(57)【要約】      （修正有）【課題】  ウェハ温度を精度よく管理すること。【解決手段】  ウェハ１０１を載置して回転する回転テーブル１０９と、回転テーブル１０９を収容するチャンバー１０４と、ウェハ１０１を加熱するためにチャンバー１０４内に設けられたヒータ１０３と、ウェハ１０１の温度を検知する温度検知素子１０６と、温度検知素子１０６の出力を測定温度を表わす信号に変換して出力する温度測定部１０７と、温度測定部の出力をチャンバーの外から認識できる信号に変換して出力する信号生成部４００を備え、温度検知素子１０６と温度測定部１０７と信号生成部４００が回転テーブル１０９に付設されてなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハを載置して回転する回転テーブルと、回転テーブルを収容するチャンバーと、ウェハを加熱するためにチャンバー内に設けられたヒータと、ウェハの温度を検知する温度検知素子と、温度検知素子の出力を測定温度を表わす信号に変換して出力する温度測定部と、温度測定部の出力をチャンバーの外から認識できる信号に変換して出力する信号生成部を備え、温度検知素子と温度測定部と信号生成部が回転テーブルに付設されてなる半導体製造装置。
【請求項２】
温度検知素子が熱電対からなる請求項１記載の半導体製造装置。
【請求項３】
信号生成部は、温度測定部の出力を格納する着脱可能な記憶装置からなる請求項１記載の半導体製造装置。
【請求項４】
信号生成部は、温度測定部の出力を無線で送信する送信器からなる請求項１記載の半導体製造装置。
【請求項５】
信号生成部は、温度測定部の出力を表示データに変換して表示する表示装置からなる請求項１記載の半導体製造装置。
【請求項６】
記憶装置のデータの読み出し装置と、ヒータ制御部とをチャンバーの外部にさらに備え、ヒータ制御部は、記憶装置から読み出したデータに基づいてヒータ出力を制御する請求項３記載の半導体製造装置。
【請求項７】
送信器から無線信号を受信する受信器と、受信信号に基づいてヒータ出力を制御するヒータ制御部とをチャンバーの外部にさらに備える請求項４記載の半導体製造装置。
【請求項８】
請求項１記載の半導体製造装置を使用し、回転テーブルにウェハを載置し、ヒータによりウェハを加熱し、チャンバー内に材料ガスを供給し、信号生成部の出力信号をチャンバーの外部から認識してヒータ出力を制御しながら半導体を製造する工程からなる半導体製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体製造装置に関し、とくにＣＶＤ装置，蒸着装置，ドライエッチング装置又はイオン注入装置のような半導体製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この発明に関連する背景技術としては、冷却手段を有する下部電極にウェハを載置し、ウェハのプラズマエッチングを行う半導体製造装置において、エッチングチャンバー壁にチャンバー内のウェハに向けて埋め込まれた赤外線温度測定器と、この温度測定器からの信号により冷媒温度を制御しウェハ温度を設定値に保つための温度コントローラとを有し、赤外温度測定器によってウェハ温度を非接触で測定するようにした半導体製造装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】実開平４−１２１７３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ＣＶＤ装置，蒸着装置，ドライエッチング装置又はイオン注入装置のような半導体製造装置においては、成膜の均一性を図るために、通常、ウェハを回転テーブル上に載置してヒータから受ける熱量を均一化するようにしている。また、このような装置では、ウェハの温度が成膜特性を決定する重要な制御因子であり、ウェハ温度を測定しヒータの出力を制御することによって安定した成膜特性を得ることができる。ところで、ウェハ温度を従来のように赤外線温度測定器を用いて非接触で測定すると、測定器の赤外線を受け入れる窓が曇ったり、窓に塵埃が付着することが見受けられ、常に正確にウェハ温度を測定することが難しいという問題があった。
【０００４】
この発明はこのような事情を考慮してなされたもので、回転テーブルに付設した温度検知素子によりウェハ温度を直接接触して測定し、それによって、ヒータ出力を精度よく制御することが可能な半導体製造装置およびそれを用いた半導体製造装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明は、ウェハを載置して回転する回転テーブルと、回転テーブルを収容するチャンバーと、ウェハを加熱するためにチャンバー内に設けられたヒータと、ウェハに接触してウェハの温度を検知する温度検知素子と、温度検知素子の出力を測定温度を表わす信号に変換して出力する温度測定部と、温度測定部の出力をチャンバーの外から認識できる信号に変換して出力する信号生成部を備え、温度検知素子と温度測定部と信号生成部が回転テーブルに付設されてなる半導体製造装置を提供するものである。
【発明の効果】
【０００６】
この発明によれば、回転テーブルに付設した温度検知素子によりウェハ温度を検知し、検知されたウェハ温度がチャンバー外から認識できる信号に変換されて出力されるので、チャンバー外部でその信号を認識してヒータの出力を精度よく制御することができ、ウェハ温度を正しく管理することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
