JP6077807B2

JP6077807B2 - 加熱装置、基板処理装置及び半導体装置の製造方法

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Inventors: 択弥斉藤; 富大天野
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Description

本発明は、基板を加熱して処理する加熱装置、基板処理装置及び半導体装置の製造方法に関する。

半導体装置を製造する際、所望の温度に加熱された半導体基板（ウエハ）等にガスを晒すことで様々な処理がなされている。基板を１枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置では、基板を載置する基板載置部に内包されたヒータや、基板載置部の基板載置面に対向するように配置されたランプ加熱機構などを用いて基板を加熱している（例えば、特許文献１ご参照）。

特開２０１２−５４４７５号公報

しかしながら、上述のランプ加熱機構を用いた基板処理装置において、ランプが故障した場合であっても基板を均一に加熱する必要がある。

そこで、本発明は、基板を加熱して処理する際に基板の面内温度均一性を向上させることが可能な加熱装置、基板処理装置及び半導体製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、複数のランプ制御部と、前記ランプ制御部それぞれに接続されているランプ群と、前記ランプ制御部を介して、前記ランプ群に電力を供給する電源と、前記ランプ群の各ランプを異なる前記ランプ制御部のランプに隣接するよう配置するランプ配置部と、を有する加熱装置が提供される。

本発明の他の態様によれば、処理室に内包された基板載置部に基板を載置する工程と、電源が、前記基板載置部と対向した位置に配置され、複数のランプ制御部それぞれに接続されているランプ群に電力を供給し、前記基板にランプ照射を開始する工程と、前記処理室に処理ガスを供給し、基板を処理する工程と、前記基板を処理する工程の後、前記ランプ照射を停止する工程と、前記ランプ照射を停止する工程の後、前記基板を前記処理室から搬出する工程と、を有し、前記基板を処理する工程の間、前記ランプの故障を検知したら、故障したランプを制御するランプ制御部への電力供給を停止するよう制御する半導体装置の製造方法が提供される。

本発明によれば、基板を加熱して処理する際に基板の面内温度均一性を向上させることが可能となる。

本発明の一実施形態に係る基板処理装置の概要を示す上面図である。本発明の一実施形態に係る基板処理装置のロードロック室から処理室までの概要を示す側面図である。本発明の一実施形態に係る処理室の概要を示す断面図である。本発明の一実施形態に係る処理室の概要を示す斜視図である。本発明の一実施形態に係る処理室の概要を示す上面図である。本発明の一実施形態に係る加熱装置を示す概略図である。本発明の一実施形態に係る加熱装置を示す上面図である。本発明の一実施形態に係るランプ加熱機構の構成図である。本発明の一実施形態に係る制御部の構成図である。本発明の一実施形態に係る基板処理装置の動作を示すフローチャートである。比較例に係る加熱装置を示す上面図である。

＜本発明の一実施形態＞
以下に、本発明の一実施形態について説明する。

（１）基板処理装置の構成
図１及び図２に、本実施形態に係る半導体製造装置などの基板処理装置１０の概要を示す。基板処理装置１０は、例えば搬送室１２と、搬送室１２を中心として配置されるロードロック室１４ａ，ロードロック室１４ｂ及び２つの処理室１６ａ，処理室１６ｂと、を備えている。ロードロック室１４ａ，ロードロック室１４ｂの上流側には、カセットなどのフープ（キャリア）とロードロック室１４ａ，ロードロック室１４ｂとの間で基板を搬送する大気搬送室（ＥＦＥＭ：ＥｑｕｉｐｍｅｎｔＦｒｏｎｔＥｎｄＭｏｄｕｌｅ）２０が配置されている。大気搬送室２０には、例えば２５枚の基板２２を縦方向に一定間隔を隔てて収容可能なフープ（図示せず）が３台配置されている。また、大気搬送室２０内には、大気搬送室２０とロードロック室１４ａ，ロードロック室１４ｂとの間で基板２２を例えば５枚ずつ搬送する図示しない大気ロボットが配置されている。搬送室１２、ロードロック室１４ａ，ロードロック室１４ｂ及び処理室１６ａ，処理室１６ｂは、例えばアルミニウム（Ａ５０５２）等の材料により一体形成された容器（装置本体とも呼ぶ）の内部に構成されている。

なお、ロードロック室１４ａ，ロードロック室１４ｂは、ロードロック室１４ａ，ロードロック室１４ｂ側から処理室１６ａ，処理室１６ｂ側に向かう軸に対して線対称となる位置に配置されており、互いに同じ構成を有する。また、処理室１６ａ，処理室１６ｂも、同軸に対して線対称となる位置に配置されており、互いに同じ構成を有する。以下、ロードロック室１４ａ及び処理室１６ａを中心に説明する。

