(57)【要約】【課題】処理中のサセプタと基板との隙間の検出を可能とし、検出結果を基板処理に反映させ、処理品質の向上、歩留りの向上を図る。【解決手段】基板を処理する処理室１８と、該処理室内で前記基板１５を保持する基板載置台１９と、前記基板を加熱する加熱装置２８とを具備する基板処理装置に於いて、前記基板載置台に該基板載置台と前記基板間のギャップを検出するギャップセンサ５１を有し、該ギャップセンサは光検出部が前記基板に対向して配置され、前記光検出部はファイバホルダ内に投光光ファイバ素線と受光光ファイバ素線とが保持されている。【選択図】        図３
2004289000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する処理室と、該処理室内で前記基板を保持する基板載置台と、前記基板を加熱する加熱装置とを具備する基板処理装置に於いて、前記基板載置台に該基板載置台と前記基板間のギャップを検出するギャップセンサを有し、該ギャップセンサは光検出部が前記基板に対向して配置され、前記光検出部はファイバホルダ内に投光光ファイバ素線と受光光ファイバ素線とが保持されてい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、シリコンウェーハ等の基板に薄膜の生成、不純物の拡散、エッチング等の処理を行い半導体素子を製造する基板処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
基板処理装置には、所要枚数の基板を一度に処理するバッチ式の基板処理装置と、一枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置とがある。
【０００３】
枚葉式の基板処理装置は、基板を処理する基板処理室、該基板処理室に基板を搬送する基板搬送室、基板授受を行うロード・アンロード室等を具備している。
【０００４】
前記基板処理室は搬入された基板を保持する基板載置台を有し、該基板載置台は基板が載置される基板載置台（サセプタ）、基板加熱装置を有している。基板の処理は、基板がサセプタに載置され、該サセプタを介して基板が前記基板加熱装置により加熱され、更に前記基板処理室に反応ガスが導入されることで、所要の処理がなされる様になっている。
【０００５】
基板の処理は、加熱状態に大きく影響を受ける。従って、前記サセプタに載置された基板は、前記サセプタに均等に接触し、基板全体が均一に加熱される様に制御されている。
【０００６】
上記した基板処理装置としては、例えば特許文献１に示す様なものがある。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−２１２７２９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記した様に、基板の加熱状態は基板の処理に大きな影響があり、基板の加熱状態はサセプタと基板間の熱伝達状態に影響される。
【０００９】
即ち、サセプタと基板との間に微少な隙間が生じるとサセプタと基板間に熱伝達の不均一が生じ、基板に温度分布が生じる。温度分布は膜厚分布の発生の要因となることから、避けなければならない。
【００１０】
この為、サセプタと基板との間の隙間を検出し、反応室内での基板の保持状態を管理する必要がある。然し乍ら、処理中の反応室内は略８００℃の高温となり、斯かる高温下で使用可能な隙間検出器は知られてなく、実状は処理中のサセプタと基板との隙間は検出されてなく、基板の載置状態については基板処理に反映されていないのが現状となっている。
【００１１】
