(57)【要約】【課題】基板を誘導加熱する際に、放射温度計を用いて正確な温度測定が可能な基板処理技術を提供する。【解決手段】複数の基板を収容して処理する反応管と、該反応管の内部に設けられ、複数の基板を加熱する積層された複数の被誘導加熱体と、前記複数の被誘導加熱体からの光を同時に集光する集光部を備え、該集光部が同時に集光した被誘導加熱体からの光に基づき、前記複数の被誘導加熱体の温度を測定する放射温度計と、前記反応管の外部に設けられ、前記放射温度計が測定した温度情報に基づき、前記被誘導加熱体を誘導加熱する誘導加熱体と、を有するように基板処理装置を構成する。【選択図】図７
2012054408.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基板を収容して処理する反応管と、
該反応管の内部に設けられ、複数の基板を加熱する積層された複数の被誘導加熱体と、
前記複数の被誘導加熱体からの光を同時に集光する集光部を備え、該集光部が同時に集光した被誘導加熱体からの光に基づき、前記複数の被誘導加熱体の温度を測定する放射温度計と、
前記反応管の外部に設けられ、前記放射温度計が測定した温度情報に基づき、前記被誘導加熱体を誘導加熱する誘導加熱体と、を有する基板処理装置。
【請求項２】
反応管内へ複数の基板を搬送する工程と、
前記反応管内へ複数の被誘導加熱体を搬送する工程と、
前記反応管の外部に設けられた誘導加熱体を用いて、前記反応管内にある複数の被誘導加熱体を誘導加熱することにより、前記複数の基板を加熱処理する工程と、
前記複数の被誘導加熱体からの光を同時に集光する工程と、
前記同時に集光した複数の被誘導加熱体からの光に基づき、前記複数の被誘導加熱体の温度を測定する工程と、を有する被処理基板の製造方法。
【請求項３】
反応管内へ複数の基板を搬送する工程と、
前記反応管内へ複数の被誘導加熱体を搬送する工程と、
前記反応管の外部に設けられた誘導加熱体を用いて、前記反応管内にある複数の被誘導加熱体を誘導加熱することにより、前記複数の基板を加熱する工程と、
前記誘導加熱された複数の被誘導加熱体からの光を同時に集光する工程と、
前記同時に集光した複数の被誘導加熱体からの光に基づき、複数の被誘導加熱体の温度を測定する工程と、
該測定した温度情報に基づき前記誘導加熱体を加熱制御する工程と、を有する基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子を含む集積回路が作り込まれる半導体ウェハ（以下、ウェハという。）等の基板を処理する基板処理装置や基板の製造方法に関し、特に、絶縁膜や金属膜および半導体膜等を成膜する縦型装置において、例えば、被誘導加熱体であるサセプタ上へ基板を載置し、該基板を載置したサセプタを、基板支持具としてのボートへ搭載し、誘導加熱によりサセプタ上の基板を加熱処理する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
誘導加熱を用い、反応管の温度を上げることなく、ウェハ等の処理対象物のみを加熱するコールドウォ−ル炉では、ホットウォ−ル炉で用いられるようなヒータ周囲の断熱材を用いないため、炉内の温度が場所により一定でなく、温度分布が偏在する。このため、ホットウォ−ル炉で用いられる熱電対（ＴＣ）により温度測定を行うと、測定場所により、数百度程度の温度差があり、処理対象物の温度を正確に測定できない。また、熱電対端部の輻射面積が小さいため、誘導加熱により赤熱した処理対象物からの輻射熱を受け難く、温度測定の応答性が悪く、処理対象物の温度状態をリアルタイムに出力することが困難である。
以上の事情から、誘導加熱を用いウェハ等の処理対象物を加熱する処理装置においては、放射温度計による温度測定が行われることが多い。
【０００３】
下記の特許文献１には、バッチ式縦形ホットウォール形熱処理装置において、プロセスチューブの側壁を貫通して放射温度計を処理室のボートに保持された上下のウェハ間に挿入して、温度を計測し、放射温度計からの計測温度でヒータをフィードバック制御する技術が開示されている。特許文献２には、バッチ式縦形ホットウォール形熱処理装置において、プロセスチューブを封止するキャップに、保持パイプと全反射面を有した導波棒とを備えたＬ字形状の放射温度計を挿通し、導波棒をボートに保持されたウェハ間に挿入して保持パイプで回動させることにより温度を計測し、放射温度計からの計測温度でヒータをフィードバック制御する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２０８５９１号公報
【特許文献２】特開２００８−１４７６５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
放射温度計による温度測定を行う場合、例えば、基板を載置する被誘導加熱体であるサセプタへ、放射温度計の測定ポイントを調整するが、加熱によりサセプタが熱膨張すると、測定ポイントがずれやすくなり、測定ポイントがずれると、正確な温度が測定できないという課題がある。
本発明の目的は、基板を誘導加熱する際に、放射温度計を用いて正確な温度測定が可能な基板処理技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するための、本発明に係る基板処理装置の代表的な構成は、次のとおりである。
複数の基板を収容して処理する反応管と、
該反応管の内部に設けられ、複数の基板を加熱する積層された複数の被誘導加熱体と、
前記複数の被誘導加熱体からの光を同時に集光する集光部を備え、該集光部が同時に集光した被誘導加熱体からの光に基づき、前記複数の被誘導加熱体の温度を測定する放射温度計と、
前記反応管の外部に設けられ、前記放射温度計が測定した温度情報に基づき、前記被誘導加熱体を誘導加熱する誘導加熱体と、を有する基板処理装置。
【０００７】
また、本発明に係る被処理基板の製造方法の代表的な構成は、次のとおりである。
反応管内へ複数の基板を搬送する工程と、
前記反応管内へ複数の被誘導加熱体を搬送する工程と、
前記反応管の外部に設けられた誘導加熱体を用いて、前記反応管内にある複数の被誘導加熱体を誘導加熱することにより、前記複数の基板を加熱処理する工程と、
前記複数の被誘導加熱体からの光を同時に集光する工程と、
前記同時に集光した複数の被誘導加熱体からの光に基づき、前記複数の被誘導加熱体の温度を測定する工程と、を有する被処理基板の製造方法。
【発明の効果】
【０００８】
上記の基板処理装置の構成又は被処理基板の製造方法の構成によれば、集光部により、複数の被誘導加熱体からの光を同時に集光することで、これら複数の被誘導加熱体がある領域を同時に監視することができるので、局所的に生じる突発的な温度変動に左右されることなく、上記複数の被誘導加熱体がある領域でのより正確な温度を測定することが可能となる。リアルタイムでのより正確な温度測定が可能となるので、応答速度を向上することができ、また、複数の基板をより正確な温度で処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例における基板処理装置の概略斜視図である。
【図２】本発明の実施例における処理炉の概略垂直断面図である。
【図３】本発明の実施例における処理炉の概略水平断面図である。
【図４】本発明の実施例におけるサセプタの凹部にウェハが収納されている状態を示す側面断面図である。
【図５】本発明の実施例におけるサセプタの平面図である。
【図６】本発明の実施例における、突き上げピンがサセプタ上でウェハを突き上げている状態を示す側面断面図である。
【図７】本発明の実施例における石英棒の概略配置図である。
【図８】本発明の実施例の第１変形例における石英棒の概略配置図である。
【図９】本発明の実施例の第２変形例におけるレンズの概略配置図である。
【図１０】本発明の実施例における、ウェハを凹部に収納したサセプタを複数、ボートの保持部で保持した状態を示す側面断面図である。
【図１１】本発明の実施例における、ウェハを凹部に収納したサセプタをボートの保持部で保持した状態を示す平面断面図である。
【図１２】本発明の実施例におけるボートの保持部に熱伝導緩和物質を設けた例を示す側面断面図である。
【図１３】第２変形例におけるレンズ焦点位置を示す模式図である。
【図１４】本発明の実施例における実験結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の実施例における基板処理装置を説明する。実施例における基板処理装置は、一例として、半導体装置（ＩＣ：Integrated Circuit）の製造方法における処理工程を実施する半導体製造装置として構成されている。以下の説明では、基板処理装置として、基板に酸化、拡散処理やＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）処理などを行うバッチ式縦型半導体製造装置（以下、単に処理装置という）を適用した場合について述べる。
