(57)【要約】【課題】  基板処理条件によって基板処理位置が変わっても、非接触放射温度計の焦点位置を調整することなく、常に正しい基板温度を測定することを可能とする。【解決手段】  基板を処理する反応室２０と、反応室２０内に設けられ基板を保持するとともに、基板を裏面から加熱する第一のヒータを有するプレートヒータ５と、反応室２０外に設けられ基板を表面から加熱する第二のヒータと、反応室２０内でプレートヒータ５を移動させるプレートヒータ移動手段と、基板の温度を非接触で測定する非接触放射温度計４０と、プレートヒータ５に載置した基板と非接触放射温度計４０との距離を一定にするように非接触放射温度計４０を移動させる温度計移動手段と、非接触放射温度計４０の測定信号に応じて、第一及び前記第二のヒータに供給される電力を調整して基板の温度を制御する制御手段８０とを備える。【選択図】  図１
2007088390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する反応室と、
前記反応室内に設けられ前記基板を保持するとともに、前記基板を裏面から加熱する第一のヒータを有するプレートヒータと、
前記反応室外に設けられ前記基板を表面から加熱する第二のヒータと、
前記反応室内で前記プレートヒータを移動させるプレートヒータ移動手段と、
前記基板の温度を非接触で測定する非接触放射温度計と、
前記プレートヒータに載置した前記基板と前記非接触放射温度計との距離を一定にするように前記非接触放射温度計を移動させる温度計移動手段と、
前記非接触放射温度計の測定信号に応じて、前記第一及び前記第二のヒータに供給される電力を調整して前記基板の温度を制御する制御手段と、
を備えた半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体製造装置に係り、特に非接触放射温度計を用いて基板温度を制御するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置の一部を構成する処理炉として、変形マグネトロン型プラズマ源（Modified Magnetron Typed Plasma ;ＭＭＴ）を用いたプラズマ処理炉が知られている（例えば、特許文献１参照）。このプラズマ処理炉は、プラズマの損失防止用に用いられていた磁力線の一部をマグネトロン放電によるプラズマ生成にも利用できるように放電用電極の形状に工夫を施したものである。
【０００３】
プラズマ処理炉（以下、ＭＭＴ装置と称する）は、電界と磁界により高密度プラズマを生成して、プレートヒータ上に保持したウェハ等の基板をプラズマ処理する。このＭＭＴ装置は、気密性を確保した反応室に基板を設置し、シャワープレートを介して反応ガスを反応室に導入し、反応室をある一定の圧力に保ち、放電用電極に高周波電力を供給して電界を形成するとともに磁界をかけてマグネトロン放電を起こす。放電用電極から放出された電子はドリフトしながらサイクロイド運動を続けて周回することにより長寿命となって電離生成率を高めるので、高密度プラズマを生成できる。この高密度プラズマにより反応ガスを励起分解させる。励起分解させた反応ガスによって、基板表面に酸化または窒化等の拡散処理をしたり、基板表面に薄膜を形成したり、あるいは基板表面をエッチングしたりする等、基板へ各種のプラズマ処理を施すことができる。
【０００４】
上記プラズマ処理する際、ウェハ温度を制御している。従来は、プレートヒータ表面近傍に熱電対を埋め込んだり溶接したりして一体化し、直接ウェハの温度を測定するのではなく、プレートヒータ表面の温度を監視、制御することによって、間接的にウェハ温度を制御する方法であった。この制御方法はウェハ温度の測定が間接的であるため、実際のウェハ温度の最適な制御は不可能であった。
【０００５】
また、ランプヒータを装置に搭載することによって、ウェハ処理温度の高温化要求を実現可能としているが、ウェハ温度はプレートヒータのみでのウェハ温度よりも、さらに高温となるため、ウェハの温度がプレートヒータ側に逃げ、さらにウェハの実際の温度と測定温度の差が大きくなり、温度制御が難しくなっている。
【特許文献１】特開２００１−１９６３５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、基板の温度測定に非接触放射温度計を使うことが検討されている。しかし、プロセス条件（基板処理条件）が変わるとプレートヒータの高さ、即ち基板処理位置を変更する場合があり、その変更された基板処理位置に応じて非接触放射温度計の焦点位置を調整しなければならないという問題があった。
