(57)【要約】【課題】  容器内に収容された基板を目標温度に加熱する際に生じる基板の弾性変形を検出し、基板処理不良を低減する。【解決手段】  基板処理装置は、容器２２３内に収容されるウェハ２００を保持するサセプタ２１７と、サセプタ２１７に保持されるウェハ２００を加熱するヒータ２０７と、ヒータ２０７に電源５２から供給される電力を制御する制御手段５４と、ウェハ若しくはサセプタ２１７の温度を検出する放射温度計５６と、検出温度が設定温度となるように電力制御手段５３を制御するコントローラ５５とを備える。コントローラ５５は、ウェハ加熱時にウェハ２００に反りが発生しない時に、検出温度が設定温度となるために許容される電力の許容偏差値が設定され、ヒータ２０７に供給される電力をモニタして、モニタ電力が許容偏差値を超えたときに、ウェハに反りが発生したとみなして、異常信号を出力する。【選択図】  図１
2005116565.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を収容する容器と、
前記容器内に収容される基板を保持する基板保持手段と、
前記基板保持手段に保持される基板を加熱する加熱手段と、
前記加熱手段に電源から供給される電力を制御する電力制御手段と、
前記基板若しくは前記基板保持手段の温度を検出する温度検出手段と、
温度検出手段で検出した検出温度と予め設定した前記基板若しくは前記基板保持手段の設定温度とを比較して、前記検出温度が設定温度になるように前記電力制御手段を制御するコントローラとを備え、
前記コントローラは、前記基板保持手段に保持される基板が加熱時に弾性変形を生じない場合に、前記電力制御手段から前記加熱手段に供給される電力の許容される上限値又は下限値を予め設定され、前記電力供給手段から前記加熱手段に供給される電力をモニタしており、モニタ電力と前記上限値又は下限値とを比較し、モニタ電力が前記上限値又は下限値を超えたとき、異常信号を出力す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係り、特に基板加熱時の基板弾性変形を検知することが可能な基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板処理装置には、基板を加熱するために基板加熱制御システムが設けられている。図５はそのような基板加熱制御システムの概要構成図である。
基板加熱制御システムの構成は、基板を加熱するための加熱体１、基板温度を検出する温度検出手段２、温度検出手段２からの検出温度（アナログ信号）をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部３、検出温度と基板目標温度（設定温度）との差に基づいて電力設定信号を出力するコントローラ４、コントローラ４からの電力設定信号に基づいて位相制御量を決定する制御手段５、制御手段５からの位相制御量に応じて電源７からの電力を加熱体１へ供給する電力供給手段６から構成されている。
【０００３】
このように構成された基板加熱制御システムの作用を説明する。予めコントローラ４に設定温度を設定する。設定温度は基板の薄膜形成及び熱処理の内容によって決定される。基板処理室内の基板保持手段としてのサセプタ（図示せず）上に保持された基板の温度を、温度検出手段２により検出する。コントローラ４は、電力設定信号を制御手段５に加える。制御手段５は設定温度と検出温度との差から加熱体１を設定温度に昇温するのに必要な供給電力を演算し、演算で求めた位相制御量に応じた位相制御信号を電力供給手段６に加える。位相制御信号を加えられた電力供給手段６は、加熱体１に位相制御量にて制御された設定電力を供給する。コントローラ４は、基板を設定温度まで加熱した後は、設定温度を維持するフィードハック回路を有する。
【０００４】
しかし、基板の加熱処理過程で、基板温度不均一による基板の弾性変形、いわゆる反りが起こる場合がある。特に、基板を基板保持手段である基板保持板上に保持し、基板保持板を介して基板を加熱するものでは、基板保持板上の基板は、基板保持板との空間距離がこの変形により不均一になり、基板に対する熱の流入及び流出の状態が不均一になる。この現象はさらなる弾性変形を起こし、より一層の基板温度の不均一を招く。
そこで、従来は、基板保持板の形状を工夫したり、基板加熱時に意図的に温度バイアス等を加えたりして、弾性変形の発生を抑制していた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、基板保持板の形状を工夫したり、基板加熱時に意図的に温度バイアス等を加えたりする上述した従来技術では、基板弾性変形の発生頻度が基板上のパターン或いは基板の熱履歴等に依存し、基板の弾性変形を十分に防止できなかった。また、基板弾性変形を防止できなかった場合、不良基板の発見には人の手を借りる必要がある。不良基板の発見は、個々のデバイス形状・生産形態にもよるが、通常の半導体デバイス工場においては、数百ある処理工程の途中で、基板抜き取り検査を行うが、ほとんどの場合、その検査工程で発見されることになる。
【０００６】
前述した温度不均一による基板処理は、膜厚均一性不良、異物不良等の原因となり、歩留まりの低下を起こす。また弾性変形時の基板処理は、処理室内の異物発生等の装置トラブルをも引き起こす。これは、基板の弾性変形により、基板上に成膜された膜がはがれてそれが異物発生となる場合や、熱ＣＶＤ法においては所定の温度以下での処理により 成膜ガスそのものが粒状に成長する場合がある。
【０００７】
本発明の課題は、上述した従来技術の問題点を解消して、基板若しくは基板保持手段を設定温度に加熱する際の基板の弾性変形を検出して、基板加熱時の基板の弾性変形によって発生する基板処理不良を軽減することが可能な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】
【０００８】