図２に示すように、ロードロック室１４ａ内には、例えば２５枚のウエハなどの基板２２を縦方向に一定間隔を隔てて収容する基板支持体（ボート）２４が設けられている。基板支持体２４は、例えば炭化珪素からなり、上部板２６と、下部板２８と、上部板２６と下部板２８とを接続する例えば３つの支柱３０と、を有する。支柱３０の長手方向内側には、基板２２を平行姿勢で支持するための載置部（水平溝）３２が、長手方向に例えば２５個配列されている。また、基板支持体２４は、ロードロック室１４ａ内において、鉛直方向に移動（上下方向に移動）するとともに、鉛直方向に延びる回転軸を軸として回転するように構成されている。基板支持体２４が鉛直方向に移動することにより、基板支持体２４の３つの支柱３０それぞれに設けられた載置部３２の上面に、後述するフィンガ対４０から基板２２が同時に２枚ずつ移載される。また、基板支持体２４が鉛直方向に移動することにより、基板支持体２４からフィンガ対４０へも基板２２が同時に２枚ずつ移載されようになっている。

図２に示すように、搬送室１２内には、ロードロック室１４ａと処理室１６ａとの間で基板２２を搬送する真空ロボット３６が設けられている。真空ロボット３６は、上フィンガ３８ａ及び下フィンガ３８ｂから構成されるフィンガ対４０が設けられたアーム４２を有する。上フィンガ３８ａ及び下フィンガ３８ｂは、例えば同一の形状をしており、上下方向に所定の間隔で離間され、アーム４２からそれぞれ略水平に同じ方向に延びて、それぞれ基板２２を同時に支持することができるようにされている。アーム４２は、鉛直方向に延びる回転軸を軸として回転するようにされているとともに、水平方向に移動するようにされ、同時に２枚の基板２２を搬送可能にされている。

図２に示すように、処理室１６ａ内には、後述する処理空間５０が形成されている。処理空間５０内には、基板載置部４４ａ，基板載置部４４ｂが設けられている。基板載置部４４ａと基板載置部４４ｂとの間の空間は、仕切り部材４６により水平方向の一部が仕切られている。真空ロボット３６を介して処理室１６ａ内に搬入された２枚の基板２２は、基板載置部４４ａ，基板載置部４４ｂ上にそれぞれ載置された後、処理空間５０内で熱処理されるように構成されている。熱処理を含む基板処理工程については後述する。

図３から図５に、処理室１６ａの概要を示す。図３に示すように、処理室１６ａの下部側（底部及び側部）は、下側容器４７により形成されている。下側容器４７は、アルミニウム等により一体成型された上述の装置本体の一部を構成する。処理室１６ａの上部開口は、下側容器４７の上部に設けられた蓋４８によって閉塞されている。蓋４８の下方には処理空間５０が形成されている。蓋４８は、基板載置部４４ａ，基板載置部４４ｂに対応する位置がそれぞれ開口している。係る開口には、加熱装置としてのランプハウス５２ａ，ランプハウス５２ｂがそれぞれ設けられている。ランプハウス５２ａ，ランプハウス５２ｂの構成については後述する。

蓋４８における基板載置部４４ａ，基板載置部４４ｂに対応する位置であって、ランプハウス５２ａ，ランプハウス５２ｂの近傍には、ガス供給機構５１ａ，ガス供給機構５１ｂが設けられている。ガス供給機構５１ａ，ガス供給機構５１ｂの上流端（図中上端）には、図示しないガス供給管の下流端がそれぞれ接続されている。ガス供給管には、上流側から順に、例えばＮ₂ガスや希ガス（ＡｒガスはＨｅガス等）などの不活性ガスや、他の処理ガスを供給する図示しないガス供給源、流量制御装置としてのマスフローコントローラ、開閉バルブが設けられている。これにより、ガス供給機構５１ａ，ガス供給機構５１ｂから、それぞれ処理空間５０内にガスを供給することが可能なように構成されている。主に、ガス供給機構５１ａ、ガス供給機構５１ａに接続されるガス供給管及びマスフローコントローラをまとめて第１のガス供給部と呼ぶ。また、ガス供給機構５１ｂ、ガス供給機構５１ｂに接続されるガス供給管及びマスフローコントローラをまとめて第２のガス供給部と呼ぶ。更には、第１のガス供給部と第２のガス供給部をまとめてガス供給部と呼ぶ。
なお、第１のガス供給部として、ガス供給機構５１ａに供給されるガスのガス供給源を含めても良い。同様に、第２のガス供給部として、ガス供給機構５１ｂに供給されるガスのガス供給源を含めても良い。

