(57)【要約】【課題】加熱部材からの迷光や漏光を放射温度計プローブが取り込んでしまうことを抑制または防止し、より確実に温度を検知できる基板処理装置を提供する。【解決手段】処理室１０内に、半導体ウェーハ５を載置するサセプタ２０を設ける。サセプタ２０の下側に、ヒータ７０を設け、ヒータ７０により下側からサセプタ２０を加熱し、それによって半導体ウェーハ５を加熱する。処理室１０の天井板１１上に移動機構４０を設けて放射温度計プローブ３１を昇降可能に設ける。半導体ウェーハ５の温度測定時には、半導体ウェーハ５の放射強度以外の放射強度を取り込まないように、放射温度計プローブ３１を下降させて、放射温度計プローブ３１の先端部を半導体ウェーハ５の表面近傍に位置させる。半導体ウェーハ５の処理室１０への搬入・搬出時には、放射温度計プローブ３１を上昇させる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理室と、前記処理室内で基板を載置する基板載置部材と、前記基板を加熱する加熱部材とを有し、前記基板を前記基板載置部材に搭載する際および前記基板載置部材に載置された前記基板を前記処理室から搬出する際には、前記基板載置部材の上側の前記基板載置部材から離間した位置に前記基板を位置せしめる基板処理装置であって、
所望の素子が形成される前記基板の表面から放出される放射強度を測定する放射温度計プローブと、
前記放射温度計プローブからの測定結果に基づき、前記基板表面の温度を算出する温度検出部と、
前記放射温度計プローブを移動させる移動機構とを有し、
前記基板が前記基板載置部材に載置されている間に、
前記基板表面と前記放射温度計プローブの端部とが第１の距離離れた、前記基板表面の温度を測定する時の前記放射温度計プローブの第１の位置と、
前記基板表面と前記放射温度計プローブの端部とが前記第１の距離とは異なる第２の距離離れた、前記基板表面の温度を測定しない時の前記放射温度計プローブの第２の位置との間で、前記放射温度計プローブを前記移動機構により移動させることを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板処理装置に関し、特に、半導体基板の温度を測定する放射温度計を有する半導体製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４に示すように、従来の半導体ウェーハ処理装置における放射温度計プローブ３１は、例えば、ウェーハ５に対してヒータ７０とは反対側に配置され、ヒータ７０で加熱するウェーハ５の裏面とは反対側のウェーハ５の表面を放射温度計プローブ３１にて測定している。
【０００３】
放射温度計プローブ３１が加熱されたウェーハの放射強度を測定しその測定結果に基づき温度検出部３２で温度に関数換算している。しかしながら、放射温度計プローブ３１にウェーハ５以外（外乱）から放射される光の放射強度を検知するとウェーハ５の放射強度（真の温度＝設定温度）に外乱の光の放射強度が加算されるため、ウェーハ５の真の温度と測定された温度との間に温度差が生じる。
【０００４】
外乱要因としては、ヒータ７０の放射光がチャンバ壁面によって乱反射されて放射温度計プローブ３１に達してしまう迷光７１や、サセプタ２０等の構造物の隙間から放射温度プローブ３１に達してしまう漏光７２などがある。
【０００５】
従来の半導体ウェーハ処理装置では、図４に示すように、放射温度計プローブ３１は処理室１０の天井板に取り付けられたフランジ４３に取り付けられており、放射温度計プローブ３１の先端部は、処理室１０の天井板の内壁面とほぼ同じ位置に位置していた。そのために、上記迷光７１や、漏光７２なども放射温度プローブ３１に達してしまい、ウェーハ５の測定温度に誤差が生じるという問題があった。
【０００６】
なお、特開２００２ー１１０５５６号公報に示されているように、縦型ホットウォール型半導体ウェーハ処理装置において、垂直方向に積層された半導体ウェーハの面内の温度を測定し、複数の半導体ウェーハを搭載するボートの動きとの干渉をさけるために、放射温度計の検出部が水平方向に回転する構造のものも知られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の主な目的は、従来技術の問題点のヒータ等の加熱部材からの迷光や漏光を放射温度計プローブが取り込んで制御温度に誤差が生じるという問題点を解決し、より確実な温度を検知することのできる放射温度検知機構を備えた基板処理装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、
