TWI469237B - A mounting apparatus, a processing apparatus, and a temperature control method - Google Patents

A mounting apparatus, a processing apparatus, and a temperature control method Download PDF

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Description

載置台裝置、處理裝置及溫度控制方法
本發明是有關用以對半導體晶圓等的被處理體進行成膜處理等的熱處理的處理裝置、被使用於該處理裝置的載置台裝置及溫度控制方法。
一般，為了製造半導體積體電路，是對半導體晶圓等的被處理體重複進行成膜處理、蝕刻處理、熱擴散處理、改質處理等各種的處理。
例如若舉例說明對半導體晶圓每一片實施熱處理的單片式的處理裝置，則在可抽真空的處理容器内，將內藏例如由鉬線所構成的電阻加熱式加熱器的載置台安裝設於從容器底部立起的脚部的上端，在此載置台上載置半導體晶圓。然後，在如此將半導體晶圓載置於載置台上的狀態下，一面在處理容器内流動預定的處理氣體一面將其中維持於預定的減壓環境，同時驅動電阻加熱式加熱器，而將半導體晶圓加熱維持於預定的溫度，實施成膜處理等的預定處理。
上述載置台或予以支撐的脚部是從以往起一般主要使用鋁合金，如周知般，半導體晶圓是非常討厭各種的金屬污染，因此提案使用金屬污染的程度比上述鋁合金更少，且耐熱性亦佳之例如AlN那樣的陶瓷材作為載置台或脚部(例如實開平3-128668號公報、特開平6-252055號公報)。
在該等專利文獻中，是在載置台的背面中央部連接1根中空狀的脚部，可在該中空狀的脚部内收容對電阻加熱式加熱器的給電線等必要的配線類。而且，在上述載置台的中心部的下面側設置熱電偶的同時，將載置台的電阻加熱式加熱器予以同心狀地分割成複數、例如2個，藉此設置可彼此獨立控制的同心狀的2個加熱區域，可根據設於載置台的中心部的上述熱電偶的測定值來個別控制上述各加熱區域的溫度。
具體而言，例如若舉成膜處理為例，則依加熱半導體晶圓的製程溫度，膜厚的面内均一性形成最佳的溫度分布會有所不同，因此在處理製品晶圓之前，預先求取依製程溫度之成為最適的溫度分布的各加熱器間的電流比或電壓比，然後，在處理實際的製品晶圓時，有關最内周的加熱區域的溫度是根據上述熱電偶的測定值來進行反餽控制，有關除此以外的外側的加熱區域的溫度是根據使對應於製程溫度而事先求取之對最内周加熱區域的加熱器之電流比或電壓比來供給電力，藉此進行所謂的開迴路控制。
可是，如上述般載置台或予以支撐的脚部是例如由AlN(氮化鋁)等的陶瓷材所構成，但此陶瓷材為脆性材料，有時會因載置台的内外周間的溫度分布所引起發生的熱應力，造成此載置台容易破損。特別是以依製程溫度的電流比或電壓比來控制載置台的内外周的加熱區域(加熱器)的溫度之方法，會有陶瓷製的載置台等容易破損的問題。
本發明的目的是在於提供一種將被處理體載置於載置台上來加熱時，難因熱應力而破損的載置台裝置及搭載如此的載置台裝置之處理裝置。
本發明的其他目的是在於提供一種將被處理體載置於載置台上來加熱時，載置台難因熱應力而破損的溫度控制方法。
本發明的另外其他的目的是在於提供一種記憶用以實行如此的溫度控制方法的程式之記憶媒體。
本發明者等針對由陶瓷材所構成的載置台的破損來深入研究的結果，發現與利用電流比或電壓比的溫度控制作比較，利用電力比的溫度控制的情況，較可壓低成為破損的原因之内外周間的溫度差，達成本發明。
