(57)【要約】【課題】ランプの汎用性を生かすと共に、被過熱体である基板に良好な熱分布を与えることができる基板処理装置を提供する。【解決手段】  基板を収容する処理室と、基板を加熱する複数のランプ１１とを備えた基板処理装置であって、複数のランプ１１のうちの所定のランプが、光反射コーティング層７を施した部分と、該コーティング層７を施していない部分とを有している。【選択図】図２
2005108967.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を収容する処理室と、
前記基板を加熱する複数のランプとを備えた基板処理装置であって、
前記複数のランプのうちの所定のランプが、光反射コーティング層を施した部分と、該コーティング層を施していない部分とを有し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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置に関し、特に、ランプを用いて半導体等の熱処理、成膜処理、表面処理等を行う基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１に汎用的なランプ熱処理装置用直状タングステンハロゲンランプ（以下、直状ランプと称する）の構造を示す。ランプ本体１は耐熱性石英ガラス製であり、その内部にはハロゲンガスが封入されている。ランプ本体１の内部には、発熱体であるタングステンフィラメント２が設置されている。タングステンフィラメント２の仕様は、所定の電力仕様に応じて決定される。ランプ本体１にはその端部にてモリブデン箔３が設けられており、モリブデン箔３の一端部は、タングステンフィラメント２と溶接、ロー付けされている。モリブデン箔３の他端部にはモリブデンリード４がランプ自体の端子として引き出されている。実用上のランプ端子はランプリード５とモリブデンリード４をスリーブ６でかしめて製作されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
直状タングステンハロゲンランプは、極めて汎用的であり、使用する装置に対して所望の長さや断面径で製作可能なため安価に製作することが可能である。しかし、この直状ランプは、直線状の熱源（光源）ゆえ、直状ランプのレイアウトや印加する電力により、被過熱体に不用意な熱分布を与えることがある。そのため、従来は、直状ランプを密に配置したり、直状ランプを個別または、適宜複数を同時に電力印加できるように調整することで対応してきたが、この方策にも限界があった。
【０００４】
したがって、本発明の主な目的は、ランプの汎用性を生かすと共に、被過熱体である基板に良好な熱分布を与えることができる基板処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、
基板を収容する処理室と、
前記基板を加熱する複数のランプとを備えた基板処理装置であって、
前記複数のランプのうちの所定のランプが、光反射コーティング層を施した部分と、該コーティング層を施していない部分とを有していることを特徴とする基板処理装置が提供される。
好ましくは、前記複数のランプのうちの所定のランプは、前記ランプの発熱領域に、光反射コーティング層を施した部分と、該コーティング層を施していない部分とを有している。
なお、ランプの発熱領域は、後述する実施例においては、タングステンフィラメント２に相当する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、ランプの汎用性を生かすと共に、被過熱体である基板に良好な熱分布を与えることができる基板処理装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
次に、本発明の実施例を説明する。
本発明の実施例は、ランプを用いた半導体等の熱処理、成膜処理、表面処理を行う基板処理装置のランプの改良及びランプレイアウトの改善に関するものであり、汎用直状ランプで熱分布の良好なランプ加熱による基板処理装置を提供するものである。
【０００８】