第１の発明は、基板を収容する容器と、前記容器内に収容される基板を保持する基板保持手段と、前記基板保持手段に保持される基板を加熱する加熱手段と、前記加熱手段に電源から供給される電力を制御する電力制御手段と、前記基板若しくは前記基板保持手段の温度を検出する温度検出手段と、温度検出手段で検出した検出温度と予め設定した前記基板若しくは前記基板保持手段の設定温度とを比較して、前記検出温度が設定温度になるように前記電力制御手段を制御するコントローラとを備え、前記コントローラは、前記基板保持手段に保持される基板が加熱時に弾性変形を生じない場合に、前記電力制御手段から前記加熱手段に供給される電力の許容される上限値又は下限値を予め設定され、前記電力供給手段から前記加熱手段に供給される電力をモニタしており、モニタ電力と前記上限値又は下限値とを比較し、モニタ電力が前記上限値又は下限値を超えたとき、異常信号を出力することを特徴とする基板処理装置である。
【０００９】
基板に弾性変形（反り）が発生して、基板保持手段から基板の一部が離れると、基板保持板と基板間の総移動熱量が変動する。この変動は加熱手段への電力供給量に大きく影響を与える。即ち、基板に反りが発生すると、基板の一部の温度は低下する。また、基板の一部に対応する基板保持手段の対応部の温度が上昇する。このため、温度検出手段が、基板の温度を検出している時は、コントローラは、基板の温度を上げるように電力供給手段を制御して、加熱手段へより大きな電力を供給する。また、温度検出手段が、基板保持手段の温度を検出している時は、コントローラは、基板保持手段の温度を下げるように電力供給手段を制御して、加熱手段へより小さな電力を供給するようになる。この電力はコントローラによってモニタされ、コントローラは、モニタ電力が電力上限値又は電力下限値を超えたとき、異常信号を出力する。したがって、異常信号の有無により、基板に反りが生じたか否かを判定できる。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、前記電力供給手段は、サイリスタによる位相制御にて前記電力の供給量の制御を行うことを特徴とする基板処理装置である。位相制御により電力の供給量を制御できるので、基板もしくは基板保持手段を設定温度に昇温するまでの時間を短縮することができる。
【００１１】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記加熱手段は、基板保持手段を介して前記基板と対向した位置に複数にゾーン分割された各ゾーンに各々配設され、前記電力供給手段は、各ゾーン毎に各々独立に制御されることを特徴とする基板処理装置である。基板若しくは基板保持手段の温度を各ゾーンで各々独立に制御できるので、基板若しくは基板保持手段の面内温度の均一化をはかることができる。。
【００１２】
第４の発明は、第１ないし第３の発明において、前記異常信号が、アラームを出力するためのアラーム出力手段に加えられることを特徴とする基板処理装置である。異常信号を用いてアラーム音やブザー音を鳴動したり、アラーム表示したりして障害の発生を通報するので、基板処理異常を作業者に確実に知らせることができる。
【００１３】
第５の発明は、第１ないし第４の発明において、前記加熱手段により、基板を処理するために本加熱する前に予備加熱するようにして、前記予備加熱中に、前記モニタ電力を電力上限値又は電力下限値と比較することを特徴とする基板処理装置である。基板を本加熱する前の予備加熱段階で異常を知ることができる。
【００１４】
第６の発明は、第１ないし第５の発明において、前記加熱手段により、基板を予備加熱する前にオーバ加熱するようにして、前記オーバ加熱中にモニタ電力を電力上限値又は電力下限値と比較するようにしたことを特徴とする基板処理装置である。予備加熱ステップに入る前に異常を知ることができる。
【００１５】
第７の発明は、第１ないし第６の発明において、放射温度計を用いて、基板若しくは基板保持手段の温度を検出する基板処理装置である。放射温度計を用いると、非接触で基板の温度を検出できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、基板加熱時の基板の弾性変形を検知することができ、それによって基板処理不良を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。
図３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。
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、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３を基準とする。すなわち、図３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。
【００１８】
図３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には負圧下で二枚のウェハ２００を同時に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。
【００１９】
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。
【００２０】
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には二枚のウェハ２００を同時に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。
【００２１】
図３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。また、図３に示されているように、第二の搬送室１２１の上部にはクリーンエアを供給するクリーンユニット（図示せず）が設置されている。
【００２２】
図３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を閉塞する蓋（図示せず）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。
【００２３】
図３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。
【００２４】
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。
【００２５】