亦即，若根據本發明的第1觀點，則可提供一種載置台裝置，其特徵係具備：載置台，其係用以載置被處理體；加熱機構，其係具有複數的加熱器部，該複數的加熱器部係設於同心狀區劃於上述載置台的複數的各加熱區域；脚部，其係被連接至上述載置台的中心部，水平支撐上述載置台；溫度測定部，其係使對應於上述複數的加熱區域内的最内周的加熱區域來設置；及電源控制部，其係根據上述溫度測定部的測定值來反餽控制上述最内周的加熱器部的溫度，且以對上述最内周的加熱器部之安全供給電力比來控制往上述其他加熱器部的供給電力，該對上述最内周的加熱器部之安全供給電力比係以上述加熱區域間的溫度差能夠形成上述載置台不會破損的範圍之方式決定。
如此，在控制載置被處理體的載置台的溫度時，可根據溫度測定部的測定值來反餽控制上述最内周的加熱器部的溫度，且以對最内周的加熱器部之電力比(安全供給電力比)來控制往其他加熱器部的供給電力，該對最内周的加熱器部之電力比(安全供給電力比)是以載置台的各加熱區域(加熱器)的溫度差能夠形成載置台不會破損的範圍之方式決定，藉此可抑制在載置台的内外周間發生的溫度差，防止載置台因為應力而破損。
此情況，上述安全供給電力比，可以上述載置台的最内周的加熱區域的溫度能夠形成最低的方式設定，具體而言，上述安全供給電力比，係上述載置台為對應於直徑300mm的被處理體者時，可設定成上述最内周與最外周的加熱區域間的溫度差為形成33℃以内的電力比。
並且，在上述載置台的昇溫時及降溫時，上述電源控制部係於上述載置台的昇溫時及降溫時，以最内周的加熱區域的溫度比最外周的加熱區域的溫度不會低於預定的溫度差以上的方式控制。
而且，較理想是上述電源控制部係於上述載置台的昇溫時以最內周的加熱區域的溫度要比最外周高的狀態昇溫，若到達設定溫度，則控制往上述各加熱器部的供給電力，使能夠依序接近上述安全供給電力比。
又，上述溫度測定部，典型的可使用具有熱電偶者。
又，上述載置台及上述脚部的至少一方，可使用由陶瓷材所構成者。
若根據本發明的第2觀點，則可提供一種處理裝置，係對被處理體實施預定的熱處理之處理裝置，係特徵係具備：處理容器，其係内部環境可排氣；氣體供給機構，其係往上述處理容器内供給必要的氣體；及載置台裝置，其係載置被處理體，上述載置台裝置係具有：載置台，其係用以載置被處理體；加熱機構，其係具有複數的加熱器部，該複數的加熱器部係設於同心狀區劃形成於上述載置台的複數的各加熱區域；脚部，其係被連接至上述載置台的中心部，水平支撐上述載置台；溫度測定部，其係使對應於上述複數的加熱區域内的最内周的加熱區域來設置；及電源控制部，其係根據上述溫度測定部的測定值來反餽控制上述最内周的加熱器部的溫度，且以對上述最内周的加熱器部之安全供給電力比來控制往上述其他加熱器部的供給電力，該對上述最内周的加熱器部之安全供給電力比係以上述加熱區域間的溫度差能夠形成上述載置台不會破損的範圍之方式決定。
若根據本發明的第3觀點，則可提供一種溫度控制方法，其係於内部環境可排氣的處理容器内所被設置的載置台上載置被處理體，控制加熱機構來進行上述被處理體的溫度控制之方法，該加熱機構係具有複數的加熱器部，該複數的加熱器部係設於同心狀區劃形成於上述載置台的複數的各加熱區域，其特徵為：測定上述複數的加熱區域内的最内周的加熱區域的溫度，以能夠根據上述所被測定的溫度來反餽控制上述最内周的加熱加熱器部而形成設定溫度之方式控制，及以對上述最内周的加熱器部之安全供給電力比來控制往上述其他加熱器部的供給電力，該對上述最内周的加熱器部之安全供給電力比係以上述加熱區域間的溫度差能夠形成上述載置台不會破損的範圍之方式決定。
在上述第3觀點中，在上述載置台的昇溫時，較理想是維持成最内周的加熱區域的溫度比最外周的加熱區域的溫度不會低於預定的溫度差以上。
並且，在上述載置台的降溫時，較理想是維持成最内周的加熱區域的溫度比最外周的加熱區域的溫度不會低於預定的溫度差以上。
若根據本發明的第4觀點，則可提供一種記憶媒體，其係記憶有以能夠進行溫度控制方法的方式來使處理裝置控制於電腦的程式，該溫度控制方法係於内部環境可排氣的處理容器内所被設置的載置台上載置被處理體，控制加熱機構來進行上述被處理體的溫度控制，該加熱機構係具有複數的加熱器部，該複數的加熱器部係設於同心狀區劃形成於上述載置台的複數的各加熱區域，而對被處理體實施預定的處理時包含：測定上述複數的加熱區域内的最内周的加熱區域的溫度，以能夠根據上述所被測定的溫度來反餽控制上述最内周的加熱加熱器部而形成設定溫度之方式控制，及以對上述最内周的加熱器部之安全供給電力比來控制往上述其他加熱器部的供給電力，該對上述最内周的加熱器部之安全供給電力比係以上述加熱區域間的溫度差能夠形成上述載置台不會破損的範圍之方式決定。
