(57)【要約】【課題】基板処理装置で用いられる基板加熱用のランプのメンテナンス性を向上する。【解決手段】基板処理装置は、ウェハ２００を加熱して所定の処理を行う処理室２０１と、処理室２０１内にガスを供給するガス供給管２３２と、処理室２０１内を排気するガス排気口２３５と、ウェハ２００を加熱するためのランプアッセンブリ２２１とを備える。ランプアッセンブリ２２１は、複数本のＵ字状ランプ２１０を組合わせて構成される。Ｕ字状ランプ２１０は、１本のランプをＵ字状に折り曲げて一体的に構成する。複数のＵ字状ランプ２１０を、その２本の平行な上段ランプ２０７および下段ランプ２２３が上下に千鳥状にならぶように、ウェハ２００の主面に対して面状に配列する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を加熱して所定の処理を行う処理室と、
前記処理室内にガスを供給する供給系と、
前記処理室内を排気する排気系と、
前記基板を加熱するランプ加熱手段とを備え、
前記ランプ加熱手段は、
１本のランプをＵ字状に折り曲げて一体的に構成したＵ字状ランプを有し、
前記Ｕ字状ランプを複数本面状に配列して、各Ｕ字状ランプの２本の平行なランプ部が上段ランプおよび下段ランプとして上下に千鳥状に並ぶようにしたものであ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係り、特にランプ加熱法を用いて基板を加熱するための装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ランプ加熱法は、基板（ウェハ）の直接加熱を行うため、ウェハ内での熱勾配による歪が少なく、スリップの発生が少ないので、枚葉式の基板処理装置に用いられている。この枚葉式の基板処理装置は、ウェハの大口径化により大型のシリンダ形サセプタを備え、そのシリンダ内にランプを配置して、ランプの上方に載置されるサセプタ上のウェハを加熱するようになっている。大型のシリンダ形サセプタを加熱する必要があるため、シリンダ内のランプ本数を増やす必要がある。
そこで従来は、ランプ本数を増やすために、図７に示すように、上下二段にランプ１１、１２をクロス状に配列していた。
しかしながら、このようにランプをクロス状配列すると、ランプ１１、１２のメンテナンス性、ランプコスト、ランプ放射効率のいずれにも問題点があった。
【０００３】
メンテナンス性については、上方からランプ交換を行わなければならない場合、上段ランプ１１を交換するときには問題ないのであるが、下段ランプ１２を交換するときに問題が生じる。交換する下段ランプ１２の本数がたとえ１本であっても、その交換すべき下段ランプ１２の上に全ての上段ランプ１１が覆い被さっているので、上段ランプ１１を全て取り外さければ、下段ランプ１２を交換することができない。また、下段ランプ１２の交換後は、再度上段ランプ１１を全て取り付けなければならない。
このことは、下方からランプ交換を行わなければならない場合でも、同様な問題が生じる。
従って、上段ランプ１１又は下段ランプ１２の交換の際は、下段ランプ１２又は上段ランプ１１を取り外す必要があり、メンテナンスが複雑でメンテナンス性が悪かった。
【０００４】
ランプコストについても、並列接続される上下段ランプ１１、１２の本数が５０数本にもなるうえ、装置側の電極も１００数本にもなることから、非常に高価になっている。また、本数の増加に伴ってランプハウスの構造も複雑になる。
【０００５】
ランプの放射効率についても、図８（ａ）に示すように、上段ランプ１１と下段ランプ１２とがクロスして、上下段のフィラメント１１ａ、１２ａが重なるクロス部が生じるため、クロス部１３で下段ランプ１２の光が上段ランプ１１により強められる。ランプ配列面上の放射熱分布を見ると、図８（ｂ）に示すように、上下段ランプ１１、１２のクロス部１３の温度が高くなる傾向があり、ランプ配列面上の放射効率が不均一でよくない。この傾向は、ランプ１１、１２の通電制御によって、ある程度は制御可能であるが、照射されるウェハ面内を均一加熱するには限界があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の技術では、上段ランプ又は下段ランプを交換する際は、下段ランプ又は上段ランプを取り外す必要が有り、メンテナンス性が悪かった。
本発明の課題は、上述した従来技術の問題点を解消して、ランプのメンテナンス性を向上することが可能な基板処理装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、基板を加熱して所定の処理を行う処理室と、前記処理室内にガスを供給する供給系と、前記処理室内を排気する排気系と、前記基板を加熱するランプ加熱手段とを備え、前記ランプ加熱手段は、１本のランプをＵ字状に折り曲げて一体的に構成したＵ字状ランプを有し、前記Ｕ字状ランプを複数本面状に配列して、各Ｕ字状ランプの２本の平行なランプ部が上段ランプおよび下段ランプとして上下に千鳥状に並ぶようにしたものであることを特徴とする基板処理装置である。
【０００８】
本発明では、上下段ランプが一体となっており、ランプ交換時、Ｕ字状ランプ単位で交換が行えるため、ランプ交換が容易に行えてメンテナンス性を向上することができる。
【０００９】