本発明の実施例においては、加熱源に直状ランプを用い、熱処理、成膜、表面処理を行う装置において、直状ランプにランプ光反射用のコーティングが部分的に施されている。
そして、直状ランプを並列にレイアウトして直状ランプのレイヤーを形成し、さらにそのレイヤーに対して、直状ランプが交差するようにレイアウトされた別のレイヤーを形成し、基板としてのウェーハを裏面より加熱するランプ加熱の基板処理装置において、下部レイヤーの直状ランプにランプ光反射用のコーティング処理が施されている。
さらに、下部レイヤーのランプ光反射用のコーティング処理が、ランプ設置個所により、異なっている。
なお、下部レイヤーのランプには、ランプ光反射用のコーティング処理が行われかつ、ランプ外部に反射プレートを有するようにしてもよい。
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施例をさらに詳細に説明する。
図２は、本発明の実施例の直状ランプを示したものである。直状ランプ１１のランプ本体１は耐熱性石英ガラス製であり、その内部にはハロゲンガスが封入されている。ランプ本体１の内部には、発熱体であるタングステンフィラメント２が設置されている。タングステンフィラメント２の仕様は、所定の電力仕様に応じて決定される。ランプ本体１にはその端部にてモリブデン箔３が設けられており、モリブデン箔３の一端部は、タングステンフィラメント２と溶接、ロー付けされている。モリブデン箔３の他端部にはモリブデンリード４がランプ自体の端子として引き出されている。実用上のランプ端子はランプリード５とモリブデンリード４をスリーブ６でかしめて製作されている。
【００１０】
このような汎用の直状ランプ１１のランプ本体１の外側下部に、断面半円状に、ランプ光を反射させるためのコーティング７が施されている。このコーティング７は、直状ランプ１１を使用する基板処理装置の仕様に応じて所望の部分に施すことができ、ランプ本体１の全域に渡って行っても良い。このコーティング７は、耐熱石英ガラスと相性の良いセラミックス系が適しており、白色系を選択するのが良い。なお、コーティング７の厚さも、過酷なランプ表面温度の変化に耐え得るよう、２００μｍ以下とするのが良い。ランプ断面のコーティング域は、装置のランプ配置、たとえば、直状ランプ１１の数や隣接ランプとの間隙等も勘案し、下部半円等自由に選択できる。図２は、ランプ端部に断面下部半円状のコーティング７を施した例である。これにより、汎用直状ランプでありながら、線熱源の熱分布を変えることができ、被加熱物の熱分布に変化を与えることができる。
【００１１】
また、コーティング７のみならず、図３のようにランプ外部に反射板８を設置し、これを併用することも可能である。
【００１２】
直状ランプは、汎用的に使用され、かつ、その長さや径をある程度自由に選択できるが、線熱源のため、その印加電力によっては、被加熱物へ熱分布を与えることになる。これを解決するために、直状ランプ１１の並列配置をそれぞれ１つのレイヤー９、１０として、このレイヤー９、１０を上下に配置して、レイヤー９の直状ランプ１１とレイヤー１０の直状ランプ１１とが直角に交差するように構成したものを図５〜７に示している。この二つのレイヤー９、１０にそれぞれ配置された直状ランプ１１は、個別に制御、もしくは、複数の直状ランプ１１を同時に制御すること等により、被加熱物（図示せず）の熱分布が均一となるように各々に必要な電力を供給することができる。さらに被加熱物の熱分布が均一となるように被加熱物を回転させる（図示せず）ことも可能である。図５〜７は上下二つのレイヤー９、１０の直状ランプ１１が直交している例であるが、これに限るものではなく、上下レイヤー９、１０に配置された直状ランプが交差するものすべてを含む。
【００１３】
実際には、二つのレイヤー９、１０の全直状ランプ１１に一様な電力を供給する必要はなく、図８〜１０に示すように、周辺部の熱の拡散に伴い、それを補充するために、端部のランプに電力を印加するような制御パターンが可能である。すなわち、上部レイヤー９の全てには電力を供給しているが、下部レイヤー１０には、両端部のそれぞれ３本の直状ランプ１１のみに電力を供給している。この時の上部レイヤー９は主熱源であり、下部レイヤー１０は補助レイヤーとして機能する。