【００１１】
図１に示されているように、シリコン等からなるウェハ（基板）２００を収納したウェハキャリアとしてのカセット１１０が使用されている処理装置１０１は、筐体１１１を備えている。筐体１１１の正面壁１１１ａの下方にはメンテナンス可能なように設けられた開口部としての正面メンテナンス口１０３が開設され、この正面メンテナンス口１０３を開閉する正面メンテナンス扉１０４が建て付けられている。メンテナンス扉１０４には、カセット搬入搬出口（基板収容器搬入搬出口）１１２が筐体１１１内外を連通するように開設されており、カセット搬入搬出口１１２はフロントシャッタ（基板収容器搬入搬出口開閉機構）１１３によって開閉されるようになっている。カセット搬入搬出口１１２の筐体１１１内側にはカセットステージ（基板収容器受渡し台）１１４が設置されている。カセット１１０はカセットステージ１１４上に工程内搬送装置（図示せず）によって搬入され、かつまた、カセットステージ１１４上から搬出されるようになっている。カセットステージ１１４は、工程内搬送装置によって、カセット１１０内のウェハ２００が垂直姿勢となり、カセット１１０のウェハ出し入れ口が上方向を向くように載置されるように構成されている。
【００１２】
筐体１１１内の前後方向の略中央下部には、カセット棚（基板収容器載置棚）１０５が設置されており、カセット棚１０５は複数段複数列にて複数個のカセット１１０を保管し、カセット１１０内のウェハ２００を出し入れする可能となるように配置されている。カセット棚１０５はスライドステージ（水平移動機構）１０６上に横行可能に設置されている。また、カセット棚１０５の上方にはバッファ棚（基板収容器保管棚）１０７が設置されており、カセット１１０を保管するように構成されている。
【００１３】
カセットステージ１１４とカセット棚１０５との間には、カセット搬送装置（基板収容器搬送装置）１１８が設置されている。カセット搬送装置１１８は、カセット１１０を保持したまま昇降可能なカセットエレベータ（基板収容器昇降機構）１１８ａと搬送機構としてのカセット搬送機構（基板収容器搬送機構）１１８ｂとで構成されており、カセットエレベータ１１８ａとカセット搬送機構１１８ｂとの連続動作により、カセットステージ１１４、カセット棚１０５、バッファ棚１０７との間で、カセット１１０を搬送するように構成されている。
【００１４】
カセット棚１０５の後方には、ウェハ移載機構（基板移載機構）１２５が設置されており、ウェハ移載機構１２５は、ウェハ２００を水平方向に回転ないし直動可能なウェハ移載装置（基板移載装置）１２５ａおよびウェハ移載装置１２５ａを昇降させるためのウェハ移載装置エレベータ（基板移載装置昇降機構）１２５ｂとで構成されている。図１に模式的に示されているように、ウェハ移載装置エレベータ１２５ｂは、筐体１１１左側端部に設置されている。これら、ウェハ移載装置エレベータ１２５ｂおよびウェハ移載装置１２５ａの連続動作により、ウェハ移載装置１２５ａのツイーザ（基板保持体）１２５ｃをウェハ２００の載置部として、図示しないサセプタ保持機構にあるサセプタ２１８に対して、ウェハ２００を装填（チャージング）および脱装（ディスチャージング）するように構成されている。
【００１５】
図４乃至図６に示すように、サセプタ２１８には、３箇所にピン孔２１８７が設けられている。サセプタ保持機構では、サセプタ２１８のピン孔２１８７に突き上げピン２１８５が挿入されて３箇所設けられている。
ウェハ２００の突き上げピン２１８５及び突き上げピン２１８５を昇降させる突き上げピン昇降機構２１８６が設けられており、ツイーザ１２５ｃとサセプタ２１８との間でウェハ２００を装填及び脱装するように構成されている。尚、好ましくは、突き上げた際にウェハ２００にダメージを与えることなく、かつ、ピン孔２１８７からの放熱を抑制するために、突き上げピン２１８５の先端は、フランジ状に形成されているほうが良い。
図示しないサセプタ移動機構は、サセプタ保持機構とボート２１７（サセプタ支持体）との間でサセプタ２１８を装填（チャージング）および脱装（ディスチャージング）するように構成されている。
【００１６】
図１に示されているように、バッファ棚１０７の後方には、清浄化した雰囲気であるクリーンエアを供給するよう供給ファン及び防塵フィルタで構成されたクリーンユニット１３４ａが設けられておりクリーンエアを筐体１１１の内部に流通させるように構成されている。また、ウェハ移載装置エレベータ１２５ｂ側と反対側である右側端部には、クリーンエアを供給するよう供給フアンおよび防塵フィルタで構成された図示しないクリーンユニットが設置されており、クリーンユニットから吹き出されたクリーンエアは、ウェハ移載装置１２５ａを流通した後に、図示しない排気装置に吸い込まれて、筐体１１１の外部に排気されるようになっている。
【００１７】
ウェハ移載装置（基板移載装置）１２５ａの後側には、大気圧未満の圧力（以下、負圧という。）を維持可能な機密性能を有する筐体（以下、耐圧筐体という。）１４０が設置されており、この耐圧筐体１４０によりボート２１７を収容可能な容積を有するロードロック方式の待機室であるロードロック室１４１が形成されている。
【００１８】
耐圧筐体１４０の正面壁１４０ａにはウェハ搬入搬出口（基板搬入搬出口）１４２が開設されており、ウェハ搬入搬出口１４２はゲートバルブ（基板搬入搬出口開閉機構）１４３によって開閉されるようになっている。耐圧筐体１４０の一対の側壁にはロードロック室１４１へ窒素ガス等の不活性ガスを給気するためのガス供給管１４４と、ロードロック室１４１を負圧に排気するための図示しない排気管とがそれぞれ接続されている。
【００１９】
ロードロック室１４１上方には、処理炉２０２が設けられている。処理炉２０２の下端部は炉口ゲートバルブ（炉口開閉機構）１４７により開閉されるように構成されている。
【００２０】
図１に模式的に示されているように、ロードロック室１４１にはボート２１７を昇降させるためのボートエレベータ（被誘導体支持体昇降機構）１１５が設置されている。ボートエレベータ１１５に連結された連結具としての図示しないアームには蓋体としてのシールキャップ２１９が水平に据え付けられており、シールキャップ２１９はボート２１７を垂直に支持し、処理炉２０２の下端部を閉塞可能なように構成されている。
【００２１】
被誘導体支持体としてのボート２１７は複数本の保持部材を備えており、複数枚（例えば、５０枚〜１００枚程度）のサセプタ２１８をその中心を揃えて垂直方向に整列させた状態で、それぞれ水平に保持するように構成されている。
【００２２】
次に、本発明の実施例の処理装置の動作について説明する。
図１に示されているように、カセット１１０がカセットステージ１１４に供給されるに先立って、カセット搬入搬出口１１２がフロントシャッタ１１３によって開放される。その後、カセット１１０はカセット搬入搬出口１１２から搬入され、カセットステージ１１４の上にウェハ２００が垂直姿勢であって、カセット１１０のウェハ出し入れ口が上方向を向くように載置される。
【００２３】
次に、カセット１１０は、カセット搬送装置１１８によって、カセットステージ１１４から救い上げられるとともに、カセット１１０内のウェハ２００が水平姿勢となり、カセット１１０のウェハ出し入れ口が筐体後方を向けるように、筐体後方に向かって縦方向に９０°回転させられる。引き続いて、カセット１１０は、カセット搬送装置１１８によって、カセット棚１０５ないしバッファ棚１０７の指定された棚位置へ自動的に搬送されて受け渡され、一時的に保管された後、カセット搬送装置１１８によってカセット棚１０５に移載されるか、もしくは直接カセット棚１０５に搬送される。
【００２４】
スライドステージ１０６はカセット棚１０５を水平移動させ、移載の対象となるカセット１１０をウェハ移載装置１２５ａに対峙する様に位置決めする。
【００２５】
ウェハ２００はカセット１１０からウェハ移載装置１２５ａのツイーザ１２５ｃによってウェハ出し入れ口を通じてピックアップされる。サセプタ保持機構では、突き上げピン昇降機構２１８６により突き上げピン２１８５が上昇される。続いてウェハ移載装置１２５ａにより、突き上げピン２１８５上にウェハ２００を載置される。
続いて突き上げピン昇降機構２１８６により、ウェハ２００が載置された突き上げピン２１８５を下降させ、ウェハ２００がサセプタ２１８上に載置される。
【００２６】
予め内部が大気圧状態とされていたロードロック室１４１のウェハ搬入搬出口１４２がゲートバルブ１４３の動作により開放されると、サセプタ移動機構により、サセプタ保持機構からサセプタ２１８を脱装し、ウェハ搬入搬出口１４２を通じてロードロック室１４１に搬入され、ボート２１７へサセプタ２１８が装填される。
ウェハ移載装置１２５ａはカセット１１０に戻り、次のウェハ２００をサセプタ保持機構に装填する。サセプタ移動機構は、サセプタ保持機構に戻り、次のウェハ２００が載置されたサセプタ２１８をボート２１７に装填する。