また、本発明では、複数本のＵ字状ランプの上下段ランプを千鳥状に並べているので、ランプフィラメントが重ならないように、Ｕ字状ランプの下段ランプの上に隣のＵ字状ランプの上段ランプを部分的に重ねることができる。したがって、上下段ランプをクロス状に配列するものと異なり、上下段ランプのフィラメントに重なるクロス部が存在しないので、ランプ加熱手段の放射熱分布を均一化でき、基板面内を均一に加熱することができる。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、上下段ランプのうちのいずれか一方のランプのフィラメントを取り除いた基板処理装置である。
基板の処理条件によっては、ランプ加熱による発熱量を全面的あるいは部分的に調整する必要がある。そのような場合に、上下段ランプのうちのいずれか一方のランプのフィラメントを取り除いてやれば、発熱量を減らすことができる。
【００１１】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、Ｕ字状ランプの上下段ランプ間の距離を加減することによって、基板の加熱量を制御するようにした基板処理装置である。
Ｕ字状ランプの上下段ランプ間の距離、例えば上下段ランプ間の垂直方向の距離、または上下段ランプ間の水平方向の距離を調整することによって、ランプの本数を変えることなく、基板へのランプ加熱量を調整することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面を用いて説明する。
【００１３】
図２において、本発明が適用される基板処理装置の概要を説明する。
【００１４】
なお、本発明が適用される基板処理装置においてはウェ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２を基準とする。すなわち、図２が示されている紙面に対して、前は紙面の下、後ろは紙面の上、左右は紙面の左右とする。
【００１５】
図２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一の搬送室１０３を備えており、第一の搬送室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。第一の搬送室１０３には負圧下でウェハ２００を移載する第一のウェハ移載機１１２が設置されている。前記第一のウェハ移載機１１２は、エレベータ１１５によって、第一の搬送室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。
【００１６】
筐体１０１の六枚の側壁のうち前側に位置する二枚の側壁には、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。
【００１７】
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二の搬送室１２１がゲートバルブ１２８，１２９を介して連結されている。第二の搬送室１２１にはウェハ２００を移載する第二のウェハ移載機１２４が設置されている。第二のウェハ移載機１２４は第二の搬送室１２１に設置されたエレベータ（図示略）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（図示略）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。
【００１８】
図２に示されているように、第二の搬送室１２１の左側にはオリフラ合わせ装置１０６が設置されている。
【００１９】
図２に示されているように、第二の搬送室１２１の筐体１２５には、ウェハ２００を第二の搬送室１２１に対して搬入搬出するためのウェハ搬入搬出口１３４と、前記ウェハ搬入搬出口１３４を閉塞する蓋（図示略）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のキャップ及びウェハ搬入搬出口１３４を閉塞する蓋を開閉するキャップ開閉機構（図示略）とを備えており、ＩＯステージ１０５に載置されたポッド１００のキャップ及びウェハ搬入搬出口１３４を閉塞する蓋をキャップ開閉機構によって開閉することにより、ポッド１００のウェ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。
【００２０】
図２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二枚の側壁には、ウェハに所望の処理を行う第一の処理炉２０２と、第二の処理炉１３７とがそれぞれ隣接して連結されている。第一の処理炉２０２および第二の処理炉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二枚の側壁には、第三の処理炉としての第一のクーリングユニット１３８と、第四の処理炉としての第二のクーリングユニット１３９とがそれぞれ連結されており、第一のクーリングユニット１３８および第二のクーリングユニット１３９はいずれも処理済みのウェハ２００を冷却するように構成されている。
【００２１】
以下、前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。
【００２２】
未処理のウェハ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２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のキャップ及びウェハ搬入搬出口１３４を開閉する蓋がキャップ開閉機構によって取り外され、ポッド１００のウェハ出し入れ口が開放される。
【００２３】