以下，參照圖面來說明有關本發明的實施形態。
圖1式表示本發明之一實施形態的處理裝置的概略剖面圖，圖2是表示在處理裝置所具備的載置台裝置的載置台設置的加熱機構的平面圖。另外，在此是舉例說明藉由CVD來對被處理體的半導體晶圓進行成膜處理時。
如圖示，此處理裝置2是具有例如藉由鎳、鎳合金，或鋁合金來形成圓筒體狀的處理容器4。在此處理容器4的頂部設置下面具有多數的氣體噴出孔6A、6B之淋浴頭部6作為氣體供給機構，藉此可將處理氣體例如成膜氣體導入至處理容器4内的處理空間S。此淋浴頭部6内是被分離區劃成例如2個的氣體空間8A、8B，且在各氣體空間8A、8B分別連通上述各氣體噴出孔6A、6B，在處理空間S兩種氣體初次取得混合，形成所謂的後混合型。
此淋浴頭部6的全體是例如藉由鎳、鎳合金、鋁合金等所形成。具有此淋浴頭部6的處理容器4的頂部是在處理容器4的側壁上端例如經由O型環的密封構件10來安裝，可維持處理容器4内的氣密性。
而且，在此處理容器4的側壁形成有用以搬出入被處理體的半導體晶圓W的搬出入口12，在此設有閘閥14而可開閉。此閘閥14是連接未圖示的裝載鎖定室或轉移窒室。
並且，在此處理容器4的底部16的中央部側形成有向下方向凹陷的凹狀部17，該凹狀部17的内部是形成排氣空間18。而且，在規定此排氣空間18的凹狀部17的下部側壁設有排氣口20。此排氣口20是連接途中設有未圖示的壓力控制閥或真空泵的真空排氣系22，可藉由此真空排氣系22來將處理容器4内抽真空，維持於預定的壓力。
在處理容器4内設有用以載置被處理體的半導體晶圓的載置台裝置24。此載置台裝置24是具有：在其上面實際載置晶圓W的載置台26、及連接至該載置台26下面的中心部往下方延伸水平支撐載置台26的脚部28。脚部28是其下端被規定排氣空間18的凹狀部17的底部16A所支撐。脚部28是内部為中空狀、亦即圓筒體狀，下端被開放。載置台26與脚部28皆是例如以AlN等的陶瓷材所形成。另外，亦可該等的一方為以陶瓷材所形成。
在載置台26的上部側埋設有電阻加熱式加熱器30，作為用以加熱被載置於此的晶圓W之加熱機構。此電阻加熱式加熱器30是例如由鉬線所構成，如圖2所示，此電阻加熱式加熱器30是在此被同心狀地分割成内側區域加熱器32A及外側區域加熱器32B，形成内側加熱區域及外側加熱區域的2個加熱區域，可在每個區域控制加熱溫度。然後，以由陶瓷材所構成的載置台26及電阻加熱式加熱器30來構成陶瓷加熱器。
另外，此區域數並無特別加以限定，亦可為3區域以上。
各區域的加熱器32A、32B的連接端子是位於載置台26的中心部(參照圖1)，在該等連接端子分別藉由例如Ni-Au釬焊來接合例如由Ni所構成的給電棒36A、36B。該等給電棒36A、36B是延伸至下方，通過中空狀的脚部28内來延伸至外部，連接至供給電力的電源部37。
另外，給電棒36A、36B是在圖1中分別只記載1根，但實際是分別設置2根。
陶瓷製的脚部28的上端是被氣密接合於載置台26的中央部的下面。並且，此脚部28的下端部的安裝凸緣部28A會被氣密安裝於規定排氣空間18的凹狀部17的底部16A。另外，在脚部28内會被供給N2氣體等的惰性氣體。
被處理體的半導體晶圓為300mm晶圓的情況時，載置台26的直徑是340mm程度，脚部28的直徑是40～50mm程度。
在載置台26的背面側(下面側)的中央部是使對應於最内周的加熱區域，在此是使對應於内側加熱區域34A來設置溫度測定部38，可測定内側加熱區域34A的溫度。此溫度測定部38，例如可使用熱電偶，藉由融着來將此熱電偶安裝於載置台26的背面中央部。此情況，由此熱電偶所構成的溫度測定部38是形成被收容於脚部28内的狀態，因此熱電偶不會暴露於被供給至處理容器4内的各種氣體，防止熱電偶腐蝕。