【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、処理条件によって基板処理位置が変わっても、非接触放射温度計の焦点位置を調整することなく、常に正しい基板温度を測定することが可能な半導体製造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、基板を処理する反応室と、前記反応室内に設けられ前記基板を保持するとともに、前記基板を裏面から加熱する第一のヒータを有するプレートヒータと、前記反応室外に設けられ前記基板を表面から加熱する第二のヒータと、前記反応室内で前記プレートヒータを移動させるプレートヒータ移動手段と、前記基板の温度を非接触で測定する非接触放射温度計と、前記プレートヒータに載置した前記基板と前記非接触放射温度計との距離を一定にするように前記非接触放射温度計を移動させる温度計移動手段と、前記非接触放射温度計の測定信号に応じて、前記第一及び前記第二のヒータに供給される電力を調整して前記基板の温度を制御する制御手段と、を備えた半導体製造装置である。
処理条件に応じて基板処理位置が変わっても、温度計移動手段を用いてプレートヒータに載置した基板と非接触放射温度計との距離を常に一定に保持することができるので、非接触放射温度計の焦点位置を調整することなく、正しい基板の温度を測定することができる。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、前記非接触放射温度計のプローブを前記温度計移動手段により移動させるように構成し、前記プローブを前記反応室の底板に設けられた貫通孔内に貫通して反応室内に挿入し、前記貫通孔内から反応室外へ出るプローブを包囲して気密性を保持するベローズを設けた半導体製造装置である。
非接触放射温度計を用いて基板の温度を測定する場合に、プローブを反応室外に設ける場合には、基板と非接触放射温度計との距離を一定に保持することが容易ではないが、本発明のようにプローブを反応室内に挿入すれば基板と非接触放射温度計との距離を一定に保持することが容易となる。
【００１０】
第３の発明は、第２の発明において、前記非接触放射温度計を移動させる温度計移動手段を、前記プレートヒータを移動させる前記プレートヒータ移動手段と兼用した半導体製造装置である。
プレートヒータ移動手段と温度計移動手段との２つの移動手段を個別に設けると、構成が複雑になるが、本発明によれば、温度計移動手段をプレートヒータ移動手段と兼用するようにしたので、構成の簡素化を図ることができる。
【００１１】
第４の発明は、第２の発明において、前記反応室が、電界と磁界との相互作用により前記基板の表面上でプラズマ放電させて前記基板をプラズマ処理するように構成され、前記プレートヒータに貫通孔を開け、前記貫通孔を介して前記非接触放射温度計が前記プレートヒータに保持される基板の温度を前記基板の裏面から測定するようにした半導体製造装置である。
非接触放射温度計を用いて基板の温度を測定する場合に、特にプラズマ処理プロセスにおいては、基板の温度の測定が基板の表面上でのプラズマの影響を受けるという問題が生じるが、本発明によればこのような問題を解決できる。
【００１２】
第５の発明は、第４の発明において、前記プレートヒータの表面近傍に熱電対を一体的に設け、前記基板がプレートヒータに保持されていないとき、前記制御手段に、前記熱電対の測定信号に応じて前記第一のヒータに供給される電力を調整して前記プレートヒータの温度を制御させるようにした半導体製造装置である。
非接触放射温度計を用いて基板の温度を測定する場合、基板がプレートヒータに保持されていなければ、プレートヒータの温度を測定することが困難になるという問題があるが、プレートヒータの表面近傍に非接触放射温度計とは別に熱電対を一体的に設けると、プレートヒータに基板が保持されていないときでも、プレートヒータの温度を測定することができる。
【００１３】
第６の発明は、第１の発明において、前記反応室は、前記プレートヒータ及び前記反応室の底板に設けられた貫通孔内を貫通して設けられ前記基板を持ち上げるリフトピンと、前記反応室の底板に設けられた貫通孔内から反応室外へ出るリフトピンを包囲して気密性を保持するベローズと、前記リフトピンと前記プレートヒータとの間で基板を授受させるために前記プレートヒータの前記貫通孔内を前記リフトピンを移動させるピン移動手段とを備え、前記非接触放射温度計の前記プローブを前記リフトピンと兼用した半導体製造装置である。