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３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。
【００２６】
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を二枚ずつピックアップし、予備室１２２に搬入し、二枚のウェハ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。
【００２７】
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を二枚ずつ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。
【００２８】
第一の処理炉２０２で前記処理が完了すると、処理済みの二枚のウェハ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。
【００２９】
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。
【００３０】
第一のクーリングユニット１３８に二枚のウェハ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に予め準備された二枚のウェハ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。
【００３１】
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。
【００３２】
冷却済みの二枚のウェハ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から搬出した二枚のウェハ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。
【００３３】
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から二枚のウェハ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。
【００３４】
以上の作動が繰り返されることにより、ウェハが、二枚ずつ順次、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。
【００３５】
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。
【００３６】
図４に示されているように、本発明に係る処理炉２０２は、枚葉式ＣＶＤ炉（枚葉式コールドウォール形ＣＶＤ炉）として構成されており、被処理基板としてのウェハ（半導体ウェハ）２００を処理する処理室２０１を形成したチャンバ２２３を備えている。チャンバ２２３は上側キャップ２２４と円筒カップ２２５と下側キャップ２２６とが組み合わされて、上下の端面がいずれも閉塞した円筒形状に形成されている。
【００３７】
チャンバ２２３の円筒カップ２２５の円筒壁の中間部にはゲートバルブ２４４によって開閉されるウェハ搬入搬出口２５０が水平方向に横長に開設されており、ウェハ搬入搬出口２５０は被処理基板であるウェハ２００を処理室２０１に図４に図示しないウェハ移載装置によって搬入搬出し得るように形成されている。すなわち、ウェハ２００はウェハ移載装置によって下から機械的に支持された状態で、ウェハ搬入搬出口２５０を搬送されて処理室２０１に対して搬入搬出されるようになっている。
【００３８】
円筒カップ２２５のウェハ搬入搬出口２５０と対向する壁面の上部には、真空ポンプ等からなる排気装置（図示せず）に接続された排気口２３５が処理室２０１に連通するように開設されており、処理室２０１内は排気装置によって排気されるようになっている。
【００３９】
また、円筒カップ２２５の上部には排気口２３５に連通する排気バッファ空間２４９が円環状に形成され、カバープレート２４８とともにウェハ２００の全面に対し、均一に排気が行われるように作用している。
【００４０】
なお、カバープレート２４８は、ウェハ２００のエッジ部を覆うように一部のサセプタ２１７上に延在しており、ウェハ２００のエッジ部に成膜されるＣＶＤ膜を制御するために用いられる。
【００４１】
チャンバ２２３の上側キャップ２２４には処理ガスを供給するシャワーヘッド２３６が一体的に組み込まれている。すなわち、上側キャップ２２４の天井壁にはガス供給管２３２が挿入されており、各ガス供給管２３２には例えば原料ガスやパージガス等の処理ガスＡ，Ｂ（Ａ，Ｂ内容は後述例参照）、必要に応じてガスＣ（図示せず）を導入するため開閉バルブ２４３、流量制御装置（マスフローコントローラ＝ＭＦＣ）２４１から成るガス供給装置が接続されている。上側キャップ２２４の下面には円板形状に形成されたシャワープレート（以下、プレートという。）２４０がガス供給管２３２から間隔を置いて水平に固定されており、プレート２４０には複数個のガス吹出口（以下、吹出口という。）２４７が全面にわたって均一に配置されて上下の空間を流通させるように開設されている。
【００４２】
上側キャップ２２４の内側面とプレート２４０の上面とが両成する内側空間によってバッファ室２３７が形成されており、バッファ室２３７はガス供給管２３２に導入された処理ガス２３０を全体的に均等に拡散させて各吹出口２４７から均等にシャワー状に吹き出させるようになっている。
【００４３】
チャンバ２２３の下側キャップ２２６の中心には挿通孔２７８が円形に開設されており、挿通孔２７８の中心線上には円筒形状に形成された支持軸２７６が処理室２０１に下方から挿通されている。
【００４４】
支持軸２７６はエアシリンダ装置等が使用された昇降機構（昇降手段）２６８によって昇降されるようになっている。
【００４５】
支持軸２７６の上端には加熱ユニット２５１が同心に配されて水平に固定されており、加熱ユニット２５１は支持軸２７６によって昇降されるようになっている。すなわち、加熱ユニット２５１は円板形状に形成された支持板２５８を備えており、支持板２５８は支持軸２７６の上端開口に同心円に固定されている。支持板２５８の上面には支柱を兼ねる複数本の電極端子２５３が垂直に立脚されている。これら電極端子２５３の上端間には、サセプタ２１７を介してウェハ２００の主面２００ａと対向する位置にヒータ（加熱手段）２０７が架橋されて固定されている。このヒータ２０７は、円板形状に形成され複数ゾーンにゾーン分割制御される複数のヒータパターンを有している。複数のヒータパターンは、同心円状にセンタ、ミドル、アウタに分割されている。電極端子２５３に対する電気配線２５７は支持軸２７６の中空部内を挿通されている。