從上述溫度測定部38延伸的配線40是貫通底部16A側來引出至外側，連接至例如由微處理器(電腦)所構成的電源控制部42。然後，此電源控制部42可根據上述溫度測定部38的檢測值來控制上述加熱區域的各加熱器32A、32B。此情況，上述内側加熱區域34A的内側區域加熱器32A是被反餽控制成可維持成膜處理的製程溫度。相對的，外側加熱區域34B的外側區域加熱器32B是無論内側區域加熱器32A以電流控制、電壓控制、電力控制等哪種的控制形態來控制，皆是以往内側區域加熱器32A的供給電力作為基準，設定成被供給以預定的安全供給電力比來決定的電力，進行開迴路的控制。
例如某製程溫度的安全供給電力比為0.8時，是控制成往内側區域加熱器32A的供給電力的0.8倍的電力會被供往外側區域加熱器32B。
在此所謂電流控制是將對應於設定溫度與實際溫度的差分之操作量作為電流的形式來輸出者，所謂電壓控制是將此差分作為電壓來輸出者，所謂電力控制是將此差分作為電力來輸出者。
上述安全供給電力比是以各加熱區域間的溫度差可成為不會損壞上述載置台26的範圍之方式來決定者，依製程溫度，有時也會有即使令膜厚的面内均一性少許降低也要能夠防止載置台26的破損來設定電力比的情況。有關此點會在往後敘述。
上述電源控制部42是除了控制載置台裝置24的動作以外，還一併具有控制處理裝置2的動作全體的機能，電源控制部42是連接記憶媒體44，其係記憶用以控制動作的程式。此記憶媒體44可例如使用軟碟或快閃記憶體等。
另一方面，在上述載置台26中貫通其上下方向而形成有複數的銷孔46，在各銷孔46中，例如石英製的頂銷50會在遊嵌狀態下被収容著，其下端會被共通連結於連結環48。然後，上述連結環48是貫通至容器底部而被連結至設成可上下移動的出沒桿52的上端，此出沒桿52的下端是被連接至汽缸54。藉此，可使上述各頂銷50在晶圓W的交接時從各銷孔46的上端往上方出沒。並且，在上述出沒桿52對容器底部的貫通部是設有可伸縮的波紋管56，上述出沒桿50可一面維持處理容器4内的氣密性一面昇降。
其次，說明有關利用以上那樣構成的處理裝置2來進行的成膜方法(含溫度控制方法)。
首先，若使頂銷50上下作動，將未處理的半導體晶圓W載置於被維持於製程溫度的載置台26上而密閉處理容器4内的話，則會藉由真空排氣系22來將此處理容器4内維持於預定的製程壓力，且由氣體供給手段的淋浴頭部6來將預定的處理氣體(成膜氣體)導入至處理容器4内，藉由CVD來對晶圓W形成預定的薄膜。例如藉由CVD來形成TiN膜時，在淋浴頭部6的一方氣體空間8A供給NH3 氣體，在另一方的氣體空間8B供給TiCl4 +N2 氣體，使該等的各氣體混合於處理空間S内來進行TiN膜的成膜處理。
在進行如此的成膜處理時，上述電源控制部42是根據來自設於載置台26的下面中央部之由熱電偶所構成的溫度測定部38的測定值，經由上述電源部37來控制往區域加熱器32A、32B的操作量。例如往内側加熱區域34A的内側區域加熱器32A之供給電壓是以能夠維持此成膜處理的製程溫度之方式反餽控制(電壓控制)。相對的，外側加熱區域34B的外側區域加熱器32B是以往上述内側區域加熱器32A的供給電力(不是供給電壓)為基準，設定成以預定的安全供給電力比來決定的電力，進行開迴路的控制。藉此，可防止載置台26的内外周間的溫度差過度大，可阻止載置台26破損。
此時的載置台26的溫度分布，是載置台26的中央部的溫度最低，隨著接近周邊部(邊緣部)溫度會變高的溫度分布，亦即形成中央冷的溫度分布狀態。參照圖3來說明此溫度分布的狀態。
圖3是表示半導體晶圓的直徑方向的處理氣體濃度與溫度分布的關係模式圖。上述處理氣體是一般從設於處理容器的頂部的淋浴頭部6來供給至處理空間，使一面流下至處理空間一面朝載置台26的周邊部大略均等地擴散，而由載置台26的下方排氣。因此，從淋浴頭部6供給至處理空間的處理氣體的濃度是在晶圓中央部高，隨著往邊緣部行進而漸低。因此，晶圓溫度不會全面均一，在氣體濃度高的部份(中央部)的反應會被促進，此部份的膜厚會比其他的部份(邊緣部)更厚，為不理想。