リフトピンが移動するタイプのものであって、ピン移動手段がプレートヒータ移動手段とは別個に設けられている場合に、さらに非接触放射温度計のプローブを移動させる手段を設けると、構造が複雑になるという問題が生じるが、本発明によれば、プローブをリフトピンと兼用したので、そのような問題を解決できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、処理条件によって基板処理位置が変わっても、非接触放射温度計の焦点位置を調整することなく、常に正しい基板温度を測定することができ、基板温度制御の精度を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
【００１６】
［第１の実施の形態］
図１は第１の実施の形態のＭＭＴ装置の概略断面図を示し、（ａ）はウェハ６が基板搬入出位置にあるときの図、（ｂ）はウェハ６が基板処理位置にあるときの図である。
【００１７】
このＭＭＴ装置は、第１の容器と第２の容器とから構成された処理容器１０を備える。第２の容器である下容器１と、下容器１の上に被せられる第１の容器である上容器２とから内部に基板としてのウェハ６を処理する反応室２０が形成されている。上容器２は誘電体、例えば窒化アルミニウムや酸化アルミニウム又は石英でドーム型をして形成されており、下容器１は金属、例えばアルミニウムで形成されている。また後述するヒータ体型のプレートヒータ５を、窒化アルミニウムや、セラミックス又は石英で構成することによって、処理の際に膜中に取り込まれる金属汚染を低減している。
【００１８】
下容器１の両側（片側だけの場合もある）に基板搬入出口２１が設けられ、処理容器１０の両側からウェハ６を出し入れできるようになっている。また、下容器１には図示しないが排気口が設けられている。
【００１９】
上容器２には、プラズマ生成手段１７が設けられている。プラズマ生成手段１７は、筒状の放電用電極１５と筒状の磁界形成手段１６とを備える。筒状の放電用電極１５は、上容器２の外側壁に設けられる。この放電用電極１５は、図示しない高周波電源から高周波電力が供給され、高周波電界を形成するようになっている。筒状の磁界形成手段１６は、筒状の放電用電極１５を囲むように設けられ、筒状の放電用電極１５の軸方向にほぼ平行な成分の磁界を有するような磁力線を、筒状の放電用電極１５内面に沿って筒軸方向に形成するようになっている。これらの高周波電界と磁界とにより、マグネトロン放電を起こしてプラズマを発生させ、このプラズマを用いてウェハ６を処理するようになっている。
【００２０】
反応室２０内にはウェハ６を保持するとともに、ウェハ６を裏面から加熱する第一のヒータ（図示せず）を内蔵するプレートヒータ５が設けられる。プレートヒータ５は、プレートヒータ５を支持するシャフト２２を備え、昇降自在となっている。シャフト２２は、下容器１の底板１ａの中央に設けられた貫通孔２３内を貫通して反応室２０外へ出ている。反応室２０外へ出ているシャフト２２をベローズ２４で包囲することによって反応室２０内の気密性を保持するようになっている。
【００２１】
ドーム状の上容器２の上部には開口２ａが設けられており、この開口２ａを気密に覆って、シャワープレート４がＯリング（図示略）を介して設置されている。このシャワープレート４は、反応ガスをシャワープレート４の外周よりシャワー状に反応室２０内に供給する機能に加えて、第二のヒータとしてのランプヒータ５０から放射される赤外線を透過させる光透過窓としても機能するように構成されている。ここでは、第二ヒータとしてランプヒータを挙げたが、それに限るものではなく、反応室２０外からウェハ６の表面を温めることができるものであればよい。
【００２２】
このシャワープレート４は、図３に示すように、円板状の透明部材、例えば石英部材から成り、その外周の上下面に、貫通しない一対の対向する切欠き凹所３１を複数対有する。上面の切欠き凹所３１は、シャワープレート４の上面に沿って径方向外方に流れて来たガスを引き込むようになっている。下面の切欠き凹所３１は、上面の切欠き凹所３１に引き込まれたガスを、シャワープレート４の側面を通って流下させ、下面の切欠き凹所３１に引き込んだ後、開口２ａの内周の複数箇所から反応室２０内にシャワー状に吹き出すようになっている。