ポッド１００がポッドオープナ１０８により開放されると、第二の搬送室１２１に設置された第二のウェハ移載機１２４はポッド１００からウェハ２００をピックアップし、予備室１２２に搬入し、ウェハ２００を基板置き台１４０に移載する。この移載作業中には、第一の搬送室１０３側のゲートバルブ２４４は閉じられており、第一の搬送室１０３の負圧は維持されている。ウェハ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。
【００２４】
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、第一の搬送室１０３、第一の処理炉２０２が連通される。続いて、第一の搬送室１０３の第一のウェハ移載機１１２は基板置き台１４０からウェハ２００をピックアップして第一の処理炉２０２に搬入する。
そして、第一の処理炉２０２内に処理ガスが供給され、所望の処理がウェハ２００に行われる。
【００２５】
第一の処理炉２０２で前記処理が完了すると、処理済みのウェハ２００は第一の搬送室１０３の第一のウェハ移載機１１２によって第一の搬送室１０３に搬出される。
そして、第一のウェハ移載機１１２は第一の処理炉２０２から搬出したウェハ２００を第一のクーリングユニット１３８へ搬入し、処理済みのウェハを冷却する。
【００２６】
第一のクーリングユニット１３８にウェハ２００を移載すると、第一のウェハ移載機１１２は予備室１２２の基板置き台１４０に予め準備されたウェハ２００を第一の処理炉２０２に前述した作動によって移載し、第一の処理炉２０２内に処理ガスが供給され、所望の処理がウェハ２００に行われる。
【００２７】
第一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、冷却済みのウェハ２００は第一のウェハ移載機１１２によって第一のクーリングユニット１３８から第一の搬送室１０３に搬出される。
【００２８】
冷却済みのウェハ２００が第一のクーリングユニット１３８から第一の搬送室１０３に搬出されたのち、ゲートバルブ１２７が開かれる。そして、第一のウェハ移載機１１２は第一のクーリングユニット１３８から搬出したウェハ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。
【００２９】
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、第二の搬送室１２１の予備室１２３に対応したウェハ搬入搬出口１３４を閉塞する蓋と、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、第二の搬送室１２１の第二のウェハ移載機１２４は基板置き台１４１からウェハ２００をピックアップして第二の搬送室１２１に搬出し、第二の搬送室１２１のウェハ搬入搬出口１３４を通してポッド１００に収納して行く。処理済みの２５枚のウェハ２００のポッド１００への収納が完了すると、ポッド１００のキャップとウェハ搬入搬出口１３４を閉塞する蓋がポッドオープナ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程内搬送装置によって搬送されて行く。
【００３０】
以上の作動が繰り返されることにより、ウェハが、順次、処理されて行く。以上の作動は第一の処理炉２０２および第一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、第二の処理炉１３７および第二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。
【００３１】
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、第一の処理炉２０２と第二の処理炉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。第一の処理炉２０２と第二の処理炉１３７で別の処理を行う場合、例えば第一の処理炉２０２でウェハ２００にある処理を行った後、続けて第二の処理炉１３７で別の処理を行わせてもよい。また、第一の処理炉２０２でウェハ２００にある処理を行った後、第二の処理炉１３７で別の処理を行わせる場合、第一のクーリングユニット１３８（又は第二のクーリングユニット１３９）を経由するようにしてもよい．
【００３２】
次に、図１を参照して、本実施の形態で好適に用いられる第一の処理炉を詳細に説明する。
【００３３】
処理炉はその全体が符号２０２で示される。例示の態様においては、処理炉２０２は、半導体ウェハ等の基板（以下、ウェハ２００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、特に半導体ウェ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、半導体ウェハの熱アニール、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。
【００３４】
処理炉２０２は、回転筒（シリンダ）２７９に囲まれた上段ランプ２０７および下段ランプ２２３から成るランプアッセンブリ２２１を含む。このランプアッセンブリ２２１は、基板温度がほぼ均一になるように放射熱をウェハ２００に供給する。好ましい形態においては、ランプアッセンブリ２２１は、放射ピーク０．９５ミクロン（赤外線）で照射し、複数の加熱ゾーンを形成し、ウェ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−ハロゲン直線ランプからなる上段ランプ２０７、下段ランプ２２３等の加熱要素を、含む。