【００４６】
また、ヒータ２０７の下方には反射板２５２が支持板２５８に固定されて設けられ、ヒータ２０７から発せられた熱をサセプタ２１７側に反射させて、効率の良い加熱に作用している。
【００４７】
また、温度検出手段である放射温度計２６３が、その検出部をサセプタ２１７に臨ませて、ヒータ２０７に設けられている。放射温度計２６３は、サセプタ２１７の温度を取得するのに用いられ（予め取得したウェハ２００とサセプタ２１７の温度の関係により、ウェハ２００の温度からサセプタ２１７の温度を算出することも、あるいは逆にサセプタ２１７の温度からウェハ２００の温度を算出することも可能）、この算出結果に基づきヒータ電力を調整してヒータ２１７の加熱具合を制御している。
【００４８】
下側キャップ２２６の挿通孔２７８の支持軸２７６の外側には、支持軸２７６よりも大径の円筒形状に形成された回転軸２７７が同心円に配置されて処理室２０１に下方から挿通されており、回転軸２７７はエアシリンダ装置等が使用された昇降機構２６８によって支持軸２７６と共に昇降されるようになっている。回転軸２７７の上端には回転ドラム２２７が同心に配されて水平に固定されており、回転ドラム２２７は回転軸２７７によって回転されるようになっている。すなわち、回転ドラム２２７はドーナツ形の平板に形成された回転板２２９と、円筒形状に形成された回転筒２２８を備えており、回転板２２９の内周縁辺部が円筒形状の回転軸２７７の上端開口に固定されて、回転板２２９の上面の外周縁辺部に回転筒２２８が同心円に固定されている。回転ドラム２２７の回転筒２２８の上端には炭化シリコンや窒化アルミニウム等が使用されて円板形状に形成されたサセプタ２１７が回転筒２２８の上端開口を閉塞するように被せられている。
【００４９】
図４に示されているように、回転ドラム２２７にはウェハ昇降装置２７５が設置されている。ウェハ昇降装置２７５は円形リング形状に形成された２つの昇降リングのそれぞれに突上ピン（基板突上手段）２６６，２７４を突設したものから構成されており、下側の昇降リング（以下、回転側リングという。）は回転ドラム２２７の回転板２２９の上に支持軸２７６と同心円に配置されている。回転側リングの下面には複数本（本実施の形態においては三本とする。）の突上ピン（以下、回転側ピンという。）２７４が周方向に等間隔に配置されて垂直方向下向きに突設されており、各回転側ピン２７４は回転板２２９に回転筒２２８と同心円の線上に配置されて垂直方向に開設された各ガイド孔２５５にそれぞれ摺動自在に嵌入されている。各回転側ピン２７４の長さは回転側リングを水平に突き上げ得るように互いに等しく設定されているとともに、ウェハのサセプタ上からの突き上げ量に対応するように設定されている。各回転側ピン２７４の下端は処理室２０１の底面すなわち下側キャップ２２６の上面に離着座自在に対向されている。
【００５０】
加熱ユニット２５１の支持板２５８には円形リング形状に形成されたもう一つの昇降リング（以下、ヒータ側リングという。）が支持軸２７６と同心円に配置されている。ヒータ側リングの下面には複数本（本実施の形態においては三本とする。）の突上ピン（以下、ヒータ側ピンという。）２６６が周方向に等間隔に配置されて垂直方向下向きに突設されており、各ヒータ側ピン２６６は支持板２５８に支持軸２７６と同心円の線上に配置されて垂直方向に開設された各ガイド孔２５４にそれぞれ摺動自在に嵌入されている。これらのヒータ側ピン２６６の長さはヒータ側リングを水平に突き上げ得るように互いに等しく設定されているとともに、その下端が回転側リングの上面に適度のエアギャップを置いて対向されている。つまり、これらのヒータ側ピン２６６は回転ドラム２２７の回転時に回転側リングに干渉しないようになっている。
【００５１】
また、ヒータ側リングの上面には複数本（本実施の形態においては三本とする。）の突上ピン（以下、突上部という。）２６６が、周方向に等間隔に配置されて垂直方向上向きに突設されており、突上部２６６の上端はヒータ２０７およびサセプタ２１７の挿通孔２５６に対向するようになっている。これらの突上部２６６の長さはヒータ２０７およびサセプタ２１７の挿通孔２５６を下から挿通してサセプタ２１７に保持されたウェハ２００をサセプタ２１７から水平に浮かせるように互いに等しく設定されている。また、これらの突上部２６６の長さはヒータ側リングが支持板２５８に着座した状態において、その上端がヒータ２０７の上面から突出しないように設定されている。つまり、これらの突上部２６６は回転ドラム２２７の回転時にサセプタ２１７に干渉しないように、かつ、ヒータ２０７の加熱を妨げないようになっている。
【００５２】
図４に示されているように、チャンバ２２３は複数本の支柱２８０によって水平に支持されている。これらの支柱２８０には各昇降ブロック２８１がそれぞれ昇降自在に嵌合されており、これら昇降ブロック２８１間にはエアシリンダ装置等が使用された昇降駆動装置（図示せず）によって昇降される昇降台２８２が架設されている。昇降台２８２の上にはサセプタ回転装置が設置されており、サセプタ回転装置とチャンバ２２３との間にはベローズ２７９が、回転軸２７７の外側を気密封止するように分設されている。
【００５３】
昇降台２８２に設置されたサセプタ回転機構（回転手段）２６７にはブラシレスＤＣモータが使用されており、出力軸（モータ軸）が中空軸に形成されて回転軸２７７として構成されている。サセプタ回転機構２６７はハウジング２８３を備えており、ハウジング２８３が昇降台２８２の上に垂直方向上向きに据え付けられている。ハウジング２８３の内周面には電磁石（コイル）によって構成された固定子（ステータ）２８４が固定されている。すなわち、固定子２８４はコイル線材（エナメル被覆銅線）２８６が鉄心（コア）２８５に巻装されて構成されている。コイル線材２８６には図示しないリード線がハウジング２８３の側壁に開設された図示しない挿通孔を挿通して電気的に接続されており、固定子２８４はブラシレスＤＣモータのドライバ（図示せず）から電力をコイル線材２８６にリード線を通じて供給されることにより、回転磁界を形成するように構成されている。