【００２３】
図１に戻る。通常、ウェハ処理を促進するため、ウェハ６はプレートヒータ５側からヒータ加熱され、５００℃程度まで加温することが可能となる。しかし、シリコン酸化膜を厚く形成したいような場合には、より高温に加熱することが要請される。
【００２４】
そこで、本実施の形態では、上述した上容器２にシャワープレート４を設け、その上方、つまりシャワープレート４に対応する反応室２０の外側にランプヒータ５０を配置し、反応室２０外からシャワープレート４を通してウェハ６の表面をランプ加熱する構造とする。ランプヒータ５０からの加熱光を、透明のシャワープレート４を通して反応室２０内に導き入れ、ウェハ６を光照射して高温に加熱する。ランプヒータ５０にはランプカバー５１を設けて、ランプヒータ５０を保護している。
【００２５】
ランプカバー５１内はガス導入空間を構成する。ランプカバー５１の上部にガス供給配管３９が設けられて、ガス供給配管３９を通して供給される反応ガスをガス導入空間に導き、シャワープレート４の外周から反応室２０内に供給するようになっている。
【００２６】
反応室２０外の下方には、プレートヒータ５を移動させるプレートヒータ移動手段としてのプレートヒータ用エレベータ６０が設けられる。プレートヒータ用エレベータ６０は、ヒータ用昇降台６１とガイドロッド６２とから構成される。反応室２０外へ出ているプレートヒータ５のシャフト２２の下部は、ヒータ用昇降台６１に支持される。シャフト２２を包囲するベローズ２４の上端は反応室２０の底板１ａに取り付けられ、ベローズ２４の下端はヒータ用昇降台６１に取り付けられる。ヒータ用昇降台６１は、ガイドロッド６２に沿って昇降するように構成される。プレートヒータ用エレベータ６０によって、プレートヒータ５は、基板搬入出口２１を経由してウェハ６が搬入出される際にウェハ６が位置する基板搬入出位置と、反応室２０内でウェハ６を処理する基板処理位置との間でウェハ６を昇降するようになっている。
【００２７】
反応室２０の底面にウェハ６を持ち上げる固定のリフトピン８が設けられる。リフトピン８は、プレートヒータ５に設けられた貫通孔５ａ内を貫通するように設けらる。プレートヒータ用エレベータ６０によってプレートヒータ５を下降させると、リフトピン８は、プレートヒータ５に設けた貫通孔５ａ内を貫通して、その先端がプレートヒータ５の上に突き出ることになる。このリフトピン８の先端の位置が、ウェハ６が搬入出される基板搬入出位置となる（図１（ａ））。ウェハ６は、反応室２０の基板搬入出口２１を介して基板移載機構（図示せず）により反応室２０内に搬入され、プレートヒータ５の上に突き出たリフトピン８の先端上に搭載される。
【００２８】
また、プレートヒータ５をプレートヒータ用エレベータ６０により上昇すると、リフトピン８のプレートヒータ５に対する高さが下がり、リフトピン８の先端がプレートヒータ５の上面よりも下側に位置することになり、ウェハ６がプレートヒータ５上に保持されるようになる（図１（ｂ））。
このようにプレートヒータ５を昇降させることにより、リフトピン８とプレートヒータ５との間でウェハ６を授受させるようになっている。
【００２９】
反応室２０には、ウェハ６の温度を非接触で測定する非接触放射温度計４０が設けられる。この非接触放射温度計４０は、ウェハ６から出る放射光を検出する例えば透明石英やサファイア製のプローブ４１と、放射光を電気的な検出信号に変換する変換器（図示せず）と、プローブ４１で検出された放射光を変換器に伝送する光ファイバ４２との組み合わせから構成される。プローブ４１は反応室２０の底板１ａ及びプレートヒータ５に設けられた貫通孔５ｂ内に貫通して真空の反応室２０内に挿入され、底板１ａの貫通孔２５内から反応室２０外へ出るプローブ４１は、ベローズ３５によって包囲されて反応室２０の気密性が保持される。反応室２０内に挿入されたプローブ４１は、プレートヒータ５の貫通孔５ｂを介してプレートヒータ５に保持されるウェハ６の温度をウェハ６の裏面から測定するようになっている。
【００３０】