処理空間５０内は、後述する第１の排気口５８、第２の排気口６０、第３の排気口６２を介して、第３の排気口６２に接続された図示しない流量制御バルブやＡＰＣ（ＡｕｔｏＰｒｅｓｓｕｒｅＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ、真空ポンプにより例えば０．１Ｐａ程度までの真空にすることができるように構成されている。
主に、第１の排気口５８、第２の排気口６０、第３の排気口６２、流量制御バルブ、ＡＰＣバルブをまとめて排気部と呼ぶ。尚、排気部として真空ポンプを含めても良い。

上述したように、基板載置部４４ａ，基板載置部４４ｂは、処理空間５０内の同一空間内で独立して配置され、ランプハウス５２ａ，ランプハウス５２ｂの下方側にそれぞれ設けられている。基板載置部４４ａ，基板載置部４４ｂの上面は円盤状に形成されている。基板載置部４４ａ，基板載置部４４ｂの下方側には、それぞれフランジ５３ａ，５３ｂが設けられている。フランジ５３ａ，５３ｂの下方には、下側容器４７に立設された支柱４９が接続されている。基板載置部４４ａ，基板載置部４４ｂは、下方から支柱４９により支持されると共に、側方から固定部材５２により固定されている。

基板載置部４４ａ，基板載置部４４ｂの上面（すなわちランプハウス５２ａ，ランプハウス５２ｂに対向する面）には、基板２２を水平姿勢で支持する基板支持面５５ａ，基板支持面５５ｂがそれぞれ設けられている。基板支持面５５ａ，基板支持面５５ｂのそれぞれの高さは、処理空間５０を形成する隔壁の高さよりも低くされている。また、基板載置部４４ａ，基板載置部４４ｂ内には、ヒータ４５ａ，ヒータ４５ｂが設けられており、基板支持面５５ａ，基板支持面５５ｂ上に載置した基板２２を昇温可能に構成されている。基板載置部４４ａ，基板載置部４４ｂは、それぞれ例えばアルミニウム（Ａ５０５２又はＡ５０５６等）等により形成されている。基板載置部４４ａ，基板載置部４４ｂをアルミニウムのような熱伝導率の高い材質により形成することで、基板２２に効率よく熱を伝達することが可能となる。なお、基板載置部４４ａ，基板載置部４４ｂは、例えば石英やアルミナ等の非金属耐熱材料によって形成することもできる。係る場合、基板２２の金属汚染を回避できる。

基板載置部４４ａと基板載置部４４ｂとの間には、上述した仕切り部材４６が配置されている。仕切り部材４６は、例えばアルミニウム（Ａ５０５２又はＡ５０５６等）、石英、アルミナ等により形成されており、下側容器４７に対して着脱自在に設けられた例えば角柱状の部材として構成されている。

基板載置部４４ａ，基板載置部４４ｂの周囲には、それぞれの外周を囲むように排気バッフルリング５４ａ，排気バッフルリング５４ｂが配置されている（図４参照）。排気バッフルリング５４ａ，排気バッフルリング５４ｂには、周方向に複数の孔部５６が設けられている（図５参照）。基板載置部４４ａ，基板載置部４４ｂ及び排気バッフルリング５４ａ，排気バッフルリング５４ｂの下方には、第１の排気口５８が形成されている（図３参照）。第１の排気口５８は、基板載置部４４ａ，基板載置部４４ｂの下方に設けられた第２の排気口６０を介して処理空間５０の下方側の空間に連通している。処理空間５０の下方側の空間は、下側容器４７に設けられた第３の排気口６２を介して図示しない真空ポンプにより排気可能に構成されている。

したがって、上述のガス供給機構５１ａ，ガス供給機構５１ｂから処理空間５０内に供給されたガスは、排気バッフルリング５４ａ，排気バッフルリング５４ｂに設けられた孔部５６を介して第１の排気口５８に向けて排気され、基板載置部４４ａ，基板載置部４４ｂの下方に設けられた第２の排気口６０を介して処理空間５０の下方側に排気された後、下側容器４７に設けられた第３の排気口６２を介して処理室１６ａの外部へ排気されるように構成されている。

図４及び図５に示すように、仕切り部材４６の一端側には、基板２２を搬送可能なロボットアーム６４が配置されている。ロボットアーム６４は、上述したアーム４２が搬送する２枚の基板２２のうち１枚を基板載置部４４ｂに向けて搬送するとともに、基板載置部４４ｂから回収するようにされている。ロボットアーム６４は、例えばアルミナセラミックス（純度９９．６％以上）からなるフィンガ６６（フィンガ６６の基部は位置やレベル合わせのために金属からなる）と、軸部６８とを有し、軸部６８に回転及び昇降を行う２軸の駆動ユニット（図示せず）が設けられている。フィンガ６６は、基板２２よりも大きな弧状部７０を有し、この弧状部７０から中心に向けて延びる３つの突起部７２が所定の間隔で設けられている。軸部６８は、水冷された磁気シールにより、処理空間５０が真空にされた場合の大気と遮断をするように構成されている。なお、仕切り部材４６及びロボットアーム６４は、処理空間５０内の空間を完全に分離することがないように、処理空間５０内に配置されている。