処理室と、前記処理室内で基板を載置する基板載置部材と、前記基板を加熱する加熱部材とを有し、前記基板を前記基板載置部材に搭載する際および前記基板載置部材に載置された前記基板を前記処理室から搬出する際には、前記基板載置部材の上側の前記基板載置部材から離間した位置に前記基板を位置せしめる基板処理装置であって、
所望の素子が形成される前記基板の表面から放出される放射強度を測定する放射温度計プローブと、
前記放射温度計プローブからの測定結果に基づき、前記基板表面の温度を算出する温度検出部と、
前記放射温度計プローブを移動させる移動機構とを有し、
前記基板が前記基板載置部材に載置されている間に、
前記基板表面と前記放射温度計プローブの端部とが第１の距離離れた、前記基板表面の温度を測定する時の前記放射温度計プローブの第１の位置と、
前記基板表面と前記放射温度計プローブの端部とが前記第１の距離とは異なる第２の距離離れた、前記基板表面の温度を測定しない時の前記放射温度計プローブの第２の位置との間で、前記放射温度計プローブを前記移動機構により移動させることを特徴とする基板処理装置が提供される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態につき、図面を参照して説明する。
図１、図２、図３は、本発明の一実施の形態の半導体ウェーハ処理装置を説明するための概略縦断面図である。
【００１０】
本実施の形態の半導体ウェーハ処理装置１は、処理室１０と搬送室５０とを備え、処理室１０と搬送室５０とはゲートバルブ１３を介して接続されている。
【００１１】
搬送室５０には、半導体ウェーハ５を処理室１０内に搬入し、処理室１０から搬出する搬送機５１が設けられている。
【００１２】
処理室１０内には、半導体ウェーハ５を載置するサセプタ２０がサセプタ支持部材２３に支持されて設けられている。サセプタ２０は、中央の分割サセプタ２１と周囲の分割サセプタ２２とに２分割されており、中央の分割サセプタ２１は、ロッド２６を介して昇降装置２７により昇降可能に設けられている。中央の分割サセプタ２１は下降した状態で周囲の分割サセプタ２２とにより基板載置部材であるサセプタ２０を形成し、また、このとき、サセプタ２０の上面に半導体ウェーハ載置部２４が形成される。半導体ウェーハ５はこの半導体ウェーハ載置部２４に載置されることによって、サセプタ２０に搭載される。中央の分割サセプタ２１を上昇した状態で、半導体ウェーハ５の処理室１０への搬入・搬出が行われる。
【００１３】
サセプタ２０の下側には、ヒータ７０が設けられている。ヒータ７０により下側からサセプタ２０が加熱され、加熱されたサセプタ２０により半導体ウェーハ５は下側の裏面から加熱される。ヒータ７０は、複数のゾーンに分割されており、各ゾーンの出力をそれぞれコントロールすることにより均一なウェーハ面内温度分布を実現している。
【００１４】
処理室１０の天井板１１上には、移動機構４０が設けられている。移動機構４０は、昇降駆動部４１とプレート４２とを備えている。昇降駆動部４１は摺動機構を備えている。プレート４２上には、フランジ４３、４３、４３が設けられ、フランジ４３、４３、４３には、放射温度計プローブ３１、３１、３１がそれぞれ取り付けられている。放射温度計プローブ３１、３１、３１により、素子が形成される半導体ウェーハ５の表面から放出される放射強度を測定する。複数の放射温度計プローブ３１、３１、３１により、半導体ウェーハ５の面内温度分布が測定される。放射温度計プローブ３１は、処理室１０の天井板１１に設けられた貫通孔１４内に挿入されており、移動機構４０により、上下に移動する。
【００１５】
この移動機構４０の昇降駆動部４１、中央の分割サセプタ２１を昇降させる昇降装置２７、ゲートバルブ１３、半導体ウェーハ５の搬送機５１は、制御装置６０に接続されており、制御装置６０によって制御される。
【００１６】