上段ランプ２０７および下段ランプ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３０３にて制御されている。
【００３５】
ランプアッセンブリ２２１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。ランプアッセンブリ２２１、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水冷される。
【００３６】
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３００にて支配される駆動制御部３０２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。
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。
【００３７】
ウェハ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。
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。したがって、サセプタ２１７は回転筒２７９に支持されることにより、シリンダ形サセプタとなる。
【００３８】
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、ウェハ２００上に所望の膜を形成させて半導体装置を形成するものである。
【００３９】
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３０４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。
【００４０】
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内にてウェハ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。
【００４１】
上述したガス供給管２３２、開閉バルブ２４３、ＭＦＣ２４１、ガスＡ、ガスＢのガス源及びガス制御部３０４のうち、少なくともガス供給管２３２を含むものから、処理室２０１内にガスを供給する供給系が構成される。また、上述したガス排気口２３５、排気装置のうち、少なくともガス排気口２３５を含むものから、処理室２０１内を排気する排気系が構成される。
【００４２】
処理炉２０２は、様々な製造工程においてウェハ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、主制御部３００に支配される温度検出部３０１およびプローブ２６０と温度検出部３０１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。
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の一端をウェハ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。
【００４３】
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がウェハ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ェハ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、ウェハ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からの放射とウェハ２００からの放射を比較することにより、ウェハ２００の温度を測定する。
【００４４】
ランプアッセンブリ２２１は回転筒２７９、サセプタ２１７およびウェハ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る得るランプアッセンブリ２２１から処理室２０１への光の漏れはない。
【００４５】
仕切弁であるゲートバルブ２４４を開放し、チャンバ本体２２７に設けられたウェハ搬入搬出口２４７を通ってウェハ（基板）２００を処理室２０１内に搬入し、ウェハ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。ウェハ２００の放射率の測定時には、プローブ２６０はウェハ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ポジションヘと回転し、回転している間にリファレンスランプ２６５真下のウェハ２００に向く。
【００４６】
このポジションにおいて、プローブ２６０はウェハ２００のデバイス面（ウェハ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。ウェハ２００に直接向いている間、プローブ２６０は、加熱されたウェハ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、表出放射率を使用するのが好ましい。以下の式を用いてウェハ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。
【００４７】
（１）ウェハ反射率＝反射光強度／入射光強度
（２）放射率＝（１−ウェハ反射率）