【００５４】
ハウジング２８３の被検出リング２９６の対向位置には被検出リング２９６の被検出部である各歯を検出する磁気センサ２９５が設置されている。磁気センサ２９５の検出結果はブラシレスＤＣモータすなわちサセプタ回転機構２６７の駆動制御部に送信されて、サセプタ２１７の位置認識に使用されるとともに、サセプタ２１７の回転量の制御に使用される。なお、本処理炉２０２は、ガス制御部３０１、駆動制御部３０２、加熱制御部３０３、温度検出部３０４、等から構成される主制御部３００を有する。ガス制御部３０１はＭＦＣ２４１、開閉バルブ２４３に接続され、ガス流量、供給を制御する。駆動制御部３０２はサセプタ回転機構２６７、昇降ブロック２８１に接続され、これらの駆動を制御する。
【００５５】
加熱制御部３０３は配線２５７を介しヒータ２０７に接続され、ヒータ２０７の加熱具合を制御する。温度検出部３０４はリード線２６４を介して放射温度計２６３に接続され、サセプタ２１７の温度を検出し、加熱制御部３０３と連携してヒータ２０７の加熱制御に用いられる。
【００５６】
次に、以上の構成に係る処理炉の作用を説明することにより、本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法における成膜工程について説明する。
【００５７】
ウェハ２００の搬出搬入に際しては、回転ドラム２２７および加熱ユニット２５１が回転軸２７７および支持軸２７６によって下限位置に下降される。すると、ウェハ昇降装置２７５の回転側ピン２７４の下端が処理室２０１の底面すなわち下側キャップ２２６の上面に突合するため、回転側リングが回転ドラム２２７および加熱ユニット２５１に対して相対的に上昇する。上昇した回転側リングはヒータ側ピン２６６を突き上げることにより、ヒータ側リングを持ち上げる。ヒータ側リングが持ち上げられると、ヒータ側リングに立脚された三本の突上部２６６がヒータ２０７およびサセプタ２１７の挿通孔２５６を挿通して、サセプタ２１７の上面に保持されたウェハ２００を下方から支持してサセプタ２１７から浮き上がらせる。
【００５８】
ウェハ昇降装置２７５がウェハ２００をサセプタ２１７の上面から浮き上がらせた状態になると、ウェハ２００の下方空間すなわちウェハ２００の下面とサセプタ２１７の上面との間に挿入スペースが形成された状態になるため、図４に図示しないウェハ移載機に設けられた基板保持プレートであるツィーザがウェハ搬入搬出口２５０からウェハ２００の挿入スペースに挿入される。ウェハ２００の下方に挿入されたツィーザは上昇することによりウェハ２００を移載して受け取る。ウェハ２００を受け取ったツィーザはウェハ搬入搬出口２５０を後退してウェハ２００を処理室２０１から搬出する。そして、ツィーサによってウェハ２００を搬出したウェハ移載機は、処理室２０１の外部の空ウェハカセット等の所定の収納場所にウェハ２００を移載する。
【００５９】
次いで、ウェハ移載機は実ウェハカセット等の所定の収納場所から次回に成膜処理するウェハ２００をツィーザによって受け取って、ウェハ搬入搬出口２５０から処理室２０１に搬入する。ツィーザはウェハ２００をサセプタ２１７の上方においてウェハ２００の中心がサセプタ２１７の中心と一致する位置に搬送する。ウェハ２００を所定の位置に搬送すると、ツィーザは若干下降することによりウェハ２００をサセプタ２１７に移載する。ウェハ２００をウェハ昇降装置２７５に受け渡したツィーザは、ウェハ搬入搬出口２５０から処理室２０１の外へ退出する。ツィーザが処理室２０１から退出すると、ウェハ搬入搬出口２５０はゲートバルブ（仕切弁）２４４によって閉じられる。
【００６０】
ゲートバルブ２４４が閉じられると、処理室２０１に対して回転ドラム２２７および加熱ユニット２５１が回転軸２７７および支持軸２７６を介して昇降台２８２によって上昇される。回転ドラム２２７および加熱ユニット２５１の上昇により、突上ピン２６６，２７４が回転ドラム２２７および加熱ユニット２５１に対し相対的に下降し、図４に示されているように、ウェハ２００はサセプタ２１７の上に完全に移載された状態になる。回転軸２７７および支持軸２７６は突上部２６６の上端がヒータ２０７の下面に近接する高さになる位置にて停止される。
【００６１】
一方、処理室２０１が排気口２３５に接続された排気装置（図示せず）によって排気される。この際、処理室２０１の真空雰囲気と外部の大気圧雰囲気とはベローズ２７９によって隔絶されている。
【００６２】
続いて、回転ドラム２２７が回転軸２７７を介してサセプタ回転機構２６７によって回転される。すなわち、サセプタ回転機構２６７が運転されると、固定子２８４の回転磁界が回転子２８９の複数個の磁極の磁界を切ることにより、回転子２８９が回転するため、回転子２８９に固定された回転軸２７７によって回転ドラム２２７が回転する。この際、サセプタ回転機構２６７に設置された磁気式ロータリエンコーダ２９４によって回転子２８９の回転位置が時々刻々と検出されて駆動制御部３０２に送信され、この信号に基づいて回転速度等が制御される。
【００６３】
回転ドラム２２７の回転中には、回転側ピン２７４は処理室２０１の底面から離座し、ヒータ側ピン２６６は回転側リングから離座しているため、回転ドラム２２７の回転がウェハ昇降装置２７５に妨げられることはなく、しかも、加熱ユニット２５１は停止状態を維持することができる。すなわち、ウェハ昇降装置２７５においては、回転側リングと回転側ピン２７４が回転ドラム２２７と共に回転し、ヒータ側リングとヒータ側ピン２６６が加熱ユニット２５１と共に停止した状態になっている。
【００６４】
ウェハ２００の温度が処理温度まで上昇し、排気口２３５の排気量および回転ドラム２２７の回転作動が安定した時点で、図４に実線矢印で示されているように、処理ガス２３０が供給管２３２に導入される。ガス供給管２３２に導入された処理ガス２３０は、ガス分散空間として機能するバッファ室２３７に流入するとともに、径方向外向きに放射状に拡散して、シャワープレート２４０の各ガス吹出口２４７からそれぞれが略均等な流れになって、ウェハ２００に向かつてシャワー状に吹き出す。
【００６５】