【００１４】
図８〜１０のランプレイアウトでは、効率的なランプの運用と、被加熱物への良好な熱分布の提供を目的として、下部レイヤー１０の直状ランプ１１の下部にコーティング７を施してある。これにより、ランプ電力を上げることなく、必要な箇所に大きな熱エネルギーを供給することが可能となる。なお、コーティング７は、上部レイヤー９の一方の端部の直状ランプ１１に相当する位置から上部レイヤー９の他方の端部の直状ランプ１１に相当する位置にまで延在して設けられている。
【００１５】
さらに、直状ランプ１１のコーティング７は、図９のように連続して設けるだけでなく、図１１のように分割配置することにより、線上にも熱エネルギーの分布を作ることが可能であり、必要な箇所に必要なエネルギーを印加できる。
【００１６】
また、直状ランプ１１には、個別にコーティング７のパターンを作成することも可能である。図１２は、ランプレイアウトを説明するための概略底面図である。図１２に示すように、下部レイヤー１０の直状ランプ１１に施すコーティング７を、一番外側の直状ランプ１１では、上部レイヤー９の一方の端部の直状ランプ１１に相当する位置から他方の端部の直状ランプ１１に相当する位置にまで延在して設けており、外側から２番目の直状ランプ１１では、コーティング７を、上部レイヤー９の一方の端部の直状ランプ１１に相当する位置から途中の位置まで延在して設け、中央部には設けず、その後、また、上部レイヤー９の他方の端部の直状ランプ１１に相当する位置にまで延在して設けており、一番内側の直状ランプ１１では、コーティング７を、上部レイヤー９の一方の端部の直状ランプ１１に相当する位置から途中の位置まで延在して設け、中央部には設けず、その後、また、上部レイヤー９の他方の端部の直状ランプ１１に相当する位置にまで延在して設けているが、外側から２番目の直状ランプ１１に比べ、中央のコーティング７を設けていない領域がより大きくなっている。このようにすることにより、端部からの熱の拡散による温度低下を、コーティングのパターンで回避することがより有効に行えるようになる。
【００１７】
また、上述したように、下部レイヤー１０の直状ランプ１１の外部に反射板８を取り付け（図４参照）、ランプ下部への熱輻射を抑制できることは言うまでもない。
【００１８】
以上、説明したように、本発明の実施例によれば、ランプを用いた半導体等の熱処理、成膜処理、表面処理装置において、汎用直状ランプにコーティングを施し、また、適宜反射板を具備し、熱拡散により低下する温度に対して熱エネルギーを補填することにより、被加熱物の熱分布を改善することが可能になる。
【００１９】
次に、図１３を参照して、本発明が好適に適用される基板処理装置の概要を説明する。
【００２０】
なお、本発明が好適に適用される基板処理装置においてはウエハなどの基板を搬送するキャリヤとしては、ＦＯＵＰ（ｆｒｏｎｔ  ｏｐｅｎｉｎｇ  ｕｎｉｆｉｅｄ  ｐｏｄ。以下、ポッドという。）が使用されている。また、以下の説明において、前後左右は図１３を基準とする。すなわち、図１３が示されている紙面に対して、前は紙面の下、後は紙面の上、左右は紙面の左右とする。
【００２１】
図１３に示されているように、基板処理装置は真空状態などの大気圧未満の圧力（負圧）に耐えるロードロックチャンバ構造に構成された第１の搬送室１０３を備えており、第１の搬送室１０３の筐体１０１は平面視が六角形で上下両端が閉塞した箱形状に形成されている。第１の搬送室１０３には負圧下でウエハ２００を移載する第１のウエハ移載機１１２が設置されている。前記第１のウエハ移載機１１２は、エレベータ１１５によって、第１の搬送室１０３の気密性を維持しつつ昇降できるように構成されている。
【００２２】
筐体１０１の六枚の側壁のうち前側に位置する２枚の側壁には、搬入用の予備室１２２と搬出用の予備室１２３とがそれぞれゲートバルブ２４４、１２７を介して連結されており、それぞれ負圧に耐え得るロードロックチャンバ構造に構成されている。さらに、予備室１２２には搬入室用の基板置き台１４０が設置され、予備室１２３には搬出室用の基板置き台１４１が設置されている。
【００２３】
