、検出することができるという利点を有する。
また加熱ランプを用いた加熱手段を採用している処理装置にあっては、加熱ランプから放射された熱線の一部が処理容器内で乱反射して、この熱線が最終的に放射温度計へ入射する場合があり、この場合にはウエハ温度を正確に測定することができない、といった問題があった。
本発明の目的は、放射温度計を用いた場合にあっても膜厚の面内均一性を高めることが可能なシャワーヘッド構造、処理装置及び処理方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、加熱ランプからの熱線の乱反射による影響を除いて、被処理体の温度を精度良く測定することができる処理装置を提供することにある。
このように、シャワーヘッド構造のガス噴射孔に放射温度計の光導入ロッドを挿通させて設けるようにしたので、例えば成膜処理中に噴射される処理ガスにより上記光導入ロッドが覆われるようになり、この光導入面に薄膜が付着することを防止することができる。従って、常時、被処理体の温度を正確に測定して検出することができる。
また、薄膜付着防止のために不活性ガス等の特別なガスを用いることがないので、原料ガスの分圧が部分的に乱れることがなく、成膜処理等の処理の面内均一性を向上させることができる。
或いは、例えば請求項3に規定するように、前記光導入ロッドは、ガス噴射面の実質的な中心部を含めてその半径方向に沿って複数個設けられるようにしてもよい。
また、この場合、例えば請求項4に規定するように、前記光導入ロッドが設けられたガス噴射孔の開口面積は、該ガス噴射孔より噴射されるガスと同種のガスが噴射される他のガス噴射孔の開口面積よりも、前記光導入ロッドの断面積に相当する面積だけ大きく設定されている。
これにより、光導入ロッドが挿通されているガス噴射孔からのガス噴射量は、他の同種のガス噴射孔から噴射されるガス噴射量と略同じになるので、ガス流量に乱れを生ぜしめることがなく、この点よりも膜厚等の処理の面内均一性を一層向上させることができる。
これによれば、例えば光導入ロッドを用いない場合には、これを退避させて処理空間より離間させておけば、光導入ロッドの光導入面が例えばクリーニング時等に損傷を受けて表面荒れが生ずることを防止することが可能となる。
また、例えば請求項6に規定するように、前記光導入ロッドは、ヘッド天井板に設けたロッド貫通孔を介して挿通されており、前記ロッド貫通孔の上端部には、前記光導入ロッドを退避させた時に前記ロッド貫通孔を閉じるための隔離バルブが設けられる。
これによれば、光導入ロッドを用いない場合には、これを退避させて隔離バルブを閉じておけば、この光導入ロッドの光導入面が例えばクリーニング等の時に損傷を受けることを確実に防止することが可能となる。
また、例えば請求項8に規定するように、前記アシストガスは酸化ガスである。
或いは例えば請求項9に規定するように、前記アシストガスは還元ガスである。
また、例えば請求項10に規定するように、前記所定の処理はエッチング処理である。
請求項11に係る発明は、被処理体に対して所定の処理を施すための処理装置において、真空引き可能になされた処理容器と、前記被処理体を載置する載置台と、前記被処理体を加熱する加熱手段と、上記シャワーヘッド構造と、前記シャワーヘッド構造に設けられた放射温度計の検出値に基づいて前記加熱手段を制御する温度制御部と、を備えたことを特徴とする処理装置である。
また、例えば請求項14に規定するように、前記加熱手段は加熱ランプを有し、前記載置台は、熱伝導性が低く且つ前記加熱ランプからの熱線を遮断するように着色されたリング状の保持部材により保持される。
これによれば、加熱手段の加熱ランプから放射された熱線の内で載置台以外の部分に向かう熱線は、内部で乱反射しても載置台の周縁部を保持する着色された保持部材により最終的に吸収してしまうので、この乱反射した熱線が処理空間側に漏れ出て放射温度計へ入射することはないので、被処理体の温度をより高い精度で測定することが可能となる。
これによれば、加熱手段の加熱ランプから放射された熱線の内で載置台以外の部分に向かう熱線は、内部で乱反射しても載置台の周縁部を保持する着色された保持部材により最終的に吸収してしまうので、この乱反射した熱線が処理空間側に漏れ出て放射温度計へ入射することはないので、被処理体の温度をより高い精度で測定することが可能となる。
この場合、請求項16に規定するように、例えば前記保持部材は、酸化ニオブ等の黒色の金属酸化物を含んだ石英、黒色のSiCを含んだ石英、カーボンを含んだ石英、カーボンを含んだ黒色のAlN等の黒色のセラミックスの内のいずれかよりなる。
また例えば請求項17に規定するように、前記保持部材の上面には、熱線を遮断する遮断リングが設けられ、前記遮断リングは、酸化ニオブ等の黒色の金属酸化物を含んだ石英、黒色のSiCを含んだ石英、カーボンを含んだ石英、カーボンを含んだ黒色のAlN等の黒色のセラミックスの内のいずれかよりなる。
これによれば、放射温度計を取り付けた測定窓に膜が付着しないように流す不活性ガスの主ガス流が、処理中の被処理体の表面に当接しないようにしたので、被処理体の表面に堆積される膜が局部的に薄くなることを防止することができる。
また、例えば請求項20に示すように、前記シャワーヘッド構造の下面と前記載置台の上面との間の距離は、20mm〜30mmの範囲内であり、前記不活性ガスの流量は3sccm〜100sccmの範囲内である。
また、請求項22に係る発明は、シャワーヘッド構造のガス噴射孔より真空引き可能になされた処理容器の処理空間に処理ガスを噴射し、被処理体を載置する載置台に設けた温度測定手段の検出値に基づいて加熱手段を制御して前記被処理体を所定の温度に維持しつつ所定の処理を施すようにした処理方法において、前記温度測定手段の検出値に基づいて前記加熱手段を制御することにより所定の枚数の前記被処理体に所定の処理を施す連続処理工程と、温度校正用の被処理体に対して所定の処理を施しつつこの時の前記温度校正用の被処理体の温度を、前記ガス噴射孔に挿通するようにして設けられた光導入ロッドを有する放射温度計により検出してモニタする温度校正用処理工程と、前記モニタにより検出された検出値と前記被処理体の目標温度値とに基づいて前記載置台の設定温度値を校正する温度校正工程と、を有することを特徴とする処理方法である。