本発明は斯かる実情に鑑み、処理中のサセプタと基板との隙間の検出を可能とし、検出結果を基板処理に反映させ、処理品質の向上、歩留りの向上を図るものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基板を処理する処理室と、該処理室内で前記基板を保持する基板載置台と、前記基板を加熱する加熱装置とを具備する基板処理装置に於いて、前記基板載置台に該基板載置台と前記基板間のギャップを検出するギャップセンサを有し、該ギャップセンサは光検出部が前記基板に対向して配置され、前記光検出部はファイバホルダ内に投光光ファイバ素線と受光光ファイバ素線とが保持されている基板処理装置に係るものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。
【００１４】
図１〜図３により、本発明の実施の対象となる枚葉式基板処理装置の概略を説明する。
【００１５】
真空搬送室１に反応室２，３、加熱・冷却室４，５、ロード・アンロードロック室６，７が気密に放射状に連設され、該ロード・アンロードロック室６，７に大気搬送室８が気密に連設され、更に該大気搬送室８にはカセット授受装置９が設けられている。
【００１６】
前記カセット授受装置９には密閉容器で基板（ウェーハ）１５を所定枚数（例えば２５枚）収納可能なカセット１１が複数載置可能であり、前記大気搬送室８は前記カセット１１の蓋を開閉可能な開閉装置１２が設けられていると共に前記カセット授受装置９上のカセット１１と前記ロード・アンロードロック室６，７間で前記ウェーハ１５の移載を行う大気搬送装置１３が設けられている。
【００１７】
前記ロード・アンロードロック室６，７はゲート弁により気密に閉塞可能となっていると共に内部を減圧排気、又大気圧に復圧可能な様に、減圧装置（図示せず）、不活性ガス供給装置（図示せず）が連通されている。
【００１８】
前記真空搬送室１内には前記ロード・アンロードロック室６，７と前記反応室２，３、前記加熱・冷却室４，５間で減圧雰囲気で前記ウェーハ１５の移載を行う真空搬送装置１４が設けられている。前記加熱・冷却室４，５は、未処理ウェーハを保管し、予備加熱し、或は処理後のウェーハ１５を一時保管して冷却を行うものである。
【００１９】
前記反応室２，３について説明する。尚、該反応室２と反応室３とは同一構造であるので、以下は前記反応室２について図３により説明する。
【００２０】
該反応室２は上端が開口された筒状の容器本体１６及び該容器本体１６の上端開口部を気密に閉塞するガス供給部１７により気密に構成され、該ガス供給部１７と前記容器本体１６により処理室１８が画成され、該処理室１８には中空の基板載置台１９が収納される。
【００２１】
前記容器本体１６の下方には該容器本体１６に対して相対的に昇降する昇降ベース２１が設けられ、該昇降ベース２１には前記容器本体１６と同心に回転装置２２が設けられている。該回転装置２２と前記容器本体１６間にはベーローズ２３が設けられ、前記容器本体１６と前記回転装置２２とは前記ベーローズ２３により気密に接続されている。
【００２２】
前記回転装置２２は中空構造となっており、中空の回転軸２４が上方に延出し、該回転軸２４は前記容器本体１６の底板２５を遊貫し、前記回転軸２４の上端は前記基板載置台１９に固着されている。前記回転軸２４の内部には中空の固定軸２６が同心に設けられ、該固定軸２６の下端は後述する回転装置２２の下端板２７を介して前記昇降ベース２１に固定されている。前記固定軸２６の上端は前記基板載置台１９の内部に達しており、前記固定軸２６の上端にはヒータユニット２８が気密に設けられている。
【００２３】
而して、前記基板載置台１９は前記回転装置２２によって回転可能であり、又前記基板載置台１９、前記ヒータユニット２８は前記回転軸２４、前記固定軸２６を介し前記昇降ベース２１と一体になって昇降可能であり、該昇降ベース２１は図示しないシリンダ等により昇降される様になっている。
【００２４】
前記容器本体１６の一側壁１６ａには基板搬入出口２９が設けられ、該基板搬入出口２９はゲート弁３１によって開閉され、気密に閉塞される様になっている。前記容器本体１６の他の側壁１６ｂには排気口３２が設けられ、該排気口３２は図示しない排気装置に接続されている。
【００２５】