基板載置部４４ａ，基板載置部４４ｂには、基板保持ピン７４が少なくとも３本ずつ鉛直方向に貫通している。搬送室１２内から真空ロボット３６を介して処理室１６ａ内に搬送された基板２２は、一時的にこれらの基板保持ピン７４上に載置されるように構成されている。基板保持ピン７４は、上下方向に昇降するようにされている。また、図４に示すように、基板載置部４４ａ，基板載置部４４ｂの外周には、フィンガ６６が備える上述の突起部７２が基板載置部４４ａ，基板載置部４４ｂの上面に対して上方から下方へ移動可能なように、縦方向（上下方向）の溝部７６がそれぞれ３本設けられている。

（２）ランプハウス（加熱装置）の構成
続いて、本実施形態に係る加熱装置としてのランプハウス５２ａ，ランプハウス５２ｂの構成について図６、図７及び図８を用いて説明する。
図６は、ランプハウス５２および基板載置部４４を側面から見た図である。図７はランプハウス５２を上面から見た図である。図８は、加熱源としてのランプを加熱するランプ加熱機構の構成図である。

加熱装置としてのランプハウス５２ａ，ランプハウス５２ｂは、複数のランプ８０１、それぞれのランプに対応したソケット８０６、ランプを配置するランプ配置部としてのランプベース８０２、窓８０４、側壁８１０で主に構成される。
ランプハウス５２ａ、ランプハウス５２ｂは同一の構成であるため、ここではランプハウス５２として説明する。

ランプ８０１はソケット８０６に電気的に接続されている。ソケット８０６はブロック８０７で覆われ、そのブロック８０７はランプベース８０２に上方から埋め込まれている。言い換えれば、ブロック８０７は、ランプベース８０２に、基板を処理する処理空間と異なる方向から嵌め込まれ、固定されている。ブロック８０７は熱伝導率の高い材質であってランプ８０１から照射される光を減衰させる、もしくは遮断するような材質、例えばアルミで構成されている。

ランプベース８０２は側壁８１０によって支持されている。ランプベース８０２と処理空間の間には、処理空間の雰囲気とランプ８０１が配設される空間の雰囲気を隔てる窓８０４が設けられる。窓８０４は、Ｏリング８０８を介して側壁８１０に固定されている。窓８０４は、ランプ８０１から照射される光のレベルを減衰させない材質が良く、例えば石英で構成されている。

ランプベース８０２には、冷媒が流れる冷却流路８０３が設けられている。さらに、冷却流路８０３を塞ぐための蓋８１１が設けられ、冷媒が漏れないような構成としている。冷却流路８０３には冷媒供給管８０４が接続され、図示しない冷媒源から流れてくる冷媒を冷却流路８０３へ供給している。

図８に示されるように、ランプ群である複数のランプ８０１は、例えば、ランプ制御部としてのサイリスタ（ＳＣＲ）９００を用いて管理される。具体的には、第１のランプ制御部である第１のサイリスタ９００Ａ、第２のランプ制御部である第２のサイリスタ９００Ｂ及び第３のランプ制御部である第３のサイリスタ９００Ｃの３つのゾーンに割り振って管理される。
尚、ｎ個のサイリスタを使ってｎ個（ｎは整数）のゾーンに割り振って管理する場合、サイリスタ９００（ｎ）を第ｎのランプ制御部とする。ここでは、第１のランプ制御部と第２のランプ制御部と第３のランプ制御部と第ｎのランプ制御部とをまとめてランプ制御部と呼ぶ。
すなわち、第１のゾーンとして、第１のサイリスタ９００Ａには、ランプ８０１Ａ−１，８０１Ａ−２、８０１Ａ−３，８０１Ａ−４が接続される。
また、第２のゾーンとして、第２のサイリスタ９００Ｂには、ランプ８０１Ｂ−１、８０１Ｂ−２、８０１Ｂ−３、８０１Ｂ−４が接続される。
また、第３のゾーンとして、第３のサイリスタ９００Ｃには、ランプ８０１Ｃ−１，８０１Ｃ−２，８０１Ｃ−３，８０１Ｃ−４が接続される。

第１のサイリスタ９００Ａと第２のサイリスタ９００Ｂと第３のサイリスタ９００Ｃの上流側は、１つの変圧器９０８に接続される。具体的には、第１のサイリスタ９００Ａと第２のサイリスタ９００Ｂと第３のサイリスタ９００Ｃは、変圧器９０８に対して並列接続されている。
変圧器９０８は、例えば、交流電圧４８０Ｖの電圧を１２０Ｖに変圧して第１のサイリスタ９００Ａ，第２のサイリスタ９００Ｂ及び第３のサイリスタ９００Ｃを介して各ランプ８０１へ供給する。このような構成とすることで、１台当たりのサイリスタの消費電力が低くなり、１つのランプ当たりの消費電力も低くなるため、ランプの寿命を延ばすことができる。