また、例えば請求項24に規定するように、前記クリーニング工程を行なった後に、前記処理容器内に前記被処理体を入れない状態で前記処理ガスを供給して薄膜を形成するプリコート工程を行う。
この場合、例えば請求項25に規定するように、前記光導入ロッドは、該光導入ロッドが昇降可能になされている場合には、少なくともクリーニング工程時には、前記光導入ロッドは退避されている。
請求項1〜3、7〜11、21に係る発明によれば、シャワーヘッド構造のガス噴射孔に放射温度計の光導入ロッドを挿通させて設けるようにしたので、例えば成膜処理中に噴射される処理ガスにより上記光導入ロッドが覆われるようになり、この光導入面に薄膜が付着することを防止することができる。従って、常時、被処理体の温度を正確に測定して検出することができる。
また、薄膜付着防止のために不活性ガス等の特別なガスを用いることがないので、原料ガスの分圧が部分的に乱れることがなく、成膜処理等の処理の面内均一性を向上させることができる。
請求項4に係る発明によれば、光導入ロッドが挿通されているガス噴射孔からのガス噴射量は、他の同種のガス噴射孔から噴射されるガス噴射量と略同じになるので、ガス流量に乱れを生ぜしめることがなく、この点よりも膜厚等の処理の面内均一性を一層向上させることができる。
請求項5、6、25に係る発明によれば、例えば光導入ロッドを用いない場合には、これを退避させて処理空間より離間させておけば、光導入ロッドの光導入面が例えばクリーニング時等に損傷を受けて表面荒れが生ずることを防止することができる。
請求項14〜17に係る発明によれば、加熱手段の加熱ランプから放射された熱線の内で載置台以外の部分に向かう熱線は、内部で乱反射しても載置台の周縁部を保持する着色された保持部材、或いは遮断リングにより最終的に吸収してしまうので、この乱反射した熱線が処理空間側に漏れ出て放射温度計へ入射することはないので、被処理体の温度をより高い精度で測定することができる。
請求項18〜20に係る発明によれば、放射温度計を取り付けた測定窓に膜が付着しないように流す不活性ガスの主ガス流が、処理中の被処理体の表面に当接しないようにしたので、被処理体の表面に堆積される膜が局部的に薄くなることを防止することができ、最適な位置に放射温度計を取り付けることができる。
請求項12、13、22〜24に係る発明によれば、載置台の設定温度値を常に適正な値に校正することができ、ウエハの処理温度を常時、略目標温度値を維持しつつ所定の熱処理を行うことができる。
図1は本発明に係るシャワーヘッド構造を備えた処理装置を示す断面構成図、図2はシャワーヘッド構造のガス噴射面を示す模式図、図3はガス噴射面の一部を示す拡大図、図4はシャワーヘッド構造の一部を示す拡大断面図である。ここでは、処理として金属酸化膜であるタンタル酸化膜をCVDにより成膜する場合を例にとって説明する。
この処理容器4内には、処理容器4の底部6より起立させた円筒状のリフレクタ22上に、例えばL字状の3本の保持部材24(図1では2本のみ記す)を介して被処理体としての半導体ウエハWを載置するための載置台26が設けられている。
上記押し上げ棒32の容器底部6の貫通部には、処理容器4において内部の気密状態を保持するために伸縮可能なベローズ36が介設され、この押し上げ棒32の下端はアクチュエータ38に接続されている。
また、載置台26の直下の容器底部6には、大口径の底部開口44が設けられると共に、この底部開口44には、石英等の熱線透過材料よりなる透過窓46がOリング等のシール部材48を介して気密に設けられており、この下方には、透過窓46を囲むように箱状の加熱室50が設けられている。この加熱室50内には加熱手段として例えば複数の加熱ランプ52が反射鏡も兼ねる回転台54に取り付けられており、この回転台54は、回転軸を介して加熱室50の底部に設けた回転モータ56により回転される。従って、この加熱ランプ52より放出された熱線は、透過窓46を透過して薄い載置台26の下面を照射してこれを加熱し、更にこの載置台26上のウエハWを間接的に加熱し得るようになっている。
そして、このシャワーヘッド構造12には、本発明の特徴とする放射温度計66が設けられる。具体的には、この放射温度計66は、実際に上記半導体ウエハWからの光を捕集するための光導入ロッド68と、この光導入ロッド68で取り込んだ光(輝度)に基づいてウエハWの温度を求める温度検出部70とを有している。この光導入ロッド68は、例えば石英やサファイア等よりなる細い棒状体として形成されており、シャワーヘッド構造12の天井部を貫通するようにして下方向へ直線状に設けている。そして、この光導入ロッド68の天井部に対する貫通部には、気密性を維持するためのOリング等のシール部材72が介在されると共に、この光導入ロッド68の下部は、図1及び図4にも示すように、ガス噴射面18に多数形成された上記アシストガス噴射孔20Bの内の、実質的に中心部に位置するアシストガス噴射孔20B’内に挿通されている。そして、このロッド先端は、アシストガス噴射孔20Bの開口端と略同一水平レベルとなるように設定されている。従って、成膜時にこのアシストガスの噴射孔20B’からはO2 ガスが噴射されるので、この光導入ロッド68の先端である光導入面68Aに余分な薄膜が付着することを阻止できるようになっている。ここで光を捕集する範囲は、光導入ロッド68の先端にて略45°の広がり角度の範囲である。従って、この広がり角度の範囲があるので、温度検出部70、光導入ロッド68の設置位置に自由度を持たせることができる。
また図1に戻って、上記温度検出部70の出力は、例えばマイクロコンピュータ等よりなる温度制御部74に入力されており、この温度制御部74は、上記温度検出部70の検出値に基づいて、加熱手段である加熱ランプ52の出力を制御し、ウエハ温度をコントロールするようになっている。