【００２７】
予め指定された枚数のサセプタ２１８がボート２１７に装填されると、ウェハ搬入搬出口１４２がゲートバルブ１４３によって閉じられ、ロードロック室１４１は排気管から真空引きされることにより、減圧される。ロードロック室１４１が処理炉２０２内の圧力と同圧に減圧されると、処理炉２０２の下端部が炉口ゲートバルブ１４７によって開放される。続いて、シールキャップ２１９がボートエレベータ１１５によって上昇されて、シールキャップ２１９に支持されたボート２１７が処理炉２０２内へ搬入（ローディング）されて行く。
【００２８】
ローディング後は、処理炉２０２にてウェハ２００に任意の処理が実施される。処理後は、ボートエレベータ１１５によりボート２１７が引き出され更に、ロードロック室１４０内部を大気圧に復圧させた後にゲートバルブ１４３が開かれる。その後は、概上述の逆の手順で、ウェハ２００およびカセット１１０は筐体１１１の外部へ払出される。
【００２９】
次に、本発明の実施例の基板処理装置の処理炉２０２について説明する。
図２は本発明の実施例で用いられる基板処理装置の処理炉２０２及び処理炉周辺の概略構成図であり、縦断面図として示されている。また、図３は本発明の実施例で用いられる基板処理装置の処理炉２０２の概略構成図であり、水平断面図として示されている。
【００３０】
図２及び図３に示されるように、処理炉２０２は高周波電流を印加可能に構成されている誘導加熱装置２０６を有する。
誘導加熱装置２０６は円筒状に形成されており、誘導加熱部としてのＲＦコイル２０６１と壁体２０６２と冷却壁２０６３とで構成されている。ＲＦコイル２０６１は図示しない高周波電源に接続されている。
壁体２０６２は、ステンレス材等の金属製であって、円筒形状であり、内壁側にＲＦコイル２０６１が設けられている。ＲＦコイル２０６１は、図示しないコイル支持部にて支持される。コイル支持部は、ＲＦコイル２０６１と壁体２０６２との間に半径方向において所定の隙間を持って、壁体２０６２に支持される。
壁体２０６２の外壁側には、該壁体２０６２と同心円状に冷却壁２０６３が設けられている。壁体２０６２の上端には、その中央に開口部２０６６が形成されている。開口部２０６６の下流側には、ダクトが接続されており、該ダクトの下流側には冷却装置としてのラジエータ２０６４、排気装置としてのブロア２０６５が接続されている。
冷却壁２０６３には、内部に冷却媒体として、例えば、冷却水が流通可能なように冷却壁２０６３のほぼ全域に冷却媒体流路が形成されている。冷却壁２０６３には、図示しない冷却媒体を供給する冷却媒体供給部と冷却媒体を排気する冷却媒体排気部とが接続されている。冷却媒体供給部から冷却媒体流路に冷却媒体を供給し、冷却媒体排気部から排気することで冷却壁２０６３が冷却され、熱伝導により、壁体２０６２及び壁体２０６２の内部が冷却される。
【００３１】
ＲＦコイル２０６１の内側には、誘導加熱装置２０６と同心円状に反応容器を構成する反応管としてのアウターチューブ２０５が設けられている。アウターチューブ２０５は、耐熱材料としての石英（ＳｉＯ２）材で構成されており、上端が閉塞し下端が開口した外形が円筒状に形成されている。アウターチューブ２０５の内側には、インナーチューブ２０４が設けられている。
インナーチューブ２０４は、耐熱材料としての石英（ＳｉＯ２）材で構成されており、上端が閉塞し下端が開口するとともに側面に開口部２０４ａを有し、外形が円筒状に形成されている。開口部２０４ａは、後述するガスノズル２３２ａに対応する位置に、鉛直方向に縦長のスリット形状で設けられている。ガスノズル２３２ａが複数本の場合は、開口部２０４ａをガスノズル２３２ａの数に合わせて複数設けてもよいし、複数本のガスノズル２３２ａに対応できる幅の広い縦長のスリットとしてもよい。
インナーチューブ２０４の内側には、処理室２０１が形成されている。処理室２０１には、基板としてのウェハ２００を導電材料としてのサセプタ２１８に搭載し、該ウェハ２００を搭載したサセプタ２１８を、ボート２１７によって、水平姿勢で垂直方向に多段に整列した状態で収納可能に構成されている。 
【００３２】
アウターチューブ２０５の下方には、アウターチューブ２０５と同心円状にマニホールド２０９が配設されている。マニホールド２０９は、例えば、石英（ＳｉＯ２）若しくはステンレス等からなり、上端及び下端が開口した円筒形状に形成されている。このマニホールド２０９は、アウターチューブ２０５とインナーチューブ２０４を支持するように設けられている。なお、マニホールド２０９とアウターチューブ２０５との間には、シール部材としてのＯリング３０９が設けられている。このマニホールド２０９が図示しない保持体に支持されることにより、アウターチューブ２０５は垂直に据え付けられた状態となっている。このようにアウターチューブ２０５とマニホールド２０９により反応容器が形成される。
尚、マニホールド２０９は、特にアウターチューブ２０５と別体で設ける場合に限らず、アウターチューブ２０５と一体として、個別にマニホールド２０９を設けないようにしても良い。
【００３３】
マニホールド２０９の外側壁には、ガス供給管２３２とガス排気管２３１が設けられている。ガス供給管２３２は、アウターチューブ２０５とインナーチューブ２０４の間の空間に連通するよう設けられている。ガス排気管２３１は、インナーチューブ２０４の内側の空間に連通するよう設けられている。したがって、ガス供給管２３２から供給されたガスは、アウターチューブ２０５とインナーチューブ２０４の間の空間を通り、インナーチューブ２０４の側面の開口部２０４ａから、インナーチューブ２０４内に入り、インナーチューブ２０４下端の開口から、ガス排気管２３１に抜けるようになっている。
【００３４】
ガス供給管２３２には、ガスノズル２３２ａが連通しており、ガスノズル２３２ａは、アウターチューブ２０５とインナーチューブ２０４の間の空間に、鉛直方向に立設されている。ガスノズル２３２ａは、１本あるいは複数本で構成される。ガスノズル２３２ａには、インナーチューブ２０４の側に、ガス供給孔２３２ｂが複数設けられている。好ましくは、ガス供給口２３２ｂは、ボート２１７に載置される複数のウェハ２００それぞれに均一にガスを供給可能なように、それぞれのウェハ２００上にある間隙にウェハ２００の上面の高さから所定の高さの位置にそれぞれ設けると良い。
【００３５】
ガス供給管２３２は、上流側で３つに分かれており、バルブ１７７、１７８、１７９とガス流量制御装置としてのＭＦＣ１８３、１８４、１８５を介して第１のガス供給源１８０、第２のガス供給源１８１、第３のガス供給源１８２にそれぞれ接続されている。ＭＦＣ１８３、１８４、１８５及びバルブ１７７、１７８、１７９には、ガス流量制御部２３５が電気的に接続されており、供給するガスの流量が所望の流量となるよう所望のタイミングにて制御するように構成されている。
ガス排気管２３１の下流側には、図示しない圧力検出器としての圧力センサ及び圧力調整器としてのＡＰＣバルブ２４２を介して真空ポンプ等の真空排気装置２４６が接続されている。
圧力センサ及びＡＰＣバルブ２４２には、圧力制御部２３６が電気的に接続されており、圧力制御部２３６は、圧力センサにより検出された圧力に基づいてＡＰＣバルブ２４２の開度を調節することにより、処理室２０１内の圧力が所望の圧力となるよう所望のタイミングにて制御するよう構成されている。
【００３６】
マニホールド２０９の下方には、マニホールド２０９の下端開口を気密に閉塞するための炉口蓋体として前記シールキャップ２１９が設けられている。シールキャップ２１９は、例えばステンレス等の金属で構成されており、円盤状に形成されている。シールキャップ２１９の上面には、マニホールド２０９の下端と当接するシール部材としてのＯリング３０１が設けられている。
シールキャップ２１９には、回転機構２５４が設けられている。
回転機構２５４の回転軸２５５はシールキャップ２１９を貫通して前記ボート２１７に接続されており、ボート２１７を回転させることでウェハ２００を回転させるように構成されている。
シールキャップ２１９は、処理炉２０２の外側に設けられた昇降機構としての後述する昇降モータ２４８によって垂直方向に昇降されるように構成されており、これによりボート２１７を処理室２０１に対し搬入搬出することが可能となっている。
回転機構２５４及び昇降モータ２４８には、駆動制御部２３７が電気的に接続されており、所望の動作をするよう所望のタイミングにて制御するよう構成されている。
【００３７】
誘導加熱装置２０６には、螺旋状に形成されたＲＦコイル２０６１が上下複数の領域（ゾーン）に分割されて設けられている。例えば、図２に示されているように下方側のゾーンから、ＲＦコイル２０６１Ｌ、ＲＦコイル２０６１ＣＬ、ＲＦコイル２０６１Ｃ、ＲＦコイル２０６１ＣＵ、ＲＦコイル２０６１Ｕというように５つのゾーンに区分けして設けられている。それぞれのＲＦコイル２０６１は独立して制御可能に構成されている。
【００３８】