また、各ランプ８０１は、各サイリスタ９００を介して、電源としてのランプ電源コントローラ９０２に制御される。すなわち、ランプ電源コントローラ９０２の指示により各サイリスタ９００のＯＮ／ＯＦＦによって各ランプ８０１へ電力が供給されたり、供給が停止される。

また、ランプ８０１の故障を検知すると、この故障したランプ８０１を有するサイリスタ９００が断線アラームをシーケンサ１１４に発する。そして、シーケンサ１１４がランプ電源コントローラ９０２に対して信号を送ることにより、故障したランプ８０１を有するサイリスタ９００への電力供給が停止される。ここで、断線検知等の制御方式は定電圧制御を用いる。

ランプ８０１は、図７に示すようにランプベース８０２に円周状に配設されている。図７に示されるように、各ゾーンに割り振られたランプ８０１は隣り合わないように、かつ規則的に配設される。
具体的には、第１のサイリスタ９００Ａに接続されたランプ８０１Ａ−１の隣りには第２のサイリスタ９００Ｂに接続されたランプ８０１Ｂ−１を、さらにランプ８０１Ｂ−１の隣りには第３のサイリスタ９００Ｃに接続されたランプ８０１Ｃ−１を、さらに８０１Ｃ−１の隣りには第１のサイリスタ９００Ａに接続されたランプ８０１Ａ−２を接続する。すなわち、第１のゾーンのランプ→第２のゾーンのランプ→第３のゾーンのランプ→第１のゾーンのランプ→第２のゾーンのランプ→・・・・といったように、同じゾーンに属するランプが隣り合わないように、かつ規則的に配設する。言い換えれば、各ゾーンのランプが円周状に且つ均等に配設されている。

このように配設することで、１ゾーン全てのランプが断線した場合であっても、他のゾーンに配設されたランプによって基板を均一に加熱することができ、面内温度均一性を維持させることができる。また、各サイリスタに機差があっても、基板を均一に加熱することができ、面内温度均一性を向上させることができる。また、このような構成とすることで、ランプが故障しても他のサイリスタ９００に接続されたランプ８０１により面内温度均一性を保った状態で継続して加熱することができる。

（３）コントローラ（制御部）の構成
次に、図９を用いて、本発明の一実施形態に係る基板処理装置１０を制御する制御手段としての制御部９６を説明する。図９は、図１の基板処理装置１０を制御する制御部９６の概略構成の一例を示すブロック図である。

制御部９６には、プロセスチャンバコントローラ９８、搬送コントローラ１００、ロボットコントローラ１０２、操作部コントローラ１０４、ランプ電源コントローラ９０２がＬＡＮ等の通信ネットワーク１０６を通じてスイッチングハブ（ＳＷＨｕｂ）１０８を介して相互に接続されるように設けられる。また、スイッチングハブ（ＳＷＨｕｂ）１０８は上位コントローラとして図示しない顧客のホストコンピュータ（Ｈｏｓｔ）に接続される。

ロボットコントローラ１０２は、図１の真空ロボット３６及び大気ロボット（不図示）を制御する。
操作部コントローラ１０４は、操作員とのインタフェースであり、ディスプレイなどの表示装置１１０及びキーボードなどの入力装置（不図示）などを備える。
プロセスチャンバコントローラ９８、搬送コントローラ１００及びランプ電源コントローラ９０２には、デジタル信号回線１１２を通じて、シーケンサ１１４を介し、処理ガスの供給や排気用バルブのオン／オフを制御するバルブデジタルＩ／Ｏ１１６や、各種スイッチ（ＳＷ）等のオン／オフを制御するＳＷデジタルＩ／Ｏ１１８などが接続される。

また、プロセスチャンバコントローラ９８には、例えばシリアル回線１２０を通じて、処理空間５０内の圧力を制御するオートプレッシャコントローラ（ＡＰＣ）等の圧力コントローラ１２２が接続される。プロセスチャンバコントローラ９８は、例えば操作部コントローラ１０４を介して操作員によって指定されたプロセスレシピに基づいて、基板を処理する際の制御データ（制御指示）を、圧力コントローラ１２２、処理ガスの供給・排気用バルブ、各種スイッチ、マスフローコントローラ及び温度調整器等に対して出力し、処理空間５０内における基板処理を制御する。
なお、プロセスレシピは、後述する基板処理工程における各手順をコントローラ１２１に実行させ、所定の結果を得ることが出来るように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、このプロセスレシピや制御プログラム等を総称して、単にプログラムともいう。なお、本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、プロセスレシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。