まず、真空状態に維持された処理容器4内に、図示しないトランスファチャンバやロードロック室側から開放されたゲートバルブ42を介して未処理の半導体ウエハWを搬入し、リフタピン28を上下動することによってこのウエハWを載置台26上に載置する。
そして、処理容器4内を真空引きして所定のプロセス圧力を維持しつつ加熱ランプ52を駆動して半導体ウエハWを所定の温度まで昇温して維持し、シャワーヘッド構造12から原料ガスとO2 ガスとを処理空間Sに供給し、これにより、金属酸化膜の成膜処理を行う。
シャワーヘッド構造12の原料ガス用ヘッド空間60Aに流れ込んだ原料ガスは、これよりガス噴射面18に設けた原料ガス噴射孔20Aから処理空間Sに供給されることになる。
このように処理空間Sに噴出された原料ガスとO2 ガスは、この処理空間Sで混合されて反応し、ウエハ表面に、例えば酸化タンタル膜(Ta2 O5 )を堆積し、成膜することになる。
この時のウエハ温度は400〜500℃の範囲内、例えば480℃程度であり、シャワーヘッド構造12の表面温度は例えば150℃程度である。
ここで、ウエハWの表面からの光はガス噴射面18の略中央部のアシストガス噴射孔20B’内に設けた放射温度計66の光導入ロッド68で捕集されて、その温度が温度検出部70で求められる。この放射温度計66で検出されたウエハ温度は温度制御部74へ入力され、この入力されたウエハ温度に基づいてこの温度制御部74は、上記加熱ランプ52の出力を制御し、ウエハ温度が所定の値を維持するようにコントロールする。
また、上記光導入ロッド68は、特別に設けた取付孔ではなく、しかも余分な不活性ガスを用いるのでもなく、この成膜反応に必要なアシストガスを供給するアシストガス噴射孔20B’に設けてこのアシストガスにより余分な薄膜が付着することを防止するようにしたので、この光導入ロッド68を設けた箇所の真下近傍の原料ガスの分圧に悪影響を与えることもなく、処理の面内均一性、すなわち、ここでは膜厚の面内均一性を劣化させることなくこれを高く維持することができる。
尚、ここで光導入ロッド68をアシストガス噴射孔20B’ではなく、原料ガス噴射孔20A内に挿通させて設けることも考えられるが、この場合には、原料ガス中の成分が光導入ロッド68の光導入面68Aを含む表面に付着して薄膜を形成するので好ましくない。
図5は成膜処理を行う前の熱電対(ウエハに装着)の計測温度と放射温度計の計測温度との差を示すグラフ、図6は成膜処理を行う前後の熱電対(ウエハ装着)の計測温度と放射温度計の計測温度との差の変化を示すグラフである。
まず、図5に示す場合にはプロセス温度は、440℃、460℃、480℃の3種について行っており、各プロセス温度において、プロセス圧力を0.3Torr(40Pa)、1.2Torr(160Pa)及び2.5Torr(333Pa)の3通りに変化させている。アシストガスとしてN2 ガスを1000sccmで供給した。また、ウエハの真の温度は、このウエハに熱電対を直接的に取り付けて測定している。
図示するように、放射温度計の計測値と熱電対の計測値の差である温度差は、440〜480℃の各温度において−0.4〜+0.4℃の範囲内であり、±0.5℃の範囲内に納まって良好な結果を示しているので、放射温度計で正確にウエハ温度を計測できることが判明した。
図6から明らかなように、各プロセス温度に共通して、0.3Torrの時は温度差が略−1.0℃まで達してやや劣るが、使用に耐え得る範囲内であり、また、プロセス圧力が1.0〜5.0Torrの範囲内では、温度差は全て±0.5℃の範囲内に納まっており、特に良好な結果を示していることが判明した。
図7に示す場合には、載置台の加熱ゾーンが内周ゾーンと外周ゾーンとに同心円状に分離されている時のシャワーヘッド構造のガス噴射面18を示し、このガス噴射面18の内周と外周とに対応させて、それぞれ光導入ロッド68を設けており、それぞれの放射温度計の検出値に基づいて各ゾーン毎に載置台の温度制御を行うことができる。
ここで、加熱ゾーンの分割形態は、上述のような同心円状の分割形態に限定されず、どのような分割形態を取ってもよい。
図9はこのような本発明の第1の変形例の処理装置を示す構成図である。尚、図1中に示す部分と同一構成部分については同一符号を付して説明を省略する。
図示するように、ここでは載置台26に温度測定手段として例えば熱電対80を設けており、ここで測定された検出値を温度制御部82へ入力し、この検出値に基づいて加熱ランプ52への電力をコントロールして上記載置台26が所定の設定温度値を維持するように制御することになる。
一方、シャワーヘッド構造12に設けた放射温度計66で測定された検出値は、温度校正制御部84へ入力されるようになっており、ここで必要に応じてこの検出値と上記熱電対80とに基づいて、上記温度制御部82における設定温度値を校正し得るようになっている。
まず、上述のように設定温度値を校正する理由は、以下の通りである。
一般に、載置台26とウエハWとの接触面は微視的に見て均一ではなく、僅かな不均一な隙間が存在することからこれが熱抵抗となってウエハWの真の温度は、載置台26の真の温度よりも数度、例えば5℃程度低くなって温度差が発生することは避けられない。従って、熱処理時に載置台26の温度をコントロールする場合には、上記温度差を加味して載置台の設定温度値を定めることになる。例えばウエハ温度を460℃にして熱処理を行いたい場合には、上記温度差、例えば5℃を加味して載置台26の設定温度値を465℃に設定することになる。
実際の熱処理時には、まず、所定の枚数、例えば1ロット25枚だけのウエハWを連続して熱処理(成膜)する(これを連続処理工程と称す)。この連続処理工程の間は放射温度計66からの検出値は用いないで、載置台26に設けた熱電対80にて測定した検出値を常時用いて温度制御部82は加熱ランプ52をフィードバック制御する。ここでの載置台26の設定温度値は、上述したと同様にウエハWの温度を460℃にするために、初期の載置台26とウエハWとの間の温度差を5℃と仮定して、465℃とする。