ブロア２０６５には、温度制御部２３８が電気的に接続されている。
温度制御部２３８は、予め設定された操作レシピに従って、ブロア２０６５の動作を制御するように構成されている。ブロア２０６５が動作することにより、壁体２０６２とアウターチューブ２０５との間隙にある雰囲気を開口部２０６６から排出する。開口部２０６６から排出後、ラジエータ２０６４を通して冷却し、ブロア２０６５の下流側で図示しない設備に排出される。すなわち、ブロア２０６５が動作することにより、誘導加熱装置２０６、アウターチューブ２０５を冷却することができる。
【００３９】
冷却壁２０６３に接続されている冷却媒体供給部と冷却媒体排気部は、冷却壁２０６３への冷却媒体の流量を所望の冷却具合となるように所定のタイミングにてコントローラ２４０にて制御されるように構成されている。尚、冷却壁２０６３を設けたほうが、処理炉２０２外部への放熱を抑制しやすくなり、アウターチューブ２０５がより一層冷却しやすくなるため、より好ましいが、ブロア２０６５の冷却による冷却具合が、所望の冷却具合として制御可能であれば、冷却壁２０６３は設けなくても良い。
【００４０】
壁体２０６２の上端には、開口部２０６６とは別に、爆発放散口と、この爆発放散口を開閉する爆発放散口開閉装置２０６７とが設けられている。
壁体２０６２内で水素ガスと酸素ガスとが混合、発火し、爆発が生じた際、壁体２０６２に所定の圧力が加わることになるため、比較的強度の弱い箇所、例えば、壁体２０６２を形成するボルトやネジ、パネル等が破壊、飛散することになり、被害が増大してしまう。この被害を最小限に留めるべく、爆発放散口開閉装置２０６７は、壁体２０６２内で爆発が生じた際の所定の圧力以上で、爆発放散口を開き、該圧力を放散するように構成されている。
【００４１】
図７に示すように、マニホールド２０９の外側に、処理室２０１内の温度を検出する温度検出体としての放射温度計２６３が設けられ、放射温度計２６３の集光部３０１が、アウターチューブ２０５とインナーチューブ２０４の間の空間に、鉛直方向に立設されている。集光部３０１は、石英製の円柱ないし角柱形状の棒であり、該石英棒の集光側端面３０１ａは、平坦であり焦点を有さず、鉛直方向に広がる面であり、水平方向に向いている。
図７の例では、集光部３０１を構成する導光用の石英棒は、マニホールド２０９の外部から水平方向に延伸してマニホールド２０９を貫通し、マニホールド２０９の内側で垂直方向に立ち上がり、石英棒の先端付近で水平方向に屈曲している。石英棒の端面３０１ａが鉛直方向に平坦な面であることにより、石英棒の端面３０１ａに入射する光は、図７に示す矢印３０１ｂのように、約４０度の円錐状の光軸の範囲内に限られる。矢印３０１ｂの光軸の範囲内の光は、端面３０１ａで反射されることなく取り込まれるが、矢印３０１ｂの光軸の範囲外の光は、端面３０１ａで全反射される。
したがって、複数の被誘導加熱体２１８からの光を同時に集光することで、これら複数の被誘導加熱体２１８がある領域を同時に監視することができるので、局所的に生じる突発的な温度変動に左右されることなく、上記複数の被誘導加熱体２１８がある領域での正確な温度を測定することが可能となる。リアルタイムでの正確な温度測定が可能となるので、応答速度を向上することができ、また、複数の基板を正確な温度で処理することができる。
【００４２】
また、集光部３０１が、前記反応管２０５の内側であって前記反応管２０５内の複数枚の被誘導加熱体２１８の周縁側方に配置されているので、より被誘導加熱体２１８の近傍で測定することができる。集光部３０１は、被誘導加熱体２１８との間の距離が大きくなればなるほど、その間の雰囲気等に影響を受けやすくなるが、距離が短い分この影響を受けにくくすることができ、より正確な温度を測定することが可能となる。
【００４３】
また、複数の被誘導加熱体２１８は、被誘導体支持体であるボート２１７により保持されているが、被誘導体支持体２１７が熱膨張し、測定ポイントがずれたとしても、複数の被誘導加熱体２１８からの光を同時に集光することで、これら複数の被誘導加熱体２１８がある領域の正確な温度を測定することが可能となる。例えば、炭化珪素（ＳｉＣ）の場合は、線膨張係数が約５×１０−３（／Ｋ）、サセプタ２１８を支持するボート２１７のボート長１０００ｍｍ、加熱温度１０００℃では、５ｍｍずれることになる。
【００４４】
また、図７の例において、放射温度計３０１は、集光する光の波長が、１μｍ以上２μｍ以下の範囲であるとともに、３５０℃以上１６００℃以下の温度範囲で測定可能に構成されている。したがって、上記の温度範囲におけるピーク波長を捉えることができ、正確に温度を測定することができる。また、例えば、反応管２０５が透明石英製であった場合は、反応管２０５の側方から該反応管の壁面を透過する光を正確に測定することが可能となる。
【００４５】
また、集光部３０１の表面には、予め、反応管２０５内で基板に成膜処理される膜と同じ膜か、若しくはそれ以上の放射率を持つ膜が形成されるように構成することもできる。
反応管２０５内で基板に成膜処理する際には、反応管２０５内にある集光部３０１の表面にも、基板に成膜される膜と同じ膜が成膜され、集光される光量が極端に変化（減少）し、放射温度計２６３の補正が必要となる。しかし、上記構成によれば、予め集光部３０１の表面に、基板に処理される膜と同じ膜か若しくはそれ以上の放射率を持つ膜を形成するので、集光部３０１の放射率の減少が抑制され、基板に成膜処理する際に、集光部３０１の表面に基板に成膜される膜と同じ膜が成膜された場合にも、集光部３０１で集光される光量が変化することを抑制することができる。
【００４６】
誘導加熱装置２０６及び放射温度計２６３には、温度制御部２３８が電気的に接続されており、放射温度計２６３により検出された温度情報に基づき、誘導加熱装置２０６への通電具合を調節することにより、処理室２０１内の温度が所望の温度分布となるよう所望のタイミングにて制御するように構成されている。
【００４７】
次に、図７の例を変形した第１の変形例を、図８を用いて説明する。図８において、放射温度計２６３と集光部３０２は、反応管２０５の外部に設置されている。放射温度計２６３と集光部３０２の設置態様以外は、図７の例と同様である。図７の例と同様に、集光部３０２は、石英製の円柱ないし角柱形状の棒であり、該石英棒の端面３０２ａは、平坦であり、鉛直方向に広がる面であり、水平方向を向いている。
図８に示す第１変形例では、集光部３０２を構成する石英棒は、誘導加熱装置２０６の壁体２０６２を貫通して水平方向に延伸し、壁体２０６２と反応管２０５の間に、石英棒の端面３０２ａを位置させている。石英棒の端面３０２ａが鉛直方向に平坦な面であることにより、図７の例と同様に、複数の被誘導加熱体２１８からの光を同時に集光することで、これら複数の被誘導加熱体２１８がある領域を同時に監視することができるので、局所的に生じる突発的な温度変動に左右されることなく、上記複数の被誘導加熱体２１８がある領域での正確な温度を測定することが可能となる。リアルタイムでの正確な温度測定が可能となるので、応答速度を向上することができ、また、複数の基板を正確な温度で処理することができる。
【００４８】
図８に示す第１変形例の構成によれば、集光部３０２が反応管２０５の外側であって前記反応管２０５内の複数の被誘導加熱体２１８の周縁側方に配置されているので、反応管２０５内の雰囲気に集光部３０２が晒されることなく、前記反応管２０５の壁体を透過した前記複数の被誘導加熱体２１８からの光を集光することができる。
【００４９】
また、図８に示す第１変形例では、被誘導加熱体２１８から集光部３０２への入射光線が、誘導加熱体であるＲＦコイル２０６１により遮られないように、集光部３０２が配置されている。このように、被誘導加熱体２１８から集光部３０２への入射光線が、コイル状の誘導加熱体２０６１により遮られないように、集光部３０２が配置されているので、複数の被誘導加熱体２１８からの光を確実に同時に集光することができる。
【００５０】
次に、図７の例を変形した第２の変形例を、図９を用いて説明する。図９において、放射温度計２６３と集光部３０３は、反応管２０５の外部に設置されている。放射温度計２６３と集光部３０３の設置態様以外は、図７の例と同様である。
図９に示す第２変形例では、集光部３０３は、広角で光を集光できるレンズにより構成される。広角で光を集光することにより、図７の例と同様に、複数の被誘導加熱体２１８からの光を同時に集光することができ、これら複数の被誘導加熱体２１８がある領域を同時に監視することができるので、局所的に生じる突発的な温度変動に左右されることなく、上記複数の被誘導加熱体２１８がある領域での正確な温度を測定することが可能となる。リアルタイムでの正確な温度測定が可能となるので、応答速度を向上することができ、また、複数の基板を正確な温度で処理することができる。
【００５１】