なお、ここでは、プローブ４１をプレートヒータ５に溶接固定ないし埋め込むよう一体化しないで、プレートヒータ５に設けた貫通孔５ｂ内に貫通させるようにして別体化したのは、プレートヒータ５とプローブ４１とを構成する材料が、例えば窒化アルミニウムと石英という具合に、それぞれ異なるからである。また、仮にこれらの材料が同一であっても、反応室２０内にプローブ４１を導入する箇所は熱膨張方向に自由度を持たせる必要があるが、プレートヒータ５にプローブ４１を溶接固定等して一体化してしまうと、プレートヒータ５の熱膨張にともなってプローブ４１の一体化部が熱膨張方向に動いてしまうため、プローブ４１の導入が難しくなるからである。この点で、実施の形態では、プローブ４１を貫通させるプレートヒータ５の貫通孔５ｂと、底板１ａの貫通孔２５との両方で、プレートヒータ５の熱膨張を吸収するようにしているので、プローブ４１の反応室２０内への導入を容易にできる。
【００３１】
この非接触放射温度計４０のプローブ４１を昇降させるために温度計移動手段を設けるが、ここではこの温度計移動手段をプレートヒータ用エレベータ６０で兼用している。ウェハ処理条件に応じてウェハ６の基板処理位置を変えることが多いが、そのウェハ６の基板処理位置を変えるプレートヒータ用エレベータ６０を非接触放射温度計４０の移動手段に用いれば、基板処理時に、ウェハ６と非接触放射温度計４０との距離を常に一定にすることができ、両方を兼用させることがもっとも構成を簡素化することができるからである。
【００３２】
反応室２０外へ出ているプローブ４１は、プローブ支持用の筒状体７０を介してヒータ用昇降台６１に取り付けられている。筒状体７０は、その中心にベローズ２４で包囲されたシャフト２２が貫通するように配置される。プローブ４１は、そのように配置された筒状体７０の上端部外周縁によって支持されるようになっている。
【００３３】
図２を用いてプローブ４１の詳細説明を行う。反応室の外に出ているプローブ４１の基部は、真空フランジ４５の気密側（上方）に取り付け、光ファイバ４２を真空フランジ４５の大気側から取り出す。反応室の中に入っているプローブ４１の先端は、基板処理位置で、ウェハ裏面に所定のスポット径Ｓで焦点位置があうように、ウェハに対して所定の隙間を設けて貫通孔５ｂ内に設置される。
図１に戻る。このようにしてヒータ用昇降台６１は、プレートヒータ５の他に、筒状体７０及びプローブ４１も支持している。
【００３４】
プレートヒータ５の表面近傍に、プレートヒータ５の温度を測定する熱電対（図示せず）が溶接又は埋め込まれて一体化されている。この熱電対はウェハ６がプレートヒータ５に保持されていない時、プレートヒータ５の温度を間接的にも測定することが困難になることを解消するために設けられている。
【００３５】
制御手段８０は、非接触放射温度計４０の測定信号に応じて、プレートヒータ５及びランプヒータ５０に供給される電力をそれぞれ調整してウェハ６の温度を所定の温度に制御する。
プレートヒータ５にウェハ６が保持されているときは、ウェハ６の裏面から得た非接触放射温度計４０の検出信号は制御手段８０に送られ、制御手段８０からランプヒータ５０及びプレートヒータ５に加えられる電圧が調整され、ウェハ温度がフィードバック制御されるようになっている。
プレートヒータ５にウェハ６保持されていないときは、プレートヒータ５の表面近傍に設けた熱電対の検出信号が制御手段８０に送られ、制御手段８０からプレートヒータ５に加えられる電圧が調整され、プレートヒータ温度がフィードバック制御されるようになっている。
なお、制御手段８０の表記は図１（ａ）において代表的に示し、他の図面では省略してある。
【００３６】
次に図１を用いてウェハ処理の流れについて説明する。図１（ａ）に示すように、基板搬送手段（図示せず）によって、基板搬入出口２１から反応室２０内にウェハ６を搬入し、プレートヒータ５の上に突き出て基板搬入出位置にあるリフトピン８の先端上に移載する。このときのプレートヒータ５に対するウェハ位置及びプレートヒータ５の貫通孔５ｂ内のプローブ位置を拡大図Ａに示す。プローブ４１は貫通孔５ｂ内に存在する。
【００３７】
図２（ｂ）に示すように、プレートヒータ用エレベータ６０によって、プレートヒータ５を基板処理位置まで上昇させ、リフトピン８の先端をプレートヒータ５の上面よりも引っ込ませて、リフトピン８からプレートヒータ５上にウェハ６を移載する。このときのプレートヒータ５に対するウェハ位置及びプレートヒータ５の貫通孔５ｂ内のプローブ４１の位置を拡大図Ｂに示す。プローブ４１は貫通孔５ｂ内の拡大図Ａに示すのと同じ位置に存在する。
その状態で、真空排気装置（図示せず）を用いて反応室２０内を真空にする。次にプレートヒータ５でウェハ６をその処理に適した温度に加熱する。また、ランプヒータ５０からもウェハ表面をランプ加熱して、ウェハ処理温度の高温化を行う。