このようにして、載置台の設定温度値を常に適正な値に校正することができ、ウエハWの処理温度を常時、略目標温度値を維持しつつ所定の熱処理を行うことが可能となる。
また、上述のように、上記各工程を所定の回数繰り返し行ったならば、処理容器4内にパーティクルの原因となる不要な膜が多量に付着することになるので、例えばClF3 、NF3 、C2 F6 、CF4 等のクリーニングガスを処理容器4内へ流すことによりクリーニング処理を行って、上記不要な膜を除去する。
そして、このようなクリーニング処理を行ったならば、処理容器4内の熱的なコンディションを整えるために、ウエハWを処理容器4内へ入れない状態で、上記成膜処理と同様なプロセス条件で処理ガス等を流して処理容器4の内壁及びこの中の構造物の表面に薄膜を付着させるプリコート処理を行う。
上記連続処理工程でのウエハWの処理枚数は25枚に限定されず、ウエハ1枚当たりの成膜量等に基づいて任意に設定できる。
上記各実施例にあっては、放射温度計66の光導入ロッド68を固定的に設けた場合を例にとって説明したが、これに限定されず、この光導入ロッド68を上下方向へ昇降可能に設け、必要時にはこの光導入ロッド68を処理空間Sから退避させることができるような構造としてもよい。
図10は図1に示す処理装置に光導入ロッドを昇降可能に設けた時の処理装置の第2の変形例を示す構成図、図11は図10に示す処理装置の光導入ロッドの動作を示す部分拡大図である。
そして、この光導入ロッド68の上端、或いは上記ベローズ92の上端は、例えばアクチュエータよりなるロッド昇降機構94のアーム94Aに接続されており、必要に応じてこの光導入ロッド68を昇降するようになっている。
これにより、光導入面68Aには不要な膜が付着したり、或いはこの部分がクリーニングガスにより削られて表面荒れが生じたりすることがないので、この光導入面68Aから入射する光の入射光率が変動することがなく、温度校正の再現性を高く維持することが可能となる。
尚、成膜時にこの光導入ロッド68を使用する場合には、この光導入ロッド68を図11(A)に示すように降下させておくのは勿論である。
尚、以上の各実施例では、加熱手段として加熱ランプ52を採用した場合について説明したが、これに限定されず、加熱手段として載置台に埋め込んだ抵抗加熱ヒータを用いた場合にも、本発明を適用することができる。
また、処理として成膜処理に限らず、光導入ロッドに薄膜が付着する恐れのあるような処理、例えばプラズマエッチング処理を行うエッチング処理装置にも本発明を適用することができる。この場合には、シャワーヘッド構造において、エッチングガスを噴射する噴射孔に上記光導入ロッドを設けるように構成すればよい。
上記各実施例では、載置台26は、例えば石英製のL字状になされたロッド状の3本の保持部材24で支持されていることから、加熱ランプ52より放射された熱線が、載置台26の下方で乱反射した後に、リフレクタ22の上端と載置台26の外周との間の隙間を通過して処理空間S側に入り込み、更に、この熱線が処理空間S内にて乱反射して光導入ロッド68に侵入することがあるため、この放射温度計66で測定したウエハ温度が、実際のウエハ温度よりもかなり高い検出値となってしまい、検出精度が低下してしまう場合があった。
また上記保持部材24に替えて、載置台26をリング状の透明な石英により構成する従来装置も知られてはいるが、この場合には、上記乱反射する熱線は、透明な石英を通過して同様に処理空間S側に侵入するので、この場合にも上記したと同様な問題があった。この第3の変形例では上記した熱線の乱反射による悪影響を抑制することを目的としている。
ここでは、先に説明した各実施例とは、載置台26の支持構造が大きく変わることになる。すなわち、載置台26の下方には、内面が例えば鏡面状になされた円筒体状のリフレクタ22が起立させて設けられており、下方の加熱ランプ52から放射される熱線を上方の載置台26側へ反射し得るようになっている。そして、このリフレクタ22の外周側には、同じく円筒体状に成形された例えばアルミニウム製の支持筒100が、上記リフレクタ22と同心円状に設けられている。
上記保持部材104の材料としては、上述したように載置台26の温度を低下させないために熱伝導性の低い材料がよく、しかも、熱線を透過しない材料がよい。具体的には、保持部材104の材料としては、酸化ニオブ等の黒色の金属酸化物を含んだ石英、黒色のSiCを含んだ石英、カーボンを含んだ石英、カーボンを含んだ黒色のAlN等の黒色のセラミックス等の内のいずれかを用いることができる。
次に、本発明の第4の変形例について説明する。
図14は本発明の処理装置の第4の変形例を示す構成図である。尚、図1、図9及び図13に示した部分と同一構成部分については同一符号を付してその説明を省略する。またここでは、堆積する膜種としてはタンタル酸化膜ではなく、複合金属材料薄膜としてPZT膜(Pb、Zr、Tiの酸化物膜)を堆積する場合を例にとって説明する。
この第4の変形例では、載置台26の支持構造は、図13において説明したと同様に、支持筒100上にリング状のアタッチメント部材102を設け、更にこの内側に熱伝導率が低くて且つ熱線を透過しない例えば黒色の円形リング状の保持部材104を設け、この保持部材104の内側周縁部でもって載置台26を支持する構造となっている。
さて、このように構成された装置例においては、シャワーヘッド構造12の原料ガス用ヘッド空間60Aには、原料液体を気化器にて気化することにより発生させたPZTガスが導入される。この時、気化器でのキャリアガスは、不活性ガスとして例えばArガスが用いられる。また、アシストガス用空間60Bには酸化性ガスとして例えばNO2 ガスが供給される。そして、上記両ガスが処理空間S中にて混合されてウエハW上にPZT膜が堆積されることになる。