この発明の半導体製造装置の特徴は、ウェハを載置して回転する回転テーブルと、回転テーブルを収容するチャンバーと、ウェハを加熱するためにチャンバー内に設けられたヒータと、ウェハの温度を検知する温度検知素子と、温度検知素子の出力を測定温度を表わ
す信号に変換して出力する温度測定部と、温度測定部の出力をチャンバーの外から認識できる信号に変換して出力する信号生成部を備え、温度検知素子と温度測定部と信号生成部が回転テーブルに付設されてなる点にある。
【０００８】
この発明において、ウェハとは半導体の製造に一般的に用いられる高純度のSiウェハや、InPウェハなどを意味する。回転テーブルは、例えば、複数のウェハを円周上に配列して載置可能なディスクと、ディスクを回転可能に支持するシャフトと、シャフトに機械的に結合してディスクを回転させる駆動源から構成される。
【０００９】
この発明における温度検知素子とは、熱電対や測温抵抗体のような素子であり、測定温度範囲により適宜選択される。つまり、１０００℃以下ではＫ熱電対、５００℃以下では測温抵抗体を用いることが好ましい。
また、この発明における温度測定部は、熱電対を温度検知素子として用いる場合には、例えば、冷接点補償回路，リニアライザおよび直流増幅器などから構成される。
【００１０】
温度測定部の出力をチャンバーの外から認識できる信号に変換して出力する信号生成部には、温度測定部の出力を、例えばアナログ変調又はデジタル変調して電波で発信する無線送信器や、赤外線信号に変換して発信する赤外線送信器や、温度測定部の出力（温度）を対応する色や記号に変換して表示する表示装置、あるいは温度測定部の出力を温度プロファイルデータとしてフラッシュメモリに記憶させる記憶装置などを用いることができる。
【００１１】
信号生成部が上記無線送信器の場合には、チャンバー外に受信器とヒータ制御部をさらに設け、受信信号に基づいてヒータ出力をフィードバック制御すればよい。
信号生成部が赤外線送信器の場合には、チャンバー外に赤外線受信器とヒータ制御部をさらに設け、受信した赤外線信号に基づいてヒータ出力をフィードバック制御すればよい。
信号生成部が表示素子の場合には、使用者が表示内容を認識し、それに基づいてヒータ出力を手動制御することもできる。
【００１２】
また、信号生成部が温度測定部の出力を格納する着脱可能なフラッシュメモリのような記憶装置である場合は、加熱処理終了後に記憶装置をチャンバー外へ取り出し温度プロファイルを読み出して、ヒータの温度設定プログラムを修正するようにしてもよい。
着脱可能な記憶装置として、磁気ディスクの一種であるマイクロドライブを用いることも可能である。この場合、フラッシュメモリに比べメモリ容量が大きいので、より多段階の温度プログラム管理や、多数の温度検知素子を配した半導体製造装置内の温度勾配管理など複雑な制御を必要とする製造装置に最適なシステムを構築することが可能となる。
この発明の半導体製造装置は、温度測定部および信号生成部を冷却するための冷却部をさらに備えることが好ましい。
なお、温度測定部や信号生成部は駆動電源（例えば電池やバッテリー）を内蔵することができる。
【００１３】
また、チャンバー内に設けられるヒータは、ウェハを６００〜８００℃まで加熱する能力を有することが好ましく、それには、抵抗発熱体を好適に用いることができる。抵抗発熱体としては、金属発熱体、例えば、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金（フェライト系），Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ合金（オーステナイト系）および白金，タングステン（純金属系）などや、非金属発熱体、例えばＳｉＣ，ＭｏＳｉ2，ＬａＣｒＯ3およびグラファイトなどが挙げられる。
また、チャンバーは、半導体の製造工程に応じて必要な材料ガスを導入する導入口を備えることが好ましい。
【００１４】
この発明は、別の観点から、前記の半導体製造装置を使用し、回転テーブルにウェハを載置し、ヒータによりウェハを加熱し、チャンバー内に材料ガスを供給し、信号生成部の出力信号をチャンバーの外部から認識してヒータ出力を制御しながら半導体を製造する工程からなる半導体製造方法を提供するものである。
【００１５】
実施例
以下、図面に示す実施例に基づいてこの発明を詳述する。これによってこの発明が限定されるものではない。
第１実施例
図１はＩｎ系材料を用いるＭＯＣＶＤ装置の第１実施例を示す構成説明図である。
同図に示すように、円筒形のチャンバー１０４は、回転ディスク１０９を収容し、回転ディスク１０９はその上面に複数のウェハ１０１を搭載している。回転ディスク１０９はその中心を下方から中空シャフト１１０によって水平に支持され、中空シャフト１１０は図示しないモータに機械的に接続され、そのモータによって回転ディスク１０９が水平に矢印Ａ方向に回転するようになっている。
【００１６】
また、チャンバー１０４は内部を外部から観察できるように周壁の少なくとも一部が透明になっている。回転ディスク１０９には熱電対１０６が埋設され、図２に示すように、その先端３０１は、ウェハ１０１の裏面に近接又は接触するようにディスク１０９の表面から突出して設置されている。
【００１７】
ところで、Ｉｎ系材料は分解しやすい特性を有するため、材料ガス導入口１０５から導入されるＩｎ系ガスは、なるべくウェハ１０１の直近で分解させる必要がある。従って、回転ディスク１０９の表面中央部に導入される材料ガスの温度上昇を抑制するために、中空シャフト１１０内部に冷却水２０１を循環させ回転ディスク１０９の中央部を裏面から冷却するようにしている。
