JP2012054408A - Substrate treatment apparatus and method for manufacturing substrate to be treated - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a substrate processing apparatus and a substrate manufacturing method for processing a substrate such as a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a wafer) in which an integrated circuit including a semiconductor element is formed, and in particular, an insulating film, a metal film, a semiconductor film, and the like. In a vertical apparatus for forming a film, for example, a substrate is placed on a susceptor that is an induction heating body, the susceptor on which the substrate is placed is placed on a boat as a substrate support, and the susceptor is placed on the susceptor by induction heating. The present invention relates to a technique for heat-treating a substrate.
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。
In a cold wall furnace that uses induction heating to heat only the object to be processed, such as a wafer, without increasing the temperature of the reaction tube, heat insulation around the heater as used in a hot wall furnace is not used. The temperature in the furnace is not constant depending on the location, and the temperature distribution is unevenly distributed. For this reason, when temperature measurement is performed using a thermocouple (TC) used in a hot wall furnace, there is a temperature difference of about several hundred degrees depending on the measurement location, and the temperature of the object to be processed cannot be measured accurately. In addition, since the radiation area at the end of the thermocouple is small, it is difficult to receive radiant heat from the processing object that has been red-heated by induction heating, the temperature measurement response is poor, and it is difficult to output the temperature state of the processing object in real time. It is.
From the above circumstances, in a processing apparatus that heats a processing object such as a wafer using induction heating, temperature measurement is often performed using a radiation thermometer.
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。
In
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。
When performing temperature measurement with a radiation thermometer, for example, the measurement point of the radiation thermometer is adjusted to the susceptor, which is an induction heating body on which the substrate is placed. However, if the susceptor is thermally expanded by heating, the measurement point is likely to shift. Thus, there is a problem that if the measurement point is shifted, an accurate temperature cannot be measured.
An object of the present invention is to provide a substrate processing technique that enables accurate temperature measurement using a radiation thermometer when induction heating a substrate.
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。
A typical configuration of the substrate processing apparatus according to the present invention for solving the above-described problems is as follows.
A reaction tube for accommodating and processing a plurality of substrates;
A plurality of stacked induction heating bodies provided inside the reaction tube and heating a plurality of substrates;
A condensing unit that condenses the light from the plurality of induction heating bodies at the same time, and based on the light from the induction heating body that the condensing unit condenses the temperature of the plurality of induction heating bodies; A radiation thermometer to measure,
A substrate processing apparatus comprising: an induction heating body that is provided outside the reaction tube and that induction-heats the induction heating body based on temperature information measured by the radiation thermometer.
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。
Moreover, the typical structure of the manufacturing method of the to-be-processed substrate which concerns on this invention is as follows.
Transporting a plurality of substrates into a reaction tube;
Conveying a plurality of induction heating bodies into the reaction tube;
Heat-treating the plurality of substrates by induction heating the plurality of induction heating bodies in the reaction tube using an induction heating body provided outside the reaction tube;
Condensing light from the plurality of induction heating bodies simultaneously;
Measuring the temperature of the plurality of induction heating bodies based on the light from the plurality of induction heating bodies condensed simultaneously.
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。 According to the configuration of the substrate processing apparatus or the method of manufacturing the substrate to be processed, the light from the plurality of induction heating bodies is simultaneously condensed by the light collecting unit, so that the plurality of induction heating bodies are Since a certain area can be monitored at the same time, it is possible to measure a more accurate temperature in the area where the plurality of induction heating bodies are present without being influenced by a sudden temperature fluctuation that occurs locally. Become. Since more accurate temperature measurement is possible in real time, the response speed can be improved, and a plurality of substrates can be processed at a more accurate temperature.
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。 A substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. As an example, the substrate processing apparatus in the embodiment is configured as a semiconductor manufacturing apparatus that performs a processing step in a manufacturing method of a semiconductor device (IC: Integrated Circuit). In the following description, a case will be described in which a batch type vertical semiconductor manufacturing apparatus (hereinafter simply referred to as a processing apparatus) that performs oxidation, diffusion processing, CVD (Chemical Vapor Deposition) processing, or the like is applied to a substrate as the substrate processing apparatus.