図９に示す第２変形例では、図１３に模式的に示すように、集光部３０３の焦点位置３０３ａが、反応管２０５と集光部３０３の間の位置である。このようにすると、集光部３０３の焦点位置が、反応管２０５と集光部３０３の間の位置であるので、反応管２０５の内側においては焦点が広がり、より広範囲の光を集光することができる。より広範囲の光を集光することにより、より多くの被誘導加熱体２１８からの光を同時に集光することができ、被誘導加熱体２１８の正確な温度を測定することが可能となる。図１３では、インナーチューブ２０４やマニホールド２０９等は省略している。
【００５２】
あるいは、図９に示す第２変形例では、図１３に模式的に示すように、集光部３０３の焦点位置３０３ｂが、反応管２０５の径方向において、集光部３０３が配置された側とは反対側の位置である。このようにすると、集光部３０３の焦点位置が、反応管２０５の径方向において、集光部３０３が配置された側とは反対側の位置であるので、広範囲の光を集光することができる。広範囲の光を集光することにより、被誘導加熱体２１８の正確な温度を測定することが可能となる。
【００５３】
図９に示す第２変形例の構成によれば、集光部３０３が反応管２０５の外側であって前記反応管２０５内の複数の被誘導加熱体２１８の周縁側方に配置されているので、反応管内の雰囲気に集光部３０３が晒されることなく、前記反応管２０５の壁体を透過した前記複数の被誘導加熱体２１８からの光を集光することができる。
【００５４】
また、上記の図７〜図９の例において、コントローラ２４０は、放射温度計２６３の測定結果に対し、プランクの法則に基づき被誘導加熱体２１８の放射率を補正し、該補正結果を用いて、測定対象物の正確な温度を得て、前記誘導加熱体２１８を制御するものである。放射率の補正値は、予め、実験等を行って求めておき、コントローラ２４０の記憶部に記憶しておく。
集光部であるレンズの測定ポイント（焦点）を被誘導加熱体に合わせない場合や、集光部として端面が平坦な石英棒を用いる場合、放射温度計の制御部に入力されるエネルギー量は、測定対象物の放射率、石英等の光を透過する物体による損失分、レンズの焦点位置等により、理想的な設置環境で測定された結果より小さくなるが、プランクの法則に基づき放射率を補正し、正確な温度を得ることができる。
【００５５】
具体的には、以下のように求めると良い。
基板を処理するのに先立って、処理室２０１内の被誘導加熱体２１８の周縁部に熱電対を接触させるように設置し、この熱電対が検出する温度が安定したときの被誘導加熱体２１８の周縁部の熱電対の検出温度と、同じ被誘導加熱体２１８の温度を検出するように設置された放射温度計２６３の検出温度とを求め、熱電対の検出温度と放射温度計２６３の検出温度とをプランクの法則式（１）に代入して、補正放射率、つまり、被誘導加熱体２１８の正しい放射率を求める。
Ｌｂ（λ，Ｔ）＝Ｃ１・λ−５・［ｅｘｐ（Ｃ２／λＴ）−１］−１・・・（１）
ここで、Ｃ１は放射の第１定数であり、Ｃ１＝１．１９１１×１０８（Ｗ・μｍ４ｍ−２ｓｒ−１）、Ｃ２は放射の第２定数であり、Ｃ２＝１．４３８８×１０４（μｍ・Ｋ）、λは波長（単位：μｍ）である。
なお、熱電対が検出する温度が安定したときの温度は、熱電対の耐熱温度未満であれば、何度に設定しても良いが、好ましくは、基板を処理する際の温度（処理温度）にて設定すると、より正確な補正値を求めることができる。
【００５６】
基板を処理する際には、処理室２０１内の被誘導体２１８の周縁部に設置した熱電対を取り外し、上記求めた補正放射率を放射温度計２６３に設定し、基板を処理する際の放射温度計２６３が検出した温度により、被誘導加熱体２１８の正確な温度を求めることができる。
【００５７】
なお、波長（λ）については、全波長領域で算出したほうがより高い精度で、仮想温度値を求めることができるが、算出式が複雑になるため制御の際の妨げになるので、特に、エネルギーＬｂ（λ、Ｔ）がピークとなる波長のみを使用して算出すると良い。
例えば、処理室２０１内の被誘導加熱体２１８の周縁部に熱電対を接触させるように設置し、この熱電対が検出する温度が安定したときの被誘導加熱体２１８の周縁部の熱電対の検出温度が５７７．２℃だったとし、この時の放射温度計２６３の設定放射率が１９％だったとする。被誘導加熱体２１８の特性から、エネルギーＬｂ（λ、Ｔ）がピークをとる波長（λ）として０．９μｍを用いる。また、このときの熱電対が検出した温度が６４８．６℃だったとする。これらの値を（１）式に代入し、求める補正放射率をＸとすると、熱電対の検出温度から求めたエネルギーは、以下の式（２）となり、放射温度計２６３の検出温度から求めたエネルギーは、以下の式（３）のようになる。
Ｌｂ（λ，Ｔ）＝Ｃ１・λ−５・［ｅｘｐ（Ｃ２／λＴ２）−１］−１・・・（２）
ここで、Ｔ２＝５７７．２＋２７３である。
Ｌｂ（λ，Ｔ）＝（Ｘ／１９）・Ｃ１・λ−５・［ｅｘｐ（Ｃ２／λＴ３）−１］−１・・・（３）
ここで、Ｔ３＝６４８．６＋２７３である。
式（２）、（３）のエネルギーは等しいので、Ｘ＝４．４３が求まる。
【００５８】
基板を処理する際には、処理室２０１内の被誘導体２１８の周縁部に設置した熱電対を取り外し、上記求めた補正放射率４．４３％を放射温度計２６３に設定し、基板を処理する際の放射温度計２６３が検出した温度により、被誘導加熱体２１８の正確な温度を求めることができる。
このように、プランクの法則に基づき放射率を補正し、正確な温度を得るので、誘導加熱体をより正確に制御することができる。
【００５９】
図１４は、放射率を補正した実験結果を示す図である。図１４において、縦軸は温度（℃）、横軸は誘導加熱電力（ＲＦパワー）の相対値（％）である。１４は、熱電対をサセプタ周縁部に直付けして温度測定した結果であり、正確な温度を示している。１５ａは、集光部にレンズを用いて温度測定した結果であり、放射率が補正前の１９％である場合の温度データである。１５ｂは、１５ａの場合の放射率を補正したもので、放射率が補正後の１１．７％である場合の温度データである。１６ａは、集光部に石英棒を用いて温度測定した結果であり、放射率が補正前の１９％である場合の温度データである。１６ｂは、１６ａの場合の放射率を補正したもので、放射率が補正後の４．７％である場合の温度データである。
図１４に示されるように、集光部にレンズを用いて温度測定し放射率を補正した場合の温度データ１５ｂと、集光部に石英棒を用いて温度測定し放射率を補正した場合の温度データ１６ｂは、熱電対をサセプタ周縁部に直付けして温度測定した温度データ１４とほぼ一致している。このように、プランクの法則に基づき放射率を補正することで、正確な温度を得ることができる。
【００６０】
なお、上記の図７〜図９の例では、放射温度計２６３は１箇所に設置されているが、好ましくは、複数箇所に設置するのがよい。複数箇所に設置すると、温度制御性を向上させることができる。
【００６１】
次に、ボート２１７とサセプタ２１８の構成について説明する。
被誘導体支持体としてのボート２１７は、円板状の底板、円板状の天板、底板と天板とを連結する石英製の３本乃至４本の支柱を備えている。図１０及び図１１に示すように、支柱２１７１それぞれには、基板を支持する支持体としてのサセプタ２１８を支持する保持部２１７１ａが支柱２１７１それぞれからボート２１７の中心軸側に向けて突き出されて形成されている。
【００６２】
図１０及び図１１に示すように、支持体としてのサセプタ２１８は、ウェハ２００より大径の円板状に形成されており、サセプタ２１８の周縁部２１８ｂと、円板の主面に形成された凹部２１８ａから構成されている。凹部２１８ａは、ウェハ２００の直径より若干大きい直径で形成されている。凹部２１８ａは、ウェハ２００の裏面の少なくとも周縁部が密着可能なように形成されている。ウェハ２００は、凹部２１８ａに収納されることにより、サセプタ２１８をボート２１７に複数段保持した際に、上下隣接するサセプタ２１８間の距離を小さくすることができる。
【００６３】
特にアウターチューブ２０５とボート２１７との間の低温領域の熱影響により、前記上下隣接するサセプタ２１８間の間隙における温度が、サセプタ２１８から遠ざかるに従って下がってしまうが、凹部２１８ａに収納されるように構成することで、前記上下隣接するサセプタ２１８間の距離を小さくすることができ、前記上下隣接するサセプタ２１８間に流通するガスを実質的に均一に効率良く加熱することができ、ウェハ２００上に生成される膜厚・膜質の均一性を向上させることができる。
尚、サセプタ２１８は、ウェハ２００を周方向において均一に加熱しやすいため、円板状で形成されたほうがより好ましいが、主面が楕円で形成された板状であっても主面が多角形で形成された板状であっても、本実施例に適用可能である。
【００６４】
サセプタ２１８は、支柱２１７１それぞれの保持部２１７１ａに保持されることで、それぞれが水平に保持されている。
サセプタ２１８は、支柱２１７１とは独立して設けられており、取り付け、取り外しが可能となっている。サセプタ２１８の材質は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）で表面が被覆された導電性材料（カーボンやカーボングラファイト）から作製されている。