【００１８】
熱電対１０６の起動力を測定温度に比例する温度データに変換する温度測定部１０７と、測定部１０７からの温度データを表示データに変換して測定温度を表示する表示部４００とが、回転ディスク１０９の下側の中空シャフト１１０の近傍に設置され、冷却水２０１により冷却されるようになっている。なお、温度測定部１０７と表示部４００は内蔵する電池で駆動する。
【００１９】
また、抵抗発熱体からなるヒータ１０３が、チャンバー１０４内の天井近傍に設置され、チャンバー１０４の外部に設けられたヒータ電源１０８に電気的に接続されている。ヒータ電源１０８は手動式コントローラ１１１に接続され、使用者がコントローラ１１１を操作することにより、ヒータ１０３の出力を制御できるようになっている。さらに、チャンバー１０４の天井の中央には、材料ガス導入口１０５が設けられている。
【００２０】
なお、表示部４００は、ＬＣＤやＬＥＤ表示装置によって構成される。このような構成において、ヒータ電源１０８が駆動されると、チャンバー１０４内はヒータ１０３により加熱される。そして、表示装置４００の表示するウェハ１０１の温度が約６００℃になると、回転ディスク１０９が回転し、Ｉｎ材料ガス、例えばトリメチルインジウム（TMIｎ）ガスが所定時間だけ材料ガス導入口１０５からチャンバー１０４内へ導入され、InPなどの薄膜がウェハ１０１上に成膜される。
【００２１】
この成膜工程中において、使用者はチャンバー１０４の側壁の透明部分を介して表示部４００の表示内容を観察しながら、コントローラ１１１を手動操作して、ウェハ１０１の温度が所定の温度プロファイルに従って変化するように管理する。これによって、所望の
成膜特性を有するＩｎ材料膜を得ることができる。
【００２２】
第２実施例
図３はこの発明の第２実施例のＭＯＣＶＤ装置を示す構成説明図である。
図３に示すＭＯＣＶＤ装置は、図１に示す表示部４００を無線送信器４０１に置換し、図１に示す手動式コントローラ１０９を無線受信器４０２とヒータ制御部２０２に置換したものであり、その他の構成は第１実施例の装置と同等である。
送信器４０１は温度測定部１０７から出力される温度データを符号化し、コードレス電話用の周波数でデジタル変調して受信器４０２へ無線送信するように構成されている。受信器４０２は、送信器４０１から受信した電波を検波しさらに複合化して制御部２０２へ出力するように構成される。
【００２３】
制御部２０２はＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭからなるマイクロコンピュータで構成され、受信器４０２の出力、つまりウェハ１０１の温度データを受けて、ＲＡＭに予め格納されている設定温度プロファイルと、ウェハ１０１の温度データとが一致するように、ヒータ電源１０８を介してヒータ１０３の出力をフィードバック制御する。これによって、ウェハ１０１の温度が所定の温度プロファイルに基づいて管理される。
【００２４】
第３実施例
図４はこの発明の第３実施例のＭＯＣＶＤ装置を示す構成説明図である。
図４に示すＭＯＣＶＤ装置は、図３に示す送信器４０１を記憶部４０３に置換し、受信器４０２をメモリ読み出し装置４０４に置換したものであり、その他の構成は第２実施例と同等である。なお、記憶部４０３は、フラッシュメモリとしてのメモリカードを離脱可能に収容し温度測定部１０７の出力する温度データをそのメモリカードに記録できるようになっている。
【００２５】
このような構成において、第１実施例と同様にして成膜工程を実行すると、ヒータ制御部２０２はＲＡＭに予め格納している温度プロファイルに従ってヒータ電源１０８を介してヒータ１０３の出力をオープンループ制御する。
そして、ウェハ１０１の実測温度プロファイルが記憶部４０３においてメモリカードに記憶される。そして、成膜工程終了後に、使用者は記憶部４０３からメモリカードを取り出し、メモリ読み出し装置４０４に装填する。メモリ読み出し装置４０４はメモリカードから実測温度プロファイルを読み出す。制御部２０２はＲＡＭに設定されている温度プロファイルと実測温度プロファイルを比較し、両者が一致するように、ＲＡＭに書き込まれているヒータ出力制御プログラムを修正する。これをくり返すことによって、ウェハ１０１の温度が所定の温度プロファイルに基づいて管理される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の第１実施例を示す構成説明図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】この発明の第２実施例を示す構成説明図である。
【図４】この発明の第３実施例を示す構成説明図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０１  ウェハ
１０３  ヒータ
１０４  チャンバー
１０５  材料ガス導入口
１０６  熱電対
１０７  温度測定部
１０８  ヒータ電源
１０９  回転ディスク
１１０  中空シャフト
１１１  手動式コントローラ
２０１  冷却水
３０１  先端
４００  表示部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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