前記ガス供給部１７は蓋板３３と該蓋板３３の下面に設けられたシャワー板３４を有し、該シャワー板３４には多数の分散孔３５が穿設され、前記シャワー板３４は前記蓋板３３との間にガス滞留室３６を形成する。前記蓋板３３にはガス供給管３７が接続され、該ガス供給管３７は前記ガス滞留室３６に連通すると共に処理ガス供給源或は不活性ガス供給源（いずれも図示せず）に接続されている。
【００２６】
前記シャワー板３４と基板載置台１９との間には反応空間３８が形成され、前記分散孔３５は前記ガス滞留室３６と前記反応空間３８とを連通する。
【００２７】
前記基板載置台１９は上面にサセプタ３９を有し、前記基板載置台１９が降下した状態で、前記真空搬送装置１４（図１参照）により、前記基板搬入出口２９を介して処理すべきウェーハ１５が載置される様になっている。該ウェーハ１５は処理中前記ヒータユニット２８により前記サセプタ３９を介して加熱される。
【００２８】
前記基板載置台１９は前記回転装置２２により回転される。該回転装置２２について説明する。
【００２９】
円筒状のケーシング４１の下端にはドーナツ状の下端板２７が気密に固着され、該下端板２７に前記固定軸２６の下端が気密に固着されている。前記ケーシング４１の内部には円筒状のロータ４３が同心に配設され、該ロータ４３は上軸受４４、下軸受４５を介して前記ケーシング４１に回転自在に支持されている。前記ロータ４３の上端には出力軸４６が固着され、該出力軸４６に前記回転軸２４が連結されている。
【００３０】
前記ケーシング４１の内面には複数極を有する電磁石４７が設けられ、前記ロータ４３の外面で前記電磁石４７と対峙する部分に永久磁石４８が円周方向に所要数設けられている。前記電磁石４７には図示しないモータ駆動部から交番電流が印加される様になっており、前記電磁石４７が発生する交番磁界で前記永久磁石４８が回転する。前記ケーシング４１、前記ロータ４３、前記電磁石４７、前記永久磁石４８により中空モータ４９が構成される。前記固定軸２６は該中空モータ４９を上方に貫通している。尚、前記電磁石４７、永久磁石４８は非磁性体材料、例えばステンレスの薄板により気密に覆われている。
【００３１】
前記サセプタ３９の所要位置にはギャップセンサ５１が少なくとも１つ設けられる。尚、該ギャップセンサ５１について図４を参照して説明する。
【００３２】
前記サセプタ３９の所要位置に上面から凹部５２を形成し、該凹部５２の底部に通孔５３を穿設し、該通孔５３に下方から光検出部５４を挿通する。
【００３３】
該光検出部５４について説明する。
【００３４】
ＳＵＳ等の耐熱性材料から成る中空パイプであるファイバホルダ５５に光ファイバの芯線部分（光ファイバ素線）５６，５７を挿通し、空隙部分に耐熱性の接着剤５８を充填する。前記ファイバホルダ５５の先端部所要長さに亘り、外面に螺子６０を刻設する。尚、前記接着剤５８は前記光ファイバ素線５６，５７の外周面で光の全反射が生じる様な材質を選択することが好ましい。又、前記光ファイバ素線５６，５７の光軸は前記ウェーハ１５に対して垂直であることが好ましい。
【００３５】
前記ファイバホルダ５５の先端部５５ａは前記サセプタ３９の底部を貫通して突出しており、前記先端部５５ａにナット５９を螺着する。該ナット５９は中央部に凹部５９ａが形成され、前記先端部５５ａの先端が突出している。該先端部５５ａの先端は前記サセプタ３９の上面より後退した位置となっている。前記先端部５５ａの基部にはナット６１が螺着され、該ナット６１と前記ナット５９とを締付けることで、前記ファイバホルダ５５が固定され、又該ファイバホルダ５５に対して前記ナット６１、前記ナット５９の位置を調整することで、前記先端部５５ａの先端位置を調整可能となっている。
【００３６】
前記光ファイバ素線５６，５７の一方、例えば光ファイバ素線５６は光ファイバ用回転対応接続部等を介し光ダイオード等の発光源（図示せず）に導かれており、前記光ファイバ素線５６の先端面からギャップ検出光が射出される様になっている。該ギャップ検出光は前記ウェーハ１５の下面で反射され、反射光は他方の光ファイバ素線５７の端面より入射する様になっている。前記光ファイバ素線５７は、光ファイバ用回転対応接続部等を介しフォトダイオード等の受光器（図示せず）に導かれており、該受光器からの受光信号はギャップ演算部（図示せず）に入力され、該ギャップ演算部は前記受光器が検出する反射光の光量でウェーハ１５下面迄の距離、即ち前記サセプタ３９上面と前記ウェーハ１５下面間のギャップを演算する様になっている。