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。
As shown in FIG. 1, a
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。
A cassette shelf (substrate container mounting shelf) 105 is installed at a substantially lower center in the front-rear direction in the
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。
A cassette carrying device (substrate container carrying device) 118 is installed between the
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。
A wafer transfer mechanism (substrate transfer mechanism) 125 is installed behind the
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。
As shown in FIGS. 4 to 6, the
A push-up pin 2185 of the
A susceptor moving mechanism (not shown) is configured to load (charge) and unload (discharge) the
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。
As shown in FIG. 1, a
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。
On the rear side of the wafer transfer device (substrate transfer device) 125a, a case (hereinafter referred to as a pressure-resistant case) 140 having a confidential performance capable of maintaining a pressure lower than atmospheric pressure (hereinafter referred to as negative pressure) is provided. Is installed, and a load lock chamber 141 that is a load lock type standby chamber having a capacity capable of accommodating the
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。
A wafer loading / unloading port (substrate loading / unloading port) 142 is opened on the
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。
A
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。
As schematically shown in FIG. 1, a boat elevator (derivative support raising / lowering mechanism) 115 for raising and lowering the
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。
The
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。
Next, the operation of the processing apparatus according to the embodiment of the present invention will be described.
As shown in FIG. 1, the cassette loading / unloading
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。
Next, the
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。
The
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。
The
Subsequently, the push-up pin elevating mechanism 2186 lowers the push-up pin 2185 on which the
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。
When the wafer loading / unloading port 142 of the load lock chamber 141 whose interior is previously set to atmospheric pressure is opened by the operation of the
The
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。
When a predetermined number of
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。
After loading, arbitrary processing is performed on the
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。
Next, the
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the periphery of the
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。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
The
The
On the outer wall side of the
In the
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。
Inside the
The
A
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。
A manifold 209 is disposed below the
The manifold 209 is not limited to being provided separately from the
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。
A
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。
A
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。
The
A vacuum exhaust device 246 such as a vacuum pump is connected to the downstream side of the
A
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。
Below the manifold 209, the
The
A rotation shaft 255 of the
The
A
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。
The
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。
A
The
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。
The cooling medium supply unit and the cooling medium exhaust unit connected to the
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。
At the upper end of the
When hydrogen gas and oxygen gas are mixed and ignited in the
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。
As shown in FIG. 7, a
In the example of FIG. 7, the light guiding quartz rod constituting the condensing
Therefore, by condensing the light from the plurality of
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。
In addition, since the condensing
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。
In addition, the plurality of
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。
In the example of FIG. 7, the
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。
Further, a film having an emissivity equal to or higher than the film formed on the substrate in the
When the film is formed on the substrate in the
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。
A
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。
Next, the 1st modification which changed the example of FIG. 7 is demonstrated using FIG. In FIG. 8, the
In the first modification shown in FIG. 8, the quartz rod constituting the condensing unit 302 extends through the
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。
According to the configuration of the first modification shown in FIG. 8, the condensing unit 302 is disposed outside the
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。
Further, in the first modified example shown in FIG. 8, the condensing unit 302 is arranged so that incident light from the
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。
Next, the 2nd modification which changed the example of FIG. 7 is demonstrated using FIG. In FIG. 9, the
In the second modification shown in FIG. 9, the
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。
In the second modified example shown in FIG. 9, as schematically shown in FIG. 13, the
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。
Alternatively, in the second modified example shown in FIG. 9, as schematically shown in FIG. 13, the
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。
According to the configuration of the second modification shown in FIG. 9, the condensing
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。
7 to 9, the
When the measurement point (focal point) of the lens that is the condensing unit is not aligned with the induction heating body, or when a quartz rod with a flat end surface is used as the condensing unit, the amount of energy input to the control unit of the radiation thermometer is Depending on the Planck's law, the emissivity is smaller than the measurement result in an ideal installation environment, depending on the emissivity of the object to be measured, the loss due to the light transmitting object such as quartz, the focal position of the lens, etc. It can be corrected to obtain an accurate temperature.