予備室１２２および予備室１２３の前側には、略大気圧下で用いられる第２の搬送室１２１がゲートバルブ１２８、１２９を介して連結されている。第２の搬送室１２１にはウエハ２００を移載する第２のウエハ移載機１２４が設置されている。第２のウエハ移載機１２４は第２の搬送室１２１に設置されたエレベータ（図示せず）によって昇降されるように構成されているとともに、リニアアクチュエータ（図示せず）によって左右方向に往復移動されるように構成されている。
【００２４】
図１３に示されているように、第２の搬送室１２１の左側にはオリエンテーションフラット合わせ装置１０６が設置されている。
【００２５】
図１３に示されているように、第２の搬送室１２１の筐体１２５には、ウエハ２００を第２の搬送室１２１に対して搬入搬出するためのウエハ搬入搬出口１３４と、ウエハ搬入搬出口を閉塞する蓋１４２と、ポッドオープナ１０８がそれぞれ設置されている。ポッドオープナ１０８は、ＩＯステージ１０５に載置されたポッド１００のキャップ及びウエハ搬入搬出口１３４を閉塞する蓋（図示せず）を開閉するキャップ開閉機構（図示せず）とを備えており、ＩＯステージ１０５に載置されたポッド１００のキャップ及びウエハ搬入搬出口１３４を閉塞する蓋（図示せず）をキャップ開閉機構（図示せず）によって開閉することにより、ポッド１００のウエハ出し入れを可能にする。また、ポッド１００は図示しない工程内搬送装置（ＲＧＶ）によって、前記ＩＯステージ１０５に、供給および排出されるようになっている。
【００２６】
図１３に示されているように、筐体１０１の六枚の側壁のうち背面側に位置する２枚の側壁には、ウエハに所望の処理を行う第１の処理炉２０２と、第２の処理炉１３７とがそれぞれ隣接して連結されている。第１の処理炉２０２および第２の処理炉１３７はいずれもコールドウォール式の処理炉によってそれぞれ構成されている。また、筐体１０１における六枚の側壁のうちの残りの互いに対向する２枚の側壁には、第３の処理炉としての第１のクーリングユニット１３８と、第４の処理炉としての第２のクーリングユニット１３９とがそれぞれ連結されており、第１のクーリングユニット１３８および第２のクーリングユニット１３９はいずれも処理済みのウエハ２００を冷却するように構成されている。
【００２７】
以下、上記構成をもつ基板処理装置を使用した処理工程を説明する。
【００２８】
未処理のウエハ２００は２５枚がポッド１００に収納された状態で、処理工程を実施する基板処理装置へ工程内搬送装置によって搬送されて来る。図１３に示されているように、搬送されて来たポッド１００はＩＯステージ１０５の上に工程内搬送装置から受け渡されて載置される。ポッド１００のキャップ及びウエハ搬入搬出口１３４を開閉する蓋（図示せず）がキャップ開閉機構（図示せず）によって取り外され、ポッド１００のウエハ出し入れ口が開放される。
【００２９】
ポッド１００がポッドオープナ１０８により開放されると、第２の搬送室１２１に設置された第２のウエハ移載機１２４はポッド１００からウエハ２００をピックアップし、予備室１２２に搬入し、ウエハ２００を基板置き台１４０に移載する。この移載作業中には、第１の搬送室１０３側のゲートバルブ２４４は閉じられており、第１の搬送室１０３の負圧は維持されている。ウエハ２００の基板置き台１４０への移載が完了すると、ゲートバルブ１２８が閉じられ、予備室１２２が排気装置（図示せず）によって負圧に排気される。
【００３０】
予備室１２２が予め設定された圧力値に減圧されると、ゲートバルブ２４４、１３０が開かれ、予備室１２２、第１の搬送室１０３、第１の処理炉２０２が連通される。続いて、第１の搬送室１０３の第１のウエハ移載機１１２は基板置き台１４０からウエハ２００をピックアップして第１の処理炉２０２に搬入する。そして、第１の処理炉２０２内に処理ガスが供給され、所望の処理がウエハ２００に行われる。
【００３１】
第１の処理炉２０２で前記処理が完了すると、処理済みの２枚のウエハ２００は第１の搬送室１０３の第１のウエハ移載機１１２によって第１の搬送室１０３に搬出される。
【００３２】
そして、第１のウエハ移載機１１２は第１の処理炉２０２から搬出したウエハ２００を第１のクーリングユニット１３８へ搬入し、処理済みのウエハを冷却する。