【００６５】
図２に示すように、ボート２１７の下部には、例えば耐熱性材料としての石英（ＳｉＯ２）で構成される円筒形状をした断熱部材としての断熱筒２１６が配置されており、誘導加熱装置２０６からの熱がマニホールド２０９側に伝わりにくくなるよう構成されている。尚、断熱筒２１６は、ボート２１７と別体として設けずに、ボート２１７と一体として設けても良いし、断熱筒２１６に代えて、ボート２１７における下方に複数枚の断熱板を設けるようにしても良い。
【００６６】
さらに、ボート２１７について、詳述する。
ボート２１７は、処理室２０１内でのウェハ２００上への成膜処理時における膜中への不純物の混入を抑制するために、高純度で汚染物を放出しない材料であることが好ましい。また、熱伝導率の高い材料を用いた場合、ボート２１７下部にある石英製の断熱筒２１６を熱劣化させてしまうため、熱伝導率の低い材料であることが好ましい。さらに、サセプタ２１８に載置されるウェハ２００へのボート２１７からの熱影響は抑制したほうがいいので、誘導加熱装置２０６により誘導加熱されない材料であることが好ましい。これらの条件を満足する石英材を選定することが考えられる。しかし、単に石英材を用いる場合、サセプタ２１８の温度を１1００℃〜１２００℃に維持してウェハ２００に処理を行うプロセスを実施する際には、ボート２１７、特に保持部２１７１ａが直接サセプタ２１８からの熱伝導を受け、熱劣化してしまうという問題がある。そこで、石英製のボート２１７とする場合、好ましくは、図１２に示すように保持部２１７１ａに熱伝導性の低い熱伝導緩和物質２１７１Ｚを設けると良い。熱伝導緩和物質としては、窒化珪素質焼結体等が考えられる。また、好ましくは、熱伝導緩和物資を少なくともサセプタ２１８との接触面に設けると良い。
尚、ボート２１７は、保持部２１７１ａそれぞれにサセプタ２１８を一つずつ設置し、サセプタ２１８にウェハ２００を一つずつ設置することにより、５０枚〜１００枚のサセプタ２１８、ウェハ２００を装填できるようになっている。
【００６７】
この処理炉２０２の構成において、第１の処理ガスは、第１のガス供給源１８０から供給され、ＭＦＣ１８３でその流量が調節された後、バルブ１７７を介して、ガス供給管２３２を経て、処理室２０１内に導入される。第２の処理ガスは、第２のガス供給源１８１から供給され、ＭＦＣ１８４でその流量が調節された後、バルブ１７８を介して、ガス供給管２３２を経て、処理室２０１内に導入される。第３の処理ガスは、第３のガス供給源１８２から供給され、ＭＦＣ１８５でその流量が調節された後、バルブ１７９を介して、ガス供給管２３２を経て、処理室２０１内に導入される。処理室２０１内のガスは、ガス排気管２３１を経て、真空ポンプ２４６に至り、排気される。
【００６８】
次に、本発明で用いる基板処理装置の処理炉周辺の構成について説明する。
予備室としてのロードロック室１４０の外面に下基板２４５が設けられる。下基板２４５には昇降台２４９と嵌合するガイドシャフト２６４及び昇降台２４９と螺合するボール螺子２４４が設けられる。下基板２４５に立設したガイドシャフト２６４及びボール螺子２４４の上端に上基板２４７が設けられる。ボール螺子２４４は上基板２４７に設けられた昇降モータ２４８により回転される。ボール螺子２４４が回転することにより昇降台２４９が昇降するように構成されている。
【００６９】
昇降台２４９には中空の昇降シャフト２５０が垂設され、昇降台２４９と昇降シャフト２５０の連結部は気密となっている。昇降シャフト２５０は昇降台２４９と共に昇降するようになっている。昇降シャフト２５０はロードロック室１４０の天板２５１を遊貫する。昇降シャフト２５０が貫通する天板２５１の貫通穴は昇降シャフト２５０に対して接触することがない様充分な余裕がある。ロードロック室１４０と昇降台２４９との間には昇降シャフト２５０の周囲を覆うように伸縮性を有する中空伸縮体としてのベローズ２６５がロードロック室１４０を気密に保つために設けられる。ベローズ２６５は昇降台２４９の昇降量に対応できる充分な伸縮量を有し、ベローズ２６５の内径は昇降シャフト２５０の外形に比べ充分に大きくベローズ２６５の伸縮で接触することがないように構成されている。
【００７０】
昇降シャフト２５０の下端には昇降基板２５２が水平に固着される。昇降基板２５２の下面にはＯリング等のシール部材を介して駆動部カバー２５３が気密に取付けられる。昇降基板２５２と駆動部カバー２５３とで駆動部収納ケース２５６が構成されている。この構成により、駆動部収納ケース２５６内部はロードロック室１４０内の雰囲気と隔離される。
【００７１】
また、駆動部収納ケース２５６の内部にはボート２１７の回転機構２５４が設けられ、回転機構２５４の周辺は、冷却機構２５７により、冷却される。
【００７２】
電力供給ケーブル２５８が昇降シャフト２５０の上端から昇降シャフト２５０の中空部を通って回転機構２５４に導かれて接続されている。又、冷却機構２５７、シールキャップ２１９には冷却流路２５９が形成されており、冷却流路２５９には冷却水を供給する冷却水配管２６０が接続され、昇降シャフト２５０の上端から昇降シャフト２５０の中空部を通っている。
【００７３】
昇降モータ２４８が駆動され、ボール螺子２４４が回転することで昇降台２４９及び昇降シャフト２５０を介して駆動部収納ケース２５６を昇降させる。
【００７４】
駆動部収納ケース２５６が上昇することにより、昇降基板２５２に気密に設けられるシールキャップ２１９が処理炉２０２の開口部である炉口１６１を閉塞し、ウェハ処理が可能な状態となる。駆動部収納ケース２５６が下降することにより、シールキャップ２１９とともにボート２１７が降下され、ウェハ２００を外部に搬出できる状態となる。
【００７５】
ガス流量制御部２３５、圧力制御部２３６、駆動制御部２３７、温度制御部２３８は、図示しない操作部、入出力部とともに、基板処理装置全体を制御する主制御部２３９に電気的に接続されている。これら、ガス流量制御部２３５、圧力制御部２３６、駆動制御部２３７、温度制御部２３８、主制御部２３９は、コントローラ２４０として構成されている。
【００７６】
次に、上記構成に係る処理炉２０２を用いて、基板の製造工程の一工程として、ウェハ２００などの基板上に、ＣＶＤ反応によりＳｉ等の半導体膜を形成する方法について説明する。尚、以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作は、コントローラ２４０により制御される。
【００７７】
ウェハ２００が載置された複数枚のサセプタ２１８がボート２１７に装填されると、図２に示されるように、複数枚のサセプタ２１８を保持したボート２１７は、昇降モータ２４８による昇降台２４９及び昇降シャフト２５０の昇降動作により処理室２０１内に搬入（ボートローディング）される。この状態で、シールキャップ２１９はＯリングを介してマニホールド２０９の下端をシールした状態となる。
【００７８】
処理室２０１内が所望の圧力となるように真空排気装置２４６によって排気される。この際、処理室２０１内の圧力は、圧力センサで測定され、この測定された圧力に基づき圧力調節器２４２がフィードバック制御される。例えば、１３３００Ｐａから０．１ＭＰａ付近までの圧力のうちの所定の圧力が選択される。
ブロア２０６５が動作され、誘導加熱装置２０６とアウターチューブ２０５との間でガス若しくはエアが流通し、アウターチューブ２０５の側壁が冷却される。ラジエータ２０６４、冷却壁２０６３には、冷却媒体として冷却水が流通し壁体２０６２を介して、誘導加熱装置２０６内が冷却される。
また、ウェハ２００が所望の温度となるように誘導加熱装置２０６に高周波電流を印加し、サセプタ２１８に誘導電流を生じさせる。
【００７９】
この際、処理室２０１内が所望の温度分布となるように放射温度計２６３が検出した温度情報に基づき誘導加熱装置２０６への通電具合がフィードバック制御される。尚、この際、ブロア２０６５は、アウターチューブ２０５の側壁の温度がウェハ２００上で膜成長させる温度より遥かに低い例えば６００℃以下に冷却されるように予め設定された制御量にて制御される。尚、ウェハ２００は、例えば１１００℃に加熱される。尚、ウェハ２００は、７００℃〜１２００℃内で選択される処理温度のうち、一定の温度で加熱されるが、その際、いずれの処理温度においても、ブロア２０６５は、アウターチューブ２０５の側壁の温度がウェハ２００上で膜成長させる温度より遥かに低い例えば６００℃以下に冷却されるように予め設定された制御量にて制御される。
続いて、回転機構２５４により、ボート２１７が回転されることで、サセプタ２１８、該サセプタ２１８に載置されているウェハ２００が回転される。
【００８０】