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。
Specifically, it may be obtained as follows.
Prior to processing the substrate, the thermocouple is placed in contact with the peripheral portion of the
Lb (λ, T) = C 1 · λ −5 · [exp (C 2 / λT) −1] −1 (1)
Here, C 1 is a first constant of radiation, C 1 = 1.1911 × 10 8 (W · μm 4 m −2 sr −1 ), C 2 is a second constant of radiation, and C 2 = 1.4388 × 10 4 (μm · K), λ is a wavelength (unit: μm).
The temperature when the temperature detected by the thermocouple is stable may be set any number of times as long as it is lower than the heat-resistant temperature of the thermocouple, but preferably the temperature at which the substrate is processed (processing temperature). By setting at, a more accurate correction value can be obtained.
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。
When processing the substrate, the thermocouple installed at the peripheral portion of the to-be-derivatized 218 in the
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。
As for the wavelength (λ), it is possible to obtain the virtual temperature value with higher accuracy if it is calculated in the whole wavelength region. However, since the calculation formula becomes complicated and hinders the control, It is preferable to calculate using only the wavelength at which Lb (λ, T) peaks.
For example, a thermocouple is installed in contact with the periphery of the
Lb (λ, T) = C 1 · λ −5 · [exp (C 2 / λT 2 ) −1] −1 (2)
Here, T 2 = 577.2 + 273.
Lb (λ, T) = (X / 19) · C 1 · λ −5 · [exp (C 2 / λT 3 ) −1] −1 (3)
Here, T 3 = 648.6 + 273.
Since the energies of the equations (2) and (3) are equal, X = 4.43 is obtained.
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。
When processing the substrate, the thermocouple installed at the periphery of the derivative 218 in the
In this way, the emissivity is corrected based on Planck's law and an accurate temperature is obtained, so that the induction heating body can be controlled more accurately.
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。
FIG. 14 is a diagram illustrating experimental results in which the emissivity is corrected. In FIG. 14, the vertical axis represents temperature (° C.) and the horizontal axis represents the relative value (%) of induction heating power (RF power). 14 is a result of temperature measurement with the thermocouple directly attached to the peripheral portion of the susceptor, and shows an accurate temperature. 15a is a result of temperature measurement using a lens for the condensing unit, and is temperature data when the emissivity is 19% before correction. 15b is a correction of the emissivity in the case of 15a, and is temperature data when the emissivity is 11.7% after correction. 16a is a result of temperature measurement using a quartz rod for the condensing part, and is temperature data when the emissivity is 19% before correction. 16b is obtained by correcting the emissivity in the case of 16a, and is temperature data when the emissivity is 4.7% after correction.
As shown in FIG. 14,
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。
7 to 9, the
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。
Next, the configuration of the
The
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。
As shown in FIGS. 10 and 11, the
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。
In particular, the temperature in the gap between the upper and lower
The
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。
The
The
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。
As shown in FIG. 2, a
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。
Further, the
The
The
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。
In the configuration of the
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。
Next, the configuration around the processing furnace of the substrate processing apparatus used in the present invention will be described.