【００３８】
ウェハ６を所定の温度に加熱後、ガス供給配管３９からガス導入空間としてのランプカバー５１内に処理ガスを導入し、導入した処理ガスをシャワープレート４から反応室２０内に供給しつつ排気口から排気する。同時に、図示しない高周波電源から筒状の放電用電極１５に高周波電力を印加して放電用電極１５とプレートヒータ５間に高周波電界を形成するとともに磁界形成手段１６により磁界をかけて、反応室２０内に高密度のプラズマＰを発生させ、ウェハ６の処理を行う。
ガスの供給から停止、および高周波の供給から停止までの一連の処理の間、排気口を含む排気装置によって反応室２０内は所定の圧力に保たれている。処理が終わったウェハ６は、プレートヒータ用エレベータ６０を下降することによって、再び基板搬入出位置でリフトピン８によって保持され（図１（ａ））、搬送手段を用いて反応室２０外へ搬送される。
【００３９】
なお、本実施の形態のＭＭＴ装置にてウェハを処理する際の処理条件としては、例えば酸化、窒化、各種アニールを行う場合、プレートヒータの温度は７００℃〜１０００℃以上、ランプヒータの温度は７００℃〜１２００℃以上、放電用ガスはＮ2，Ｏ2などで、その流量は５０ｓｃｃｍ〜１０００ｓｃｃｍ以上、反応室内圧力は１０Ｐａ〜２００Ｐａ、成膜ガスはＮ2，Ｏ2などで、その流量は５０ｓｃｃｍ〜１０００ｓｃｃｍ以上、及び放電用電極印加電力は１００Ｗ〜１０００Ｗが例示される。
【００４０】
ところで、ウェハの温度制御を行うに当って、非接触放射温度計を用いてウェハの温度を測定するには、ウェハ表面からの温度測定では、プラズマから出される様々な電磁波の影響を受けるため、ウェハ裏面からの温度測定が好ましい。
【００４１】
そのためには、反応室外に非接触放射温度計を設け、反応室の一部に赤外線を透過させるフッ化バリウムを窓材として使用し、反応室内のプレートヒータにウェハの裏面が見えるようにウェハ裏面観察用孔を設け、そのウェハ裏面観察用孔から非接触放射温度計を用いてウェハ裏面温度を測定する方法が考えられる。しかしながら、この方法では、プレートヒータの高さがプロセス条件によって変わるたびに、非接触放射温度計の焦点位置を調整しなければならない。また、ウェハと非接触放射温度計との距離が遠くなるため、非接触放射温度計のプローブの焦点の大きさも小さくすることができず、ウェハ裏面の温度を測定するだけのために、プレートヒータに設けるウェハ裏面観察用孔の径を大きくする必要があり、そうするとプレートヒータからウェハが受ける熱の均一性が悪くなるという問題が生じる。このため、反応室２０外からウェハ裏面温度を測定することは容易ではない。
【００４２】
そこで、本実施の形態では、上述したように、非接触放射温度計４０のプローブ４１を反応室２０中に入れ、非接触放射温度計４０の変換部は反応室２０外に設置するようにしている。そして、プレートヒータ５にリフトピン用の貫通孔５ａとは別に、プローブ用の貫通孔５ｂを設け、さらには反応室２０の底板１ａにも貫通孔２５を設け、プローブ４１をプレートヒータ５と一緒に上下動するよう、プレートヒータ用エレベータ６０にプローブ４１の一端を固定してある。
【００４３】
プレートヒータ用エレベータ６０にプローブ４１の基端を固定して、非接触放射温度計４０のプローブ４１をプレートヒータ用エレベータ６０と一緒に昇降するようにすると、プローブ４１は、プレートヒータ５が基板搬入位置にあるときも（図１（ａ））、基板処理位置にあるときも（図１（ｂ））、常にプレートヒータ５に設けた貫通孔５ｂ内において同じ位置に保持することが可能である。したがって、プレートヒータ用エレベータ６０へのプローブ４１の取付け時に、プローブ４１の先端をプレートヒータ５に設けた貫通孔５ｂ内の適正な位置に設定しておけば、プロセス条件が変わって基板処理位置が変化した場合であっても、プレートヒータ５上に保持されるウェハ６と、プレートヒータ５に設けた貫通孔５ｂ内のプローブ４１の先端との間を常に一定の距離に保持することができる（Ｂ拡大図）。
【００４４】
したがって、本実施の形態によれば、処理条件に応じて基板処理位置が変わっても、非接触放射温度計４０の焦点位置を調整することなく、プレートヒータ用エレベータ６０を用いて基板処理位置でのウェハ６と非接触放射温度計４０のプローブ４１との距離を常に一定に保持することができるので、正しいウェハ６の温度を測定することができ、ウェハ温度制御の精度を向上できる。
【００４５】