第１のガス供給源１８０、第２のガス供給源１８１、第３のガス供給源１８２には、処理ガスとして、シリコン含有ガスであって例えばトリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３）ガスと、ドーパントガスとして、ボロン含有ガスであって例えば、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）ガスと、キャリアガスとして、水素（Ｈ２）がそれぞれ封入されている。ウェハ２００の温度が安定したところで、  第１のガス供給源１８０、第２のガス供給源１８１、第３のガス供給源１８２からそれぞれの処理ガスが供給される。所望の流量となるようにＭＦＣ１８３、１８４、１８５の開度が調節された後、バルブ１７７、１７８、１７９が開かれ、それぞれの処理ガスがガス供給管２３２を流通して、処理室２０１に供給される。処理室２０１に供給されたガスは、処理室２０１内を通り、ガス排気管２３１へ排気される。処理ガスは、サセプタ２１８間の間隙を通過する際に上下に隣接するそれぞれのサセプタ２１８から加熱されるとともに、加熱されたウェハ２００と接触し、ウェハ２００の表面上にＣＶＤ反応によりＳｉ等の半導体膜が形成される。
【００８１】
予め設定された時間が経過すると、図示しない不活性ガス供給源から不活性ガスが供給され、処理室２０１内が不活性ガスで置換されると共に、処理室２０１内の圧力が常圧に復帰される。
【００８２】
その後、昇降モータ２４８によりシールキャップ２１９が下降して、マニホールド２０９の下端が開口されると共に、処理済ウェハ２００がボート２１７に保持された状態でマニホールド２０９の下端からアウターチューブ２０５の外部に搬出（ボートアンローディング）される。その後、処理済のウェハ２００は、ボート２１７より取出される（ウェハディスチャージ）。
【００８３】
以上、本発明を、発明の実施例に基づき説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。発明の実施例にて説明した半導体膜の形成条件は一例に過ぎず、適宜変更することができる。例えば、シリコン単結晶薄膜から成るエピタキシャル層を形成する場合、原料ガスとして、Ｓｉ系およびＳｉＧｅ系として、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＣｌ４等を用いることができるし、ＧａＡｓ等の基板の上に各種の化合物半導体層から成るエピタキシャル層を形成することもできる。また、ドーピングガスとしては、Ｂ２Ｈ６、ＢＣl３、ＰＨ３等も用いることができる。
【００８４】
また、待機室には、上述の形態では真空置換可能なロードロック室を適用した例にて説明したが、基板への自然酸化膜の付着等がさほど問題とならない処理を行う場合には、真空置換可能なロードロック室に代えて、窒素ガス雰囲気やクリーンエア雰囲気で構成される真空置換しないで清浄化するように構成しても良い。また、その場合、耐圧筐体とせずに単に筐体としても良い。
【００８５】
また、サセプタ保持機構においては、図４乃至図６のようにサセプタ２１８にピン孔を設け、該ピン孔に挿入される突き上げピン及び突き上げピン昇降機構を設けるように説明したが、これに限らず、例えば、ピン孔や突き上げピン、突き上げピン昇降機構を設けることなく、ツイーザにより、ウェハ２００上面におけるウェハの表面上に成膜特性に問題のない領域を吸着しても保持しサセプタとツイーザとの間でウェハ２００を装填及び脱装しても良い。
【００８６】
また、実施例では被誘導加熱体としてサセプタ２１８を用いたが、ウェハ２００をボート２１７に搭載し、各ウェハ２００に対応するように、複数の被誘導加熱体を、ボート２１７とは別の被誘導加熱体用の支持体に搭載するようにしてもよい。
【００８７】
また、ＣＶＤ装置を例示して説明したが、エピタキシャル成長、ＡＬＤ、酸化、拡散、アニール装置等その他の基板処理装置においても適用可能である。
なお、本発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。
【００８８】
本発明は、少なくとも以下のような側面から捉えることができる。
本発明の第１の側面は、
複数の基板を収容して処理する反応管と、
該反応管の内部に設けられ、複数の基板を加熱する積層された複数の被誘導加熱体と、
前記複数の被誘導加熱体からの光を同時に集光する集光部を備え、該集光部が同時に集光した被誘導加熱体からの光に基づき、前記複数の被誘導加熱体の温度を測定する放射温度計と、
前記反応管の外部に設けられ、前記放射温度計が測定した温度情報に基づき、前記被誘導加熱体を誘導加熱する誘導加熱体と、を有する基板処理装置。
この構成によれば、集光部により、複数の被誘導加熱体からの光を同時に集光することで、これら複数の被誘導加熱体がある領域を同時に監視することができるので、局所的に生じる突発的な温度変動に左右されることなく、上記複数の被誘導加熱体がある領域でのより正確な温度を測定することが可能となる。リアルタイムでのより正確な温度測定が可能となるので、応答速度を向上することができ、また、複数の基板をより正確な温度で処理することができる。
【００８９】
本発明の第２の側面は、
反応管内へ複数の基板を搬送する工程と、
前記反応管内へ複数の被誘導加熱体を搬送する工程と、
前記反応管の外部に設けられた誘導加熱体を用いて、前記反応管内にある複数の被誘導加熱体を誘導加熱することにより、前記複数の基板を加熱処理する工程と、
前記複数の被誘導加熱体からの光を同時に集光する工程と、
前記同時に集光した複数の被誘導加熱体からの光に基づき、前記複数の被誘導加熱体の温度を測定する工程と、を有する被処理基板の製造方法。
この構成によれば、複数の被誘導加熱体からの光を同時に集光することで、これら複数の被誘導加熱体がある領域を同時に監視することができるので、局所的に生じる突発的な温度変動に左右されることなく、上記複数の被誘導加熱体がある領域でのより正確な温度を測定することが可能となる。リアルタイムでのより正確な温度測定が可能となるので、応答速度を向上することができ、また、複数の基板をより正確な温度で処理することができる。その結果、良質な基板の製造が可能となる。
【００９０】
本発明の第３の側面は、
反応管内へ複数の基板を搬送する工程と、
前記反応管内へ複数の被誘導加熱体を搬送する工程と、
前記反応管の外部に設けられた誘導加熱体を用いて、前記反応管内にある複数の被誘導加熱体を誘導加熱することにより、前記複数の基板を加熱する工程と、
前記誘導加熱された複数の被誘導加熱体からの光を同時に集光する工程と、
前記同時に集光した複数の被誘導加熱体からの光に基づき、複数の被誘導加熱体の温度を測定する工程と、
該測定した温度情報に基づき前記誘導加熱体を加熱制御する工程と、を有する基板処理方法。
この構成によれば、複数の被誘導加熱体からの光を同時に集光することで、これら複数の被誘導加熱体がある領域を同時に監視することができるので、局所的に生じる突発的な温度変動に左右されることなく、上記複数の被誘導加熱体がある領域でのより正確な温度を測定することが可能となる。リアルタイムでのより正確な温度測定が可能となるので、応答速度を向上することができ、また、複数の基板をより正確な温度で処理することができる。その結果、良質な基板の処理が可能となる。
【００９１】
本発明の第４の側面は、
反応管内へ複数の基板を搬送する工程と、
前記反応管内へ複数の被誘導加熱体を搬送する工程と、
前記反応管の外部に設けられた誘導加熱体を用いて、前記反応管内にある複数の被誘導加熱体を誘導加熱することにより、前記複数の基板を加熱処理する工程と、
前記誘導加熱された複数の被誘導加熱体からの光を同時に集光する工程と、
前記同時に集光した複数の被誘導加熱体からの光に基づき、複数の被誘導加熱体の温度を測定する工程と、
該測定した温度情報に基づき前記誘導加熱体を加熱制御する工程と、を有する半導体装置の製造方法、又は太陽電池の製造方法。
この構成によれば、複数の被誘導加熱体からの光を同時に集光することで、これら複数の被誘導加熱体がある領域を同時に監視することができるので、局所的に生じる突発的な温度変動に左右されることなく、上記複数の被誘導加熱体がある領域でのより正確な温度を測定することが可能となる。リアルタイムでのより正確な温度測定が可能となるので、応答速度を向上することができ、また、複数の基板をより正確な温度で処理することができる。その結果、良質な半導体装置、あるいは太陽電池の製造が可能となる。
【００９２】
本発明の第５の側面は、
前記集光部は、前記反応管の外側であって前記反応管内の複数の被誘導加熱体の周縁側方に配置されており、前記反応管の壁体を透過した前記複数の被誘導加熱体からの光を集光する前記第１の側面に記載の基板処理装置。
この構成によれば、集光部が反応管の外側であって前記反応管内の複数の被誘導加熱体の周縁側方に配置されているので、反応管内の雰囲気に集光部が晒されることなく、前記反応管の壁体を透過した前記複数の被誘導加熱体からの光を集光することができる。
【００９３】
本発明の第６の側面は、