【００３７】
前記光ファイバ素線５７に入射する反射光の光量は、図５（Ａ）、図５（Ｂ）で示す様に、反射対象物迄の距離で決定され、図５（Ｂ）で示される様に、０〜距離Ｘ迄、入射光量と距離とが略比例する。従って、前記光ファイバ素線５６，５７の先端と前記ウェーハ１５下面との距離が０〜距離Ｘの範囲となる様に前記光ファイバ素線５６，５７の先端位置を決定する。
【００３８】
前記接着剤５８は１２００〜１３００℃の耐熱性を有するもの、例えばアロンセラミック（耐熱性無機接着剤）、アルミナ等耐熱性セラミックと無機ポリマーを主成分とするもの等が使用される。又、前記光ファイバ素線５６，５７の材質は石英であり、充分な耐熱性がある。前記ナット５９の材質は耐熱性があり、更に前記ウェーハ１５を汚染しない材質、例えばカーボン、或はセラミック等が用いられる。
【００３９】
以下、前記ウェーハ１５の処理について概略を説明する。
【００４０】
該ウェーハ１５が収納された前記カセット１１が前記カセット授受装置９に搬送され、前記開閉装置１２が前記カセット１１の蓋を開け、前記大気搬送装置１３が大気に開放された前記ロード・アンロードロック室６，７のいずれか一方に前記ウェーハ１５を搬送する。前記ロード・アンロードロック室６，７が気密に閉塞され、減圧された後、前記真空搬送室１とロード・アンロードロック室６，７とが開通され、前記真空搬送装置１４により前記反応室２（又は反応室３）に前記ウェーハ１５が搬入される。
【００４１】
該ウェーハ１５は前記基板搬入出口２９を経て処理室１８に搬入され、降下している前記サセプタ３９上に載置される。該サセプタ３９が上昇し、前記ウェーハ１５は前記ヒータユニット２８により前記サセプタ３９を介して加熱される。
【００４２】
前記ガス供給管３７から反応ガスが導入され、反応ガスは前記ガス滞留室３６、前記シャワー板３４を経て前記反応空間３８内に均等に分散して流入する。加熱された前記ウェーハ１５と反応ガスが反応して成膜等所要の処理がなされる。尚、処理中、前記回転装置２２により前記回転軸２４を介して前記基板載置台１９が回転され、基板処理の均一化が図られる。
【００４３】
処理が完了すると、反応ガスの供給、加熱が停止され、前記基板載置台１９が降下され、前記処理室１８内が排気され、前記基板搬入出口２９が開放されて前記真空搬送装置１４により処理済のウェーハ１５が搬出される。処理済のウェーハ１５は前記加熱・冷却室４（又は加熱・冷却室５）に搬送され所要温度迄冷却され、冷却後前記真空搬送装置１４で前記ロード・アンロードロック室６，７の一方に搬送され、更に該ロード・アンロードロック室６，７が大気圧迄復帰された後、前記大気搬送室８と開通され、前記大気搬送装置１３により前記カセット１１に払出される。
【００４４】
而して、上記処理が繰返し行われる。
【００４５】
又、上記処理中、前記ウェーハ１５が前記サセプタ３９に載置されると、前記ギャップセンサ５１により前記サセプタ３９と前記ウェーハ１５間のギャップが測定される。測定されたギャップが所定値以上であると、前記ウェーハ１５の加熱が充分に行われないと予想され、又前記ギャップセンサ５１を複数箇所に設けると、前記ウェーハ１５全面での熱伝達状態、即ち熱分布の状態が予測できる。従って、後工程での不良品の判定、或は処理条件の改善等のデータとして蓄積でき、処理品質の向上が図れる。
【００４６】
尚、上記実施の形態では、回転装置を具備する例を示しているが、回転装置を具備せず、サセプタが回転しなくてもよい。
【００４７】
（付記）
尚、本発明は下記実施の態様を含む。
【００４８】