吹出口２４７群からシャワー状に吹き出した処理ガス２３０はカバープレート２４８の上方空間を通って、排気バッファ空間２４９を経由して排気口２３５に吸い込まれて排気されて行く。
【００６６】
この際、回転ドラム２２７に支持されたサセプタ２１７の上のウェハ２００は回転しているため、吹出口２４７群がらシャワー状に吹き出した処理ガス２３０はウェハ２００の全面にわたって均等に接触する状態になる。処理ガス２３０がウェハ２００の全面にわたって均等に接触するため、ウェハ２００に処理ガス２３０によって形成されるＣＶＤ膜の膜厚分布や膜質分布はウェハ２００の全面にわたって均一になる。
【００６７】
また、加熱ユニット２５１は支持軸２７６に支持されることにより回転しない状態になっているため、回転ドラム２２７によって回転されながら加熱ユニット２５１によって加熱されるウェハ２００の温度分布は全面にわたって均一に制御される。このようにウェハ２００の温度分布が全面にわたって均一に制御されることにより、ウェハ２００に熱化学反応によって形成されるＣＶＤ膜の膜厚分布や膜質分布はウェハ２００の全面にわたって均一に制御される。
【００６８】
予め選定された所定の処理時間が経過すると、サセプタ回転機構２６７の運転が停止される。この際、サセプタ２１７すなわち回転子２８９の回転位置はサセプタ回転機構２６７に設置された磁気式ロータリーエンコーダ２９４によって時々刻々と監視されているため、サセプタ２１７は予め設定された回転位置において正確に停止される。すなわち、突上部２６６とヒータ２０７およびサセプタ２１７の挿通孔２５６は正確かつ再現性よく合致される。
【００６９】
サセプタ回転機構２６７の運転が停止されると、前述に示されているように、回転ドラム２２７および加熱ユニット２５１は回転軸２７７および支持軸２７６を介して昇降台２８２によって搬入搬出位置に下降される。前述したように、下降の途中において、ウェハ昇降装置２７５の作用によりウェハ２００をサセプタ２１７の上から浮き上げる。この際、突上部２６６とヒータ２０７およびサセプタ２１７の挿通孔２５６とは正確かつ再現性よく合致されているため、突上部２６６がサセプタ２１７およびヒータ２０７を突き上げる突き上げミスが発生することはない。
【００７０】
以降、前述した作業が繰り返されることにより、次のウェハ２００にＣＶＤ膜が成膜処理されて行く。
【００７１】
ところで、ウェハ２００の弾性変形（ウェハの反り）に起因するウェハの処理不良を低減するためには、ウェハの反りの発生を防止する必要がある。前述したように、ウェハの反りは、ウェハ上のパターン或いはウェハの熱履歴等に発生頻度が依存し、十分に防止できるものではない。このため本実施の形態では、反りの発生を未然に防止するのではなく、ウェハの反りが発生したとき、その発生した反りを素早く検出するようにしている。そのために既存の基板加熱制御システムを改善している。
【００７２】
実施の形態の基板加熱制御システムの構成は従来例と基本的には同じである。異なる点は、ヒータ供給電力をモニタするモニタ機能をコントローラに追加した点である。
【００７３】
図１を用いて、上述したモニタ機能を追加した実施の形態による基板加熱制御システムを備えた処理炉を説明する。
【００７４】
図１に示すように、基板処理装置は、ウェハ収容容器としてのガス供給及び排気可能なチャンバ２２３と、チャンバ２２３内に収容されるウェハ２００を保持する基板保持手段としてのサセプタ２１７と、加熱手段としてのヒータ２０７とを備える。チャンバ２２３に設けたガス供給管２３２からガス供給が行われ、排気口２３５からチャンバ２２３内の雰囲気が排気される。
また、サセプタ２１７の温度を検出する温度検出手段としての放射温度計２６３と、放射温度計２６３のアナログ信号をデジタル信号に変換する温度検出部３０４（図４参照）としてのＡ／Ｄ変換器５１と、交流電源５２からの電力を位相制御量に応じてヒータ２０７に供給する電力供給手段５３と、電力供給手段５３の位相制御量を制御する制御手段５４と、サセプタ２１７の温度制御及びヒータ２０７に供給される電力のモニタを行うコントローラ５５とを備える。上述した電力供給手段５３、制御手段５４から電力制御手段５７が構成される。また、電力供給手段５３、制御手段５４、及びコントローラ５５から加熱制御部３０３（図４参照）が構成される。
【００７５】
上述した電力供給手段５３は、位相制御信号に基づいた位相制御をサイリスタによって行い、その位相制御によって制御された電力をヒータ２０７へ供給する。ヒータ電力は０％〜１００％（フルパワー）にわたって制御可能である。また、電力供給手段５３から実際の位相制御量を検出し、モニタ電力としてコントローラ５５に入力する。なお、後述する制御手段５４から位相制御量をモニタ電力としてコントローラ５５に入力してもよい。
【００７６】
制御手段５４は、コントローラ５５から入力される電力設定信号に基づいて、位相制御量を演算して求め、それを位相制御信号として電力供給手段５３に出力する。なお、位相制御量は、演算に代えてルックアップテーブルで求めるようにしてもよい。
【００７７】
コントローラ５５には、サセプタ２１７の目標温度となる設定温度が設定される。コントローラ５５は、この設定温度とＡ／Ｄ変換器５１から取り出したサセプタ２１７の検出温度とを比較し、検出温度が設定温度になるように、検出温度と設定温度との差に基づいて制御手段５４に電力設定信号を出力する。また、コントローラ５５には、ウェハ反りを検出するために、ヒータ２０７に供給される電力の許容偏差値、すなわちモニタ電力と電力上限設定値との許容偏差値、及びモニタ電力と電力下限設定値との許容偏差値がそれぞれ設定される。コントローラ５５は、電力上限設定値及び電力下限設定値と、電力供給手段５３から取得したモニタ電力とを比較して、モニタ電力が上限設定値を超えると、又は下限設定値を下回ると（下限設定値を超えると）、異常信号を出力するように構成される。異常信号は図示しないスピーカやブザー、又はアラーム表示器などから構成されるアラーム出力手段としてのアラーム報知器に加えられるようになっている。
【００７８】
上記構成による基板加熱制御システムの作用は以下の通りである。