於是，如圖3所示，藉由設定成晶圓中央部的晶圓溫度最低，隨著往邊緣部行進而溫度變高之中央冷的溫度分布狀態，可抑止在中央部的反應，其結果設定成膜厚的面内均一性會更高。將如此中心部的溫度設定成比晶圓的周邊部更低的狀態稱為中央冷狀態。另外，將相反的溫度關係稱為中央熱狀態。
此情況，雖也會依製程溫度而定，但直徑為300mm的晶圓時，晶圓中央部與邊緣部的溫度差△t是例如5℃程度。
可是，可知在前述那樣的中央冷的溫度分布狀態下，若上述溫度差△At過大，則由陶瓷材所構成的載置台、26與由陶瓷材所構成的脚部28的接合部會發生大的應力集中，載置台26會破損。根據本發明者等的研究，在中央冷的溫度分布時，上述溫度載置台△t的上限值是33℃程度，為了防止破損最好將溫度載置台△t設定於33℃以下。
如前述般，在以往的載置台裝置的溫度控制中，有關内側加熱器是根據在由熱電偶所構成的溫度測定部的測定值來進行反餽控制，有關外側加熱器的溫度是使對應於製程溫度，預先求取膜厚的面内均一性形成最佳的電流比或電壓比，以内側加熱器作為基準，以能夠維持對應於電流比或電壓比的電流或電壓之方式開迴路控制外側加熱用加熱器。
但，就如此以往的控制方法而言，一旦在被溫控成700℃程度的載置台26上，加上載置室溫的晶圓W等之熱的侵犯，則載置台的中央部與邊緣部之間會發生大的溫度差，會有因此而造成載置台26破損等的問題。如此形成溫度差大的原因之一，可想像是因為由鉬線所構成的加熱器的電阻會依溫度而變動。
於是，本發明是取代電流比或電壓比，如前述般藉由電力比來控制外側區域加熱器32B。此情況，若只是以使膜厚的面内均一性能夠經常形成最好的方式來控制電力比，則依情況而定，也會有發生溫度差△t超過33℃的情形，因此如此的情況是設定成即使令膜厚的面内均一性稍微降低，在載置台26也會不有產生破損那樣的電力比。
以下是說明有關求取最適的電力比、亦即安全供給電力比的製程。首先，在一般的處理裝置中，往外側區域加熱器32B的供給電力對内側區域加熱器32A的供給電力之比，亦即供給電力比(外側區域加熱器供給電力/内側區域加熱器供給電力=OUT/IN)與晶圓面内的膜厚的不均一性的關係是形成圖4所示那樣的關係。另外，膜厚的不均一性越少，顯示膜厚的面内均一性越良好。亦即，圖4是顯示供給電力比為"1.1"時的膜厚不均一性最少，膜厚的面内均一性最佳。由如此的膜厚不均一性來看的最適供給電力比是依製程溫度而有所差異。
於是，首先對各種的製程溫度，例如對400～900℃程度的範圍内的各種製程溫度，預先求取膜厚的面内均一性最佳的供給電力比(OUT/IN)。例如製程溫度為400℃，450℃時，供給電力比是"0.65"，製程溫度為500℃，550℃時，供給電力比是"0.70"...那樣預先求取。
在實際的製程時，只要對應於製程溫度以上述那樣的供給電力比來控制往外側區域加熱器32B的供給電力，便可形成最適的中央冷狀態，在膜厚的面内均一性最佳的狀態下取得薄膜，但此情況依條件會有在載置台26發生破損的情況。
於是，為了防止該破損的發生，而對上述供給電力比加以限制。亦即，首先，預先在各種的製程溫度(660℃以下)，以上述電力供給比來進行對外側區域加熱器32B的電力控制而實際進行成膜處理，此時針對載置台26是否破損來進行檢討。另外，對内側區域加熱器32A以能夠維持所被設定的製程溫度之方式來進行反餽控制。將此時的結果顯示於圖5。在圖5中，橫軸是表示進行實驗的加熱器的數量。
由圖5可明確得知，此載置台是以供給電力比大略"1.00"作為境界分成載置台發生破裂時(圖中左側)、及未發生破裂時(圖中右側)。因此，可知660℃以下的製程溫度時，只要供給電力比為1.00以下，即在載置台26不會發生破損。