半導体ウェーハ５の表面温度を測定する際（成膜時または指定時）には、半導体ウェーハ５の放射強度以外の放射強度を取り込まないように、移動機構４０により、放射温度計プローブ３１を下降させて、図１に示すように、放射温度計プローブ３１の先端部を半導体ウェーハ５の表面近傍に位置させる。
【００１７】
放射温度計プローブ３１が加熱された半導体ウェーハ５の放射強度を測定し、その測定結果に基づき温度検出部３２で温度に関数換算している。この際に、ヒータ７０の放射光がチャンバ壁面によって乱反射されて放射温度計プローブ３１に達してしまう迷光７１や、サセプタ２０等の構造物の隙間から放射温度プローブ３１に達してしまう漏光７２などがあると、放射温度計プローブ３１によって測定される加熱された半導体ウェーハ５の放射強度にこれら迷光７１や漏光７２等の放射強度が加算されるため、半導体ウェーハ５の測定温度には誤差が生じる。そして、半導体ウェーハ５と放射温度計プローブ３１との距離が広がれば、迷光７１や漏光７２を取り込む量が増えてしまう。本実施の形態では、半導体ウェーハ５の表面温度を測定する際には、移動機構４０により、放射温度計プローブ３１を下降させて、放射温度計プローブ３１の先端部を半導体ウェーハ５の表面近傍に位置させるので、これらの迷光７１や漏光７２等の放射強度をとり込むことによって生じる温度測定誤差を極力減少させることができる。
【００１８】
放射温度計プローブ３１、３１、３１は温度検出部３２に接続されており、放射温度計プローブ３１、３１、３１からの測定結果に基づき、半導体ウェーハ５の表面の温度が温度検出部３２により算出される。温度検出部３２で得られた温度情報は温度制御部７５に伝達され、温度制御部７５により複数のゾーンに分割されたヒータ７０の出力をコントロールすることにより均一なウェーハ面内温度分布を実現している。
【００１９】
半導体ウェーハ処理装置１における放射温度計プローブ３１は、ウェーハ５に対してヒータ７０とは反対側に配置されている。ヒータ７０でサセプタ２０を介して半導体ウェーハ５の裏面を加熱し、反対側の半導体ウェーハ５の表面を放射温度計プローブ３１で測定している。
【００２０】
このように、半導体ウェーハ５はサセプタ２０に載置され、サセプタ２０の下側に設けられたヒータ７０によってサセプタ２０を介して半導体ウェーハ５を加熱する構造なので、図３に示すように、処理の終了した半導体ウェーハ５を処理室１０から搬出する際には、昇降装置２７によって中央の分割サセプタ２１を上昇させて半導体ウェーハ５をサセプタ２０に対して上昇させ、その後、搬送機５１により半導体ウェーハ５を処理室１０から搬出する。また、半導体ウェーハ５をサセプタ２０に移載する際には、昇降装置２７によって中央の分割サセプタ２１を上昇させておき、搬送機５１により半導体ウェーハ５を処理室１０に搬入し、中央の分割サセプタ２１に半導体ウェーハ５を搭載し、その後、昇降装置２７によって中央の分割サセプタ２１を下降させて、半導体ウェーハ５をサセプタ２０の半導体ウェーハ載置部２４に載置する。
【００２１】
このように、半導体ウェーハ５を処理室１０内に搬入・搬出する場合には、サセプタ２０の上側のサセプタ２０から離間した位置に半導体ウェーハ５を位置せしめるので、放射温度計プローブ３１がサセプタ２０に近接し過ぎていると半導体ウェーハ５と衝突してしまう。従って、このような時には、移動機構４０によって放射温度計プローブ３１を上昇させることによって、これを回避することができる。
【００２２】
本実施の形態では、処理の終了した半導体ウェーハ５を処理室１０から搬出する際には、図２に示すように、半導体ウェーハ５をサセプタ２０の半導体ウェーハ載置部２４に載置してサセプタ２０に搭載した状態で、移動機構４０によって放射温度計プローブ３１を上昇させて、放射温度計プローブ３１の先端部が処理室１０の天井板１１の下面とほぼ同じ高さになるようにする。その後、図３に示すように、昇降装置２７によって中央の分割サセプタ２１を上昇させて半導体ウェーハ５をサセプタ２０に対して上昇させ、その後、搬送機５１により半導体ウェーハ５を処理室１０から搬出する。
【００２３】