【００３３】
第１のクーリングユニット１３８に２枚のウエハ２００を移載すると、第１のウエハ移載機１１２は予備室１２２の基板置き台１４０に予め準備されたウエハ２００を第１の処理炉２０２に前述した作動によって移載し、第１の処理炉２０２内に処理ガスが供給され、所望の処理がウエハ２００に行われる。
【００３４】
第１のクーリングユニット１３８において予め設定された冷却時間が経過すると、冷却済みのウエハ２００は第１のウエハ移載機１１２によって第１のクーリングユニット１３８から第１の搬送室１０３に搬出される。
【００３５】
冷却済みのウエハ２００が第１のクーリングユニット１３８から第１の搬送室１０３に搬出されたのち、ゲートバルブ１２７が開かれる。そして、第１のウエハ移載機１１２は第１のクーリングユニット１３８から搬出したウエハ２００を予備室１２３へ搬送し、基板置き台１４１に移載した後、予備室１２３はゲートバルブ１２７によって閉じられる。
【００３６】
予備室１２３がゲートバルブ１２７によって閉じられると、前記排出用予備室１２３内が不活性ガスにより略大気圧に戻される。前記予備室１２３内が略大気圧に戻されると、ゲートバルブ１２９が開かれ、第２の搬送室１２１の予備室１２３に対応したウエハ搬入搬出口１３４を閉塞する蓋（図示せず）と、ＩＯステージ１０５に載置された空のポッド１００のキャップがポッドオープナ１０８によって開かれる。続いて、第２の搬送室１２１の第２のウエハ移載機１２４は基板置き台１４１からウエハ２００をピックアップして第２の搬送室１２１に搬出し、第２の搬送室１２１のウエハ搬入搬出口１３４を通じてポッド１００に収納して行く。処理済みの２５枚のウエハ２００のポッド１００への収納が完了すると、ポッド１００のキャップとウエハ搬入搬出口１３４を閉塞する蓋（図示せず）がポッドオープナ１０８によって閉じられる。閉じられたポッド１００はＩＯステージ１０５の上から次の工程へ工場内搬送装置によって搬送されて行く。
【００３７】
以上の作動が繰り返されることにより、ウエハが、順次、処理されて行く。以上の作動は第１の処理炉２０２および第１のクーリングユニット１３８が使用される場合を例にして説明したが、第２の処理炉１３７および第２のクーリングユニット１３９が使用される場合についても同様の作動が実施される。
【００３８】
なお、上述の基板処理装置では、予備室１２２を搬入用、予備室１２３を搬出用としたが、予備室１２３を搬入用、予備室１２２を搬出用としてもよい。また、第１の処理炉２０２と第２の処理炉１３７は、それぞれ同じ処理を行ってもよいし、別の処理を行ってもよい。第１の処理炉２０２と第２の処理炉１３７で別の処理を行う場合、例えば第１の処理炉２０２でウエハ２００にある処理を行った後、続けて第２の処理炉１３７で別の処理を行わせてもよい。また、第１の処理炉２０２でウエハ２００にある処理を行った後、第２の処理炉１３７で別の処理を行わせる場合、第１のクーリングユニット１３８（又は第２のクーリングユニット１３９）を経由するようにしてもよい。
【００３９】
次に、図１４を参照し、本発明が好適に適用される基板処理装置で好適に用いられる処理炉を詳細に説明する。
【００４０】
処理炉はその全体が符号２０２で示される。例示の様態においては、処理炉２０２は、半導体ウエハ等の基板２００（以下、ウエハという。）の様々な処理工程を実行するのに適した枚葉式の処理炉である。また処理炉２０２は、特に半導体ウエハの熱処理に適している。こうした熱処理の例としては、半導体デバイスの処理における、半導体ウエハの熱アニール、ホウ素−リンから成るガラスの熱リフロー、高温酸化膜、低温酸化膜、高温窒化膜、ドープポリシリコン、未ドープポリシリコン、シリコンエピタキシャル、タングステン金属、又はケイ化タングステンから成る薄膜を形成するための化学蒸着が挙げられる。
【００４１】