一旦、ウェハの放射率が得られると、プランクの式からウェハ温度が得られる。この技法は、ウェハが高温で、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ポジション即ちウェ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。
【００４８】
ウェハ２００は回転しているので、プローブ２６０は、その回転中にウェハ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。
【００４９】
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ェハ２００の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３０１にてウェハ温度に算出され、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３０３を介してランプアッセンブリ２２１内の加熱手段である上段ランプ２０７、下段ランプ２２３の複数のゾーンヘの電力供給量を制御する。好ましくは、ウェハ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。
なお、温度測定用プローブ２６１にて算出されたウェハ温度は、放射率測定用プローブ２６０にて算出されたウェハ温度と比較され、補正されることでより正確なウェハ温度の検出を可能としている。
【００５０】
ウェハ２００の処理後、ウェハ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内でウェハ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、ウェハ２００の下に空間を形成する。突上げピン２６６は駆動制御部３０２の制御のもと、昇降機構２７５によって上下する。
【００５１】
さて、次に上述したランプアッセンブリ２２１について具体的に説明する。
ランプアッセンブリ２２１を構成する上段ランプ２０７および下段ランプ２２３は段違い平行棒のように、高さの異なる２つの水平面上に配列されている。この水平面はウェハ２００の主面（表裏面）と平行である。しかも、ここでは平行棒を一体化するように、隣接する上段ランプ２０７と下段ランプ２２３をＵ字状に一体的に構成している。
【００５２】
具体的には、図３の斜視図に示すように、両端に口金２２９を有する１本の直線ランプを折り曲げて形成している。すなわち、水平に延ばした直線ランプをＵ字状に折り曲げる。そのとき折曲げ部２１１に傾斜を設けてＵ字状ランプ２１０の直線部を段違いに配置するようにする。すなわち、上下二段の水平面を想定したとき、上段水平板面上を通る一方の直線部（以下、上段ランプ２０７）と、下段水平面上を通る他方の直線部（以下、下段ランプ２２３）とが垂直方向で重ならず斜めに段違いに配置されるように、折曲げ部２１１を折り曲げる。そして、口金２２９を有する上段ランプ２０７の端部２０７ａを上段水平面に対して垂直に垂らすように折り曲げる。また、口金２２９を有する下段ランプ２２３の端部２２３ａを下段水平面に対して垂直に垂らすように折り曲げて、Ｕ字状ランプ２１０の両端部２０７ａ、２２３ａを横並びになるように揃える。
【００５３】
このＵ字状ランプ２１０を複数本水平面状に密に並べる。すると、Ｕ字状ランプ２１０の下段ランプ２２３の上の隙間に、隣のＵ字状ランプ２１０の上段ランプ２０７を部分的に重ねることができる。すなわち、上段ランプ２０７と下段ランプ２２３は段違いで平行になっているので、下段ランプ２２３のガラス管に対して隣の上段ランプ２０７のガラス管をオーバラップさせても、上下段ランプ２０７、２２３のフィラメント２０７ｂ、２２３ｂは重ねないようにすることができる。
【００５４】
ランプアッセンブリ２２１を上段ランプ２０７および下段ランプ２２３の軸方向から見れば、図４に示すようになる。ランプ配列の隙間２１２を有効に使用して、複数本の上下段ランプ２２３を水平面状に沿って上下に千鳥状配列とすることができるので、ランプ配列の密度を上げることができる。
【００５５】
なお、Ｕ字状ランプ２１０を作製するには、直線ランプの中央部を加熱しつつＵ字状に折り曲げるとともに、口金２２９を有する両端部２０７ａ、２２３ａも同様にして垂直に折り曲げる。
【００５６】
また、実施の形態では、組立てに先立って、予め上段ランプ２０７と下段ランプ２２３とが段違いになるようにＵ字状に折り曲げておき、Ｕ字状ランプを傾斜して配置しなくても、上下段ランプが段違いになるようにしたものを用いている。しかし、本発明はこれに限定されない。上段ランプ２０７と下段ランプ２２３とはＵ字状に折り曲げてあるが、組立て時に上段ランプ２０７と下段ランプ２２３とが段違い状になるようにＵ字状ランプを傾斜して配置するようにしてもよい。例えば、同一平面上にＵ字状に折り曲げられているＵ字状ランプ２１０を、その口金で装置側の電極２２４に組み付ける際に、Ｕ字状折曲げ部２１１が水平面に対して傾斜するように、全体を傾けて取り付けるようにしてもよい。
【００５７】
上述したような構造のランプアッセンブリ２２１を用いれば、ウェハ温度分布の均一性の向上、ランプメンテナンス性の向上、およびランプ本数の低減によるコストダウンをはかることができる。
【００５８】
図６（ａ）に示した上段ランプ１１と下段ランプ１２とをクロス状にアッセンブリした従来のものは、図６（ｂ）に示したようにクロス部１３でフィラメントの干渉が起こって温度が他の部分と比べて高くなる。したがって、ランプ配列面上の放射熱分布が不均一となり（図６（ｃ））、その結果、ウェハ面内を裏面から均一に加熱することができない。