また、搬送コントローラ１００は、例えば操作部コントローラ１０４を介して操作員によって指定されたシーケンスレシピに基づいて、基板を搬送する際の制御データ（制御指示）を、真空ロボット３６、大気ロボット（不図示）、各種バルブ及びスイッチ等に対して出力し、基板処理装置１０内における基板の搬送を制御する。

また、ランプ電源コントローラ９０２には、回線９０３を通じて、第１のサイリスタ９００Ａ、第２のサイリスタ９００Ｂ、第３のサイリスタ９００Ｃに接続され、第１のサイリスタ９００Ａ、第２のサイリスタ９００Ｂ、第３のサイリスタ９００Ｃを介して各ランプ８０１に対して出力し、各ランプの加熱を制御する。

本発明の基板処理工程について、図１０に基づいて説明する。
なお、図１０の各ステップは、制御部９６に設けられた各コントローラによって実行される。

＜ステップＳ１０１、Ｓ１０２＞
真空ロボット３６に搭載された２枚の基板２２が処理室１６ａ内に搬入され（ステップＳ１０１）、基板載置部４４ａ、基板載置部４４ｂの上面に設けられた基板支持面５５ａ、基板支持面５５ｂ上にそれぞれ載置される（ステップＳ１０２）。

＜ステップＳ１０３＞
電源から各サイリスタ９００を介して、ランプ８０１に電力が供給され、ランプ照射が開始される。具体的には、ランプ８０１が起動され、起動されたランプ８０１から基板に輻射熱が照射され、基板が加熱される。

＜ステップＳ１０４＞
ガス供給部は、ガス供給機構５１ａ、ガス供給機構５１ｂから、不活性ガス（例えば窒素（Ｎ₂）ガス）が処理空間５０内に供給される。ガス供給部による供給と併行して、排気部は、排気口６２から、処理室内の雰囲気を処理室１６ａ外へ排気する。
この間、ランプ８０１の故障を検知すると、この故障したランプ８０１を有するサイリスタ９００が断線アラームをシーケンサ１１４に発する。そして、シーケンサ１１４がランプ電源コントローラ９０２に対して信号を送ることにより、故障したランプ８０１を有するサイリスタ９００への電力供給が停止される。故障を検知しなかった場合、ランプ照射を継続する。

＜ステップＳ１０５＞
ガス供給部によりガスの供給が開始されてから所定の時間が経過したか否か判断される。所定の時間が経過したと判断された場合は、次のステップＳ１０６へ進む。経過していないと判断された場合は、ステップＳ１０３へ戻り、照射が継続される。

＜ステップＳ１０６＞
ステップＳ１０５にて所定の時間が経過したと判断されたら、すなわち、所定の基板処理が終了したら、ガス供給部は不活性ガス（Ｎ₂ガス）の供給を停止する。

＜ステップＳ１０７＞
続いて、ランプ８０１への電力供給を停止し、基板への輻射熱の照射を停止する。

＜ステップＳ１０８＞
ランプ８０１への電力供給を停止したら、ステップＳ１０１と逆の手順により、基板２２を処理室１６ａから搬出する。

＜比較例＞
図１１は、比較例に係る基板処理装置に用いられる加熱装置としてのランプハウス９１０の上面図である。
比較例に係るランプハウス９１０は、本発明の実施形態に係るランプハウス５２と比較して、ランプ８０１の配置が異なる。すなわち、比較例に係るランプハウス９１０では、各ゾーンのサイリスタ９００に接続されたランプ８０１がランプベース８０２に円周上に纏まって隣り合うように配設されている。
具体的には、第１のサイリスタ９００Ａに接続されたランプ８０１Ａ−１、８０１Ａ−２、８０１Ａ−３、８０１Ａ−４を隣接して配置し、第２のサイリスタ９００Ｂに接続されたランプ８０１Ｂ−１，８０１Ｂ−２、８０１Ｂ−３、８０１Ｂ−４を隣接して配置し、第３のサイリスタ９００Ｃに接続されたランプ８０１Ｃ−１、８０１Ｃ−２，８０１Ｃ−３，８０１Ｃ−４を隣接して配置する。
すなわち、第１のサイリスタ９００Ａに接続されたランプ８０１Ａに隣接して、第２のサイリスタＢに接続されたランプ８０１Ｂが配置され、第２のサイリスタ９００Ｂに接続されたランプ８０１Ｂに隣接して、第３のサイリスタ９００Ｃに接続されたランプ８０１Ｃが配置されている。