A
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。
A hollow elevating shaft 250 is vertically suspended from the elevating table 249, and a connecting portion between the elevating table 249 and the elevating shaft 250 is airtight. The elevating shaft 250 moves up and down together with the elevating table 249. The lifting shaft 250 penetrates the top plate 251 of the
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。
A lifting
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。
A
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。
The
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。
The elevating
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。
As the drive
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。
The gas flow
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。
Next, a method of forming a semiconductor film such as Si by a CVD reaction on a substrate such as the
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。
When the plurality of
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。
The
The
Further, a high frequency current is applied to the
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。
At this time, the state of energization to the
Subsequently, the
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。
The first
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。
When a preset time elapses, an inert gas is supplied from an inert gas supply source (not shown), the inside of the
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)。
Thereafter, the
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。 As mentioned above, although this invention was demonstrated based on the Example of this invention, this invention is not limited to this. The semiconductor film formation conditions described in the embodiments of the invention are merely examples, and can be changed as appropriate. For example, in the case of forming an epitaxial layer made of a silicon single crystal thin film, SiH4, Si2H6, SiH2Cl2, SiHCl3, SiCl4, etc. can be used as source gases as Si-based and SiGe-based materials, and on a substrate such as GaAs. An epitaxial layer made of various compound semiconductor layers can also be formed. As the doping gas, B2H6, BCl3, PH3, or the like can also be used.
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。 In the above-described embodiment, the standby chamber has been described with an example in which a load-lock chamber capable of vacuum replacement is applied. However, in the case of performing a process in which the natural oxide film adheres to the substrate or the like, a vacuum is used. Instead of the replaceable load lock chamber, the load lock chamber may be cleaned without being replaced by a vacuum composed of a nitrogen gas atmosphere or a clean air atmosphere. In that case, the housing may be simply a housing instead of a pressure housing.
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。
In the susceptor holding mechanism, the pin hole is provided in the
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。
In the embodiment, the
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。
Further, the CVD apparatus has been described as an example, but the present invention can also be applied to other substrate processing apparatuses such as epitaxial growth, ALD, oxidation, diffusion, and annealing apparatus.
The present invention is not limited to the above embodiments, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
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。
The present invention can be understood from at least the following aspects.
The first aspect of the present invention is:
A reaction tube for accommodating and processing a plurality of substrates;
A plurality of stacked induction heating bodies provided inside the reaction tube and heating a plurality of substrates;
A condensing unit that condenses the light from the plurality of induction heating bodies at the same time, and based on the light from the induction heating body that the condensing unit condenses the temperature of the plurality of induction heating bodies; A radiation thermometer to measure,
A substrate processing apparatus comprising: an induction heating body that is provided outside the reaction tube and that induction-heats the induction heating body based on temperature information measured by the radiation thermometer.
According to this configuration, since the light from the plurality of induction heating bodies is simultaneously condensed by the light collecting unit, the region where the plurality of induction heating bodies can be simultaneously monitored. It is possible to measure a more accurate temperature in a region where the plurality of induction heating bodies are present without being influenced by the sudden temperature fluctuation that occurs. Since more accurate temperature measurement is possible in real time, the response speed can be improved, and a plurality of substrates can be processed at a more accurate temperature.
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。
The second aspect of the present invention is
Transporting a plurality of substrates into a reaction tube;
Conveying a plurality of induction heating bodies into the reaction tube;
Heat-treating the plurality of substrates by induction heating the plurality of induction heating bodies in the reaction tube using an induction heating body provided outside the reaction tube;
Condensing light from the plurality of induction heating bodies simultaneously;
Measuring the temperature of the plurality of induction heating bodies based on the light from the plurality of induction heating bodies condensed simultaneously.
According to this configuration, by simultaneously collecting the light from the plurality of induction heating bodies, it is possible to simultaneously monitor a region where the plurality of induction heating bodies are present, and thus a sudden temperature generated locally It becomes possible to measure a more accurate temperature in a region where the plurality of induction heating bodies are present without being influenced by fluctuations. Since more accurate temperature measurement is possible in real time, the response speed can be improved, and a plurality of substrates can be processed at a more accurate temperature. As a result, a high-quality substrate can be manufactured.
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。
The third aspect of the present invention is
Transporting a plurality of substrates into a reaction tube;
Conveying a plurality of induction heating bodies into the reaction tube;
Heating the plurality of substrates by inductively heating a plurality of induction heating bodies in the reaction tube using an induction heating body provided outside the reaction tube;
Condensing light from the plurality of induction-heated bodies that have been induction-heated simultaneously;
Measuring the temperature of the plurality of induction heating bodies based on the light from the plurality of induction heating bodies condensed at the same time;
And heating the induction heating body based on the measured temperature information.