また、ここでも図13を参照して説明したと同様に、加熱ランプ52から放射された熱線の内で、載置台26の裏面以外へ照射された熱線が載置台26の下方の空間で乱反射しても、この乱反射光は、最終的に載置台26の裏面、或いは例えば黒色に着色された保持部材104に吸収されてしまうことになる。従って、この乱反射光が載置台26の上方の処理空間S側に漏れ出て放射温度計110に取り込まれることを防止することができる。従って、この放射温度計110によりウエハ温度をより正確に測定することができる。
尚、上記パージガス用及びキャリアガス用の不活性ガスとして、Arガスに代えて、他の不活性ガス例えばHeガス、Neガス、N2 ガス等も用いることができる。
また、PZT膜に代えて、他の複合金属材料膜、問えばBST膜(Ba、Sr、Tiの酸化物膜)等を成膜する時にも本発明を適用することができる。
この評価に際しては、ウエハ表面にも実際に熱電対を取り付けてその温度を測定した。載置台26を保持する保持部材104を、従来構造のように透明な石英ガラスにより成形した場合には、熱電対によるウエハ温度の測定値が433℃程度であるのに対して放射温度計110による測定値は、それよりも40℃程度も高く、しかも安定していなかった。
次に本発明の第5の変形例について説明する。
図16は本発明の処理装置の第5の変形例を示す模式図、図17は図16に示す処理装置の載置台の周辺部を示す部分拡大断面図である。尚、図14に示した部分と同一構成部分については同一符号を付してその説明を省略する。
この第5の変形例では、円筒体状のリフレクタ22の上部と支持筒100の上部との間にアタッチメント部材102を掛け渡しており、このリフレクタ22の上部に形成した突部22Aで保持部材104を介して上記載置台26を保持している。そして、この保持部材104の上面に、この発明の特徴とする熱線を遮断する遮断リング120が設けられている。具体的には、図17にも示すように、載置台26の周縁部の上面には、ウエハWの周縁部からの放熱を抑制するためにウエハWの周囲を囲むように環状の突起部122が形成されている。また、載置台26の周縁部には、上記保持部材104で保持するためのフランジ部124が形成されている。この保持部材104は、下部保持部材104Aと、この上に接合される上部保持部材104Bとよりなり、上記フランジ部124をこの上下2つの保持部材104A、104Bで上下から挟んだ状態で保持するようになっている。
これら上下保持部材104B、104Aは、耐熱性、ウエハWに対して非汚染性および低熱伝導性を有する材料例えばアルミナ(Al2 O3 )により形成されていることが好ましい。上下保持部材104B、104Aの材料としてはアルミナ以外に、例えば炭化珪素、酸化珪素(SiO2 )、石英等であつても良い。
尚、上記第3の変形例、第4の変形例及び第5の変形例において熱線を遮断する材料よりなる保持部材104や遮断リング120は可視光線も遮断するのは勿論である。
次に本発明の第6及び第7の変形例について説明する。
図18は本発明の処理装置の第6の変形例を示す概略構成図、図19は第6の変形例を用いて成膜した時の半導体ウエハの表面を模式的に示す図、図20は第7の変形例を示す概略構成図、図21は第7の変形例を用いて成膜した時の半導体ウエハの表面を模式的に示す図である。
尚、上記図18及び図20は共に図16に示す構成を基礎としているが、細かな点についてはその記載を省略し、また同一構成部分には同一符号を付してその説明を省略する。
ところで、測定窓116の内側表面に膜が付着することを防止することを目的として不活性ガス導入通路118より導入した不活性ガス、例えばArガスが、上記熱線導出通路112の下端開口部112Aより下方に向けて流出乃至放出され、このArガスは、載置台26の外側周辺部で均等に真空引きされていることから載置台26の外側に向けて流下しつつ拡散して行くが、上述のように偏心の距離L1が単に数cm程度に設定された場合には、図19にも示すように上記Arガスの主ガス流130がウエハWの表面の一部のエリア132に直接的に当接することとなり、このウエハ表面の直径数cm程度の円形のエリア132における堆積膜の厚さが、他の部分と比較して薄くなってしまう、という現象が見られる。尚、図19には熱線導出通路112の下端開口部112Aの投影位置も参考のために示している。
これにより、ウエハWの表面に不活性ガス(Arガス)の主ガス流130が直接的に当接することを防止して、ウエハ表面に局部的に薄膜部分が発生することを防止することができる。ちなみに、偏心の距離L2を8.0cm程度に設定すれば、膜厚が局部的に薄いエリア132の跡は見られずに良好な結果を得ることができる。そして、ウエハWの半径が10cm(8インチサイズの場合)であるので、偏心の距離L2はウエハWの半径の70%〜100%の範囲内に設定するのがよい。この点を関係式で示すとM1/L1=M2/L2であるから、6.0/4.2=10/L2となり、L2=7.0cmとなる。すなわちL2の長さは7.0〜10.0cmの範囲が好ましい。
また、不活性ガスとしては、Arガスの他に、例えばN2 ガス、Heガス等も用いることができる。
また、本発明では、被処理体として半導体ウエハを例にとって説明したが、これに限定されず、LCD基板、ガラス基板等にも適用することができるのは勿論である。
4 処理容器
12 シャワーヘッド部
18 ガス噴射面
20A 原料ガス噴射孔
20B アシストガス噴射孔
26 載置台
46 透過窓
52 加熱ランプ(加熱手段)
60A 原料ガス用ヘッド空間
60B アシストガス用ヘッド空間
66 放射温度計
68 光導入ロッド
68A 光導入面
70 温度検出部
74 温度制御部
80 熱電対(温度測定手段)
82 温度制御部
84 温度校正制御部
90 ロッド貫通孔
94 ロッド昇降機構
96 隔離バルブ
102 アタッチメント部材
104 保持部材
110 放射温度計
116 測定窓
120 遮断リング
130 主ガス流
S 処理空間
W 半導体ウエハ(被処理体)
Claims (25)