コントローラ５５に、後述する予備加熱ステップ及び本加熱ステップ時に、ウェハ目標温度が得られるサセプタ２０７の温度を算出して、算出したサセプタ２０７の設定温度を予め設定する。ウェハ目標温度はウェハの薄膜形成、及び熱処理の内容によって決定される。また、予備加熱ステップ時にモニタ電力を比較判定できるように、モニタ電力の上限設定値、下限設定値をコントローラ５５に予め設定する。上限設定値又は下限設定値は、ウェハ加熱時にウェハの反りが発生しない正常処理のときには、モニタ電力値が超えることがない値とする。
【００７９】
処理室内のサセプタ２１７の温度を放射温度計５６により検出する。検出はサンプリングによる。検出周期は、温度制御性の点から、制御遅延時間の許す範囲で、短いほどよい。コントローラ５５は、サセプタ設定温度とサセプタ検出温度との差から、サセプタ温度を設定温度にするために必要な供給電力を演算し、これを電力設定信号として制御手段５４に出力する。制御手段５４は、コントローラ５５からの電力設定信号に基づき、サセプタ２１７を設定温度とすべき位相制御量を算出して、これを位相制御信号として電力供給手段５３に出力する。電力供給手段５３は、位相制御量により制御された電力をヒータ２０７に供給する。ヒータ２０７に電力が供給されると、サセプタ２１７を介してウェハ２００が目標温度になるように加熱される。このように、基板加熱制御システムは、検出温度に応じてサセプタ温度をフィードバック制御するようになっているので、サセプタ２１７を設定温度まで加熱した後は、サセプタ設定温度は維持される。フィードバック制御は、ＰＩＤ演算式を用いるのが一般的である。サセプタ設定温度が維持され、かつ容器２２３内が所定圧力になったら、容器２２３内に反応ガスを導入しつつ排気してウェハ処理を行う。
【００８０】
ヒータ加熱時、ヒータ２０７への電力供給量は電力供給手段５３により検出され、コントローラ５５にて常にモニタされている。このモニタ電力がコントローラ５５で設定された上限設定値または下限設定値を超えると、コントローラ５５は、ウェハ２００に反りが発生したものとみなして異常信号を出力する。ヒータ電力のモニタも、サセプタの温度検出と同様に、サンプリングによって検出している。
【００８１】
次に、図２を用いて、基板加熱制御システムの作用をより具体的に説明する。図２は、ウェハ処理サイクル時のヒータ電力、サセプタ温度、及びウェハ温度（パラメータ）の推移を示した図である。
ウェハ処理サイクルは、１枚目、２枚目及び３枚目までのサイクルを示している。図示例では、ウェハの１枚目と、２枚目はウェハ変形が発生せず、正常に処理されている。３枚目でウェハ変形が発生し、異常処理されている。
ヒータ電力は、電力供給手段５３から検出されるモニタ電力である。サセプタ温度は、図４で説明した２つの放射温度計２６３で、サセプタ２１７の中央部又は端部の２箇所を検出した温度又は２箇所の温度の平均値である。サセプタ２１７のいずれの箇所の温度を検出しても、サセプタ温度は図示のような挙動を示す。ウェハ温度は、、実施の形態では検出していないが、図２には、サセプタ温度から換算したウェハ温度を参考までに描いてある。ウェハ温度は、ウェハ２００がサセプタ２１７を介して間接的に加熱されるので、サセプタ温度よりも低い。また、ウェハ温度特性は、サセプタ温度特性と相似の形で現れる。
ヒータ電力、サセプタ温度、及びウェハ温度は、熱的非平衡な状態においても、正常な基板処理が行われる限り、一定の幅での相関を持ち、図２に示すように、１、２枚目ウェハ処理のように正常な基板処理では再現性もある。
【００８２】
ヒータ電力に着目した１サイクルを構成するステップは、急速加熱のためのオーバ加熱ステップ、予備加熱ステップ、ウェハを処理するための本加熱ステップ、及び処理済みウェハを冷却するための降温ステップの４つのステップから構成される。
１枚目及び２枚目のウェハ処理においては、ウェハ加熱時にウェハ２００に反りは発生せず、つぎのように正常に処理される。オーバ加熱ステップ時に、コントローラ５５からの電力設定信号にて決定される位相制御量にて、予備加熱ステップ及び本加熱ステップでの設定電力よりも大きなフルパワー（１００％）電力を、電力供給手段５３からヒータ２０７へ急速に供給することにより、サセプタ２１７を急速加熱する。フルパワー電力を所定時間ヒータ２０７へ加えた後、一旦、ヒータ２０７への電力供給を中断して、電力値を急速下降させ、設定電力値を少し下回ったとき、電力供給を再開させて、その後設定電力の供給を行う。サセプタ検出温度に基づくフィードバック制御をコントローラ５５で行いつつ、予備加熱ステップと本加熱ステップを実行する。本加熱中にウェハ処理を行い、ウェハ処理終了後、ヒータ２０７への電力供給を断って降温ステップに入り、サセプタ温度を降温してウェハ２００を冷却する。
【００８３】
３枚目のウェハ処理においては、ウェハ加熱処理時に、ウェハに反りが発生したので、次のように異常処理される。
ウェハ反りによりサセプタ２１７の表面との空間距離が不均一になると、サセプタ２１７とウェハ２００間の総移動熱量がウェハ反りの発生していない正常処理に対し、大きく変動する。これは、熱の移動媒体が固体からガスに代わることとガスによる熱の伝達がその空間距離に大きく依存することに起因し、一般的に総熱移動量は減少するからである。総熱移動量の減少はヒータ電力に大きく影響を与える。例えば、ウェハ２００を間接的に加熱するためのサセプタ２１７の検出温度を基に、ウェハ２００の温度を経験的に取得するような場合、図２に示す３枚目ウェハ処理のように、ヒータ電力は大きく減少する。このようにヒータ電力が予め設定した電力下限設定値を下回ると、異常信号が出力され、必要に応じてアラームを発報しウェハ処理を中断すして、ウェハ回収動作に入る。
【００８４】
これをより具体的に説明する。３枚目ウェハ処理において、オーバ加熱ステップ時に、ウェハ２００に反りが発生して、例えば、サセプタ２１７側ではなく、サセプタと反対側にウェハ２００の一部が凹に湾曲して、ウェハ２００の一部がサセプタ面から離反したとする。離反したウェハ２００の一部と対向しているサセプタ２１７の部分は、ウェハ２００に反りが発生していない場合と比べて、サセプタ２１７の当該部分からウェハ２００への熱伝導率が低下する。したがって、オーバ加熱ステップ時に、より少ないヒータ電力量で、サセプタ２１７の当該部分を速やかにサセプタ設定温度にまで昇温することができ、また予備加熱ステップ、及び本加熱ステップ時に、より少ないヒータ電力量でサセプタ２１７の当該部分を設定温度に維持することができる。その結果、図示するように、コントローラ５５で検出しているモニタ電力が、電力下限設定値を下回ることになる。