処理炉２０２は、回転筒２７９に囲まれた上ランプレイヤー２０７および下ランプレイヤー２２３から成るヒータアッセンブリ５００を含む。このヒータアッセンブリ５００は、基板温度がほぼ均一になるように放射熱をウエハ２００に供給する。上ランプレイヤー２０７には、上述したレイヤー９が使用され、下ランプレイヤー２２３には、上述したレイヤー１０が使用されている。好ましい形態においては、ヒータアッセンブリ５００は、放射ピーク０．９５ミクロンで照射し、複数の加熱ゾーンを形成し、ウエハ中心部より多くの熱を基板周辺部に加える集中的加熱プロファイルを提供する一連のタングステンハロゲン直状ランプ１１の加熱要素を含み、下ランプレイヤー２２３の直状ランプ１１二は、上述のコーティング７が設けられている。
【００４２】
上ランプレイヤー２０７および下ランプレイヤー２２３にはそれぞれ電極２２４が接続され、各ランプに電力を供給するとともに、各ランプの加熱具合は主制御部３００に支配される加熱制御部３０１にて制御されている。
【００４３】
ヒータアッセンブリ５００は、平ギア２７７に機械的に接続された回転筒２７９内に収容されている。この回転筒２７９は、セラミック、グラファイト、より好ましくはシリコングラファイトで被覆したグラファイト等から成る。ヒータアッセンブリ５００、回転筒２７９は、チャンバ本体２２７内に収容されて真空密封され、更にチャンバ本体２２７のチャンバ底２２８の上に保持される。チャンバ本体２２７は様々な金属材料から形成することができる。例えば、幾つかのアプリケーションではアルミニウムが適しており、他のアプリケーションではステンレス鋼が適している。材料の選択は、当業者であれば分かるように、蒸着処理に用いられる化学物質の種類、及び選択された金属に対するこれら化学物質の反応性に左右される。通常前記チャンバ壁は、本技術分野では周知であるように、周知の循環式冷水フローシステムにより華氏約４５〜４７度まで水冷される。
【００４４】
回転筒２７９は、チャンバ底２２８の上に回転自在に保持される。具体的には、平ギア２７６、２７７とがボールベアリング２７８によりチャンバ底２２８に回転自在に保持され、平ギア２７６と平ギア２７７とは噛み合うように配置されている。更に、平ギア２７６は主制御部にて支配される駆動制御部３０４にて制御されるサセプタ駆動機構２６７にて回転せしめられ、平ギア２７６、平ギア２７７を介して回転筒２７９を回転させている。回転ベース１８の回転速度は、当業者であれば分かるように、個々の処理に応じて５〜６０ｒｐｍであることが好ましい。
【００４５】
処理炉２０２は、チャンバ本体２２７、チャンバ蓋２２６およびチャンバ底２２８から成るチャンバ２２５を有し、チャンバ２２５にて囲われた空間にて処理室２０１を形成している。
【００４６】
ウエハ２００は、円周方向において複数に分割された（実施例においては４つに分割）炭化ケイ素で被覆したグラファイト、クォーツ、純炭化ケイ素、アルミナ、ジルコニア、アルミニウム、又は鋼等の好適な材料から成る基板保持手段であるサセプタ２１７の上に保持される。
【００４７】
なお、サセプタ２１７は円形形状をしており、具体的には中心のサセプタは円板状形状であり、それ以外はドーナッツ形の平板形状であって、回転筒２７９にて支持されている。
【００４８】
チャンバ蓋２２６にはガス供給管２３２が貫通して設けられ、処理室２０１に処理ガス２３０を供給し得るようになっている。ガス供給管２３２は、開閉バルブ２４３、流量制御手段であるマスフローコントローラ（以下、ＭＦＣという。）２４１を介し、ガスＡ、ガスＢのガス源に接続されている。ここで使用されるガスは、窒素等の不活性ガスや水素、アルゴン、六フッ化タングステン等の所望のガスが用いられ、ウエハ２００上に所望の膜を形成させて半導体装置を形成されるものである。
【００４９】
また、開閉バルブ２４３およびＭＦＣ２４１は、主制御部３００にて支配されるガス制御部３０２にて制御され、ガスの供給、停止およびガスの流量が制御される。
【００５０】
なお、ガス供給管２３２から供給された処理ガス２３０は処理室２０１内にてウエハ２００と反応し、残余ガスはチャンバ本体２２７に設けられた排気口であるガス排気口２３５から図示しない真空ポンプ等からなる排気装置を介し、処理室外へ排出される。
【００５１】