図１１に示された各サイリスタに接続されたランプ群は、照射レベルに±１０％程度のばらつきが生じる。例えば、第1のサイリスタ９００Ａに接続された第１のゾーンのランプ群と第３のサイリスタ９００Ｃに接続された第３のゾーンのランプ群では、照射量に最大２０％近くの差が生じることになる。これにより、基板面に対する光照射レベルにばらつきが生じてしまう。また、各ゾーンのランプ群のうち一つのランプが破損した場合に照射にばらつきが生じてしまう。

また、図１１に示されたランプハウス９１０では、ランプ８０１の寿命により１ゾーン全て断線した場合に、面内温度均一性を保持することができない。また、各サイリスタ９００に性能機差があると、面内温度均一性の悪化を招いてしまう。

本実施形態に係るランプハウス５２によれば、ランプの破損や、１ゾーン全てのランプが断線した場合であっても基板に対して均一に照射することができ、面内温度均一性を向上させることができる。また、サイリスタの機差等による照射レベルのばらつきが抑制され、基板に対して均一に照射することができ、面内温度均一性を向上させることができる。

＜実験例＞
図７の本実施形態に係るランプハウス５２を用いて、圧力１３３Ｐａ（約１Ｔｏｒｒ）、ランプ電力５７％、ヒータ設定温度３００℃の条件下で面内均一性０．５９％の面内均一性を実現した。さらに、サイリスタの１つに他の２つのサイリスタと比べて性能機差があった場合でも面内均一性に及ぼす影響が少ないことが分かっている。

＜本発明の好ましい態様＞
以下、本発明の好ましい態様について付記する。
（付記１）複数のランプ制御部と、前記ランプ制御部それぞれに接続されているランプ群と、前記ランプ制御部を介して、前記ランプ群に電力を供給する電源と、前記ランプ群の各ランプを異なる前記ランプ制御部のランプに隣接するよう配置するランプ配置部と、を有する加熱装置。
（付記２）前記ランプ配置部は、前記ランプを円周状に配置する前記付記１記載の加熱装置。
（付記３）複数のランプ制御部と、前記ランプ制御部それぞれに接続されているランプ群と、前記ランプ制御部を介して、前記ランプ群に電力を供給する電源と、前記ランプ群の各ランプを異なる前記ランプ制御部のランプに隣接するよう配置するランプ配置部と、を有する加熱装置と、前記ランプの照射面と対向する位置に設けられた基板載置部を内包する基板処理室と、前記各構成を制御する制御部と、を有する基板処理装置。
（付記４）複数のランプ制御部と、前記ランプ制御部それぞれに接続されているランプ群と、前記ランプ制御部を介して、前記ランプ群に電力を供給する電源と、前記ランプ群の各ランプを異なる前記ランプ制御部のランプに隣接するよう配置するランプ配置部と、を有する加熱装置と、前記ランプの照射面と対向する位置に設けられた基板載置部を内包する基板処理室と、前記各構成を制御する制御部と、を有する基板処理装置を用いた基板処理方法であって、前記基板載置部に基板を載置する工程と、前記電源が前記ランプに電力を供給し、ランプ照射を開始する工程と、前記基板処理室に処理ガスを供給し、前記基板を処理する工程と、前記基板を処理する工程の後、前記ランプ照射を停止する工程と、前記ランプ照射を停止する工程の後、前記基板を前記基板処理室から搬出する工程と、を有する基板処理方法。
（付記５）複数のランプ制御部と、前記ランプ制御部それぞれに接続されているランプ群と、前記ランプ制御部を介して、前記ランプ群に電力を供給する電源と、前記ランプ群の各ランプを異なる前記ランプ制御部のランプに隣接するよう配置するランプ配置部と、を有する加熱装置と、前記ランプの照射面と対向する位置に設けられた基板載置部を内包する基板処理室と、前記各構成を制御する制御部と、を有する基板処理装置を用いた半導体製造方法であって、前記基板載置部に基板を載置する工程と、前記電源が前記ランプに電力を供給し、ランプ照射を開始する工程と、前記基板処理室に処理ガスを供給し、前記基板を処理する工程と、前記基板を処理する工程の後、前記ランプ照射を停止する工程と、前記ランプ照射を停止する工程の後、前記基板を前記基板処理室から搬出する工程と、を有する半導体製造方法。
（付記６）前記基板処理工程において、前記制御部が、少なくとも前記ランプの一つが故障したと検知した場合、前記制御部は他のランプの照射を継続するよう制御する前記付記５記載の半導体製造方法。
（付記７）処理室に内包された基板載置部に基板を載置する工程と、電源が、前記基板載置部と対向した位置に配置され、複数のランプ制御部それぞれに接続されているランプ群に電力を供給し、前記基板にランプ照射を開始する工程と、前記処理室に処理ガスを供給し、基板を処理する工程と、前記基板を処理する工程の後、前記ランプ照射を停止する工程と、前記ランプ照射を停止する工程の後、前記基板を前記処理室から搬出する工程と、を有し、前記基板を処理する工程の間、前記ランプの故障を検知したら、故障したランプを制御するランプ制御部への電力供給を停止するよう制御する半導体装置の製造方法。