この点で実施の形態では、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、ランプをＵ字状にすることで、クロス状にランプを配置することなく、平行に配置することができる。これにより上段ランプ２０７と下段ランプ２２３との間にフィラメントの干渉部分が存在しなくなるので、図５（ｃ）に示すように、ランプアッセンブリ２２１のランプ配列面上の放射熱分布が均一化され、その結果、ウェハ２００を裏面から均一に加熱することができ、ウェハ面内温度分布の均一性を改善することができる。
【００５９】
また、複数本のＵ字状ランプを配列するとき、段違いに配置した上下段ランプ２０７、２２３の隙間を利用し、相隣る上下段ランプをオーバラップするように千鳥状に配列している。このときＵ字状ランプとして、上下段ランプ２０７、２２３も上下方向にオーバラップさせたものを用いるようにすれば、ウェハ２００と下段ランプ２２３のフィラメントライン間の距離Ａ’（図５（ａ））が、従来のものの距離Ａ（図６（ａ））よりも短くなるため、ウェハのランプレート（加熱速度）を向上することができる。
【００６０】
また、上下段ランプ２０７、２２３が一体構成となっており、ランプ交換時、Ｕ字状ランプ単位で交換が行えるため上下空間が自由に使え、例えば下段ランプ交換時に、本来必要のない上段ランプの取り外しが不要になるので、ランプ交換が容易に行えてメンテナンスを向上することができる。
【００６１】
また、実施の形態によれば、上下段ランプが一体であるので、上下段ランプが別体のものと比べて、ランプ本数を半減できるので、ランプアッセンブリのコストを格段に低減できる。また、ランプ本数の半減に伴ってシリンダ内の電極数も半減するから、構造も簡素化できる。
また、１本の直線ランプをＵ字状に一体的に構成しても、Ｕ字状ランプの直線部が同一平面に並んでいると、Ｕ字状ランプを面状に複数並べても、ランプ配列に隙間ができない。したがって、複数のＵ字状ランプの直状部は横並びになるだけなので、ランプ配列の密度を上げることができない。
この点で、実施の形態では、Ｕ字状ランプの折曲げ部を傾斜し、上下段ランプを段違いに配置させ、段違いによりランプ間に形成された隙間を有効利用して、複数のＵ字状ランプを上下に千鳥状に配列している。したがって、ランプ配列の密度を上げることができる。
また、複数本のＵ字状ランプを水平方向にオーバラップさせて千鳥状に配列するにあたって、上下段ランプ２０７、２２３も上下方向にオーバラップさせたＵ字状ランプを用いるようにすれば、ウェハ２００と下段ランプ２２３のフィラメントライン間の距離Ａ’（図５（ａ））が、従来のものの距離Ａ（図６（ａ））よりも短くなるため、ランプアッセンブリの厚みを低減できる。したがって、シリンダの高さを低減できる。
【００６２】
ところで、基板処理によっては、上段ランプのみの熱源が十分である場合もある。そのような場合には、下段ランプ２２３内にフィラメントに代えてリード線のみとすることで、下段ランプから発光を行わないようにすることができる。このように一部のフィラメントを省略すれば、大型のシリンダ形サセプタを加熱するため電力損失を低減できる。
【００６３】
また、基板処理によっては、温度分布をかならずしも均一ではなく、所望の分布にしたい場合もある。そのような所望の温度分布を形成するには、図４に示す隣接する上段ランプ２０７、２０７間の距離Ｂ、またはＵ字状ランプの上下段ランプ２０７、２２３間の距離Ｃの寸法を変更することによって、容易に実現することができる。特に、距離Ｃについては、Ｕ字状ランプ製作時に折曲げ部の曲率Ｒを指示することによって容易に達成できる。また、距離Ｃを小さくすることで、クロス状配列のアッセンブリよりも加熱効率を上げることができる。
【００６４】
【発明の効果】
本発明によれば、上下段ランプをＵ字状に一体形成したので、別体で形成したものと比べて、ランプ加熱手段のメンテナンス性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態による処理炉の概略を示す略断面図である。
【図２】実施の形態による基板処理装置の概要図である。
【図３】実施の形態による基板処理装置で用いるＵ字状ランプの斜視図である。
【図４】実施の形態によるＵ字状ランプの配列図を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は管軸方向から見た側面図である。
【図５】実施の形態によるウェハに対するＵ字状ランプの説明図であって、（ａ）は配列側面図、（ｂ）はランプ配列の平面図、（Ｃ）はランプ配列に対応した分布特性図である。
【図６】従来例によるウェハに対するランプの説明図であって、（ａ）は配列側面図、（ｂ）はランプ配列の平面図、（ｃ）はランプ配列に対応した分布特性図である。
【図７】従来例による基板処理装置で用いるクロス状に配列したランプの斜視図である。
【図８】従来例の効率低下の原因を説明する図であって、（ａ）はランプ配列の側面図、（ｂ）はランプ配列の平面図である。
【符号の説明】
２００    ウェハ（基板）
２０１    処理室
２０７    上段ランプ
２１０    Ｕ字状ランプ
２２１    ランプアッセンブリ（ランプ加熱手段）
２２３    下段ランプ
２３２    ガス供給管（供給系）
２３５    ガス排気口（排気気）
【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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