According to this configuration, by simultaneously collecting the light from the plurality of induction heating bodies, it is possible to simultaneously monitor a region where the plurality of induction heating bodies are present, and thus a sudden temperature generated locally It becomes possible to measure a more accurate temperature in a region where the plurality of induction heating bodies are present without being influenced by fluctuations. Since more accurate temperature measurement is possible in real time, the response speed can be improved, and a plurality of substrates can be processed at a more accurate temperature. As a result, a high-quality substrate can be processed.
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。
The fourth aspect of the present invention is
Transporting a plurality of substrates into a reaction tube;
Conveying a plurality of induction heating bodies into the reaction tube;
Heat-treating the plurality of substrates by induction heating the plurality of induction heating bodies in the reaction tube using an induction heating body provided outside the reaction tube;
Condensing light from the plurality of induction-heated bodies that have been induction-heated simultaneously;
Measuring the temperature of the plurality of induction heating bodies based on the light from the plurality of induction heating bodies condensed at the same time;
A method of heating the induction heating body based on the measured temperature information, or a method of manufacturing a solar cell.
According to this configuration, by simultaneously collecting the light from the plurality of induction heating bodies, it is possible to simultaneously monitor a region where the plurality of induction heating bodies are present, and thus a sudden temperature generated locally It becomes possible to measure a more accurate temperature in a region where the plurality of induction heating bodies are present without being influenced by fluctuations. Since more accurate temperature measurement is possible in real time, the response speed can be improved, and a plurality of substrates can be processed at a more accurate temperature. As a result, a high-quality semiconductor device or a solar cell can be manufactured.
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。
The fifth aspect of the present invention provides
The condensing part is disposed outside the reaction tube and on the side of the periphery of the plurality of induction heating bodies in the reaction tube, and the plurality of induction heating bodies transmitted through the wall of the reaction tube The substrate processing apparatus according to the first aspect, which collects light from the first side.
According to this configuration, since the condensing part is disposed outside the reaction tube and on the peripheral side of the plurality of induction heating bodies in the reaction tube, the condensing part is exposed to the atmosphere in the reaction tube. In addition, light from the plurality of induction heating bodies that have passed through the wall of the reaction tube can be collected.
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。
The sixth aspect of the present invention provides
The substrate processing apparatus according to the fifth aspect, wherein a focal position of the light collecting unit is a position between the reaction tube and the light collecting unit.
According to this configuration, since the focal position of the condensing unit is a position between the reaction tube and the condensing unit, the focal point spreads inside the reaction tube, and a wider range of light can be collected. . By collecting light over a wider range, it is possible to simultaneously collect light from a larger number of induction heating bodies, and to measure the accurate temperature of the induction heating bodies.
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。
The seventh aspect of the present invention is
The substrate processing apparatus according to the fifth aspect, wherein a focal position of the light collecting portion is a position opposite to a side where the light collecting portion is disposed in a radial direction of the reaction tube.
According to this configuration, since the focal position of the condensing unit is a position opposite to the side where the condensing unit is arranged in the radial direction of the reaction tube, a wide range of light can be collected. By condensing a wide range of light, it is possible to measure the exact temperature of the induction heating body.
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。
The eighth aspect of the present invention provides
The induction heating body is formed in a coil shape, and the condensing unit is disposed so that incident light from the induction heating body to the condensing unit is not blocked by the induction heating body. The substrate processing apparatus according to the fifth aspect.
According to this configuration, the condensing unit is arranged so that the incident light beam from the induction heating body to the condensing unit is not blocked by the coiled induction heating unit. Can reliably collect the light simultaneously.
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。
The ninth aspect of the present invention provides
The substrate according to the first aspect, wherein the radiation thermometer has a wavelength of collected light in a range of 1 μm or more and 2 μm or less and can be measured in a temperature range of 350 ° C. or more and 1600 ° C. or less. Processing equipment.