処理炉２０２は、様々な製造工程においてウエハ２００の放射率（エミシビティ）を測定し、その温度を計算するための非接触式の放射率測定手段をも含む。この放射率測定手段は、主として放射率測定用プローブ２６０、放射率測定用リファレンスランプ（参照光）２６５、温度検出部３０３およびプローブ２６０と温度検出部３０３とを結ぶ光ファイバー通信ケーブルを含む。このケーブルはサファイア製の光ファイバー通信ケーブルから成ることが好ましい。
【００５２】
プローブ２６０はプローブ回転機構２７４により回転自在に設けられ、プローブ２６０の一端をウエハ２００または参照光であるリファレンスランプ２６５の方向に方向付けられる。また、プローブ２６０は光ファイバー通信ケーブルとスリップ結合にて結合されているので、前述したようにプローブ２６０が回転しても接続状態は維持される。
【００５３】
即ち、プローブ回転機構２７４は放射率測定用プローブ２６０を回転させ、これによりプローブ２６０の先端が放射率測定用リファレンスランプ２６５に向けてほぼ上側に向けられる第１ポジションと、プローブ２６０がウエハ２００に向けてほぼ下側に向けられる第２ポジションとのプローブ２６０の向きが変えられる。従って、プローブ２６０の先端は、プローブ２６０の回転軸に対し直角方向に向けられていることが好ましい。このようにして、プローブ２６０はリファレンスランプ２６５から放射された光子の密度とウエハ２００から反射された光子の密度を検知することができる。リファレンスランプ２６５は、ウエハ２００における光の透過率が最小となる波長、好ましくは０．９５ミクロンの波長の光を放射する白色光源から成ることが好ましい。上述の放射率測定手段は、リファレンスランプ２６５からの放射とウエハ２００からの放射を比較することにより、ウエハ２００の放射率を測定する。
【００５４】
ヒータアッセンブリは回転筒２７９、サセプタ２１７およびウエハ２００に完全に包囲されているので、放射率測定用プローブ２６０による読み取りに影響を与え得るヒータアッセンブリから処理室２０１への光の漏れはない。
【００５５】
仕切弁であるゲートバルブ２４４を開放し、チャンバ本体２２７に設けられたウエハ搬入搬出口２４７を通ってウエハ（基板）２００を処理室２０１内に搬入し、ウエハ２００をサセプタ２１７上に配置後、サセプタ回転機構（回転手段）２６７は処理中に回転筒２７９とサセプタ２１７を回転させる。ウエハ２００の放射率の測定時には、プローブ２６０はウエハ２００の真上のリファレンスランプ２６５に向くように回転し、リファレンスランプ２６５が点灯する。そして、プローブ２６０はリファレンスランプ２６５からの入射光子密度を測定する。リファレンスランプ２６５が点灯している間、プローブ２６０は第１ポジションから第２ポジションへと回転し、回転している間にリファレンスランプ２６５真下のウエハ２００に向く。このポジションにおいて、プローブ２６０はウエハ２００のデバイス面（ウエハ２００の表面）の反射光子密度を測定する。続いてリファレンスランプ２６５が消灯される。ウエハ２００に直接向いている間、プローブ２６０は、加熱されたウエハ２００からの放射光子を測定する。プランクの法則によれば、特定の表面に放出されたエネルギーは表面温度の四乗に関係する。その比例定数はシュテファン・ボルツマン定数と表面放射率との積から成る。従って、非接触法における表面温度の決定時には、表面放射率を使用するのが好ましい。以下の式を用いてウエハ２００のデバイス面の全半球反射率を計算し、引き続きキルヒホッフの法則により放射率が得られる。
（１）ウエハ反射率＝反射光強度／入射光強度
（２）放射率＝（１−ウエハ反射率）
【００５６】
一旦ウエハの放射率が得られると、プランクの式からウエハ温度が得られる。この技法は、ウエハが高温で、且つこのような適用において上記計算の実行前に基本熱放射が減算される場合にも用いられる。プローブ２６０は、第２ポジション即ちウエハに向けられるポジションに留まって、リファレンスランプ２６５の点灯時には常に放射率データを提供し続けることが好ましい。
【００５７】
ウエハ２００は回転しているので、プローブ２６０は、その回転中にウエハ２００のデバイス面から反射される光子密度を測定し、基板にリトグラフされるであろう変化するデバイス構造の平均表面トポロジーからの反射を測定する。また放射率測定は薄膜蒸着過程を含む処理サイクルにわたって行われるので、放射率の瞬時の変化がモニターされ、温度補正が動的且つ連続的に行われる。