半導体ウェーハ５を処理室１０に搬入する際には、図３に示すように、まず、移動機構４０によって放射温度計プローブ３１を上昇させて、放射温度計プローブ３１の先端部が処理室１０の天井板１１の下面とほぼ同じ高さになるようする。その後、昇降装置２７によって中央の分割サセプタ２１を上昇させて、搬送機５１により半導体ウェーハ５を処理室１０に搬入し、中央の分割サセプタ２１に半導体ウェーハ５を搭載し、その後、昇降装置２７によって中央の分割サセプタ２１を下降させて、半導体ウェーハ５をサセプタ２０の半導体ウェーハ載置部２４に載置する。この際には、放射温度計プローブ３１の先端部が処理室１０の天井板１１の下面とほぼ同じ高さになっているが、半導体ウェーハ５の温度測定時には、移動機構４０により、放射温度計プローブ３１を下降させて、放射温度計プローブ３１の先端部を半導体ウェーハ５の表面近傍に位置させる。
【００２４】
本実施の形態においては、放射温度計プローブ３１と搬送体ウェーハ５との間の距離を移動機構４０によって変えることができるので、放射温度計プローブ３１を下降させて、放射温度プローブ３１の先端部が半導体ウェーハ５の表面近傍に位置させることによって、ヒータ７０等の加熱部材からの迷光７１、漏光７２等によるに影響の無いまたは少ない正確な温度測定を行うことができる。
【００２５】
また、半導体ウェーハ５の表面の温度を測定している関係上、半導体ウェーハ５をサセプタ２０に移載する際には、半導体ウェーハ５をサセプタ２０の上側のサセプタ２０から離間した位置に位置せしめ、また、半導体ウェーハ５を処理室１０から搬出する際には、半導体ウェーハ５をサセプタ２０に対して上昇させるので、放射温度計プローブ３１が半導体ウェーハ５に近接し過ぎていると半導体ウェーハ５と衝突してしまう。従って、このような時には、放射温度計プローブ３１を上昇させることによって、これを回避することができる。
【００２６】
また、本実施の形態において、半導体ウェーハの表面温度を測定する利点は、単結晶Ｓｉの表面に化学反応によりいろいろなパターンを載せていく過程の中でデバイス面（パターン面、反応面）を直に測定することができるため、パターン依存性による温度分布を精度よく検知でき、それによって高精度に制御できることである。これに対して、パターン有り無しによって温度分布を持つデバイス表面からの熱伝導による裏面の温度分布を測定したのでは、温度が丸められ、実際のデバイス面とは違う分布となってしまうという問題がある。
【００２７】
また、本実施の形態において、半導体ウェーハの裏面を加熱することによって、いろいろな材料の反応物の極薄パターンが載った表面を加熱する場合に比べて、単結晶Ｓｉを介して均一に極薄パターンを加熱することができるので、材料による温度差を緩和させることができるという利点がある。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、ヒータ等の加熱部材からの迷光や漏光等を放射温度計プローブが取り込んで制御温度に誤差が生じるということを抑制または防止し、より確実な温度を検知することのできる放射温度検知機構を備え、しかも、処理室への基板の搬入・搬出時に基板が放射温度計プローブと干渉しない基板処理装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の半導体ウェーハ処理装置を説明するための概略縦断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態の半導体ウェーハ処理装置を説明するための概略縦断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態の半導体ウェーハ処理装置を説明するための概略縦断面図である。
【図４】従来の半導体ウェーハ処理装置を説明するための概略縦断面図である。
【符号の説明】
１…半導体ウェーハ処理装置
５…半導体ウェーハ
１０…処理室
１１…天井板
１３…ゲートバルブ
１４…貫通孔
２０…サセプタ
２１、２２…分割サセプタ
２３…サセプタ支持部材
２４…半導体ウェーハ載置部
２６…ロッド
２７…昇降装置
３１…放射温度計プローブ
３２…温度検出部
４０…移動機構
４１…昇降駆動部
４２…プレート
４３…フランジ
５０…搬送室
５１…搬送機
６０…制御装置
７０…ヒータ
７１…迷光
７２…漏光
７５…温度制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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