（付記１）基板を処理する処理室と、該処理室内で前記基板を保持する基板載置台と、前記基板を加熱する加熱装置とを具備し、前記基板載置台に該基板載置台と前記基板間のギャップを検出するギャップセンサを有し、該ギャップセンサは光検出部が前記基板に対向して配置され、前記光検出部はファイバホルダ内に投光光ファイバ素線と受光光ファイバ素線とが保持されている基板処理装置であって、前記投光光ファイバ素線から光を射出する工程と、前記基板で反射された反射光を前記受光光ファイバ素線により受光する工程と、前記処理室内で前記基板を処理する工程を含む半導体装置の製造方法。
【００４９】
【発明の効果】
以上述べた如く本発明によれば、基板を処理する処理室と、該処理室内で前記基板を保持する基板載置台と、前記基板を加熱する加熱装置とを具備する基板処理装置に於いて、前記基板載置台に該基板載置台と前記基板間のギャップを検出するギャップセンサを有し、該ギャップセンサは光検出部が前記基板に対向して配置され、前記光検出部はファイバホルダ内に投光光ファイバ素線と受光光ファイバ素線とが保持されているので、投光光ファイバ素線から光を射出し、基板で反射した反射光を受光光ファイバ素線を介して受光でき、受光光量で基板載置台とウェーハ間のギャップを検出でき、検出結果を基板処理に反映させ、処理品質の向上、歩留りの向上が図れるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の実施の対象となる基板処理装置の概略平断面図である。
【図２】本発明の実施の実施の対象となる基板処理装置の概略正断面図である。
【図３】該基板処理装置の反応室の要部を示す断面概略図である。
【図４】本発明の実施の形態を示す断面図である。
【図５】（Ａ）（Ｂ）は該実施の形態を示す作用説明図である。
【符号の説明】
１          真空搬送室
２，３      反応室
４，５      加熱・冷却室
６，７      ロード・アンロードロック室
８          大気搬送室
９          カセット授受装置
１１        カセット
１２        開閉装置
１３        大気搬送装置
１４        真空搬送装置
１５        ウェーハ
１６        容器本体
１６ａ      一側壁
１６ｂ      側壁
１７        ガス供給部
１８        処置室
１９        基板載置台
２１        昇降ベース
２２        回転装置
２３        ベーローズ
２４        回転軸
２５        底板
２６        固定軸
２７        下端板
２８        ヒータユニット
２９        基板搬入出口
３１        ゲート弁
３２        排気口
３３        蓋板
３４        シャワー板
３５        分散孔
３６        ガス滞留室
３７        ガス供給管
３８        反応空間
３９        サセプタ
４１        ケーシング
４３        ロータ
４４        上軸受
４５        下軸受
４６        出力軸
４７        電磁石
４８        永久磁石
４９        中空モータ
５１        ギャップセンサ
５２        凹部
５３        通孔
５４        光検出部
５５        ファイバホルダ
５５ａ      先端部
５６        光ファイバ素線
５７        光ファイバ素線
５８        接着剤
５９        ナット
５９ａ      先端部
６０        螺子
６１        ナット
【図１】
2004289000.tif 000003
【図２】
2004289000.tif 000004
【図３】
2004289000.tif 000005
【図４】
2004289000.tif 000006
【図５】
2004289000.tif 000007