【００５８】
処理炉２０２は更に温度検出手段である複数の温度測定用プローブ２６１を含む。これらのプローブ２６１はチャンバ蓋２２６に固定され、すべての処理条件においてウエハ２００びデバイス面から放射される光子密度を常に測定する。プローブ２６１によって測定された光子密度に基づき温度検出部３０３にてウエハ温度に算出され、主制御部３００にて設定温度と比較される。主制御部３００は比較の結果、あらゆる偏差を計算し、加熱制御部３０１を介してヒータアッセンブリ５００内の加熱手段である上ランプレイヤー２０７、下ランプレイヤー２２３の複数のゾーンへの電力供給量を制御する。好ましくは、ウエハ２００の異なる部分の温度を測定するために位置決めされた３個のプローブ２６１を含む。これによって処理サイクル中の温度の均一性が確保される。
【００５９】
なお、温度測定用プローブ２６１にて算出されたウエハ温度は、放射率測定用プローブ２６０にて算出されたウエハ放射率により、補正されることでより正確なウエハ温度の検出を可能としている。
【００６０】
ウエハ２００の処理後、ウエハ２００は、複数の突上げピン２６６によりサセプタ２１７の真中にあるサセプタとともに真中以外のサセプタから持ち上げられ、処理炉２０２内でウエハ２００を自動的にローディング及びアンローディングできるようにするために、ウエハ２００の下に空間を形成する。突上げピン２６６は駆動制御部３０４の制御のもと、昇降機構２７５によって上下する。
【００６１】
なお、一例まで、本実施例の処理炉２０２にて処理される処理条件は、酸化膜の成膜において、ウエハ温度１０００℃で、酸素（Ｏ２）ガスを５ｓｌｍ供給し、処理圧力は１０００Ｐａである。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】汎用直状タングステンハロゲンランプを説明するための概略図である。
【図２】本発明の実施例の直状タングステンハロゲンランプを説明するための概略図であり、コーティングが施された汎用直状タングステンハロゲンランプを説明するための概略図である。
【図３】図２の直状タングステンハロゲンランプの概略縦断面図である。
【図４】コーティングと反射板を具備した汎用直状タングステンハロゲンランプを説明するための概略縦断面図である。
【図５】二つのレイヤーを持つランプレイアウトを説明するための概略平面図である。
【図６】図５の概略正面図である。
【図７】図５の概略右側面図である。
【図８】二つのレイヤーでランプ配置を変えると共に、汎用直状タングステンハロゲンランプにコーティングを施したランプレイアウトを説明するための概略平面図である。
【図９】図８の概略正面図である。
【図１０】図８の概略右側面図である。
【図１１】ランプコーティングを分割配置した汎用直状タングステンハロゲンランプを説明するための概略図である。
【図１２】コーティングを施した下部レイヤーの汎用直状タングステンハロゲンランプのランプレイアウトを説明するための概略底面図である。
【図１３】本発明が好適に適用される基板処理装置の一例の概略横断面図である。
【図１４】本発明で好適に用いられる基板処理装置の処置室を説明するための概略縦断面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１…ランプ本体
２…タングステンフィメント
３…モリブデン箔
４…モリブデンリード
５…ランプリード
６…スリーブ
７…コーティング
８…反射板
９、１０…レイヤー
１１…ランプ
２００…ウエハ
２０１…処理室
２０２…処理炉
２０７…上側ランプレイヤー
２１７…サセプタ
２２３…下側ランプレイヤー
２２４…電極
２２５…チャンバ
２２６…チャンバ蓋
２２７…チャンバ本体
２２８…チャンバ底
３００…主制御部
３０１…加熱制御部
３０２…ガス制御部
３０３…温度検出部
３０４…駆動制御部
５００…ヒータアッセンブリ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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