因此，製程溫度為660℃以下時，可取得最佳的膜厚的面内均一性的供給電力比為1.00以下時，將該供給電力比設為安全供給電力比。另一方面，可取得最佳的膜厚的面内均一性的供給電力比超過1.00時，以"1.00"作為該製程溫度的安全供給電力比。亦即，在此是供給電力比超過"1.00"時，稍微犧牲膜厚的面内均一性來謀求載置台26的安全。
並且，有關製程溫度比660℃大時也進行與上述同様的検討。其結果，可知比660℃高的製程溫度時，若供給電力比為"0.82"以下，則在載置台26不會產生破損。然後，以上那樣取得的每製程溫度的安全供給電力比是預先記憶於電源控制部42。因此，只要進行按照此供給電力比的溫度控制，便可在中央冷的溫度分布狀態中，將載置台26的内外周間的溫度差△t控制於33℃以内，可防止該破損。
將上述那樣求取的供給電力比的結果顯示於圖6。圖6是表示依製程溫度所被容許的供給電力比的範圍圖表，為了參考，以往的供給電壓比的控制時的控制範圍也一併顯示。此圖中，越往右側，中央冷的狀態會越變大，越往左側，越成中央熱的狀態。如上述般，製程溫度為660℃以下時，供給電力比是被容許於0.38～1.00的範圍，製程溫度為大於660℃時，供給電力比是被容許於0.38～0.82的範圍，另外，實驗的結果，在中央部的溫度比晶圓邊緣部更高的中央熱時，其溫度差是形成70℃程度為止，在載置台26不會產生破損。
並且，就參考所示的以往供給電壓比的控制範圍是在右側所示領域A1的部份會有發生載置台破裂的情況，不理想。
其次，實際進行以往的電壓比控制與本發明的電力比控制。參照圖7A、圖7B來說明該時的加熱器溫度及操作量的變化。
圖7A是表示以往的電壓比控制時，圖7B是表示本發明的電力比控制時。各圖表皆左側縱軸是表示加熱器溫度(内側區域加熱器)，右側縱軸是表示操作量。在此，圖7A的情況是表示操作量100%為200伏特，圖7B的情況是表示操作量100%為4000瓦特。此時的設定製程溫度為700℃，所被設定的供給電壓比(圖7A的情況)及供給電力比(圖7B的情況)是分別為"0.95"及"0.82"。
如圖示般，顯示晶圓搬入後的各加熱器的操作量的變化及加熱器溫度的變化，在圖7A所示的以往的電壓比控制時，晶圓搬入後，至溫度安定為止的溫度變動量H1是形成非常大的值。如此大的溫度變動量H1是成為在載置台26的内外周間引起大的溫度差的原因，其結果，使載置台26產生破損。
相對的，在圖7B所示的本發明的電力比控制時，晶圓搬入後，至溫度安定為止的溫度變動量H2是形成相當小，與圖7A的情況時作比較是形成一半的程度。其結果，可知在載置台26的内外周間所產生的溫度差不那麼大，可防止載置台26破損，顯示良好的結果。
上述實施例是說明有關實際進行製程時的載置台26的溫度控制，但實際在載置台26的昇溫時及降溫時也需要在載置台26不會產生破裂那樣的溫度控制。此情況，在載置台26的昇溫時及降溫時，維持成内側加熱區域34A的溫度比外側加熱區域34B的溫度不會低於預定的溫度差例如33℃以上的狀態。具體而言，使在中央熱的狀態下昇降溫，或即使在中央冷的狀態也會使在其溫度差形成33℃以下的狀態下昇降溫。另外，即使在中央熱的情況時，若使其溫度差形成例如70℃程度以上，則如前述般因為載置台26會破損，所以形成以下的溫度差。
在此，參照圖8來說明載置台26的昇溫時的加熱器的溫度變化與供給電力比的變化的狀態之一例。在此亦將製程時的安全供給電力比設定於"0.82"。
首先，在空轉狀態，加熱器溫度是被維持於300℃，此時的供給電力比是被維持於"0.58"。此情況是控制成載置台的内周溫度比外周溫度更高的中央熱的狀態。然後，原封不動維持上述供給電力比，亦即原封不動維持中央熱的狀態，使供給至兩加熱器的電力増加，藉此例如以5℃/min程度的昇溫率來將加熱器加熱。然後，若加熱器溫度到達製程溫度(設定溫度)的700℃，則使上述供給電力比慢慢地變化成依序接近安全供給電力比的"0.82"。藉此，載置台的溫度分布會從中央熱的狀態依序轉移至中央冷的狀態。
如此一來，若加熱器的溫度安定，則將晶圓載置於載置台，開始成膜處理。另外，加熱器的降溫時是以能夠逆行上述過程的方式來控制加熱器溫度即可。