- 所定の処理を施すために加熱された被処理体を収容した処理空間に対して処理ガスを供給するための複数のガス噴射孔を有するシャワーヘッド構造において、
前記ガス噴射孔に、放射温度計の光導入ロッドを挿通させて設けるように構成したことを特徴とするシャワーヘッド構造。 - 前記光導入ロッドは、ガス噴射面の実質的な中心部に位置されていることを特徴とする請求項1記載のシャワーヘッド構造。
- 前記光導入ロッドは、ガス噴射面の実質的な中心部を含めてその半径方向に沿って複数個設けられることを特徴とする請求項1記載のシャワーヘッド構造。
- 前記光導入ロッドが設けられたガス噴射孔の開口面積は、該ガス噴射孔より噴射されるガスと同種のガスが噴射される他のガス噴射孔の開口面積よりも、前記光導入ロッドの断面積に相当する面積だけ大きく設定されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のシャワーヘッド構造。
- 前記光導入ロッドは、必要時に退避できるようにロッド昇降機構に接続されて昇降可能に設けられていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のシャワーヘッド構造。
- 前記光導入ロッドは、ヘッド天井板に設けたロッド貫通孔を介して挿通されており、前記ロッド貫通孔の上端部には、前記光導入ロッドを退避させた時に前記ロッド貫通孔を閉じるための隔離バルブが設けられることを特徴とする請求項5記載のシャワーヘッド構造。
- 前記所定の処理は成膜処理であり、前記処理ガスは前記成膜処理に必要なアシストガスであることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載のシャワーヘッド構造。
- 前記アシストガスは酸化ガスであることを特徴とする請求項7記載のシャワーヘッド構造。
- 前記アシストガスは還元ガスであることを特徴とする請求項7記載のシャワーヘッド構造。
- 前記所定の処理はエッチング処理であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載のシャワーヘッド構造。
- 被処理体に対して所定の処理を施すための処理装置において、
真空引き可能になされた処理容器と、
前記被処理体を載置する載置台と、
前記被処理体を加熱する加熱手段と、
請求項1乃至10のいずれかに記載したシャワーヘッド構造と、
前記シャワーヘッド構造に設けられた放射温度計の検出値に基づいて前記加熱手段を制御する温度制御部と、
を備えたことを特徴とする処理装置。 - 被処理体に対して所定の処理を施すための処理装置において、
真空引き可能になされた処理容器と、
前記被処理体を載置する載置台と、
前記載置台に設けられた温度測定手段と、
前記被処理体を加熱する加熱手段と、
請求項1乃至10のいずれかに記載したシャワーヘッド構造と、
前記被処理体の所定の処理時に前記温度測定手段の検出値に基づいて前記加熱手段を制御する温度制御部と、
温度校正用の被処理体を用いて所定の処理を行った時の前記シャワーヘッド構造に設けられた放射温度計の検出値と前記被処理体の目標温度値とに基づいて前記温度制御部における前記載置台の設定温度値を校正する温度校正制御部と、
を備えたことを特徴とする処理装置。 - 前記温度測定手段は、熱電対であることを特徴とする請求項12記載の処理装置。
- 前記加熱手段は加熱ランプを有し、前記載置台は、熱伝導性が低く且つ前記加熱ランプからの熱線を遮断するように着色されたリング状の保持部材により保持されることを特徴とする請求項11乃至13のいずれかに記載の処理装置。
- 被処理体に対して所定の処理を施すための処理装置において、
真空引き可能になされた処理容器と、
前記被処理体を載置する載置台と、
前記載置台の下方に設けられて前記被処理体を加熱する加熱ランプを有する加熱手段と、
熱伝導性が低く且つ前記加熱ランプからの熱線を遮断するように不透明な材料により形成されて、前記載置台の周囲と接触してこれを保持するリング状の保持部材と、
処理ガスを供給するために前記処理容器の天井部に設けたシャワーヘッド構造と、
前記シャワーヘッド構造に設けられた放射温度計と、
を備えたことを特徴とする処理装置。 - 前記保持部材は、酸化ニオブ等の黒色の金属酸化物を含んだ石英、黒色のSiCを含んだ石英、カーボンを含んだ石英、カーボンを含んだ黒色のAlN等の黒色のセラミックスの内のいずれかよりなることを特徴とする請求項14又は15記載の処理装置。
- 前記保持部材の上面には、熱線を遮断する遮断リングが設けられ、前記遮断リングは、酸化ニオブ等の黒色の金属酸化物を含んだ石英、黒色のSiCを含んだ石英、カーボンを含んだ石英、カーボンを含んだ黒色のAlN等の黒色のセラミックスの内のいずれかよりなることを特徴とする請求項14乃至16のいずれかに記載の処理方法。
- 真空引き可能になされた処理容器と、
被処理体を載置する載置台と、
前記被処理体を加熱する加熱手段と、
処理ガスを供給するために前記処理容器の天井部に設けたシャワーヘッド構造と、を有して前記被処理体に対して所定の処理を施すための処理装置において、
前記シャワーヘッド構造を上下方向へ貫通するように設けた熱線導出通路と、
前記熱線導出通路の上端開口部に測定窓を介して取り付けた放射温度計と、
前記熱線導出通路に不活性ガスを導入するための不活性ガス導入通路とを備え、
前記熱線導出通路の下端開口部より流出して前記載置台の外側に向けて流下しつつ拡散して行く前記不活性ガスの主ガス流が、前記載置台の上面と同一の水平レベルまで流下する位置が、前記載置台上に載置される前記被処理体の外周よりも外側になるように、前記熱線導出通路を前記シャワーヘッド構造の中心より離れた位置に偏心させて設けるように構成したことを特徴とする処理装置。 - 前記シャワーヘッド構造の中心と前記熱線導出通路の下端開口部の中心との間の距離は、前記被処理体の半径の70%〜100%の範囲内の距離に設定されていることを特徴とする請求項18記載の処理装置。