【００８５】
すなわち、実施の形態では、ウェハ温度のフィードバック制御を前提とした上で、ウェハ２００の反り検知のために電力をモニタしている。しかし、フィードバック制御によりサセプタ温度を設定温度に制御しても、ウェハ２００の反り具合によって、ウェハ温度は設定温度にはならない場合がある。その場合、上述したように電力供給量が許容偏差値の範囲からずれることになる。
【００８６】
すると、コントローラ５５は、ウェハに反りが発生したものとみなして、異常信号を出力して、必要に応じてアラームを発報する。このアラーム発報により基板処理を中断する。処理の中断は異常信号と連動して自動で行うことが可能であり、その範囲はパラメータとして、コントローラ５５に設定が可能である。アラーム発報により、作業者は、中断した処理ウェハを不良品として扱う。したがって、ウェハ不良を見逃して、そのまま処理を継続するものと異なり、ウェハ上に形成される薄膜の膜厚などの不均一性、不良処理を有効に防止することができ、サイクル処理されるウェハの歩留まりが向上する。また、処理室内の予期せぬ部分への成膜等を防止することにより、異物発生を防止し、装置トラブルを防止でき、ＭＴＢＦの向上に資することができる。
【００８７】
なお、一例まで、本実施の形態による処理炉２０２にて処理される処理条件は、次の通りである。
膜種：リンドープトポリシリコン（Ｐ−Ｄｏｐｅｄ Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）
ヒータ電力：
センタ 約３０％（定格２Ｋｗ）、ミドル 約３０％（定格３Ｋｗ）、アウタ       約５０％（定格４Ｋｗ）
ウエハ径：φ３００ｍｍ、ウエハ温度：７００℃、圧力：２４０００Ｐａ
ガスＡ：窒素 ２０ｓｌｍ、ガスＢ：モノシラン ０．３ｓｌｍ、ガスＣ：フォスフ          ィン ０．３ｓｌｍ
電力上限設定値：
センタ ５０〜１００％、ミドル ５０〜１００％、アウタ ７０〜１００％
電力下限設定値：
センタ ２５〜０％、ミドル ２５〜０％、アウタ ４０〜０％
【００８８】
なお、電力上限設定値、下限設定値は一概に決めることはできない。変形度合いについては、ウェハ上の膜の有無（膜の種類、厚さ、パターン、積層状態）に大きく依存する。したがってウェハの変形に際し、変動する電力値も変化する。実際は、意図的に反りを発生（異常処理）させた上で、正常処理時との電力比較を各製品種毎に行い、決定することになる。
【００８９】
なお、上述した実施の形態では、電力下限設定値を下回る場合についての異常現象を説明したが、電力上限を超える場合にも、本発明を適用できることはもちろんである。例えば、ウェハ温度不均一により電力上限設定値を超える場合として、つぎのような場合が考えられる。
ウェハの反り発生時には、サセプタ２１７からウェハ２００への熱伝導率が低下するため、通常では電力上限設定値を超えることはない。しかし、実施の形態による基板処理装置は、サセプタ回転機構（回転手段）２６７を有している。ウェハ反り発生時に、サセプタ２１７の回転により、(反って浮いている位置）→（反っていながらも接触している位置）→（反って浮いている位置）・・・という順序で、放射温度計２６３によりサセプタ２１７の温度が検出された場合、極端ではあるが、ＰＩＤ制御される電力供給量が０％→１００％→０％・・・・となり、電力上限設定値を超えることもあり得る。
【００９０】
また、上述した実施の形態では、ウェハを温度制御するために基板保持手段（サセプタ）の温度を検出するようにした場合について説明したが、基板の温度を直接検出するようにしてもよい。
また、実施の形態では、予備加熱ステップ時に、モニタすべき電力の上限設定値と下限設定値とを設定して、この設定値に基づき、加熱異常を検出するようにしたが、これに限定されない。オーバ加熱ステップ、予備加熱ステップ、ウェハを処理するための本加熱ステップ、及び処理済みウェハを冷却するための降温ステップの、いずれのステップにおいても、各々で異なる電力値を設定して、異常を検知することが可能である。この場合、ウェハ変形による膜ストレスと不要な熱履歴の低減を考えると、ウェハ変形が発生した直後に検知し、ウェハ回収動作を行うことが望ましい。但し、ウェハ変形が特定のステップで発生するとは限らず、また電力値も連続的に変化しているため、全ステップ同じ値で検知機能を効果的に動作させることは、不可能であると考えられる。そこで、各ステップで異なる許容偏差値を持たせることによりウェハ変形が発生した直後に検知することが可能となる。
例えば、図２に示すように、オーバ加熱ステップ時にモニタすべき電力の上限設定値と下限設定値を設定して、この設定値に基づき、加熱異常を検出するようにしてもよい。
【００９１】
また、実施の形態では、サイリスタによる位相制御により電力を制御しているので、ヒータ電力のモニタには位相制御量を利用しているが、電圧検出器と電流検出器とを用いて、ヒータ電力を直接モニタするようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】実施の形態による基板処理装置を構成する基板加熱制御システムを備えた処理炉の概略図である。
【図２】実施の形態によるウェハ正常処理とウェハ異常処理時の各パラメータ推移を示す説明図である。
【図３】実施の形態による基板処理装置の概要図である。
【図４】実施の形態による基板処理装置を構成する処理炉の概略を示す略断面図である。
【図５】従来例による基板加熱制御のシステムの概略構成図である。
【符号の説明】
【００９３】
５２    交流電源
５３    電力供給手段
５４    制御手段
５５    コントローラ
５６    放射温度計（温度検出手段）
５７    電力制御手段
２００    ウェハ（基板）
２２３    チャンバ（容器）
２１７    サセプタ（基板保持手段）
２０７    ヒータ（加熱手段）
【図１】
2005116565.tif 000003
【図２】
2005116565.tif 000004
【図３】
2005116565.tif 000005
【図４】
2005116565.tif 000006
【図５】
2005116565.tif 000007