１０基板処理装置
１２搬送室
１４ａ，１４ｂロードロック室
１６ａ，１６ｂ処理室
２０大気搬送室
２２基板
４４ａ，４４ｂ基板載置部
５０処理空間
５２ａ，５２ｂランプハウス（加熱装置）
９６制御部
８０１ランプ（加熱源）
８０２ランプベース（ランプ配置部）
９００サイリスタ（ランプ制御部）
９０２ランプ電源コントローラ（電源）
９０８変圧器

Claims

基板を処理する基板処理装置に設けられる加熱装置であって、
複数のランプ制御部と、
前記ランプ制御部それぞれに接続されているランプ群と、
前記ランプ制御部を介して、前記ランプ群に電力を供給する電源と、
前記ランプ群を配置するランプ配置部と、
前記ランプ配置部を支持する側壁と、
前記側壁に固定され、前記ランプ群が配置される空間と前記基板が載置される基板載置部を内包する基板処理室とを隔てる窓と、を有し、
前記ランプ配置部は、前記複数のランプ制御部の一つに接続されている前記ランプ群の各ランプを、前記複数のランプ制御部の一つとは異なる他の前記ランプ制御部に接続されているランプ群のランプに隣接するよう配置し、且つ前記複数のランプ制御部の一つに接続されている前記ランプ群の各ランプを互いに隣り合わないように配置し、且つ前記複数のランプ制御部のそれぞれに接続されている各前記ランプ群を、前記ランプ群それぞれによる前記基板への光の照射範囲が重なり合うように配置する加熱装置。
前記ランプ配置部は、前記ランプ制御部それぞれに接続されているランプ群を円周状に、且つ規則的に配置する、請求項１記載の加熱装置。
前記ランプ制御部は、接続されているランプ群のランプの故障を検知すると信号を発するよう構成され、
前記電源は、前記信号に基づいて、前記信号を発した前記ランプ制御部への電力の供給を停止するよう構成されている、請求項１記載の加熱装置。
基板を載置する基板載置部を内包する基板処理室と、前記基板を加熱する加熱装置とを有する基板処理装置であって、
前記加熱装置は、
複数のランプ制御部と、
前記ランプ制御部それぞれに接続されているランプ群と、
前記ランプ制御部を介して、前記ランプ群に電力を供給する電源と、
前記ランプ群を配置するランプ配置部と、
前記ランプ配置部を支持する側壁と、
前記側壁に固定され、前記ランプ群が配置される空間と前記基板処理室とを隔てる窓と、を有し、
前記ランプ配置部は、前記複数のランプ制御部の一つに接続されている前記ランプ群の各ランプを、前記複数のランプ制御部の一つとは異なる他の前記ランプ制御部に接続されているランプ群のランプに隣接するよう配置し、且つ前記複数のランプ制御部の一つに接続されている前記ランプ群の各ランプを互いに隣り合わないように配置し、且つ前記複数のランプ制御部のそれぞれに接続されている各前記ランプ群を、前記ランプ群それぞれによる前記基板への光の照射範囲が重なり合うように配置する基板処理装置。
処理室に内包された基板載置部に基板を載置する工程と、
複数のランプ制御部それぞれに接続され、ランプ配置部によって前記基板載置部と対向した位置に配置されるランプ群に、電源からそれぞれの前記ランプ制御部を介して電力を供給し、前記基板にランプ照射を開始する工程と、
前記処理室に処理ガスを供給し、基板を処理する工程と、
前記基板を処理する工程の後、前記ランプ照射を停止する工程と、
前記ランプ照射を停止する工程の後、前記基板を前記処理室から搬出する工程と、を有し、
前記複数のランプ制御部の一つに接続されている前記ランプ群の各ランプは、前記複数のランプ制御部の一つとは異なる他の前記ランプ制御部に接続されているランプ群のランプに隣接するよう配置され、且つ前記複数のランプ制御部の一つに接続されている前記ランプ群の各ランプは互いに隣り合わないように配置され、且つ前記複数のランプ制御部のそれぞれに接続されている各前記ランプ群は、前記ランプ群それぞれによる前記基板への光の照射範囲が重なり合うように配置され、
前記ランプ群が配置される空間と前記基板を処理する空間とは、前記ランプ配置部を支持する側壁に固定された窓により隔てられている、
半導体装置の製造方法。
前記基板を処理する工程の間、前記ランプ制御部において前記ランプの故障を検知したら、故障したランプを制御する前記ランプ制御部への電力供給を停止する、請求項５記載の半導体装置の製造方法。