如此，加熱器的昇降溫時也能夠將載置台的内外周間的溫度差設定成不會破裂那樣的溫度差，因此可防止載置台的破損。
另外，本發明並非限於上述實施形態，亦可為各種的變形。例如，上述說明所使用的各數值例只不過是一例，當然依載置台26或電阻加熱式加熱器30等的設計，其數值也會變化。
又，上述實施形態是舉成膜處理時為例來說明製程處理，但並非限於此，亦可將本發明適用於蝕刻處理、氧化擴散處理、退火處理，改質處理等各種的熱處理，且在電漿處理裝置亦可適用本發明。
又，上述實施例是舉例說明同心圓狀地設置2個加熱區域時，但並非限於此，同心圓狀地設置3個以上的加熱區域時亦可適用本發明。此情況，中央冷的溫度分布狀態，當然是以最内周的加熱區域與最外周的加熱區域之間的溫度差為載置台不會破裂那樣的溫度範圍，例如形成33℃以内那樣的溫度範圍來設定安全供給電力比。
又，被處理體並非限於半導體晶圓，亦可使用LCD基板、玻璃基板、陶瓷基板等。
2．．．處理裝置
4．．．處理容器
6．．．淋浴頭部
6A、6B．．．氣體噴出孔
8A、8B．．．氣體空間
10．．．密封構件
12．．．搬出入口
14．．．閘閥
16、16A．．．底部
17．．．凹狀部
18．．．排氣空間
20．．．排氣口
22．．．真空排氣系
24．．．載置台裝置
26．．．載置台
28．．．脚部
28A．．．安裝凸緣部
30．．．電阻加熱式加熱器
32A．．．内側區域加熱器
32B．．．外側區域加熱器
34A．．．内側加熱區域
34B．．．外側加熱區域
36A、36B．．．給電棒
37．．．電源部
38．．．温度測定部
40．．．配線
42．．．電源控制部
44．．．記憶媒體
46．．．銷孔
48．．．連結環
50．．．頂銷
52．．．出沒桿
54．．．汽缸
W．．．晶圓
S．．．處理空間
圖1是表示本發明之一實施形態的處理裝置的概略剖面圖。
圖2是表示在圖1的處理裝置所具備的載置台裝置的載置台設置的加熱機構的平面圖。
圖3是表示半導體晶圓的直徑方向的處理氣體濃度與溫度分布的關係模式圖。
圖4是表示供給電力比與膜厚的不均的關係之一例的圖表。
圖5是表示根據預定的電力供給比來進行對外側區域加熱器的電力控制而實際進行成膜處理時的載置台的破損有無的結果。
圖6是表示依製程溫度所被容許的供給電力比的範圍。
圖7A是表示進行以往的電壓比控制時的加熱器溫度及操作量的變化圖表。
圖7B是表示進行本發明的電力比控制時的加熱器溫度及操作量的變化圖表。
圖8是用以說明載置台的昇溫時的加熱器的溫度變化與供給電力比的變化狀態的一例圖表。
2．．．處理裝置
4．．．處理容器
6．．．淋浴頭部
6A、6B．．．氣體噴出孔
8A、8B．．．氣體空間
10．．．密封構件
12．．．搬出入口
14．．．閘閥
16、16A．．．底部
17．．．凹狀部
18．．．排氣空間
20．．．排氣口
22．．．真空排氣系
24．．．載置台裝置
26．．．載置台
28．．．脚部
28A．．．安裝凸緣部
30．．．電阻加熱式加熱器
32A．．．内側區域加熱器
32B．．．外側區域加熱器
34A．．．内側加熱區域
34B．．．外側加熱區域
36A、36B．．．給電棒
37．．．電源部
38．．．温度測定部
40．．．配線
42．．．電源控制部
44．．．記憶媒體
46．．．銷孔
48．．．連結環
50．．．頂銷
52．．．出沒桿
54．．．汽缸
56．．．波紋管
S．．．處理空間

Claims (12)