According to this configuration, the peak wavelength in the above temperature range can be captured, and the temperature can be accurately measured. Further, for example, when the reaction tube is made of transparent quartz, it is possible to accurately measure the light transmitted through the wall surface of the reaction tube from the side of the reaction tube.
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。
The tenth aspect of the present invention provides
A controller that corrects the emissivity of the induction heating body with respect to the measurement result of the radiation thermometer, obtains a correction temperature from the corrected emissivity, and controls the induction heating body based on the correction temperature. The substrate processing apparatus according to the first aspect.
According to this configuration, the controller corrects the emissivity of the induction heating body based on Planck's law and obtains the correction temperature, so that the induction heating body can be controlled more accurately.
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。
The eleventh aspect of the present invention is
The substrate processing apparatus according to the first aspect, wherein the plurality of induction heating bodies are held by a derivative support.
According to this configuration, even if the to-be-derivatized support body is thermally expanded and the measurement point is deviated, the region where the plurality of to-be-induced heating bodies are present is obtained by simultaneously collecting light from the to-be-induced heating bodies. It becomes possible to measure the exact temperature of
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。
The twelfth aspect of the present invention is
The said condensing part is a substrate processing apparatus as described in the said 1st side surface arrange | positioned inside the said reaction tube and the peripheral side of the several to-be-induced heating body in the said reaction tube.
According to this configuration, since the condensing part is disposed inside the reaction tube and on the side of the periphery of the plurality of induction heating bodies in the reaction tube, the measurement is performed in the vicinity of the induction heating body. can do. As the distance between the condensing part and the induction heating body increases, the condensing part is more susceptible to the atmosphere and the like. Can be measured.
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。
The thirteenth aspect of the present invention provides
The substrate processing according to the twelfth aspect, wherein a film having an emissivity equal to or higher than a film formed on the substrate in the reaction tube is formed on a surface of the light collecting unit. apparatus.
When the film is formed on the substrate in the reaction tube, the same film as the film formed on the substrate is also formed on the surface of the light condensing part in the reaction tube, and the amount of collected light changes (decreases). However, correction of the radiation thermometer is necessary. However, according to this configuration, a film having an emissivity equal to or higher than that of the film processed on the substrate is formed on the surface of the condensing unit in advance, so that when the film is formed on the substrate, the film is collected. Even when the same film as the film formed on the substrate is formed on the surface of the optical part, it is possible to prevent the amount of light collected by the light collecting part from changing.
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。
The fourteenth aspect of the present invention provides
In the state where there is no substrate in the reaction tube, a film forming gas for forming a film on the substrate is supplied into the reaction tube in advance, and a film forming process is performed on the substrate in the reaction tube on the surface of the light collecting unit. The induction heating is performed such that after forming a film having an emissivity equal to or higher than that of the first film, the substrate is loaded into the reaction tube to form the first film on the substrate. The substrate processing apparatus according to the twelfth aspect, comprising a controller that controls heating of the body.
According to this configuration, in the same reaction tube, by forming a film having an emissivity equal to or higher than the film formed on the substrate on the surface of the light collecting part, the light collecting part can be efficiently obtained. A film can be formed on the surface. In addition, a film can be formed on the surface of the light collecting portion immediately before film formation on the substrate, and the accuracy of the measurement temperature can be improved.
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。
The fifteenth aspect of the present invention provides
An induction heating body formed in a disk shape and holding the substrate;
A to-be-derivatized support that vertically supports the induction-heated bodies so as to form an interval;
A reaction tube for accommodating the derivative support and processing a substrate held by the induction heating body supported by the derivative support; and
A radiation thermometer having at least a light collecting portion provided outside the reaction tube;
An induction heating body that is provided outside the reaction tube and induction-heats the induction heating body based on temperature information measured by the radiation thermometer,
The condensing part is formed with a lens structure, the focal position of the lens is outside the reaction tube, and the condensing part is configured to take in light at a wide angle when processing a substrate in the reaction tube. Substrate processing equipment.