- 前記シャワーヘッド構造の下面と前記載置台の上面との間の距離は、20mm〜30mmの範囲内であり、前記不活性ガスの流量は3sccm〜100sccmの範囲内であることを特徴とする請求項18または19記載の処理装置。
- シャワーヘッド構造のガス噴射孔より真空引き可能になされた処理容器の処理空間に処理ガスを噴射し、加熱手段により所定の温度になされた被処理体に対して所定の処理を施すようにした処理方法において、
前記ガス噴射孔に放射温度計の光導入ロッドを挿通して設け、前記放射温度計の検出値に基づいて前記加熱手段を制御するようにしたことを特徴とする処理方法。 - シャワーヘッド構造のガス噴射孔より真空引き可能になされた処理容器の処理空間に処理ガスを噴射し、被処理体を載置する載置台に設けた温度測定手段の検出値に基づいて加熱手段を制御して前記被処理体を所定の温度に維持しつつ所定の処理を施すようにした処理方法において、
前記温度測定手段の検出値に基づいて前記加熱手段を制御することにより所定の枚数の前記被処理体に所定の処理を施す連続処理工程と、
温度校正用の被処理体に対して所定の処理を施しつつこの時の前記温度校正用の被処理体の温度を、前記ガス噴射孔に挿通するようにして設けられた光導入ロッドを有する放射温度計により検出してモニタする温度校正用処理工程と、
前記モニタにより検出された検出値と前記被処理体の目標温度値とに基づいて前記載置台の設定温度値を校正する温度校正工程と、
を有することを特徴とする処理方法。 - 前記連続処理工程と、前記温度校正用処理工程と、前記温度校正工程とを、所定の回数繰り返し行った時に前記処理容器内をクリーニングするクリーニング工程を行うようにしたことを特徴とする請求項22記載の処理方法。
- 前記クリーニング工程を行なった後に、前記処理容器内に前記被処理体を入れない状態で前記処理ガスを供給して薄膜を形成するプリコート工程を行うようにしたことを特徴とする請求項23記載の処理方法。
- 前記光導入ロッドは、該光導入ロッドが昇降可能になされている場合には、少なくともクリーニング工程時には、前記光導入ロッドは退避されていることを特徴とする請求項23または24記載の処理方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007124907A JP4544265B2 (ja) | 2002-02-28 | 2007-05-09 | シャワーヘッド構造及び成膜処理装置 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002054541 | 2002-02-28 | ||
JP2002177192 | 2002-06-18 | ||
JP2007124907A JP4544265B2 (ja) | 2002-02-28 | 2007-05-09 | シャワーヘッド構造及び成膜処理装置 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002365813A Division JP3982402B2 (ja) | 2002-02-28 | 2002-12-17 | 処理装置及び処理方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007258734A true JP2007258734A (ja) | 2007-10-04 |
JP4544265B2 JP4544265B2 (ja) | 2010-09-15 |
Family
ID=38632590
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007124907A Expired - Fee Related JP4544265B2 (ja) | 2002-02-28 | 2007-05-09 | シャワーヘッド構造及び成膜処理装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4544265B2 (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009130255A (ja) * | 2007-11-27 | 2009-06-11 | Ulvac Japan Ltd | 成膜装置 |
JP2011511459A (ja) * | 2008-01-31 | 2011-04-07 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | Cvd装置 |
US8550380B2 (en) | 2008-10-04 | 2013-10-08 | Kwc Ag | Switchable spray head |
US8708257B2 (en) | 2008-10-04 | 2014-04-29 | Kwc Ag | Spray attachment with a separable holding part and spray head |
KR20190068323A (ko) * | 2017-12-08 | 2019-06-18 | 한국세라믹기술원 | 화학 기상 침착 장치 |
KR102024217B1 (ko) * | 2018-09-18 | 2019-09-24 | 한국세라믹기술원 | 화학 기상 침착 장치 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05152208A (ja) * | 1991-11-29 | 1993-06-18 | Fujitsu Ltd | 半導体製造装置 |
JPH09232297A (ja) * | 1996-02-23 | 1997-09-05 | Tokyo Electron Ltd | 熱処理装置 |
JPH11251249A (ja) * | 1998-02-27 | 1999-09-17 | Kyocera Corp | 半導体膜の形成方法 |