  1. 一種載置台裝置，其特徵係具備：載置台，其係用以載置被處理體；加熱機構，其係具有複數的加熱器部，該複數的加熱器部係設於同心狀區劃於上述載置台之至少由內側區域及外側區域所構成的複數的各加熱區域；脚部，其係被連接至上述載置台的中心部，水平支撐上述載置台；溫度測定部，其係使對應於上述複數的加熱區域內的最內周的加熱區域來設置；及電源控制部，其係記憶：預先對於各種的製程溫度，以在中央冷的狀態下膜厚的面內均一性能夠成為最佳的方式進行成膜處理時藉由供給至前述外側區域及內側區域的各電力所求取的供給電力比A，及預先在各種的製程溫度以前述求取的供給電力比A為基礎檢討有關進行成膜處理是否產生前述載置台的破損，藉此求取之未產生破損的境界的供給電力比B，在實際的成膜製程時，根據前述溫度測定手段的測定值來反餽控制前述最內周的加熱加熱器部，且對於前述外側區域的加熱加熱器部控制成，當前述供給電力比A大於前述境界的供給電力比B時，將前述境界的電力供給比B設為安全供給電力比，以該電力比來供給電力，當前述供給電力比A為前述境界的供給電力比B以下時，將前述供給電力比A設為安全供給電力比，以該電力比來供給電力。
  2. 如申請專利範圍第1項之載置台裝置，其中，上述安全供給電力比，係以上述載置台的最內周的加熱區域的溫度能夠形成最低的方式設定。
  3. 如申請專利範圍第2項之載置台裝置，其中，前述載置台為對應於直徑300mm的被處理體者。
  4. 如申請專利範圍第1項之載置台裝置，其中，上述電源控制部係於上述載置台的昇溫時及降溫時，以最內周的加熱區域的溫度比最外周的加熱區域的溫度不會低於預定的溫度差以上的方式控制。
  5. 如申請專利範圍第1項之載置台裝置，其中，上述電源控制部係於上述載置台的昇溫時以最內周的加熱區域的溫度要比最外周高的狀態昇溫，若到達設定溫度，則控制往上述各加熱器部的供給電力，使能夠依序接近上述安全供給電力比。
  6. 如申請專利範圍第1項之載置台裝置，其中，上述溫度測定部係具有熱電偶。
  7. 如申請專利範圍第1項之載置台裝置，其中，上述載置台及上述脚部的至少一方係由陶瓷材所構成。
  8. 一種處理裝置，係對被處理體實施預定的熱處理之處理裝置，係特徵係具備：處理容器，其係內部環境可排氣；氣體供給機構，其係往上述處理容器內供給必要的氣體；及如申請專利範圍第1~7項中的任一項所記載之載置台 裝置。
  9. 一種溫度控制方法，其係於內部環境可排氣的處理容器內所被設置的載置台上載置被處理體，控制加熱機構來進行上述被處理體的溫度控制之方法，該加熱機構係具有複數的加熱器部，該複數的加熱器部係設於同心狀區劃形成於上述載置台之至少由內側區域及外側區域所構成的複數的各加熱區域，其特徵為：測定上述複數的加熱區域內的最內周的加熱區域的溫度，以能夠根據上述所被測定的溫度來反餽控制上述最內周的加熱器部而形成設定溫度之方式控制，及對於前述外側區域的加熱器部控制成，根據預先對於各種的製程溫度，以在中央冷的狀態下膜厚的面內均一性能夠成為最佳的方式進行成膜處理時由供給至前述外側區域及內側區域的各電力所求取的供給電力比A，及預先在各種的製程溫度，以前述求取的供給電力比A為基礎檢討有關進行成膜處理是否產生前述載置台的破損，藉此求取之未產生破損的境界的供給電力比B，當前述供給電力比A大於前述境界的供給電力比B時，將前述境界的電力供給比B設為安全供給電力比，以該電力比來供給電力，當前述供給電力比A為前述境界的供給電力比B以下時，將前述供給電力比A設為安全供給電力比，以該電力比來供給電力。
  10. 如申請專利範圍第9項之溫度控制方法，其中， 在上述載置台的昇溫時，維持成最內周的加熱區域的溫度比最外周的加熱區域的溫度不會低於預定的溫度差以上。
  11. 如申請專利範圍第9項之溫度控制方法，其中，在上述載置台的降溫時，維持成最內周的加熱區域的溫度比最外周的加熱區域的溫度不會低於預定的溫度差以上。
  12. 一種記憶有程式的記憶媒體，係利用處理裝置來對前述被處理體實施預定的熱處理時，使前述處理裝置為電腦所控制，而使能夠進行如申請專利範圍第9~11項中的任一項所記載之溫度控制方法，該處理裝置係具備：處理容器，其係內部環境可排氣；氣體供給機構，其係往前述處理容器內供給必要的氣體；載置台裝置，其係載置被處理體；及電源控制部，其係控制包含前述載置台裝置的裝置全體的動作。
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