According to this configuration, since the light from the plurality of induction heating bodies is simultaneously condensed by the light collecting unit, the region where the plurality of induction heating bodies can be simultaneously monitored. It is possible to measure a more accurate temperature in a region where the plurality of induction heating bodies are present without being influenced by the sudden temperature fluctuation that occurs. Since more accurate temperature measurement is possible in real time, the response speed can be improved, and a plurality of substrates can be processed at a more accurate temperature.
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。
The sixteenth aspect of the present invention provides
An induction heating body formed in a disk shape and holding the substrate;
A to-be-derivatized support that vertically supports the induction-heated bodies so as to form an interval;
A reaction tube for accommodating the derivative support and processing a substrate held by the induction heating body supported by the derivative support; and
A radiation thermometer in which at least a condensing part is provided inside the reaction tube;
An induction heating body that is provided outside the reaction tube and induction-heats the induction heating body based on temperature information measured by the radiation thermometer,
The condensing part is formed of a quartz rod having a flat end surface, and the end surface of the quartz rod faces in the horizontal direction, and is outside the peripheral end of the induction heating body supported by the derivative support. A substrate processing apparatus that is arranged and configured such that when the substrate is processed in the reaction tube, the light collecting unit captures light at a wide angle.
According to this configuration, since the light from the plurality of induction heating bodies is simultaneously condensed by the light collecting unit, the region where the plurality of induction heating bodies can be simultaneously monitored. It is possible to measure a more accurate temperature in a region where the plurality of induction heating bodies are present without being influenced by the sudden temperature fluctuation that occurs. Since more accurate temperature measurement is possible in real time, the response speed can be improved, and a plurality of substrates can be processed at a more accurate temperature.
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。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
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。 A reaction tube for accommodating and processing a plurality of substrates;
A plurality of stacked induction heating bodies provided inside the reaction tube and heating a plurality of substrates;
A condensing unit that condenses the light from the plurality of induction heating bodies at the same time, and based on the light from the induction heating body that the condensing unit condenses the temperature of the plurality of induction heating bodies; A radiation thermometer to measure,
A substrate processing apparatus comprising: an induction heating body that is provided outside the reaction tube and that induction-heats the induction heating body based on temperature information measured by the radiation thermometer.
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。 Transporting a plurality of substrates into a reaction tube;
Conveying a plurality of induction heating bodies into the reaction tube;
Heat-treating the plurality of substrates by induction heating the plurality of induction heating bodies in the reaction tube using an induction heating body provided outside the reaction tube;
Condensing light from the plurality of induction heating bodies simultaneously;
Measuring the temperature of the plurality of induction heating bodies based on the light from the plurality of induction heating bodies condensed simultaneously.
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。 Transporting a plurality of substrates into a reaction tube;
Conveying a plurality of induction heating bodies into the reaction tube;
Heating the plurality of substrates by inductively heating a plurality of induction heating bodies in the reaction tube using an induction heating body provided outside the reaction tube;
Condensing light from the plurality of induction-heated bodies that have been induction-heated simultaneously;
Measuring the temperature of the plurality of induction heating bodies based on the light from the plurality of induction heating bodies condensed at the same time;
And heating the induction heating body based on the measured temperature information.
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JP2011199258A (en) * | 2010-02-23 | 2011-10-06 | Hitachi Kokusai Electric Inc | Heat treatment apparatus |
JP2017067602A (en) * | 2015-09-30 | 2017-04-06 | 新日鐵住金株式会社 | Steel temperature measurement device and steel temperature measurement method |
KR20230053082A (en) * | 2021-10-14 | 2023-04-21 | 주식회사 저스템 | Chamber apparatus for buffering wafer |
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2010
- 2010-09-01 JP JP2010195891A patent/JP2012054408A/en active Pending
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