前記集光部の焦点位置が、前記反応管と前記集光部の間の位置である前記第５の側面に記載の基板処理装置。
この構成によれば、前記集光部の焦点位置が、反応管と集光部の間の位置であるので、反応管の内側においては焦点が広がり、より広範囲の光を集光することができる。より広範囲の光を集光することにより、より多くの被誘導加熱体からの光を同時に集光することができ、被誘導加熱体の正確な温度を測定することが可能となる。
【００９４】
本発明の第７の側面は、
前記集光部の焦点位置が、前記反応管の径方向において、前記集光部が配置された側とは反対側の位置である前記第５の側面に記載の基板処理装置。
この構成によれば、集光部の焦点位置が、反応管の径方向において、集光部が配置された側とは反対側の位置であるので、広範囲の光を集光することができる。広範囲の光を集光することにより、被誘導加熱体の正確な温度を測定することが可能となる。
【００９５】
本発明の第８の側面は、
前記誘導加熱体はコイル状に形成されており、前記被誘導加熱体から前記集光部への入射光線が、前記誘導加熱体により遮られないように、前記集光部が配置されている前記第５の側面に記載の基板処理装置。
この構成によれば、被誘導加熱体から集光部への入射光線が、コイル状の誘導加熱体により遮られないように、集光部が配置されているので、複数の被誘導加熱体からの光を確実に同時に集光することができる。
【００９６】
本発明の第９の側面は、
前記放射温度計は、集光する光の波長が、１μｍ以上２μｍ以下の範囲であるとともに、３５０℃以上１６００℃以下の温度範囲で測定可能に構成されている前記第１の側面に記載の基板処理装置。
この構成によれば、上記の温度範囲におけるピーク波長を捉えることができ、正確に温度を測定することができる。また、例えば、反応管が透明石英製であった場合は、反応管の側方から該反応管の壁面を透過する光を正確に測定することが可能となる。
【００９７】
本発明の第１０の側面は、
前記放射温度計の測定結果に対し、前記被誘導加熱体の放射率を補正し、該補正した放射率により補正温度を得て、該補正温度に基づき、前記誘導加熱体を制御するコントローラを有する前記第１の側面に記載の基板処理装置。
この構成によれば、コントローラが、プランクの法則に基づき被誘導加熱体の放射率を補正し、補正温度を得るので、誘導加熱体をより正確に制御することができる。
【００９８】
本発明の第１１の側面は、
前記複数の被誘導加熱体は、被誘導体支持体により保持されている前記第１の側面に記載の基板処理装置。
この構成によれば、被誘導体支持体が熱膨張し、測定ポイントがずれたとしても、複数の被誘導加熱体からの光を同時に集光することで、これら複数の被誘導加熱体がある領域の正確な温度を測定することが可能となる。
【００９９】
本発明の第１２の側面は、
前記集光部は、前記反応管の内側であって前記反応管内の複数の被誘導加熱体の周縁側方に配置されている上記第１の側面に記載の基板処理装置。
この構成によれば、集光部が、前記反応管の内側であって前記反応管内の複数枚の被誘導加熱体の周縁側方に配置されているので、より被誘導加熱体の近傍で測定することができる。集光部は、被誘導加熱体との間の距離が大きくなればなるほど、その間の雰囲気等に影響を受けやすくなるが、距離が短い分この影響を受けにくくすることができ、より正確な温度を測定することが可能となる。
【０１００】
本発明の第１３の側面は、
前記集光部の表面には、前記反応管内で基板に成膜処理される膜と同じ膜か、若しくはそれ以上の放射率を持つ膜が形成されている前記第１２の側面に記載の基板処理装置。
反応管内で基板に成膜処理する際には、反応管内にある集光部の表面にも、基板に成膜される膜と同じ膜が成膜され、集光される光量が変化（減少）し、放射温度計の補正が必要となる。しかし、この構成によれば、予め集光部の表面に、基板に処理される膜と同じ膜か若しくはそれ以上の放射率を持つ膜を形成するので、基板に成膜処理する際に、集光部の表面に基板に成膜される膜と同じ膜が成膜された場合にも、集光部で集光される光量が変化することを抑制することができる。
【０１０１】
本発明の第１４の側面は、
前記反応管内に前記基板がない状態で、予め、前記反応管内へ前記基板に膜を形成するための成膜ガスを供給し、前記集光部の表面に、前記反応管内で基板に成膜処理される第１の膜と同じ膜か若しくはそれ以上の放射率を持つ膜を形成した後に、前記反応管内に基板を搬入して該基板に前記第１の膜を形成するように、前記誘導加熱体を加熱制御するコントローラを有する前記第１２の側面に記載の基板処理装置。
この構成によれば、同一反応管内で、集光部の表面に、基板に成膜処理される膜と同じ膜か若しくはそれ以上の放射率を持つ膜を形成することで、効率良く集光部の表面に膜を形成することができる。また、基板への成膜直前に集光部の表面に膜形成することもでき、測定温度の正確性を向上することができる。
【０１０２】
本発明の第１５の側面は、
円板状に形成され、基板を保持する被誘導加熱体と、
前記被誘導加熱体を夫々が間隔を成すように、鉛直方向に積層して支持する被誘導体支持体と、
前記被誘導体支持体を収容し、該被誘導体支持体が支持する被誘導加熱体が保持する基板を処理する反応管と、
少なくとも集光部が前記反応管の外部に設けられる放射温度計と、
前記反応管の外部に設けられ、前記放射温度計が測定した温度情報に基づき、前記被誘導加熱体を誘導加熱する誘導加熱体とを有し、
前記集光部がレンズ構造で形成され、該レンズの焦点位置が前記反応管の外部にあり、前記反応管内で基板を処理する際に、前記集光部が広角で光を取り込むように構成された基板処理装置。
この構成によれば、集光部により、複数の被誘導加熱体からの光を同時に集光することで、これら複数の被誘導加熱体がある領域を同時に監視することができるので、局所的に生じる突発的な温度変動に左右されることなく、上記複数の被誘導加熱体がある領域でのより正確な温度を測定することが可能となる。リアルタイムでのより正確な温度測定が可能となるので、応答速度を向上することができ、また、複数の基板をより正確な温度で処理することができる。
【０１０３】
本発明の第１６の側面は、
円板状に形成され、基板を保持する被誘導加熱体と、
前記被誘導加熱体を夫々が間隔を成すように、鉛直方向に積層して支持する被誘導体支持体と、
前記被誘導体支持体を収容し、該被誘導体支持体が支持する被誘導加熱体が保持する基板を処理する反応管と、
少なくとも集光部が前記反応管の内部に設けられる放射温度計と、
前記反応管の外部に設けられ、前記放射温度計が測定した温度情報に基づき、前記被誘導加熱体を誘導加熱する誘導加熱体とを有し、
前記集光部が、端面が平坦な石英棒で形成され、該石英棒の端面が水平方向を向いており、前記被誘導体支持体に支持された前記被誘導加熱体の周端よりも外側に配置され、前記反応管内で基板を処理する際に、前記集光部が広角で光を取り込むように構成された基板処理装置。
この構成によれば、集光部により、複数の被誘導加熱体からの光を同時に集光することで、これら複数の被誘導加熱体がある領域を同時に監視することができるので、局所的に生じる突発的な温度変動に左右されることなく、上記複数の被誘導加熱体がある領域でのより正確な温度を測定することが可能となる。リアルタイムでのより正確な温度測定が可能となるので、応答速度を向上することができ、また、複数の基板をより正確な温度で処理することができる。
【符号の説明】
【０１０４】
１１０…基板収容器（カセット）、１１１…筐体、１１５…ボートエレベータ、１１８…カセット搬送装置、１２５…基板移載機構、２００…ウェハ、２０１…処理室、２０２…熱処理炉、２０４…インナーチューブ、２０４ａ…開口部、２０５…アウターチューブ、２０６…誘導加熱装置、２３１…ガス排気管、２３２…ガス供給管、２３２ａ…ガスノズル、２３２ｂ…ガス供給孔、２１７…ボート、２１８…被誘導加熱体、２６３…放射温度計、３０１…集光部（石英棒）、３０１ａ…石英棒端面、３０２…集光部（石英棒）、３０２ａ…石英棒端面、３０３…集光部（レンズ）、２０６１…ＲＦコイル、２０６２…壁体、２０６３…冷却壁。
【図１】
2012054408.tif 000003
【図２】
2012054408.tif 000004
【図３】
2012054408.tif 000005
【図４】
2012054408.tif 000006
【図５】
2012054408.tif 000007
【図６】
2012054408.tif 000008
【図７】
2012054408.tif 000009
【図８】
2012054408.tif 000010
【図９】
2012054408.tif 000011
【図１０】
2012054408.tif 000012
【図１１】
2012054408.tif 000013
【図１２】
2012054408.tif 000014
【図１３】
2012054408.tif 000015
【図１４】
2012054408.tif 000016