また、非接触放射温度計４０を用いてウェハ６の温度を測定する場合に、プローブ４１を反応室２０外に設けると、ウェハ６と非接触放射温度計４０との距離を一定に保持することが容易ではないが、本実施の形態によれば、プローブ４１を反応室２０内に設けるので、ウェハ６と非接触放射温度計４０との距離を一定に保持することが容易となる。
【００４６】
また、ウェハ６と非接触放射温度計４０との距離が近くなるため、非接触放射温度計４０のプローブ４１の焦点の大きさを小さくすることができ、ウェハ温度を正確に測定できる。また、プレートヒータ５に設ける貫通孔５ｂは、ウェハ裏面観察用孔とは機能が異なり、その径も小さくで済むので、貫通孔５ｂに起因してプレートヒータ５からウェハ６が受ける熱の均一性が悪くなるという問題もない。
【００４７】
また、プレートヒータ用エレベータ６０と温度計移動手段との２つの移動手段を個別に設けると、構成が複雑になるが、本実施の形態によれば、温度計移動手段をプレートヒータ用エレベータ６０と兼用するようにしたので、構成の簡素化を図ることができる。
【００４８】
また、ウェハ温度をウェハ裏面から測定するので、非接触放射温度計４０は、ウェハ表面上で発生するプラズマから出される電磁波の影響を受けることがなく、ウェハの正確な温度測定ができる。
【００４９】
また、非接触放射温度計４０を用いてウェハ６の温度を測定する場合、ウェハ６がプレートヒータ５に保持されていない場合は、非接触放射温度計４０は測定対象を失うため、プレートヒータ５の温度を間接的にも測定することが困難になるという問題があるが、プレートヒータ５の表面近傍に非接触放射温度計４０とは別に熱電対を埋め込むか溶接するかして一体化したので、プレートヒータ５にウェハ６が保持されていないときであっても、プレートヒータ５の温度を測定することができる。
ウェハ６がプレートヒータ５に保持されていない場合にプレートヒータ５の温度を制御するときの一例として、プレートヒータ５の予備加熱がある。この場合、プレートヒータ５の温度は熱電対によって検出される。この熱電対の検出信号は制御手段８０に送られ、制御手段８０からプレートヒータ５に加えられる電圧が調整され、プレートヒータ５の温度がフィードバック制御される。
【００５０】
このように第１の実施の形態によれば、ウェハ温度を正確に測定でき、ウェハ温度のフィードバック制御を通して、装置の信頼性が向上し、装置を安定に稼働することができる。
【００５１】
ところで、上述した実施の形態では、リフトピン８が固定であって、プレートヒータ５の昇降により、固定のリフトピン８がプレートヒータ５に対して出没するタイプのものについて説明した。しかし、リフトピン８自体が移動するタイプのものがあり、そのタイプでは、リフトピン移動手段がプレートヒータ用エレベータ６０とは別個に設けられている。このタイプのものに本発明を適用しようとした場合、さらに非接触放射温度計のプローブを移動する温度計移動手段を別個に設けると、構造が複雑になるという問題が生じる。次に述べる第２の実施の形態は、そのようなリフトピン自体が移動するタイプにおいて、上述した問題を解消したものである。
【００５２】
［第２の実施の形態］
図４は第２の実施の形態のＭＭＴ装置の概略断面図を示し、（ａ）はウェハ６が基板搬入出位置にあるときの図、（ｂ）はウェハ６が基板処理位置にあるときの図である。なお、図４において、先に示した図１と同じ機能を有する部分には、同一符号を付す。
【００５３】
この実施の形態は、プレートヒータ用エレベータ６０とリフトピン用エレベータが別々の駆動機構として存在しているタイプの装置において、リフトピン用エレベータをプローブ用エレベータ７５（プローブ用昇降台で代表）に転用して、プローブ４１をプレートヒータ５と一緒に移動させるのではなく、独立して移動させるようにしたものである。非接触放射温度計４０のプローブ４１が、透明石英やサファイアといった高純度材料から構成されていることから、リフトピン８がプレートヒータ５とは独立して昇降し、ウェハ６を授受させるリフトピン機構を備えたタイプでは、プローブ４１をリフトピンと共用させることが可能である。
【００５４】
非接触放射温度計４０のプローブ４１はリフトピンと兼用されている。そして、反応室２０外へ出ているプローブ４１は、ヒータ用昇降台６１ではなく、専用に設けられたプローブ用エレベータ７５のプローブ用昇降台に、その下端が取り付けられて支持されるようになっている。プローブ４１は、プローブ用エレベータ７５によって、プレートヒータ５とは独立に昇降するようになっている。
【００５５】
また、プローブ４１は反応室２０の底板１ａ及びプレートヒータ５に設けられた貫通孔２５、５ｂ内に貫通して真空の反応室２０内に挿入され、底板１ａの貫通孔２５内から反応室２０外へ出るプローブ４１は、ベローズ３５によって包囲されて反応室２０の気密性が保持される。
【００５６】
図４（ａ）に示すように、基板搬入出時、プレートヒータ用エレベータ６０によってプレートヒータ５を下降させるが、その下降位置で、プローブ用エレベータ７５によってプローブ４１の先端がプレートヒータ５に設けた貫通孔５ｂ内を貫通して、プレートヒータ５の上に突き出るようにする（拡大図Ａ）。このプローブ４１の先端の位置がウェハ６が搬入出される基板搬入出位置となる。ウェハ６は、反応室２０の基板搬入出口２１を介して基板移載機構（図示せず）により反応室２０内に搬入され、プレートヒータ５の上に突き出たプローブ４１の先端上に搭載される。
【００５７】
図４（ｂ）に示すように、プレートヒータ５がプレートヒータ用エレベータ６０により基板処理位置まで上昇させるが、その上昇位置で、プローブ用エレベータ７５によってプローブ４１のプレートヒータ５に対する高さを下げ、プローブ４１の先端がプレートヒータ５の上面よりも下側に来るようにして、ウェハ６がプレートヒータ５上に保持されるようにする（拡大図Ｂ）。このときのプレートヒータ５の上面の位置がウェハ６を処理する基板処理位置となる。プローブ４１の先端は、図４（ａ）の拡大図Ａの場合と異なり、プレートヒータ５の貫通孔５ｂ内の適正位置に設定される。
【００５８】
第２の実施の形態によれば、非接触放射温度計４０のプローブ４１をリフトピンと兼用しているので、リフトピンが移動するタイプのものであっても、構造が複雑になならない。また、処理条件に応じて基板処理位置が変わっても、非接触放射温度計４０の焦点位置を調整することなく、プローブ用エレベータ７５を用いて基板処理位置でのウェハ６と非接触放射温度計４０のプローブ４１との距離を常に一定に保持することができるので、正しいウェハ６の温度を測定することができ、ウェハ温度制御の精度を向上できる。
【００５９】
ところで、非接触放射温度計４０のプローブ４１をリフトピンと兼用して使用する場合、固定リフトピンは不要であるが、実際の使用を考えると、固定リフトピンと非接触放射温度計のプローブの兼用は容易ではない。そこで、移動リフトピンの機構はそのままプローブ４１及びプローブ用エレベータ７５に転用し、これとは別に固定のリフトピン８を新規に設ける方が装置運用上好ましい。図４（ｂ）に示したリフトピン８は、そのような観点から固定のリフトピン８を追設した変形例を示したものである。
【００６０】
なお、第２の実施の形態では、プレートヒータ用エレベータ６０とは独立して動作するプローブ用エレベータ７５（リフトピン用エレベータ）を使用したが、同期装置などの既存の技術を適用して、プレートヒータ用エレベータ６０のみでプローブ４１を昇降させることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】第１の実施の形態におけるＭＭＴ装置の構成を示す概略縦断面図であり、（ａ）はプレートヒータが下降して基板が基板搬入位置にあるときの状態を示し、（ｂ）はプレートヒータが上昇して基板が基板処理位置にあるときの状態を示す。
【図２】第１の実施の形態における非接触放射温度計の要部構成図を示す。
【図３】実施の形態におけるシャワープレートの説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は要部斜視図を示す。
【図４】第２の実施の形態におけるＭＭＴ装置の構成を示す概略縦断面図であり、（ａ）はプレートヒータが下降して基板が基板搬入位置にあるときの状態を示し、（ｂ）はプレートヒータが上昇して基板が基板処理位置にあるときの状態を示す。
【符号の説明】
【００６２】
５    第一のヒータを有するプレートヒータ
６    ウェハ（基板）
２０    反応室
５０    ランプヒータ（第二のヒータ）
６０    プレートヒータ用エレベータ（プレートヒータ移動手段）
４０    非接触放射温度計
８０    制御手段
【図１】
2007088390.tif 000003
【図２】
2007088390.tif 000004
【図３】
2007088390.tif 000005
【図４】
2007088390.tif 000006