JP2000012479A (ja) * | 1998-06-18 | 2000-01-14 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 基板熱処理装置 |
JP2001118798A (ja) * | 1999-10-22 | 2001-04-27 | Tokyo Electron Ltd | 放射温度計の校正方法および熱処理装置 |
JP2001196322A (ja) * | 2000-01-11 | 2001-07-19 | Nippon Steel Corp | 補助加熱板 |
-
2007
- 2007-05-09 JP JP2007124907A patent/JP4544265B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05152208A (ja) * | 1991-11-29 | 1993-06-18 | Fujitsu Ltd | 半導体製造装置 |
JPH09232297A (ja) * | 1996-02-23 | 1997-09-05 | Tokyo Electron Ltd | 熱処理装置 |
JPH11251249A (ja) * | 1998-02-27 | 1999-09-17 | Kyocera Corp | 半導体膜の形成方法 |
JP2000012479A (ja) * | 1998-06-18 | 2000-01-14 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 基板熱処理装置 |
JP2001118798A (ja) * | 1999-10-22 | 2001-04-27 | Tokyo Electron Ltd | 放射温度計の校正方法および熱処理装置 |
JP2001196322A (ja) * | 2000-01-11 | 2001-07-19 | Nippon Steel Corp | 補助加熱板 |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009130255A (ja) * | 2007-11-27 | 2009-06-11 | Ulvac Japan Ltd | 成膜装置 |
JP2011511459A (ja) * | 2008-01-31 | 2011-04-07 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | Cvd装置 |
US8550380B2 (en) | 2008-10-04 | 2013-10-08 | Kwc Ag | Switchable spray head |
US8708257B2 (en) | 2008-10-04 | 2014-04-29 | Kwc Ag | Spray attachment with a separable holding part and spray head |
KR20190068323A (ko) * | 2017-12-08 | 2019-06-18 | 한국세라믹기술원 | 화학 기상 침착 장치 |
KR102063220B1 (ko) | 2017-12-08 | 2020-01-07 | 한국세라믹기술원 | 화학 기상 침착 장치 |
KR102024217B1 (ko) * | 2018-09-18 | 2019-09-24 | 한국세라믹기술원 | 화학 기상 침착 장치 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4544265B2 (ja) | 2010-09-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3982402B2 (ja) | 処理装置及び処理方法 | |
JP4026529B2 (ja) | シャワーヘッド構造及び処理装置 | |
KR101454068B1 (ko) | 기판 위치 검출 장치, 이것을 구비하는 성막 장치 및 기판 위치 검출 방법 | |
JP4544265B2 (ja) | シャワーヘッド構造及び成膜処理装置 | |
KR102202406B1 (ko) | 반도체 처리 챔버를 위한 코팅된 라이너 어셈블리 | |
TWI647763B (zh) | 使用測溫儀而對錐形燈頭內的燈所為之多區域控制 | |
JP5077018B2 (ja) | 熱処理装置 | |
JP4441356B2 (ja) | 成膜装置 | |
KR20160003847A (ko) | 웨이퍼 처리 시스템에서의 저온 측정을 위한 장치 및 방법 | |
JP5173992B2 (ja) | 成膜装置 | |
TWI731226B (zh) | 基板處理裝置 | |
JP2009130255A (ja) | 成膜装置 | |
JP3073728B2 (ja) | 枚葉式の熱処理装置 | |
JP2014063820A (ja) | 基板処理装置、基板処理方法及び半導体装置の製造方法 | |
JP2004296571A (ja) | 基板処理装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100316 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100514 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100608 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100621 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130709 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |